CC BY
28
2001
ИЗВЕСТИЯ УРАЛЬСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ АКАДЕМИИ
СЕРИЯ: ГОРНАЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА
Вып.12
IV. РУДНИЧНЫЙ ТРАНСПОРТ
УДК 622.273:622,68:622.232.1,57
A.B. Юдин, С.А. Упоров, И.Ю.Илатовский
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ПЕРЕГРУЗОЧНЫХ СИСТЕМ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ АВТОМОБИЛЬНО-ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ
Открытая разработка полезных ископаемых является наиболее производительным, экономичным и безопасным способом, получившим широкое распространение в нашей стране и за рубежом. Увеличение масштабов добычи горной массы обеспечивается за счет повышения интенсивности ведения горных работ на карьерах, благодаря вовлечению в разработку месторождений, залегающих на глубине 300 - 400 и до 700 м.
С увеличением глубины карьеров уменьшаются параметры рабочей зоны карьера и длина фронта работ, увеличивается расстояние транспортирования горной массы, усложняется вскрытие глубоких горизонтов, увеличивается их число и количество транспортных площадок. Следствием этого является повышение себестоимости добычи горной массы в основном за счет увеличения затрат на ее транспортирование. Так, если на карьерах глубиной 200 - 250 м гитраты на транспортирование горной массы с рабочих горизонтов на поверхность составляют 50 - 60 % от общих затрат на добычу, то на карьерах глубиной более 400 м они увеличиваются до 70 - 80 % (11.
Следовательно, при отработке глубоких карьеров возникает необходимость сокращения затрат на транспортирование горной массы.
Установлено, что за последние 20 лет объемы перегрузки скальных вскрышных пород возросли в 1,4-1,5 раза, грузооборот - в 1,6-1,8 раза, перемещение горной массы - в 2,5 раза.
Для отработки глубоких карьеров наиболее перспективны комбинированные виды транспорта: автомобильно-железнодорожный (АЖТ), автомобильно-конвейерный (АКТ). Широкое применение на карьерах нашли экскаваторные перегрузочные системы (ПС). В настоящее время на карьерах наибольший объем перегружаемой горной массы осуществляется из автомобильного транспорта на железнодорожный (до 85 %), в основном на ПС, оборудованных карьерными экскаваторами. Перегрузочные системы размещаются внутри карьера, на борту и на его поверхности. При небольшой глубине карьера (до 100 - 150 м) ПС нередко располагают на борту, в глубоких карьерах, как правило, создаются внутрикарьерные ПС у горловин въездных траншей вблизи железнодорожных станций. На рис.1 приведены схемы наиболее распространенных в карьерах ПС. По имеющейся классификации экскаваторные ПС по своему назначению разделяются на перегрузочные, аккумулирующие, сортовые, усреднительные. По устройству они бывают штабельного, бортового, фронтального и торцевого типов. Экскаваторные ПС включают: разгрузочную площадку для маневров автосамосвалов; экскаватор; бульдозер для вспомогательных работ; железнодорожный погрузочный путь (два пути), располагаемый вдоль ПС; иногда специальную выемку.
На ПС такого типа устанавливается один или несколько экскаваторов
Ж
Рис. 1. Схемы карьерных экскаваторных ПС: а - штабель односторонний: б - штабель двухсторонний
В зависимости от расположения погрузочных железнодорожных путей - по одну или по обе стороны пункта - они называются соответственно односторонними или двухсторонними. Автомобильные заезды на пункт располагаются с одной или двух сторон и бывают сквозными или тупиковыми. Подъездными автодорогами к пу нктам служат, как правило, временные скользящие съезды. ПС в глубоких карьерах должны переноситься на нижерасполсжснные горизонты через 3 -4 уступа. Каждый пункт имеет фронт разгрузки (для автосамосвалов) и погрузки (для локомотнвосоставов). Вместимость ПС бывает различной - от 10 - 20, до 200 - 300 тыс. м Более
мощные ПС (стационарные) располагаются на борту или на поверхности за контуром карьера. Обычно в карьерах устраивается несколько ПС: породные, рудные и совмещенные. Пункты обслуживаются одним или двумя, иногда спаренными на одной стороне экскаваторами. Расстояние между спаренными экскаваторами не менее 60 - 70 м. Минимальный запас перегружаемой горной массы составляет 2-3 тыс. м3[1].
Параметры экскаваторных пунктов изменяются в самом широком диапазоне применительно к конкретному карьеру. Пункты строятся в соответствии с паспортом, принятым предприятием.
Ширина рабочих площадок под ПС штабельного типа, в зависимости от паспорта предприятия, составляет 70 - 80 м. Высота ПС обычно принимается не более высоты черпания экскаватора. Угол откоса насыпи зависит от свойств горной массы и в большинстве случаев составляет 35 - 38° (в начальный период 40 - 42°). Ширина верхней площадки ПС составляет не менее двух радиусов поворота экскаватора с добавлением ширины транспортной полосы для сквозного проезда автосамосвалов. Длина ПС обычно не ограничивается и достигает 1 - 2 длин железнодорожного состава. Минимальный фронт разгрузки для одного автосамосвала принимается 20 м Производительность экскаваторов на ПС, как правило, на 35 - 40 % выше, чем в ябоях, и для экскаваторов с ковшами вместимостью 4 - 5 м3 составляет 300 - 350 тыс.т, для экскаваторов с ковшами 8 - Юм3 - 500-600 тыс. т в месяц.
Для удобства погрузки экскаватором погрузочные железнодорожные пути располагаются выше уровня стояния экскаватора на 1,5-3 м. На некоторых карьерах устраивается углубление до 2 - 2.5 м с противоположной стороны пути для материала, просыпающегося из ковша экскаватора.
Вдоль ПС обычно прокладывается один погрузочный путь. При длине пункта более 150 м и работе двух экскаваторов прокладывается два тупика. Также вдоль ПС укладываются обгонные пути с расстоянием между осями погрузочного обгонного пути от 4,5 до 5,5 м В табл. 1 приведены показатели эксплуатации ПС на некоторых горных предприятиях страны.
Недостатками экскаваторных перегрузочных пунктов являются: высокие капитальные затраты, обусловленные применением дорогостоящего погрузочного и вспомогательного оборудования; высокая себестоимость перегрузки (1,2 - 1,5 руб./т.); ограниченная производительность, определяемая производительностью погрузочного оборудования (до 6 млн т/год на один экскаватор); длительное время погрузки локомотивосоставов (50 - 60 мин.); большой срок ввода в эксплуатацию (6-12 мес ); значительные рабочие площадки (до 80), занимаемые в карьере, что представляет трудности при их размещении, особенно в глубоких карьерах.
В результате проведенного в УГГТА на кафедре горнопромышленного транспорта анализа горно-технических условий и конструкций ПС, применяемых в карьерах, были сделаны выводы: целесообразно отказаться от практики организации перегрузочных процессов с применением специализированных машин - карьерных экскаваторов, имеющих ограниченную производительность и обусловливающих при этом длительные простои железнодорожного
транспорта под погрузкой; дальнейшее совершенствование ПС должно идти по пути создании! малогабаритных переносных (передвижных) систем, построенных на основе блочно-модульных концепций; переносные ПС должны создаваться из блоков неоднократного пользования ка* временные сооружения со сроком работы на одном месте 1 - 2 года; общая производственна! мощность ПС в карьере должна формироваться из нескольких однотипных секций единичной мощности.
Таблица 1
Основные технико-экономические показатели экскаваторных перегрузочных систем
Показателя Карьеры
Кировогорскнй Костомукшский
Расчешая годовая
производительность, или. 5 24
Количество погрузочных
путей, их протяженность 1/1,32 4/4,0
Тип экскаватора ЭКГ-4.6Б ЭКГ-8И
Гип бульдозера Д-661
Количество погрузочного
оборудования, шт. 2 4
Тип автосамосвалов БелАЗ-548 БелА 3-549
Тип думпкаров 2ВС-105 ВС-180
Время загрузки сосша. Капитальные затраты, тыс. 72 85
руб. (до 2000 г.) 11846,1 100170
)кс! и! у атат (ионные
тыс. руб. 5588,1 26460
Срок службы па месте, лет 16 —
Вместимость, тыс. т — 72
Исследованиями установлено, что наиболее перспективными пунктами при отработке глубоких горизонтов в карьер-ах являются эстакадно-бунксрныс ПС, созданные на основе вибрационных питателей. По сравнению с экскаваторными 11С они позволяют сократить ширину рабочих площадок на 35 - 40 %, уменьшить капитальные затраты в 2 - 3 раза, сократить время погрузки составов в 3 - 4 раза, увеличить производительность труда на ПС и железнодорожном транспорте. Наибольшая эффективность переносных ПС обеспечивается при применении высоконадежных вибрационных питателей тяжелого типа. Установлено, что производительность таких питателей должна составлять 2000 - 2500 т/ч, масса рабочего органа до 18 - 20 т, размеры рабочего органа 2,5x6 м. Отечественной промышленностью освоены новые горные машины, они созданы в УГГГА в сотрудничестве с институтом Гипромашобогащснис. Экономическая оценка
оюсных ПС с вибропитатслями производительностью до 10 млн. т горной массы в год, при их кзлши с экскаваторными ПС, показала, что замена одного пункта производительностью 5,5 -млн т в год в условиях Сарбайского карьера ССГОКа позволяет получить экономический от 4200 - 8400 тыс. руб. на один ПС (в ценах на 2000 г.)
Таблица 2
Основные параметры переносной перегрузочной системы с вибропитателем
Параметры Значение
Годовая производительность, млн т 15-16
Высоты уступа, м 15
Длина фронта и количество мест разгрузки, м/ед. 20/4
Ширина нижней площадки, м •6.1
Полезная вместимость бункера, м3 500
Размеры пункта:
высота, м 15,8
длина по фронту, м 27,6
Общая ширина площадки, м 54
Количество секций 2
Объем железобетона, м3 316
Масса оборудования и металлоконструкции, т 251
Капитальные затраты, тыс. руб. 3360
Эксатуатациошпле расходы, тыс. 1848
Примером практической реализации переносного ПС для глубоких карьеров может служить конструкция, приведенная на рис.2. В соответствии с разработанной классификацией ПС присущи следующие признаки: переносной со сроком службы на одном месте 2 года: бункерный с двумя вибропитателями; примыкающий к скальному уступу; с маневренной разгрузкой автосамосвалов, со сквозным проездом локомотивосоставов; временное сооружение, включающее несколько блоков-модулей неоднократного использования; срок строительства 35 рабочих дней; с одним погрузочным путем; загрузка думпкаров одним вибропитатслсм с протягиванием состава и с включением вибропитателя. Параметры ПС приведены в табл.2. Из таблицы видно, что ПС имеет ряд прогрессивных решений. Однако проект не лишен недостатка. Объем строительных работ по укладке железобетона составляет значительную величину (320 м3), что снижает эффективность переносного ПС. Учитывая сказанное, на кафедре горнопромышленного транспорта УГГГА проект был доработан. При доработке внесены следующие изменения (см.рис.2): изменена конструкция оголовка бункера 1. Он выполнен из металлоконструкций
совместно с платформой; изменена конструкция опорной площадки в зыемкс. Вместо массивной фундаментной плиты из бетона корпус питателей б установлен на металлоконструкции 7. внутреннее пространство которой является помещением для размещения шкафов управления приводами и др. оборудования; введена подвижная лобовина в выпускном отверстии бункера, управляемая оператором при помощи лебедки 4. Путем отклонения лобовины ликвидируете« зависание крупных кусков в бункере; изменено место установки подъемных лебедок. Все лебедки сосредоточены в специальном блоке //. установленном у основания пульта 10.
Рис. 2 Переносная перегрузочная система с вибропитателями: 1 -оголовок бункера; 2 - бункер; 3 - отбойный брус;
4 - лебедка; 5 - вибропитатель; 6,7 - металлоконструющи;
8 - подъемный лоток; 9 - отбойник;
10 - кабина оператора; 11 - блок лебедок
Ориентировочный срок службы пункта на одном месте до 2-х лет. В решении ПС принят тупиковый заезд автосамосвалов на разгрузку, так как устройства для сквозного проезда автосамосвалов значительно усложняют конструкцию и могут быть рекомендованы лишь при оборудовании стационарных ПС. Пропускная способность площадки для разгрузки автосамосвалов БслАЗ-548 установлена 4000 т/ч, для БелАЗ - 549-4500 т/ч. Во всех решениях ПС установлены по два вибропитателя ГПТ производительностью 2500 т/ч каждый. Ширина площадки для маневров автосамосвалов типа БелАЗ во всех вариантах принята 30 м, максимальный размер принимаемого куска 1,2 м. Количество одновременно загружаемых думпкаров - один. Списочная численность обслуживающего персонала 3 человека, а срок строительства всех ПС - 35 рабочих дней. Основные параметры ПС приведены в табл.2.
При сквозном проезде локомотивосоставов под погрузку предусматривается разрыв контактного провода в месте установки вибропитателей на длину до 20 м. При подъезде к зоне
догрузки машинист электровоза, не останавливая состава, опускает токоприемник, и состав проходит участок разрыва контактного провода по инерции.
Основным исполнительным органом ПС является вибропитатель ГПТ, разработанный институтом,Гипромашобогэщсние* Характеристика: производительность 2000 - 2500 т/ч, размер принимаемого куска 1,2 м; размеры рабочего органа в плане 2,5x6 м; мощность привода 64 кВт, общая масса 30 т.
Типовые решения предусматривают введение объемной стальной конструкции, включающей элементы бункера (передняя стенка, днище) и корпус питателей. Вся конструкция собирается из плоских элементов, соединяемых болтами. Наибольшая масса монтажного элемента 10 т, наибольшие габариты 5,5x8,0 м. Монтаж элементов осуществляется железнодорожным краном СК-30. Пункт оператора также состоит из отдельных элементов. Максимальная масса элемента 8 т. габариты 3,5x4 м.
Фундамент под корпус питателей выполнен из сборных железобетонных плит, связанных со скальным уступом анкерными болтами Примыкание передней стенки бункера к боковым стенкам в скальном уступе осуществлено посредством переходного элемента, закрепленного анкерными болтами к уступу.
Проведя анализ двух транспортно-псрсгрузочных систем, можно сделать соответствующие выводы:
1. Исключение такого дорогостоящего оборудования, как экскаватор (стоимостью 15-20 млн руб.).
2. Снижение габаритов площадки перегрузочной системы, тем самым уменьшив плечо автомобильной откатки.
3. Уменьшение времени строительства перегрузочного пункта.
4. Уменьшение времени погрузки локомотивосоставов.
5. Снижение энергоёмкости перегрузочных систем на 42 %.
Вследствие всего этого можно получить экономический эффект 4200-8400 тыс руб., тем самым снизить себестоимость одной тонны руды в 1,3-1,7 раза.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Васильев М. В. Внутрикарьерное складирование и перегрузка руд. - М.: Недра. 1968, -184 с.
2. Васильев М. В. Особенности устройства и параметры карьерных перегрузочных складов. - Горный журнал . - 1977. - № 10. - С. 34-38.
3. Юдин А. В. Методические указания но курсовому и дипломному проектированию для студентов очного и заочного обучения по курсу «Карьерный транспорт» специальности 17.01 «Горные машины и комплексы» специализации ГМО. Часть 1 Общие положения, объем и методика выполнения проекта по видам транспорта - Свердловск: УТИ. 1990. -65 с.
