CC BY
32
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
/ Васильев М.В.. Фесенко С.Л., Аюрзанайн З.А. Механизм в^имодсйствия колесных пар и рельсовых тормозов подвижного состава // Шахтный и карьерный транспорт. - М.: Недра. 1975. - С.219-223.
2. Фесенко С.Л.. Аюрзанайн 3. А. Динамический метод тормозных расчетов карьерного железнодорожного транспорта // Труды / ИГД МЧМ СССР - Свердловск. 1973. - Вып.41. - С.65-71
УДК 622 684:629.114 4-442:622.75
Ю.И. Лель, И.Н. Сандр и гай л о, Е.Ю. Терехин, М.В. Осипов
УГГГА П.И. Тарасов
ИГД УрО РАН
ЭНЕРГОЕМКОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ ГЛУБОКИХ КАРЬЕРОВ И ПУТИ ЕЕ СНИЖЕНИЯ
Энергоемкость открытого способа добычи полезных ископаемых в значительной степени (50-90 %) определяется энергозатратами на транспортирование горной массы, имеющими тенденцию к увеличению с ростом глубины карьеров.
Основной объем горной массы на глубоких карьерах черной металлургии добывается по технологическим схемам с применением комбинированного автомобильно-железнодорожного транспорта Удельная энергоемкость технологических схем с автомобильно-железнодорожным транспортом составляет 1,47-1,89 кг у.т./т (42,8-55,5 мДж/т) (табл. 1).
При этом энергозатраты на перевозку горной массы комбинированным транспортом составляют 47,1-76,8 % в общей энергоемкости технологической схемы, сборочным автотранспортом - 21,8-27,3, магистральным железнодорожным транспортом - 42,8-53,3 %. Энергозатраты на бурение взрывных скважин составляют 1,7-5,9 % от общей энергоемкости, экскавацию в забое -7,7-13,6, экскаваторную перегрузку - 7,8-10,0, отвалообразование - 5,4-8,6 %.
Таблица 1
Удельная энергоемкость технологических схем с комбинированным автомобнлыю-железнодорожным транспортом, кг у.т/г (мДж/т)
Технологический процесс Карьер
Сарбайский Главный Качхаиарского ГОКа Коршуновский Михайловский Ингулецкий
Бурение 0.073 0.086 0.048 0.032 0.083
Экскавация 0.149 0.167 0.223 0.200 0,136
Сборочный автотранспорт 0.437 0.320 0.387 0,463 0.482
Перегрузка 0.106 0.147 0.127 0.154 0.113
Магистральный транспорт 0.997 0.628 0.712 0.904 0.847
Отвалообразование 0,101 0,113 0.140 0.140 0.122
Всего: кг у.т./т 1,863 1.467 1,637 1.893 1,771
МДж/т 54,520 42.81 47.97 55.46 51.900
Удельная энергоемкость схем циклично-поточной технологии глубоких карьеров составляет 0,98-1,15 кг у.т./т (28,9-33,7 мДж/т). что на 50-64 % меньше энергоемкости технологических
схем с автомобильно-железнодорожным транспортом (табл. 2). При этом на сборочный автотранспорт приходится 37,9-55.1 % общих энергозатрат, на магистральный конвейерный - 22,6-42,6.
Технологические схемы с самостоятельным железнодорожным транспортом представлены в основном отработкой верхних и средних горизонтов мощных железорудных карьеров. Их удельная энергоемкость составляет 1,0-1,2 кг у.т./т (29,0-34,0 мДж/т) (табл 3).
Таблица 2
Удельная энергоемкость схем ЦПТ железорудных карьеров, кг у.т./т (МДж/т)
Технологический процесс Карьер
Южный ГОК Ингулецкий Полтавский Новокриворожский
Бурение 0,055 0,083 0,072 0.066
Экскавация 0.129 0.136 0.Ю7 0.103
Сборочный транспорт 0.418 0.518 0.581 0.410
Перегрузка 0,031 0.020 0.057 0.027
Магистральный транспорт 0,470 0,393 0,238 0.379
Всего: кг у.т./т 1,103 1.150 1.055 0.985
МДж/т 32,310 33,690 30,920 28.860
Примечание. На карьере ЮГОКа в качестве сборочного используется железнодорожный транспорт, на остальных - автомобильный.
Область применения технологических схем с автосамосвалами в качестве самостоятельного вида транспорта на горнодобывающих предприятиях черной металлургии ограничена начальным периодом разработки и карьерами небольшой глубины (до 100-150 м) и производительности. Более широкую область применения имеют магистральные автоперевозки на карьерах по добыче цветных металлов, что обусловлено специфическими условиями их разработки (ограниченные размеры в плане, сложное залегание полезного ископаемого, небольшая производительность по горной массе и др.).
Таблица 3
Удельная энергоемкость технологических схем с автомобильным и железнодорожным транспортом
Карьер Удельная энергоемкость
технологических процессов, кг у.т./г технологических схем, кг у тЛ мДж/т
бурение экскавация транспортирование отвал о-образование
Ковдорский Первомайский СевГОКа 0.049 0,066 Схемы с авт 0.138 0.107 отранспортом 1,033 0,817 0,031 0.028 1,251 36.65 1,018 29.83
Схемы с электрифицированным ж. - д. транспортом
Южный ГОК Сарбайский 0,061 0.080 0.158 0.167 0.660 0.778 0.109 0,101 0.988 28.95 1,126 32.99
На карьерах черной металлургии, отрабатываемых с применением автотранспорта, удельная энергоемкость технологических схем составляет 1,0-1.5 кг у.т./т (29,0-44,0 мДж/т). В глубоких карьерах цветной металлургии удельная энергоемкость достигает 1.8-2,0 кг у.т./т (52,8-58.6 мДж/т). При этом доля автотранспорта в общей энергоемкости увеличивается до 85-90 %.
По удельной энергоемкости технологические процессы открытых горных работ на глубоких карьерах можно разделить на две группы:
1. Процессы, характеризующиеся относительно стабильными значениями удельной энергоемкости. К таким процессам относятся бурение, экскавация и отвалообразованис.
2. Процессы, удельная энергоемкость которых возрастает с увеличением глубины горных работ. В первую очередь к таким процессам относится транспортирование горной массы С внедрением на карьерах многозвенных схем комбинированного транспорта (автомобил ьно-конвейерно-железнодорожный и др.) следует ожидать резкое увеличение энергозатрат на перс-грузку горной массы.
В соответствии с технической политикой развития горнодобывающих отраслей, направленной на комплексное освоение месторождений, обеспечение экологической эффективности производства и безопасных условий труда, необходимо ориентироваться на увеличение энергопотребления при рекультивации и восстановлении нарушенных земель, раздельной выемке и складировании полезных ископаемых, нормализации атмосферы карьеров
Рассмотрим основные направления повышения энергетической эффективности транспортных систем глубоких карьеров. Среди технологических факторов сокращения расхода дизельного топлива в транспортных системах карьеров особое внимание должно уделяться поддержанию объемов и расстояний автоперевозок на минимальном, технологически необходимом уровне, а также перераспределению части объемов со сборочного на магистральные виды транспорта (конвейерный. железнодорожный), характеризующиеся более высокими показателями энергетической эффективности. Это обеспечивается внедрением мобильных комплексов ЦПТ, крутонаклонных конвейеров, повышенных уклонов (до 60 %о) и тоннельного вскрытия при железнодорожном транспорте
При эксплуатации автотранспорта в рабочей зоне карьеров важным натравленисм снижения энергопотребления является оптимизация схем вскрытия временными автосъездами. Метод оптимизации основан па разделении грузооборота на две составляющие: минимально необходимую вертикальную часть грузооборота по подъему горной массы до перегрузочных пунктов и технологически необходимую горизонтальную часть, которая минимизируется за счет выбора количества, месторасположения вскрывающих выработок и порядка отработки карьерного поля (3). Этот вопрос особенно актуален для сборочного автотранспорта железорудных карьеров, где горизонтальная составляющая достигает 35-50 % от общей величины грузооборота.
При использовании автосамосвалов в качестве самостоятельного (магистрального) вида транспорта важным направлением энергосбережения является увеличение уклонов автодорог. В технологическом аспекте применение повышенных уклонов позволяет сократить дополнительный разнос бортов карьеров от размещения транспортных коммуникаций, в энергетическом - увеличение уклонов в определенном диапазоне позволяет сократить расход дизельного топлива за транспортный цикл.
В систематизированном виде основные мероприятия по экономии дизельного топлива на карьерном автотранспорте представлены в табл. 4.
Существенной мерой снижения энергопотребления комплексов ЦПТ является повышение их загрузки путем координации работы смежных транспортных звеньев. Так, для дробилок ККД-1500/180 увеличение производительности с 1000 до 2000 т/ч снижает расход электроэнергии с 0,14 до 0,08 кВт ч/т. Для конвейеров такое же повышение производительности приводит к сокращению расхода электроэнергии на 20-30 %.
Рациональное использование электроэнергии на железнодорожном транспорте в значительной мерс определяется заложенными в тяговых агрегатах схемно-рсжимными решениями. Так. опыт применения на Качканарском и Коршуновском ГОКах тяговых агрегатов ЕЬ-20 с двух-зонным регулированием скорости движения показал резкое увеличение энергозатрат на перевозку горной массы Удельный расход электроэнергии при использования ЕЬ-20 на Коршуновском ГОКе составлял 2, 9 кВт ч/т. а при использовании тяговых агрегатов ОПЭ-1А с четырехзонным рс-
Таблица 4
ПуIи снижения расхода д1Птон.1нва на технологических автоперевозках глубоких карьеров___
Основные направления и мероприятия но снижению расхода дизтоплива Ожидаемый результат
1. Технологические
1.1. Сокращение высоты подъема и дальности транспортирования горной массы в комбинированных транспортных схемах за счет своевременного переноса перегрузочных пунктов 1.2. Организация перевозок сборочным автотранспортом сверху вниз в схемах ЦПТ с мобильными комплексами 1.3. Увеличение уклонов карьерных автодорог 1.4. Оптимизация схемы вскрытия рабочих горизонтов временными автосъездами 1.5. Повышение транспортно-эксплуатационных качеств и надежности конструкций карьерных автодорог 1.6. Устройство внутрикарьерных стоянок технологического автотранспорта 1.7. Внедрение дизель-троллейвозного транспорта Уменьшение высоты подъема сборочным автотранспортом на 10 м позволяет сэкономить на перевозке 1 млн т горной массы 10-12 т топлива, сокращение дальности транспортирования на 100 м - 2.5-3.2 т топлива Сокращение расхода топлива в 1.1-1.75 раза в зависимости от соотношения наклонных и горизонтальных участков в общей протяженности трассы, снижение общей энергоемкости транспортных систем на 15-17 % Сокращение дополнительного разноса бортов от размещения транспортных коммуникаций, уменьшение расхода топлива за транспортный цикл на 1.6-3,0 % на 1 % увеличения уклона Снижение горизонтальной составляющей грузооборота на 20-40 %. сокращение расхода топлива на 2-6 % Сокращение расхода топлива на 0,8-1,2 % при снижении сопротивления качению на 1 кН/т Экономия дизтоплива 8-15 т на 1 млн т перевезенной горной массы сборочным автотранспортом при Ht £ 200 м Сокращение расхода топлива на 50-70 %, повышение энергетической эффективности транспортных систем на 3.0-3.5 % в настоящее время и на 18-20 % - в перспективе
7 Kniicmpwniuauhie [ !]
2.1. Снижение собственной массы автоса.мосвалов за счет применения для кузовов легких сплавов. вып>ск сменных кузовов 2.2. Разработка и применение на автосамосвалах низкооборотных двигателей и двигателей, оборудованных системой автоматического отключения секции цилиндров на холостых оборотах и частичных режимах 2.3. Создание и применение на автосамосвалах двухтопливных дизелей, работающих на природном газе и дизельном топливе 2.4. Разработка и создание специализированных автосамосвалов для работы на крутых уклонах автодорог (10-12 %) и в схемах циклично-поточной технологии 2.5. Применение рациональных конструкций автошин, поддержание в них оптимального внутреннего давления Повышение топливной экономичности на 4-5 %, повышение коэффициента использования грузоподъемности Снижение удельного расхода топлива на 6-7 %. сокращение расхода топлива во время погрузки, ожидания и движения в порожняковом направлении от 23 до 40 % Экономия дизтоплива путем его замены газом до 30-50 % Повышение производительности автосамосвалов, снижение расхода топлива на 3.0-4.8 %, сокращение обшей энергоемкости транспортных систем Снижение расхода топлива на 3-4 %
3. Организационные
3.1. Совершенствование управления работой автотранспорта. Разработка и внедрение автоматизированных экспертных систем планирования. нормирования и анализа расхода топлива 3.2. Совершенствование технического обслуживания и ремонта автосамосвалов, внедрение аппаратуры комплексной диагностики По опыту горнорудных предлриятий достигается снижение на 8-10 % простоев автосамосвалов, вызванных необеспеченностью топливом и недостаточной обоснованностью нормативов Снижение удельного расхода топлива по парку автосамосвалов до 5 %
гулированисм скорости - 1.44 кВт ч/т. Таким образом, применение тяговых агрегатов 0ПЭ-1А взамен ЕЬ-20 обеспечивает экономию электроэнергии на технологических перевозках Коршунов-ского ГОКа в количестве 8,6 млн кВт-ч в год [2].
На карьерах с цикличной технологией наиболее эффективным методом является регулирование элсктропотребления с использованием электрифицированного железнодорожного транспорта. Суть метода заключается в использовании в часы максимума нагрузки энергосистемы тех экскаваторов, маршруты к которым характеризуются минимальными среднемаршрутными мощностями, включающими мощности эксказаторов и обслуживающих их локомотивов [2].
Приведенный далеко не полный перечень технологических и технических мероприятий свидетельствует о значительных резервах повышения энергетической эффективности транспортных систем глубоких карьеров.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Анализ расхода ГСМ на технологическом автотранспорте, разработка комплекса мероприятий по их экономии и корректировка норм расхода ГСМ для автосамосвалов грузоподъемностью 75-120 т: Отчет о НИР (заключит.) / ИГД МЧМ СССР. Рук. Воробьев Г.П.. Тарасов П И. - № ГР 01860074814, Инв. № 02870075217. - Свердловск, 1987. - 103 с.
2. Голубев ВА., Лотов А.И. Пути экономии энергетических ресурсов при эксплуатации горнотранспортного оборудования карьеров // Техническое перевооружение железорудных карьеров: Сб. науч. тр. / ИГД МЧМ СССР. - Свердловск, 1988. - Вып. 86. - С. 86-90.
3. Каплан ВМ. Разработка автоматизированного метода оптимизации схем автотранспортных коммуникаций карьеров: Дис.... канд. техн. наук. - Свердловск: ИГД МЧМ СССР, 1987. - 1% с.
УДК 622.012.3:625.7.001.63
Ю.В.Стенин
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДОРОЖНЫХ УСЛОВИЙ КАРЬЕРНОГО АВТОТРАНСПОРТА
На долю транспортного процесса приходится 40-60 % от всех затрат на добычу полезных ископаемых открытым способом. На большинстве карьеров в качестве технологического используется автомобильный транспорт. Поэтому от состояния автотранспортных коммуникаций в значительной мере зависит эффективность открытой разработки месторождений в целом. Оно определяется в основном совокупностью таких факторов, как геометрические параметры и ровность автодорог, средневзвешенный уклон и сложность трассы в плане, коэффициент сопротивления движению, коэффициент сцепления колеса с дорогой и надежность ограждающих устройств. Именно от этих факторов зависят расход дизельного топлива, износ шин, техническое состояние, техническая и эксплуатационная надежность автосамосвалов, безопасность и скорость движения и их производительность, а следовательно, и основная сумма затрат по транспортному процессу. Кроме того, существенна роль автодорог и в формировании экологических условий в карьере.
На основных крупных железорудных карьерах России и государств СНГ на строительство и содержание технологических автодорог ежегодно тратится порядка двух - лвух с половиной миллионов долларов, причем не менее двух третей - на содержание и ремонт. Однако транспорт-но-эксплуатационные качества их оставляют желать лучшего.
Так, исследованиями по оценке ровности автодорог, проведенными в ряде карьеров на базе автосамосвалов БслАЗ-7519 (110т), установлено, что колебания кузова автосамосвала при движении по карьерным дорогам составляют от 260-280 до 450-480 см/км. Абсолютная величина
