Технологическая оценка видов карьерного транспорта

Железнодорожный транспорт экономичен главным образом в карьерах средней и большой производственной мощности по горной массе (10 – 100 млн. т в год и более), глубиной до 400 – 500 м при расстояниях перемещения от карьера более 2 – 3 км для перемещения практически всех видов пород. Он применяется на крупных карьерах стран СНГ: Сарбайском, ЮГОКа (Кривбас), Лебединском Коршуновском железорудных; Коркинском, Экибастузском угольных; Ждановском, Кальмакырском, Норильском цветной металлургии и многих других.

Достоинства железнодорожного транспорта: возможность использования любых видов энергии и типов локомотивов; небольшой расход энергии вследствии малого удельного сопротивления движению подвижного состава по рельсовым путям [(40 – 70) Н на 1 т массы поезда]; возможность достижения большой производительности при любом расстоянии перевозок за счет пропуска по путям большого числа поездов и увеличения полезной массы поезда до 1500 т и более; возможность автоматизации движения транспортных средств и управления транспортными операциями; надежность работы в любых климатических и горно-геологических условиях; сравнительно небольшой штат поездных бригад, небольшие расходы на ремонт, содержание и автоматизацию подвижного состава в следствии его прочности, надежности и значительный срок службы (до 20 – 25 лет); низкие затраты на 1 т · км перевозки (меньше чем при автомобильном и конвейерном транспорте в 4 -6 раз).

Вместе с тем при применении железнодорожного транспорта предъявляются наибольшие требования к плану и профилю пути. Для его использования необходимы большая протяженность фронта работ на уступах (не менее 400 – 500 м), кривые большого радиуса (не менее 120 – 150 м для широкой колеи), небольшие уклоны и подъемы путей (до 25 – 30, реже 40 – 55 ‰). Резко возрастают длина и наклоны траншей, общий объем горных работ и срок строительства карьера; велики капитальные затраты на транспорт; усложняется доступ к забоям, организация движения; снижается маневренность транспортных средств, трудоемки процессы перемещения и содержания путей. Сложными являются технология и механизация отвальных работ.

Автомобильный транспорт применяют главным образом на карьерах малой и средней производственной мощности с грузооборотом до 25 млн. т в год, а на более крупных – в основном вместе с другими видами транспорта; возможный показатель трудности транспортирования пород Пт 8. При использовании автомобилей большой грузоподъемности (75 – 180 т) применение автотранспорта эффективно при грузообороте карьера 35 – 70 млн. т в год, иногда более.

На угольных карьерах СНГ автотранспортом перевозится около 15% горной массы; в большей степени он распространен на железорудных карьерах (примерно 40% грузооборота), карьерах цветной металлургии и нерудных горных пород (Сибайский, Гайский меднорудные; Сорский, Каджаранский молибденовые; комбинат «Апатит» и др.).

Достоинства автотранспорта: автономность энергоисточника; гибкость, маневренность и взаимная независимость работы автосамосвалов, что упрощает схемы движения; невысокая требовательность к плану и профилю автомобильных дорог (допускаются радиусы 20 – 25 м, подъемы и уклоны до 80 – 100 ‰), что сокращает расстояния перевозок в 2 – 3 раза по сравнению с железнодорожным транспортом; меньшие объемы наклонных траншей и гоно-строительных работ (до 40 – 50%), а следовательно, меньшие сроки и затраты (на 20 -25%) на строительство карьеров. Отсутствие рельсовых путей и контактной сети упрощает организацию работ. Максимальная производительность экскаваторов может быть на 20 – 25% больше их производительности при железнодорожном транспорте. Затраты на отвальные работы существенно уменьшаются. Повышается концентрация работ, увеличивается темп углубления горных работ.

Автотранспорт эффективен при строительстве карьеров любой производственной мощности, при разработке залежей сложных форм, малых размеров карьерных полей, сложной топографии поверхности; успешно применяется при раздельной выемке сложноструктурных залежей; может использоваться как вспомогательный и дополнительный к другим видам транспорта, особенно при горно-подготовительных работах.

Основные недостатки автотранспорта: экономическая эффективность только при небольших расстояниях перевозок (до 2 – 5 км); высокая интенсивность движения (до 10 -12 тыс. рейсов в сутки по главным автодорогам); большой парк машин и штат водителей; сравнительно высокие расходы на топливо и смазочные материалы; быстрый износ механических частей и двигателей при несовершенном покрытии дорог и крутых подъемах; высокая стоимость большегрузных машин, а также большие расходы на их ремонт и содержание (соответственно до 20 - 25 и 30 – 35 % от затрат на перевозки); жесткая зависимость от климатических условий и состояния автодорог; снижение производительности в период снегопадов, распутицы, дождей, туманов и гололеда; загазованность атмосферы карьеров при большой интенсивности перевозок.

В настоящее время созданы поезда и автомобильные полуприцепы грузоподъемностью 45 – 180 т. Такие средства целесообразно применять в неглубоких карьерах большой производственной мощности для транспортирования полезного ископаемого к стационарным приемным пунктам при расстоянии доставки от 2 до 7 км в зависимости от мощности машин.

Дизель-тролейвозы (грузоподъемностью 60 – 65 т и более) целесообразно применять в карьерах с грузооборотом 10 -20 млн. т в год и более при значительных размерах их в плане и глубине 100 м и более, при расстоянии перевозок до 4 км. Основное преимущество дизель-троллейвозного транспорта – возможность преодоления больших подъемов (до 100 – 120 ‰).

Конвейерный транспорт применяется преимущественно для перемещения мягких вскрышных пород (Никополь-Марганецкий бассейн, КМА), угля, на песчано-гравийных карьерах, карьерах огнеупорных глин и др. Практически конвейерами можно перемещать все породы, главным образом в мелкораздробленном состоянии (Пт 4 -5).

Достоинства конвейерного транспорта: непрерывность и ритмичность перемещения грузов; возможность повышения производительности выемочно-погрузочного (на 25 – 30 % по сравнению с железнодорожным транспортом) и отвального оборудования; упрощение общей организации и снижение трудоемкости за счет выполнения одним агрегатом функций пути и подвижного состава; значительное уменьшение объема транспортных и горно-капитальных работ, а также сокращение общей протяженности транспортных коммуникаций за счет подъема груза конвейерами под углом 18 -20° (при использовании специальных конвейеров – под углом до 30 -60°); высокие скорости подвигания забоев; небольшой штат обслуживающего персонала; улучшение условий и повышение безопасности труда; сравнительно небольшой и равномерный расход электроэнергии; благоприятные условия для автоматизации и централизованного управления; высокая производительность конвейерных установок; возможность использования при пересеченном рельефе местности; простота устройства, перемещения и ремонта конвейеров.

Наиболее эффективен конвейерный транспорт при грузообороте 20 – 30 млн. т в год и более на карьерах с мощной толщей покрывающих мягких пород, а при выемке взорванных пород – на карьерах глубиной более 150 м при расстоянии перемещения горной массы до 2.5 – 3 км (на пересеченной местности – до 10 – 20 км и более).

Область применения конвейерного транспорта ограничивается его недостатками. Из-за интенсивного налипания на ленту велики простои при перемещении влажных и тиксотропных пород (глины, мела и др.). При доставке абразивных взорванных пород дорогостоящая лента быстро изнашивается (за 1 – 1.5 года). Размер кусков не должен превышать 25 -35 % ширины ленты (соответственно 150 – 200 и 300 – 400 мм для узких и широких лент). Перегрузки с одного конвейера на другой ведут к износу ленты и вызывают необходимость установки большого числа приводов.

Большое влияние на работу конвейеров оказывают климатические условия, отрицательно действуют низкие температуры. При конвейерном транспорте затруднительна раздельная выемка в забоях. Требование прямолинейности стволов забойных конвейеров не позволяет применять их при разработке залежей сложной конфигурации, необходимы непрерывность и безударность погрузки.

На карьерах применяют стационарные, передвижные и самоходные наземные

ленточные конвейеры, транспортно-отвальные комплексы с ленточными конвейерами (консольные отвалообразователи, транспортно-отвальные мосты и т. п.), конвейерные перегружатели, а также конвейеры на выемочно-погрузочных и специальных машинах.

При комбинированном транспорте последовательно используют для перемещения одного и того же груза (в одном грузопотоке) различные виды транспорта; автомобильный и железнодорожный (конвейерный, скиповой); автомобильный, гравитационый и железнодорожный; конвейерный и гидравлический; автомобильный и канатные подвесные дороги и т. д.

Таким образом, в карьерах отдельные виды транспорта могут использоваться самостоятельно, в комбинации друг с другом и совместно (параллельно) применительно как к раздельным грузопотокам, так и к одному грузопотоку полезного ископаемого или вскрышных пород.

В глубоких карьерах, разрабатывающих скальные породы, чаще всего использовать в качестве сборочного звена автосамосвалы, а для подъема горной массы из карьера – железнодорожный транспорт, конвейерный или скиповые подъемники.

Комбинация автомобильного и железнодорожного транспорта в внутрикарьерной перегрузкой горной массы эффективна на нижних уступах высотой до 60 м и на карьерах большой производственной мощности, где на верхних горизонтах используется железнодорожный транспорт. Расстояние перевозок автосамосвалами при этом обычно не превышает 1 -2 км.

Сочетание автотранспорта со скиповым подъемом целесообразно в карьерах глубиной более 150 м с ограниченными размерами в плане при разработке крутых залежей в устойчивых вмещающих породах. Расстояние автомобильной откатки при этом сокращается до 0.8 – 1.5 км.

При перемещении взорванных пород средствами комбинированного транспорта расстояние автомобильной доставки составляет до 1.5 – 2.5 км.