автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Разработка технологии применения комбинированного автомобильно-железнодорожного транспорта в глубокой зоне угольных разрезов

Министерство топлива и энергетики Российской Федерации Институт горного дела им. А. А. Скочинского

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО АВТОМОБИЛЬНО-ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА В ГЛУБОКОЙ ЗОНЕ УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗОВ

Специальность 05.15.03. — «Открытая разработка месторождений полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

УДК 622.271:622.684:625.1.0012

ИСТОМИН Владимир Ви"™""""" »

V

Москва 1995

Работа выполнена в Институте горного дела им. А. А. Ско-чинского.

Научный руководитель —

проф., докт. техн. наук М. Г. Потапов.

Официальные оппоненты:

проф., докт. техн. наук Ю. П. Самородов, доц., канд. техн. наук В. П. Макшеев.

Ведущее предприятие — научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом (НИИОГР).

/¡//

Автореферат разослан «"/ »/ _^1995 г.

Зашита диссертации состоит^ /Ж _ 1995 г.

в у/ ч на заседании диссертационного/совета Д. 135.05.03. Института горного дела им. А. А. Скочинского.

С диссертацией можно ознакомиться в секретариате ученого совета института.

Отзывы в двух экземплярах просим направлять по адресу: 140004, г. Люберцы, Московской обл., ИГД им. А. А. Скочинского.

Ученый секретарь диссертационного совета проф., докт. техн. наук

Н. Ф. Кусов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одной из тенденций развития горних работ на угольных разрезах, которая наиболее сильно проявилась в последнее десятилетие, является увеличение глубины разработки, вовлечение в эксплуатацию большого числа глубоких горизонтов и, как следствие, снижение технико-экономических показателей работы горного и транспортного оборудования. Эта тенденция наиболее характерна для разрезов Кузбасса, где добывают наиболее ценные энергетические и коксующиеся угли.

Основные объемы технологических перевозок на угольных разрезах выполняются автомобильным и железнодорожным транспортом. Внедрение других видов транспорта на действующих предприятиях ограничено необходимостью привлечения дополнительных инвестиций и длительными сроками освоения новых технологий. При отработке глубоких горизонтов на ряде разрезов используется комбинация автомобильного и железнодорожного транспорта. При этом, как показал сравнительный анализ эксплуатации комбинированного транспорта в ' глубоких зонах железорудных карьеров и угольных разрезов, транспортное и погрузочное оборудование имеет низкие эксплуатационные показатели. Одна из основных причин этого - отсутствие обоснованных решений по эксплуатации комбинированного транспорта. учитывающих особенности угольных месторождений.

В связи с изложенным важное научно-практическое значение приобретает повышение эффективности эксплуатации комбинированного автомобильно-железнодорожного транспорта при отработке глубоких горизонтов угольных разрезов.

Цель работы - разработка технологии эффективного применения комбинированного автомобильно-железнодорожного транспорта в глубокой зоне угольных разрезов.

Методы исследований. Для достижения поставленной цели в работе используются методы статистического и регрессионного анализа, аналитический, графический и технико-экономического сравне ния вариантов.

Научные положения, защищаемые автором.

1.При постоянной работе экскаватора на перегрузочном пункте его рациональная вместимость определяется простоями оборудования экскаваторно-автомобильного комплекса, учтенными за ряд рабочих смен.

2. Использование на угольных разрезах двухбортовой пи^и-ны

разработки, низкое годовое подвигание фронта горных работ и рассредоточенные грузопотоки обусловливают эффективность применения в схемах комбинированного транспорта экскаваторов-драглайнов с одновременной разработкой пород концентрационного горизонта и доставляемых автотранспортом.

3. Производительность перегрузочного экскаватора в схемах комбинированного транспорта определяется параметрами путевой схемы и оборудования, соотношением объемов породы, отрабатываемой с концентрационного горизонта и привезенной автосамосвалами.

Научная новизна работы и ее значение заключаются в установлении количественного и качественного влияния специфики угольных месторождений на параметры звеньев комбинированного транспорта, что в свою очередь обусловливает технологию комбинированного транспорта в глубокой зоне разрезов.

Практическое значение работы.

1. Разработаны технологические схемы комбинированного транспорта с использованием на перегрузке горной массы в рабочей зоне разрезов экскаваторов-драглайнов.

2. Определены параметры приуступных перегрузочных пунктов в глубокой зоне разрезов с одновременной разработкой экскаватором типа механическая лопата привезенной породы и развала на концентрационном горизонте.

3. Установлены области применения различных технологических схем комбинированного транспорта в глубокой зоне угольных разрезов.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована использованием фундаментальных положений 'теории и практику открытых горных работ, корректным применением методов статистического анализа, представительным объемом статистических данных работы подвижного состава автомобильного и железнодорожного транспорта, экскаваторного оборудования, высокой сходимостью результатов регрессионного анализа и практических данных (коэффициент корреляции не менее 0,82)..

Реализация работы. Результаты работы переданы на разрез "Краи..убродский" АО "Кузбассразрезуголь". Расчетный экономический эффект в ценах 1990 г. составляет 560 тыс.руб/год. Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений 3,6 года. -Рекомендации по применению комбинированного автомобильно-железнодорожного транспорта на угольных разрезах переданы для использования проектным институтам.

Апробация работы. Результаты работы и ее основные положения докладывались на научной конференции МГИ "Экологические проблемы горного производства" (1995 г.), на техническом совещании разреза "Краснобродский" (1993 г.), на семинаре отделения открытого способа добычи угля ИГД им. А.А.Скочинского (1995 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 106 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков, 12 таблиц, 2 приложения, список литературы из 71 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Эксплуатация комбинированного автомобильно-железнодорожного транспорта в последние годы характеризуется постепенным увеличением объемов его применения. Это вызвано углублением горных работ, связанным с ним изменением режима работы и снижением технико-экономических показателей эксплуатации транспортного оборудования. При этом на разрезах используются традиционные схемы комбинированного транспорта со штабельными и приуступными перегрузочными пунктами, которые первоначально нашли применение на железорудных карьерах. Такой подход привел к низким показателям работы горного и транспортного оборудования из-за невозможности размещения перегрузочных пунктов в глубокой зоне при значительном разносе борта карьера для их устройства, а также перепробега и переподьема груза автосамосвалами при расположении перегрузочного пункта на дневной поверхности или близко к ней.

Исследования ученых, направленные на совершенствование технологии открытых горных работ в глубокой зоне, опираются на фундаментальные труды докт.техн.наук Е.Ф.Шешко, академиков Н.В.Мельникова, В.В.Ржевского. К.Н.Трубецкого. Большой вклад в решение вопросов эффективной отработки глубоких горизонтов карьеров внесли доктора техн. наук Ю. И. Анистратов, К. Е. Виницкий, М.Г.Новожилов. М.Г. Потапов. П.И.Томаков, С.Л.Фесенко. Применительно к комбинации транспортных средств вопросами эффективного применения автомобильно-железнодорожного транспорта занимались доктора техн. наук М.В.Васильев, А.Е. Дриженко. М. С. Четверик. В.Л.Яковлев. Н.Н.Медников, кандидаты техн.еаук В.Я.Маймимд, В.Б.Демкин, В.Т.Митьковский. Л.Н.Репин. Л. А. Мироненко, Е.С.Кос-

нарев и ряд других авторов. Анализ научных работ показывает, что исследования затрагивали вопросы установления области применения и оптимизации параметров комбинированного транспорта главным образом на железорудных карьерах. Применительно к угольным разрезам эти вопросы решались для сложившихся (внедренных первоначально на железорудных карьерах) схем комбинации с учетом потерь угля. При этом не оценивалось влияние на технологию комбинированного транспорта специфики горных работ на угольных разрезах, которая выражена:

в отсутствии стационарного борта карьера, используемого для глубокого ввода железнодорожного транспорта;

в высоком значении коэффициента вскрыши (до 13 м3/т), что требует значительных затрат на подготовку запасов полезного ископаемого при полустационарном положении перегрузочного пункта в рабочей зоне;

в значительной длине поля карьера по простиранию угольных пластов в зоне применения автомобильного транспорта;

в необходимости селективной выемки угольной массы в глубокой зоне и вследствие этого ограничении использования железнодорожного транспорта.

В итоге, несмотря на значительное число проведенных исследований по данной тематике, актуальной является разработка технологии использования комбинированного автомобильно-железнодорожного транспорта в глубокой зоне угольных разрезов. При этом 'под технологией комбинированного транспорта (ее технологической схемой) понимается совокупность технологических процессов транспортирования и перегрузки горной массы.

Для достижения поставленной цели в диссертации требовалось решить следующие задачи:

установить особенности применения звеньев комбинированного ав-томобильно-железнодорокного транспорта в глубокой зоне разрезов;

разработать технологические схемы перегрузки в глубокой зоне разрезов;

установить области применения технологических схем комбинированного транспорта.

Значительный опыт и объемы применения автомобильного и железнодорожного транспорта на угольных разрезах позволяют исследовать эти элементы технологической схемы на основе статистического анализа. В качестве объектов исследования рассматривались все разрезы отрасли с глубиной разработки более 150 м и с одно-

временным применением технологического автомобильного и железнодорожного транспорта. На основе статистической обработки установлена связь основных параметров .технологических схем (параметров трасс, рабочей зоны, комплекса оборудования) с условиями эксплуатации (системой и глубиной разработки, величиной грузопотока, длиной фронта горных работ, мощностью экскаваторного парка). что подтверждается практикой производства, высокими коэффициентами корреляции (в диапазоне 0,82-0,96) и малым разбросом изменения полученных значений в масштабе горных работ.

Исследование параметров перегрузочного звена проводилось на основе аналитического метода и технико-экономического сравнения работы перегрузочно-транспортных комплексов оборудования. В работе применена "Методика определения параметров схем автомобильно-железнодорожного транспорта вскрышных пород", разработанная в ИГД им. А.А.Скочинского в 1990 г. Установлено изменение параметров существующих перегрузочных пунктов от характеристик транспортной схемы, зон работы видов транспорта, используемого оборудования. Определено влияние эффективности существующих типов, параметров перегрузочного пункта и его положения на технологию комбинированного транспорта.

Статистический анализ, аналитические и технико-экономические расчеты показывают следующее влияние специфики разрезов на условия и параметры технологических схем автомобильного, железнодорожного транспорта и перегрузочных работ:

на разрезах с двухбортовой системой разработки использование локомотивосоставов на нижних горизонтах (более 60-80 м по замкнутому контуру) ограничено необходимостью усложнения схемы вскрытия или требованием селективности отработки забоев;

внедрение погрузочного оборудования с вместимостью ковша более 10 м3 в железнодорожных грузопотоках приводит к использованию схем, предусматривающих перегоны экскаваторов между горизонтами и неполную реализацию подвигания фронта горных работ при используемом комплексе;

углубление горных работ и внедрение мощных экскаваторов приводит к формированию рассредоточенных (менее 6 млн. м3/год) и разнородных (с долей угольной массы до 30%) автомобильных грузопотоков;

технические характеристики автосамосвалов ограничивают область их эффективного применения расстоянием транспортирования 4,3-4,7 км и высотой подъема груза 230-270 м;

существующая глубина горных работ, тяговые характеристики транспортного оборудования и рассредоточенные грузопотоки позволяют использовать комбинированный транспорт при ограниченном объеме перегружаемых вскрышных пород на участке карьера (до 1,5-2.5 млн. м3/год);

основным фактором, определяющим эффективность применения комбинированного транспорта, является расположение перегрузочного пункта, обусловливающее различные параметры транспортной схемы, а при существующих схемах перегрузки - значительные объемы горно-подготовительных работ и затраты на их выполнение (ЗОЖ и более от общих затрат на комбинированный транспорт при устройстве в глубокой зоне);

главное влияние в определении объема горно-подготовительных ()абот с схемах с разносом борта разреза оказывают вместимость перегрузочного пункта и глубина его установки.

Анализ элементов схем комбинированного транспорта позволяет сделать вывод о том, что совершенствование технологии комбинированного транспорта в глубокой зоне угольных разрезов необходимо проводить на основе разработки новых технологических схем перегрузочных работ, с учетом выявленной специфики развития рабочей зоны, грузопотоков и транспортной схемы.

Установленная специфика развития технологических схем позволила перейти к решению задачи разработки технологических схем "перегрузки в глубокой зоне разрезов. Задача решалась в такой последовательности:

на основе изложенной специфики развития технологических схем сформулированы требования к технологии комбинированного транспорта;

определены основные параметры и разработана технология перегрузочных работ.

Сформулированные в диссертации требования включают необходимость минимизировать объемы горно-подготовительных работ за счет совмещения элементов рабочей площадки экскаватора и перегрузочного пункта, располагать перегрузочный пункт в рабочей зоне разреза на нижнем горизонте ввода локомотивосоставов, учитывать длительные простои смежных комплексов оборудования, обеспечивать достаточную вместимость перегрузочного пункта для независимой работы звеньев транспорта, использовать для погрузки горной массы в железнодорожный транспорт промежуточное погрузочное обору-

дование, исключить пересечения автомобильных и железнодорожных транспортных коммуникаций на рабочем борту разреза.

Выполнение перечисленных требований позволяет определить основные параметры перегрузочного пункта и разработать технологические схемы комбинированного транспорта.

Под параметрами перегрузочного пункта понимаются проотраи ~ ственные' и 'временны? характеристики. ^ существенно влияющие на показатели работы перегрузочного и транспортного оборудования. К ним отнесены глубина установки, вместимость, производительность, сроки создания, эксплуатации и ликвидации, п также .линейные характеристики (высота уступа, ширина площадки, длина фронта перегрузки и т.д.) перегрузочного пункта.

Вместимость перегрузочного пункта, необходимая для обеспечения независимой работы смежных звеньев транспорта, достигается при достаточных запасах горной массы для рационального использования экскаваторно-железнодорожного комплекса или при создании необходимого пространства для складирования породы автосамосвалами. В работах ИГТМ АН УССР, ИГД МЧМ СССР, Криворожского горнорудного института необходимая вместимость перегрузочного пункта устанавливалась на основе неравномерности подхода транспортных средств к местам погрузки-разгрузки. При этом, как правило, рассматривался внутрисменный промежуток колебания величины грузопотока. Для условий угольных разрезов формирование разнородных, изолированных грузопотоков автомобильного транспорта со значительным колебанием объемов перевозимых пород вызывает необходимость определения вместимости перегрузочного пункта на основе длительных простоев смежных комплексов оборудования.

Вместимость перегрузочного пункта устанавливалась с использованием метода статистического анализа.

Различный характер движения средств автомобильного и железнодорожного транспорта у погрузочного оборудования вызывает раз -личный подход к определению вместимости перегрузочного пункта. Характер движения выражен в организации работы железнодорожного транспорта по открытому циклу (при этом вместимость может быть установлена только на основе простоев погрузочного оборудования и транспорта на тупике). Для автомобильного транспорта из-за организации движения по закрытому циклу необходимо учитывать простои всего комплекса и сходы автосамосвалов с линии за всю смену.

В качестве исходных материалов использовались сводные дан-(ые автоуправленпя и транспортной дирекции, оперативные материя-

лы по работе оборудования на разрезах АО "Кузбассразрезуголь".

При определении необходимой вместимости перегрузочного пункта по условию надежности экскаваторно-железнодорожного комплекса (ЭЖК) получены статистические характеристики длительности простоев (табл. 1).

Таблица 1

Статистические характеристики длительности групп простоев ЭЖК

Группа простоев Хаоактеоистика длительности, ч

математи- стандартное 90%-ная

ческое отклонение квантиль

ожидание

Аварии экскаваторов: 11,6 11.3

ЭКГ - 8И 28

ЭКГ - 10 15,4 14,8 25

ЭКГ - 12,5 17,2 12,9 30

ЭКГ - 15 13,3 12,8 27

Ожидание локомотивосоставов 0,9 0,6 2,5

Текущий ремонт пути 1.6 0,7 2,9

Сход и ликвидация схода. 5.7 1/4 8.7

устройство трассы

Анализ простоев показывает, что необходимая вместимость перегрузочного пункта по условию обеспечения независимой работы экскаваторно-автомобильного комплекса (ЭАК) должна устанавливаться на основе длительности аварийных отказов экскаваторного оборудования.

Применяемые'показатели готовности автотранспортногр звена, коэффициенты использования автопарка по машино-дням (часам) не могут служить основой для расчета длительности технологических простоев. Они не учитывают работу группы автомобилей в грузопотоке и выполнения объема перевозок от экскаватора. Поэтому степень неритмичности работы автомобильного транспорта устанавливалась на основе коэффициента использования сменного времени ЭАК -фактического выполнения перевозок (рио.1). Значительное колебание коэффициента объясняется сходами автомобилей с линии, а перевыполнение плана - частичным перераспределением автомобилей в течение смены При отказах соседних экскаваторов.

Для установления времени стабилизации работы ЭАК на основе изменения верхних и нижних пределов колебания значений коэффициента К за смежные смены работы определен период выравнивания значения К до среднего за рассматриваемый период. Исходя из распределения плотности вероятности коэффициента по сменам был сделан вывод о стабилизации работы автомобильного транспорта в среднем на восьмую смену работы.

к

2.0 1,5 1.0 0.5

О 10 20 30 50 . 60 70 ВО N

Рис. I. Диноетка коэффициента использования сменного времени ЭАК (К) по сменам (А )

Сравнение периода стабилизации работы автосамосвалов и длительности восстановления ЭЖК позволяет .сделать вывод, что определяющим фактором для установления вместимости перегрузочного пункта является надежность работы ЭАК.

Диапазон вместимости перегрузочного пункта 'устанавливается по формулам

УптШ = ''ПА ' ОТ ' ко ' Кс ' ^п* • ■ V,, „ах = + УпйшЪ'

гДе ах-минимальная и максимальная вместимость перег-

рузочного пункта, м3; время стабилизации работы ЭАК. ч; ^-продолжительность длительных простоев ЭЖК, ч; О,-техническая производительность экскаватора, работающего' на перегрузке, м3/ч; к0-коэффициент обеспечения экскаватора порожняком; Кд-коэффициент, учитывающий минимальное поступление породы на перегрузочный пункт от ЭАК; •установлен как средневзвешенная величина, при вместимости ковша экскаватора до 10 м3 ксп=0.90, более 10 м3 ^„=0,87; кпа-коэффициент, учитывающий регламентные простои ЭЖК в течение времени принят на основе средней величины потерь

времени перегрузочным экскаватором и локомотивосоставами. кпя=0.89.

Установлено, что вместимость перегрузочного пункта в зависимости от места'установки и производительности перегрузочного экскаватора составляет 25-60 тыс. м3. При этом вместимость по условию простоев ЭАК на 7-15 тыс. м3 больше, чем по причинам отказов ЭЖК.

Указанные значения вместимости требуют разработки технологических схрм, обеспечивающих практически независимую работу

тттг | ;

Е

; Лл л,/ к., \л Л 1111

¡л V ч V У VI 1 м ч

и -1.1 1 1, » ' .1111 1 г. . м V 1111

экскаватора на перегрузочном пункте при простоях ЭАК. При этом на разрезах нецелесообразна эксплуатация бункерных устройств для перегрузки вскрышных пород вследствие значительного усложнения конструкции бункера.

Уменьшение необходимой вместимости перегрузочного пункта может происходить за счет повышения надежности работы комплексов оборудования и уровня оперативного управления транспортом. Формирование грузопотоков на пункт перегрузки от нескольких забойных экскаваторов для уменьшения его вместимости не позволяет повысить эффективность комбинации из-за превышения рационального расстояния транспортирования автомобилями на 20-50% и не решает вопрос независимой работы оборудования при организационных простоях автотранспорта (отсутствие топлива и т.п.).

Реальным решением по совершенствованию технологии комбинированного транспорта в рабочей зоне, ' разработанным в диссертации, является обеспечение независимой работы оборудования путем использования в качестве резервных объемов подготовленной к выемке горной массы на горизонте. В период отсутствия автомобильного транспорта экскаватор отрабатывает навал взорванной горной массы на горизонте. При этом разворотные площадки автотранспорта и места складирования привезенной породы располагаются в пределах отработанной заходки экскаватора.

Установленный резерв производительности экскаваторно-желез-нодорожного комплекса при отработке горизонта позволяет реализовать схемы перегрузки горной массы с одновременной отработкой этим же экскаватором рабочего уступа.

Разработанными схемами предусматривается создание навала горной массы автосамосвалами в пределах отработанной заходки вдоль фронта горных работ (до необходимой вместимости) в период отработки экскаватором взорванного развала. После создания необходимых запасов происходит погрузка привезенной породы в железнодорожный транспорт. Величина перегружаемых объемов ограничена плановыми заданиями по выемке породы с горизонта и эксплуатационной производительностью экскаватора. Возможна эксплуатация механических .лопат и драглайнов с вместимостью ковша до 15 м3.

Работа автосамосвалов и механических лопат в стесненных горных условиях предопределяет особенности схемы перегрузки: использование перегрузочного пункта типа приуступного склада: разгрузку автотранспорта с вышележащего горизонта; верхнее черпание экскаватора;

расположение привезенной породы в пределах экскаваторной за-ходки.

Перечисленные особенности вместе с выявленной спецификой звеньев комбинированного транспорта приводят к тому, что перегрузочный пункт с использованием на разрезах мехлопат (по сравнению с железорудными карьерами) требует повышенной вместимости, увеличения стационарности, изменения организации работ на концентрационном горизонте. На производстве повышение вместимости перегрузочного пункта достигается за счет увеличения высоты уступа. На основе полученных в диссертации регрессионных зависимостей, связывающих линейные параметры типажного ряда экскавато-ров-мехлопат и параметры заходки. установлено, что при высоте уступа до 21-23 м вместимость перегрузочного пункта определяется по условию складирования привезенной породы в пределах заходки экскаватора. С ростом высоты уступа погонная вместимость определяется параметрами экскаватора. Согласно полученным зависимостям, при использовании существующего парка экскаваторов-мехлопат с ограничением высоты уступа до 15-20 м длина фронта перегрузки при средней вместимости 30 тыс.м3 составляет около 200 м, при погонной вместимости перегрузочного пункта 140-160 м3/м.

Для случаев эксплуатации в качестве перегрузочного оборудования экскаваторов-драглайнов разработаны следующие схемы;

Схема-1 -драглайн отрабатывает заходку с погрузкой в железнодорожный транспорт. Автосамосвалы разгружаются с горизонта установки экскаватора до забоя, складируя породу у развала горной массы вдоль фронта (рис. 2,а). По мере отработки заходки экскаватор грузит в железнодорожный транспорт привезенную породу и вынимаемую из развала. Использование схемы возможно за счет работы драглайна по выемке горной массы из навала узкой заходкой;

Схема-2 -драглайн отрабатывает заходку с погрузкой в железнодорожный транспорт. Автосамосвалы разгружают горную массу в выработанную заходку. складируя ее возле уступа вдоль фронта работ (рис. 2.б). При подготовке к выемке новой заходки взрывание горной массы производится частично на подпорную стенку. После взрыва вся заходка отрабатывается на железнодорожный транспорт драглайном;

Схема-3 -драглайн отрабатывает заходку с погрузкой в железнодорожный транспорт. Автосамосвалы разгружаются на нижележащем горизонте у развала горной массы вдоль фронта (рис. 2.в). По мере отработки заходки экскаватором производится погрузка в жеЛез-

2

>

6х 1

V

Рис. 2. Схема перегрузки горной массы драглайнами в рабочей зоне:

1 - перегружаемая порода: . • _ _____ „ - ,■---

4 - взорванный развал гортой массы; 5 - эаходка по пелита 6 - берма безопасности

. -Г ; 2, 3 - оси железнодорожного пути я хода драглайна;

нодорожный транспорт породы, вынимаемой из развала и привезенной автомобилями. Вариант этой схемы (3') при больших объемах перегрузки - разгрузка автомобилей со штабеля, отсыпаемого из привезенной породы.' Заезд автомобилей - с нижележащего горизонта.

Схема-4 -работа драглайна на горизонте аналогична описанной в схеме 1. Разгрузка автомобилей с горизонта установки драглайна производится под откос в выработанную заходку'(рис. 2,г), с образованием подпорной стенки. Привезенная порода грузится вместе с горной массой следующей заходки после взрывания (см. схему 2). Сталкивание горной.массы, зачистка подъездов в схемах предусматривается бульдозерами.

Использование схем 3 и 4 без дополнительных объемов горноподготовительных работ для размещения разворотных площадок автомобилей возможно при независимом подвигании забоев и фронта работ смежных уступов или при малом годовом подвигании фронта, что наиболее часто встречается на разрезах. Применение схем 2 и 3(3/) сокращает перепробег автомобилей на пункт перегрузки на 10-12% от общего расстояния транспортирования и позволяет выполнить работу по подъему горной массы менее энергоемким экскаваторным оборудованием.

Параметры схем перегрузки зависят от характеристик автомобилей (минимального радиуса поворота, грузоподъемности), линейных размеров драглайна и принятой технологии выемки, которая определяется расположением экскаватора на горизонте, углом его поворота ш от оси хода при черпании. С учетом значения ш в диссертации определены параметры перегрузочного пункта (рис. 3).

Более полное использование параметров драглайна и приближение высоты уступа к глубине черпания реализуется, как правило, при углах поворота драглайна 30-40°, которые наиболее часто используются при формировании паспортов забоев:

Рациональные области применения схем комбинированного транспорта установлены на основе технико-экономического сравнения работы погрузочно-транспортных комплексов оборудования с учетом технических ограничений, определяемых разработанными схемами.

Высота уступа Ну, м..........

Ширина заходки по целику А. м Ширина развала Шр, м .........

ЭШ-11.70 ЭШ-14.50

. 15-20 9-13

. 20-24 15-18

. 34-43 23-30

а

V, тыс. м'

300 200 100

\

3 «У

1 ' < г

80 ВО 40 20

3

'V.

V

V-

Л. —_______

30

60

ш, град

30

60

ш, град

Рис. 3. Зависимость вместимости V перегрузочного пункта на I км фронта горных работ (а) и доли Д перегружаемых объемов (б) от угла поворота <л/ драглайна от оси хода при черпания:

1, 2, 3, 4 - соответственно для схем 1, 2, 3, 4

О

Технические ограничения обусловливают следующие области применения технологических схем.

Схема 3/ может быть применена только с автомобилями грузоподъемностью до 120 т. При угле разворота драглайна от его яси при черпании более 30°возможно использование только экскаваторов ЭШ-11.70. Схемы 2-4 могут быть использованы при объемах перегрузки до 300-600 тыс.м3/год. Применение схем 1 и 3/ возможно при объемах перегрузки на одном концентрационном горизонте до 1,0-1,2 млн. м3/год.

Для увеличения объемов пород, отрабатываемых на комбинированный транспорт, высоты отрабатываемого уступа до максимальной глубины черпания и повышения технологических преимуществ драглайнов целесообразно смещение оси хода драглайна в сторону развала горной массы или постоянная работа экскаватора на перегрузочном пункте. При этом годовые объемы перегрузки определяются производительностью э^каватора.

Совместное использование технологических схем при разгрузке автомобилей на отрабатываемом и вышележащем горизонтах приводит к увеличению мощности грузопотока комбинированного транспорта на один концентрационный горизонт до 1,5-1,6 млн.м3/год.

В разработанных схемах по мере удаления экскаватора вдоль фронта горных работ от пункта обмена локомотивосоставов происходит снижение его производительности по сравнению со средней эксплуатационной при отработке только одного горизонта. Это вызвано увеличением доли привозимых объемов пород (при постоянной их величине в единицу времени) на участок горизонта, наиболее удаленный от пункта обмена локомотивосоставов, большими затратами времени на разработку породы, уменьшением для этого участка коэффициента обеспечения экскаватора порожняком и приводит к росту затрат времени на отработку дополнительных объемов горной массы.

Поэтому область применения разработанных схем комбинированного транспорта устанавливалась с учетом фактической производительности экскаватора. Для этого определялся коэффициент снижения производительности экскаватора на основе сравнения средней производительности экскаватора при отработке горизонта с его производительностью при отработке привезенной породы и вынимаемой из экскаваторной заходки. Для расчета производительности введен коэффициент учитывающий потери времени экскаватора, вызванные сходами подвижного состава и путевыми работами на тупике. Реально уровень состояния железнодорожных путей проявляет-

ся не только в увеличении числа сходов и трудоемкости путевых работ, а главным образом в снижении скорости движения подвижного состава. Поэтому значение определялось путем сравнения времени обмена поездов у экскаваторов (Цн,мин), закладываемого как норматив для транспортного диспетчера с учетом фактической скорости движения по забойным тупикам, и расчетного времени обмена (^р.мин) при скорости движения по передвижным путям 15 км/ч:

^ = 1 - (1о„-Цр)/и„ + Чр),

где 1„ - время погрузки поезда, мин.

Результаты расчета представляются в виде регрессионной зависимости от расстояния до обменного пункта (Е, км): к1 = 0,99 - 0.04 • Е. Расчет коэффициента снижения производительности показал, что его наибольшее значение (до 13%) характерно при высокой доле дополнительных объемов перегружаемой породы и большой длине фронта перегрузки для наиболее мощных экскаваторов (с ковшом вместимостью более 12,5 мэ). Снижение значения этого коэффициента достигается перегрузкой на ограниченном фронте работ, расположенном ближе к пункту обмена локомотивосоставов.

При технико-экономическом сравнении схем комбинированного транспорта в качестве критериев использовались приведенные затраты и прирост прибыли на вложенный капитал. Прирост прибыли получен при текущем значении налоговых ставок за счет уменьшения себестоимости транспортирования породы автотранспортом.

Технико-экономическое сравнение технологических схем позволило определить следующие области их применения:

схемы комбинированного транспорта с проведением горно-подготовительных работ по разносу борта разреза целесообразно использовать при постоянной эксплуатации экскаваторного оборудования на перегрузочном пункте;

схемы комбинированного транспорта с предварительным разносом борта карьера рационально использовать при глубине установки перегрузочного пункта до 40-50 м, при низких удельных затратах на горно-подготовительные работы;

при объемах перегружаемой горной массы до 1 млн. м3/год на верхних горизонтах целесообразно использование схем с подвалкой горной массы;

уменьшение средней производительности экскаватора при его эксплуатации по отработке породы с горизонта и привезенной ав-

•транспортом ограничивает область применения схем с подвалкой горной массы длиной фронта перегрузки до 1.5 км;

схемы комбинированного транспорта с драглайнами наиболее эффективны при высоте подъема груза автосамосвалами до пункта.

4 перегрузки более 70-80 м;

при высоте подъема груза автотранспортом до 60-70 м схемы перегрузки с использованием драглайнов могут быть рекомендованы к применению при расстоянии от перегрузочного пункта до пункта обмена лскомотивосоставов. до 1,5 км.

Полученные рекомендации по применению комбинированного транспорта позволяют оценить перспективы применения схем перегрузки при отработке глубоких горизонтов на 2000 г. Увеличение объемов перегрузки на разрезах при реализации предлагаемых решений возможно на 20%, или до 67 млн. мэ/год. Из них 31% с использованием драглайнов и 69% с использованием механических лопат.

Экологическая оценка схем показывает, что суммарные годовые выбросы в атмосферу сборочным автотранспортом вредных веществ (СО. Н0Х, сажи, альдегидов, пыли от выветривания породы при транспортировании) могут быть снижены на 530-620 условных тонн (на 10-15%) на 1 млн.м3 перегружав!«« объемов благодаря уменьшению высоты подъема горной массы автотранспортом.

Применительно к условиям разреза "Краснобродский" разработаны рекомендации по совершенствованию технологической схемы комбинированного транспорта. Рекомендации предусматривают глубокий ввод железнодорожного транспорта траншеей внутреннего заложения на кровлю угольных пластов и создание перегрузочных пунктов в рабочей зоне разреза с- сохранением текущих календарных планов горных работ. Расчетный экономический эффект от сокращения расстояния транспортирования автосамосвалами составляет по приведенным затратам 560 тыс. руб/год в ценах 1990 г. Уменьшение себестоимости на погрузочно-транспортный комплекс составляет 13%, при увеличении капитальных затрат на 30%. Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений 3,6 года.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ •

В результате выполненных в диссертационной работе исследований получено новое решение актуальной задачи разработки технологии применения автомобильно-железнодорожного транспорта в глубокой зоне угольных разрезов.

Основные выводы и результаты работы заключаются в следующем:

1. Применение комбинированного автомобильно-келезнодорожного транспорта на угольных разрезах в ближайшие 5-10 лет Характерно для условий двухбортовой системы разработки при формировании на перегрузочный пункт разнородных грузопотоков автомобильного транспорта с рациональными объемами перегрузки на участке карьера до 2,5 млн. м3/год.

2. Специфика угольных разрезов и особенности самого комбинированного транспорта обусловливают неэффективное использование существующих технологических схем, принятых к эксплуатации из практики железорудных карьеров.

3. Вместимость перегрузочного пункта в условиях рассредоточенных, разнородных автомобильных грузопотоков при достигнутом уровне надежности оборудования в зависимости от места установки перегрузочного экскаватора на горизонте, его производительности, полезной массы локомотивосостава должна составлять 20-50 тыс.м3.

4.Значительное снижение производительности' перегрузочных экскаваторов в схемах с одновременной разработкой концентрационного горизонта и привезенной породы (до 8-13%) характерно при высокой доле дополнительных объемов (более 50%),* значительной длине фронта перегрузки (1,5-2,0 км ) для наиболее мощных экскаваторов (с ковшом вместимостью более 12,5 м3). '

5. На основе системы критериев установлены следующие области применения разработанных схем комбинированного транспорта:

схемы с одновременной разработкой горизонта перегрузки и привезенной породы мехлопатами и драглайнами целесообразно применять при глубине концентрационного горизонта более 60-80 м:

при глубине установки перегрузочного пункта до 60-80 ы схемы с подвалкой горной массы целесообразно использовать при объемах перегружаемой горной массы до 0,7-1.0 млн. м3/год;

схемы комбинированного транспорта с драглайнами наиболее эффективны при высоте подъема груза автосамосвалами до пункта перегрузки более 70-80 м; при высоте подъема груза автотранспортом до 60-70 м схемы могут быть рекомендованы к' применению при расстоянии от перегрузочного пункта до пункта обмена локомотиво-составов до 1-1.2 км; .

длину фронта перегрузки в схемах с подвалкой горной массы целесообразно ограничивать расстоянием до пункта обмена локомо-тивосоставов 1,5 км.

6. Внедрение разработанных технологических схем комбиниро-

ванного транспорта позволяет увеличить объемы перегрузки на 20% и довести их до 67 млн. м3/год, из них 31% с использованием драглайнов и 69%. с использованием механических лопат.

7. Расчетный экономический эффект при замене существующей технологической схемы на разрезе "Краснобродский" на разработанные в ценах 1990 г. составляет по приведенным затратам 560 тыс. руб/год. Уменьшение себестоимости на погрузочно-транспортный комплекс составляет 13% при увеличении капитальных затрат на 30%. Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений Зш6 года.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1.Потапов И.Г., Истомин В.В. Совершенствование схем комбинированного автомобильно-нелезнодорожного транспорта//Горный журнал. -1994.-N^10.-С. 23-26.

2. Истомин В.В, Схемы перегрузки вскрышных пород на рабочем горизонте с использованием драглайнов//Науч. сообщ./Ин-т горн, дела им. А. А. Скочинского. -М., 1995. -Вып. 297.-С. 187-192.

3.Истомин В.В. Установление вместимости перегрузочного пункта с учетом надежности работы погрузочно-транспортных комплексов оборудования//Горный информационно-аналитический бюллетень. -М.: МГГУ. 1993. -Вып. 7-8. -С. 12-15.

4. Истомин В. В. Формирование требований к схемам перегрузки при комбинированном автомобильно-железнодорожном транспорте вскрышных пород на разрезах//Горный информационно-аналитический бюллетень. -М.:МГГУ,1993.-Вып. 9-12. -С. 89-91.

5. Истомин В.В. Повышение экологических показателей сборочного автомобильного транспорта на угольных разрезах//Конференция /Экологические проблемы горного производства. -М: МГГУ, 1995. -С. 89-92.