CC BY
17ТРАНСПОРТ И ЭНЕРГЕТИКА
Духовный Г.С., акад. РАТ, канд. техн. наук, проф., Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, Мирошниченко С. И., канд. техн. наук, ООО «Белдорстрой» Головина О.Н., ООО «Центрогипроруда»
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ПРОМЫШЛЕННОГО ТРАНСПОРТА
khoruzhaya@front.ru
Рассмотрена классификация промышленных дорог и возможность применения для строительства карьерных дорог техногенных материалов района КМА. В статье рассматривается возможность использования техногенных материалов не только в качестве конструктивных слоев дорожной одежды, но и в качестве заполнителя асфальтобетона, цементобетона и цементоасфаль-тобетона.
Ключевые слова: карьерные дороги, техногенные материалы, асфальтобетон, цементобетон, цементоасфальтобетона.
Автомобильный карьерный транспорт получил широкое распространение на открытых разработках горнодобывающих отраслей во всем мире. Применение автотранспорта в горном деле подтверждает его высокие технико-экономические показатели при использовании в сложных условиях: глубокое или сложное залегание полезных ископаемых, разработка месторождений с ограниченными запасами (при ограничении размеров в плане до 2,5 км) или малым сроком эксплуатации. Автотранспорт рационально использовать в карьерах с небольшими объемами производства (примерно 50...90 млн. т/год) при расстоянии транспортировки грузов 3...5 км.
Промышленные дороги промышленных предприятий и организаций в зависимости от расположения и назначения согласно СНиП 2.05.07-91 «Промышленный транспорт» [1] разделяют на внешние и внутренние.
На территории месторождения КМА расположено три крупных горно-обогатительных комбината (Лебединский, Стойленский, Михайловский), комбинат «КМА-Руда». В настоящее время ведется проектирование трех новых ГОКов:
- Приоскольский ГОК;
- Чернянский ГОК;
- Белгородский ГОК (планируется разрабатывать гидроспособом).
На существующих ГОКах основным видом транспорта является автомобильный, хотя и используется в комбинации с конвейерным и железнодорожным.
Одним из главных факторов длительной службы карьерных дорог является правильный выбор материалов для строительства. При этом должны учитываться:
- требуемая прочность дорожной одежды;
- устойчивость покрытий к погодно-климатическим факторам;
- минимальные эксплуатационные затраты на содержание.
Для строительства покрытий сети промышленных автомобильных дорог, в настоящее время, используются материалы, имеющие наиболее высокие физико-механические характеристики, так как они подвергается непосредственному воздействию колес автосамосвалов и природно-климатических факторов. В связи с этими требованиями для покрытий используются:
- стабилизированные грунты;
- гравий;
- щебень или дробленый гравий;
- асфальтобетон;
- армированный цементобетон;
- дорожные железобетонные плиты.
Дороги с покрытием из этих материалов не
обеспечивают необходимых транспортно-эксплуатационных параметров, позволяющих достичь плановые объемы перевозок. Эти проблемы особенно остро проявляются на грунтовых дорогах и дорогах, поверхность которых сложена скальными породами. Из-за чрезмерного износа шин транспортны затраты значительно увеличиваются. Практически невозможно при таком подходе к строительству дорог обеспечить поверхность дороги отвечающую высо-
ким требованиям, отвечающим условиям эксплуатации самосвалов.
Грунтовые дороги, выполненные из стабилизированного грунта с необходимым коэффициентом уплотнения, не вызывают таких эксплуатационных расходов, как дороги, расположенные на скальном основании. Однако, карьерные дороги, построенные с покрытиями из этих материалов, также имеют ряд недостатков, главным из которых является пыль, которая ухудшает видимость, засоряет воздушные фильтры, тормозные системы и другие узлы самосвалов, что вызывает необходимость частой смены этого оборудования. [2]
Обеспыливание требует регулярной обработки поверхности проезжей части, что приводит к дополнительным эксплуатационным затратам и ухудшению качества поверхности дороги.
Для строительства покрытий промышленных дорог используются несвязные материалы, добываемые непосредственно в карьерах предприятий, что приводит к снижению строительных затрат. Такие дороги после коротких сроков эксплуатации имеют характерные дефекты в виде выбоин, колейности, просадок, а в отдельных местах дефекты от морозного вспучивания и переувлажнения.
Капитальные типы покрытий из асфальтобетона и цементобетона, несмотря на эксплуатационные преимущества, имеют ряд недостатков, основным из которых является высокая стоимость строительства таких покрытий, а так же особенности структуры асфальтобетона и цементобетона объективно определяют недостатки свойственные этим типам покрытий. Для асфальтобетона - зависимость его свойств от температуры воздуха и разрушение при проезде гусеничных механизмов, для цементобетона -низкая ремонтоспособность и сложная технология строительства покрытия связанная с нарезкой швов деформации.
При проектировании Приоскольского ГОКа были рассчитаны несколько типов дорожной одежды (рис.1-5) [3, 4, 5]. Толщина конструкции дорожной одежды на карьерных дорогах напрямую зависит от грузоподъемности автомобилей, применяемых для перевозки грузов, которая постоянно увеличивается. Так при проектировании Приоскольского ГОКа автосамосвал с наибольшей грузоподъемностью был БелАЗ-75131 (130т). Данный автомобиль был расчетным для дорожной одежды типа III (рис. 3). Но расчет производился для порожнего движения автомобилей. Соответственно, если автомобиль будет ехать груженым, нагрузка на ось увеличивается,
что в свою очередь влияет на мощность дорожной одежды. Для дорожной одежды IV типа (рис.4) расчетным был БелАЗ-7540 (25т), но груженого движения. Толщина слоя цементобетона.
Тип I
=FF
Песок па ГОСТ 8736-93«
-0.30
Ще&ень фракционированный по Г0СГ8267-93* -О.сс
Пролив витамо (Шт/ЮООм^
Астольтоьетон крупнозернистый пористый тип Б по гас г 91е8-97ж -0.10
Пеолив е.ыт умо О-Зт/ЮООмг
Астальтоьетак мелкозернистый платный тип Б Маька I по ГОСТ 91ВВ-97» -0.05
Рисунок 1 - Конструкция дорожной одежды для подъездная автомобильной дороги IV категории, соединяющей Приоскольский ГОК и сеть автодорог области. Конструкция рассчитана под нагрузку на расчетную ось 100 кН.
Тип II
Иглопробивной геотекстиль
Песок по ГОСТ 8736-93" -0.26
Щрьриь фракционированчыя по гшеге.7-93« -ш
Песок по ГОСТ 6736-93« -0.05
Полимерная пленка
Цементобетон -0.34
Рисунок 2 - Конструкция дорожной одежды для межплощадочной дороги 111в категории. Расчетный автомобиль БелАЗ-7555А. Нагрузка на расчетную ось составила 625 кН. Покрытие дороги в бортовом
камне.
Тип III
Иглопробивной геотекстиль
Песок по ГОСТ 8736-931 -о.зг
Щрг.снь Фракционированный по Г0СТ8367-53« -0.15
Песок по ГОСТ 8736-931 -0.05
Полимерная пленка
Цементобетон -ОЗО
Рисунок 3 - Конструкция дорожной одежды для служебных автомобильных дорог ^к категории. Расчетный автомобиль БелАЗ-75131. Нагрузка на расчетную ось составила 514 кН. меньше чем для БелАЗ-75131.
Тип V
Иглопробивной геотексгиль
Песо« по ГОСТ 3736-93«_-Ой
Шеьень франционисованныр по Г0СГ8?ь?-93* -М5
flgcow по ГОСТ 0736-93'_-0.85
Полимерная пленка
Цементобетон Q.Cl
Рисунок 5 - Конструкция дорожной одежды для служебных автомобильных дорог ^в категории. Расчетный автомобиль КАМАЗ с нагрузкой на расчетную ось 100 кН. Покрытие дороги в бортовом камне
Тип IV
/V/ ^77
// /////А
л й
Иглопробивной геотекстиль
Песок по ГОСТ В736-93* -0.21
Цевекь Фсакциониоованныи по Г0СТЭгб7-93« -Л.15
Песок по ГОСТ 6736-93* -1.05
Полимерная пленка
Цементоьетои -0,£9
Рисунок 4 - Конструкция дорожной одежды для служебных автомобильных дорог ^к категории. Расчетные автомобиль БелАЗ-7540. Нагрузка на расчетную ось составила 315 кН.
В настоящее время современный карьерный транспорт достигает грузоподъемности 300 т, что приводит к значительному увеличению толщины конструкции, а значит и резкому удорожанию стоимости строительства промышленных дорог.
Наиболее эффективным методом снижения стоимости строительства при одновременном улучшении транспортно-эксплуатационных характеристик дорог является применение в конструкциях дорог промышленного транспорта композиционных материалов на основе комплексного органоминерального вяжущего (це-ментоасфальтобетон) с использованием техногенных продуктов предприятий КМА.
Цементоасфальтобетон сочетает в себе качества и асфальтобетона, и цементобетона. Экономический эффект при применении цементо-асфальтобетона с оптимальным комплексом свойств при строительстве покрытий автомобильных дорог достигается за счет снижения приведенных затрат на 1 год эксплуатации покрытия, по сравнению с асфальтобетонными покрытиями (при увеличении нормативного срока службы таких покрытий в 1,6 - 1,8 раза), и снижения толщины покрытий, по сравнению с цементобетонном, в результате более высокой их деформативности.
Затраты при применении цементоасфальто-бетона по сравнению с асфальтобетоном уменьшатся на 22,5%, а по сравнению с цемен-тобетонном на 14,4%.
Выбор материала для покрытия, в первую очередь, определяется на основе анализа физико-механических характеристик местных каменных материалов и стоимостных показателей строительства и эксплуатационных затрат. Однако, при окончательном выборе необходимо принимать во внимание опыт эксплуатации дорог в конкретных условиях работы технологического автотранспорта.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК:
1. СНиП 2.05.07-91*. Промышленный транспорт./ Минстрой России. - М.: ГП ЦПП, 1996. - 112 с.
2. Таннат Д., Регенсбург Б. Руководство по проектированию карьерных автомобильных дорог. Перевод с англ. Москва, 2006.
3. Серия 3.503-71/88. Дорожные одежды автомобильных дорог общего пользования. Выпуск 0. Материалы для проектирования./ Минтрансстрой СССР. - М.: ГПИ «Союздорпроект», 1989. - 94.с.
4. Серия 3.503.9-72. Дорожные одежды автомобильных дорог промышленных предприятий. Выпуск
0. Материалы для проектирования./ Главоргпроект Госстроя СССР. - М., 1987. - 124 с.
5. Серия 3.503.9-72. Дорожные одежды автомобильных дорог промышленных предприятий. Выпуск
1. Арматурные изделия для жестких покрытий дорожных одежд. Рабочие чертежи./ Главоргпроект Госстроя СССР. - М., 1987. - 74 с.
