CC BY
89
УДК 656.223
П.И. Тарасов, И.В. Зырянов, М.Л. Хазин
НОВЫЕ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ВИДЫ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ АРКТИКИ
Для освоения арктической зоны РФ горные и транспортные предприятия нуждаются в новых специализированных видах транспортных средств, горной техники и оборудования. Наибольший экономический эффект в условиях Арктики может быть достигнут при разработке и использовании многозвенных поездов на автомобильном и железнодорожном ходу. Предлагается новый тип железных дорог — это специализированная «облегченная» железная дорога. Предлагаемый вид транспорта позволяет использовать основные преимущества ранее используемых узкоколейных железных дорог (скорость строительства, эффективность и т. д.) и ликвидировать их основной недостаток — необходимость перегрузки при переходе с одной узкой колеи на обычную шириной 1520 мм. Многосекционные сочлененные карьерные самосвалы (автопоезда) имеют ряд важных преимуществ, перед классическими двухосными тяжелыми машинами. При этом автопоезд может привлекаться для выполнения перевозки насыпных грузов не только в условиях подземного карьера, но и наземного карьера. Грузоподъемность автопоезда может регулироваться с помощью подключения дополнительных самосвальных секций.
Ключевые слова: месторождение, транспортные средства, железная дорога, автопоезд, пустые породы, отвалы, карьер, экология, грузоперевозки.
Введение
Республика Саха (Якутия) занимает территорию 3103,2 км2, что составляет 18% всей территории Российской Федерации. При этом свыше 40% территории Республики находится за Полярным кругом в зоне вечной мерзлоты. В Республике Саха (Якутия), как и в других северных регионах и странах широко распространены зимние погодные условия, такие как экстремально низкие температуры, сильный снегопад, ветры и их взаимодействия [1—3], что значительно усложняет работу всех видов транспортных средств. Понимание воздействия изменения климата на транспортные системы особенно важно в северных широтах, где отрицательные температуры ограничивают судоходство, но позволяют
DOI: 10.25018/0236-1493-2018-3-0-136-147
прокладывать наземные транспортные дороги над мерзлыми грунтами и поверхностями воды. Для этой части России характерны особые условия функционирования экономики и жизни населения, вызванные экстремальной природно-климатической обстановкой и удаленностью от экономически развитых районов страны.
Недостаточная развитость транспортной инфраструктуры Республики существенно ограничивает возможности ее социально-экономического развития. Основными объективными причинами низкого темпа развития опорной транспортной сети Республики являются обширность территории и ощутимая взаимная удаленность населенных пунктов при низкой плотности населения.
ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. № 3. С. 136-147. © П.И. Тарасов, И.В. Зырянов, М.Л. Хазин. 2018.
Состояние вопроса
Большие расстояния, высокая стоимость строительства, экстремальные природно-климатические условия, относительно небольшие объемы грузопотоков
(наряду с необходимостью скорейшего освоения месторождений) ориентировали на развитие преимущественно сезонных путей сообщения — речных и морских путей, автозимников, грунто-
** ОРл
ЛОр»нг-?<
Скшш
ч
Ч
I
I ' ■'
л
ШКмм
Х§/ 'Г
гхчи Мирный
о Удачный »
__ Ч V Тип и'г чи! 1
У
((>н<»р
Республика Саха (Якутия;
в» Контур алмазной провинции < Месторождения природного газа
Алмазоносные районы Месторождения алмазов: * коренные ✓ рассыпные ^ Железная дорога
* ГОКи, прииски Ь» Гидроэлектростанции
— Линии электропередач у— Дороги круглогодичные
- - Зимники
Рис. 1. Транспортная сеть Республики Саха (Якутия)
вых и ледовых аэропортов, пропускная способность которых в большой степени зависит от климатических условий.
Наземные коммуникации развиты недостаточно. Из 19,6 тыс. км автодорог общего пользования только 6,9 тыс. км имеют твердое покрытие, из них 587 км с усовершенствованным покрытием, остальные 64,8% — это грунтовые дороги и автозимники. Автомобильные дороги, являясь важной составляющей инфраструктуры региона, способствует экономическому росту и решению многих социальных задач. Региональная дорожная инфраструктура является межотраслевой системой, преобразующей условия жизнедеятельности и хозяйствования в регионе. В настоящее время дорожная сеть Республики Саха (Якутия) не в полной мере соответствует стратегическим, социальным, экономическим потребностям региона [4, 5].
Железнодорожный транспорт (165 км) практически отсутствует. Воднотранспортная сеть работает только в короткий летний сезон. Из 16,1 тыс. км внутренних водных путей только около 50% имеют гарантированную габаритность для прохождения судов в течение всего навигационного периода. При этом доля сезонных путей сообщения составляет до 65%, автодорог с твердым покрытием — 41,5% от общей протяженности автодорог общего пользования (рис. 1).
Своевременная доставка необходимых грузов, например, запасных частей к технике, играет важную роль в достижении целевого показателя доступности и сокращения времени простоя производственных объектов. Логистика запасных частей подвержена сложным путям при работе в Арктике [6].
Предложения
Специфика работ на территории Крайнего Севера предопределяет необходимость принятия нестандартных решений
в области добычи полезных ископаемых. Но применительно к процессу транспортирования горной массы подход всегда был и будет вполне традиционный. Необходимыми условиями всегда являлись и являются высокая мобильность техники, относительно недорогая эксплуатация, возможность быстрого ввода в работу и надежная эксплуатация в условиях низких температур. Эти условия и определяют широкое использование автомобильного и, возможно, на перспективу особого вида железнодорожного транспорта.
Сложившаяся в Западной Якутии ситуация показывает, что горные работы по добыче алмазов и других твердых полезных ископаемых могут стать основой для строительства автомобильных и железнодорожных путей от Северного Ледовитого Океана до Транссибирской магистрали, в то же время являющимися технологическими дорогами для АК «АЛРОСА».
При постройке дорог возможно использование отвалов кимберлитовых карьеров, т.к. их состав не противоречит требованиям СНиП. Согласно п. 4.5 [7], допускается для возведения насыпей использовать материалы породных отвалов, пригодные для сооружения земляного полотна. В соответствии с табл. 4.1 [7], скальные грунты могут использоваться без ограничения для возведения насыпей, а скальные грунты из слабовывет-ривающихся, выветривающихся, легко-выветривающихся пород (алевролитов, аргиллитов, мергелей, глинистых сланцев и др.), песчаные и глинистые грунты могут быть использованы при соблюдении технологии уплотнения отсыпаемых насыпей (соблюдение заданной толщиной уплотняемого слоя, числа проходов уплотняющих машин и механизмов).
Более 90% породы в отвалах алмазодобывающей промышленности относятся именно к скальным грунтам и пескам. Порода в данных отвалах достаточно
долгое время слеживалась, а структура отвала представляет разнокусковый массив [8]. Следовательно, данная порода может быть использована в качестве материала для строительства транспортных магистралей.
Такая технология позволит получить значительный экономический эффект (нет необходимости завозить материалы), снизить негативное влияние горных работ на окружающую среду, а в перспективе исключить образование отвалов. Поэтому для освоения арктической зоны РФ горные и транспортные предприятия нуждаются в новых специализированных видах транспортных средств, горной техники и оборудования [9, 10]. Кроме того, это позволит обеспечить работой местное население, а также приток новых трудовых сил для освоения северных территорий РФ.
После проведения ряда экономических расчетов было установлено, что наибольший экономический эффект в условиях Арктики может быть достигнут при разработке и использовании многозвенных поездов на автомобильном и железнодорожном ходу. Предполагается создание «артерий» из автомобильных и железнодорожных путей, которые будут пронизывать всю северную территорию РФ.
Планируется поэтапность и многовариантность внедрения новых технических методов освоения северных регионов. Многозвенные автопоезда могут принять активное участие в строительстве опытно-промышленных участков дорог, а также освоении новых карьеров в приполярной зоне Арктики. После этого при необходимости будет проложена «облегченная» железная дорога там, где имеется значительное количество месторождений, объединяя их в зоны.
На основе анализа применения различных видов промышленного транспорта в условиях Западной Якутии (автомобильный, железнодорожный, кон-
вейерный и др.) установлено, что при больших грузооборотах и продолжительном времени отработки месторождений определенное преимущество имеет железнодорожный транспорт. В связи с затруднительным использованием узкоколейной и традиционной железной дороги в условиях Западной Якутии предлагается новый тип железных дорог — специализированная «облегченная» железная дорога. Это обусловлено тем, что при эксплуатации обычной железной дороги в условиях Арктики не всегда возможно обеспечить грузооборот, позволяющий эффективно ее использовать, и весьма проблематична перегрузка с одного вида транспорта на другой. Предложение состоит в применении традиционного для России железнодорожного пути с колеей 1520 мм (для исключения перегрузки грузов при стыковании с традиционной железной дорогой) и в применении облегченного подвижного состава, по сравнению с традиционным. Данное решение приведет к уменьшению нагрузки на грунт и снижению затрат на строительство железнодорожной насыпи.
Предлагаемый вид транспорта позволяет использовать основные преимущества ранее используемых узкоколейных железных дорог (скорость строительства, эффективность и т. д.) и ликвидировать их основной недостаток — необходимость перегрузки при переходе с одной узкой колеи на обычную шириной 1520 мм.
«Облегченная» железная дорога предусматривает применение облегченного подвижного состава (вагонов и локомотивов). В части применения вагонов, решением может быть использование классических или облегченных полувагонов, которые уже повседневно используются на путях общего и не общего пользования различными производственными предприятиями. В качестве легкой локомотивной тяги может быть использован локомотив ТГМ4БЛ (тепловоз на гид-
ромеханическом приводе мощностью 610 кВт) массой 68 т или сверхлегкий ТЭМ31М (тепловоз на электрическом приводе мощностью 420 кВт) массой всего 46 т. Эти локомотивы предназначены для маневровой и вывозной работы и используются, как правило, промышленными предприятиями.
Разработку основного оборудования и прежде всего вагонов осуществляет ОАО «Белорусский автомобильный завод», ОАО «Желдорреммаш» и ряд других организаций России и Республики Беларусь.
Предполагается строительство железной дороги на первом этапе на основе автомобильной, которая возводится с учетом расстояния транспортирования и объема перевозок. Ее исполнение возможно в зависимости от условий эксплуатации как в одно- и двухпутном варианте со всеми технологическими сооружениями, так и в облегченном виде. Строительство различных сооружений и транспортных средств для обычной железной дороги при необходимости может быть перенесено на более поздние сроки либо вообще не потребуется при эксплуатации на временных участках до отдельных месторождений, где возможно использовать автопоезда.
В варианте «облегченной» железной дороги предполагается использование контейнерного типа перевозок, который может решить многие проблемы при транспортировке грузов. Например, материал, вывозимый с карьера, в условиях Арктики и прилегающих северных территорий, будет доставляться непосредственно к строящемуся участку дороги. Это безусловно не только уменьшит трудовые, временные и экономические затраты при разработке месторождения, но и улучшит экологическую обстановку региона.
На базе имеющихся поселений в северных территориях предлагается создание транспортных узлов и грузовых
терминалов, в данном случае Тикси или Юрюнг-Хая, которые обеспечат прирост сырьевой базы региона, дополнительные рабочие места.
Потенциальными партнерами этой программы являются следующие организации: российская группа алмазодобывающих компаний «АЛРОСА», ОАО «Российские железные дороги», ОАО «Корпорация развития Среднего Урала», ОАО Корпорация «Урал Промышленный — Урал Полярный», ОАО «Белорусский автомобильный завод», Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем комплексного освоения недр РАН (ИПКОН РАН), Национальная академия наук Беларуси, Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС), Уральский государственный горный университет (УГГУ), ОАО «Заволжский завод гусеничных тягачей» (ЗЗГТ), ОАО Машиностроительная компания «Витязь» (г. Ишимбай), ООО «Алтай-трансмаш-сервис», Екатеринбургский завод специализированных машин ЕЗСМ «Континент» и др.
В процессе сооружения грунтовых насыпей предстоит переместить миллионы тонн грунта. Производительность предстоящих производственных процессов, трудоемкость и стоимость строительства определяются средствами транспорта и уровнем механизации работ. Применение на карьерных и прикарьерных автодорогах специальных многозвенных видов автотехники — автопоездов является одним из самых перспективных направлений развития грузовой, в том числе карьерной, автомобильной техники.
С целью повышения эффективности автоперевозок, предложены рекомендации по обеспечению безопасности и скорейшему внедрению модульных большегрузных автопоездов.
Многосекционные сочлененные карьерные самосвалы (автопоезда) имеют ряд важных преимуществ, перед класси-
Рис. 2. Карьерный самосвальный автопоезд FAUN RTST Pit Hauler
ческими двухосными тяжелыми машинами, это более гибкое использование с возможностью транспортировки горной массы на дальние расстояния, с высокой средней скоростью. При этом самосвал может привлекаться для выполнения перевозки насыпных грузов не только в условиях подземного карьера, в условиях туннельных разработок и шахтных хозяйств, но и наземного карьера. Грузоподъемность карьерного самосвала может регулироваться по требованию, с помощью подключения дополнительных самосвальных секций, и даже путем сцепки дополнительного тягового агрегата, что позволяет наращивать грузоподъемность автопоезда до 200, 250 и 300 т полезной нагрузки (рис. 2 и 3).
К дополнительным преимуществам автопоездов по сравнению с одиночными транспортными средствами аналогичной грузоподъемности относятся:
• повышение производительности в 1,5—2 раза;
• уменьшение себестоимости перевозок на 20—35%;
• сохранение нормативно допустимых значений нагрузки на дорогу при существенно увеличенной грузоподъемности;
• снижение удельной стоимости автопоезда;
• уменьшение затрат на ремонт и обслуживание автопоездов;
• уменьшение амортизационных отчислений на прицепной парк автопоездов;
Ж-
Рис. 3. Автопоезл Scania
• сокращение расхода топлива [11];
• уменьшение количества отработавших газов и, как следствие, улучшение экологической обстановки [12].
На современном этапе развития промышленного транспорта область рационального применения автопоездов характеризуется:
• технологическими автодорогами с низкой интенсивностью или полным отсутствием движения автотранспорта общего пользования;
• автодорогами с удовлетворительным состоянием дорожного полотна;
• значительными расстояниями перевозок (20—200 км);
• значительными годовыми объемами грузоперевозок.
Характерный для автопоездов принцип движения «колесо-в-колесо» и применение специальных устройств гарантируют безопасное их движение под уклон, исключающее риск складывания прицепной части состава.
Следует особо отметить, что при движении колесного транспорта по слабонесущим грунтам значительное влияние на его скорость оказывает давление оси транспорта на грунт. И в этом плане использование автопоездов предпочтительнее, чем тяжелых жесткорамных самосвалов такой же грузоподъемности.
Кроме того, необходимо учитывать режим нагрузок на транспортные средства при разработке месторождений, обусловленный чередованием движения автомобиля в карьере под уклон и на подъем и по горизонтальным участкам после выезда из карьера. На каждом участке пути его движения требуется соответствующая мощность двигателя. Поэтому в условиях Арктики чередование подъемов и спусков с горизонтальными участками на трассах движения груженого и порожнего автомобилей предъявляет самые жесткие требования к прочности конструкции и надежности узлов и
силовых агрегатов. Эти задачи успешно решаются при использовании автопоездов с подключаемыми «активными» осями, которые включаются в работу при возникновении необходимости повышения мощности двигателя автомобиля.
Не менее важную роль играет конструктивная особенность многозвенных автопоездов, состоящая в применении однотипных или унифицированных элементов в каждом звене.
Строительство постоянных автодорог для эксплуатации автопоездов позволит также обеспечить удешевление и круг-логодичность доставки оборудования и материалов на промышленную площадку карьера по сравнению с и сезонной переброской по зимникам или вертолетами [9].
Положительный опыт эксплуатации многозвенных автопоездов Scania был получен в Удачнинском ГОКе [13]. Установлено [14], что работа автосамосвалов в составе карьерных автопоездов позволяет повысить эффективность работы автомобильного транспорта, значительно сократить протяженность трассы, уменьшить объем горно-капитальных работ и их стоимость, уменьшить капитальные затраты на транспорт и его эксплуатацию, улучшить экологическую обстановку в карьерах, а также увеличить глубину отработки карьера и отказаться от подземной разработки нижних горизонтов месторождения.
В связи с освоением выпуска автопоездов отечественными автомобильными заводами, например автопоездов ТОНАР-45252 и ТОНАР-95403-0000050 (рис. 4), а также на базе автомобилей МАЗ [15] проводятся исследования с целью определения возможности замены ими автопоездов на базе Scania. Анализ отечественных технико-технологических разработок [16] доказывает обоснованность замены автопоездов зарубежных автомобильных фирм российскими.
Рис. 4. Автопоезд ТОНАР-45252 грузоподъемностью 130 т
Таким образом, идея применения на слабонесущих грунтах многозвенных транспортных средств на удаленных ким-берлитовых месторождениях коррелиру-ется с необходимостью создания в РФ транспортных коридоров, позволяющих соединить Северный морской путь с материковой транспортной сетью вплоть до Транссибирской магистрали, и основывается на:
• необходимости отработки удаленных беднотоварных кимберлитовых и других месторождений, находящихся в Западной Якутии вплоть до Северного Ледовитого океана;
• необходимости транспортирования горной массы из карьеров, расположенных в Арктике, до действующих обогатительных фабрик;
• потребности в технологических дорогах для разрабатываемых месторождений при определенной последовательности их строительства и эксплуатации в направлении от юга к северу вплоть до Северного Ледовитого Океана, которые могут представлять собой основу для создания Якутского транспортного коридора, связывающего Северный морской путь и Транссибирскую магистраль (аналогичной относительно доступной возможности строительства дорог на территории РФ нет);
• наличии породных отвалов со значительными объемами горной массы, находящихся вблизи обогатительных фабрик и которые можно использовать для
строительства дорожного полотна автомобильных и железнодорожных путей;
• возможности транспортирования горной массы из отвалов с загрузкой автопоездов в обратном направлении от обогатительных фабрик до карьеров, то есть до любой точки строительства полотна дороги;
• разработке буровзрывных и дро-бильно-сортировочных комплексов для разборки отвалов и получения из них щебня различной фракции;
• использовании многозвенных автопоездов производства ОАО «БелАЗ», имеющих возможность следовать колесо-в-колесо и устройстве, предотвращающем возможность «складывания» автопоезда;
• наличии в Западной Якутии горнопромышленного комплекса АК «АЛРОСА», расположенного наиболее близко в России к Арктической зоне, и наличии вплоть до Северного ледовитого океана необходимых месторождений, пригодных для освоения в интересах АК «АЛРОСА» и России;
• возможности использования государственных и частных инвестиций;
• обосновании, разработке и возможном изготовлении специальных вагонов ОАО «БелАЗ», а также наличии в эксплуатации составляющих для строительства и эксплуатации в условиях Арктики и прилегающих к ней северных территорий РФ «облегченной» железной дороги с организацией контейнерных перевозок.
В перспективе Север России может быть охвачен высокоскоростным движением за счет применения магнитолевита-ционных и струнных эстакадных технологий [17]. Использованию таких технологий должно предшествовать тщательное эко-лого-экономическое обоснование, а также адаптация конструктивных элементов и самих технологий к условиям Севера. При этом следует формировать ячеистую сетевую структуру, которая намного эффективнее существующих древовидных, имеющих место в Республике Коми, Архангельской и Мурманской областях [17]. Возможным применением на Севере России магнитолевитационной технологии может стать контейнерное сообщение эстакадного типа Ивдель — Индига протяженностью примерно 1100 км. От Ивделя контейнерная магистраль может быть продолжена в южном направлении до границы с Китаем.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Размеры и грузоподъемность контейнеров для высокоскоростных перевозок могут быть уменьшены. Разработчики струнных транспортных систем активно прорабатывают вопросы дизайна транспортных модулей различного предназначения, создания малозатратной транспортной инфраструктуры. В условиях Севера России интерес представляет разработка транспортной системы, которая бы сочетала преимущества магнитоле-витационного и струнного транспорта. Устойчивость такой системы может быть обеспечена при использовании эффекта «магнитной потенциальной ямы» [17, 18].
Реализация крупных транспортных проектов высокоскоростного движения в Российской Федерации может способствовать укреплению международного сотрудничества [19, 20] и осуществляться на его основе.
1. Roh H. J., Sharma S., Sahu P. K. Modeling snow and cold effects for classified highway traffic volumes // KSCE Journal of Civil Engineering, 2016, Vol. 20, no 4, рр. 1514-1525.
2. Stephenson S. R., Smith L. C., Agnew J. A. Divergent long-term trajectories of human access to the Arctic // Nature Climate Change, 2011, Vol. 1, no 3, рр. 156-160.
3. Roh H. J. et al. Statistical investigations of snowfall and temperature interaction with passenger car and truck traffic on primary highways in Canada // Journal of Cold Regions Engineering, 2015, Vol. 30, no 2, рр. 04015006.
4. Степанова Н.А. Особенности развития транспортной инфраструктуры в Республике Саха (Якутия) // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. — 2013. — № 47. — С. 26—30.
5. Делахова А.М. Анализ показателей транспортной обеспеченности Республики Саха (Якутия) // Журнал научных и прикладных исследований. — 2016. — № 5—2. — С. 54—59.
6. Ayele Y.Z., Barabadi A., Barabady J. Dynamic spare parts transportation model for Arctic production facility // International Journal of System Assurance Engineering and Management. 2016, Vol. 7, no 1. рр. 84—98.
7. Свод правил по проектированию и строительству: СП 32-104-98. Проектирование земляного полотна железных дорог колеи 1520 мм. — М.: Госстрой России, 1999.
8. Коноваленко В.Я. Справочник физико-механических свойств горных пород алмазных месторождений Якутии. — Новосибирск: СО РАН, 2012. — 276 с.
9. Захаров В. Н., Зырянов И. В., Хазин М.Л. и др. Перспективные транспортные системы для развития Арктических и Северных территорий РФ // Горная промышленность. — 2016. — № 4. — С. 52—54.
10. Тарасов П. И., Зырянов И. В., Кондратюк А. П. и др. Автопоезда — новая техника для эффективного освоения кимберлитовых месторождений Республики Саха (Якутия) // Горная промышленность. — 2016. — № 5 (129). — С. 42—45.
11. Топалиди В.А. Проблемы внедрения модульных большегрузных автопоездов // Автомобильная промышленность. — 2017. — № 11. — С. 12—14.
12. Zhao J. et al. Analysis of fuel economy of autonomous vehicle platoon // ICTE 2013: Safety, Speediness, Intelligence, Low-Carbon, Innovation. 2013, рр. 980—986.
13. Зырянов И. В., Павлов В. А., Кондратюк А. П. и др Опытнопромышленная эксплуатация многозвенных автопоездов SCANIA в Удачнинском ГОКе // Горная промышленность. — 2014. — № 6. — С. 38—40.
14. Кольга А. Д., Московка Е. В. Повышение экологичности использования карьерных автосамосвалов в составе автопоездов на открытых горных работах // Современные проблемы транспортного комплекса России. — 2016. — Т. 6. — № 1 (7). — С. 55—56.
15. Скрыпник В. И., Кузнецов А. В., Васильев А. С. Исследования возможности применения автопоездов на базе автомобилей МАЗ вместо автопоездов на базе Scania // Образование и наука в современных условиях. — 2017. — № 1 (10). — С. 313—315.
16. Халецкий В. В., Ахметова М. И. Карьерные автопоезда на открытых горных работах // Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горно-шахтного и нефтепромыслового оборудования. — 2016. — № 1. — С. 60—64.
17. Киселенко А. Н., Сундуков Е. Ю. Технологии высокоскоростного транспорта для севера России // Транспортные системы и технологии. — 2015. — № 1. — С. 5—12.
18. Мелентьев Г. Б., Короткий В. М., Самонов А. Е. Инновационный транспорт — ускоренному освоению труднодоступных объектов природопользования в регионах севера и Сибири // Экология промышленного производства. — 2010. — № 2. — С. 5—20.
19. Stephenson S. R., Agnew J. A. The work of networks: Embedding firms, transport, and the state in the Russian Arctic oil and gas sector // Environment and Planning A. 2016, Vol. 48, no 3. pp. 558—576.
20. Litman T. Autonomous vehicle implementation predictions // Victoria Transport Policy Institute. 2014. Vol. 28. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Тарасов Петр Иванович — кандидат технических наук,
зам. директора по научной работе, ООО «Перспектива-М», e-mail: [email protected],
Зырянов Игорь Владимирович — доктор технических наук,
зам. директора по научной работе, e-mail: [email protected],
Институт «Якутнипроалмаз» АК «АЛРОСА» (ПАО),
Хазин Марк Леонтьевич — доктор технических наук, профессор,
Уральский государственный горный университет (УГГУ), e-mail: [email protected].
ISSN 0236-1493. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2018. No. 3, pp. 136-147.
P.I. Tarasov, I.V. Zyryanov, M.L. Khazin NEW SPECIAL-PURPOSE TRANSPORT FOR THE ARCTIC
For the development of the Arctic zone of the Russian Federation, mining and haulage companies need new transport and mining equipment. The highest economic efficiency can be reached in the Arctic with engineering and use of multiple unit road and railway trains.
A new kind of railway is put forward—a dedicated "simplified" railway. The point is that in the Arctic, it is not always possible to ensure cargo turnover to maintain efficient operation of conventional railways, and, moreover, transshipping is extremely difficult. The proposed transport utilizes the main advantages of the earlier light railroads (rate of construction, efficiency, etc.) and eliminates their key drawback—transshipping during transition from the light railroad to the conventional railway track 1520 mm wide. The multi-section articulated dump trucks (road trains) have a set of benefits over the classical two-axle heavy-duty machines. A road train is serviceable in bulkload shipping both underground and on the surface. The tonnage of a road train is variable by means of connection of additional dump trucks.
The analysis of the domestic engineering and technological developments—road trains TON-AR-45252 and T0NAR-95403-0000050, as well as trains composed of MAZ dump trucks proves feasibility of replacement of foreign-manufacture machines in road trains by Russian vehicles. In the long view, the Russian North can be covered by a network of high-speed traffic owing to application magneto-levitation and string highlines technologies.
Key words: mineral deposit, transport, railway, road trains, barren rocks, dumps, open pit mine, ecology, freight traffic activity.
DOI: 10.25018/0236-1493-2018-3-0-136-147
AUTHORS
Tarasov P.I., Candidate of Technical Sciences,
Deputy Director for Science, e-mail: [email protected],
«Perspektiva-M» Ltd, 620219, Ekaterinburg, Russia,
Zyryanov I.V., Doctor of Technical Sciences,
Deputy Director for Science, e-mail: [email protected],
Institute «Yakutniproalmaz» «ALROSA» PJSC, 678170 Mirny, Russia,
Khazin M.L., Doctor of Technical Sciences, Professor,
Ural State Mining University, 620144, Ekaterinburg, Russia,
e-mail: [email protected].
REFERENCES
1. Roh H. J., Sharma S., Sahu P. K. Modeling snow and cold effects for classified highway traffic volumes. KSCE Journal of Civil Engineering, 2016, Vol. 20, no 4, рр. 1514-1525.
2. Stephenson S. R., Smith L. C., Agnew J. A. Divergent long-term trajectories of human access to the Arctic. Nature Climate Change, 2011, Vol. 1, no 3, pp. 156-160.
3. Roh H. J. et al. Statistical investigations of snowfall and temperature interaction with passenger car and truck traffic on primary highways in Canada. Journal of Cold Regions Engineering, 2015, Vol. 30, no 2, pp. 04015006.
4. Stepanova N. A. Natsional'nye interesy: prioritety i bezopasnost'. 2013, no 47, pp. 26—30.
5. Delakhova A. M. Zhurnal nauchnykh i prikladnykh issledovaniy. 2016, no 5—2, pp. 54—59.
6. Ayele Y. Z., Barabadi A., Barabady J. Dynamic spare parts transportation model for Arctic production facility. International Journal of System Assurance Engineering and Management. 2016, Vol. 7, no 1. pp. 84—98.
7. Svod pravil po proektirovaniyu i stroitel'stvu: SP 32-104-98. Proektirovanie zemlyanogo polotna zheleznykh dorog kolei 1520 mm (Set of rules on design and construction: SP 32-104-98. Design of roadbed for rail track of 1520 mm), Moscow, Gosstroy Rossii, 1999.
8. Konovalenko V. Ya. Spravochnik fiziko-mekhanicheskikh svoystv gornykh porod almaznykh mestorozhdeniy Yakutii (Handbook on physical properties of rock mass enclosing diamond deposits in Yakutia), Novosibirsk, SO RAN, 2012, 276 p.
9. Zakharov V. N., Zyryanov I. V., Khazin M. L. Gornaya promyshlennost'. 2016, no 4, pp. 52—54.
10. Tarasov P. I., Zyryanov I. V., Kondratyuk A. P. Gornaya promyshlennost'. 2016, no 5 (129), pp. 42—45.
11. Topalidi V. A. Avtomobil'naya promyshlennost'. 2017, no 11, pp. 12—14.
12. Zhao J. et al. Analysis of fuel economy of autonomous vehicle platoon // ICTE 2013: Safety, Speediness, Intelligence, Low-Carbon, Innovation. 2013, pp. 980—986.
13. Zyryanov I. V., Pavlov V. A., Kondratyuk A. P. Gornaya promyshlennost'. 2014, no 6, pp. 38—40.
14. Kol'ga A. D., Moskovka E. V. Sovremennye problemy transportnogo kompleksa Rossii. 2016, vol. 6, no 1 (7), pp. 55—56.
15. Skrypnik V. I., Kuznetsov A. V., Vasil'ev A. S. Obrazovanie i nauka v sovremennykh usloviyakh. 2017, no 1 (10), pp. 313—315.
16. Khaletskiy V. V., Akhmetova M. I. Aktual'nye problemy povysheniya effektivnosti i bezopasnosti ekspluatatsii gorno-shakhtnogo i neftepromyslovogo oborudovaniya. 2016, no 1, pp. 60—64.
17. Kiselenko A. N., Sundukov E. Yu. Transportnye sistemy i tekhnologii. 2015, no 1, pp. 5—12.
18. Melent'ev G. B., Korotkiy V. M., Samonov A. E. Ekologiya promyshlennogo proizvodstva. 2010, no 2, pp. 5—20.
19. Stephenson S. R., Agnew J. A. The work of networks: Embedding firms, transport, and the state in the Russian Arctic oil and gas sector. Environment and Planning A. 2016, Vol. 48, no 3. pp. 558—576.
20. Litman T. Autonomous vehicle implementation predictions. Victoria Transport Policy Institute. 2014. Vol. 28.
FIGURES
Fig. 1. Transportation network in the Republic of Sakha (Yakutia). Fig. 2. FAUN RTST Pit Hauler road train. Fig. 3. Scania road train.
Fig. 4. TONAR-45252 road train with capacity of 130 t.
_
ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ
(СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК)
РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ПОДХОДОВ К ОБОСНОВАНИЮ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ОСВОЕНИЯ ГЕОРЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА ГАЗОУГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
(2017, № 12, СВ 40, 26 с.) Федорова Марина Александровна1 — старший преподаватель, Агафонов Валерий Владимирович1 — доктор технических наук, профессор, Якунчиков Евгений Николаевич — главный специалист, ОАО СУЭК, e-mail: [email protected], 1 НИТУ «МИСиС», e-mail: [email protected].
Изложены общие положения способов подготовки и синхронизации работы газификаци-онных и метанодобычных скважин для выбора алгоритма и критериев выбора наиболее эффективной последовательно-распределенный схемы подготовки шахтного поля к эксплуатации на базе технологии ЛУГЭК. Описан алгоритм обоснования основных параметров эксплуатации углегазоэлектрического комплекса ЛУГЭК на базе ПГУ, необходимый для выбора необходимого оборудования процесса превращения и транспортирования синтетического газового топлива в тепловую и/или электрическую. Рассмотренные способы при использовании на высокогазоносных угольных пластах смогут обеспечить промышленные масштабы использования угольного метана для повышения качества генераторного топлива, при внедрении более экологичной и максимально полной технологии разработки угольных месторождений. В целях повышения технико-экономической эффективности работы действующих шахт рассмотрены основные вопросы научно-методического обеспечения адаптации высокопроизводительного очистного оборудования к изменяющимся горно-геологическим условиям.
Ключевые слова: подготовка шахтного поля, газифицируемый блок, угольный метан, алгоритм, этап, ядро проекта, месторождение.
DEVELOPMENT OF SCIENTIFIC APPROACHES TO THE JUSTIFICATION OF DESIGN DECISIONS DEVELOPMENT GEORESOURCE POTENTIAL GAS-AND-COAL DEPOSITS
Fedorova M.A1, Senior Lecturer,
Agafonov V.V1, Doctor of Technical Sciences, Professor,
Yakunchikov E.N., Chief Specialist of the Department current and future planning of JSC SUEK,
1 National University of Science and Technology «MISiS», 119049, Moscow, Russia.
Several methods to prepare and synchronize the work of gas and methane wells are analyzed; the criterion for choosing the most effective sequentially distributed scheme for preparing the mine field for operation based on the technology of LCGEC is proposed. The algorithm to substantiate the main parameters of the coal-gas-electric complex based on CCGT usage is proposed to explain the selection of equipment, mechanisms and technology for drilling wells, as well as other necessary equipment for the process of converting and transporting synthetic gas fuel into thermal or electric fuel. Describes the main key points of the adaptation of high-performance im-tailor equipment to the main changing mining and geological conditions of working off of stocks of operational blocks. The basic conceptual components of scientific-methodical maintenance of designing of technological schemes of stoping in complex geological conditions.
Key words: mine field preparation, gasifying block, coal methane, algorithm, step, project core, deposit.
