Анализ состояния карьерных дорог и предполагаемые методы и технологии повышения их надежности

Таблица 24

Горное оборудование:

 

 

№	Тип оборудования	Кол-во	Грузоподъемность, т
	Бульдозер Т-15		-
	А/с БелАЗ 7540
	А/с БелАЗ 7540
	А/с БелАЗ 7540
	А/с БелАЗ 75473
	Топливозаправщик ГАЗ-3309		-
	Автогрейдер 772G		-
	КДМ (комбинированная дорожная машина)		-

 

 

Проектирование схемы автодорог начинают с выбора мест залегания вскрывающих выработок, а затем корректируют положение въездов в зависимости от возможности размещения отвалов пород, перегрузочного узла или склада руды и объединяют все въезды между собой, создавая единую автодорожную сесть.

Автодороги в карьерах разделяют:

- по характеру перевозимого груза – на производственные (технологические, служащие для транспортирования полезного ископаемого к пунктам разгрузки и вскрыши в отвалы) и служебные (хозяйственные – для перевозки хозяйственных и вспомогательных грузов и оборудования);

- по условиям эксплуатации – на постоянные (стационарные), рассчитанные на длительный срок эксплуатации, и временные со сроком службы до трех лет, перемещаемые вслед за продвижением фронта работ.

Откаточная автодорога предназначена для транспортирования разрыхленного полезного ископаемого из карьера на перерабатывающую установку (ДСУ Метсо).

Подъездная автодорога предназначена для связи предприятия с дорогами общего пользования, также по этой дороге производится вывоз готовой продукции на промежуточные склады готовой продукции и на погрузочно-разгрузочную площадку, расположенную на станции Деревянка.

По просеке на удалении от бровки земляного полотна подъездной дороги на 4 м проходит линия электропередач 6 кВ.

Главным признаком, характеризующим конструкцию и параметры автодороги является грузонапряженность (количество груза с учетом всех видов перевозки в тоннах, переводимое по данному участку дороги в единицу времени), в зависимости от которой дороги подразделяются на три категории:

Таблица 25

Грузонапряжоность

 

Грузонапряженность (млн.т брутто в год) при использовании автосамосвалов грузоподъемностью	Категория дороги
до 75 т	более 75 т
свыше 15	свыше 25	I
5 + 15	8 + 25	II
до 5	до 8	III

 

Автомобильные дороги состоят из земляного полотна с искусственными сооружениями, проезжей части и обочин. Устойчивость земляного полотна достигается укладкой его из прочных грунтов и устройствами для отвода поверхностных и грунтовых вод.

Ширина земляного полотна складывается из ширины проезжей части и ее двух обочин. Ширина проезжей части карьерных автомобильных дорог определяется в зависимости от скорости движения, габаритов автомобилей и схемы движения.

В карьерах могут быть следующие схемы движения: встречное по одной полосе автодороги, встречное по двум полосам и кольцевое.

Примерное распределение карьерных автодорог по категориям и средней скорости Таблица 26

Движение по дорогам

Характеристики и назначение дороги	Время существования	Средняя скорость движения км/ч	Категория дороги
Постоянные дороги
Главные дороги, связывающие карьер с обогатительной фабрикой, складом, перегрузочным пунктом и т.д.	Срок разработки месторождения	до 50-60	I
Главные съезды и заезды в карьер	То же, но с изменением длины по мере разработки	до 20-25	I
Магистральные от главных съездов в карьер до отвалов	Срок существования отвала (8-10 лет)	до 30-40	I
Заезды на отвалы	То же	до 15-20	II
Дороги на поверхности отвала, связывающие ряд участков	Срок отработки группы горизонтов (3-5 лет)	до 20-25	II
Временные дороги
Проезды по уступам и заезды к экскаваторам	Срок эксплуатации горизонта (1-2 года)	до 10-15	III
Проезды на отвалах и дорогах на отсыпаемых участках	Срок эксплуатации отсыпаемого участка	до 10-15	III

 

Внутрикарьерные дороги и съезды относятся к III-к категории дорог.

В настоящее время для транспортирования горной массы в карьере кроме а/с БелАЗ грузоподъемностью 30 тонн используются а/с марки БелАЗ-7547 грузоподъемностью 45 т, имеющие в соответствии с технической характеристикой max ширину по зеркалам 4,93 м.

 

При двухполосном движении ширина проезжей части Ш постоянных автодорог определяется по формуле:

Ш = 2 ЕК_ν + ∆Ш

где Е – ширина автомобиля, м;

К_ν – коэффициент, учитывающий суммарную скорость встречных автомобилей

(при V = 20-30 км/ч, К_ν = 1,6 – 1,9);

∆Ш – величина, учитывающая габариты автомобиля

Поперечный профиль проезжей части для автомобилей шириной до 5,4м должен удовлетворять табл. № 47 СНиП 2.05.07-91:

число полос – 1

ширина проезжей части – 7 м

минимальная ширина обочин – 3,5м (равна половине ширины проезжей части на

однополосных дорогах с двухсторонним движением)

 

Подъездная автодорога относится к III-к категории дорог. Протяженность ее составляет 2 км, число полос движения равно 2, ширина проезжей части 9,5 м, ширина земляного полотна 12,5 м, ширина обочины 1,5 м, наибольший продольный уклон составляет 3^о. Дорога в плане имеет две круговые кривые, наименьший радиус кривых 250 м. В кривых устраиваются уширения с внутренней стороны за счет обочин, также для возможности разъезда двух автомобилей по всей длине трассы предусмотрены площадки шириной 6 м и длиной 16 м. Перепад отметок рельефа по трассе составляет 20 м

Таким образом, ширина дороги с обочинами в карьере равна 14 метров. Наибольший продольный уклон съездов не превышает 0,08, поперечный уклон съездов не превышает 0,01, продольный и поперечный уклоны внутрикарьерных дорог не превышает 0,02. Радиус кривых составляет 50-80 м.

Для обеспечения возможности эпизодического разъезда автомобилей на однополосных дорогах должны предусматриваться площадки для разъезда длиной не менее 30 м. Расстояние между площадками должно быть равным расстоянию видимости встречного транспортного средства, но не более 500м.

Участки перехода от однополосной проезжей части к площадке для разъезда должны быть длиной не менее 10 м.

Расчетные скорости движения по карьерным автодорогам– 30 км/час, в трудных условиях – 20 км/час и особо трудных – 15 км/час.

В целях безопасности движения предусмотрены предохранительные бермы, верхние бровки горизонтов отсыпаются породным валом высотой 1 м..

 

Содержание и ремонт дорог

Содержание и ремонт дорог в карьерах находится в ведении дорожной службы, в задачу которой входит обеспечение запланированных прочности и ровности покрытий дорог, сцепления колес автомобиля с покрытием и пылеподавление при эксплуатации покрытий переходного и низшего типов.

Прочность дорожной одежды достигается восстановлением слоя износа, ровность – ликвидацией неровностей, сцепление колес с покрытием – удалением снега и грязи, посыпка песком, мелким щебнем и т.д. Обеспыливание производится обработкой покрытий черными вяжущими веществами (битум, дорожный деготь) и пылесвязывающими материалами (универсин, растворы хлористых солей и т.д.). Ровность покрытия определяет скорость движения автомобилей и является важным условием обеспечения требуемой производительности автосамосвала.

 

Для поддержания дорог в исправном состоянии в летнее и зимнее время предусмотрен грейдер. Материалом для подсыпки автодорог служит отсев от производства щебня и щебень. В летнее время для пылеподавления автодороги поливаются водой специальной поливочной машиной, а в зимнее время посыпаются песком из пескоразбрасывателя.

Средний ремонт проводится 1-2 раза в год и включает в себя работы по ликвидации износа дороги: поверхностная обработка асфальтобетонных, черных, щебеночных и гравийных покрытий, замена отдельных плит, выравнивание покрытий с добавлением щебня или гравия, поверхностная обработка дороги.

Капитальный ремонт производится 1 раз в 10-12 лет и заключается в устранении износа всех элементов и сооружений дороги, доведении всех параметров дороги до норм, соответствующих определенной категории.

Автодороги соответствуют требованиям СНиП и ПБ.

 

 

Содержание дорог включает работы по уходу за дорогой и дорожными сооружениями.

В весеннее-осенний период важным является поддержание поперечного профиля земляного полотна, обеспечивающего сток воды по водоотливным сооружениям, очистка дорог от грязи, просыпавшейся горной породы и т.д. С этой целью в этот период осуществляется периодическое профилирование карьерных дорог (1-4 раза в месяц). В летний период асфальтобетонные, черные щебеночные и черные гравийные покрытия размягчаются и становятся пластичными, в зимний – появляются трещины. Переменные нагрузки от колес с различной интенсивностью движения вызывают волны и сдвиги на покрытии. В летний период важное значение имеет предотвращение пыли на дорогах, т.к. пыль ухудшает условия работы водителей и повышает износ автомобилей.

В целях обеспыливания рекомендуется обработка разливом пылесвязывающего вещества (хлористого кальция, универсина и др.) на предварительно выровненную сухую поверхность покрытия поливочными машинами. Расход пылесвязывающих веществ составляет 0,5-1,5 л на 1 м² покрытия, а продолжительность обеспыливания 15-100 суток в зависимости от типа материала.

В зимний период особое значение имеют работы по очистке дорог от снега и борьба с гололедицей. Причем необходимо обеспечить коэффициент сцепления колес с дорогой не менее 0,3. Уборка выпавшего снега осуществляется бульдозерами, грейдерами, снегоочистителями, из которых роторные и фрезерно-роторные наиболее эффективны, т.к. способны разрабатывать слежавшиеся массы снега. Борьба с оледенением осуществляется рассыпкой сыпучих материалов (песка, золы, котельного шлака, гравия и т.д.) с примерным расходом материалов – 0,1-0,4 м³ на 1000 м² покрытия или обработкой химическими веществами, разрушающими кристаллическую структуру льда (поваренная соль, хлористый кальций и т.д. в составе 50 г/л) с расходом раствора – 120-200 л/м² (для предупреждения коррозии машин и механизмов в растворы вводятся до 7% антикоррозийных добавок).

К текущему ремонту относятся работы по предупреждению и устранению мелких повреждений дороги и дорожных сооружений: заделка трещин и выбоин, исправления просадок, засыпка выбоин, профилирование дороги, исправление повреждений земляного полотна.

При обслуживании и ремонте дорог обычно применяются те же машины, что и на основных работах в карьере. Это экскаваторы, бульдозеры и т.д., используемые на крупных ремонтных работах. Применяются также и специальные машины: грейдеры, катки, поливочные машины, снегоочистители и т.д.

Повышение надежности

Одной из основных проблем является создание прочной и долговечной основы дорожного покрытия и обеспечение его надежного сцепления с шинами автосамосвалов. В большей степени качество асфальтобетона определяется свойствами применяемого вяжущего – битума. Применяемые в настоящее время дорожные битумы не отвечают всем требованиям по качеству, по этой причине в стране поводятся исследовательские работы по модификации вяжущего разного рода добавками.
Для повышения надежности карьерных дорог может быть использована Резиновая крошка. Резиновая крошка является модификатором дорожных битумов, что определяется органическим сродством с компонентами битума, так же ее применение позволяет предотвратить «выпотевания» битума из покрытия при высоких температурах воздуха. Эксплуатационные факторы, являющиеся основой для решения применять резину в асфальтобетонных покрытиях следующие: снижение затрат на содержание и ремонт дорожного полотна, повышение эксплуатационных характеристик за счет снижения пылеобразования и повышения сцепления шин с покрытием, и, что немаловажно, возможность утилизации и переработки отработанных покрышек (экологический фактор)

Коэффициент сцепления с дорогой на сухом и влажном асфальтобетоне, модифицированном резиновой крошкой, соответственно выше на 40% и 18% по сравнению с базовым асфальтобетоном.

Коэффициент сцепления определяли с помощью измерителя ИКСП-М [8], предназначенного для измерения показателя при строительстве и ремонте автомобильных дорог, периодическом и текущем контроле состояния дорожных покрытий.

Таблица 3 - Коэффициент сцепления дороги дорожных конструкций в зависимости от состава дорожного покрытия

Показатель	Асфальтобетон без резиновой крошки	Асфальтобетон с модифицированной резиновой крошки
Коэффициент сцепления дороги на:
сухом покрытии	0,30	0,42
влажном покрытии	0,28	0,33

На основании проведенных исследований показана перспективность применения резиновой крошки из отходов шин для создания дорожных покрытий с улучшенными эксплуатационными свойствами, что позволяет рекомендовать их составы для строительства наиболее ответственных технологических дорог на горнодобывающих предприятиях

Водоотлив

Водопритоки в карьер ожидаются за счет подземных и атмосферных осадков. В процессе детальных геологоразведочных и гидрогеологических работ, выявлены следующие характеристики водоносного комплекса месторождения:

1. статистический уровень – 0,75 - 13,65 м

2. динамический уровень – 4,15 - 26,8 м

3. понижение – 0,4 - 21,0 м

4. дебит – 0,12 - 103,7 м3/сут.

5. удельный дебит – 0,00007 - 0,24 л/сек.

6. радиус влияния – 100 - 200 м

7. коэффициент фильтрации – 0,00015 - 0,44 м/сут., ср. – 0,13 м/сут.

Основными источниками питания подземных вод являются атмосферные осадки.

По-своему химическому составу трещинные воды коренных пород сульфато-гидрокарбонатокальциевые, пресные с минерализацией 0,1-0,15 г/л. Качество подземных вод удовлетворяет требованиям ГОСТа для хозяйственного водоснабжения.

Расчеты водопритоков за счет атмосферных осадков и подземных вод произведены в проекте развития горных работ на месторождение «Голодай Гора-1» на 1996-2000 гг.», разработанным Государственным Петрозаводским предприятием «Оргтехстром» в 1996 году.

Таблица 27

Основные гидрогеологические параметры и результаты расчетов.

№	Основные гидрологические параметры и результаты расчетов	Ед. изм.	Показатели горных работ на конец 2013 г.
1	Площадь карьера	м2	520000
2	Мощность водоносного горизонта	м	35
3	Коэффициент фильтрации средний	с/сут	0,13
4	Приведенный радиус карьера	м2	410
5	Радиус депрессионный воронки	м	445
6	Понижение уровня	м	11
7	Среднегодовое количество осадков	м	0,465
8	Максимальное суточное количество осадков	м	0,028
9	Коэффициент испарения		0,7
10	Количество дней с осадками	дн	178
11	Коэффициент инфильтрации		0,8
12	Водоприток за счет подземных вод	м3/сут	360
13	Водоприток за счет дождевых вод	м3/сут	860
14	Водоприток за счет ливневых вод	м3/сут	9220

Для аккумуляции карьерных вод предусмотрены устройства водосборников (зумпфы), которые располагаются у северо-восточного борта карьера на отметках 134 м и 122 м. С вышележащих горизонтов +158 м, +146 м, вода отводится самотеком. При водосборнике оборудована насосная установка карьерного водоотлива для откачки и сброса карьерных вод после отстаивания в зумпфе через восточный борт карьера по трубам за пределы карьера в двухсекционный отстойник.

 

Источник о "Разработка жестких покрытий карьерных дорог с применением активированной резиновой крошки" А.А. Христофорова С.Э. Филиппов И.Н. Гоголев

 

 

ВЫВОД: Автодороги с усовершенствованным покрытием позволяют в 1.5-2 раза уменьшить сопротивление качению автомобиля и повысить среднетехническую скорость движения на 30-50%, продлению срока службы автомобилей в 1.3-1.8 раза и доведению средней величины пробега до капитального ремонта до 100-110 тыс.км.