Карьерный автотранспорт

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Сущность открытых горных работ и основные понятия

2. Характеристики горных пород как транспортируемых грузов

3. Особенности работы карьерного транспорта. Грузооборот и грузопотоки карьера

4. Карьерный автотранспорт

5. Характеристика дорог и подвижного состава карьерного автотранспорта

6. Расчет парка подвижного состава автотранспорта и пропускной способности дорог

6.1 Расчет парка подвижного состава

6.2 Эксплуатационные показатели работы автотранспорта

6.3 Производительность автотранспорта

6.4 Пропускная и провозная способности автодорог

7. Управление работой автотранспорта

8. Единые правила безопасности при работе автомобильного и тракторного транспорта при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом

9. Дополнительные требования при ведении работ на перегрузочных пунктах

Заключение

Список использованной литературы

1. Сущность открытых горных работ и основные понятия

Горные работы, производимые непосредственно с земной поверхностью в открытых горных выработках (в траншеях или полутраншеях), носят название открытых горных работ. Основной целью открытых горных работ является разработкой месторождений полезных ископаемых. Способ разработки месторождений полезных ископаемых с применением открытых горных работ называется открытым способом. Горное предприятие, осуществляющее добычу полезного ископаемого открытым способом, называется карьером. В практике открытой разработки угольных и россыпных месторождений вместо термина «карьер» применяются названия «разрез» и «прииск».

В процессе производства открытых горных работ земная поверхность месторождения нарушается и образуется выработанное пространство, ограниченное искусственно созданной поверхностью. Это выработанное пространство, представляющее собой совокупность горных выработок, также носит название «карьер». Таким образом, понятие «карьер» может употребляться в хозяйственном и техническом значениях. При значительных размерах выработанного пространства (современные карьеры имеют объем выработанного пространства сотни миллионов кубометров и достигают глубины нескольких сотен метров) нарушается естественное равновесие массива горных пород, окружающих карьер. Это может привести к деформациям боковой поверхности карьера (оползни, обрушения), к нарушению ведения горных работ и к авариям. Во избежание таких последствий боковым поверхностям карьера придают определенный наклон , обеспечивающий их устойчивость. В связи с этим возникает необходимость выемки значительных объемов покрывающих и вмещающих полезное ископаемое горных пород, которые называются вскрышными, или вскрышей. Годовые объемы вскрыши, перемещаемые в современных карьерах, составляют десятки миллионов кубометров и часто во много раз превышают объемы добываемого полезного ископаемого. Полезное ископаемое и вскрыша вывозятся из карьера на поверхность. В благоприятных условиях залегания полезного ископаемого вскрыша, отделенная от массива, может и не вывозиться из карьера, а размещаться в его выработанном пространстве. [1]

транспорт карьерный производительность

2. Характеристики горных пород как транспортируемых грузов

Горные породы, слагающие месторождения полезных ископаемых, разделяются на коренные (магматические, метафорические, осадочные), залегающие в толще земной коры по месту своего образования, и наносы (переотложенные или перенесенные измельченные породы), покрывающие коренные породы. Горные породы могут находиться в естественном (нетронутый массив) или искусственно измененном (посредством взрыва, механическим или химическим способом и др.) состоянии. При разработке горные породы подвергаются различного рода воздействиям (удару, сдвигу, уплотнению, перемещению), в результате чего изменяется их состояние.

К физико-техническим характеристикам горных пород, характеризующих их как объект открытой разработки, относятся плотность, пористость, влажность, сопротивление различным усилиям, абразивность, вязкость, хрупкость, устойчивость, увеличение объема при разрушении др.

К насыпным грузам относятся кусковые, зернистые или пылевидные материалы, которые транспортируются в насыпном виде, и следовательно, принимают форму сосуда. [1]

Кусковатостью, или гранулометрическим составом, называется количественное распределение частиц по крупности.

Насыпные грузы по однородности кусков делятся на рядовые и сортированные. У рядового груза отношение максимального б_max к минимальному б_min размеру куска более 2,5; у сортированного - менее 2,5. Сортированные грузы характеризуются средним размером куска б_ср = (б_max+ б_min )/2, а рядовой размер типичного куска б= б_max, если масса кусков с размерами от 0,8 б_max до б_max составляет более 10% массы пробы и а=0,8 б_max, если масса этих кусков менее 10% массы пробы.

Наряду с этим по крупности насыпные грузы разделяют на: крупнокусковые при кусках более 160 мм; среднекусковые - 60-160 мм; мелкокусковые - 10-60 мм; зернистые - 0,5-10 мм; порошкообразные - с размером 0,05-0,5 мм и пылевидные с размерами частиц менее 0, 05 мм. Для руды принята другая градация кусковатости: очень крупная руда - более 600 мм; крупная - 300-600 мм; средней крупности - 100-300 мм; рудная мелочь - менее 100 мм.

Наибольшие куски руды, которые могут перемещаться имеющимися транспортными средствами, называющимися кондиционными. Куски руды размерами, превышающими эти размеры, называются негабаритом. Негабариты разрушаются вторичным дроблением в забое.

Плотность полезного ископаемого или породы может указываться как в неразрыхленном теле (в массиве) г₁, так и в разрыхленном состоянии г (т/м³). Отношение этих величин называется коэффициентом разрыхления к_р = г₁/ г > 1. Коэффициент к_р для мягких пород (песок, суглинок) составляет 1,1 - 1,3, для пород средней крепости (уголь, сланец) - 1,4 - 1,6 и для крепких пород - 1,5 - 1,8.

Грузы по насыпной плотности подразделяют на легкие (до 0,6 т/м³), средние (0,6 - 1,4 т/м³ ), тяжелые (1,2 - 2 т/м³) и весьма тяжелые (более 2).

Угол естественного откоса (с', градус) насыпного груза определяется углом наклона боковой поверхности конуса, образуемого при свободном насыпании этого груза на горизонтальную поверхность. При воздействии на насыпной груз вибраций, толчков, сотрясений подвижность частиц возрастает и угол с' уменьшается.

При выборе транспортных средств для эксплуатации на конкретном горном предприятии следует учитывать также абразивность груза - свойств горной массы истирать контактирующие с ней поверхности транспортных машин, влажность - содержание воды в грузе, влагоемкость - склонность груза поглощать воду и как следствие слеживаемость и смерзаемость, склонность к самовозгоранию, липкость, склонность к сводообразованию - образованию сводов над выпускными отверстиями бункеров, рудоспусков, блоков. [2]

Характеристики некоторых насыпных грузов представлены в таблице 1

Таблица 1 Характеристики насыпных грузов

Насыпной груз	Насыпная плотность, т/м3	Угол естественного откоса, градус
		в покое	в движении
Антрацит Уголь каменный Порода, бутовый камень, песок, глинистый сланец	0,8-1 0,65-0,8 1,5-2	35-40° 30-45° 40-45°	24-28° 18-30° 30-35°

Для выполнения таких процессов, как погрузка, перемещение, складирование, необходимо знать свойства искусственно измененных пород, которые зависят от свойств пород в их естественном состоянии, от способа воздействия на них и от стадии разработки.

Свойства горных пород изменяются в большом диапазоне, поэтому поды принято объединять в группы, категории, классы определенным диапазоном свойств, обуславливающих условия их разработки. При открытой разработке все горные породы разделяются на следующие группы: неразрушенные, скальные и полускальные (в естественном состоянии), разрушенные (искусственно или естественно измененные) скальные и полускальные, плотные, мягкие (связные) и сыпучие.

К скальным относятся породы, характеризующиеся пределом прочности при одноосном сжатии в куске в насыщенном водой состоянии (до 3- 5%) более 50 МПа. Сюда относятся большинство пород изверженных и метаморфических (кварциты, граниты, базальты, габбро и др.), а также некоторые осадочные (прочные известняки, песчаники, песчанистые сланцы, кремнистые конгломераты и др.).

К полускальным относятся породы, характеризующиеся пределом прочности при одноосном сжатии в куске в насыщенном состоянии в интервале 20-50 МПа. Сюда относятся породы изверженные выветрелые, метаморфические и коренные осадочные (глинистые и песчано-глинистые сланцы, глинистые и известковистые песчаники, руды, гематитовые, мергели, известняк-ракушечник, аргиллиты, алевролиты, гипс, каменная соль, каменные и прочие бурые угли и др.).

Для погрузки и перемещения скальных и полускальных пород обычными техническими средствами необходимо их предварительное разрушение взрывным или механическим способом. [1]

3. Особенности работы карьерного транспорта. Грузооборот и грузопотоки карьера.

Карьерный транспорт предназначен для перемещения горной массы (вскрыши и полезного ископаемого) от забоев до пунктов разгрузки. он является связующим звеном в технологическом процессе. От четкой работы карьерного транспорта зависит эффективность разработки месторождения. Трудоемкость процесса перемещения (транспортирования) весьма высока, а затраты на собственно транспорт и связанные с ним вспомогательные работы составляют 45-50%, а в отдельных случаях 65-70% общих затрат на добычу. специфика горных работ обуславливает следующие основные особенности работы карьерного транспорта:

§ значительный объем и сосредоточенная (односторонняя) направленность перемещения карьерных грузов при относительно небольшом расстоянии транспортирования;

§ периодическая передвижка транспортных коммуникаций в связи с постоянным изменением положения пунктов погрузки (забоев) разгрузки горной массы;

§ движение в грузовом направлении происходит, как правило, с преодолением значительных подъемов;

§ повышенные прочность и мощность двигателей транспортного оборудования, что вызвано большой плотностью, повышенной крепостью, абразивностью, неоднородной кусковатостью горной массы.

Интенсивность работы карьерного транспорта характеризуется грузооборотом карьера, который определяется количеством груза (в кубометрах или тоннах), перемещаемого в единицу времени (час, смена и т. д.). Масштаб горных работ на карьере определяется величиной грузооборота. Он слагается из объемов перевозок вскрыши, полезного ископаемого и хозяйственно-технических грузов. Основной объем в грузообороте обычно составляет вскрыша. Минимальный объем приходится на хозяйственно-технические грузы.

Грузооборот (или часть его), характеризуемый устойчивым во времени направлением перемещения, называется грузопотоком. грузопоток называется сосредоточенным, если все грузы перемещаются из карьера на поверхность в одном направлении по одним транспортным коммуникациям, а в противном случае грузопоток называется рассредоточенным. с точки зрения лучшего использования транспортных коммуникаций и оборудования минимальное число грузопотоков является более желательным. Однако при значительном грузообороте, большой протяженности карьерного поля, наличии нескольких пунктов разгрузки и их разобщенности, а также в некоторых других случаях рассредоточение потока является технически необходимым и экономически целесообразным. При формировании грузопотоков обычно стремятся к разделению грузов по качественному признаку (вскрыша и полезное ископаемое) и пунктам назначения. Грузооборот карьера и отдельные грузопотоки изменяются по мере развития горных работ. Вопрос о выделении отдельных грузопотоков решается при проектировании карьера на основании технико-экономических расчетов (с учетом схемы расположения месторождения).

В зависимости от принципа действия различают транспорт цикличного (прерывного) и непрерывного действия. Продолжительность цикла (оборота) складывается из продолжительности погрузки, продолжительности движения с грузом к пункту разгрузки, продолжительностью разгрузки, продолжительностью движения к месту погрузки и продолжительностью пауз между перечисленными операциями. При цикличном транспорте (железнодорожный, автомобильный) погрузка, движение с грузом, разгрузка и движение без груза осуществляются последовательно. При транспорте непрерывного действия (конвейерный, гидравлический) эти операции совмещаются. [1]

4. Карьерный автотранспорт

На карьерах для перемещения горной массы и хозяйственно-технических грузов используются различные виды карьерного транспорта, из которых основными являются железнодорожный, автомобильный и конвейерный. Выбор рационального вида карьерного транспорта для конкретных условий определяется физико-техническими и химическими свойствами разрабатываемых пород, условиями залегания полезного ископаемого, климатом, грузооборотом и расстоянием транспортирования, типом и параметрами погрузочного оборудования, сроком существования карьера и др. [1]

Преимущества автомобильного транспорта:

- большая гибкость, подвижность и маневренность в работе, позволяющая наиболее полно извлекать полезное ископаемое, производить разработку залежей неправильного контура, осуществлять селективную выемку полезного ископаемого и удобно дорабатывать экскаваторные заходки;

- допустимость уклонов дорог при выездах из карьеров: в грузовом направлении7-10%, в порожняковом до 12-15%, т.е. в 2,5-3 раза больше, чем при железнодорожном транспорте;

- допустимость радиусов закругления 15-20 м, что в 10-12 раз меньше, чем при железнодорожном транспорте;

- возможность сокращения длины заездов в карьер и общей длины перевозки по сравнению с железнодорожным транспортом в 2-2,5 раза, за счет больших уклонов и меньших радиусов закруглений дорожных трасс;

- меньшая, примерно в 1,5-2 раза, трудоемкость устройства и перемещения дорожных трасс по сравнению с железнодорожными путями;

- снижение капитальных затрат на строительство карьеров на 20-25% по сравнению с затратами при строительстве карьеров с железнодорожным транспортом за счет сокращения объема горнокапитальных работ;

- меньшая в 4-5 раз, чем при железнодорожном транспорте, трудоемкость отвалообразования, удешевление стоимости отвальных работ и облегчение ведения их в зимнее время, возможность отсыпки отвалов произвольной конфигурации на любой свободной территории в непосредственной близости от разработок;

- ускорение ввода карьера в эксплуатацию (примерно в 2-2,5 раза) за счет проходки временных заездов в начальный период строительства, что облегчает ведение вскрышных работ;

- увеличение производительности экскаваторов на 20-25% по сравнению с производительностью железнодорожного транспорта, благодаря значительному сокращению простоев экскаваторов из-за ожидания подачи транспортных средств и производства маневров;

- возможность легко и быстро переносить места погрузки в карьере;

- отсутствие зависимости работы всего карьера от аварий с одним из транспортных агрегатов, работающих в карьере или на данном участке работ;

- простота устройств для хранения автомобилей, особенно в период строительства карьеров, когда предоставляется возможность ограничиться открытыми стоянками и др.

Недостатки автомобильного транспорта:

- зависимость работы транспорта, а следовательно, и всего карьера, от привозного жидкого топлива и снабжения им карьера;

- большой расход авторезины вследствие ее износа, особенно при работе автомобилей на скальных грунтах;

- большое количество кадров водителей и ремонтных рабочих, превышающее в 1,2-3 раза кадры при железнодорожном транспорте, и необходимость их высокой квалификации;

- большая стоимость содержания и ремонта автомобилей, достигающая 33-35% себестоимости транспортирования;

- необходимость строительства больших и хорошо оснащенных гаражей и мастерских;

- большая сложность организации топливного и смазочного хозяйства;

- небольшие экономически выгодные расстояния транспортирования обыкновенно до 3 км и редко до 7 км;

- сложность эксплуатации автомобилей с дизельными двигателями в зимнее время;

- зависимость работы автомобилей от климатических условий, трудность работы при снегопадах, гололеде, дождях.

Недостатки по сравнению с железнодорожным транспортом:

- значительно меньшее количество горной массы, которое можно одновременно транспортировать автомобильными агрегатами;

- более высокая мощность двигателя на 1 т грузоподъемности;

- высокие амортизационные отчисления на 1 т перевозимой горной массы;

- сравнительно высокая стоимость автомобильных перевозок. [4]

К настоящему времени автотранспорт получил широкое распространение на предприятиях цветной и черной металлургии, угольной промышленности, предприятиях по добыче горно-химического сырья и строительных материалов. Объем перевозок на ряде карьеров цветной металлургии превышает 15-20 млн. т (Гайский, Учалинский, Ждановский, Сибайский).

На предприятиях черной металлургии объемы перевозок автотранспортом достигают 30-50 млн. т (Ингулецкий, Сарбайский, Костомукшский, ЦГОК). На карьере Северного ГОКа объем перевозок превышает 68 млн. т. В угольной промышленности автотранспорт используется для перевозки вскрышных пород и угля на разрезах ПО Кемеровоуголь, Востсибуголь, Тулауголь, Сахалинуголь. Уникальным является угольный разрез «Нерюнгринский» ПО Якутуголь, где проектный объем перевозок вскрышных пород автотранспортом превышает 250 млн. т. На предприятиях горно-химической промышленности объем перевозок автотранспортом превышает 50%. Крупнейшим предприятием в этой отрасли является карьер ПО Каратау по добыче фосфоритов. В промышленности нерудных строительных материалов почти все объемы перевозок на карьерах выполняются автотранспортом. [3]

5. Характеристика дорог и подвижного состава карьерного автотранспорта

На отечественных карьерах и за рубежом автотранспорт используется как в качестве основного, так и в сочетании с железнодорожным, конвейерным, скиповым и другими видами транспорта.

Карьерные автодороги. Эффективность работы автотранспорта на карьерах в значительной степени определяется состоянием и качеством автодорог. По условиям эксплуатации автодороги на карьерах делятся на стационарные и временные. Стационарные автодороги, сооружаемые в капитальных траншеях, на поверхности и на соединительных транспортных бермах на длительный срок, имеют, как правило, дорожное покрытие и двухполосное движение. Временные дороги (на уступах и отвалах) периодически перемещаются вслед за продвиганием фронта работ и, как правило, не имеют дорожного покрытия.

Ширина проезжей части автодороги зависит от габаритов подвижного состава, скорости движения, числа полос движения. Ширина проезжей части двухполосных дорог для автосамосвалов грузоподъемностью 27-40 и 75-120 т составляет 13-15 и 20-25 м соответственно. На кривых малого радиуса ширина проезжей части увеличивается в зависимости от радиуса кривой. Ширина обочины составляет 1 - 2 м.

Подвижной состав автотранспорта должен обладать повышенной прочностью, маневренностью и проходимостью, преодолевать значительные подъемы и уклоны и обеспечивать быструю механизированную разгрузку. В зависимости от конструктивного исполнения подвижной состав карьерного автотранспорта можно разделить на 2 группы: автосамосвалы и полуприцепы. Автосамосвалы - это машины с кузовом, расположенным на раме. Разгрузка автосамосвала производится в основном опрокидыванием назад. У полуприцепа кузов выполнен отдельно от тягача и соединяется с ним специальным прицепным устройством. Полуприцепы имеют одну или две ходовые оси и могут быть с задней, боковой и донной разгрузкой. Основные их преимущества по сравнению с автосамосвалами - большая грузоподъемность, меньшие расход горючего и эксплуатационные затраты. Однако область применения полуприцепов ограничивается лишь дорогами без подъемов или с небольшим подъемом (до 30‰) из-за меньшей маневренности и меньшей удельной мощности двигателя.

Основными параметрами карьерных автосамосвалов являются грузоподъемность, мощность двигателя, объем кузова, колесная формула и минимальный радиус поворота.

Колесной формулой называется цифровое обозначение числа колес автосамосвала (например, 42). Первая цифра колесной формулы показывает общее число колес, вторая - число ведущих колес. [1]

На карьерах наибольшее применение получили автосамосвалы типа БелАЗ, Liebherr, Kress, Komatsu, Caterpillar, Euclid-Hitachi и Terex.

Устойчивая тенденция нарастания глубины карьеров при соответствующем увеличении плеча откатки предопределили стратегическое направление в развитии карьерного автотранспорта - переход на увеличение производства автосамосвалов особо большой грузоподъемности.

Учитывая эту тенденцию, "БелАЗом" разработан и испытывается 280-тонный автосамосвал БелАЗ-75501 со 165-литровым низкоскоростным локомотивным дизелем мощностью 2317 кВт. Особенностью БелАЗ-75501 является колесная формула 4х4 и шарнирно-сочлененная рама.

В настоящее время "БелАЗом" начаты работы по созданию карьерных автосамосвалов с электромеханической трансмиссией переменно-переменного тока на шинах 55/80 R63, БелАЗ-7570 грузоподъемностью 420-450 т с колесной формулой 4х4 и двумя дизель-генераторными установками мощностью по 2700 л.с. каждая и автосамосвала с колесной формулой 4х2, с дизель-генератором мощностью 4000 л.с., грузоподъемностью 280-320 т.

Таблица 2 Группировка по грузоподъемности автосамосвалов ведущих мировых фирм

Фирма	Грузоподъемность, т
	30-50	51-70	71-113	120-136	140-170	170-197	200-238	270-290	300 и более
БелАЗ	7528 7540 7548 75473	7555А	7549	7512 7514 75131		75215	75303	75501	7570
Komatsu	HD325-6 HD405-6	210M HD465-5 HD605-5	330M HD785-5 HD985-5 445E	HD1200-1 HD1200-1D HD1200M 510E	530M HD1600M	630E 685E 730E	830E	930E	-
Caterpillar	769D 771D	773D 775D	777D	785B		789B	793C	-	797
Euclid	R32 R36 R40 R50	R65	R85	R130	R150	R170 R190 R220	R260	-	-
Unit Rig	-	-	MT3000	MT3300	MT3600B	MT3700B	MT4400	MT4800	MT5500
Kress	-	-	CH160 CH180	-	CH200 CH220	CH300	-	CH300	-
Liebherr	-	-	-	-	-	T252	T262	T272	T282

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кроме того, в соответствии с запросами промышленного строительства и предприятий промышленности строительных материалов, разрабатывающих полезные ископаемые карьерами малой и средней производительности, на заводе с 2002 г. организуется промышленный выпуск шарнирно-сочлененных автосамосвалов БелАЗ-7528 грузоподъемностью 36 т.

Карьерные автосамосвалы из типоразмерных рядов, освоенных ведущими мировыми фирмами, можно условно разделить на девять основных групп (таблице 2).

Как видно из таблицы 2, только четыре мировых концерна - Komatsu, Caterpillar, Euclid-Hitachi и Terex, производят полный ряд карьерных автосамосвалов, охватывающий диапазон грузоподъемности от 30 до 300 т. Kress наладил выпуск ряда автосамосвалов, начинающегося с грузоподъемности 109 т, а фирма Liebherr - грузоподъемностью от 150 до 327 т. Все выпускаемые в мире карьерные автосамосвалы, за редким исключением, выполняются на жесткой раме.

На карьерных автосамосвалах применяется два типа трансмиссии: гидромеханическая и электрическая. Автомобили грузоподъемностью от 30 до 75-80 т, как правило, оснащаются гидромеханической трансмиссией. Исключение составляют автосамосвалы фирмы Caterpillar, имеющие, вплоть до грузоподъемности 300 т, полностью механическую трансмиссию.

Анализ показывает, что современной тенденцией развития карьерного автотранспорта следует считать динамичный темп нарастания его грузоподъемности, сдерживаемый мощностью двигателя и несущей способностью применяемых шин. Карьерные серийные автосамосвалы Terex грузоподъемностью 300 т, в конструкцию которых вложены все достижения в области проектирования и технологии производства уникальных транспортных средств для открытых горных работ, впервые появились на рынке в 1998 г. Второй фирмой, создавшей 300-тонный автосамосвал, стала Komatsu Mining Sistems (KMS). Первые ее автосамосвалы модели 930Е начали работать на карьерах США, а к настоящему времени в эксплуатации находятся уже более 100 машин этой модели. Применение низкопрофильных шин 50/90R57 позволило поднять грузоподъемность 930Е с 270 до 290 т. На машинах этой модели используется трехфазный привод на переменном токе фирмы SIEMENS. На базе 930Е одна из компаний сделала углевоз, увеличив кузов до объема 330 м3 (с "шапкой") против стандартного (с "шапкой") 184 м".

Фирма Euclid произвела более 20 автосамосвалов R260, которые сегодня используются в Австралии, Канаде и США. Все автосамосвалы Euclid, работающие на карьерах мира, оснащены системой привода на постоянном токе фирмы General Electric, ограничивающей максимальную грузоподъемность машины 238 тоннами. Сегодня Euclid работает над созданием модели с приводом на переменном токе фирмы Siemens.

Caterpillar готовит к серийному выпуску модель Cat-797 грузоподъемностью 324 т, эксплуатационной массой 558 т, с кузовом вместимостью 220 м3, на шинах 55/80R63. На автосамосвале установлены двигатели 3524BLS мощностью 2535 кВт с электронной системой управления и четырехстадийным турбонадду-вом. Особенность автосамосвала - семискоростная, запатентованная фирмой, коробка передач и механическая система управления. Рабочие тормоза у Cat-797 -многодисковые с масляным охлаждением на каждом колесе, а для замедления скорости движения машины под уклон применен сложный гидродинамический тормоз-замедлитель, аналогичный карьерным автосамосвалам небольшой грузоподъемности.

Наряду с созданием модели Cat-797, были значительно модернизированы основные модели и освоен выпуск автосамосвалов новой серии "С" (взамен серии "В"): Cat-785C и Cat-7890 грузоподъемностью 136 и 177 т, соответственно.

Фирма Hitachi Construction Machinery производит автосамосвалы грузоподъемностью от 29 до 254 т (модель R280). Новая серия "С" машин этой компании характеризуется увеличенной на 20% производительностью, благодаря более высоким скоростям рабочего движения и, вместе с тем, укороченного тормозного пути при движении под уклон.

Автосамосвалы Unit Rig имеют укороченную колесную базу. Основные преимущества этих машин обеспечиваются конструкцией главной рамы, состоящей из прямых продольных балок увеличенного сечения и поперечных трубчатых балок. Все новшества, введенные в конструкцию рамы, позволяют гарантировать ее работу без поломок в течение не менее 40 тыс. часов. Конструкция переднего моста, запатентованная фирмой, обеспечивает постоянное совмещение передних шин и большой срок их службы.

Применение специальных сортов стали и запатентованной фирменной конструкции днища кузова (типа "плавающие балки") позволило снизить рабочие нагрузки на элементы кузова и увеличить срок его службы.

Особое внимание уделено кабине, оборудованной встроенной системой безопасности водителя на случай опрокидывания автосамосвала. Передний бампер обеспечивает дополнительную защиту водителя при лобовом столкновении. Автосамосвалы Unit Rig оборудуются гидравлической тормозной системой быстрого срабатывания, управляемой водителем. Замкнутый гидростатический контур рулевой системы обеспечивает быстрое ее срабатывание при любых оборотах двигателя.

Модель Unit Rig MT-4800 грузоподъемностью 290 т концептуально схожа с Komatsu-Haulpak 930E и является модификацией МТ-4400 (грузоподъемностью 234 т). На MT-4800 могут устанавливаться двигатели MTU 16V396 (мощностью 2000 кВт), Cummins QSK60 (1685 кВт) и MTU/DETROIT DIESEL серии 4000 (2014 кВт). MT-4800 оснащается приводом постоянного тока фирмы General Atomics. В настоящее время ведутся работы по созданию модели МТ-5500 грузоподъемностью 308 т с двигателем мощностью 2238 кВт и электроприводом на переменном токе.

Фирма Unit Rig также выпускает три модели трехосных углевозов с донной разгрузкой на базе седельного тягача: BD-220 грузоподъемностью 200 т, BD-240 и BD-270 грузоподъемностью 218 и 245 т соответственно.

Liebherr занимает лидирующее положение среди машиностроительных компаний, выпускающих автосамосвалы особо большой грузоподъемности. Фирма впервые была представлена на рынке автосамосвалом Т-272, который необычен тем, что его кузов воспринимает часть нагрузок и является конструктивным элементом заднего моста. Автосамосвал оснащается двигателем MTU/DDC 4000 мощностью 1864 кВт, сейчас на нем используется модернизированная система на переменном токе. Концепция облегченного кузова, усиленного ребрами жесткости, использованная при создании Т-272, обеспечивает существенное снижение собственной массы автосамосвала.

Сегодня фирма Liebherr представила на рынке автосамосвал Т-282 грузоподъемностью 327 т. Новое поколение автосамосвалов обеспечивает существенную экономию топлива, снижение эксплуатационных расходов при большей производительности. Liebherr Т-282 оснащен двигателем MTU/DDC 4000, мощностью 2238 кВт. Liebherr, как и Euclid, использует привод Siemens на переменном токе. Т-282 оснащен низкопрофильными карьерными шинами Michelin 55/80R63 для горного транспорта.

Фирма Liebherr при конструировании модели Т-282 использовала новую философию - управление нагрузками в четырех принципиальных областях, охватывающих базовый блок, механизм передней подвески, оснащение цилиндра подъема кузова и заднего моста. [6]

6 Расчет парка подвижного состава автотранспорта и пропускной способности дорог

6.1 Расчет парка подвижного состава

Как правило, число автосамосвалов рассчитывается для каждого экскаватора отдельно. Рабочий парк автосамосвалов устанавливается по условию обеспечения непрерывной работы рабочего парка экскаваторов при ритмичной подаче порожних автосамосвалов в забой. Число автосамосвалов, которое может эффективно использоваться в комплексе с одним экскаватором, определяется по формуле:

(1)

где Т_р - продолжительность рейса, мин;

t_п - продолжительность погрузки автосамосвала, мин;

(2)

где t_дв , t_р, t_м - соответственно продолжительность движения, разгрузки и маневров автосамосвала, мин.

Из выражений (1) и (2) получим:

(3)

Продолжительность погрузки



t_п=n_kt_ц, (4)

где п_к - число ковшей, разгружаемых экскаватором в кузов автосамосвала;

t_ц - продолжительность рабочего цикла экскаватора, мин.

В зависимости от соотношения плотности г_п перевозимой породы, грузоподъемности q_а автосамосвала, объема V_a его кузова число п_к ковшей может ограничиться либо объемом кузова (г_п/k_p?q_а/V_a), либо грузоподъемностью автосамосвала (г_п/k_p?q_а/ V_a). Тогда продолжительность погрузки автосамосвала определяется по формулам соответственно:

(5)

где Е - вместимость ковша экскаватора, м³;

k_p - коэффициент разрыхления породы в ковше экскаватора;

0,9 - коэффициент, учитывающий изменение коэффициента разрыхления породы в кузове автосамосвала;

k_н - коэффициент, учитывающий наполнение ковша экскаватора;

k_вер =1,1-1,15 - коэффициент, учитывающий загрузку самосвала с верхом.

Продолжительность движения автосамосвала определяется по формуле:

(6 )

где Т_гр, Т_пор - продолжительность движения автосамосвала соответственно с грузом и без груза, мин;

l_iгр, l_iпор - длина участков пути с одинаковыми условиями движения соответственно с грузом и без груза, км;

v_iгр , v_iпор - скорость движения автосамосвалов соответственно с грузом и без груза, км/ч.

В таблице 3 приведены значения технической скорости движения автосамосвалов с грузом и без него на отечественных карьерах, которыми можно пользоваться при ориентировочных расчетах.

Таблица 3 Технические скорости движения автосамосвалов с грузом и без груза

Дороги	Скорость движения (км/ч) автосамосвалов
	БелАЗ-540	БелАЗ-548	БелАЗ-549
Магистральные щебеночные Магистральные бетонные Дороги в карьерах Дороги в отвалах Дороги в наклонных выработках: бетонные с уклоном i = 20‰ бетонные с уклоном i = 60‰ щебеночные с уклоном i = 20‰ щебеночные с уклоном i = 80‰	32(42) 45(48) 13(14) 17(19) 30(50) 18(35) 20(50) 14(30)	32(38) 38(47) 11(14) 16(18) 25(49) 16(34) 20(48) 14(30)	30(42) 34(50) 13(15) 11(13) 24(50) 16(35) 18(48) 14(30)

Примечание. В скобках приведены значения скорости движения автосамосвалов без груза.

Продолжительность разгрузки автосамосвала включает время подъема кузова и его опускания. Для автосамосвалов грузоподъемностью до 40 т она составляет 60 с, при большей грузоподъемности автосамосвалов - 70 - 90 с.

Продолжительность маневров при погрузке автосамосвала зависит в основном от схемы подъезда и находится в пределах 0-10, 20-25, 50-60 с соответственно для сквозной, петлевой и тупиковой схем. При разгрузке автосамосвала продолжительность маневров составляет 40-50 с. Число рабочих автосамосвалов для обеспечения эффективной работы п экскаваторов определяется по формуле:

(7)

Так как часть автосамосвалов постоянно находится в ремонте и проходит техническое обслуживание, то инвентарный парк автосамосвалов:

(8)

где - коэффициент технической готовности парка.

6.2 Эксплуатационные показатели работы автотранспорта

Основные факторы, определяющие стоимость перевозок автотранспортом, - производительность автосамосвалов и требующееся их число для осуществления перевозок в заданном размере. Эти величины, в свою очередь, определяются рядом эксплуатационных показателей.

Коэффициент готовности, характеризующий безотказность и ремонтопригодность автомобиля,

, (9)

где Т_о - наработка на отказ, т.е. время работы между повреждениями;

t_в - время на восстановление работоспособности автомобиля, ч.

Коэффициент технического использования, характеризующий ремонтопригодность автомобиля и уровень технического обслуживания и ремонта,



(10)

где Т_п - суммарная наработка всех автомобилей парка, ч;

t_рем - время простоев из-за плановых и внеплановых ремонтов всех автомобилей парка, ч.

t_обсл - время простоя в техническом обслуживании всех автомобилей парка, ч.

Коэффициент технической готовности автопарка

(11)

где N_и - число технически исправных автомобилей;

N_сп - списочное число автомобилей.

Обычно коэффициент технической готовности изменяется в пределах от 0,7 до 0,8 и зависит от организации ремонта, надежности подвижного состава и обеспеченности предприятия запасными частями.

Техническая готовность автосамосвалов уменьшается по мере увеличения срока их эксплуатации.

Коэффициент использования автопарка

(12)

где п_х - число машино-часов нахождения автосамосвалов в автохозяйстве;

п_р - число машино-часов работы автосамосвалов за тот же промежуток времени.

Коэффициент использования автопарка зависит от технического состояния автомобилей, а также и от состояния автодорог, климатических условий, организации работы экскаваторов, укомплектованности водителями и т.п. При соблюдении основных правил технической эксплуатации коэффициент равен 0,6-0,65. В других случаях значение его снижается до 0,4-0,5.

Коэффициент использования пробега

(13)

Обычно значение коэффициента в близко к 0,5, хотя может отклоняться от этого значения в зависимости от конкретных условий работы транспорта, в частности от того, насколько путь транспортирования с грузом совпадает с путем движения порожних автомобилей.

Коэффициент использования грузоподъемности - отношение фактически перевозимого груза q_ф к грузоподъемности q,

(14)

6.3 Производительность автотранспорта

Сменная техническая производительность (т)

(15)

где q - грузоподъемность автосамосвала, автопоезда, т;

Т_см - длительность смены, ч;

Т_р - время рейса (без учета времени ожидания), ч,

(16)

где - приведенная техническая скорость, км/ч;

- время погрузочно-разгрузочных операций с учетом маневров, ч.

После преобразований имеем:

(17)

Эксплуатационная производительность

(18)

где - коэффициент использования сменного времени, равный отношению времени полезной работы (длительность смены Т_см за вычетом всех нетехнологических простоев Т_пр) к длительности смены (k_в=0,75-0,85).

6.4 Пропускная и провозная способности автодорог

Пропускная способность автодороги - это максимально возможное число автосамосвалов, которые могут пройти через определенный участок за единицу времени. Она зависит в основном от скорости и числа полос движения. При однополосном движении автосамосвалов в одном направлении часовая пропускная способность автодороги определяется по формуле:

(9)

где t_а - интервал времени между автосамосвалами, мин;

- скорость движения автосамосвалов, км/ч;

- безопасное расстояние между следующими друг за другом автосамосвалами, м;

- коэффициент неравномерности движения.

Безопасное расстояние между автосамосвалами складывается из длины тормозного пути и длины автосамосвала и должно быть не менее 50 м. На горизонтальных прямолинейных участках это расстояние определяется по формуле:

(10)

Провозная способность автодороги (т/ч) определяется по формуле:

(11)

где q_гр - масса груза, перевозимая автосамосвалом, т;

k_рез = 1,752 - коэффициент резерва.

Пропускная и провозная способности автодороги должны соответствовать величине грузооборота для рассматриваемого участка пути. [1]

7. Управление работой автотранспорта

Эксплуатация автотранспорта в карьерах организуется таким образом, чтобы обеспечить бесперебойную работу добычных и вскрышных экскаваторов при соблюдении принятой системы текущего обслуживания и ремонта автомобилей.

Режимы работы карьера и автохозяйства совпадают - обычно это круглосуточная двух- или трехсменная работа при прерывной или непрерывной рабочей неделе. Вместе с тем каждый автосамосвал может иметь свой режим работы - одно-, двух- или трехсменный.

При одно- и двухсменном режимах работы падает производительность каждого автосамосвала, возрастает инвентарный парк машин, ухудшаются технико-экономические показатели.

Наибольшая производительность автосамосвалов достигается при трехсменном режиме работы. Такой режим обязателен для автотранспортных средств особо большой грузоподъемности (75 т и более), поскольку только при этом условии становится экономически эффективным применение дорогостоящего подвижного состава. Естественно, что это требует высокоорганизованной системы технического обслуживания и ремонта автомобилей.

Для производительного использования оборудования большое значение имеет правильный выбор схем подъезда и установки автомобилей у экскаватора.

В зависимости от способа вскрытия месторождения, размеров рабочих площадок и условий работы экскаваторов возможно осуществление подъездов - сквозного, с петлевым и тупиковым разворотами. Однако во всех случаях при выборе схемы подъезда к экскаватору стремятся к сокращению времени на маневры, подачу и смену автомобилей, с тем чтобы в наибольшей степени приблизиться к непрерывной подаче их под погрузку.

Сквозные подъезды используют при одностороннем движении автомобилей на уступе, когда с горизонта есть два выезда (кольцевое движение) и автомобили движутся при этом поточно, съезжая с магистрали к экскаватору. При значительной ширине заходки автомобиль съезжает к экскаватору с основного дорожного проезда.

Подъезды с петлевым разворотом осуществляются при встречном движении автомобилей на уступе и не требуют сложных маневров. Обычно схема с петлевым подъездом обеспечивает достаточно высокое использование экскаватора. Автосамосвалы могут следовать один за другим, так чтоб время обмена их не превышает, как правило, длительности рабочего цикла экскаватора. При этом для уменьшения износа движение целесообразно организовать так, чтобы разворачиваться приходилось порожнему автосамосвалу. Для повышения производительности экскаватора автосамосвалы следует устанавливать в позицию, при которой экскаватор работает с наименьшим углом поворота.

Подъезды с тупиковым разворотом используют в стесненных условиях для петлевого разворота автомобилей. Чаще эта схема применяется при проходе траншей. По ширине площадки меньше радиуса поворота автосамосвала для разворота устанавливаются специальные ниши. Основной недостаток схем подъезда с тупиковым разворотом - снижение производительности средств транспорта.

Опыт эксплуатации автотранспорта в карьерах показывает, что производительность экскаваторов и автосамосвалов в значительной мере зависит от схем установки их у экскаваторов при погрузке. В зависимости от числа автосамосвалов, находящихся одновременно у экскаватора, применяют одиночную или спаренную их установку в забое.

Возможна различная организация движения автосамосвалов в карьерах. На многих предприятиях принято закрепление группы автосамосвалов за определенным экскаватором (работа по замкнутому циклу). Являясь наиболее простой, такая организация работ приводит к повышенным простоям как автосамосвалов, так и экскаваторов в случае непредвиденных задержек свалов, так и экскаваторов в случаях непредвиденных задержек автосамосвалов в пути или их поломки, неисправности экскаваторов или неподготовленности забоя.

При больших грузопотоках и при использовании средств автотранспорта повышенной грузоподъемности необходимо оперативно распределять им перераспределять средства автотранспорта между экскаваторами, что достигается при движении по открытому циклу. Поток автосамосвалов рассеивается между экскаваторами таким образом, чтобы максимально сократить простои экскаваторов в ожидании транспорта и простои автосамосвалов в очереди к экскаватору или в случае его неисправности. Достигается это тем, что каждый автомобиль, направляющийся в карьер, в определенном пункте на трассе получает назначение к экскаватору.

При обеих организациях движения (по замкнутому и открытому циклам) в настоящее время используют различные информационные системы со средствами автоматики и телемеханики, что позволяет диспетчеру или ЭВМ с наибольшей эффективностью согласовывать работу автомобилей и экскаваторов. [1]

8. Единые правила безопасности при работе автомобильного и тракторного транспорта при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом

1. Проектирование, строительство и реконструкция автомобильных дорог (как наземных, так и внутрикарьерных) должны осуществляться с соблюдением требований строительных норм и правил в части обеспечения безопасности дорожного движения.

В соответствии с Законом "О безопасности дорожного движения" ответственность за соответствие дорог установленным требованиям по безопасности дорожного движения в части плана и профиля на этапе проектирования возлагается на проектировщика, а на этапах эксплуатации, реконструкции и строительства - на руководителя предприятия (организации), в ведении которого находятся эти дороги.

Продольные уклоны внутрикарьерных дорог следует принимать на основании технико-экономического расчета с учетом безопасности движения.

2. Ширина проезжей части дороги устанавливается проектом с учетом требований действующих СНиП, исходя из размеров автомобилей и автопоездов.

Временные въезды в траншеи должны устраиваться так, чтобы вдоль их при движении транспорта оставался свободный проход шириной не менее 1,5 м.

3. При затяжных уклонах дорог (более 0,06) должны устраиваться горизонтальные площадки с уклоном 0,02 длиной не менее 50 м и не более чем через каждые 600 м длины затяжного уклона.

4. Радиусы кривых в плане и поперечные уклоны автодорог предусматриваются с учетом действующих СНиП.

В особо стесненных условиях на внутрикарьерных и отвальных дорогах величину радиусов кривых в плане допускается принимать в размере не менее двух конструктивных радиусов разворотов транспортных средств по переднему наружному колесу - при расчете на одиночный автомобиль и не менее трех конструктивных радиусов разворота - при расчете на тягачи с полуприцепами.

5. Проезжая часть дороги внутри контура карьера (кроме забойных дорог) должна соответствовать СНиП и быть ограждена от призмы обрушения земляным валом или защитной стенкой. Высоту породного вала необходимо принимать по расчету, при этом внутренняя бровка вала должна быть вне призмы обрушения.

6. В зимнее время автодороги должны систематически очищаться от снега и льда и посыпаться песком, шлаком или мелким щебнем.

7. При эксплуатации автомобильного транспорта в карьерах необходимо руководствоваться Законом Российской Федерации "О безопасности дорожного движения", Правилами дорожного движения и Правилами техники безопасности для предприятий (организаций) автомобильного транспорта в той части, где они не противоречат настоящим Правилам. Автомобиль должен быть технически исправным, иметь зеркала заднего вида, действующую световую и звуковую сигнализацию, освещение и исправные тормоза.

Поддержание транспортных средств в технически исправном состоянии обеспечивает предприятие (организация) - владелец транспортных средств.

8. При проведении капитальных ремонтов и в последующем в сроки, предусмотренные заводом-изготовителем (по перечню), должна производиться дефектоскопия узлов, деталей и агрегатов большегрузных автосамосвалов, влияющих на безопасность движения.

Все транспортные средства, используемые в технологическом процессе, в том числе и ввозимые из-за рубежа сроком более чем на 6 месяцев, а также составные части конструкций, предметы дополнительного оборудования, запасные части и принадлежности транспортных средств в части, относящейся к обеспечению безопасности движения, в соответствии с Законом "О безопасности дорожного движения" подлежат обязательной сертификации.

После внесения изменения в конструкцию зарегистрированных органами государственного надзора транспортных средств, в том числе в конструкцию их составных частей, предметов дополнительного оборудования, запасных частей и принадлежностей, необходимо проведение повторной сертификации.

Эксплуатация горнотранспортных машин, а также оборудования различного технологического назначения, в том числе и импортного производства, на открытых горных работах допускается только после получения в установленном порядке в Госгортехнадзоре России разрешения на их применение.

9. Скорость и порядок движения автомобилей, автомобильных и тракторных поездов на дорогах карьера устанавливается администрацией карьера (разреза) с учетом местных условий.

Буксировка неисправных автосамосвалов грузоподъемностью более 15 т должна осуществляться специальными тягачами. Запрещается оставлять на проезжей части дорог неисправные автосамосвалы.

Допускается кратковременное оставление автосамосвала на проезжей части дороги в случае его аварийного выхода из строя при ограждении автомобиля с двух сторон соответствующими предупредительными знаками в соответствии с Правилами дорожного движения.

10. Движение на дорогах карьера должно регулироваться стандартными знаками, предусмотренными Правилами дорожного движения.

Разовый заезд в карьер автомобилей, тракторов, тягачей, погрузочных и подъемных машин и другого вида транспорта, принадлежащего другим предприятиям и организациям, допускается только с разрешения администрации карьера после обязательного инструктажа водителя или машиниста с записью в специальном журнале.

Инструктирование по технике безопасности водителей транспортных средств, работающих в карьере, производится администрацией карьера совместно с администрацией автохозяйства, и после практического ознакомления с маршрутами движения водителям должны выдаваться удостоверения на право работать в карьере.

11. Шиномонтажные работы должны осуществляться в отдельных помещениях или на специальных участках, оснащенных необходимыми механизмами и ограждениями. Лица, выполняющие шиномонтажные работы, должны быть обучены и проинструктированы.

12. Контроль за техническим состоянием автосамосвалов, соблюдением правил дорожного движения должен обеспечиваться должностными лицами автохозяйства предприятия (организации), а при эксплуатации автотранспорта подрядной организации в карьере, работающей на основании договора, - инженерно-техническими работниками этой организации.

13. На карьерных автомобильных дорогах движение автомашин должно производиться без обгона.

В отдельных случаях при применении на карьере автомобилей с разной технической скоростью движения допускается обгон автомобилей при обеспечении безопасных условий движения.

14. Очистка кузова от налипшей и намерзшей горной массы должна производиться в специально отведенном месте с применением механических или иных средств.

15. При погрузке автомобилей (автопоездов) экскаваторами должны выполняться следующие условия:

а) ожидающий погрузки автомобиль (автопоезд) должен находиться за пределами радиуса действия экскаваторного ковша и становиться под погрузку только после разрешающего сигнала машиниста экскаватора;

б) находящийся под погрузкой автомобиль (автопоезд) должен быть заторможен;

в) погрузка в кузов автомобиля (автопоезда) должна производиться только сбоку или сзади; перенос экскаваторного ковша над кабиной автомобиля или трактора запрещается;

г) нагруженный автомобиль (автопоезд) должен следовать к пункту разгрузки только после разрешающего сигнала машиниста экскаватора.

16. Кабина карьерного автосамосвала должна быть перекрыта специальным защитным козырьком, обеспечивающим безопасность водителя при погрузке. При отсутствии защитного козырька водитель автомобиля обязан выйти при погрузке из кабины и находиться за пределами радиуса действия ковша экскаватора.

17. При работе автомобиля в карьере запрещается:

а) движение автомобиля с поднятым кузовом, ремонт и разгрузка под линиями электропередачи;

б) движение задним ходом к месту погрузки на расстояние более 30 м (за исключением случаев проведения траншей);

в) переезжать через кабели, проложенные по почве, без специальных предохранительных укрытий;

г) перевозить посторонних людей в кабине. Разрешается проезд в кабинах технологических автомобилей лицам технического надзора и отдельным рабочим при наличии у них письменного разрешения администрации и места в кабине;

д) оставлять автомобиль на уклонах и подъемах. В случае остановки автомобиля на подъеме или уклоне вследствие технической неисправности водитель обязан принять меры, исключающие самопроизвольное движение автомобиля: выключить двигатель, затормозить машину, подложить под колеса упоры (башмаки) и т.п.;

е) производить запуск двигателя, используя движение автомобиля под уклон.

Во всех случаях при движении автомобиля задним ходом должен подаваться непрерывный звуковой сигнал, а при движении задним ходом автомобиля грузоподъемностью 10 т и более должен автоматически включаться звуковой сигнал.

18. Перевозка людей в карьере допускается только в автобусах или в специально оборудованных для перевозки людей автомашинах со скоростью и по маршрутам, утвержденными руководством предприятия (организации).