Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Железнодорожный транспорт угольных разрезов

08.12.2019

На начало 1991 года на угольных разрезах России работало 843 локомотива и 4853 думпкара. Электровозы составляют 6 %, тяговые агрегаты 21 % и тепловозы 73% всего парка локомотивов. Если первые два вида локомотивов задолжены на перемещении горной массы (вскрыши и угля), то значительная часть тепловозов используется на вспомогатьельных работах (переукладке и балластировке пути, маневровые операции и другие вспомогательные работы).

Тяговые агрегаты позволяют использовать железнодорожный транспорт при увеличенных подъемах, иметь большую массу прицепной части поезда и не устраивать контактной сети на временных путях.

На ряде разрезов в качестве основного локомотива при транспортировании горной массы приняты тепловозы. В частности, они используются на разрезах Дальнего Востока и Восточной Сибири.

Вывозка вскрыши при железнодорожном транспорте производится в думпкарах. Выпускаемые думпкары могут использоваться для погрузки в них горных пород механическими лопатами с вместимостью ковша до 20 м3. Так, погонная вместимость выпускаемых думпкаров (на 1 м длины) меньше соответствующего показателя ковша экскаватора ЭКГ-20 и погрузка этим экскаватором без просыпей не может быть произведена.

Думпкары не приспособлены для транспортирования угля, так как при малой плотности угля не реализуется грузоподъемность думпкаров. В большинстве случаев для перевозки угля используются полувагоны. При перевозке угля на большие расстояния его погрузка в разрезе производится в вагоны, принадлежащие Министерству путей сообщения.

Карьерный транспорт является связующим звеном в общем технологическом процессе. От четкой работы карьерного транспорта зависит эффективность смежных производственных процессов — выемочно-погрузочных и отвальных работ. В этой связи особое значение приобретает формирование экскаваторно-транспортных комплексов оборудования на разрезах.

Основными условиями эффективного формирования экскаваторно-железнодорожных комплексов при использовании экскаваторов механических лопат на погрузке горной массы и железнодорожных составов при ее транспортировании является определение рациональных качественных сочетаний погрузочных и отвальных экскаваторов и локомотивосоставов; количественная взаимоувязка погрузочного, транспортного и отвального оборудования в грузопотоках. Рационально сформированный комплекс оборудования является основой интенсивного использования горных и транспортных машин при соответствующих организации работы экскаваторов и локомотивосоставов в грузопотоках и схемах путевого развития.

На основании выполненных исследований в МГГУ с использованием метода имитационного моделирования для условий угольных и железорудных карьеров, а также опыта эксплуатации экскаваторножелезнодорожных комплексов можно рекомендовать следующие сочетания погрузочных экскаваторов и средств транспорта при работе на породах средней крепости: при использовании на погрузке экскаваторов с емкостью ковша Е=5 м3, 8м3, 12,5 (15) м3 полезную массу поезда nq следует принимать соответственно 600-800 т; 800-1000 т; 1200-1400 т.

Рациональное количественное соотношение числа работающих забойных экскаваторов Nэ.з и локомотивосоставов Nл.с в грузопотоке определено с использованием метода имитационного моделирования при оптимальном соотношении E и nq. При этом установлено, что рациональное число Nл.с, приходящееся на один забойный экскаватор, незначительно зависит от расстояния транспортирования L (км) и, как правило, изменяется не более чем на 15-20% в диапазоне принятых расстояний транспортирования (рис. 3.27). Более существенным фактором, влияющим на рациональное соотношение Nл.с/Nэ.з, является число забойных экскаваторов в грузопотоке (рис. 3.27,а). Анализ показывает, что при увеличении Nэ.з с одного до девяти соотношение Nл.с/Nэ.з уменьшается примерно от 2,7-2,5 до 1,85-2,1, т.е. снижается на 25-30%. Последнее объясняется лучшими условиями перераспределения локомотивосоставов в период обслуживания забойных и отвальных экскаваторов, что обусловливает более интенсивное снижение простоев локомотивосоставов по сравнению с простоями забойных экскаваторов. Таким образом, при определении соотновшения Nл.с/Nэ.з наряду с расстоянием транспортирования необходимо в первую очередь учитывать число забойных экскаваторов в едином грузопотоке.
Железнодорожный транспорт угольных разрезов

Для известной модели забойных экскаваторов весьма важно определение вместимости ковша и числа отвальных экскаваторов в данвном грузопотоке, поскольку от ритмичности работы отвального участка во многом зависит работа оборудования всего комплекса. В процессе моделирования для условий с рациональным соотношением Nл.с/Nэ.з анализировались варианты с различным количественным соотношением однотипных отвальных Nэ.о и забойных Nэ.з экскаваторов в грузопотоке. В результате моделирования установлено, что в зависимости от числа Nэ.з соотношение Nэ.о/Nэ.з, изменяется.

Зависимость рационального числа однотипных экскаваторов на отвальном участке Nэ.о от числа однотипных забойных экскаваторов Nэ.з в грузопотоке следующая:

Тенденции развития угольной промышленности свидетельствуют об увеличении единичной мощности применяемого на разрезах оборудования. Увеличение сцепного веса локомотивов влечет за собой повышение полезной массы поезда до 1200-1500 т. При использовании мощных экскаваторов уменьшается их общее количество на разрезе, упрощаются схемы путевого развития на уступах и разрезе в целом. Использование поездов большой полезной массы снижает число работающих локомотивосоставов. Однако при этом повышается требование к использованию мощного оборудования, повышению его производительности. Для этого необходимо изыскивать новые технологические решения по совершенствованию схем путевого развития, организации погрузки составов и других решений.

Наибольшее распространение в настоящее время на разрезах получила тупиковая схема с расположением обменного пункта за пределами фронта работ. Она обеспечивает минимальные объемы путепереукладочных работ, низкие затраты на содержание пути, простую организацию движения поездов на уступе. Недостатком схемы является низкий коэффициент обеспечения забоя порожняком. Особенно он снижается при большой протяженности фронта работ, что характерно для угольных разрезов.

Сквозные и комбинированные схемы путевого развития на угольных разрезах не получили распространения. Эффективность таких схем снижается при большой протяженности фронта работ, особенно на глубоких горизонтах. Это связано с дополнительными расходами на горно-капитальные работы и содержание транспортных коммуникаций. Кроме того, переукладка путей по всему фронту работ приводит к значительным простоям экскаваторов в ожидании пути.

Интенсификация работы погрузочного и транспортного оборудования может быть достигнута за счет совершенствования тупиковых схем путевого развития на уступе путем устройства дополнительного обменного пункта на забойных путях. Однако внедрение таких схем сдерживается из-за сложности содержания и большой частоты перемещения дополнительных обменных пунктов.

Сокращение простоев мощных погрузочных машин по технологическим причинам до минимума возможно при организации поочередной погрузки состава на двух путях (рис. 3.28), чему способствуют большие параметры такого экскаватора, как ЭКГ-12,5 (ЭКГ-15) и других, радиус разгрузки которых превышает 15,5-16 м. Для поочередной погрузки составов оси первого и второго железнодорожных путей располагаются на расстоянии 5,0-6,5 м, что позволяет осуществлять безопасную погрузку при использовании тяговых агрегатов с автономным питанием и тепловозов (при отсутствии контактного провода на уступных путях).

При этом транспортное обслуживание осуществляется следующим образом: к моменту окончания погрузки состава, стоящего на первом пути, на второй путь можно подавать порожние составы; аналогично, по окончании погрузки состава, стоящего на втором пути, на первый путь можно подавать порожние составы. Такая организация дает возможность свести время на обмен составов в забое to практически к нулю и достигнуть значения коэффициента обеспеченности забоя порожними составами no близкого к единице.

Для того, чтобы первый путь не засыпался породой во время погрузки состава, стоящего на втором пути, можно использовать железнодорожную платформу (рис. 3.29,а) или специально изготовленную защитную плиту (рис. 3.29,б). При этом куски горной массы, падая на наклонно установленную платформу или плиту, скатываются в сторону забоя. К моменту подачи состава на первый путь плита убирается ковшом экскаватора, а платформа автоматически присоединяется к локомотивосоставу (впереди тягового агрегата или тепловоза) и проталкивается за пределы зоны погрузки. После окончания погрузки состава платформа возвращается в зону погрузки и дистанционно (автоматически) отцепляется машинистом тепловоза с целью ее дальнейшего использования для предохранения первого пути при погрузке состава, стоящего на втором пути. При такой организации погрузку состава, стоящего на втором пути, необходимо начинать с последнего вагона (с «хвоста» состава): в этом случае обеспечивается более точная установка платформы в зоне погрузки.

Для того, чтобы избежать дорогостоящих и трудоемких работ по перемещению стрелочного перевода, он располагается за пределами фронта работ на расстоянии l, большем, чем длина поезда ln (см. рис. 3.28,а); можно проложить и два пути от обменного пункта, который находится за пределами фронта работ.

Забойные пути после отработки заходки передвигаются в определенной последовательности. В первую очередь отступающим ходом (от тупика к стрелке) необходимо переуложить второй путь. Путепереукладочный кран в это время должен двигаться по первому пути. После этого переукладывается первый путь наступающим ходом при движении крана (поезда) по вновь уложенному второму пути. Такая последовательность работ обеспечит возможность применения кранов с несколько меньшими линейными параметрами, а их движение при работе по отрихтованным путям — большую производительность путеукладочных машин.

Для бесперебойной работы мощных экскаваторов во всем диапазоне длины фронта работ время погрузки поезда определенной полезной массы t = n*q/Qmex при загрузке составов на двух путях должно удовлетворять условию

где Qmex — техническая производительность экскаватора, т/ч;

Lc и Lф — соответственно длины соединительных путей и фронта работ, км;

Vc и Vф — скорость движения соответственно по соединительным путям и в пределах фронта работ, км/ч;

т — время на связь, ч.

Техническая возможность применения схем поочередной погрузки составов на двух путях определяется линейными параметрами погрузочных экскаваторов — радиусом разгрузки Rр и радиусом черпания на уровне стояния Rч.у. Взаимосвязь между минимальным радиусом разгрузки, при котором возможна погрузка составов на двух путях Rр.min, и расположением экскаватора в забое определяется выражением

где C1 — расстояние от нижней бровки уступа или развала до оси первого пути, м;

C2 — расстояние между осями 1-го и 2-го пути, м.

Расчеты, выполненные в МГГУ А.П. Терещенко, показывают, что рабочие параметры наиболее мощных карьерных экскаваторов (ЭКГ-8И и ЭКГ-12,5) позволяют производить поочередную погрузку составов на двух путях без снижения ширины экскаваторной заходки по сравнению с применяемыми схемами погрузки.

Особенно большие преимущества имеет погрузка составов на двух путях при большой длине фронта работ, что характерно для большинства крупных карьеров, на которых используются экскаваторы ЭКГ-12,5. Например, при разработке вскрышных пород на Экибастузских разрезах, имеющих длину фронта работ 5 км, сменная производительность экскаватора ЭКГ-12,5 при погрузке на два пути возрастает примерно в 1,8 раза по сравнению с существующей схемой путевого развития (схема T-Ia), а удельные строительно-эксплуатационные расходы при отработке заходки снижаются примерно на 20%. При этом значительно снизится число экскаваторных пунктов погрузки, что приведет к концентрации горных работ на уступах и к значительному экономическому эффекту.

Недостатком схемы следует считать увеличение объема работ по переукладке и содержанию путей.

При использовании тупиковых схем путевого развития с расположением обменного пункта за пределами фронта работ особенно неудовлетворительно используются экскаваторы при большой длине рабочего уступа, что часто имеет место на угольных разрезах. Одним из возможных способов сокращения продолжительности обменных операций на уступах большой протяженности является поочередная отработка их блоками. Сущность такой организации горных работ заключается в следующем. Уступ по простиранию делится на блоки, в которых горные работы ведутся поочередно. Схематично такая организация работ показана на рис. 3.30. На первом этапе в работе находятся блоки I и III. Обмен поездов для экскаватора, работающего в I блоке, ведется на станции Породная-«Северная», а для экскаватора в блоке III — на дополнительном обменном пункте, расположенном в пределах резервного блока IY. По истечении определенного периода горные работы в блоках I и III приостанавливаются и начинается отработка блоков II и IY (этап II). Обмен поездов производится для блока II на дополнительном обменном пункте, а для блока IY — на станции за пределами фронта работ.

Величина опережения между блоками b, а значит и срок службы ДОП зависит от годовой скорости подвигания добычного фронта работ Vф и продолжительности отработки блока tб

В свою очередь скорость подвигания добычного фронта можно установить на основе горно-геометрического анализа карьерного поля, а продолжительность отработки блока для крутой и наклонной залежи определится из выражения:

где Зг — запасы полезного ископаемого на горизонте, млн т;

Пк — годовая производственная мощность карьера (участка) по полезному ископаемому, млн т.

Например, расчеты показывают, что для условий разреза «Северный» (Экибастузский бассейн) продолжительность отработки блока, а значит и срок службы ДОП составляет на различных горизонтах от 2 до 4 лет.

Такая технология способствует интенсификации выемочно-погрузочных и транспортных работ за счет уменьшения в два раза протяженности фронта на один экскаватор и сокращения продолжительности обмена поездов в забое. При отработке II блока железнодорожные пути в I блоке качественно балластируются, что способствует интенсификации использования подвижного состава за счет повышения скорости движения на горизонтах.

Ликвидировать или свести к минимуму простои мощных карьерных экскаваторов во время обменных операций локомотивосоставов и сократить время загрузки составов можно при использовании в технологической цепи забойных аккумулирующих устройств. В этом случае в экскаваторно-транспортный комплекс оборудования включается промежуточное звено — бункерный поезд, который загружается в период обмена составов.

Работа оборудования погрузочно-транспортного комплекса в этом случае осуществляется следующим образом:

экскаватор поочередно загружает секции бункерного поезда, установленного на специальном пути в забое. К концу погрузки бункерного поезда прибывает порожний локомотивосостав и заходит под бункерный поезд так, что каждый думпкар останавливается под соответствующей его секцией. Помощник машиниста экскаватора или оператор бункерного поезда включает механизм открывания днищ секций и горная масса ссыпается в думпкар. После выпуска породы аккумулирующие секции приводятся в рабочее состояние и снова загружаются экскаватором, а локомотивосостав отправляется на отвал.

Производственные испытания экспериментального образца секции аккумулирующего устройства проведены в 1975 г. на разрезе «Междуреченский» в Кузбассе. Испытания проводились под руководством Г.Ф. Хворостинина с целью установления работоспособности секции аккумулирующего устройства и величины напряжений в конструкции думпкара при загрузке в него скальных пород. В процессе испытаний установлено, что максималвьное напряжение (статическое и от ударных нагрузок) в хребтовой балке думпкара при погрузке скальной горной породы почти в 2 раза меньше допустимого. При этом наименьшие напряжения имеют место при минимальном времени разгрузки секции (25 с). Это объясняется тем, что при медленном раскрытии створок (65 с) крупные куски задерживаются ими, а затем падают отдельно от всей массы породы, что создает увеличенную ударную нагрузку.

Вместимость бункерного поезда Vб.п должна быть такой, чтобы в период обмена локомотивосоставов tо экскаватор полностью загружал аккумулирующие секции поезда, т.е.

где Qт.э — техническая производительность погрузочного экскаватора, м3.

Количество секций в бункерном поезде должно соответствовать числу вагонов загружаемых локомотивосоставов, а вместимость каждой секции - вместимости думпкара.

При использовании забойных аккумулирующих устройств время обмена локомотивосостава практически не влияет на производительность погрузочного экскаватора. В этом случае наиболее целесообразной будет схема путевого развития T-Ia с размещением обменного пункта за пределами фронта уступа или обменом поездов на станции.

Расчеты показывают, что применение забойных аккумулирующих устройств может повысить производительность экскаваторов примерно на 25-27% за счет сведения до минимума времени простоев при обмене составов. Производительность локомотивосоставов может быть увеличена на 25 % благодаря резкому сокращению времени погрузки.

Таким образом, применение аккумулирующих устройств при использовании мощных погрузочных экскаваторов (ЭКГ-12,5 и ЭКГ-20) и большегрузных локомотивосоставов в принципе является эффективным мероприятием. При этом, учитывая технологические и организационные условия эксплуатации оборудования, использование аккумулирующих бункерных устройств будет наиболее перспективно на перегрузочных пунктах (в карьере и на поверхности). Задача состоит в дальнейшей детальной разработке технологии работы бункерного поезда в забое и на перегрузочных пунктах, разработке конструкции и механизации передвижки многониточного забойного пути и других вопросов, связанных с внедрением описанного способа интенсификации использования мощного карьерного оборудования на крупных горнодобывающих предприятиях.

На угольных и некоторых рудных карьерах пока еще на уклонах практикуется «выталкивание» поездов на подъем, когда локомотив находится в «хвосте» состава. Это объясняется двумя причинами:

- необходимостью движения локомотивосостава вперед вагонами на отвальный тупик с тем, чтобы локомотив не проходил над приямком;

- необходимостью повышения безопасности движения поездов в капитальных траншеях, так как при движении вперед вагонами исключается уход груженого состава под уклон, из-за возможности разрыва автосцепных приборов.

Однако, как показывают опыт работы и проведенные исследования к.т.н. В.Н. Дегтярева при режиме выталкивания поездов большой длины на подъем приходится преодолевать большие боковые силы между рельсом и колесом, что сопровождается более интенсивным износом колесных пар и головок рельсов, а также увеличением расхода электроэнергии. Влияние режима «вытягивания» (тяговый агрегат находится в «голове» состава) и «выталкивания» (тяговый агрегат находится в «хвосте» состава) экспериментально оценено Ю.С. Ожиговым при работе тяговых агрегатов ПЭ-2М в условиях Сарбайского карьера. Им установлено, что при движении вперед вагонами расход электроэнергии на руководящем подъеме увеличивается примерно на 20% по сравнению с режимом «вытягивания», особенно для поездов большой длины. В целом же в рейсе с учетом работы на различных участках трассы расход электроэнергии при работе в режиме «выталкивания» увеличивается по сравнению с режимом «вытягивания» примерно на 10-13%. Учитывая, что тяговые агрегаты весьма энергоемки (доля расходов на электроэнергию в себестоимости перевозок составляет 27-30 %), экономия 10-13% расхода электроэнергии на перевозки существенно скажется на себестоимости добычи горной массы.

Однако, учитывая, что в режиме «вытягивания» снижается сопротивление движению поездов, при трогании на руководящем подъеме при движении с тяговым агрегатом в голове состава можно увеличить вместимость поезда на 1 думпкар и тем самым уменьшить примерно на 10% потребное количество тяговых агрегатов. При этом производительность экскаваторов возрастает на 4-5% в связи с увеличением времени их использования на основной работе (погрузке горной массы).

Экспериментальными работами установлено также, что перевод работы железнодорожного транспорта преимущественно на режим «вытягивания» ведет к уменьшению износа рельсов, бандажей колесных пар и соответственно сокращает трудозатраты на поддержание пути в работоспособном состоянии.

Кроме указанных преимуществ, работа транспорта в режиме «вытягивания», особенно при использовании поездов большой длины, имеет и следующие технологические выгоды:

- поскольку в этом случае подача составов на погрузочные тупики в карьере производится, как правило, вперед вагонами, сокращаются длины тупиковой части, отрабатываемой с применением укороченных составов, и в меньшей степени происходит консервация торцевой части карьера;

- сокращаются длины тупиков на перегрузочных складах.

Таким образом; преимущества работы тяговых агрегатов с большей длиной поезда в режиме «вытягивания» неоспоримы, и поэтому следует согласиться с имеющимися рекомендациями о необходимости использовать этот режим в качестве основного. Поскольку поезда в настоящее время формируются из вагонов, оборудованных исправными автотормозами, то при разрыве поезда на руководящем уклоне обеспечивается остановка любой его части. Опасения же движения локомотива над приямком на отвальном тупике также не обоснованы, особенно для отвалов с устойчивыми породами.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: