Основные виды применяемого транспорта и размещение транспортных коммуникаций
|
Карьерный транспорт перемещает горную массу от забоев до пунктов приема, а также доставляет вспомогательные грузы в карьер. Пунктами приема для вскрышных пород являются отвалы, а для полезного ископаемого — склады, приемные бункера обогатительных фабрик, погрузочные бункера и т. д. Карьерный транспорт включает: внутрикарьерный — перемещающий грузы внутри карьера, и внешнекарьерный — за пределами карьера (на дневной поверхности). Внутри карьера грузы перемещаются по горизонтальным и слабо наклонным трассам и по трассам с крутыми углами наклона. По принципу действия различают транспорт прерывного и непрерывного действия, по характеру работы — подвижный и стационарный. Общими характерными для карьерного транспорта качествами являются: массовость и односторонняя сосредоточенная направленность основных карьерных грузов; относительно небольшие расстояния перемещения грузов; высокие удельные показатели грузооборота; неоднородные свойства транспортируемой горной массы; частые перемещения пунктов погрузки, а в отдельных случаях и разгрузки и др. В глубоких карьерах основные функции по перемещению грузов по наклонным и крутонаклонным трассам выполняет внутрикарьерный транспорт. При значительных глубинах работа внутрикарьерного транспорта приобретает свою специфику: 1) значительно увеличиваются расстояния транспортирования горной массы на поверхность; 2) из общей длины транспортных коммуникаций резко возрастает составляющая подъема горной массы; 3) возникает необходимость применения нескольких видов транспорта для более рационального разделения функций; 4) ограниченность фронта работ затрудняет маневренность при производстве транспортных операций; 5) происходит более частое перемещение транспортных коммуникаций, пунктов перегрузки внутри карьера и т. д.; 6) усложняются обслуживание и ремонт транспортных средств, вызванные нецелесообразностью выдачи всего оборудования на поверхность. На глубоких карьерах наибольшее распространение получили три вида транспорта; автомобильный, железнодорожный и конвейерный. Характеристика, достоинства и недостатки каждого из этих видов транспорта представлены в табл. 5. Автомобильный транспорт в том или ином виде является непременным видом транспорта на преобладающем большинстве карьеров. Высокая гибкость, мобильность, маневренность, приспособленность к изменяющимся условиям залегания месторождения, сравнительная простота расположения и устройства дорожных коммуникаций и другие особенности делают автомобильный транспорт наиболее отвечающим сложным условиям разработки на глубоких горизонтах. Автомобильному транспорту свойственны автономность энергоисточника, взаимная независимость работы автомашин, что упрощает, особенно на большой глубине, схемы движения. В результате всех этих положительных качеств повышается концентрация работ, увеличивается возможный темп их углубления и скорость подвигания забоев. Автомобильный транспорт применяется при различной производительности карьеров, от нескольких сотен тысяч до 70—100 млн. т горной массы в год.  Однако автомобильный транспорт считается предпочтительнее применять на карьерах средней производственной мощности. При больших масштабах производства автомобильный транспорт, как правило, используется в сочетании с другими видами транспорта (железнодорожным, конвейерным, скиповым подъемом и др.). Основными ограничениями при использовании автомобильного транспорта в глубоких карьерах являются расстояние транспортирования и уклоны. Экономически выгодные расстояния транспортирования в одном направлении изменяются от 0,2 до 3—4 км и только в редких случаях при использовании наиболее мощных автомобилей достигают 5—6 км. Уклоны дорог при автомобильном транспорте изменяются от 50 до 120%. Радиусы кривых не являются ограничивающими, так как не превышают 20—30 м. Применение автотранспорта на большие расстояния (где с ним конкурируют другие виды транспорта) нецелесообразно, поэтому для вывозки горной массы на поверхность с глубины более 150—200 м он применяется редко. Однако в самом карьере в сочетании с другими видами транспорта он может применяться и на весьма больших глубинах. Серьезным недостатком автотранспорта с дизельными двигателями в глубоких карьерах является выделение вредных выхлопных газов. Поэтому в последнее время усиленно изыскиваются способы снижения их токсичности или применения на автомобилях других источников энергии. Кроме того, автотранспорт в крупных по масштабам и глубине карьерах требует большого парка автомобилей и, следовательно, большого штата водителей. Высокая стоимость автомашин, сравнительно большие расходы на топливо и смазочные материалы, быстрый износ механической части, двигателей, шин, значительные расходы на ремонт и содержание автомобилей (до 30—35 % стоимости перевозок) вызывают высокие эксплуатационные расходы, вследствие чего затраты на транспортирование с ростом глубины резко возрастают с 5—6 до 11—12 коп.т*км. На работу автотранспорта также влияют климатические условия и состояние автодорог в период снегопадов и распутицы, а в глубоких карьерах — сильные туманы и обледенение дорог. Железнодорожный транспорт на современных карьерах весьма распространен. Он имеет преимущество по сравнению с другими видами транспорта при разработке больших по площади месторождений (горизонтальные размеры которых значительно превышают вертикальные), имеющих большую мощность, относительно спокойное и выдержанное залегание. Для развития транспортных коммуникаций при железнодорожном транспорте требуются большая протяженность фронта работ на уступах (более 300—400 м), кривые большого радиуса (более 120—150 м), небольшие подъемы и уклоны путей (25—40 % и в особых случаях до 50—60 %). Все это затрудняет использование железнодорожного транспорта и создание необходимого развития железнодорожных путей в уменьшающемся рабочем пространстве карьера. Поэтому в глубоких карьерах железнодорожный транспорт применяется в основном в верхней и средней зонах до глубины 150—180 M и лишь при мощных тяговых средствах и достаточном разносе бортов карьера до глубины 250—300 м. При глубине карьера свыше 150—180 м наиболее часто железнодорожный транспорт используется в комбинации с автомобильным. При железнодорожном транспорте можно достичь практически любой производительности (от сотен тысяч тонн до 150 млн. т в год и более) при экономически выгодных расстояниях транспортирования (свыше 3 км) за счет высокой пропускной способности путей и увеличения сцепной массы поезда до 1500—2000 т и более. Можно также автоматизировать движение и управление транспортными операциями. Кроме того, железнодорожный транспорт позволяет использовать любые виды энергии и многие типы локомотивов. Он отличается небольшим расходом энергии, вследствие малого удельного сопротивления движению подвижного состава по рельсовым путям (20—25 H на 1 т массы поезда). Основным достоинством железнодорожного транспорта является высокая надежность его работы в различных климатических условиях. Невысокая трудоемкость из-за сравнительно небольшого штата поездных бригад, небольшие расходы на ремонт, содержание и амортизацию подвижного состава при большом сроке службы (до 20— 25 лет) позволяют иметь низкие затраты на 1 т*км перевозок (меньше, чем при автомобильном транспорте, в 3—5 и, чем при конвейерном, в 5—7 раз) и успешно конкурировать с другими видами транспорта. Ho при использовании железнодорожного транспорта (особенно в глубоких карьерах) резко возрастают длина и объемы наклонных траншей, общий объем горно-капитальных работ, усложняются транспортный доступ к забоям и организация движения, снижается маневренность транспортных средств, затрудняется их обмен и т. д. Все это влияет на производительность экскаваторов и транспортных средств (рис. 1). С ростом глубины увеличивается трудоемкость перемещения и содержания сети железнодорожных путей. При этом сгущенность контактной сети и сети энергоснабжения чрезвычайно усложняет их частые переносы и эксплуатацию. Значительно более сложной, чем при автомобильном транспорте, является технология и механизация отвальных работ.  Несмотря на перечисленные недостатки, железнодорожный транспорт остается перспективным видом транспорта для большинства наших глубоких карьеров главным образом вследствие своей экономичности, высокой производительности, освоенности, наличия выпускаемого промышленностью мощного подвижного состава. Конвейерный транспорт до настоящего времени применяется в основном для транспортирования мягких и рыхлых пород, при разработке как больших, так и ограниченных по площади, преимущественно однородных по составу месторождений, предпочтительно с прямолинейным фронтом работ. С увеличением глубины карьеров возможности конвейерного транспорта значительно расширились за счет изменения угла подъема до 18-20° (при использовании специальных конвейеров до 45—60°) и за счет вь0шившихся его положительных качеств при транспортировании дробленых скальных пород, в меньшей степени влияющих на бесперебойность работы конвейерных линий, чем при транспортировании мягких пород. С помощью современного конвейерного транспорта можно обеспечить практически любые объемы транспортирования горной массы на поверхность (до 20— 25 тыс. м3/ч и более) с любой глубины карьера, при значительно меньших (в 2 раза и более) трудовых затратах, чем при автомобильном и железнодорожном транспорте. Производительность конвейерных установок с ростом глубины карьеров снижается незначительно (не более чем на 3—5 %). Длина транспортирования определяется числом конвейерных ставов в линии и может быть неограниченной. Все это выгодно отличает конвейерный транспорт от других видов транспорта, доставляющего горную массу на поверхность. Большими достоинствами конвейерного транспорта являются непрерывность и ритмичность перемещения грузов, возможность повышения производительности выемочно-погрузочного оборудования (на 20—30 % по сравнению с железнодорожным транспортом), упрощение общей организации труда и снижение трудоемкости работ. При использовании конвейеров штат обслуживающего персонала невелик, расходуется сравнительно небольшое и равномерное количество электроэнергии, создаются благоприятные условия для автоматизации и централизованного управления. Масса конвейеров равномерно распределяется по всей их длине и позволяет иметь легкие несущие конструкции. При конвейерном транспорте наблюдаются значительное уменьшение объемов транспортных и горно-капитальных работ, сокращение общей протяженности транспортных коммуникаций (в 3—3,5 раза по сравнению с автотранспортом), высокие темпы углубки (в 3—4 раза выше, чем при железнодорожном транспорте). Все это способствует повышению интенсификации и ускорению развития работ в глубоком карьере. Конвейерный транспорт наиболее эффективен при грузообороте 20—30 млн. T в год и более. Применение его целесообразно при разработке мягких пород непосредственно на поверхности и при разработке скальных пород и руд на глубине 60-80 м, где он становится более экономичным для подъема, чем автомобильный транспорт. Рациональные расстояния транспортирования в глубоких карьерах могут достигать 2,5—3 км, при пересеченной местности на поверхности — до 15—20 км и более. Наряду с достоинствами, конвейерный транспорт имеет ряд недостатков. Из-за интенсивного налипания на ленту велики простои конвейеров при перемещении влажных и тиксотропных пород (глины, мела и пр.), а также при перемещении мягких вскрышных пород верхних горизонтов (коэффициент использования конвейеров редко превышает 0,30—0,35) . При доставке взорванных скальных сильно абразивных пород повышается износ лент, которые нередко нуждаются в замене через 12—18 мес работы. Размер кусков, транспортируемых конвейерами, не должен превышать 25—35 % ширины ленты (соответственно 150—200 и 300—400 мм для узких и широких лент соответственно). В глубоких карьерах конвейерные линии, работающие на подъеме горной массы, состоят из большего числа стволов, чем на поверхности, что вызывает необходимость увеличения числа перегрузок, а это ведет к усилению износа лент и роликов и к уменьшению надежности работы конвейерной линии. Более ограниченное по размерам и сложное по конфигурации залегание рудных тел на глубине также затрудняет установку конвейеров желаемой длины вследствие требований прямолинейности ставов забойных конвейеров. Также, исходя из этого требования, затруднительна раздельная выемка добываемого полезного ископаемого на глубоких горизонтах. Влияние транспорта на экономику открытых горных работ возрастает с увеличением глубины разработки. Многие виды транспорта ухудшают свои показатели при использовании их в глубоких карьерах; снижается скорость движения, затрудняется обмен транспортных средств, ухудшается удобство размещения транспортных коммуникаций, увеличиваются время доставки грузов на поверхность и затраты на перевозку пород. Это вызывает необходимость изыскания способов интенсификации применяющегося транспорта, замену его другим видом транспорта или применения так называемого зонального использования нескольких видов транспорта, каждому из которых отводятся определенные пространственные зоны в карьере. В этих случаях несколько видов транспорта могут использоваться параллельно или в комбинации. В практике открытых работ за последние годы на глубоких зарубежных и отечественных карьерах наиболее распространены комбинации автомобильного транспорта с железнодорожным, а также с конвейерным и скиповым подъемом. Наиболее часто автомобильножелезнодорожный транспорт используется в карьерах с большим объемом горных работ и при большом расстоянии транспортирования. Он редко применяется непосредственно с поверхности. Автосамосвалы вводятся в карьер с глубины 150—180 м и более, когда появляются затруднения в размещении железнодорожных путей из-за сужающихся размеров карьера в плане. В этих случаях железнодорожный транспорт продолжает использоваться на верхних и средних горизонтах карьера, а на глубоких работает автомобильный транспорт, который вывозит горную массу из забоев до перегрузочных пунктов, расположенных на промежуточных горизонтах карьера, в железнодорожный транспорт. Перегрузочные пункты по мере углубки карьера переносят вглубь, при этом шаг переноса составляет от 40 до 90 м (редко более). Расстояние транспортирования автосамосвалами обычно не превышает 0,7—0,9 км (иногда достигает 1,2—1,5 KM и более). Таким образом, автомобильный транспорт в глубоких карьерах в комбинации с железнодорожным используется при подготовке и отработке нижних горизонтов, доработке целиков полезного ископаемого и отдельных участков месторождения со сложной конфигурацией залежей. Ho с глубиной применение автомобильно-железнодорожного транспорта ограничивается, что вызвано трудностью размещения железнодорожных транспортных коммуникаций, станций, обменных пунктов, перегрузочных складов, а также значительным снижением производительности локомотивосоставов из-за увеличения расстояния транспортирования, большого числа маневровых и обменных операций и большой грузонапряженности движения. Поэтому на большинстве современных действующих карьеров с глубин 250—350 м (а иногда и ранее) переходят на комбинированные виды транспорта. При этом горная масса перемещается конвейерами, скипами или другими средствами подъема. При автомобильно-конвейерном транспорте автосамосвалы выполняют те же функции, что и при автомобильно-железнодорожном. На промежуточных горизонтах размещаются перегрузочные пункты, горная масса к которым доставляется автосамосвалами. Расстояние транспортирования обычно достигает 0,6—0,8 км, реже 1—1,5 км и более. Перегрузочные пункты оборудуются грохотильными, грохотильно-дробильными и дробильными установками, на которых скальные породы и руды дробятся до крупности, необходимой для транспортирования конвейерами. Перегрузочные пункты по мере углубки карьеров переносятся на нижние горизонты через 40—80 м, а в некоторых случаях даже через 120—150 м. На вновь строящихся карьерах, как показывают исследования, применение автомобильно-конвейерного транспорта целесообразно с глубины разработки 60—80 м. Конвейеры обычно размещаются на временно законсервированном или отработанном борту. В тех случаях, когда это невозможно, проходятся наклонные стволы, в которых конвейеры размещаются частично или полностью. Угол наклона конвейера составляет от 14 до 18° Горная масса, доставленная на поверхность конвейерами, перегружается в автомобильный или железнодорожный транспорт или рядом конвейеров Направляется на обогатительную фабрику или в отвал. Автомобильно-конвейерный транспорт применяется в карьерах большой производственной мощности. Производительность его может достигать для каждой системы конвейеров с лентой шириной 3000 мм при скорости 3—3,5 м/с до 20 тыс. м3/ч. На некоторых карьерах применяется комбинация автомобильного транспорта со скиповым подъемом. С использованием скипового подъема обычно разрабатываются залежи наклонного и крутого падения с крепкими рудами и устойчивыми вмещающими породами. Угол наклона скипового подъема близок к углу наклона борта карьера и может достигать 45° и более. Расстояние транспортирования горной массы для перегрузки в скипы составляет не более 0,6—0,8 км. Перегрузочный пункт по мере понижения горных работ в карьере переносится вглубь на два-четыре горизонта. Разгрузка скипов производится в бункера на поверхности. Дальнейшее транспортирование осуществляется автомобильным или железнодорожным транспортом. Скиповой подъем в карьере обычно вводится с глубины 100—150 м, когда размеры карьерного поля в плане лишь в 2—3 раза больше глубины разработки. Эффективность использования скипового подъема ограничивается глубиной 350—400 м. При большей глубине разработок, как правило, применяется автомобильно-конвейерный транспорт или происходит переход на подземные работы. С понижением горных работ количество выдаваемой горной массы при той же грузоподъемности скипов значительно снижается и экономические преимущества скипового подъема утрачиваются. Поэтому скиповой подъемник применяется в основном на карьерах средней производственной мощности. Производительность скиповых установок составляет 5—10 млн. T горной массы в год. Основными преимуществами автомобильного транспорта со скиповым подъемом являются отсутствие предварительного дробления скальных пород и руд и возможность применения больших углов наклона подъемных установок. К недостаткам относятся трудность организации подъема с нескольких горизонтов и трудность удлинения трассы подъемника, а также необходимость иметь несколько перегрузочных пунктов для горной массы. |
