автореферат диссертации по транспорту, 05.22.03, диссертация на тему:Продольный профиль железных дорог на подрабатываемых территориях горнодобывающих бассейнов

и 6 М

' , ; , |\ж1стерств0 путел сооншш рф

московский ордена. ленина я ордъна трудового красного зна'узш институт шшш>св ¿здезнодорощого транспорта км. ф.э. дзер^шского

На правах рукописи КНЫШ Владимир Петрович

продольный провидь шезньк. дорог на ша?абатьзае;.кх терр1ггор1.л. горнодошзащ1х Е\ссегл03

05.22.СЗ - Изыскание л проектирование калезнкх дорог

Автореферат диссертация на соискание ученой степени катщздага технических наук

..осква - 1^93

Работа выполнена в Московском ордена Ленина и-ордена Трудового Красного Знамени институте инженеров железнодорожного транспорта им, Ф.Э. Дзержинского.

Научный руководитель - кандидат технических, наук, профессор

И.И. Кантор

Официальные оппоненты: академик АТ РФ, доктор геол.-мин.

наук, профессор В.В, Сагло; кандидат технических наук, ст. науч. сотр. Л.А. Сакович.

■Ведущая организация - московский государственный

проектно-изыскательский институт транспортного строятельства.

Защита состоится ". и » и _ 1993 года

в " У4 " час. " ОО" ин. на заседании специализированного Совета Д 114.05.03 при Московском институте инженеров железнодорожного транспорта по адресу: 1С1475, ГСП Москва, А-55, ул. Образцова, 15, ауд..

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ыШТа.

Автореферат разослан " ЛI" и^с $ 1993 года.

Отзыв на автореферат; заверенный гербовой печатью, просим направлять по адреоу Совета института.

Ученый секретарь специализированного Совета профессор

I ^^

Э .В .,• Воробьев

- 3 - '

общая характеристик! работы .

Дктуаяьность пробло.'ы. Б условиях рыночной экономит становится особенно актуальной задача- повышения эффективности производства, в частности - в горнодобывающей прогашленкостп. Экономическая целесообразность диктует необходимость наиболее полного извлечения разведанных запасов полезных ископаемых все;.'и возможными способами: разработка новых пластов, расширение шахтных полей в сторону застроенных территорий, выекка запасов из предохранительных целиков под ответственны;..!! сооруленияь-.и.

Указанные к:еры приводят к расширению зоны влияния горних работ на объекты, находящиеся на поверхности зе.глн. Сооружения, попадающие в зону аяиялля подземных разработок, яшямтся подработанными и преторпсвао1! определенные деформации от сдвижения поверхности земли. Оседание земной поверхности приводит к существенны;.'! изменениям продольного профиля хедезкодорог-зюго путл, что неблагоприятно сказывается на безопасности, плавности и бесперебойности движения поездов. Деформации хелезнодорогкного пути от сдвижения поверхности земли требуют ограничения скорости движения поездов, что сникает пропускнуо способность эксплуатируемой ¡/агистралл. Например, ежегодно только на Донецкой -.елезной дороге из-за подработки вводится 45 - 55 предупретаений на дтине в 70 - 80 к«.

Б связи с этш.: необходимо задилать сооружения железной дорога от вредного влияния подработки, Защита нелезнодоро:лного пути до.гша осуществляться за счет совокупности горных и конструктивных :.:ер охра::ы. Горные ;.:сры сводятся к применении способов разработки полезных ископаемых, предусудтрл валких ууеньлекле де-фор.\:аци£'. зе?.:но1! поверхности, Конструктивные связаны с нзг.:е-нокиег; конструкщо-шых параметров полезной дорога в соответствии

с прогнозируекыш деформациями от подработки. Поиск.оптимального сочетания указанных мер зацигы представляет собой актуальную, но в то хе время .слояную задачу. Ее решение долина гарантировать безопасность и бесперебойность движения поездов по подработанным участка*.; пути при минимуме суммарных строительно-эксплуатационных затрат.

Цель исследования состоит в разработке методики прогнозирования последствий подработки на продольный профиль железнодорожного пути >1 выработке рекомендаций для железнодорожных и горных предприятий в отношении оптимальных проектных решений и рацио-налышх способов производства горных работ с точки зрения наименьшего кх влияния на железную дорогу.,

Методика исследований базируется на: анализе отечественного и зарубежного опыта подработки железных дорог; результатах натурных наблюдений за подработанными участками пути на Свердловской, Белорусской и Донецкой келезных дорогах в период с 1981 по 1992 года; результатах теоретических исследований, проводимых совместно с сотрудниками, кафедры "Изыскания, проектирование и строительство железных дорог" БелШСлТа.

В качестве частных методов исследования применялись: системный анализ и синтез при построении методикй прогнозирования и моделей исследования, методы математической статистики и теории вероятностей при обработка результатов натурных наблюдений.

Научная новизна. В диссертации решена проблема прогнозирования последствий влияния подземных горных работ на продольный профиль :лэдезиодорохшого пути. В процессе реализации указанной

г

проб/юг.:ы полнен ряд новых теоретических результатов:

1. Разработана методика прогаозировашш влияния подработки па продольный профиль рельсового пути.

Построен :.ате?.'а:;1чоский аппарат прогнозирования, позво-

ляющий определять дополнительные затраты на реконструкцию продольного профиля пути до начала производства горных работ.

3. Определена эмпирическая, зависимость объемов випрявочных работ от степени деоормированности продольного профиля рельсового пути.

4. Разработаны рекомендации по проектированию продольного профиля железных дорог на подрабатываемых территориях горнодобывающих бассейнов. .

5. Предложены рациональные способы привязки и ведения горных работ с точки зрения наименьшего влияния на железную дорогу.

Практическое значение диссертация. Разработанная методика прогнозирования конкретизирует объемы работ и затраты, связанные о реконструкцией продольного профиля пути, на этапе согласования подработки, что является существенным аргументом при заключении договора меаду горным предприятием и хелезной дорогой.

Прогнозирование деформаций продольного профиля железнодорожного пути до начала производства горных работ упрощает принятие рощения о возможности подработки объекта и способствует выбору конструктивных и горных мер зашггы.

Предложенные рекомендация г.о проектирован!® продольного профиля железных дорог п рациональным способах привязки и ведения горных работ позволяют повысить качество проектных решений и расширить возможности горнодобывающих предприятий по целенаправленной задкге сооружений келезнодороклого пути.

Эконоул^еское обоснование различных вариантов защиты продольного профиля рельсового пути позволяет принимать рациональные решения для конкретных подрабатываемых участков железных дорог.

Внедрение. Практические результаты исследования использованы Управлением Белорусской железной дорог;: для прогнозирования

последствий подработки и реконструкции продольного профиля железнодорожных путей на территории шахтных полей П.О. "Бел арус-калий".

Теоретические результаты исследования использованы Всеро-сийским научно-исследовательским институтом горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВШШ) для разработки комплексной прог-' раммы защиты сооружений железной дороги от вредного влияния подработки.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и об>

суадались на XVI научно-технической конференции кафедр БелИИЖТа и ДорНТО Белорусской келезной дороги, заседаниях и научных семинарах кафедры "Изыскания и проектирование железных.дорог" ЬЖГа в 1989 - 1993 годах.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 6 печатных работах.

Объем и структура работа. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Рукопись содержит 236 страниц машинописного текста, включая 36 рисунков, 31 таблицу и 44 страницы приложений. Список литературы содержит 50 наименований. .

СОдаРШМЕ РАБОТЫ ' •

Во введении обосновывается актуальность и важность поставленной проблемы.

В первой главе приводятся основные сведения о характере процесса сдвижения поверхности земли, анализируется история и современное состояние рассматриваемого вопроса, формулируются цал;сл задачи исследования,'

. На рис. 1 представлены, параметры процесса с движения поверхности земли, влияющие на деформированность продольного профиля железнодорожного пути, ¿ним относятся: глубина разработки Н ,

мощность пласта Ш, , длина лавы Б} , величина максимального оседания , длина краевых частей мульды сдвижения !_,1, 1-«2 • граничные углы , , углы потных сдвижений Ч'^, 4*2 . угол максимального оседания В , утол падения пласта сС .

Различают две основные формы' мульды сдвижения: с вогнутым (рис. 1) и плоским дном, которые характеризуют соответственно неполную и полную подработку поверхности земли.

Характер деформаций продольного профиля железнодорожного пути зависит от его расположения по отношению к простиранию пласта и к главным сечениям мульды сдвинения. Различает направления пути: вкрест простирания пласта, по простиранию и диагональное (рис. 1).

Впервые в России вслрос охраны железных дорог от вредного влияния горных выработок возник в 1873 г. при утверждении технических условий сооружения Уральской горнозаводской железной дороги. Первые исследования в этой области провел профессор Ека-теринославского горного института П.М. Леонтовский. Б 1921 г. он опубликовал "Правила об охране сооружений п вод от вредного влияния рудничных обрушений и оседаний пород в каменноугольных районах", которые.легли в основу "Временных правил оставления предохранительных целиков под охраняемыми зданиями и сооружениями на рудниках Донбасса" утвержденных в 1923 г.

3 середине XX века, с изменением мер охраны келезных дорог (отказ от оставления, целиков), обостряется задача обеспечения безопасности,« бесперебойности движения поездов по подработанным участкам пути. В ранних работах ¡.".3. Короткова, 0. Реллен-сманна, Г. Вагнера, Д. Кортена, Н.Н. Кашельсона показано, 'что основными воздействиями, изменяющими состояние железнодорожного пути, являются оседание и продольное перемещение земной повер-кносгн. Первое существенно изменяет продольный профиль подрабо-

тайного участка дороги, второе вызывает дополнительные растягивающие и стакающие усилия в рельсах.

Последующие, более глубокие исследования Ы.З. Короткова, Ю.П. Нехоросева, И.В. херебцова, М.Н. Гольдатейна, М.А. Фришма-на, И.О. Леванкова, А.Ы. Розенберга, Г. Кратча позволили установить, что основным фактором, определяющим безопасное движение поездов по эксплуатируемому пути и вызывающим ограничение скорости движения на подработанных участках, являются вертикальные неровности пути. В качестве основного критерия принята величина разности уклонов смевдых элементов продольного профиля длиной 25 м, которая определяет уровень допускаемых скоростей движения поездов. .

Было показано, что нарушения, связанные с продольным профилем (изменение уклонов и дошн элементов, появление дополнительных переломов), являются основными в изменении уровня функционального соответствия дороги. И, следовательно, задача проектирования продольного профиля новых железных дорог и профиля реконструируемых линий в.горнодобывающих бассейнах является одной из ваяшейших.

Во второй главе разработана методика прогнозирования влияния подработки на продольный профиль железнрй дороги, которая базируется на прогнозах деформаций поверхности земли, получаемых из маркшейдерских расчетов, и на результатах натурных наблюдений за подработанными участками железных дорог. Она включает в себя три основных модуля. Первый модуль направлен на прогнозирование деформаций продольного профиля по деформациям зем-

I"

ной поверхности,' которые являются основой для составления проекта мэр охраны железной дорога в период влияния подработки.

Набор мероприятий по защите железной дороги от вредного алнлнил подработки ооуорален требования;."! безопасности, плав-

ности и бесперебойности движения поездов по подработанному участку пути. Безопасность и плавность движения поездов зависят от качества кикропрофшш, а бесперебойность - от состояния макропрофиля пути.

Нарушение бесперебойности движения поездов монет происходить на участках напряженного хода, где после подработки образуются подъемы с уклонами круче руководящего. Второй модуль методики прогнозирования направлен на анализ указанных ситуаций с последующим принятием решений по поддержании бесперебойности движения поездов и проведению реконструктивных работ.

Третий модуль методики прогнозирования направлен на прогнозирование объемов работ и затрат, связанных с исправлением последствий подработки на участках вольного хода. Поскольку на формирование млкропрофия пути в процессе влияния подработки оказывает воздействие не только оседание поверхности земли, но и множество других факторов (наличие деформаций продольного профиля до подработки, износ элементов верхнего строения пути, воздействие поездной нагрузки, погодные условия), то определение воздействия собственно подработки представляет собой сдояную задачу, решение которой должно основываться на использовании методов математической статистики и результатах натурных" наблюдений.

С точки зрения обеспечения бесперебойности движения поездов наибольший интерес представляют участки расчетных подъемов. Основным критерием бесперебойности движения является скорость поезда на выходе из деформированного участка подъема, которая существенно зависит от величины руководящего уклона 1р , длины мульды с движения 1»м а величины среднего приращения уклона пути от подработки . I п.ср •

Для случая подработки расчетного подъема поперек пути на линиях с тепловозной тягой получены функциональные зависимости

требуемой скорости в начале деформированного участка подъема от указанных параметров Уц(1р) | У^СЬц). Зависимости \/ц { ¿р) целесообразно испояьзовать при проектировании новых келезных дорог. Имея маркшейдерские прогнозы относительно привязки и очертания мульды сдвижения, можно, в соответствии с реализуемым уровнем скорости поезда перед подъемом, выбирать значение предель- . ного уклона на выходе из деформированного участка пути, или, наоборот, для конкретного расчетного подъема закладывать условия его преодоления (конфигурация профиля на подходе), исходя из минимального требуемого уровня скорости поезда перед подрабатываемы;,1 участком пути. Зависимости \/ц ( ) целесообразно использовать при назначении минимальной потребной скорости поезда перед подработанный участком подъема на эксплуатируемых линиях.

Исследованиями установлено, что направление и место ведения горных работ относительно положения расчетного подъема оказывают существенное влияние на изменение скорости поезда при движении его по подработанному участку пути. Особенно это ощутимо при использовании тепловозной тяги.

При подработке расчетного подъема вдоль пути и расположении мульды сдвижения в его начале, с точки зрения уровня входных скоростей, рационален вариант подвигания •очистной лавы снизу вверх. Если мульда сдвижения находится в конце расчетного подъема и ее привязка не приводит к образованию инерционного уклона после подработки, то целесообразен вариант ведения очистных работ по направлению спуска.

Результаты, полученные для тепловоза 2ТЭ10, показывают, что целесообразно, чтобы мульда -сдвижения находилась в начале или конце расчетного подъема. При расположении мульды сдвижения в начала подъема создаются лучшие условия для преодоления подработанного участка путч /обеспечивается возможность реализации

- 11 - '

максимального фронта очистных работ в случае подработки расчетного подъема вдоль пути. При проведении горных работ в конце расчетного подъема обеспечивается возможность такой привязки мульды сдвижения, при которой подработка не приводит к образованию инерционного подъема.

Нецелесообразно расположение деформированного участка в середине расчетного подъема. Это обстоятельство требует либо устройства уступа на подъеме при проектировании продольного профиля новых магистралей под топловозную тягу, либо реализации высоких скоростей тепловозов перед подъемом, что не всегда возможно при эксплуатации существуюстх линий в районах подземных горных разработок.'

Исследованиями установлено, что электрическая тяга более благоприятна в сравнении с тепловозной при движении поездов по подработанным участки.; расчетных подъемов. Для электровозов .как постоянного так и переменного тока влияние протяженности деформированного участка и величины руководящего ух-отона сказывается значительно в меньшей степени на уровне конечной скорости на выходе из мульды сдвижения чем у тепловозов.

На электрифицированных линиях подработку поперек пути можно производить в любом месте расчетного подъема, ко минимальная скорость поезда при входе на деформированный участок пути долкна быть на 2 - 5 кгл/ч (соответственно для подъемов с уклонами 6 и 21 5бо)вкше уровня расчетной скорости локомотива.

Анализ эксплуатационных показателей подработанных участков расчетных подъемов показывает, что изменения макропрофиля, вызываемые оседанием земной поверхности, незначительно сказывается на временных и энергетических характеристиках, увеличивая их всего лишь на 0,1 - 0,7 ;'о.

Исследование глпялия подработки на изменения микропрсфндя

железнодорожного пути производилось на основе натурнах наблюдений за подработанным участком Донецкой железной дороги (см. рис. 1). В качестве объекта исследования выбран перегон ст. Гро-довка - ст. Хеланкая на направлении ст. Красноармейск - ст. Яси-новатая. В зону влияния очистных работ попадает 406 км магистрального двухпутного электрифицированного пути со следующими характеристиками: путь звеньевой, рельсы Р 65, шпалы деревянные на щебеночном основании. Грузонапряженность в обоих направлениях превышает 100 млн.т-км/км.год. Максимальная скорость пассажирских поездов 100 км/ч, грузовых - 80 км/ч.

Железная дорога проходит диагонально простиранию пласта Л1 под углом 50° к разрабатываемой 15-й ложной лаве.

Для наблюдения за деформациями поверхности земли и железнодорожного пути была залозкена наблюдательная станция, представляющая собой линию грунтовых реперов, забитых вдоль основания земляного полотна на расстоянии 25 м друг от друга. На протяжении всего процесса сдвижения поверхности земли, о периодичностью 1 раз в месяц, производилась нивелировка грунтовых реперов и головки рельса подработанного участка пути в сечениях, соответству-Ю1цих проекциям реперов на ось пути.

Наблюдения показали, что качество микропрофиля рельсового пути в процессе оседания поверхности зеши ухудшается.- На любом этапа процесса сдвижения наблюдаются существенные различия в значениях разностей уклонов элементов длиной 25 м, причем они изменяются как по величине, так и по знаку. В каждом наблюдении максимальные значения разностей уклонов превышают допускаемую величину, и для обеспечения .безопасности и плавности движения необходимо или производить выправку пути или ограничивать скорость движения поездов.

Статистические расчоты показали, что влияние вертикальных

деформаций поверхности земли на аналогичные деформации продольного профиля рельсового пути пропорционально скорости оседания.

Корреляционный анализ неравномэрностей наклонов.профиля оседа-

• сс

ния поверхности земли Л ъп.з и разностей ^клонов профиля осе-

•СТ5

дания головки рельса & ЪГ(1 позволил проследить связь вертикальных деформаций на протяжении всего процесса сдвижения и выразить ее количественно в виде линейных уравнений регрессии

- * • (1)

На рис. 2 показаны зависимости максимальной величины оседания и коэффициента корреляции в соотношении вертикальных деформаций % от времени. Характер кривых наглядно показывает 'нарастание суммарного воздействия подработки на деформации мнкропрофиля пути с увеличением глубины мульды сдвижения.

Анализ факторов, влияющих на изменение микропрофиля пути в процессе его оседания, позволил выстроить логическую модель исследования, в результате которого получен математический аппарат прогнозирования, позволяющий перейти от прогнозов вертикальных деформаций земной поверхности вдоль подрабатываемого участка пути к прогнозированию, о определенной вероятностью, затрат по выправке микропрофяяя, зависящих от подработки.

Выправку микропр'офиля в провдссс оседания поверхности зем- ' ли целесообразно производить методом смахивания за счет минимальных подъемок пути. Проектирование выправки подработанного участка производилось на ПЭВМ 1ВИ РС с использованием программы, разработанной на кафедре "Изыскания и проектирование жалеэпых дорог" ¡¿ЭДТа кандидатами технических наук В.А. Бучкиншг ^ Г.Г. Ивановым. Автоматизированное проектирование позволило в халдо;; конкретном случав добиться оптимального полочекия проектной линии и минимизировать объз.'.щ Еыправочнкх работ.

- 14 -

Б таблице представлена реализация методики прогнозирования величины средневзвешенной подъемки при выправке микропрофшхя жэ-лезнодорохного пути и доли выправочных затрат, зависящей от подработки.

В исследовании предложено выражать долю подработки в деформациях микропрофиля рельсового пути через отношение среднего значения абсолютных величин неравноморностей наклонов профиля оседания поверхности земли к среднему значению абсолютных величин разностей уклонов действительного продольного профиля Д Дг д1Гр Д°лм подработки в затратах на проведение выправочных мероприятий характеризует отношение средневзвешенных подъемок, получаошх при вьшравко профиля оседания поверхности земли и фактического профиля железнодорожного пути дП = Пп.з/Т1$

Расчеты показали, что связь мевду показателями Д Д и йП очень значительна (коэффициент корреляции для 10 наблюдений составил 0,94), что обеспечивает, с определенной степенью вероятности, возможность прогнозирования одного по величине другого. На этой основе осуществляется прогнозирование объемов выправочных работ для реадьных> условий подработки конкретных участков полезных дорог.

При одинаковом подходе к выправке профиля оседания поверхности земли и шкропрофиля рельсового пути с автоматизированным построением проектной линии, оптимизируемой по минимуму средневзвешенной подъемки, обеспечивается возмохкость прогнозирования объемов реконструктивных' работ до проведения подработки

Ппр = Пм / а-л Д . , (г)

где П пр - прогнозируемая величина сродневзвелонной подъе:,жи пути, ш;

Л - связукадй ко.)аг;:ц:гепт м<)\;цу псжш'лчиад/и Д Д' ;г Д П .

о С 1С 32,7 39.0 41,5 46.2 48.1 55,7 62,1 62.3 65.2 66,7

Средняя подъемка микропрофиля железнодорожного пути.мм ■ 0 | 1 |С= 1

& я Ч о, 2 э а Е о 1С о X £ л

сд та ^ § § з А я ш к а р. я к?в'„ ч & # « о Е* и я 3 ч б о и о е|С а И,ОО.ОООФ О К И О И Я С1 с» о) и к) а м< со с? г!г-*г-01МР!ПОПП

и «Ч О С ! с а. ■Н" о" 1 «1 22.4 31,8 40.5 40,0 33,5 46.5 55.6 57,6 73,5 61,2

:Я I К О П О Э О) . £ч О (X • щ О Я К В О ч X Ч Р< К о и м к ч 1 <3 а § ^ 0,80 | .0.84 0,88 0.89 0,88 0,94 0,94 0,92 0.77 0,84"

^ а ' I . 1 у о а> (х 1 • . О О Я О 03 Я _ К Я О О Я О}.,"? р. д _ о пйв а И1 Ш Й К И \ ф а п) 9 к з я 3. я к « Е-! о Я ч я >е< я о & ^ с 11 3 0.18 0,27 0,36 • 0.36 0,300,44 0,52 ! 0,53 ! 0,57 0,51

Я Л (1} я й Ч I н « о с о си о а <и к в< ¡с---^. о. к! о а 3 <а К оор-омоо§ СОСОСЛ'Ч'СЛСООСЛСОЮ

Максакаль ное оседание поверхности зешш ^га» мм 12 £3 р 8 8 $ о 8.3 8 г- О! 01 -Ч" Со Ю г- ¡>

<а § § о « 2 £ 04.12.90 14.01.91 21.02.91 21.03.91 19.04.91 21.05.91 20.06.91 18.07.91 15.08. 1 19.09.91

а наблюден, ОЗПТЮ'ОО'ЯСПО —

- 16 -

В ходе исследования выявлена эмпирическая зависимость величины средневзвешенной подъемки пути от степени деформирован-ностя микропрофиля, позволяющая прогнозировать объемы выправоч-ных работ в процессе оседания поверхности земли без построения проектной линии выправки

Пф = 6 ■ h t r.p (3)

В третьей главе анализируется экономическая эффективность вариантов защиты яеяеэнодорожного пути от воздействия подземных горных работ.

В качестве конструктивных кар защиты подрабатываемых участков напряженного хода предложены, два альтернативных решения: 1 - смягчение руководящего уклона; II - соответствующее ушире-ние основной площадки земляного полотна. Б противовес указанным мерам, выполняемым в период строительства железной дорога, рассмотрен 111 вариант - проведение реконструктивных работ поме окончания влияния подработгч

Результаты технико-экономического сравнения указанных решений, полученные для однопутной линии на тепловозной тяге, позволили выявить временной диапазон.эффективности вариантов уши-рения земляного полотна: в период строительства СII) и в период эксплуатации (111). При незначительном удалении горных работ от начала эксплуатации дороги, когда оседание земной поверхности заканчивается не позче 5 года, земляное полотно целесообразно уширять в ходе строительства. Если подработка железной дороги планируется в более поздний срок и оседание поверхности земли заканчивается не ранее 9 года, то уипрение земляного полотна целесообразно производить в ходе реконструктивных работ. Б случае, когда срок окончания влияния подработки поглдает в ингерват г.шс-ду указанны;.^: года'.;::, виоор тарчанта уихччг-.л зомлкнэго полотна

производится на основании сопоставления прогнозируемого времени

+ 11-0!

начала реконструктивных работ с годом t выравнивания затрат

о ш

о и и в рассматриваемых вариантах

гЛ"Й а Ти ■ Ьь Т' , (4)

где Тн - нормативный срок окупаемости капиталышх вложений,год;

- коэффициент удорожания работ по уширеюпо земляного полотна, проводимых на эксплуатируемой линии. На рис. 3 показано графическое решение поставленной задачи ценах 1984 г. при предельных значениях коэффициента удорожания 1,6 и 2,3 и стоимостях работ по реконструкции макропрофиля ¿00 и 500 тыс.руб/км. Для выбора эффективного решения необходимо определить минимум дополнительных затрат в сечении, соответствующем прогнозируемому началу реконструктивных работ. Например, если для линии с руководящим уклоном 12 при грузонапряженности 5 млн.т.км/км-год и ^ = 1,6 окончание влияния горных работ запланировано в конце 5 года после ввода ее в эксплуатацию, то варианты умирания земляного полотйа равноценны: = . Окончательное решение зависит от отоимости производства реконструктивных работ: если она очень высота, например Кр0к = 500 тыс.руб/км (стоимость'строительства 1 юл новой линии равна 1 млн. руб), то предпочтение необходимо отдать варианту смягчения ру- ' ководясцего уклона: 5 <( 5 = 5 ). Если ке стоимость реконструкции меньше, например - 2С0 тыс.руб/км, то выгоднее' уиирение земляного полотна:($^~5^)<

Приведенные результаты позволяют сделать вывод о конкурентоспособности варианта смягчения руководящего уклона на крутых подъемах при высоких стоимостях дополнительных земляных работ и работ по реконструкция макропрофкля путл.

окономпческне расчеты эксплуатационных потерь г.о:-'лзз_тн.

что введение дополнительных локомотивов для обеспечения бесперебойности движения поездов по подработанным участкам ограничивающих подъемов является более эффективной мерой в сравнении с уменьшением массы грузового поезда, так как расходы, связанные с переломом массы составов, многократно превышают затраты на введение усиленной тяги.

В четвертой главе даются рекомендации по проектированию продольного профиля железных дорог в горнодобывающих районах и рациональным способам производства горных работ с учетом их влияния на железнодорожный путь.

Анализ изменения продольного профиля и сопутствующих неисправностей железнодорожного пути при различном сочетании в плане мульды сдвижения и железной дорога позволил выявить рациональные варианты положения трассы новой линии относительно направления горных работ. Оптимальным является случай, когда направление железной дороги совпадает с направлением простирания пласта и ось проектируемой трассы находится в главном сечении мульды сдвижения.

Представлены соображения относительно выемки полезного ископаемого под переломала! продольного профиля, которые позволили разработать рекомендации относительно привязки горных выработок по отношению к "горбам" и уступам профиля исходя из принципа наименьшего влияния подработки на сооружения келезнодороясного пути (рис. 4 и рис. 5).

В работе выявлены особенности эксплуатации подработанных участков напряженного хода. Нарушения продольного профиля железнодорожного пути от подработки вызывают изменение уровня реализуемых скоростей движения поездов. Изменения микропрофиля требуют ограничения скорости исходя из условия безопасного движения поездов по подработанному участку пути. ;!з.\\?иония макро^рэ^.сгя

на участках напряженного хода требуют реализации высоких скоростей для обеспечения бесперебойности движения поездов. Таким образом существует противоречие между требованием сохранения безопасности движения поездов с одной стороны, и требованием сохранения пропускной способности и бесперебойности движения - с Другой.

• Поиск компромиссного решения должен основываться на принципе сохранения требуемой пропускной способности эксплуатируемой линии за счет соответствующей частоты производства путевых работ по исправлению микропрофиля и введения, при необходимости, усиленной тяги для поддержания бесперебойности движения поездов.

основные вывода

1. Разработана методика прогнозирования влияния подземных горных работ на продольный профиль железной дорога.

2. На основании методов математической статистики разработан аппарат прогнозирования, который позволяет перейти от прогнозов вертикальных деформаций земной 'поверхности вдоль подрабатываемого участка пути к прогнозированию с определенной вероятностью затрат на выправку продольного профиля, зависящих от подработки.

3. Показано, что' влияние подработки на формирование неров- ■ ностей мккропрофиля пути пропорционально скорости оседания поверхности земли и накапливается с увеличением глубины мульды сдвижения.,

4. Получена эмпирическая зависимость величины средневзвешенной подъемки пути от степени деформированности микрон, .фиш, позволяющая прогнозировать объемы выправочных работ без построения проектной линия выправки.

5. На основании анализа условий движения поезда по пздрабо-

- 20 -

тайным участкам пути выявлены рациональные положения мульды сдвижения по отношению к затяжным ограничивающим подъемам.

6. Получены функциональные зависимости требуемой скорости поезда в начале деформированного участка подъема от величины руководящего уклона и параметров мульды сдвижения, которые могут использоваться как при проектировании, так и при эксплуатации железных дорог в районах подземных горных разработок.

7. Выявлено преимущество электрической тяги в сравнении с тепловозной с точки зрения обеспечения бесперебойности движения поездов по подработанным участкам напряженного хода.

8. Определено незначительное влияние подработки на изменение временных и энергетических локазателей подработанных участков пути.

9. Разработана методика расчета дополнительных затрат, связанных с последствиями изменения продольного профиля пути от производства шахтных разработок.

10. Предложены основнг - варианты защиты железнодорожного пути от вредного влияния подработки на участках напряженного хода и определена область их рационального применения.

11. Приведены конкретные рекомендации по проектированию трассы и продольного профиля новых и эксплуатируемых магистралей в горнодобывающих районах.

12. Определены рациональные направления .а последовательность ведения горных работ, предложена оптимальная привязка очистных выработок по отношении к элементам продольного профиля, исходя из принципа наименьшего влияния подработки на сооружения железнодорожного пути..

Подработка участка двухпутной электрифицированной линен

Графика зависимостей l^/t) и Ht)

X

Рис. 2

Графики зависимостей

Г.

¿'а««)

8 10

Совмещение лавы с "горбом" на профиле

t/> подработки

А© ООД»AБОТ*M о ---

ПОСЛЕ nOAPA&OtKM 0

Рис. 4 й

Совгедание лавы с уступом на профиле

- 23 -

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Кныш В.П. Исследование влияния подработки и условий движения поезда на преодоликость расчетных подъемов // Пути технического перевооружения и модернизации'железнодорожного

транспорта: Тез. докл. XVI научно-техн. конф. кафедр БелИИЖТа и ДорНТО Бел. я.д. Ч. 3 / БелШШТ.- Гомель, 1989.- С. 52 - 53.

2. Нехороиев Ю.П., Кныи В.П. Продольный профиль желсзнйх дорог на подрабатываемых территориях // Транспортное строительство,- 1991,- « 2,- 0, 13 - 15.

3. Кныш В.П. Прогнозирование деформаций и выправки профиля

(

железнодорожного пути на участках подземных торных разработок // Транспортное строительство.- 1992,- Я 9-10,- С. 14 - 17.

■ 4. Нехорошев Ю.П.', Кныш В.П. К вопросу о прогнозировании объемов работ по выправке в профиле пути, расположенного на подрабатываемой территории // Строительство и эксплуатация железнодорожного пути и сооружений: Меквуз. сб. науч. статей / Еел1ШЛ\-Гомель, 1992.- С. 128 - 131.

• 5. Кныш В.П. «етодика прогнозирования влиягеш подземных горных работ на продольный профиль железнодорожного пути // Выбор технических параметров и вопросы теории проектирования железных дорог в- условиях Дальнего Востока: йохвуз. сб. науч. тр./ ХабИЖТ.- Хабаровск, 1992.- С. 61 - 67.

6. Кныш В.П. Экономическая оценка вариантов защиты железно-дорогого пути от воздействия подземных горных работ / .'.ССТ.-1992.- 12 е.- Дэп в ЩШ1ГГЭИ :.ЯС й 5846 ж.д.