CC BY
44
© В.И. Галкин, Е.Е. Шешко, 2012
УДК 622.271; 622.61
В.И. Галкин, Е.Е. Шешко
НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПЕРЕГРУЗОЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ НА ОТКРЫТЫХ И ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ
Рассмотрены направления совершенствования перегрузочных комплексов на горных работах. Уделено внимание современным перегрузочным пунктам при автомобильно- железнодорожном и автомобильно-конвейерном транспорте открытых горных работ, а также узлам, обеспечивающим перегрузку полезного ископаемого в цепочке шахтного транспорта.
Ключевые слова: автомобильно-железнодорожный транспорт, автомобильно-конвейерный транспорт, перегрузочные пункты на карьерах, перегрузочные пункты на шахтах.
У^азнообразие горно-геологических условий залегания по-
ЖГ лезных ископаемых в нашей стране, увеличение глубины карьеров, вовлечение в разработку зон полезного ископаемого, находившихся ранее вне границ карьера, обусловили распространение комбинированных видов транспорта, т.е. таких, когда в пределах одной транспортной цепочки (например, транспортирование полезного ископаемого) на отдельных участках трассы используются различные виды транспорта.
Использование различных комбинаций транспорта позволяет получить лучшие экономические показатели, так как каждый вид транспорта может эксплуатироваться в наиболее выгодных для него условиях.
Получили большое распространение две схемы комбинированного транспорта: автомобильно-железнодорожный и автомобильно-конвейерный.
При всех видах комбинации большое значение имеют перегрузочные пункты, во многом определяющие эффективность работы комбинированного транспорта.
Автомобильно-железнодорожный транспорт применяется при разработке крупных карьеров, быстром продвижении фронта работ и углублении, при большом расстоянии транспортирования на поверхности. Переход с автомобильного или железнодорожного на
комбинированный производится, как правило, с глубины 150-180 м. Большинство крупных карьеров уже прошли эту отметку, и ав-томобильно-железнодорож-ный транспорт находит широкое применение.
Большое распространение на современных железорудных карьерах, получили в основном штабельные односторонние и двухсторонние экскаваторные перегрузочные пункты горной массы. Местоположение экскаваторного перегрузочного пункта принимается, как правило, исходя из сокращения расстояния транспортирования автотранспортом горной массы от забоев до склада (0,7 до 2,0 км), возможности ведения горных работ без переноса склада в течение 1,5-3 лет и наличие площадки для расположения перегрузочного пункта.
Перегрузочные комплексы в виде склада устанавливаются для длительного или кратковременного хранения. Кратковременное складирование (не более объема суточного грузооборота) производится в специальные приямки, параметры которых определяются параметрами погрузочной машины, а автомобильные дороги и железнодорожные пути располагаются на одном уровне.
При длительном хранении - горная масса из автосамосвалов разгружается под откос насыпи (сооружаемой из полезного ископаемого, породы) и далее грузится экскаватором в железнодорожные вагоны, располагаемые на путях параллельно насыпи. Такие склады обычно выполняют также функцию усреднения полезного ископаемого.
Анализ опыта эксплуатации и проектирования экскаваторных перегрузочных пунктов в России и странах СНГ показал их существенные преимущества: 1) отсутствие капитальных строительных конструкций; 2) небольшой срок строительства; 3) значительная полезная емкость перегрузочного пункта (склада); 4) надежность и относительная простота организации работ.
Вместе с этим необходимы большие площади для размещения таких складов в карьерах, так как длина их достигает в отдельных случаях 500 м (чаще « 200 - 300 м), вместимость, как правило, составляет 50-100 тыс. м3.
При экскаваторных перегрузочных пунктах необходимо также дополнительное оборудование (один или несколько экскаваторов) и специалисты для его обслуживания.
Непосредственная перегрузка из автосамосвалов в железнодорожные вагоны, хотя и обуславливает огромную пропускную способность пункта (склада) и исключает промежуточную экскаваторную погрузку, вызывает необходимость жесткой синхронизации работы автомобильного и железнодорожного транспорта, а также обеспечения определенного соотношения между параметрами автосамосвалов и вагонов (думпкаров) и равномерного распределения горной массы по длине вагона. Таким условиям сегодня удовлетворяет в основном только автосамосвал Бел АЗ - 7540 в комплексе с думпкаром ВС - 105.
Перегрузочные пункты, включающие аккумулирующие бункера, не нашли в свое время широкого применения в силу больших затрат на их создание, хотя были предложены соответствующие работоспособные схемы таких перегрузочных пунктов (рис. 1, а, б).
В настоящее время ОАО "Гипроруда" разработал новую конструктивную схему стационарного перегрузочного пункта бункерного типа для скальной горной массы, рис. 2. Горная масса из карьера крупностью до 1200 мм доставляется к перегрузочному пункту автотранспортом и разгружается в приемный бункер, вместимостью 800 м3.
Выпуск горной массы из бункера (в думпкары) осуществляется из двух люков (размер каждого 2,5x1,9 м2), расположенных в основании бункера и перекрываемых пальцевыми затворами. Под каждым пальцевым затвором имеется подъемный лоток для исключения просыпи материала на железнодорожный путь.
С противоположной стороны люков предусмотрен подвижный отбойный щит, исключающий просыпание горной массы за борт вагона.
Погрузка железнодорожного состава осуществляется при протяжке с малой скоростью вдоль выпускных люков. Отслеживание состояния верхнего и нижнего уровней материала в приемном бункере обеспечивается уровнемерами с выдачей сигнала люковому и водителю автосамосвала.
В помещениях здания перегрузочного пункта предусмотрены грузоподъемные средства для обслуживания оборудования и средства для управления работой погрузочного оборудования.
Рис. 1. Схема перегрузочного пункта с разгрузкой породы из автосамосвалов непосредственно в бункер (а) и на эстакаде (б): 1 — бункер; 2 — автосамосвал; 3 — откос уступа; 4 - вибропитатели; 5 — думпкар; 6 - пульт управления
Рис. 2. Схема перегрузочного пункта бункерного типа ОАО "Гипроруда"
Большая высота этого сооружения (30 м) обусловила необходимость разработки оригинальной строительной конструкции. Задняя стенка бункера (по которой скользит горная масса) представляет собой наклонную поверхность скального уступа под углом 60° к горизонту. За пределами ширины внутреннего объема бункера (с двух сторон) на наклонной поверхности скального уступа формируются ступени, на которые опираются боковые стенки бункера из монолитного железобетона и элементы, увеличивающие их жесткость и устойчивость
Монолитная железобетонная передняя стенка бункера жестко связана с боковыми стенками и днищем бункера.
Применение перегрузочного пункта бункерного типа конструкции ОАО "Гипроруда" позволяет:
1) уменьшить объёмы вскрыши в результате повышения углов наклона бортов карьера на конечном контуре;
2) снизить продолжительность погрузки железнодорожного состава в 1,5-2,5 и, как следствие, сократить парк подвижного состава;
3) сократить в 1,5-1,7 раза количество горного оборудования (основного и вспомогательного), занятого на погрузке горной массы;
4) сократить фронт разгрузки автотранспорта;
5) исключить планировочные бульдозерные работы.
Недостатком бункерного перегрузочного пункта является его небольшой полезный объем (~800 м3). Однако передовые системы диспетчеризации горнотранспортного оборудования, внедренные в последнее время на многих карьерах, позволяют применять бункерные перегрузочные пункты малой емкости, исключая необходимость иметь избыточную полезную емкость их.
Количество мест разгрузки автосамосвалов в приемный бункер может быть увеличено, также как и количество перегрузочных пунктов на транспортном горизонте, что позволяет вести селективную добычу полезных ископаемых.
Эффективность автомобильно - конвейерного транспорта для глубоких карьеров доказана и продолжает подтверждаться опытом работы отечественных и зарубежных карьеров.
Применение автомобильно-конвейерного транспорта позволяет достичь высокой концентрации производства, улучшить показатели использования горнотранспортного оборудования, обеспечить высокую степень автоматизации технологических процессов, снизить энергопотребление на 14-16 %.
Компоновка и оборудование перегрузочных пунктов при автомобильно - конвейерном транспорте в большой степени, как известно, определяется физико - механическими свойствами транспортируемого груза, так как перегрузочных пунктов располагается на стыке цикличного и непрерывного видов транспорта, а конвейерный транспорт предъявляет достаточно жесткие требования к свойствам транспортируемого груза.
Большой универсальностью по свойствам горной массы характеризуются дробильно - грохотильные перегрузочные пункты. Они отличаются наибольшей сложностью, но имеют, то преимущество, что дроблению подвергается только некондиционная фракция, а вся остальная горная масса поступает на подъёмный конвейер, минуя дробилку.
Вместе с тем необходимость создания мобильных перегрузочных комплексов обуславливает уменьшение количества оборудования перегрузочного пункта и его массы, так как перегрузочные пункты должны сооружаться в непосредственной близости к рабочей зоне карьера. Это позволяет рационально
2U2M
w
Рис. 3. Схема дробильного перегрузочного пункта (позиции 1-4 смотри в таблице 1): передвижной дробильно-перегрузочный пункт; 1.1 - бункер приемный v=150 м3; 1.2 - питатель пластинчатый тяжелого типа 1-24-180Б; 1.3 - конвейер ленточный для подбора просыпи; 1.4 - дробилка щековая ЩДП 15х21 (СМД-117Б); 2 - конвейер передаточный П2; 3 - Конвейер магистральный М1; 4 - Конвейер магистральный М2
использовать автомобильный транспорт и повышает гибкость систем с циклично - поточной технологией.
В связи с этим интерес представляет передвижной дробильно-перегрузочный пункт, установленный на ОАО «Ковдорский ГОК» в цепочке транспортирования вскрышных пород (рис. 3).
На основе конусных дробилок ККД - 1500/180, допускающих работу под завалом, целесообразно создавать перегрузочные пункты, примыкающие к уступу или располагаемые в траншее соответственно с односторонней или двухсторонней загрузкой. На угольных шахтах, при комбайновой выемке полезного ископаемого, в зависимости от технологии ведения горных работ, количество перегрузочных пунктов от забоя до поверхности может быт больше 10, как например, на шахте «Распадская».
Первый пункт перегрузки, обычно располагается в узле сопряжения «лава-конвейерный штрек», - в месте перегрузки с забойного конвейера на участковый транспортный штрек.
Современные конструктивные решения концевого привода забойных скребковых конвейеров, например фирмы «Joy»,
«Висуг^», <ЮВТ», «Анжера», «Юрга», «Свет шахтёра», позволяют создавать компактную конструкцию, обеспечивающую за счёт применения специальной встраиваемой секции, располагаемой между рамой привода и переходной секцией, использовать одни и те же привода, как для боковой, так и для прямой разгрузки угля с забойного конвейера на скребковый перегружатель устанавливаемый на участковом транспортном штреке.
Концевой привод конвейера обычно устанавливают на анкерной балке, и он имеет специальные шарниры для возможности регулировки по высоте, что позволяет регулировать перепад высоты между разгрузочной головкой забойного скребкового конвейера и загрузочной секцией скребкового перегружателя.
В дальнейшем, при перегрузке со скребкового или ленточного приставного перегружателя, на ленточный телескопический конвейер, к узлу перегрузке предъявляется требование компактности, уменьшения перепада высоты с разгрузочной головки перегружателя на движущуюся ленту телескопического конвейера, а также снижения динамических нагрузок на ленту. При этом по условиям эксплуатации, точка погрузки должна перемещаться, вслед за по-двиганием очистного забоя, при этом, сохранять в процессе перемещения - погрузку транспортируемого материала по центру движущейся ленты.
Для обеспечения всех вышеперечисленных требований, в настоящее время в местах погрузки полезного ископаемого на ленту конвейера применяют специальные загрузочные лотки, изготавливаемые из высокомолекулярного полиэтилена, имеющие низкий коэффициент трения резины по опорам. На рис. 4 представлена секция, длиной 1540 мм, такого загрузочного устройства, позволяющего снизить высоту падения груза на ленту и снизить динамические нагрузки на сердечник ленты.
В последнее время такие загрузочные лотки применяют для лент шириной до 2000 мм, что позволяет обеспечить весь ряд ленточных конвейеров используемых на подземных горных предприятиях РФ.
В зависимости от длины транспортной системы, а также от типов транспортных средств (цикличных или непрерывных) учалы), ствую-щих в процессе доставки полезного ископаемого в подземных условиях, на их стыке применяют перегрузочные пункты (узобеспечивающие перегрузку полезного ископаемого. При этом перегрузочные пункты
оснащаются необходимыми механизмами и системой автоматизации для бесперебойной работы транспортной системы.
Применение бункеров достаточно большой вместимости обеспечивает определенную независимость выбора режимов работы внутришахтного транспорта, а также очистных и подготовительных забоев. Применение бункеров на подземном транспорте позволяет создавать условия для гибкого оперативного управления пропускной способностью технологических звеньев транспортной системы.
В капитальных выработках при сопряжении транспортных средств, а также в околоствольных дворах, применяют аккумулирующие горные бункера, предназначенные для сглаживания неравномерности грузопотока угля, поступающего на конвейерные установки, а также для аккумулирования полезного ископаемого обеспечивающие независимую работу предшествующей установки (добункерной) в периоды кратковременных отказов или остановок последующих (подбункерных).
Горные бункеры подразделяются на вертикальные, наклонные и горизонтальные.
Вместимость известных конструкций горных бункеров достигает 1500 м3, однако, отдельные бункеры могут иметь вместимость 2000-2500 м3.
В технологической цепи конвейерного транспорта производительность разгрузки аккумулирующего бункера принимают равной допустимой технической производительности подбункерного конвейера (в случае если он загружается только данным бункером).
Если на подбункерный конвейер поступают одновременно грузопотоки из нескольких бункеров, то производительность разгрузки бункера Qб¡ (т/ч) следует определять по формуле:
Рис. 4. Загрузочное устройство для ленточного конвейера на опорах скольжения изготовленны из высокомолекулярного полиэтилена, имеющие низкий коэффициент трения резины по опорам
А (1)
_ ТП к см, 5 V /
б, п
ЕI, ■ п
1=1
где QТП - техническая производительность подбункерного конвейера для заданных условий, т/ч; Ьк - длина подбункерного конвейера, м; Асм -среднесменный грузопоток, поступающий в I - тый бункер, т/смену; - длина отрезка подбункерного конвейера, на который действует соответствующее значение производительности разгрузки (расстояние от точки разгрузки I -го бункера до головной части подбункерного конвейера); п - число бункеров, загружающих подбункерный конвейер.
Для равномерной выгрузки груза из бункера они оснащаются питателями различной конструкции (пластинчатыми, качающимися), производительность которых недостаточна, что сдерживает работу магистральных ленточных конвейеров, производительность которых может достигать 3200 т/ч.
Следует отметить, что наиболее сложная транспортная система, с большим количеством перегрузочных пунктов и применяемых механизмов располагается в шахтном (рудничном) околоствольном дворе, что приводит к неоправданным эксплуатационным затратам и отрицательно влияет на себестоимость транспортирования полезного ископаемого.
Уменьшить эти затраты возможно за счёт применения специальных крутонаклонных подъёмных конвейеров, которые существенно упрощают архитектуру околоствольного двора.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Галкин В.И., Шешко Е.Е. Транспортные машины. Учебник для Вузов. -М.: Горная книга, 2010. - 588 с.
2. Галкин В.И., Шешко Е.Е. Инженерная логистика погрузочно-разгрузочных транспортных и складских работ на горных предприятиях. - М.: Горная книга, 2009. - 156 с.
3. Горный журнал, № 4, 2011, с. 52. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Галкин В.И. - профессор доктор технических наук, заведующий кафедрой, Шешко Е.Е. - профессор доктор технических наук,
Московский государственный горный университет, ud@msmu.ru
