Пушмин П. С. Эксплуатация транспортного оборудования

Введение

Министерство образования и науки Российской Федерации Сибирский федеральный университет

П. С. Пушмин, В. В. Нескоромных, С. О. Леонов

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ Рекомендовано Федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего профессионального образования «Национальный минерально-сырьевой университет «Горный» в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 130200 «Технологии геологической разведки» (рег. № 2807 от 03.06.2014)

Красноярск СФУ 2014 1

Эксплуатация транспортного оборудования

УДК 629.36:550.81 (075.8) ББК 33-5я73 П91

Р е ц е н з е н т: Н. В. Пашкевич, профессор, первый проректор Национального минерально-сырьевого университета «Горный» (Санкт-Петербург)

Пушмин, П. С. П91 Эксплуатация транспортного оборудования : учеб. пособие / П. С. Пушмин, В. В. Нескоромных, С. О. Леонов. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2014. – 192 с. ISBN 978-5-7638-3098-9 Рассмотрены особенности проведения транспортных операций на геологоразведочных работах, изложены сведения об устройстве узкоколейных железных, простейших автомобильных и тракторных дорог, о транспортировке грузов гужевым и вьючным транспортом, при помощи подвесных канатных дорог, ручной переноске. Приведены основные технические характеристики современных грузовых транспортных средств; конструкции и расчет простейших деревянных мостов и водопропускных сооружений; способы организации перевалочных баз, складов и погрузочных площадок. Даны общие сведения об устройстве временных аэродромов и вертодромов. Предназначено для студентов специальности 130203 «Технология и техника разведки МПИ», для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 130200 «Технологии геологической разведки», может быть полезно студентам горно-геологических и нефтегазовых специальностей. Электронный вариант издания см.: http://catalog.sfu-kras.ru ISBN 978-5-7638-3098-9

2

УДК 629.36:550.81 (075.8) ББК 33-5я73 © Сибирский федеральный университет, 2014

Введение

ВВЕДЕНИЕ Под транспортом понимается одна из основных отраслей материального производства, осуществляющая перевозки материальных и нематериальных ресурсов. В зависимости от назначения перевозок выделяют транспорт: общего пользования, обслуживающий сферу обращения товаров и население, необщего пользования (внутрипроизводственный, ведомственный), личного пользования (легковые автомобили, мотоциклы, лодки, яхты и др.). Инфраструктура1 и элементы управления комплексом различных видов транспорта, находящихся в зависимости и взаимодействии при выполнении перевозок в пределах государства, отдельного региона или крупного города, называется транспортной системой. Основными элементами транспортной системы являются железнодорожный (рельсовый), автомобильный, воздушный, трубопроводный (нефтепроводы, газопроводы), морской и речной виды транспорта, которые в совокупности обеспечивают широкие возможности для комплексного использования всех видов транспорта и развития смешанных типов перевозок. Изучение вопросов, связанных с организацией перевозок и эксплуатацией транспортного оборудования приобретает всё большую актуальность по мере развития материально-сырьевой базы и смещения геологоразведочных работ в районы со слабо развитой инфраструктурой или отсутствием таковой. Как и всякий производственный процесс, проведение геологоразведочных работ связано с осуществлением большого объема транспортных операций, зачастую в северные, труднодоступные и малонаселенные районы, что приводит к значительному удорожанию транспортировки. В зависимости от условий проведения геолого-разведочных работ перевозки могут осуществляться с использованием имеющихся магистральных2 транспортных сетей, либо возникает необходимость создания транспортных связей силами самой организаций. Горно-геологические организации связываются с имеющимися транспортными коммуникациями при помощи подъездных путей сообщения, сооружение которых осуществляется с учетом обеспечения перевозок сырья, потребляемого производством, и его продукции. 1

Транспортная инфраструктура – совокупность всех отраслей и предприятий транспорта, выполняющих перевозки, обеспечивающих их выполнение и обслуживание. 2 Магистраль – главная линия в региональной транспортной сети. 3

Эксплуатация транспортного оборудования

Подъездные пути объектов геолого-разведочных работ обычно характеризуются значительной протяженностью, относительно небольшим сроком эксплуатации и перевозкой по ним небольшого количества грузов. Дороги такого типа имеют одностороннее движение с обязательным устройством разъездов через 150–200 м. К отдельным рудникам, приискам и небольшим поселкам достаточным является строительство дорог с шириной проезжей части не менее 3 м, шириной земляного полотна 5 м и устройством разъездов через 200–250 м. В районах, где дорога проходит по лесистой местности и кустарнику, очистка дорожной полосы является достаточно трудоемким процессом, требующим использования бульдозеров, тракторов с различным навесным оборудованием, кусторезов, корчевателей и т. д. Для валки деревьев применяют электропилы, питающиеся от передвижных электростанций, или мотопилы. Трелевка леса производится с помощью обычных или трелевочных тракторов.

4

1. Организация транспортных операций

1. ОРГАНИЗАЦИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ОПЕРАЦИЙ 1.1. Функции транспорта в системе грузовых перевозок Перевозка грузов – динамично развивающаяся отрасль, в которой задействованы тысячи людей. Теория и практика планирования и управления товарно-материальным движением (транспортированием, складированием), а также передача, хранение и переработка соответствующих информационных и финансовых потоков входят в задачи логистики. Управлением и организацией транспортного процесса занимается транспортная логистика – система по организации перемещения материальных предметов, веществ и т. д. из одной точки в другую по оптимальному маршруту. Транспортная логистика управляет материальным потоком в процессе перевозки от первичного источника сырья до конечного потребителя, включая внутрипроизводственные перемещения. К основным составляющим управления материальным потоком следует отнести управление процессами перевозки, выполняемыми подвижным составом транспортных фирм; управление внешними перевозочными процессами, выполняемыми собственным транспортом предприятий; управление внутрипроизводственными процессами перевозки. Перемещая средства производства и рабочий персонал внутри производственных предприятий, транспорт осуществляет связи, порождаемые технологическим разделением труда (рис. 1.1). Эти функции выполняет внутрипроизводственный транспорт. Перемещая различные виды продукции между производителями (поставщиками) и потребителями, транспорт осуществляет связи, порождаемые территориальным разделением труда. Такие функции выполняет транспорт сферы обращения. Перевозки в процессе обращения в современных условиях выполняет в основном транспорт общего пользования – железнодорожный, морской, речной, автомобильный, воздушный, а также специальный транспорт (трубопроводы, железнодорожные подъездные пути предприятий, связывающие их с сетью магистральных путей сообщения). Эти виды транспорта вместе с системой складов являются материальной основой процесса обращения и являются объектами транспортной логистики. Основными функциями транспортной логистики являются: ● выбор вида и типа транспортных средств; ● создание технологического единства транспортного процесса со складским и производственным процессами;

5

Эксплуатация транспортного оборудования

● совместное планирование транспортных процессов на различных

видах транспорта в случае смешанных перевозок; ● определение рациональных маршрутов доставки.

I

Сфера производства

II

III

Сфера обращения

IV

V

Сфера потребления

Рис. 1.1. Место транспорта в системе производства: I – производство; II – экспедиция, хранение, погрузка; III – транспорт; IV – экспедиция, хранение, выгрузка; V – потребление

Задача выбора вида транспорта должна решаться во взаимосвязи с другими задачами логистики, ведь при выборе вида транспорта для доставки груза следует руководствоваться особенностями каждой конкретной ситуации. Например, нельзя однозначно сказать, что морской транспорт самый дешевый и выгодный, так как в конкретном случае его использование может быть нецелесообразно или невозможно. Прежде чем отдать предпочтение тому или иному виду транспорта, необходимо очертить основные преимущества и ситуации, в которых выбор определенного вида транспорта будет наиболее оптимальным решением. В частности, для обеспечения сохранности груза и исключения риска невыполнения поставки необходимо учитывать следующие факторы: ● характер груза: вес, объем, консистенцию; ● ценность груза; ● количество отправляемых партий грузов; ● погодные, климатические, сезонные характеристики пункта назначения; ● расстояние перевозки, а также близость расположения точки доставки груза к железнодорожной сети или автомагистрали. Современная транспортная система России характеризуется развитой транспортной сетью, включающей около 87 тыс. км железных дорог, более 745 тыс. км автомобильных дорог с твердым покрытием, свыше 600 тыс. км воздушных линий, 70 тыс. км магистральных нефте- и продуктопроводов, свыше 140 тыс. км магистральных газопроводов, 115 тыс. км речных судо6

1. Организация транспортных операций

ходных путей и множество морских трасс [16]. Важной особенностью транспортной системы России является ее тесная взаимосвязь с производством. Обороты грузовых перевозок в России с каждым годом возрастают. Статистический анализ данных по грузообороту1 позволяет сделать вывод, что большие пространства и суровый климат предопределяют первостепенное значение всепогодных видов наземного транспорта – железнодорожного и трубопроводного [8] . На них приходится основной объем перемещаемых грузов (рис. 1.2). 1,5 % речной 1,5% 3,5 % морской 3,5% 11,0 % автомобильный 11,0% 26,0 % трубопроводный 26,0% железнодорожный 58,0% 58,0 % Рис. 1.2. Структура российского грузооборота (усредненные данные по состоянию на 2009 г.)

Сфера авиаперевозок, несмотря на все свои преимущества, пока не имеет существенного влияния на сферу грузоперевозок. Авиатранспорт перевозит менее 1 % всех грузов в общемировом масштабе, причем этот показатель в связи с ростом цены на топливо снижается. Главной проблемой железнодорожных перевозок стало снижение объемов лизинга2 подвижного состава за счет повышения тарифов на транспортировку, что привело к тому, что некоторые перевозки перестали быть прибыльными [8]. Морской транспорт играет в России значительно меньшую роль из-за короткого навигационного периода. Грузоперевозки морским транспортом – 1

Грузооборот – один из основных показателей работы транспорта (в т/км) и транспортных узлов (в т/год) – количество груза, перевезенного определенным видом транспорта на единицу расстояния, либо количество груза, прошедшего через порт или другой транспортный узел. 2 Лизинг – долгосрочная аренда (на срок от 6 месяцев до нескольких лет) машин, оборудования, транспортных средств, сооружений производственного назначения, предусматривающая возможность их последующего выкупа арендатором. 7

Эксплуатация транспортного оборудования

это четвертая по грузообороту сфера перевозок. Морским транспортом ежегодно перевозится около полумиллиарда тонн грузов. Пятая часть этого количества приходится на нефть и нефтепродукты, чуть меньше – на металлы, каменный уголь, кокс. В качестве экспорта перевозилось 77,5 % всех грузов, на импорт пришлось всего 5,5 % грузов. Роль автомобильного транспорта в общем грузообороте в связи с крайне незначительными средними расстояниями перевозок (в пределах городов и пригородов, в карьерах открытых разработок полезных ископаемых, на лесовозных дорогах в районах лесозаготовок и т. д.) также невелика, несмотря на то, что автомобильным транспортом перевозится больше половины всех грузов. Главная трудность сферы автомобильных грузоперевозок – мелкие предприниматели, которые, для того чтобы удержаться на рынке, снижают тарифы ниже себестоимости, вследствие чего на рынке автоперевозок действует жестокая конкуренция, которую не выдерживает не менее четверти его участников. По данным экспертов, около 20–30 % участников рынка автомобильных перевозок не смогли конкурировать с другими компаниям и в течение последних 5 лет покинули рынок. Другой проблемой отрасли автомобильных перевозок является постепенный износ автомобильного парка, в особенности при эксплуатации машин в сложных дорожных условиях. В условиях полного бездорожья участков геолого-разведочных работ для снижения транспортных расходов целесообразно осуществлять досрочный завоз грузов с использованием зимних дорог, а в весенний паводок – водных путей сообщения. В случае непродолжительного времени выполнения работ целесообразно осуществлять разовую заброску необходимых грузов. Кроме основных типов транспортных средств широко используются промежуточные транспортные средства, с помощью которых осуществляются перевозки материалов, оборудования, сырья и готовой продукции между производственными предприятиями или внутри самих предприятий. Такие перевозки (и транспортные средства) подразделяются на внешние, внутризаводские (межцеховые) и внутрицеховые. Специфика внешних транспортных связей предприятий определяется характером их производственной деятельности и основывается либо на вывозе готовой продукции, либо подвозе грузов, необходимых для производства, либо на вывозе и ввозе грузов в приблизительно равных объемах. При массовой перевозке разнообразных грузов производится их разделение на классы, каждый из которых характеризуется использованием определенных транспортных средств и вспомогательного оборудования, а также своими особенностями транспортировки и погрузочно-разгрузочных работ: 8

1. Организация транспортных операций

● грузы 1-го класса – крупногабаритные (буровые вышки, опоры

электропередач) – перевозят при помощи специальных транспортных средств, зачастую с разборкой на отдельные узлы; ● грузы 2-го класса – длинномерные (буровые и обсадные трубы, рельсы, металлические балки и лесоматериалы) – при наземной транспортировке перевозят при помощи прицепов, перевозка по мелким рекам осуществляется на плотах, воздушная перевозка – на прицепных подвесках вертолетов; ● грузы 3-го класса – тяжелые, имеющие относительно небольшие размеры (буровые станки, компрессоры, насосы, погрузочные машины) – перевозят транспортными и погрузочными средствами повышенной мощности; ● грузы 4-го класса – контейнерные (бытовое оборудование и материалы, грузы мелкой расфасовки, продукты питания, узлы и детали машин) – транспортируют в контейнерах и пакетах; ● грузы 5-го класса – сыпучие (песок, гравий, цемент, известь, уголь) – перевозят в емкостях транспортных машин, мешках и другой компактной таре; ● грузы 6-го класса – жидкие и газообразные (кислород, ацетилен, щелочи, кислоты, жидкие горючие и смазочные масла; питьевая вода) – перевозят в емкостях транспортных машин, баллонах и другой герметичной таре; ● грузы 7-го класса – взрывчатые (взрывчатые вещества и средства взрывания) – требуют особых режимом перевозки с выделением специально оборудованных транспортных машин. Внешние транспортные связи горно-геологических организаций характеризуются большим разнообразием транспортных коммуникаций: 1) перевозка грузов от баз снабжения, железнодорожных станций, пристаней, перевалочных пунктов до баз экспедиций обычно осуществляется по железным дорогам общего пользования или по сооружаемым на отдельных участках узкоколейным железным дорогам, по рекам, озерам и автодорогам; 2) от баз экспедиций до производственных участков транспортировку грузов целесообразно производить при помощи ширококолейной и узкоколейной железных дорог на всем пути либо на значительной части пути; 3) водный транспорт наиболее пригоден для движения по мелководным рекам, широко применяется для доставки крупногабаритных грузов; 4) наиболее распространенным средством транспортировки грузов являются автомобили нормальной и высокой проходимости, тракторы и гусеничные тягачи; в этом случае перевозка осуществляется по имеющимся или специально сооруженным временным дорогам; 9

Эксплуатация транспортного оборудования

5) в специфических условиях работ, связанных со сложностью рельефа местности, целесообразнее использовать воздушный, водный, гужевой или вьючный транспорт. Удаленность и труднодоступность районов геолого-разведочных работ, сезонный характер производственной деятельности, недостаточная энерговооруженность местности, а также многие другие факторы говорят о необходимости рациональной организации работы внешнего транспорта, которая должна основываться на следующих основных положениях: 1. Составление календарных планов отгрузки с баз снабжения различных грузов исходя из установленных сроков доставки их на участки производства работ и с учетом необходимой равномерности поступления грузов на перевалочные пункты или даже возможности непосредственной перегрузки с одних транспортных средств на другие. 2. Согласованное формирование и своевременная подготовка парка транспортных средств различных видов, перемещающих грузы от места отправки до перевалочных пунктов и далее до места назначения, с составлением единого графика перевозок грузов смешанного сообщения. 3. Максимально возможная механизация погрузочно-разгрузочных работ в пунктах отправки, перевалки и получения грузов. 4. Диспетчеризация и оперативное регулирование перевозок. Как правило, выбор того или иного вида транспорта для осуществления грузовых перевозок основывается на анализе следующих основных факторов: ● время доставки и частота отправлений грузов; ● надежность соблюдения графика доставки разных грузов; ● способность доставлять груз в любую точку территории; ● стоимость перевозки. При различных сочетаниях используемых видов транспорта, меняющихся посезонно, наземное перемещение грузов и персонала горногеологических организаций – непременный компонент любой транспортной связи.

1.2. Роль промышленного транспорта в системе грузовых перевозок Назначение внутренних транспортных связей сводится к перевозке грузов от баз экспедиций к месту производства работ, а также на территории производственных участков при помощи тракторов и тягачей, автомобилей повышенной проходимости, гужевого и вьючного транспорта. Видами транспорта являются также ленточные транспортеры, конвейеры, транспортные лебедки. 10

1. Организация транспортных операций

Для движения по территории предприятия должен быть составлен схематический план движения транспортных средств с указанием разрешенных и запрещенных направлений, поворотов, мест стоянок, выездов, съездов и т. д. Скорость движения транспортных средств на территории предприятия не должна превышать 10 км/ч, а в производственных помещениях – 5 км/ч. Основной особенностью внутренних (специальных) видов промышленного транспорта является их стационарность (за редким случаем используются переносные устройства), более узкая специализация по виду груза и односторонность потока, поэтому на территории предприятия целесообразно использовать различные виды промышленного транспорта в комплексе (табл. 1.1). Издержки на транспортировку грузов при этом значительно ниже, чем на других видах транспорта. Таблица 1.1 Технические характеристики внутренних видов транспорта Вид транспорта

Производительность, тыс. т/ч

Конвейерный Подвесной канатный Гидравлический Пневматический

До 40 До 1,0 До 1,0 0,3–0,5

Дальность транспортировки, м Внутренние Внешние перевозки Перевозки 15–50 200 8–10 100 25–200 450 10–15 100

Главным направлением развития специального промышленного транспорта следует считать развитие конвейерной системы, которая характеризуется высокой производительностью труда и низкими расходами на транспортировку. При подземном заложении она позволяет значительно сократить производственные площади. Общая длина конвейерных линий в России составляет более 3 000 км. Основным классификационным признаком конвейера (транспортера) является тип тягового и грузонесущего органов. Различают конвейеры с ленточным, цепным, канатным и другими тяговыми органами, а также конвейеры без тягового органа (винтовые, инерционные, роликовые). По типу грузонесущего органа конвейеры могут быть ленточными, пластинчатыми, скребковыми, тележечными и др. Наиболее распространены ленточные конвейеры с грузонесущей резиновой или стальной лентой, движущейся со скоростью 1–7 м/с. Специальные виды промышленного транспорта могут быть стационарными, передвижными и переносными, на магнитной подвеске, воздушной подушке, с волновым движителем и др. В частности, транспортное средство с волновым движителем специально предназначено для перевозки 11

Эксплуатация транспортного оборудования

труб при комплексном освоении нефтяных, газовых и других природных месторождений Западной Сибири и Крайнего Севера. В некоторых технологиях для подъема и транспортировки крупногабаритного тяжеловесного груза на незначительные расстояния применяют специальные подъемно-транспортные устройства на воздушной подушке. Широко используются монорельсовые подвесные дороги, позволяющие полностью механизировать транспортный процесс и перегрузочные работы. Их конструкция проста и надежна, они требуют незначительных эксплуатационных затрат, но больших первоначальных капиталовложений. Такие дороги в цехах монтируются на кронштейнах и тягах, а на открытых участках – на эстакадах под навесом. Использование трубопроводного гидравлического транспорта исключает перегрузочные работы и делает транспортно-технологический процесс непрерывным. Общая длина трубопроводного гидравлического транспорта России составляет более 2 000 км. Этот вид транспорта экологически чист, так как отсутствуют пылеобразование и потери грузов. Он позволяет прокладывать трубопровод по кратчайшему расстоянию, полностью автоматизировать работы, а при подземной укладке экономить производственные площади. Вместе с тем данный вид транспорта требует большого расхода воды и создает трудности по обезвоживанию груза для потребителя. Трубопроводный пневмотранспорт с диаметром труб 200–1200 мм используется для перевозки контейнеров и вагонеток на расстояния от 10 до 50 км при наличии стационарных пунктов погрузки-выгрузки. При объемах перевозки 1 млн т в год и расстояниях перевозки 25 км производительность его выше, чем конвейерного и подвесного канатного. Для движения груза в потоке воздуха используются компрессор, воздуходувка и вентилятор, при разгрузке – вакуум-насос и вентилятор. При использовании подвесного канатного транспорта груз размещают в вагонетках. Преимущество этого вида транспорта заключается в том, что он не зависит от рельефа местности, так как строится на опорах; может преодолевать значительные уклоны, мало зависит от атмосферных условий и имеет полную автоматизацию всего процесса транспортировки. Лифты используются для транспортировки грузов, а также при больших пассажиропотоках. На сегодняшний день можно выделить два основных направления развития промышленного транспорта: во-первых, он должен полностью удовлетворять условиям технологического процесса предприятия и его уровню развития, во-вторых, соответствовать по своему техническому состоянию транспорту общего пользования, с которым он взаимодействует. 12

1. Организация транспортных операций

Тенденции развития видов промышленного транспорта в основном совпадают с тенденциями развития аналогичных видов магистрального транспорта. Например, для железнодорожного промышленного транспорта характерны следующие направления развития: увеличение доли электрифицированных дорог, повышение грузоподъемности транспортных средств, автоматизация производственных процессов и т. д. На локальной производственной территории рациональным будет являться организация непрерывного сбора информации об интенсивности движения, скорости для расчета режима движения, сводящего задержки транспорта к минимуму. Широкому внедрению системы дистанционного управления подвижным составом, особенно на железнодорожном промышленном транспорте, может способствовать привязка к колее и замкнутость территории. Перспективна тенденция объединения железных дорог отдельных предприятий, связанных общей технологией производства готовой продукции или развозкой определенного груза, прежде всего угля, в единую систему без включения магистральных дорог. Для автомобильного промышленного транспорта необходима разработка большегрузных самосвалов, думперов и автокаров разнообразных конструкций, более широкое применение электромобилей, а также широкая автоматизация транспортного процесса, особенно в карьерных перевозках. Думпер – самосвальная машина для перевозки сыпучих грузов на расстояния до 2 км (рис. 1.3). При работе на коротких расстояниях думпер имеет большую производительность, чем автомобильсамосвал, за счет лучшей маневренности, быстроты разгрузки и возможности работать без разворота, с одинаковой скоростью в обоих наРис. 1.3. Думпер правлениях. Маневренность думпера обеспечивается короткой базой и большими углами поворота. Важным направлением является развитие транспорта непрерывного действия, увеличение протяженности его линий, внедрение автоматизированных систем управления, а также повышение эффективности механизации перегрузочных работ, что влияет на оборот транспортных средств и показатели работы магистральных видов транспорта. Сложность развития и управления производственным транспортом заключается в различной ведомственной подчиненности достаточно раз13

Эксплуатация транспортного оборудования

дробленных предприятий. Вместе с тем данный вид транспорта находится в прямом контакте с начальными и конечными участками магистрального транспорта, т. е. зарождение грузопотоков1 начинается с промышленного транспорта, например, на магистральных железных дорогах с его участием осуществляется более 90 % отправлений и свыше 80 % прибытия грузов. Следовательно, выработка согласованной технической, технологической и экономической политики взаимодействия промышленного и магистрального транспорта является весьма важной задачей логистики.

1.3. Вопросы организации грузовых автомобильных перевозок Организация грузовых автоперевозок осуществляется в несколько этапов: 1) анализ и выявление потребности в перевозках; 2) анализ географии перевозок и составление рациональных маршрутов; 3) составление схемы грузопотоков; 4) выбор видов и типов автотранспортных средств; 5) определение производительности транспортной единицы; 6) расчет потребности в транспортных средствах по видам; 7) составление транспортного графика отгрузки; 8) расчет грузооборота по календарным периодам (смена, сутки, месяц). Транспортировке грузов всегда предшествует согласование основных условий перевозки: сроков и количества транспортных средств, необходимых для перевозки, а также объемов и характера перевозимых грузов. По общему правилу, перевозка грузов, пассажиров и багажа осуществляется на основании договора перевозки. Заключение договора перевозки груза требует наличия организационных предпосылок, которые воплощаются во встречных действиях сторон обязательства перевозки: перевозчик должен подать под погрузку исправные транспортные средства, а грузоотправитель – предъявить груз к перевозке. Предпосылки заключения договора грузовой перевозки на любых видах транспорта в настоящее время могут приобретать правовые формы: ● заявок (заказов); ● договоров об организации перевозок (годовых, навигационных и др.); ● административно-плановых актов в упоминавшихся особых случаях. Иногда все организационные предпосылки заключения договора перевозки груза просто содержатся в самом договоре перевозки, имеющем 1

14

Грузопоток – часть грузооборота в определенном направлении.

1. Организация транспортных операций

консенсуальную1 природу. При системе заявок (заказов) грузоотправители предоставляют перевозчику сведения о своих потребностях в осуществлении перевозок. На железнодорожном и речном транспорте особо выделяются декадные заявки. Подача заявки обеспечивает завязку процесса транспортировки груза, но не считается офертой2 в договоре перевозки. Перевозка грузов должна осуществляться с соответствующими перевозочными документами: 1. Транспортная (товарно-транспортная) накладная. 2. Сопроводительные таможенные, санитарные, технологические и другие, соответствующие типу транспортируемого груза, документы. 3. Путевой лист. Товарно-транспортная накладная является основным перевозочным документом. Составление транспортной (товарно-транспортной) накладной служит подтверждением заключения договора перевозки грузов. Она предназначена для учета движения товарно-материальных ценностей (списания у грузоотправителей и оприходования их у грузополучателей), результатов работы грузового автотранспорта и для расчетов за выполненную транспортную работу. Выбор вариантов внутрипроизводственного транспорта производят с учетом себестоимости перевозки груза – основного экономического показателя. Себестоимость внешних перевозок транспортом общего назначения определяют действующими тарифами, внутрипроизводственного – расчетами. Для оценки различных вариантов перевозки грузов служит показатель величины приведенных затрат Сп (руб.):

Сп = С + К э ⋅ Е , где Сп – себестоимость доставки, руб.; Е – единовременные затраты, руб.; Кэ – коэффициент эффективности капиталовложений. Себестоимость внутрипроизводственных перевозок складывается из себестоимости эксплуатации транспортных средств за расчетный период и себестоимости погрузочно-разгрузочных работ. Перевозка грузов автомобильным транспортом является сложным производственным процессом, состоящим из ряда операций, образующих общий технологический процесс. Процесс доставки груза от отправителя к получателю состоит из трех основных элементов: 1) отгрузка груза на автомобиль в пункте отправления; 1

Консенсуальный договор – договор, для совершения которого достаточным является согласие участников. 2 Оферта – письменное предложение продавца или покупателя о заключении договора. Оферта содержит основные условия предстоящей сделки. 15

Эксплуатация транспортного оборудования

2) перемещение груза от пункта отправления до пункта назначения; 3) выгрузка груза с подвижного состава в пункте назначения. При доставке груза возникает необходимость выполнения различных дополнительных работ, связанных с транспортным процессом: прием груза у грузоотправителя и сдача его грузополучателю, сопровождение и охрана груза во время перевозки, оформление товарно-транспортных документов и т. д. Весь комплекс работ, связанных с транспортным процессом и выполняемых с момента приема груза в пункте отправления до момента сдачи груза в пункте назначения, называется транспортно-экспедиционной работой. В зависимости от места выполнения транспортноэкспедиционные работы могут быть комплексными и местными. Комплексные охватывают все виды операций с момента получения груза у отправителя до момента сдачи его получателю. Местные разделяются на операции, выполняемые по месту отправления, в пути следования и по месту прибытия. Транспортно-экспедиционная работа может выполняться как самими грузоотправителями и грузополучателями, так и организациями, специализирующимися на транспортной логистике.

1.4. Особенности контейнерных перевозок Транспортировка в контейнерах – современный и экономичный способ грузоперевозок. Контейнерные перевозки используются в международных сообщениях, а также в том случае, если необходима отправка груза на значительное расстояние с использованием нескольких видов транспорта. Такой способ перевозки безопасен и выгоден, так как конструкция контейнеров прочна и герметична; в случае если используются интермодальные перевозки, т. е. осуществляемые несколькими видами транспорта, товар не нужно перегружать. Перевозки контейнерами осуществляются морским, железнодорожным и автомобильным транспортом, но основной грузопоток приходится на морские сообщения – именно для морского транспорта были разработаны первые контейнеры. Морские контейнерные перевозки делятся на deep sea (океанские перевозки) и short sea (морские перевозки на короткие расстояния) [9]. Главным их достоинством является возможность относительно недорого доставить груз, когда между пунктами отправки и доставки нет сухопутного сообщения. Доставка груза морем способна существенно сократить расходы – морские контейнерные перевозки дешевле других видов транспорта. 16

1. Организация транспортных операций

Большая грузоподъемность судов позволяет перевозить крупные партии груза, а пропускная способность морских путей не ограничена. Среди недостатков морской транспортировки можно выделить низкую скорость, зависимость от погоды и пропускных способностей портов. Железнодорожные контейнерные перевозки дороже морских, но они имеют оптимальное соотношение цены и срока доставки. Контейнеры стандартных размеров легко перевозятся железной дорогой. Удобны рефрижераторные перевозки – рефрижераторные вагоны-контейнеры позволяют быстро и с высокой сохранностью доставить скоропортящиеся грузы. Контейнерные железнодорожные перевозки могут быть частью интермодальной транспортной схемы, при этом лучшим вариантом является перевозка контейнеров с грузом на всем пути следования по единым документам-накладным. Перегрузка производится непосредственно с одного вида транспорта на другой, без промежуточного складирования.

1.5. Организация перевозок персонала предприятий Перевозка людей на большие расстояния (вахтовые смены буровых установок, завоз и вывоз персонала на полевые работы) является наиболее сложной и ответственной транспортной операцией. При их организации и проведении необходимо чёткое планирование и соблюдение правил техники безопасности. В организациях, осуществляющих перевозку людей вахтовым методом, разрабатываются и утверждаются в органах Госгортехнадзора правила по организации таких перевозок на базе типовой «Инструкции по безопасной перевозке людей вахтовым транспортом». Перевозки могут осуществляться только на специально оборудованном для этих целей транспорте, согласно требованиям «Инструкции …» – обязательное наличие только сидячих мест для всех пассажиров, отопление, освещение, вентиляция, связь салона с кабиной и т. д. Перед поездкой необходимо: ● провести осмотр технического состояния транспорта – проводится совместно водителем и руководителем автотранспортного предприятия; ● водителю пройти медосмотр и получить инструктаж; маршрутную карту и путевой лист – в нем должна быть запись «Годен для перевозки людей», штамп медицинского освидетельствования и «скорость не более 50 км/час», число пассажиров, погодные условия на трассе, пофамильный список пассажиров. Назначаются два ответственных: по кабине – он старший и по кузову (салону) – приказом по организации. Они назначаются из числа ИТР, слу17

Эксплуатация транспортного оборудования

жащих или рабочих после обучения и сдачи экзамена – они записываются в путевой лист и лично расписываются. Если перевозка осуществляется колонной машин, в ней тоже назначается старший (ИТР или служащий). Старший ответственный обязан: ● знать правила перевозки людей по наиболее сложным и опасным участкам дорог (крутые спуски, гололёд, переправы и т. п.); ● перед поездкой проверить у водителя наличие: удостоверения водителя; путевого листа; маршрутной карты с отметками опасных участков дороги, пунктов отдыха, ночлега, питания; ● отстранить водителя от работы при обнаружении у водителя признаков опьянения или болезни, отправив в медпункт, изъять путевой лист, требовать у руководства замены водителя или предоставления другого транспорта; ● выезжать в рейс с таким расчётом, чтобы в конечный или промежуточный пункт прибыть в светлое время суток; ● посадку и высадку пассажиров производить в отведённых местах; ● при движении следить за тем, чтобы водитель не превышал скорость и не допускал других нарушений ПДД. При поступлении сигналов из салона давать водителю указания на остановку; ● контролировать следование машины по указанному в схеме маршруту с остановками в пунктах отдыха; ● на опасных участках (броды, временные мосты, наледи и т. п.) вместе с водителем обследовать надежность дороги. Перед преодолением особо сложных участков высадить пассажиров; ● при вынужденных остановках по техническим причинам обеспечить меры безопасности при ремонте и не допускать к ремонту необученных лиц. Старший ответственный наряду с водителем отвечает за безопасность перевозки людей согласно «ПБ при ГРР». Ответственный по кузову (салону) обязан: ● провести инструктаж пассажиров по правилам поведения в салоне транспортного средства; ● проверить, нет ли в салоне незакреплённых сидений, посторонних и других грузов, перевозить которые с людьми запрещено; ● при посадке следить за количеством пассажиров, не допускать к посадке посторонних лиц и работников в нетрезвом состоянии; ● подавать сигнал – когда все сели и двери закрыли (вообще пользуется сигналом только он!); 18

1. Организация транспортных операций

● при движении не допускать перемещения людей по салону, езду

стоя, распитие спиртных напитков, высовывание из окон. Он имеет право: ● ставить вопрос об отмене рейса из-за погодных условий; ● отстранять водителя; ● высаживать пассажиров в случае грубых нарушений правил перевозок и дисциплины.

1.6. Вопросы безопасности при проведении транспортных операций Основные причины аварийности и возникновения несчастных случаев в геолого-разведочной отрасли обусловлены несоблюдением техники безопасности работ, а часто – незнанием рабочим персоналом безопасных приемов проведения тех или иных операций. Структурная схема (рис. 1.4) позволяет проанализировать причины возникновения несчастных случаев в горной промышленности. Как видно, наличие любого из опасных технико-технологических факторов производственной среды создает область повышенной опасности, попадание в которую может привести к несчастному случаю с заранее непредсказуемым исходом: от физической травмы до смертельного случая. Уровень профессионального риска может быть значительно снижен при соблюдении обязательных требований, среди которых следует выделить: ● своевременное выявление и устранение технико-технологических причин травматизма, а также причин, обусловленных низкой квалификацией рабочего персонала, нарушениями правил безопасности, низкой трудовой дисциплиной; ● совершенствование существующих и разработка новых технических средств и технологий, способствующих сокращению числа и времени воздействия опасных производственных факторов на рабочий персонал; ● предупреждение чрезвычайных ситуаций методом прогнозирования вероятности возникновения несчастных случаев с учетом индивидуальных качеств рабочего персонала. Процесс обучения рабочего персонала предусматривает вводный инструктаж при поступлении на работу, инструктаж на рабочем месте, повторный инструктаж, дополнительный инструктаж, проводимый при изменении условий выполнения работ, и курсовое обучение правилам техники безопасности. Безопасность проведения транспортных операций в равной степени должна быть обеспечена при выполнении всего комплекса работ, непо19

Эксплуатация транспортного оборудования

средственно или косвенно связанных с созданием и эксплуатацией транспортных связей. В перечень работ этого комплекса входят: Причины несчастных случаев

Опасность производства

Вина рабочего персонала

Взрыв

Технические

Обрушения

Технологические

Механизмы и транспорт

Плохая организация рабочих мест

Отравление

Плохая обученность

Прочие опасные факторы

Нарушения правил безопасности

Ошибочные действия в работе Рис. 1.4. Структурная схема причинно-следственных связей при возникновении несчастных случаев

1) передвижение в маршрутах для установления оптимальной сети и мест расположения наземных и водных участков транспортных трасс, перевалочных баз, посадочных площадок и т. п.; 2) проведение подготовительных и строительных работ; 20

1. Организация транспортных операций

3) содержание объектов транспортной связи в рабочем состоянии, их переоборудование и совершенствование, консервация и ликвидация; 4) подготовка транспортного оборудования для безотказной работы; 5) перевозка грузов и людей по трассам транспортных связей; 6) погрузка, разгрузка и перегрузка на материально-технических и перевалочных базах, а также непосредственно на производственных участках. Одним из главных факторов безопасной транспортировки грузов и людей является правильный выбор транспортной связи, обеспечивающий надежную и безаварийную эксплуатацию транспортных средств в течение планируемого периода перевозок и возможность безопасного осуществления экстренных перевозок в любое время года. Например, безопасность автомобильного вида транспорта в значительной мере предопределяется состоянием дорог. Наибольшее значение этот фактор приобретает при выполнении транспортных операций в горах, в периоды сезонных распутиц, зимние месяцы и непогоду (дождь, туман, гололедица). Сложные условия автомобильных транспортных перевозок возникают в северных районах при низких температурах и сильных ветрах. Не меньшее значение имеет и правильный выбор типа автомобиля. Безопасность проведения погрузочно-разгрузочных работ на различных стадиях транспортных маршрутов не остается постоянной. На начальных этапах погрузка может осуществляться в благоприятных с точки зрения безопасности условиях, например, на терминалах1 морских портов. На перевалочных базах и производственных участках по мере разделения общего грузопотока степень механизации, как правило, снижается, что приводит к росту производственного травматизма – при некомплексной механизации погрузочно-разгрузочных работ практически всегда прослеживается связь между массой перегружаемого груза и производственным травматизмом. В соответствии с Правилами безопасности для предприятий автомобильного транспорта грузы разделяются по массе на три категории: 1) грузы с массой одного места менее 80 кг, а также сыпучие, мелкоштучные и перевозимые навалом; 2) грузы с массой одного места от 80 до 500 кг; 3) грузы с массой одного места более 500 кг. Классификация грузов по массе приемлема для характеристики погрузочно-разгрузочных операций, осуществляемых на транспортных трассах геолого-разведочных организаций с использованием не только автомобильного, но и других видов транспортных средств (кроме гужевого и вьючного). 1

Терминал – часть портовых площадей и сооружений, предназначенных для обработки контейнерных и пакетированных грузов. 21

Эксплуатация транспортного оборудования

Увеличение категории грузов приводит к повышению сложности выполнения погрузочно-разгрузочных операций. В тех случаях, когда операции выполняются без применения соответствующих механизмов или неквалифицированно, опасность работ повышается. Особо неблагоприятны условия для выполнения этих работ на производственных участках при редких единичных доставках или отправлениях грузов. Неприспособленность приемных площадок, отсутствие необходимых приспособлений и оборудования, использование на разовой погрузке или разгрузке рабочих несоответствующих квалификаций являются причинами производственного травматизма. В таких случаях погрузочно-разгрузочные операции целесообразно осуществлять при помощи специальных автомашин, крановых подъемников, использование которых не только упрощает и уменьшает сроки работы, но и в значительной степени повышает их безопасность. В других условиях перегрузочные работы осуществляются на перевалочных базах, имеющих стационарные установки и автокраны. Использование погрузочно-разгрузочных площадей, эстакад, автопогрузчиков и средств механизации способствует повышению безопасности и улучшению условий труда. По степени опасности операций погрузки, разгрузки и транспортировки грузы принято разделять на семь групп (табл. 1.2). Таблица 1.2 Классификация грузов по опасности транспортных операций Группа

Название

1

Малоопасные

2 3 4 5 6 7

Горючие Пылящие и горючие Обжигающие жидкости Баллоны со сжатым газом Крупногабаритные Особоопасные

Вид груза Бытовое имущество, аппаратура, продукты питания, строительные материалы Бензин, керосин и др. Цемент, известь, битум и др. Кислоты, щелочи Кислород, ацетилен и др. Трубы, вышки, рельсы, агрегаты и др. Взрывчатые вещества, средства инициирования

Безопасность погрузки, разгрузки и транспортировки грузов 4–7-й групп обеспечивается при обязательном использовании специальных машин, оборудования и приспособлений, привлечении к выполнению этих работ квалифицированных рабочих. Причинами производственного травматизма являются: ● несоответствие перегружаемым грузам применяемого погрузочнотранспортного оборудования или его неисправность;

22

1. Организация транспортных операций

● недостатки в организации работ, недостаточная квалификация ра-

бочих; ● обрыв канатов и поломки такелажных приспособлений; ● нарушение в технологических операциях перегрузочных работ; ● недостатки в устройстве погрузочных площадок и складских по-

мещений. Контрольные вопросы и задания

1. Охарактеризуйте транспортную классификацию грузов. 2. Каковы назначение и основные задачи транспортной логистики? 3. Опишите принцип выбора вида транспорта для грузовых перевозок. 4. Какие меры безопасности необходимо осуществлять при проведении транспортных операций? 5. Охарактеризуйте правила перевозки людей.

23

Эксплуатация транспортного оборудования

2. АВТОМОБИЛЬНЫЙ И ТРАКТОРНЫЙ ТРАНСПОРТ 2.1. Общие сведения об автомобильных и тракторных перевозках Автомобильные перевозки являются самыми востребованными и наиболее часто применяемыми на территории России. Это объясняется основными преимуществами автомобильного транспорта: скорость доставки, гибкость маршрутов и возможность доставки груза точно по месту назначения. Вместе с тем в использовании автомобильного транспорта достаточно велики переменные издержки, поэтому данный вид транспорта идеально подходит лишь для небольших партий грузов, перевозимых на малые расстояния. В России все автомобильные дороги делятся на пять категорий [7]. Дороги I и II категорий с капитальными типами покрытий полнее отвечают условиям автомобильного движения. К их числу относят, например, новые автомагистрали с несколькими полосами движения в каждом направлении и двухполосные, имеющие по одной полосе движения в одну сторону. Широкие полосы движения (3,75 м), ограниченные максимальные уклоны (3–4 ‰), увеличенные радиусы поворота и уширенные обочины обеспечивают на этих дорогах безопасность движения и достаточную пропускную способность. Дороги III категории, рассчитанные на менее интенсивное движение, имеют облегченное усовершенствованное покрытие. Ширина каждой полосы движения такой дороги может быть уменьшена до 3,5 м, радиусы кривых в плане принимаются до 400 м, максимальные уклоны – до 5 ‰. К IV категории относятся дороги с твердым, но не всегда усовершенствованным покрытием (булыжник, гравий). Ширина полосы движения на дорогах такого типа составляет не более 3 м, минимальные радиусы поворотов – 250 м, максимальные продольные уклоны равняются 6 ‰. К V категории относятся профилированные дороги, не имеющие твердого покрытия, а проходящие по естественному грунту. Иногда их поверхность обрабатывают специальными добавками, связующими грунт и несколько повышающими стойкость верхнего слоя. В большинстве случаев от главных до вспомогательных баз геологических экспедиций целесообразно производить автомобильные перевозки по имеющимся государственным и республиканским автомагистралям или дорогам местного значения (областным, районным). При отсутствии таких дорог или расположении баз экспедиций вне их досягаемости на внешних 24

2. Автомобильный и тракторный транспорт

и внутренних транспортных трассах сооружаются временные автомобильные или тракторные дороги облегченного типа. В степных районах прокладка дороги часто сводится к одному или нескольким проходам бульдозера по намеченной трассе; сооружение автомобильной (тракторной) дороги в горах, тайге или в болотистой местности является довольно сложным процессом. В любом случае технология сооружения дорожного полотна, его конструкция и эксплуатационная характеристика во многом зависят от типа дорожно-климатической зоны и свойств грунтов, соответствующих данной зоне (табл. 2.1). Таблица 2.1 Классификация дорожно-климатических зон России Тип зоны I

II

III

IV

V

Географическое положение

Характеристика грунтов

Севернее линии Мончегорск – Поной – Несь – Ошкурья – Сухая – Тунгуска – Канск – госграница – Биробиджан – ДеКастри От границы I зоны до линии Львов – Житомир – Тула – Нижний Новгород – Устинов – Кыштым – Томск – Канск до госграницы От границы II зоны до линии Белгород – Самара – Магнитогорск – Омск – Бийск – Туран От границы III зоны до линии Буйнакск – Кизляр – Волгоград, далее проходит южнее на 200 км от линии Уральск – Актюбинск – Караганда до северного побережья озера Балхаш

Зоны тундры, лесотундры и северовосточная часть лесной зоны с распространением вечномерзлых грунтов

Юго-запад и юг от границы IV зоны

Зоны лесов с избыточным увлажнением грунтов Лесостепная зона со значительным увлажнением грунтов в отдельные годы Степная зона с недостаточным увлажнением грунтов Пустынная и пустынно-степная зоны с засушливым климатом и распространением засоленных грунтов

Примечание. Кубань и западную часть Северного Кавказа следует относить к III дорожно-климатической зоне.

При проектировании участков дорог в приграничных зонах, если есть обоснованные данные о грунтово-гидрологических и почвенных условиях, допускается принимать такие же проектные решения, как для смежной (например, северной или южной) зоны. В горных районах дорожно-климатические зоны следует определять с учетом высотного расположения объектов проектирования, принимая во внимание природные условия на данной высоте. 25

Эксплуатация транспортного оборудования

Область применения тракторных перевозок ограничена, особенно на протяженных участках транспортных сетей. Тракторные перевозки характерны преимущественно для тяжелых дорожных условий при перемещении грузов на относительно небольшие расстояния, измеряемые километрами, реже десятками километров. В ряде случаев на транспортных трассах участков геолого-разведочных работ сооружаются тракторные дороги, имеющие конструкции, отличные от автомобильных.

2.2. Характеристика основных свойств грунтов Грунт – условное прикладное наименование любой горной породы, залегающей преимущественно в пределах зоны выветривания (включая почвы), рассматриваемой с инженерно-строительной точки зрения. По размерам частицы, составляющие грунты, разделяются на следующие группы: глинистые – менее 0,002 мм; пылеватые – от 0,002 до 0,05 мм; песчаные – от 0,05 до 2,0 мм (табл. 2.2). В частности, для Иркутской области оптимальная грунтовая смесь должна иметь следующий состав: песчаных частиц – 55–80 %; пылеватых частиц – 15–35 %; глинистых частиц – 6–12 %. Таблица 2.2 Дорожная классификация грунтов Грунт Песчаный Песчано-пылеватый Супесчаный Пылеватый Суглинистый Суглинистый пылеватый Глинистый

Содержание фракций по весу, % песчаных пылеватых глинистых Больше 80 Меньше 15 Меньше 3 50–80 15–50 Меньше 3 Больше 50 Меньше песчаных 3–12 Меньше 20 Больше песчаных 12 Больше 40 То же 12–18 Меньше 40 То же 12–25 Меньше 50 То же Больше 25

Грунты, содержащие мельчайшие частицы, характеризуются невысокой несущей способностью и плохой водоотдачей. Гранулометрический (зерновой) состав грунтов существенно влияет на состояние и сохранность дорожного покрытия. Грунты, имеющие прочность на сдвиг в условиях природного залегания менее 0,075 МПа или модуль осадки1 более 50 мм/м при нагрузке 0,25 МПа и модуль деформации ниже 5,0 МПа, принято относить к слабым грунтам. 1

Модуль осадки грунта – осадка слоя грунта (в мм) мощностью 1 м под нагрузкой. 26

2. Автомобильный и тракторный транспорт

Сопротивление грунта сдвигу обуславливается наличием в грунтах сил трения f·P и сцепления c·F между частицами. Величина полного сопротивления грунта сдвигу S (Н) рассчитывается по следующей зависимости:

S = fP + cF , где P – нормальная нагрузка, Н; f – коэффициент внутреннего трения, f = tg ϕ; ϕ – угол внутреннего трения, град (табл. 2.3); с – удельное сопротивление грунта при сдвиге, Н/м2; F – площадь поверхности, по которой происходит сдвиг, м2. Для грунтов, не обладающих сцеплением (c = 0), полное сопротивление сдвигу равно силе трения: H = fm. Сила трения удерживает частицы грунта относительно друг друга и зависит от влажности и плотности грунтов, размера и формы частиц, а также от нормального давления на грунт. В рыхлых, сухих грунтах силы трения легко поддаются измерению. Сила сцепления, также действующая между грунтовыми частицами, обусловлена силами молекулярного притяжения, поверхностного натяжения тонких пленок воды, капиллярного давления и сцепления частиц естественными цементами. Силы сцепления зависят от влажности, плотности грунта, от степени его дисперсности. При малых влажностях за счет действия молекулярных сил, пленочного натяжения и склеивания частиц сцепление будет больше. При увеличении влажности за счет ослабления действия пленок воды сцепление падает. Если влажность грунта выше верхнего предела пластичности, силы сцепления становятся незначительными, и грунт переходит в текучее состояние. В связных грунтах, содержащих коллоидные частицы, коэффициент внутреннего трения f уменьшается при увеличении влажности грунтов (табл. 2.3). Снижение величины f происходит пропорционально увеличению количества коллоидных частиц в грунте. В грунтах такого типа силы трения и сцепления проявляются совместно, отделить их друг от друга трудно, поэтому их определяют как полное сопротивление грунта сдвигу. Таблица 2.3 Значения угла внутреннего трения для грунтов разного типа Грунт Глинистый Тяжелосуглинистый Суглинистый Супесчаный и пылеватый Песчаный пылеватый Песчаный среднезернистый Песчаный крупнозернистый

Угол внутреннего трения, град 0–10 13–15 15–17 17–22 20–25 25–33 33–38 27

Эксплуатация транспортного оборудования

Модуль деформации грунта характеризует сопротивление грунта внешним нагрузкам. Его определяют вдавливанием круглого штампа при отсутствии бокового расширения. Одни и те же грунты имеют различный модуль деформации при различной влажности. По мере увеличения влажности грунта примерно до 0,4 W показатели прочности |E0| увеличиваются, при дальнейшем увеличении влажности постепенно уменьшаются и становятся минимальными при влажности, близкой к верхнему пределу пластичности. Расчетный модуль деформации грунтов зависит от климатических, грунтовых и гидрогеологических условий, конструкции земляного полотна, искусственных сооружений и водоотвода. Например, для II дорожноклиматической зоны России при возведении насыпи расчетный модуль деформации для различных типов грунтов будет иметь следующие значения: пески мелкие, супеси и оптимальные смеси – 15,0–20,0 МПа; пески пылеватые, супеси легкие – 12,0–16,0 МПа; суглинки, глины – 11,0–15,0 МПа; суглинки легкие, пылеватые – 9,0–11,0 МПа; суглинки тяжелые, пылеватые – 9,0–11,0 МПа. Углом естественного откоса грунта α называют угол, при котором неукрепленный откос песчаного грунта сохраняет равновесие (табл. 2.4). Угол естественного откоса определяют для грунта в воздушно-сухом состоянии и под водой. С изменением влажности песчаного грунта происходит изменение угла естественного откоса. При малых влажностях этот угол увеличивается за счет сил сцепления, при больших влажностях уменьшается из-за уменьшения сил трения между частицами. Вследствие отсутствия мелкозема в песках действуют только силы трения, поэтому угол α равен углу внутреннего трения f = tg φ и может быть рассчитан по зависимости f = tg α. Особенности инженерно-геологических условий участка строительства автомобильной дороги принято определять свойствами и условиями залегания грунтов, геоморфологическими особенностями (рельефом), типом местности по условиям увлажнения верхней толщи грунтов и характеру поверхностного стока. По условиям увлажнения верхней толщи грунтов различают три типа местности (согласно СНиП 2.05.02–85): 1-й тип – сухие участки; 2-й тип – сырые участки с избыточным увлажнением в отдельные периоды; 3-й тип – мокрые участки с постоянным избыточным увлажнением. Песчаные грунты в сухом виде несвязны, движение по ним колесного транспорта затруднено, в связи с образованием глубокой колеи пылеобразование в сухое время практически не наблюдается. Перевозка по сыпучим 28

2. Автомобильный и тракторный транспорт

пескам возможна на гусеничных транспортных средствах или с использованием колесного подвижного состава с шинами низкого давления. При увлажнении грунтов проезжаемость дорог улучшается, в дождевые периоды грязь не образуется. Таблица 2.4 Углы естественного откоса (град) и параметры развала (м) грунтов Материал Песок мелкозернистый Песок среднезернистый Песок крупнозернистый Растительный грунт Гравий Галька Глина Суглинок средний и тяжелый Суглинок легкий

сухие 25/1:2,25 28/1:2 30/1:1,75 40/1:1,25 40/1:1,25 35/1:1,5 45/1:1 50/1:0,75 40/1:1,25

Грунты влажные 30/1:1,75 35/1:1,5 32/1:1,5 35/1:1,5 40/1:1,25 45/1:1 40/1:1,25 40/1:1,25 30/1:1,75

мокрые 20/1:2,75 25/1:2,25 27/1:2 25/1:2,25 35/1:1,5 25/1:2,25 30/1:1,75 30/1:1,75 20/1:2,75

Примечание. В числителе приведен угол естественного откоса, в знаменателе – отношение высоты к развалу грунтов.

На супесчаных грунтах в сухое время колея не образуется, пыление дороги незначительное. При увлажнении в дождливое время супесчаные грунты в связи с большим количеством песка практически сохраняют свою несущую способность, при прохождении автомобилей в них возникают небольшие колеи, которые при подсыхании быстро исчезают, а полотно дороги выравнивается. Суглинки и глинистые грунты в сухом состоянии характеризуются высокой несущей способностью, однако при увлажнении становятся скользкими. Повышение пластичности влажных грунтов приводит к образованию глубокой колеи, и дорога становится труднопроезжей. Высыхают эти грунты очень медленно, поэтому период распутицы длится в 1,5–2,5 раза дольше, чем на супесчаных грунтах. Дороги, проложенные в пылеватых грунтах, в сухое время года имеют хорошую проезжаемость, однако характеризуются большим пылеобразованием. В период дождей качество дороги резко ухудшается, при значительном увлажнении пылеватые грунты превращаются в плывуны. Скальные грунты состоят из кристаллитов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа, обладают высокой несущей способностью, хорошими дренирующими свойствами и обеспечивают надежную работу транспорта в различных погодных условиях. 29

Эксплуатация транспортного оборудования

Мерзлые грунты в зависимости от их температуры, величины и времени внешнего воздействия могут вести себя как твердые или как пластичные. Чем меньше и дольше воздействие, тем в большей мере грунт проявляет пластичные свойства. Образование льда при промерзании грунта приводит к повышению прочности и сопротивления деформациям, что объясняется возникновением связей между минеральными частицами за счет льда. С понижением дисперсности, засоленности и температуры прочность структурных связей возрастает. Грунты, содержащие значительное количество органических примесей (более 10 % от массы минеральных составляющих), к которым относятся почвы и торф, считаются непригодными для дорожных покрытий, так как при увлажнении у них существенно изменяются объем и плотность. Наибольшая плотность грунта, т. е. наибольший объемный вес скелета (твердой фазы) грунта при данной затрате работы на уплотнение (катком среднего веса), называется максимальной (оптимальной) плотностью. Влажность грунта, соответствующая максимальной (оптимальной) плотности, называется оптимальной влажностью (табл. 2.5) [11]. Таблица 2.5 Плотность и оптимальная влажность грунтов Грунт Песчаный однородный Песчаный неоднородный Супесчаный Суглинистый Пылеватый Глинистый

Максимальная плотность, кг/м3 1 550–1 700 1 700–1 900 1 700–1 950 1 600–1 850 1 600–1 800 1 600–1 650

Оптимальная влажность, % 8–12 8–12 9–14 12–20 16–22 20–25

Для обеспечения устойчивости земляного полотна и предотвращения осадки грунт, находящийся в трехфазном состоянии (грунт + воздух + вода), необходимо уплотнить за счет перемещения грунтовых частиц, что сопровождается вытеснением воздуха из пор грунта. При одинаковой затрате усилий уплотнение зависит от влажности грунта. Пробы для определения естественной влажности грунта берут из уплотняемого слоя. Плотность грунта определяют по окончании отсыпки и уплотнения каждого слоя грунта, но в отдельных случаях допускается проверка плотности насыпи не послойно, а на глубину до 2 м путем проходки шурфов. 30

2. Автомобильный и тракторный транспорт

После определения естественной влажности We (%) и плотности насыпи производят их сравнение с оптимальной влажностью Wo (%) и требуемой плотностью насыпи. При этом возможны следующие результаты: We = Wo ± 2 % – грунт немедленно уплотняют катками; We >Wo ± 2 % – требуется естественное подсушивание грунта до оптимальной влажности; We < Wo ± 2 % – требуется доувлажнение грунта водой. Количество воды, необходимое для искусственного увлажнения 3 V (м ), может быть рассчитано по следующей зависимости:

V = (Wo − We )

P , 1 + We

где Р – вес слоя грунта, подлежащего укатке, P = l·b·h·γ, т; l – длина участка, подлежащего доувлажнению, м; b – ширина земляного полотна, м; h – толщина уплотняемого слоя, м; γ – объемный вес влажного грунта, г/см3. При невозможности доувлажнения грунт уплотняют катками большего веса либо уменьшают толщину отсыпаемого слоя. Для контроля за уплотнением грунта в насыпи организуются специальные посты, в задачу которых входит: ● проверка качества грунтов, доставляемых из резервов и карьеров; ● наблюдение за отсыпкой грунта слоями установленной толщины, равномерным уплотнением земляного полотна, заданным количеством проходов уплотняющих машин по одному следу, по всей ширине и длине насыпи; ● контроль влажности и плотности грунта.

2.3. Подготовительные работы к строительству временных дорог Процесс сооружения временной дороги включает ряд следующих операций: выбор применительно к элементам местности дорожной трассы, разбивку и расчистку трассы от растительного покрова, работы по формированию поперечных и продольных профилей земляного полотна и, в случае необходимости, разработку грунтов в карьерах, а также устройство дорожных сооружений. Трасса проектируемой дороги (трасса пути) выбирается по крупномасштабной топографической карте. В первую очередь вычерчивают проекцию трассы на горизонтальную плоскость, на плане определяют радиусы кривых, количество поворотов и коэффициент развития трассы. 31

Эксплуатация транспортного оборудования

Трасса пути – линия, положение которой в пространстве определяет план и профиль оси земляного полотна; горизонтальная проекция трассы называется планом пути, вертикальная – продольным профилем пути – чередование наклонных и горизонтальных участков, расположение и длина которых определяются рельефом местности. Коэффициент развития трассы – это отношение фактической длины пути к длине отрезка прямой линии между началом и концом дороги. На продольном профиле определяют руководящий (наибольший) подъем и места сооружения насыпей, выемок и резервов. Для подсчета объемов земляных работ вычерчивают и устанавливают параметры необходимых поперечных профилей (вертикальных разрезов пути) различных участков дороги. Строительство дороги начинается с разбивки трассы и расчистки ее от растительного покрова. Ось трассы фиксируется на поверхности земли реперами, определяющими начало, середину и конец криволинейных участков пути. Через каждые 50–100 м устанавливаются вешки, измеряются превышения. Наиболее точным способом разбивки криволинейных участков трассы является разбивка кривых по хордам (рис. 2.1). От начала кривой Н в направлении прямого участка трассы натягивают между точками Н и А1 мерную ленту длиной 10–20 м. Затем конец мерной ленты переносится из точки А1 в точку а1 на расстояние крайнего перемещения, величина которого определяется в зависимости от выбранного радиуса закругления и длины мерной ленты.

а3 А3

а2 а1 Н

А2 А1 Рис. 2.1. Схема разбивки криволинейного участка трассы по хордам

Далее прямая На1 провешивается от точки а1 до точки А2, и конец ленты из этой точки переносится в точку а2 на расстояние промежуточного перемещения (табл. 2.6). Так осуществляется разбивка трассы на одной половине кривой. На другой ее половине разбивка производится аналогично, 32

2. Автомобильный и тракторный транспорт

но в обратном порядке, начиная с конца кривой, граничащего с прямолинейным участком. Высокая точность при разбивке трассы на криволинейных участках пути обеспечивается при помощи теодолита. Предельные углы подъема устанавливаются с учетом технических характеристик транспортных средств. При углах подъема, превышающих допустимые, план трассы соответственно изменяют. В лесных местностях, в особенности в таежных районах, после разбивки трассы производятся работы по валке леса и корчевке пней. При выборе дорожных трасс следует стремиться к сокращению объемов вырубки лесов, ценных пород деревьев, а также участков, предназначенных для водоохранных, противоэрозийных, санитарно-гигиенических целей, а также лесов в местностях с малыми лесосырьевыми ресурсами. Таблица 2.6 Зависимость перемещения ленты от радиуса кривой Перемещения конца Радиус Длина Радиус ленты, м закругмерной закруглеления, промежуленты, м крайние ния, м м точные 25 10 2,00 4,00 75 30 10 1,67 3,33 100 40 10 1,25 2,50 125 50 10 1,00 2,00 150 60 10 0,84 1,67 200

Длина мерной ленты, м 10 20 20 20 20

Перемещения конца ленты, м промежукрайние точные 0,67 1,33 2,00 4,00 1,60 3,20 1,33 2,66 1,00 2,00

Ширина просек для автомобильных дорог, прокладываемых в лесных массивах, принимается равной 10–15 м. При меньшей ширине появляется опасность возникновения лесных пожаров от искр в выхлопных газах транспортных машин. Прорубать просеку целесообразно в зимнее время, когда заболоченные участки леса более доступны; кроме того, почва подготовленной в зимние месяцы просеки быстрее подсыхает в весенние месяцы. Если высота проектируемой насыпи позволяет оставлять при вырубке леса пни, то валка леса производится с использованием бензомоторных или электрических пил, в других случаях рациональнее использовать бульдозеры, тракторы либо лебедки. В этом случае валка деревьев осуществляется следующим способом: трос длиной 80–100 м обводят вокруг группы в 10–20 деревьев с диаметром стволов 25–30 см. Конец троса привязывается к прочному пню, и при натяжении другого конца трактором или лебедкой деревья валятся. Производительность данного способа валки может достигать 100–120 деревьев в смену. 33

Эксплуатация транспортного оборудования

При взрывном способе валки деревьев заряд взрывчатого вещества (ВВ) размещают в шпуре1, пробуренном под корнями деревьев, как правило, под углом 35–50° к горизонту. Во избежание раскалывания ствола при взрыве заряд должен располагаться не менее 0,5 м ниже корневища. На каждый сантиметр диаметра ствола необходимо использовать 8–15 г ВВ. Масса заряда ВВ Q, кг, может быть определена по формуле Q = qd ,

где q – удельный расход ВВ на 1 см диаметра ствола дерева, кг/см; d – диаметр ствола дерева на высоте 10 см от разветвления корней, см. Удельный расход ВВ (кг/см) рассчитывается по зависимости g = c + 0,1d,

где с – коэффициент, учитывающий свойства грунтов (табл. 2.7). Таблица 2.7 Значения коэффициента учета свойств грунтов Породы деревьев Мягкие породы деревьев: сосна, ель, ольха, осина, пихта и др. Твердые породы деревьев: береза, бук, дуб, клен, ясень и др.

Грунт щебнистый с галькой

суглинистый

11,2

13,2

5,2

13,2

17,5

7,5

Торф

Взрывной способ валки деревьев применяют преимущественно в тех случаях, когда необходимо удалить с дорожной трассы несколько деревьев. Корчевка пней осуществляется в местах, запроектированных выемок и водоотводов, а также там, где дорожное полотно располагается на нулевых отметках или проектная высота насыпи составляет менее 0,5 м. Корчевку пней рекомендуется осуществлять в весенние месяцы или летом в дождливое время, когда почва сильно обводнена. Механизированный способ корчевки заключается в применении специальной техники и механизмов: бульдозеров, тракторов, лебедок, полиспастов (рис. 2.2). Расчистка трассы и снятие растительного слоя, как правило, осуществляются бульдозерами. Растительный слой удаляется на глубину 0,1–0,15 м в местах проектируемых насыпей высотой менее 0,5 м, на участках с нулевыми отметками и площадях предполагаемых выемок. В заболоченных, с повышенной влажностью местах целесообразно производить осушение трассы. 1

Шпур – цилиндрическая горная выработка диаметром до 75 мм, длиной до 5 м, пробуренная в горной породе для размещения заряда взрывчатого вещества и других целей. 34

2. Автомобильный и тракторный транспорт

Производительность бульдозера и грейдера с прямым отвалом П, м /ч, может быть рассчитана по следующей формуле: 3

П=

3 600 ⋅ V ⋅ K у ⋅ К в ⋅ К с Тц

,

где V – объем призмы волочения, срезанный отвалом машины, м3; Ку – коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительность машины (табл. 2.8); Кв – коэффициент использования бульдозера во времени, Кв = 0,8–0,9; Тц – продолжительность цикла, с; Кс – коэффициент сохранения грунта при транспортировке, Кс = 0,005Sп; Sп – расстояние перемещения, м.

б Рис. 2.2. Корчевка пней тракторной лебедкой: а – прямой тягой; б – при помощи двух и трехкратного полиспаста; 1 – корчуемый пень; 2 – анкерный канат; 3 – тяговый канат; 4 – трактор с лебедкой; 5 – анкерный пень; 6 – вспомогательный анкерный пень; 7 – блок Таблица 2.8 Коэффициент влияния уклона местности Угол наклона, град 0–5 5–10 10–15 15–20

При работе на подъемах 1–0,67 0,67–0,5 0,5–0,4 0,4–0,2

При работе на спусках 1,0–1,33 1,33–1,94 1,94–2,25 2,25–2,28 35

Эксплуатация транспортного оборудования

Объем призмы волочения V, м3, может быть рассчитан по формуле

В ⋅ Н 02 ⋅ К п V = , 2 К р ⋅ tgα где В – ширина отвала бульдозера (грейдера), м; Но – высота отвала бульдозера по хорде, м; Кр – коэффициент разрыхления грунта (для песка, гравия и щебня Кр = 1,2; суглинка и супеси Кр = 1,3; глины Кр = 1,35); α – угол естественного откоса, град; Кп – коэффициент потерь, Кп = 0,5–0,9. Продолжительность цикла Тц (с) рассчитывается по формуле ТЦ =

SР SП SР + SП + + + 2tП + tС + tО , v1 v2 v3

где Sp – длина пути набора грунта стволом бульдозера, м; v1, v2, v3 – скорости при наборе грунта (резании), перемещении грунта и обратном (холостом) ходе бульдозера (грейдера) соответственно, м/с; tп – время на разворот бульдозера и грейдера в конце участка, tп = 10 с; tс – время на переключение передач, tс = 5 с; tо – время на опускание отвала, tо = 1–2 с. Разработку грунта следует производить на рабочей передаче переднего хода, обратный ход – на максимальной подаче заднего хода. Производительность бульдозера с поворотным отвалом Пп, м3/с, при планировочных работах может быть рассчитана по формуле ПП =

3 600 ⋅ ( В sin αO − 0,5 ) ⋅ К В , ⎛S ⎞ n ⎜ + tП ⎟ ⎝v ⎠

где n – число проходов машины по одному месту; v – скорость движения бульдозера, м/с; αо – угол установки отвала бульдозера в плане, град.; S – длина планируемого участка, м; 0,5 – величина перекрытия проходов, м. Производительность скрепера, м3/с, 3 600 ⋅ К нк ⋅ Q ⋅ К ВР , Пс = КР ⋅ ТС где Кнк – коэффициент наполнения ковша грунтом, Кнк = 0,9–1,2; Q – емкость ковша, м3; Tс – продолжительность цикла работы скрепера, с; Квр – коэффициент использования скрепера во времени, Квр = 0,8–0,9. Продолжительность цикла работы скрепера, с, l l l l +l +l Т С = H + П + Р + H П Р + tО , vР vП vЗ vХ где lн – длина пути наполнения ковша, lн = 5 м; lп – расстояние перевозки грунта, м; Lр – длина пути разгрузки ковша, м; vр, vп, vз – скорость скрепера 36

2. Автомобильный и тракторный транспорт

соответственно при резании, перевозке грунта и разгрузке ковша, м/с; vх – скорость холостого хода скрепера, м/с; tо – время на маневры в цикле, tо = 30 с. При взрывном способе корчевки пней применяют шпуровые заряды ВВ, располагаемые либо в наклонном шпуре, пробуренном в грунте, пересекающем корневище пня под углом 35–45º, либо в отверстии, высверленном непосредственно в древесине, что целесообразно для пней деревьев, имеющих стержневую корневую систему (табл. 2.9). Таблица 2.9 Масса заряда ВВ, кг, на 1 см диаметра пня Порода дерева Ель, ольха Сосна Береза и прочие

Болотистый грунт 0,014 0,016 0,017

Песчаный грунт 0,016 0,022 0,020

Глинистый грунт 0,012 0,013 0,014

Производительность взрывного способа корчевки пней деревьев может составлять 60–200 шт. в смену.

2.4. Устройство площадок для размещения буровых установок Подготовка площадки для размещения (сооружения) буровой установки по трудоемкости, составу операций и виду применяемой техники сопоставима с подготовительными работами к строительству временных дорог. Прежде всего на планируемом месте размещения буровой установки не должно находиться посторонних наземных и подземных трубопроводов, кабелей и других инженерных сооружений. Территория выбранной площадки должна быть очищена от деревьев, кустарников, сухой травы, валунов и спланирована таким образом, чтобы расстояние от буровой установки до жилых и производственных помещений, охранных зон железных и шоссейных дорог, инженерных коммуникаций составляло не менее высоты вышки плюс 10 м, а до магистральных нефте- и газопроводов – не менее 50 м. Размещение буровых установок на меньших, чем указанные расстояния, допускается, но обязательным условием при этом является проведение специальных мероприятий, обеспечивающих безопасность работ, а также безопасность населения. При планировке площадки для размещения буровой установки производится засыпка ям, срезание бугров и кочек, а также сооружение необ37

Эксплуатация транспортного оборудования

ходимых подъездов и отводов дождевых вод. При слабом и рыхлом грунте должно производиться его укрепление (цементация, силикатизация и т. п.), топкие места следует покрывать настилом из гати либо железобетонных плит. В процессе силикатизации производится нагнетание в пробуренные скважины силикатных растворов (силиката натрия и хлористого кальция) с целью закрепления слабых грунтов. В зонах развития многолетнемерзлых пород необходимо принимать меры по предотвращению их растепления, в частности, методами теплои гидроизоляция грунтов, установкой сооружений на свайных фундаментах. Принимаемые меры должны обеспечить сохранность торфяного покрова и мха. Размеры рабочей площадки должны соответствовать типу применяемого оборудования, тем самым обеспечивая возможность свободного размещения на ней всех необходимых вспомогательных сооружений и оборудования. К таким сооружениям и оборудованию следует отнести приемный мост (настил), зумпф для промывочной жидкости, стеллаж для бурильных и обсадных труб, передвижную электро- или компрессорную станцию и др. При сооружении стационарной буровой установки расположение бурового оборудования и всех механизмов на площадке должно быть ориентировано по направлению приемного моста и связанного с ним вышечного блока. Данное направление определяют по двум основным факторам: по общему уклону поверхности площадки и направлению господствующих ветров. Направление приемного моста при сооружении стационарной буровой установки на ровной без уклона площадке выбирают в зависимости от направления господствующих ветров с таким расчетом, чтобы приемный мост и воротная часть вышки были с подветренной стороны. Такое расположение вышечного блока в большей мере защищает рабочую площадку буровой от воздействия ветров и атмосферных осадков. При сооружении стационарной буровой установки на площадке с уклоном направление приемного моста следует выбирать в зависимости от уклона местности с таким расчетом, чтобы оборудование циркуляционной системы при монтаже располагалось в сторону уклона. Несоблюдение этого условия может привести к тому, что буровой шлам и техническая вода будут попадать к фундаментам бурового оборудования и на подвышечную площадку к противовыбросовому оборудованию. Оборудование и материалы на буровой площадке следует располагать таким образом, чтобы не допускать излишних перемещений их в процессе монтажа и не создавать стесненных условий для работы. Порядок расположения на площадке оборудования, блоков, деталей и строительных материалов определяется монтажной схемой буровой ус38

2. Автомобильный и тракторный транспорт

тановки, способом ее сооружения, рельефом местности, состоянием грунта и наличием подъездных путей. Все названные факторы учитываются при составлении схемы размещения бурового оборудования, инструмента и материалов на месте проектируемой строительной площадки (рис. 2.3). Рациональной является схема, предусматривающая размещение оборудования и материалов в два ряда по сторонам рабочей площадки, параллельным продольной оси приемного моста. По такой схеме в первом ряду располагают те материалы и оборудование, которые будут использованы или смонтированы в первую очередь, а во втором ряду – в последующую очередь после освобождения площадки первого ряда. Буровое оборудование и блоки должны находиться на возможно близком расстоянии от места их монтажа. Расстояние между оборудованием и материалами должно быть необходимым и достаточным для проезда и маневрирования различных механизмов и транспортных средств, используемых в работе. Оборудование и конструкции, устанавливаемые при монтаже на выкладках из бревен, а не на специально сооружаемых фундаментах, по возможности выгружают с транспорта и устанавливают на месте монтажа. Для условий крупноблочного монтажа при установке блоков с транспортных средств непосредственно на фундаменты необходимо разработать схему рациональной последовательности завоза крупных блоков на площадку и установки их на место монтажа. При расположении буровой установки на сельскохозяйственных угодьях необходимо обеспечить наименьший размер потрав, минимизируя затраты на проведение работ по рекультивации земель. Вблизи отвесных склонов размеры рабочей площадки должны обеспечивать возможность размещения установки вне призмы обрушения, расстояние от бровки склона до основания установки должно быть не менее 3 м. При необходимости размещения буровой установки на горном склоне, вблизи от края оврага, карьера, в районе развития карста или других местах, в которых возможны оползни, обрушения поверхности, прохождение селевых потоков, сход лавин и подобные опасные явления, подготовка рабочей площадки должна осуществляться по индивидуально утвержденному проекту. При использовании передвижной электростанции (ПЭС) с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) ее размещение должно осуществляться в соответствии со следующими правилами безопасности: а) ПЭС мощностью до 125 кВт разрешается устанавливать в привышечных сооружениях, если она обслуживает одну установку; б) при обслуживании нескольких буровых установок ПЭС должна размещаться в обособленном помещении, находящемся на расстоянии от буровой установки не менее полуторной высоты вышки; 39

Эксплуатация транспортного оборудования

Рис. 2.3. Схема размещения оборудования и размеры буровой площадки: 1 – буровая установка с трапом для выноса снаряда; 2 – зумпф для раствора; 3 – стеллаж для бурового снаряда; 4 – предохранительная бровка, H≥0,7 м; 5 – подъездной путь автотранспорта; H – высота врезки для проходки горизонтального участка, м; а – ширина площадки, м; с – минимальное расстояние от края гусениц до верхней бровки, м

40

2. Автомобильный и тракторный транспорт

в) ПЭС, работающие без постоянного присутствия машиниста, должны устанавливаться на расстоянии не более 25 м от постоянного рабочего места машиниста буровой установки или его помощника; г) при бурении скважин в условиях возможных нефтегазопроявлений ПЭС должна устанавливаться в обособленных помещениях на расстоянии от буровой установки, превышающем высоту вышки не менее чем на 50 м.

2.5. Устройство автомобильных дорог Автомобильные дороги состоят из земляного полотна, дорожного покрытия и водоотводных канав (кюветов). Земляное полотно, служащее основанием для дорожного покрытия, а в случае отсутствия последнего являющееся проезжей частью дороги, представляет собой искусственно выровненную полосу земной поверхности с продольными и поперечными уклонами, обеспечивающими безопасное движение автомобилей. Уклон i выражается десятичной дробью или числом тысячных долей – промиллей (‰). Например: i = 0,05=50 ‰. Для меньшей зависимости от водных режимов в качестве материала для земляного полотна предпочтительно выбирать дренирующие грунты. Грунт полотна уплотняется, верхней поверхности полотна придается двухсторонний уклон; бровки земляного полотна выбираются в зависимости от профиля пути, грунтов и условий эксплуатации дороги. Наиболее распространенной формой земляного полотна является насыпь (рис. 2.4, а), обеспечивающая наилучшую эксплуатационную характеристику дороги. Поперечный профиль в форме выемки (рис. 2.4, б) относительно прост, но его применяют в благоприятной гидрогеологической обстановке, а также в местах пересечения холмообразных превышений земной поверхности. Черновой проезд (рис. 2.4, в) формируется за счет снятия почвеннорастительного слоя, выравнивания и уплотнения поверхности грунтов. Ширина земляного полотна дороги выбирается в зависимости от интенсивности движения, рельефа местности и срока службы дороги. В равнинных и холмистых местностях она может составлять от 3,5 до 9 м, при горном рельефе и в болотистых местностях – от 3,5 до 6,5 м. На поворотах дороги земляное полотно расширяется в сторону центра кривой на величину, зависящую от радиуса кривой (табл. 2.10). Увеличение ширины дороги до рекомендуемых размеров производится на участках полотна длиной 10 м, а в стесненных условиях – на пятиметровых участках. 41

Эксплуатация транспортного оборудования

На крутых поворотах целесообразно произвести переход с двухскатного профиля земляного полотна на односкатный профиль с углом наклона к центру кривой от 2 до 10° (в зависимости от радиуса кривой). На автомобильных дорогах, имеющих ширину земляного полотна до 5,5 м, устраиваются разъезды в пределах видимости, но не далее 300 м один от другого, ширина разъезда составляет не менее 8 м, длина – не менее 30 м [2].

а

б

в Рис. 2.4. Профили земляного полотна: а – насыпь; б – выемка; в – черновой проезд Таблица 2.10 Зависимость величины расширения полотна от радиуса кривой Ширина полотна, м 3,5–6,0 6,5–9,0 9,5–12,0

15 1,7 3,3 4,2

Расширение полотна (м) при радиусе кривой (м) 20 30 40 50 100 150 1,3 1,0 0,8 0,7 0,5 0,4 2,6 2,0 1,7 1,6 1,0 0,8 3,1 2,6 2,1 1,9 1,4 1,0

200 0,3 0,5 0,7

Подъездные автомобильные пути участков геолого-разведочных работ сооружаются, как правило, с нежесткими дорожными покрытиями. Прочность основания определяется степенью уплотненности и влажностью грунта. В насыпном земляном полотне напряжения, возникающие от колесной нагрузки, имеют максимальные значения у поверхности и с глубиной снижаются. В земляном полотне выделяют так называемую активную зону, в которой напряжения от колесной нагрузки превышают одну десятую напряжений, возникающих под действием веса вышележащего грунта. При нагрузке на колесо, составляющей от 3 000 до 7 000 кг, глубина активной зоны достигает 2–2,5 м. На автомобильных дорогах с высотой насыпи менее 2–2,5 м и на дорогах без насыпей активная зона распространяется на основной грунт [4, 18]. 42

2. Автомобильный и тракторный транспорт

При определении параметров насыпи и для учета влажности земляного полотна следует учитывать существующее деление местности на пять зон водного режима грунтов: I – тундра; II – зона лесов; III – лесостепь; IV – степь; V – засушливая (аридная) зона (табл. 2.11) [5]. Таблица 2.11 Величина возвышения бровки для различных зон водного режима Грунт Крупные и средние пески Мелкие пески и супеси Пылеватые грунты и легкие суглинки Тяжелые суглинки и глины

Рекомендуемые возвышения бровки для различных зон водного режима, м II III IV V 0,6/0,8 0,5/0,7 0,4/0,6 0,3/0,5 0,7/1,3 0,6/0,9 0,5/0,9 0,4/0,8 0,9/2,0 0,8/1,8 0,6/1,5 0,5/1,4 0,8/2,0 0,7/1,5 0,5/1,2 0,5/1,1

Примечание. В числителе дробей приведены рекомендуемые величины возвышения бровки земляного полотна над поверхностью земли; в знаменателе указаны величины возвышения бровки над уровнем воды для участков с постоянным увлажнением бессточными поверхностными водами или грунтовыми водами, выходящими на поверхность.

Наиболее ответственными участками земляного полотна являются насыпи, возводимые из пород, выбираемых из выемок или резервов. Разбивка местности заключается в обозначении ширины насыпей (по низу) и выемок (по верху), границ резервов и водоотводов. Разбивочные колья устанавливаются по трассе на расстоянии до 10 м. Лучшими материалами для насыпей являются щебень, гравий, крупный песок. Насыпь не сооружают из илистых грунтов, торфа, солончаковых почв. Поперечные размеры насыпей и выемок (рис. 2.5) определяются по следующим параметрам: ширина насыпи по низу

Bн = b + 2mH ; ширина выемки по верху Bв = b + 2(mH + К ) ,

где b – ширина основной площади (≈3–3,5 м); m = ctg α – показатель заложения откоса; α – угол естественного откоса, град; Н – высота насыпи или глубина выемки, м; К – ширина кювета по верху, K ≈ 0,6 м. Для предохранения земляного полотна от разрушения потоками воды вдоль него сооружают водоотводные устройства – кюветы и канавы, ширина по дну и глубина которых должна составлять не менее 0,5 м. 43

Эксплуатация транспортного оборудования

При сооружении земляного полотна основной строительной машиной является бульдозер (ДТ-75 ДЕРС2, ДТ-75 ДЕРС4), с помощью которого выполняются основные виды дорожных работ: образование выемок и насыпей, перемещение грунта, планировка, уплотнение породы в насыпях и др.

α mН

mH

b а

mН

К

b

К

mН

б Рис. 2.5. Схема разбивки земляного полотна: а – насыпь; б – выемка

Для возведения насыпи чаще всего применяется поперечная или продольная схема отсыпки грунтов. При поперечной отсыпке грунт забирается бульдозером из боковых резервов и короткими поперечными ходами доставляется к насыпи. По характеру движения бульдозера возможны челноковая и кольцевая схемы. При способе поперечной отсыпки грунтов в насыпь применяется челноковая схема: бульдозер возвращается от насыпи к месту зарезки в породу задним ходом [4, 5]. Затраты времени на холостой ход бульдозера невелики, так как расстояние до резерва незначительно. При продольной отсыпке насыпей грунт, как правило, забирается бульдозером из соседних выемок или, при отсутствии последних и большой высоте насыпи, из резервов и даже небольших карьеров, расположенных на более или менее значительном расстоянии от сооружаемого участка насыпи. Использование для этих целей грунта из ближайших выемок весьма целесообразно, так как процесс образования выемки совмещается с возведением насыпи на соседнем элементе профиля пути. При перемещении грунта на расстояние, превышающее 50 м, и использовании бульдозеров с пониженными скоростями заднего хода приме44

2. Автомобильный и тракторный транспорт

нение кольцевой схемы движения бульдозера становится более целесообразным [4]. При перемещении грунта отвалом бульдозера с увеличением расстояния возрастают (за счет рассыпания в стороны) потери грунта, особенно значительные в сыпучих породах. Для снижения потерь грунта при транспортировке целесообразно бульдозер направлять по одному и тому же следу, при этом за счет образования небольших валов с обеих сторон отвала бульдозера рассыпания породы не происходит (рис. 2.6, а).

а

20–30 м б Рис. 2.6. Схемы перемещения грунта: а – по одному следу; б – с промежуточным валом

Для перемещения породы на расстояния 100 м и более пользуются методом транспортировки с промежуточным валом (рис. 2.6, б), что позволяет увеличить (за счет уменьшения потерь и улучшения условий набора породы из промежуточных валов) производительность транспортировки на 20–30 %. Разработку выемок бульдозерами также осуществляют поперечными и продольными заходами. Способ поперечных заходов применим при проходке выемок небольшой глубины или верхней части глубоких выемок. Продольный способ проходки целесообразно использовать не только в глубоких выемках, но также при совмещении этих работ с образованием насыпи на соседнем элементе профиля пути [4, 18]. На расстояния, намного превышающие 100 м, транспортировка породы может осуществляться колесными скреперами. В этом случае при сооружении земляного полотна производится послойная отсыпка породы с последующим ее разравниванием и уплотнением (толщина слоя до 0,3 м). 45

Эксплуатация транспортного оборудования

Земляное полотно автомобильных дорог перекрывается дорожной одеждой, представляющей многослойную конструкцию (рис. 2.7), предназначенную для обеспечения ровной и прочной поверхности дороги. Верхний слой дорожной одежды называется дорожным покрытием. 1 Дорожные покрытия принято подразделять на следующие типы: 2 усовершенствованные: цементно-бетонные, асфальтобетонные, грунтоасфальтовые; 3 переходные: щебеночные, гравийные, шлаковые, грунтощебе4 ночные и грунтогравийные, обработанные вяжущими материалами; Рис. 2.7. Схема дорожной одегрунтовые, укрепленные вяжущими жды: 1 – дорожное покрытие; 2 – несущий слой; 3 – основаматериалами; ние; 4 – земляное полотно низшие: грунтовые, укрепленные гравием, щебнем и дресвой; грунтовые. Дорога получает название по материалу покрытия (табл. 2.12). Таблица 2.12 Эксплуатационные характеристики автомобильных дорог Покрытие

Эксплуатационная характеристика В период осенней и весенней распутицы и в Грунтовое из осушенного и уплот- дождливое время при глинистых и суглининенного грунта стых грунтах дороги непроезжие, при пылеватых и супесчаных грунтах – труднопроезжие Грунтовое из грунтов, улучшенных В весенние месяцы и в периоды длительных гранулометрическими добавками дождей дороги непроезжие Весной, осенью и в длительные дождливые Грунтощебеночное, грунтогравийное периоды труднопроезжие Грунтовое и грунтощебеночное, обра- В длительные влажные периоды движение неботанные вяжущими материалами сколько затруднено В длительные влажные периоды движение неГравийное, щебеночное сколько затруднено Гравийное и щебеночное, обработанДвижение возможно круглогодично ные вяжущими материалами Грунтовое с железобетонными коле- При профилированном земляном полотне сопроводами движение возможно круглогодично

46

2. Автомобильный и тракторный транспорт

Автомобильные дороги участков геолого-разведочных работ имеют в основном грунтовые покрытия (низший тип). В связи с тем, что эти дороги временные и интенсивность движения на них незначительна, конструкция верхней одежды проста и состоит из одного слоя дорожного покрытия. Соответствующий подбор грунтов по гранулометрическому составу увеличивает прочность грунтовых покрытий; крупные частицы – скелет упрочненного грунта – связываются между собой мелкими частицами пыли и глины. Дорожное покрытие в глинистых грунтах улучшается песчаными добавками, в сыпучих песках – добавками суглинков или торфа; при любых грунтах добавка гравия или щебня улучшает качество дорожных покрытий. Простейший способ улучшения грунтового покрытия сводится к рассыпанию добавки непосредственно на поверхность дороги слоем толщиной 0,03–0,05 м с последующей укаткой колесами автомашин. Для лучшего вдавливания рассыпку добавки целесообразно производить в увлажненный дождем грунт полотна [4]. При добавлении аналогичным методом гравия или щебня качество дороги повышается; такие дороги называются грунтогравийными или грунтощебеночными. Содержание гравия (щебня) в дорожном покрытии должно составлять от 25 до 40 %; крупность частиц добавки – от 20 до 40 мм, содержание глинистых частиц не должно превышать 15 % [2]. В поперечном сечении дорожные покрытия могут иметь серповидный, полукорытный и корытный профили. Серповидный профиль (рис. 2.8, а) целесообразен при необходимости улучшения эксплуатационных качеств грунтовых дорог, полукорытный профиль (рис. 2.8, б) используется для гравийных и грунтощебеночных дорог, корытный (рис. 2.8, в) – для покрытий с добавками вяжущих материалов. При относительно небольшой протяженности подъездных путей целесообразно сооружение дорог переходного типа: грунтовых, грунтощебеночных или грунтогравийных, укрепленных вяжущими веществами. Покрытие таких дорог образуется при смешивании грунта верхнего слоя полотна с битумами или каменноугольным дегтем. Толщина улучшенного слоя – 0,08–0,2 м; при толщине покрытия менее 0,15 м ему придают серповидный профиль, при большей толщине – корытный. Расход вяжущих материалов – 60–100 кг битума на 1 000 кг грунта. При минимально возможной ширине проезжей части и наименьшей толщине покрытия расход вяжущих материалов составляет 3 000–4 000 кг на 1 000 м [11]. Для смешивания с вяжущими материалами пригодны следующие грунты: пески и супеси с примесью небольшого количества пылеватого материала или пылеватые суглинистые и глинистые грунты с добавлением 47

Эксплуатация транспортного оборудования

песка с таким расчетом, чтобы смеси содержали не более 15 % глинистых частиц, от 25 до 60 % пылеватых частиц и не более 1 % водорастворимых солей. Устройство дорожного покрытия сводится к следующим операциям [2]: 1) рыхление грунта земляного полотна и перемещение его к обочинам с образованием «корыта»; 2) укатка образовавшегося «корыта»; 3) перемещение грунта с обочин в «корыто»; 4) розлив вяжущего материала; 5) перемешивание грунта с вяжущим материалом грейдером с последующей укаткой катком. В местах, характеризующихся невысоким увлажнением грунтов, в качестве вяжущих материалов может быть применен цемент или известь. Норма расхода вяжущих материалов составляет 8–10 % от веса улучшаемого грунта; толщина обрабатываемого слоя – 10–15 мм. Цементогрунт достаточно прочен, известегрунт менее устойчив, а при увлажнении неморозостоек. Комплекс операций, связанных с сооружением дорог из гравия, щебня, дресвы и малопрочных каменных материалов (в частности, известняка), сводится к профилированию и уплотнению земляного полотна, рассыпке материала покрытия, профилированию рассыпанного материала и его уплотнению. Работы выполняются с использованием грейдеров, катков и погрузчиков. В настоящее время широко используются автогрейдеры следующих марок: ГС 14.02, ГС 18.05, ГС 10.01, ДЗ-122, ДЗ-133, ДЗ-143 (рис. 2.9).

а

б

в Рис. 2.8. Поперечные профили дорожных покрытий

Рис. 2.9. Автогрейдер ДЗ-143

Сооружение грунтовых дорог со сборно-разборным железобетонным покрытием колейного типа (железобетонными колесопроводами) 48

2. Автомобильный и тракторный транспорт

рекомендуется для сравнительно небольших участков подъездных путей, прокладываемых на слабых грунтах. Нижним строением таких дорог может служить профилированное земляное полотно или слегка выровненная поверхность почвы. Верхнее строение состоит из песчаной подушки и колейных железобетонных плит [2]. С учетом сравнительно невысокой грузонапряженности дороги допускается укладка облегченного (решетчатого) типа плит непосредственно на грунт при предварительной планировке его поверхности. Размеры плит, рекомендуемых для движения по дороге большегрузных автомобилей, следующие: длина 2,5–3 м; ширина 1–1,2 м; толщина 0,14–0,2 м. На поворотах дороги укладывают поперечные плиты, имеющие трапецеидальную форму. При проведении ремонтных работ на дорогах восстанавливают и улучшают дорожное покрытие, разрушенное или деформированное в процессе интенсивной эксплуатации при перевозке тяжелых грузов, а также в результате значительного увлажнения грунтов в дождливые периоды. В случае восстановления дорог, эксплуатирующихся ранее в течение одного или нескольких периодов, либо в связи с изменением стадии разведочных работ от предварительной к детальной, требуется повышенный объем трудовых и экономических затрат. Перечень работ может включать изменения в расположении трасс дорог, ремонт или возведение на отдельных участках нового земляного полотна и дорожного покрытия, а также в связи с возможным или предполагаемым увеличением масштабов и сроков производства геолого-разведочных работ – изменение типа дороги и ее поперечных размеров. В частности, вместо ранее использовавшейся грунтовой дороги с односторонним движением может быть предусмотрено строительство грунтогравийной дороги с вяжущими материалами и двухсторонним движением.

2.6. Дороги в зоне полупустынь и пустынь При сооружении подъездных путей или прокладке маршрутов, транспортных полос в зоне полупустынь и пустынь для обеспечения надежности транспортных связей применяют особые конструкции автомобильных дорог. Солончаки представляют собой довольно обширные по площади плоские пониженные участки земной поверхности, обычно заливаемые в весенние месяцы паводковыми водами. Верхний слой солончака вследствие переувлажнения разжижается. В сухое время под образующейся небольшой твердой корочкой грунт часто сохраняется переувлажненным. 49

Эксплуатация транспортного оборудования

Такие солончаки, называемые мокрыми солончаками или солеными болотами, характеризуются порой в течение круглого года полной непроходимостью. Земляное полотно на сухих солончаках представляет собой насыпь высотой 0,8–1 м (рис. 2.10), возводимую из засоленных грунтов, вынимаемых из расположенных рядом резервов глубиной 0,5–0,6 м и шириной до 5–6 м [2]. Между подошвой насыпи и резервами оставляется берма – горизонтальная площадка шириной 1–1,5 м, разделяющая откосы насыпи и резерва. Верхний наиболее засоленный слой грунта толщиной 0,1–0,2 м перед насыпкой срезается. Во избежание дальнейшего засоления полотна (за счет капиллярного поднятия солевых растворов) в насыпи на глубине 0,5 м от верхней бровки устраивается гравийная прослойка толщиной не менее 0,1 м. Прочие параметры полотна такие же, как для дорог обычного типа.

Рис. 2.10. Поперечный профиль дороги на солончаке

На мокрых солончаках насыпи сооружаются из привозных грунтов, чаще песка. Под действием веса насыпь постепенно погружается в увлажненный грунт. При небольшой мощности солончаков целесообразно погружение насыпи до твердого основания. При значительной мощности солончаков насыпь, как правило, не достигает твердого основания, ее осадка в процессе погружения должна учитываться при определении минимальной высоты насыпи. Возводить насыпь на мокрых солончаках следует двумя сближенными параллельными валами выше рабочей отметки с последующим разравниванием грунта между кромками валов бульдозером. Такыры – пониженные участки в пустынных местностях с гладкой глинистой поверхностью, очень плотной и твердой, растрескивающейся в сухое время года на полигональные плиты. Весной такыры сначала превращаются в мелкие озера, а затем (до высыхания) в непроходимые топи. Если по автомобильным или тракторным путям, проложенным по такырам, в период распутицы осуществляется перевозка грузов, тогда устраивают насыпную трассу из грунта такыра. Так как в летние месяцы возведение насыпи связано со значительными трудностями, обусловленными сложностью отбойки и разрушения крепкого ссохшегося грунта, дорожные работы (отсыпка и профилирование насыпи) производятся обычно зимой. Высота насыпи устанавливается с расчетом превышения бровки над уровнем паводковых вод. 50

2. Автомобильный и тракторный транспорт

Для повышения надежности и сохранности транспортной связи в весенние месяцы поперечные размеры насыпи выбираются больше размеров насыпей земляного полотна обычных дорог [4]. Надежность транспортных путей, проложенных в пустынных областях, зависит от интенсивности засыпания дороги песком. Без защиты от заносов дорога не обеспечит нормальной эксплуатации транспорта даже в течение суток. Наиболее эффективным и простым средством против заносов является сооружение земляного полотна с поперечным профилем обтекаемой формы (рис. 2.11). При обычном поперечном профиле дороги (рис. 2.11, а) за откосом насыпи земляного полотна в зоне завихрения неизбежно происходит отложение песка, тогда как при поперечном профиле обтекаемой формы (рис. 2.11, б) вихревой зоны не возникает. а

Направление ветра

Зона завихрения

б

H А

в

R

R1 А1

В H

В1

R

H1

Рис. 2.11. Поперечные профили дорог в песках

При сооружении насыпи с водоотводными канавами поперечный профиль их делается обтекаемым, а сопряжение с насыпью – плавным (рис. 2.11, в). По сторонам прокладываемой и эксплуатируемой в песках дороги естественные или искусственные препятствия (кусты, сооружения и т. д.) не должны располагаться ближе, чем на 40–50 м. Условия профилирования насыпи и водоотводных канав следующие [5]: AB AB H 1 ≤ 0,1R1 и 1 1 ≥ 8 , ≥ 12 ; H1 H где Н, Н1 – превышение дороги над земной поверхностью, м; R, R1 – радиус верхней образующей поперечного профиля дороги, м; АВ, А1В1 – длина хорды, проведенной по отметке земной поверхности, м. H ≤ 0,05 R и

51

Эксплуатация транспортного оборудования

2.7. Дороги в горах Для возможности эксплуатации автомобилей и тракторов в горных условиях прокладывают временные дороги, или черновые проезды. Устройство черновых проездов сводится к выбору трассы, удалению препятствий и приданию поверхности проезда горизонтального положения в поперечном профиле. Выбор трассы производится с учетом допустимых углов подъема и радиусов закругления, обеспечения наибольшей безопасности перевозки грузов при минимальных объемах дорожных работ по укреплению проезжей части, выемки грунта и устройства насыпей, возведения защитных сооружений от осыпей, селевых потоков и лавин. В трассе горной дороги выделяют долинные ходы и перевальные участки. Долинные ходы, прокладываемые по долинам рек, характеризуются сравнительно большими уклонами и значительным количеством поворотов, так как трасса в большинстве случаев проводится параллельно руслу реки. На перевальных участках при крутых склонах горная дорога характеризуется предельными углами наклона. Минимальный радиус закругления на горных дорогах составляет 15 м [2]. Трасса на пологом участке пути развивается в виде плавной кривой, а на крутом склоне – в виде ломаной линии (зигзага). В вершинах углов зигзагов устраиваются криволинейные участки (серпантин). Предельный подъем на серпантине обычно составляет 30–45 ‰. При значительных величинах угла склона горы насыпи и полунасыпи укрепляются банкетами из камня (рис. 2.12). Наиболее распространенным профилем дороги на долинных ходах является полувыемка. Полунасыпи возводятся из грунта, получаемого из выемок или резервов. Помимо нагорных канав для обеспечения сохранности насыпи сооружают водопропускные устройства. При сооружении полувыемки на склоне горы формируется уступ, имеющий приблизительно горизонтальную подошву; при устройстве полунасыпи – уступ со ступенчатой формой подошвы. Уступы с горизонтальной подошвой образуются при взрывании зарядов ВВ в шпурах или скважинах; уступы со ступенчатой подошвой формируются только при взрывании шпуровых зарядов. В зависимости от крепости пород удельный расход ВВ составляет от 0,35 до 0,75 кг/м3. Сооружение временных дорог и черновых проездов в горах осуществляется бульдозерами, разрушение скальных пород производится с помощью буровзрывных работ. 52

2. Автомобильный и тракторный транспорт

При взрывной отбойке породы для формирования уступов шпуры разной глубины располагаются рядами, параллельными оси дорожной трассы (рис. 2.12, а). Такая технология применяется при прокладке неширокого дорожного полотна на пологих (менее 40–45º) склонах. Число рядов шпуров зависит от проектной ширины полотна; расстояние между шпурами в каждом ряду и между рядами устанавливают исходя из глубины шпуров и массы размещаемых в них зарядов ВВ.

Шпуры

α а б Рис. 2.12. Профили горных дорог: а – полувыемка; б – полунасыпь

На более крутых склонах гор и на участках трассы при формировании ступенчатой подошвы выемки используют двухъярусное или многоярусное расположение комплектов шпуров. Для бурения комплекса взрывных скважин в вершине проектируемого уступа прокладывается тропа, необходимая для перемещения и установки на ней буровых станков. Взрывным способом пользуются для планировки подошвы уступов и устройства водоотводных канав. В редких случаях образование уступов на косогоре обеспечивается взрыванием комплектов горизонтальных шпуров или методом камерных зарядов ВВ, для размещения которых в массиве проходят небольшие подземные горные выработки (штольни и шурфы с рассечками). На перевальных участках полотно дороги прокладывается часто по нулевым местам. На прямых участках дороги ей придается односкатный профиль с наклоном в сторону горы на угол 2о. На кривых участках, центр которых расположен в сторону крутого обрыва, угол наклона проезжей части составляет 1о в сторону горы. Ширина проезжей части на серпантине и кривых минимальных радиусах должна быть увеличена до 2 м. Надежным покрытием горных дорог являются гравий и щебень. При прокладке дороги на крутом склоне кривых участков, центр которых рас53

Эксплуатация транспортного оборудования

положен по направлению к горе, с внешней стороны дороги на обочине целесообразно выкладывать каменные стенки.

Щит

Барьер из бревен

Рис. 2.13. Сооружения против осыпей и обвалов на горной дороге

На постоянно действующих автомобильных дорогах в горах в ряде случаев сооружаются галереи с бетонным покрытием для защиты от осыпей и снежных обвалов. В ряде случаев на склоне горы выше дороги устраиваются сооружения для защиты от осыпи (рис. 2.13) [5]. Другим видом защиты от обвалов и осыпей может служить включение в проект дороги безопасного расстояния от трассы движения автотранспорта до образовавшегося уступа.

2.8. Лежневые дороги Увеличение надежности и улучшение эксплуатационных характеристик подъездных путей в условиях лесных зон может быть достигнуто при строительстве лежневых дорог (рис. 2.14) на участках трасс, характеризующихся слабыми грунтами и переувлажнением. При прокладке лежневых дорог основным строительным материалом является лес, получаемый при расчистке трассы. Земляные работы в этом случае практически исключены. Верхнее строение лежневых дорог состоит из поперечных (лежней, поперечин) и продольных элементов – деревянных колесопроводов, изготовляемых из хлыстов, обычно окантованных с двух сторон. Хлысты со54

2. Автомобильный и тракторный транспорт

единяются между собой штырями, скобами или просто врезаются в лежни и расклиниваются деревянными клиньями.

Рис. 2.14. Лежневая дорога

Расстояние между лежнями зависит от конструкции дороги и может приниматься в пределах 1–2 м. В сухих местах верхнее строение лежневой дороги укладывается непосредственно на грунт. При увлажненных грунтах под него обычно подводятся продольные лежни, в углубления для выравнивания дороги укладываются клетки из бревен. На болотах с достаточно плотным торфяным покровом основанием для продольных лежней служит поперечный настил [4]. Основной недостаток лежневых дорог – их недолговечность (5–7 лет). При необходимости продление срока службы дорог достигается замедлением процесса гниения леса полотна дороги за счет засыпки его песком или другим грунтом. На участках геолого-разведочных работ деревянное покрытие дороги иногда заменяют менее надежным, но простым и дешевым – хворостяным.

2.9. Дороги на болотах Очень часто автотракторные дороги пересекают сильно увлажненные и заболоченные местности. Если обход заболоченных участков невозможен или нецелесообразен, на них сооружаются временные дороги, строительство которых связано с относительно большими затратами труда и времени. Под болотом понимают участки избыточно увлажненной земной поверхности, покрытые слоем торфа мощностью более 0,3 м. Возможность и сложность сооружения дороги в их пределах определяются в основном строительным типом болота. 55

Эксплуатация транспортного оборудования

Торфяные залежи на болоте первого строительного типа (рис. 2.15, а) располагаются на твердом минеральном дне. При передвижении колесных или гусеничных транспортных средств по поверхности торфяной слой сильно деформируется, происходит образование глубоких колей и разрывы торфяного полотна. 1

2

3

а

4

5

6

7 8

9 б

10 11 12

в Рис. 2.15. Профиль дороги на болоте: а – первого типа; б – второго типа; в – третьего типа; 1 – боковые жерди; 2 – слой хвороста; 3 – слой сухого торфа; 4 – слой грунта (гравия); 5 – продольные лежни; 6 – торфяной покров; 7 – продольные брусья; 8 – поперечный настил; 9 – мягкое основание; 10 – поперечный слой накатника; 11 – продольный слой накатника; 12 – слой воды

На торфяном покрове укладывается 5–7 продольных лежней диаметром 0,15–0,18 м; при отсутствии круглого леса в качестве лежней можно применить доски или горбыли. Лежни укладывают так, чтобы в любом поперечном сечении было не более одного стыка. Поверх лежней поперек выкладывается слой хвороста или лапника шириной до 7 м, толщиной 0,3 м. Этот слой прижимается по бокам жердями, прикрепленными скобами к крайним лежням. Хворост перекрывается слоем измельченного сухого торфа или мха толщиной до 0,1 м. Поверх торфа рекомендуется насыпать слой супесчаного, суглинистого грунта или гравия. Конструкция дорожного полотна удерживается на поверхности торфяного покрова в том случае, если напряжения (удельная 56

2. Автомобильный и тракторный транспорт

нагрузка), возникающие в торфе под действием веса дороги и транспорта, будут меньше его предела прочности. У болот второго строительного типа (рис. 2.15, б) торфяные залежи располагаются на мягком основании, сложенном минеральными илами или сапропелями – илистыми отложениями с большим количеством органических веществ. На болотах этого типа возводятся более сложные конструкции дорог. Деревянное полотно дороги состоит из продольных лежней и поперечного настила из накатника диаметром 0,12–0,16 м, скрепляемых между собой скобами или нагелями. Проезжая часть дороги ограничивается продольными прижимными брусьями, между которыми на настил насыпается слой сухого торфа толщиной 0,03–0,05 м, а поверх него – грунтовый слой мощностью до 0,3 м. Канавы по бокам дороги не устраивают, так как они ослабляют торфяной покров болота. Дороги, проложенные на болотах третьего строительного типа (рис. 2.15, в) эксплуатируются в наиболее сложных условиях. Их торфяной покров имеет небольшую несущую способность, поскольку плавает в воде или жидком поле. Профиль дороги состоит из слоя уложенных сплошь лежней диаметром 0,2 м, перекрытых поперечным слоем накатника, на котором укладываются второй продольный и третий поперечный слои накатника диаметром 0,18–0,20 м. Дорожное полотно ограничено с боков двумя прижимными брусьями (бревнами) и перекрыто защитным слоем грунта толщиной 0,03–0,05 м. Обочины дороги подсыпают сухим торфом. Пример 1. Рассчитать конструкцию дорожного полотна на болоте первого строительного типа при следующих условиях. Допустимая удельная нагрузка на торфяной покров Qдоп=100 кН/м2; дорога должна обеспечить проезд груженых автомобилей с максимальной нагрузкой на заднее колесо Р=14,75 кН. Площадь отпечатка колеса f = 0,05 м2, ширина отпечатка В = 0,3 м. А. Расчет постоянной удельной нагрузки на торфяной покров: 1. Удельная нагрузка от веса лежней q1 =

π d γ Д 3,14 ⋅ 0,18 ⋅ 7 000 = = 990 Н/м2, 4 4

где d – диаметр лежней; d = 0,18 м; γд – объемный вес дерева, γд = 7 000 Н/м3. 2. Нагрузка от веса хвороста q2 = hX γ X = 5 400 ⋅ 0,3 = 1 620 Н/м2,

где hх – толщина слоя хвороста, hх=0,3 м; γх – объемный вес хвороста, γх = 5 400 Н/м3. Ширина хворостового полотна составляет 7 м. 57

Эксплуатация транспортного оборудования

3. Нагрузка от веса торфа q3 = hT γ T = 10 000 ⋅ 0,1 = 1 000 Н/м2, где hт – толщина слоя торфа, hт = 0,1 м; γт – объемный вес торфа, γт = = 10 000 Н/м3. Ширина слоя торфа составляет 6 м. 4. Нагрузка от веса грунта q4 = hГ γ Г = 0,3 ⋅ 17 000 = 5100 Н/м2, где hг – толщина слоя грунта, hг = 0,3 м; γг – объемный вес грунта, γг = = 17 000 Н/м3. Ширина слоя грунта равна ширине перекрываемого им слоя торфа. 5. Суммарная удельная нагрузка на торфяной покров от веса дороги Q1 = q1 + q2 + q3 + q4 = 8 710 Н/м2. Б. Расчет временной удельной нагрузки на торфяной покров: 1. Удельная нагрузка, передаваемая на поверхность дороги задним колесом груженой машины, P 14 750 qД = = = 295 000 Н/м2. f 0,05

2. Определение приведенной высоты материала, составляющего дорожной полотно. С учетом того, что нагрузка на каждый слой дорожного полотна (грунт, торф, хворост, деревянный настил) распределяется неравномерно, мощность каждого слоя следует привести к мощности «верхнего слоя»: HЭ = H

E1 , E2

где Hэ – высота слоя материала, эквивалентная (равнозначная) высоте Н слоя другого материала, см; E1 – модуль деформации материала слоя с высотой Н, кг/см2; E2 – модуль деформации материала слоя с высотой Нэ, кг/см2. Значения модулей деформации для различных материалов: торфа 1–2 МПа; грунта 15 МПа; хвороста 100–200 МПа; дерева 9 000–10 000 МПа. Приведем мощность слоя грунта к мощности слоя хвороста: H ЭГР1 = H Х

EХ 100 = 0,3 ≈ 0,77 м, EГР 15

следовательно, 0,77 м слоя грунта эквивалентны 0,3 м слоя хвороста. 58

2. Автомобильный и тракторный транспорт

Приведем мощность слоя грунта к мощности слоя торфа: EТ 1,5 = 0,1 ≈ 0,03 м, EГР 15

H ЭГР 2 = H Т

следовательно, 0,03 м слоя грунта эквивалентны 0,1 м слоя торфа. Таким образом, приведенная мощность дорожного полотна в пересчете на грунт определится по следующей зависимости:

H П = H ГР + Н ЭГР1 + Н ЭГР 2 = 0,3 + 0,77 + 0,03 = 1,1 м. 3. Рассчитаем удельное давление, передаваемое дорожным полотном на торфяной покров:

Q2 =

qД ⎛Н ⎞ 1+ ⎜ П ⎟ ⎝ В ⎠

2

=

295 000 ⎛ 1,1 ⎞ 1+ ⎜ ⎟ ⎝ 0,3 ⎠

2

= 20 423 Н/м2.

В. Расчет полной удельной нагрузки на торфяной покров: Q = Q1 + Q2 = 8 710 + 20 423 = 29133 Н/м2. Полученное значение полной удельной нагрузки Q значительно меньше допустимой нагрузки Qдоп, равной 100 кН/м2, следовательно, запроектированная конструкция дороги на болоте первого строительного типа пригодна к безопасной эксплуатации. Аналогичным образом производится расчет конструкции дорог на болотах второго строительного типа. Пример 2. Рассчитать конструкцию дорожного полотна на болоте третьего строительного типа для пропуска двух автомобилей общим весом 110 кН. Задача сводится к расчету постоянной и временной нагрузки, передаваемой на дорожный многослойный настил, и определению его подъемной силы. А. Расчет веса прижимных бревен, передаваемого на участок настила: π d 2l ⋅ n γ Д 3,14 ⋅ 0,22 ⋅ 20 ⋅ 2 ⋅ 7 000 g1 = = = 8 792 Н, 4 4 где d – диаметр прижимных бревен, d = 0,2 м; l – расчетный участок дороги – зона распространения нагрузки от автомобиля, принимаемая равной 10 м на каждую автомашину; с учетом последовательного проезда двух автомобилей, длина расчетного участка равна 20 м; n – количество прижимных бревен, n = 2; γд – объемный вес дерева, γд = 7 000 Н/м3. 59

Эксплуатация транспортного оборудования

Б. Расчет веса грунтового слоя, передаваемого на слой настила: g 2 = h ⋅ b ⋅ l ⋅ γ ГР = 0,03 ⋅ 6 ⋅ 20 ⋅ 17 000 = 61 200 Н, где γг – объемный вес грунта, γг = 17 000 Н/м3; b – ширина слоя грунта дороги, b = 6 м; h – высота слоя грунта, h = 0,03 м. В. Определение нагрузки на участок настила от двух автомашин: g3 = 2 g = 2 ⋅ 55 000 = 110 000 Н, где

g – вес груженой машины, g = 55000 Н. Г. Полная нагрузка на рассчитываемый участок настила: G = g1 + g 2 + g3 = 8 792 + 61 200 + 110 000 = 179 000 Н.

Д. Определение подъемной силы участка настила: 1. С учетом того, что объемный вес древесины составляет 7 кН/м3, подъемная сила одного кубометра древесины будет равна ω = 10–7 = 3 кН/м3. 2. Кубатура круглого леса в одном слое (продольном или поперечном) при длине настила l = 20 м, ширине b1 = 10 м и диаметре d = 0,2 м бревен составит: π d 2b1l π db1l 3,14 ⋅ 0, 2 ⋅ 10 ⋅ 20 ν= = = = 31,4 м3, 4d 4 4 где ν – объем круглого леса в одном слое, м3. Соответственно, объем круглого леса в четырех слоях: V = 4·v = 126 м3. 3. Подъемная сила рассчитываемого участка настила W = V ω = 126 ⋅ 3 = 378 кН. Е. Расчет коэффициента плавучести произведем по следующей формуле: КП =

W 378 = = 2,1. G 179

Таким образом, рассчитанная величина коэффициента плавучести составляет больше единицы. Это означает, что проектируемая конструкция дороги на болоте третьего строительного типа пригодна для безопасной эксплуатации.

2.10. Дороги в районах многолетней мерзлоты Изменения тепловых режимов мерзлых грунтов, вызывающие их оттаивание и последующее образование наледей, осложняют эксплуатацию автотракторных дорог в районах многолетней мерзлоты. Вследствие изменения тепловых режимов наблюдаются местные просадки дорожного по60

2. Автомобильный и тракторный транспорт

лотна и сползание на дорогу оттаивающих грунтов с откосов. Мероприятия по устранению деформаций продольного и поперечного профилей дорог при неравномерном оттаивании грунтов сводятся к следующему [11]: 1. В районах, характеризующихся небольшой мощностью слоя мерзлоты, форсируют оттаивание грунтов, что достигается при постепенной расчистке полотна дороги от оттаявшего ранее грунта. 2. В северных районах при мощных слоях мерзлоты на полотне дороги укладывается термоизолирующий слой шлака или торфа, в результате чего оттаивание мерзлого грунта не происходит или в значительной степени замедляется, а полотно дороги не деформируется. Верхний слой мерзлых грунтов, оттаивающий в летние месяцы и вновь замерзающий зимой, называется деятельным слоем. Замерзает деятельный слой неравномерно с поверхности и на глубине. Наиболее быстро замерзающие участки соединяются с нижними неоттаивающими слоями грунта и образуют своеобразные перемычки. Грунт перемычек, замерзая, увеличивается в объеме и давит на насыщенные водой незамерзшие участки. Под этим давлением вода взламывает верхний замерзший слой и выливается на поверхность, образуя грунтовую наледь, толщина которой измеряется метрами, а площадь – сотнями квадратных метров. Наибольшую опасность представляют наледи для участков дороги, расположенных на склоне: вода, прорвавшаяся с нагорной стороны, заливает дорожное полотно и замерзает на нем. Для предотвращения образования наледей полотно дороги ограничивается мерзлотными поясами – широкими неглубокими канавами, проходимыми рядом с дорогой. Зимой эти канавы очищаются от снега, благодаря чему грунт около канавы и под ней быстро промерзает, создавая защитный пояс мерзлых пород рядом с полотном дороги, а наледь, образующаяся с нагорной стороны дороги, изливается в канаву. Можно сказать, что универсальных решений по способу строительства подъездных путей в районах мерзлых грунтов нет, так как эксплуатация дорог в районах многолетней мерзлоты осложняется как в период оттаивания грунтов, так и в период их промерзания. В условиях тундры при строительстве подъездных путей от главной магистрали к территории производственного объекта и внутри него категорически воспрещается нарушать моховой покров во избежание нарушения термического режима грунтов. Отсыпка земляного полотна и укладка крупноскелетного грунта на поверхность мохового покрова производятся, как правило, зимой. Для предотвращения разрушения мохового покрова крупнообломочными грунтами делается песчаная подсыпка слоем 0,15–0,2 м. В случае порчи мохо61

Эксплуатация транспортного оборудования

вого покрова у дорожного полотна его следует восстановить, заложив слоем мха. При подстилающих скелетных грунтах, прикрытых растительным слоем, следует растительный слой снять и насыпать на обнаженные грунты земляное полотно из крупноскелетных грунтов. Отсыпку земляного полотна можно производить как в зимних условиях, так и в теплые месяцы. Во всех случаях отсыпку земляного полотна следует производить из талых грунтов, однако в некоторых случаях допускается содержание мерзлых грунтов в виде комьев до 15−20 %, так как в этом случае грунт хорошо укатывается тяжелыми катками. В северных районах одним из самых надежных и экономичных способов доставки грузов автомобилями и тракторами является перевозка их по снежным или ледяным дорогам. Наиболее эффективными являются ледяные дороги (рис. 2.16), действующие более пяти месяцев в году. Лучшая трасса ледяных дорог – прямолинейная, проложенная в лесистой местности (для облегчения ухода за дорогой). Радиус кривых участков трассы принимается 40−80 м [18].

а

б Рис. 2.16. Поперечные профили дорог на льду: а – одноколейной; б – двухколейной

На поверхности одноколейной дороги в середине прокладывается ледяная колея, по бокам которой располагаются беговые дорожки. Грузы перевозятся по таким дорогам на специальных трехполозных санях, главный направляющий полоз которых скользит по колее, а два поддерживающих – по лыжне. Колеса автомобиля или гусеницы трактора перемещаются по беговым дорожкам. По двухколейным ледяным дорогам грузы перевозятся на двухполозных санях. Ширина колеи дороги такого типа (расстояние между центрами углублений) на 0,8−1 м больше расстояния между колесами автомобиля или гусеницами трактора. Поперечный профиль ледяных дорог должен быть горизонтальным во избежание скатывания саней в сторону. Глубина ледяной колеи прини62

2. Автомобильный и тракторный транспорт

мается равной от 0,08 до 0,15 м, ширина по верху – от 0,20 до 0,35 м; по обе стороны от проезжей части дороги устраиваются ледяные обочины шириной 0,30–0,35 м. Сооружение ледяной автомобильной дороги сводится к следующему: удалению с трассы снега для более интенсивного промерзания грунта, засыпке трассы снегом и укатке его, нарезке и обледенению колеи. Для тракторных дорог засыпка и уплотнение снега не производятся, так как колеи сооружаются непосредственно в грунте основания дороги [5]. Нарезка колеи в уплотненном снегу или в грунте осуществляется колеерезом. Простейший колеерез представляет собой двухсторонний отвал, прикрепленный к отвальному щиту бульдозера посредине таким образом, чтобы режущая часть выступала вниз на глубину колеи. Отвальный щит во избежание зарезания в грунт устанавливается на лыжах (рис. 2.17). 3

1

2

Рис. 2.17. Схема колеереза: 1 – лыжи; 2 – нож колеереза; 3 – отвал бульдозера

После нарезки и очистки колеи по дороге провозятся формовочные сани весом до 4 т, на которых смонтирована цистерна с водой. При движении саней в отформованную колею на лыжню и обочину подается вода, ее расход на 1 км дороги составляет в среднем 40–50 м3. В местах устройства насыпи и на месте выемок производят корчевку пней обычно взрывным способом. Этот способ корчевания пней считается наиболее быстрым и экономичным. Корни деревьев в условиях многолетней мерзлоты располагаются у поверхности, удаляясь на значительное расстояние от ствола дерева. Такое расположение корней требует сравнительно небольшого расхода взрывчатых веществ при корчевке. Срубленные пни, кустарники собираются бульдозерами, на которых устанавливаются вместо ножа четыре зуба. Подъездные пути не рекомендуется строить в выемках, так как в зимнее время их заносит снегом и затраты на их расчистку достаточно трудоемки. 63

Эксплуатация транспортного оборудования

Для транспортировки грузов, в том числе и инертных материалов, на некоторых стройках Севера применяются «зимники» различных типов в зависимости от их назначения. Например, ежегодно устраивается зимник от поселка Зырянки (Колыма) до угольного бассейна протяженностью более 50 км. Зимник проложен в лесистой местности, и очищенная дорожная полоса с наступлением зимы заливается водой. Автомобили движутся по этой дороге на больших скоростях, выполняя большой объем грузоперевозок. Возможно применение дорог-зимников и на строительных работах. Ледовые переправы на автомобильных дорогах организуют в случаях отсутствия мостовых переходов, невозможности устройства паромной переправы в зимней период и образовании на переправе недостаточного ледяного покрова. К строительству ледовой переправы приступают после ледостава при естественной толщине льда не менее 0,1 м и наступлении устойчивых морозов. Подготовительные работы начинается летом с обустройства подходов к переправе и заготовки лесоматериалов для изготовления свай-стоек и настила, с разбивки трассы, для чего по береговым створам устанавливают ориентирующие вехи в два ряда [13]. Расстояние между рядами вех – 15 м. Затем очищают поверхность льда от снега, срезают легким бульдозером наплывы льда. По ориентирующим вехам ручным рыболовным буром пробуривают отверстие для свай-стоек. С целью усиления конструкции в начале и конце переправы пробуриваются дополнительно шесть рядов отверстий для свай. Затем сваи заостряют с одного конца, вставляют в лунки и забивают ручным молотом в дно реки (рис. 2.18). Остатки свай надо льдом спиливают. На следующем этапе устраивают колейный деревянный настил из плах, уложенных в поперечном и продольном направлениях. Деревянный настил повышает грузоподъемность льда толщиной 0,2–0,4 м до массы 20 000–25 000 кг. Затем готовый настил заливается водой в несколько этапов. Для этого могут применяться специальные мотопомпы. Максимальная толщина наращивания льда – 0,55 м. При сложной трассе дороги с частыми и достаточно крутыми уклонами ледяного покрытия не делают. В этих условиях устраиваются снежные дороги. Простейшие снежные дороги получают за счет периодической расчистки проезжей части дороги от снега. Дороги на промерзшем земляном основании менее подвержены влиянию температурных колебаний. Дороги из уплотненного снега сооружаются двумя способами: уплотнением снега тонкими слоями либо слоями значительной толщины. На хорошо промерзших грунтах целесообразно уплотнять снег слоями по 0,1 м. При таком методе сооружения толщина покрытия дороги постепенно увеличивается, что позволяет некоторое время использовать ее после начала весенней оттепели. 64

2. Автомобильный и тракторный транспорт

При прокладке снежной дороги по замерзающему болоту под слой уплотненного снега укладывают на расстоянии 0,2−0,6 м друг от друга поперечные лежни – бревна диаметром 0,12−0,15 м и длиной до 4 м.

Рис. 2.18. Строительство ледовой переправы [13]

Если дорога прокладывается по болоту, промерзающему только с поверхности, под слой снега, кроме этого, кладут сплошной настил из поперечин диаметром 0,1 м и длиной до 5 м, скрепляемых с лежнями [4, 18].

2.11. Тракторные дороги Для тракторов, обладающих значительно большей проходимостью по сравнению с автомобилями, специальные дороги сооружаются сравнительно редко. Строительство дорог сводится к профилированию земляного полотна и устройству водоотводов. Типовые поперечные профили тракторных дорог приведены на рис. 2.19. Двухсторонний уклон поверхности полотна принимается: при песчаных грунтах 3 ‰; при супесях 4 ‰; при глинистых и суглинистых грунтах 5 ‰ [2, 11]. Для тракторных дорог допустимы значительно более крутые 65

Эксплуатация транспортного оборудования

спуски и подъемы, а также меньшие радиусы кривых на непрямолинейных участках по сравнению с автомобильными дорогами.

Рис. 2.19. Профили земляного полотна тракторных дорог: а – при нулевых отметках; б – в насыпи; в – выемке

В гористой местности при устройстве тракторных дорог на склонах образование поперечного профиля достигается за счет уступной выемки горных пород, осуществляемой с помощью буровзрывных работ и бульдозерами.

2.12. Особенности транспортировки негабаритных грузов Согласно действующим Правилам дорожного движения негабаритными считаются грузы, высота которых составляет более 4 м над поверхностью проезжей части, ширина – более 2,55 м, либо грузы длиной более 20 м. Негабаритные перевозки автомобильным транспортом осуществляются на специальных низкорамных платформах, имеющих большую грузоподъемность и возможность регулирования платформ по длине и высоте. Такие транспортные средства более безопасны для грузов и других участников движения. Автомобильным транспортом осуществляются перевозки таких негабаритных грузов, как дорожно-строительная техника, буровые установки и оборудование, оснащение для горнодобывающей промышленности, различные металлоконструкции, комбайны и т. п. Широкое распространение также получили негабаритные перевозки различных проектных грузов весом более 100 тыс. кг. Такие грузы не могут перевозиться по обычным автомобильным дорогам и для их транспортировки разрабатывают специальные маршруты. 66

2. Автомобильный и тракторный транспорт

Транспортировка стационарных и передвижных буровых установок должно производиться под руководством бурового мастера или другого лица, имеющего право ответственного ведения буровых работ. Ему должен быть выдан утвержденный техническим руководителем предприятия план передвижения с указанием способа передвижения, типа и количества тягачей, а также схема и профиль трассы с обозначением на них участков повышенной опасности (высоковольтные линии электропередач, газо- и нефтепроводы, крутые спуски, подъемы и т. п.). Трасса передвижения буровых установок должна быть заранее выбрана и подготовлена. Она не должна иметь резких переходов от спуска к подъему и наоборот, а имеющиеся на ней уклоны не должны превышать допустимых паспортом установки. На участках с плохой видимостью трасса должна отмечаться вешками, устанавливаемыми с левой по ходу движения стороны. Вешки, как правило, располагаются на расстоянии не более 100 м друг от друга, а на поворотах трассы и в закрытой местности – с учетом обеспечения их видимости. Не допускается передвижение буровых установок при сильном тумане, дожде, снегопаде, в гололедицу, скорости ветра свыше 8–10 м/с (свыше 14 м/с для блоков стационарных установок, не оснащенных вышками или мачтами), а по сильно пересеченной местности – при скорости ветра свыше 6 м/с. При передвижении буровых установок в темное время суток трасса между передвигаемой установкой и тягачом, а также по ходу их движения должна быть освещена. Передвижение вышек или мачт высотой более 14 м в вертикальном положении независимо от рельефа местности должно производиться с использованием поддерживающих оттяжек из стального каната, закрепленных на высоте, соответствующей 2/3 или 3/4 высоты вышки. Выбор стального каната производится исходя из заданного предела прочности каната на растяжение (обычно составляет 157·107–166,6·107 Па) и величины разрывного усилия. Правилами безопасности запрещается эксплуатация канатов: ● с оборванной или вдавленной вследствие обрыва сердечника прядью; ● при числе оборванных проволок более 5 % на длине шага свивки каната диаметром до 20 мм и более 10 % – для каната диаметром свыше 20 мм; ● вытянутых, изношенных или сплющенных канатов, если их минимальный диаметр составляет 90 % и менее первоначального. Во время передвижения вышки (мачты) не допускается нахождение людей, не связанных непосредственно с транспортировкой, на расстоянии меньшем полуторной высоты вышки. Расстояние от передвигаемой вышки (мачты) до тягачей должно быть не менее ее высоты плюс 5 м. При небла67

Эксплуатация транспортного оборудования

гоприятных условиях местности допускается уменьшение этого расстояния, но при обязательном применении страховочной оттяжки, предотвращающей опрокидывание вышки. Для предотвращения проскальзывания вышки при ее движении под уклон следует применять страховочную оттяжку, прикрепленную к основанию. Двери кабин тягачей должны быть открыты и закреплены. Заднее окно кабины трактора-тягача должно быть защищено решеткой. Нахождение людей на передвигаемых буровых установках разрешается только при их нахождении в кабине водителя самоходной установки. При передвижении буровых установок с помощью лебедки и с использованием полиспастов якоря для закрепления мертвого конца каната должны быть прочно заделаны в землю. Не допускается передвижение самоходных буровых установок и передвижных установок на автомобильном прицепе: а) с поднятой или опущенной на опоры, но не закрепленной мачтой, а также с незакрепленной ведущей трубой (квадратом); б) под высоковольтными линиями электропередач, если расстояние между проводами и верхней точкой установки менее 2 м.

2.13. Транспортные средства и их эксплуатационные характеристики В качестве транспортных средств для перевозки грузов и людей в условиях производственной деятельности горно-геологических предприятий используются автомобили, тракторы, вездеходы и аэросани. Наибольшим распространением пользуются автомобили. При удовлетворительных дорожных условиях (например, на подъездных путях материально-технических баз экспедиций) применяются автомобили общего назначения, седельные тягачи. На дорожностроительных работах или для подвозки, например, глины к буровым используются самосвалы. В связи с тем, что значительное количество перевозок грузов в процессе геолого-разведочных работ осуществляется при тяжелых дорожных условиях, широкое применение находят грузовые автомобили повышенной проходимости. Для перевозки людей и небольших грузов могут быть использованы легковые автомобили повышенной проходимости, а при тяжелых дорожных условиях для перевозки целесообразнее применять гусеничные тракторы и вездеходы. Дизельные грузовые автомобили отличаются большей экономичностью и грузоподъемностью. Бензиновые автомобили отличаются более 68

2. Автомобильный и тракторный транспорт

легким пуском в холодную погоду и большей дешевизной ремонта и запчастей. Достаточно часто для экономии бензиновые двигатели переводят на использование газового оборудования, что существенно удешевляет стоимость перевозок и увеличивает ресурс двигателя. Существенным минусом работы на газе является весьма ощутимое снижение мощности. Основной эксплуатационной характеристикой грузовых автомобилей является их номинальная грузоподъемность – предельно допустимая нагрузка (т) при движении по дорогам с твердым покрытием. В зависимости от этого грузовые автомобили разделяются на следующие классы: малой (до 2,5 т); средней (2,5–5 т) и большой (свыше 5 т) грузоподъемности [18]. По назначению среди грузовых автомобилей выделяют: автомобили общего пользования (бортовые), седельные тягачи, самосвалы и автомобили высокой проходимости. Проходимость автомобиля при движении по деформированным грунтовым дорогам или по бездорожью характеризуется показателями габаритной проходимости (рис. 2.20), который состоит из понятий о дорожном просвете h1 и h2, радиусе продольной проходимости ρ и углах переднего и заднего свеса α1 и α2. Чем больше величина дорожного просвета, тем выше способность автомобиля двигаться по неровным участкам земли и колейным дорогам. У отечественных грузовых автомобилей величина просвета составляет 0,25–0,30 м [18].

α1

h1

h2

α2

ρ Рис. 2.20. Показатели габаритной проходимости автомобиля

Углы переднего и заднего свеса также характеризуют приспособленность автомобиля преодолевать более или менее крутые канавы, уступы и бугры; увеличение этих углов повышает проходимость автомобиля. Для грузовых автомобилей углы переднего свеса – в пределах 40–60º, заднего – 30–40º. Радиус продольной проходимости характеризует способность автомобиля преодолевать неровности местности, канавы, бугры и другие препятствия; чем меньше этот радиус, тем выше проходимость автомобиля. Величина радиуса менее 3 м является хорошим показателем, от 3 до 4 м – 69

Эксплуатация транспортного оборудования

удовлетворительным. У автомобилей малой и средней грузоподъемности радиус продольной проходимости обычно составляет 2,5–3,5 м, у автомобилей большой грузоподъемности достигает 5–6 м. При проезде по песку, влажному грунту и неукатанному снегу большое влияние на проходимость автомобиля оказывает давление колес на опорную поверхность: чем больше давление колес, тем глубже образующиеся колеи и больше сопротивление движению. В данных условиях велико сопротивление качению передних колес, прокладывающих колею, особенно если они не являются ведущими, поэтому целесообразно использование автомобилей с двигателями повышенной мощности и с колесными формулами 4×4 (все четыре колеса автомобиля являются ведущими), 6×4, 6×6 и даже 8×8. Интересен опыт улучшения эксплуатационных качеств автомобиля МАЗ-516, оборудованного убирающейся осью. На любых дорогах с полной 14-тонной нагрузкой этот автомобиль передвигается на трех осях. При езде по хорошим дорогам с небольшой нагрузкой или порожняком последняя ось поднимается вверх, грузовик опирается на четыре колеса, при этом эксплуатационные качества машины улучшаются – повышается скорость движения и маневренность. Ниже приведён пример расшифровки размерных надписей диагональной и радиальной грузовых шин. Диагональная шина 6.15-13/155–13: 6.15 – ширина профиля шины в дюймах; - – диагональная; 13 – посадочный диаметр шины в дюймах, также может быть обозначен в миллиметрах (330); 155 – ширина профиля шины в миллиметрах. Радиальная шина 10.00R20 146/143: 10 – ширина профиля шины в дюймах; 00 – обозначение полно профильной шины для грузовых автомобилей; R – радиальная; 20 – монтажный диаметр шины в дюймах; 146/143 – индекс нагрузки: 146 – для одинарного колеса, 143 – для сдвоенных колес (указана нагрузка на каждое колесо). Отличие между диагональной и радиальной шинами заключается в следующем. Диагональная шина имеет каркас из одной или нескольких пар слоев корда, расположенных так, что нити соседних слоев перекрещиваются. В радиальной шине корд каркаса натянут от одного борта к другому без перехлеста нитей; тонкая мягкая оболочка каркаса по наружной поверхности обтянута мощным гибким брекером – поясом из высокопрочного нерастяжимого корда, стального или текстильного. 70

2. Автомобильный и тракторный транспорт

Радиальная шина всегда маркируется буквой R в размерной надписи на боковине. Кроме того, на ее боковине имеется крупная дополнительная надпись Radial, к которой может быть добавлена надпись Steel Belted (опоясанная сталью) или Belted. Износостойкость радиальной шины выше, она долговечнее. Пробег лучших моделей диагональных шин составляет 20–40 тыс. км, а пробег обычных моделей радиальных шин – 60–80 тыс. км. За счет большей площади контакта радиальная шина обеспечивает стабильный контакт и лучшее сцепление с дорогой. При изменении нагрузки и колебаниях во время движения жесткий брекер не дает протектору радиальной шины деформироваться; выступы протектора не сминаются и не проскальзывают. У радиальной шины меньше сопротивление качению, что дает ощутимую экономию топлива. Данный тип шин обеспечивает лучшую управляемость и боковую устойчивость автомобиля, в частности, в поворотах и при боковом скольжении автомобиль не «ложится на бок» и не происходит «отлипания» протектора от дороги. Дополнительные обозначения, указываемые производителями шин: M&S (Mud+Snow – грязь плюс снег) – шины специально сконструированы как зимние или всесезонные; All Season – всесезонная шина для круглогодичного использования; Rotation – направленная шина. Направление вращения шины указано дополнительной стрелкой на боковине; Outside и Inside (или Side Facing Out и Side Facing Inwards) – ассиметричные шины, при монтаже которых следует строго соблюдать правило установки шины на диск. Надпись Outside (наружная сторона) должна быть с наружной стороны автомобиля, а Inside (внутренняя сторона) – с внутренней; Left или Right – шины этой модели бывают левые и правые. При их установке нужно строго соблюдать правило установки шины на автомобиль, левые только слева, а правые, соответственно, только справа; Tubeless – бескамерная шина. Если этой надписи нет, то шина может использоваться только с камерой; Tube Type – шина должна эксплуатироваться с камерой; MAX PRESSURE – максимально допустимое давление в шине, кПа; RAIN, WATER, AQUA (или пиктограмма «зонтик») – шины специально спроектированы для дождливой погоды и имеют высокую степень защиты от эффекта аквапланирования – полной потери сцепления, вызванной присутствием непрерывного водяного слоя, отделяющего шины движущегося транспортного средства от дорожной поверхности. Для улучшения проходимости автомобилей применяются специальные шины с грунтозацепами различного рисунка (рис. 2.21.): а – увеличенного арочного профиля; б – с пониженным и регулируемым давлением. 71

Эксплуатация транспортного оборудования

Арочные шины, устанавливаемые обычно на ведущих колесах автомобилей нормальной проходимости в периоды бездорожья, благодаря более широкому профилю и высоким грунтозацепам снижают сопротивление движению и способствуют хорошему сцеплению колес с грунтовым покрытием. Регулирование внутреннего давления в шинах позволяет значительно повышать проходимость автомобилей на мягких грунтах. Шины с регулируемым давлением отличаются от обычных шин увеличенной (на 25–40 %) шириной профиля, меньшим (в 1,5–2 раза) номинальным давлением воздуха, меньшей слойностью каркаса, сильно расчлененным и малонасыщенным рисунком протектора. Снижение давления воздуха в стандартных шинах увеличивает площадь контакта с опорной поверхностью и уменьшает удельное контактное давление, вследствие чего обеспечивается более высокая проходимость автомобиля по деформируемым грунтам и ледяным дорогам [5]. Норма слойности – показатель прочности каркаса шин, показывающий, какому числу слоев каркаса из текстильного корда эквивалентна прочность каркаса шин данной модели. Например, НС-14 – прочность каркаса соответствует 14 слоям каркаса из текстильного корда. а)

б)

а

Рис. 2.21. Шины: а – строительные; б – внедорожные

б

в

Рис. 2.22. Цепи противоскольжения [17]: а – ErzbergED; б – Radial GR-S/GR-SED; в – Austro-Super reinforced A-SV

Использование цепей противоскольжения, надеваемых на ведущие колеса и обеспечивающих повышение сцепления их с опорной поверхностью, значительно увеличивает проходимость и одновременно снижает износ шин, способствует успешному передвижению транспорта по бездорожью, на крутых уклонах дорог и в зимнее время, а также в период распутиц (рис. 2.22). 72

2. Автомобильный и тракторный транспорт

В настоящее время широко применяются цепи следующих моделей: ErzbergED – для строительной техники и крупнотоннажных грузовиков; Uni-Radial GR-S/GR-SED – для тяжелых условий эксплуатации погрузчиков, крупнотоннажных грузовых автомобилей; Austro-Super reinforced A-SV – для одинарных и сдвоенных колес грузовых автомобилей и погрузчиков, работающих в тяжелых условиях. Расчетные скорости движения и допустимые нагрузки

Расчетной скоростью называется наибольшая возможная по условиям устойчивости и безопасности скорость движения одиночных автомобилей при нормальных условиях погоды и сцепления шин автомобилей с поверхностью проезжей части, которой на неблагоприятных участках трассы соответствуют предельно допустимые значения элементов дороги. Нормальное условие сцепления шин с поверхностью проезжей части дороги обеспечивается: ● для увлажненного состояния дороги в летнее время при температуре воздуха 20 °С, относительной влажности 50 %, метеорологической дальности видимости более 500 м, отсутствии ветра и атмосферном давлении 760 мм рт. ст.; ● на чистой сухой или увлажненной поверхности, имеющей коэффициент продольного сцепления1 0,6 (табл. 2.13) при скорости 60 км/ч. Таблица 2.13 Значения коэффициентов продольного сцепления Дорожное покрытие: Дорожные покрытия сухое мокрое Асфальтовое, бетонное 0,7–0, 8 0,3–0,5 Гравийное, щебеночное 0,6–0,7 0,– 0,5 Улучшенная грунтовая дорога 0,5–0,6 0,3–0,4 Ровная дорога 0,4–0,5 0,2–0,4 Грунтовая дорога 0,4–0,5 0,2–0,3

Расчетные скорости движения для проектирования элементов плана, продольного и поперечного профилей, а также элементов, зависящих от скорости движения, рекомендуется принимать в соответствии с табл. 2.14. Расчетные скорости на смежных участках дорог не должны отличаться более чем на 20 %. Для трудных участков пересеченной и горной местности рекомендуемые расчетные скорости допускается принимать только при соответст1

Коэффициент продольного сцепления – отношение максимального касательного усилия, действующего вдоль дороги на площади контакта сблокированного колеса с дорожный покрытием, к нормальной реакции в площади контакта колеса с покрытием. 73

Эксплуатация транспортного оборудования

вующем технико-экономическом обосновании с учетом местных условий для каждого конкретного участка проектируемой дороги. Таблица 2.14 Расчетные скорости движения для дорог различных категорий Расчетные скорости, км/ч Категория допускаемые на трудных участках местности дороги основные пересеченной горной I-a 150 120 80 I-б 120 100 60 II 120 100 60 III 100 80 50 IV 80 60 40 V 60 40 30

К трудным участкам пересеченной местности относится рельеф, прорезанный часто чередующимися глубокими долинами, с разницей отметок долин и водоразделов более 50 м на расстоянии не свыше 0,5 км, с боковыми глубокими балками и оврагами, с неустойчивыми склонами. К трудным участкам горной местности относятся участки перевалов через горные хребты и участки горных ущелий со сложными, сильноизрезанными или неустойчивыми склонами. При проектировании подъездных автомобильных путей к горногеологическим, промышленным предприятиям по нормам I-б и II категорий при наличии в составе движения более 70 % грузовых автомобилей или при протяженности дороги менее 5 км следует принимать расчетные скорости, соответствующие III категории. Нагрузку на одиночную наиболее нагруженную ось двухосного автомобиля для расчета прочности дорожных одежд, а также проверки устойчивости земляного полотна следует принимать для дорог: ● I–IV категорий 100 кН; ● V категории 60 кН. При технико-экономическом обосновании, а также при возможности повышения прочности и несущей способности дорожных одежд за счет местных строительных материалов дороги IV категории допускается проектировать под нагрузку 100 кН. Если по дорогам IV категории не предполагается движение автотранспортных средств с осевой нагрузкой свыше 60 кН, их следует проектировать под нагрузку 60 кН. Бортовые автомобили

Автомобили общего пользования выпускаются в основном с бортовыми платформами (табл. 2.15). Видоизмененные модели оборудуются 74

2. Автомобильный и тракторный транспорт

вместо бортовых платформ фургонами или баками-цистернами, следовательно, в автомобилях общего пользования можно перевозить людей и практически любые грузы. Таблица 2.15 Основные технические характеристики бортовых автомобилей Автомобиль

Грузоподъемность, т

Колесная формула 6×4 МАЗ-6303A5-320 15,3 МАЗ-6303A5-321 (тент) 14,7 МАЗ-6303A8-324 (тент) 14,6 КамАЗ-53215 (европлатформа) 11,0 КамАЗ-53215-ЯМЗ (европлатформа) 11,0 КамАЗ-43114* 6,0 Колесная формула 4×2 МАЗ-5336A3-320 9,8 МАЗ-5336А5-321 (тент) 9,2 МАЗ-437043-322 (тент) 4,7 МАЗ 437141–272 4,350 КамАЗ-43253 7,5 КамАЗ-4326** 4,0

Мощность двигателя, л.с. (стандарт) 330 (Евро-3) 330 (Евро-3) 400 (Евро-3) 240 (Евро-2) 240 (Евро-0) 240 (Евро-2) 250 (Евро-3) 330 (Евро-3) 155 (Евро-3) 155 (Евро-2) 240 (Евро-2) 240 (Евро-2)

* Колесная формула 6×6. ** Колесная формула 4×4.

Автомобили данного типа обладают нормальной проходимостью и предназначены для эксплуатации в хороших дорожных условиях. Автосамосвалы

Автосамосвалы используются для перевозки сыпучих грузов и представляют собой двухосные или многоосные грузовики с приводом на две или несколько осей либо полугусеничные автомобили (табл. 2.16). Основным классификационным признаком автомобилей данного типа является их грузоподъемность. По этому признаку автосамосвалы классифицируют на три основные группы: ● до 13 т – КамАЗ-43225 (7 т); МАЗ-555102 (10 т); ● 13–20 т – КамАЗ-55111 (13 т); МАЗ-551605; КрАЗ-65055; Урал-63685; ● свыше 20 т – КамАЗ-65201 (25 т). Масса перевозимого грунта за 1 рейс mгр (кг) при экскаваторной загрузке автосамосвала может быть рассчитана из следующей зависимости: mгр = Vк ⋅ kн ⋅ ρгр ⋅ nк , 75

Эксплуатация транспортного оборудования

где Vк – геометрический объем ковша экскаватора, м3; kн – коэффициент наполнения ковша экскаватора, kн = 0,9–1,2; ρгр – плотность разрабатываемого грунта, кг/м3; nк – число ковшей экскаватора, загруженных в автосамосвал.

Рис. 2.23. КамАЗ-65115-ЯМЗ Таблица 2.16 Основные технические характеристики самосвалов Автомобиль

Грузоподъемность, т Колесная формула 4×2 ЗИЛ 3518 5,9 МАЗ-5551А2-320 10 МАЗ-5551А2-323 10 МАЗ-5551А2-325 10 КамАЗ-43255 7 Колесная формула 6×4 МАЗ-5516А5-380 20 КамАЗ-4528АО 14,5 КамАЗ-452810 14 КамАЗ-453950 14,5 КамАЗ-65115-ЯМЗ (рис. 2.23) – КамАЗ-45142 13,5 КамАЗ-45143 10 КамАЗ-65115-017 – Колесная формула 6×6 КамАЗ-6522 19 КамАЗ-65111 14 КамАЗ-45141 9,5 Колесная формула 8×4 КамАЗ-65201 25,5

Способ разгрузки Задняя Задняя Задняя Трехсторонняя Задняя Задняя Двухсторонняя Задняя Двухсторонняя Задняя Трехсторонняя Двухсторонняя Задняя Задняя Задняя Задняя Задняя

Если расчетное значение массы грунта в кузове автосамосвала превышает паспортную грузоподъемность автосамосвала, необходимо уменьшить количество загружаемых в автосамосвал ковшей грунта. 76

2. Автомобильный и тракторный транспорт

Сменная эксплуатационная производительность Пэ (м3/смен.) автосамосвала, работающего с одноковшовым экскаватором: m П Э = ГР Т СМ ⋅ kВ , ТЦ

где mгр – масса перевозимого автосамосвалом грунта за 1 рейс, кг; Тсм – продолжительность смены, Тсм = 8,2 ч; kв – коэффициент использования рабочего времени в смену, kв = 0,8–0,9; Тц – время полного рабочего цикла автосамосвала, ч. Время полного рабочего цикла автосамосвала включает погрузку грунта экскаватором, перемещение от места погрузки к месту выгрузки, разгрузку грунта с маневрированием, возвращение к месту погрузки. Время полного рабочего цикла автосамосвала Тц (ч) определяется по формуле 2L Т Ц = Т П + ТР + Т Р , vТ где Тп – время погрузки автосамосвала экскаватором, ч; Lтр – расстояние транспортировки грунта автосамосвалом, м; vт – средняя техническая скорость движения груженого и порожнего автосамосвала, м/ч; Тр – время загрузки автосамосвала, ч. Время загрузки автосамосвала Тп (ч) зависит от времени рабочего цикла экскаватора и количества загружаемых в кузов ковшей с грунтом: Т п = Т Ц.Э ⋅ nК ⋅ k0 , где Тц.э – время одного рабочего цикла экскаватора, ч; nк – количество ковшей экскаватора, загружаемых в автосамосвал; kо – коэффициент, учитывающий потери времени автосамосвала на маневрирование и ожидание загрузки, kо = 1,5–2,0. Необходимое количество автосамосвалов n для перевозки грунта на заданное расстояние при загрузке одноковшовым экскаватором: ⎞ П ⎛ 2L n =1+ э ⎜ + Тр ⎟ , Vгр ⎝ vт ⎠ где Пэ – часовая эксплуатационная производительность экскаватора, м3/ч; Vгр – объем грунта, перевозимого автосамосвалом за 1 рейс, м3. С 2007 г. ООО «Минский автомобильный завод» выпускает самосвалы с двигателем Евро-3. Среди десятитонников – модификации МАЗ-5551 и МАЗ-555102. Двадцатитонники представлены моделями: МАЗ-5516А5373 (объем кузова 10,5 м3, платформа ковшового типа, задняя разгрузка); МАЗ-5516А5-371 (объем кузова 12,5 м3, платформа ковшового типа, задняя разгрузка); МАЗ-5516А5-375 (объем кузова 11 м3, трехсторонняя разгрузка). 77

Эксплуатация транспортного оборудования

Седельные тягачи

Седельные тягачи не имеют кузова и предназначены для перевозки грузов в полуприцепах или прицепах (в составе автопоезда) (табл. 2.17). Автомобили данного типа имеют укороченную раму, на которой имеется опорно-сцепное устройство для соединения с полуприцепом; для соединения тягача с прицепом применяют специальные дышловые устройства. Таблица 2.17 Основные технические характеристики седельных тягачей Нагрузка на седло, кг Колесная формула 4×2 МАЗ-5432А5-323 10 300 МАЗ-5433А2-322 (с гидроотбором) 8 500 МАЗ-5440А8-360-031 10 600 Колесная формула 6×4 МАЗ-6422A5-322 (с гидроотбором) 16 700 МАЗ-6422A8-330 16 700 МАЗ-6422A8-332 (с гидроотбором) 16 700 КамАЗ-54115 12 000 КамАЗ-6460 16 500 КамАЗ-65116 15 000 Колесная формула 6×6 КамАЗ-65225 17 000 КамАЗ-65226 21 000 Автомобиль

Мощность двигателя, л.с. (стандарт) 330 (Евро-3) 230 (Евро-3) 400 (Евро-3) 330 (Евро-3) 400 (Евро-3) 400 (Евро-2) 240 (Евро-2) 360 (Евро-2) 260 (Евро-2) 360 (Евро-2) 544 (Евро-2)

Для автопоезда наряду с тягачами используется широкий спектр прицепной техники – бортовые или тентованные полуприцепы, рефрижераторы, полуприцепы-цистерны, самосвальные полуприцепы и др. Тракторы, вездеходы, аэросани

Тракторы используются для перевозки грузов и людей. Главным образом, на относительно небольшие расстояния в весьма плохих дорожных условиях. На производственных участках тракторами перевозится крупногабаритное оборудование (вышки и копры) без предварительной разборки. Тракторы применяются для передвижения и эксплуатации навесных или прицепных дорожных и землеройных машин, используемых при сооружении и ремонте подъездных путей, проведении разведочных канав и траншей или строительных работах. Также тракторы находят применение в качестве приводов для перевозного технологического оборудования. Наиболее распространены тракторы Минского тракторного завода с колесной формулой 4×4: МТЗ-320 «Беларус-320» с двигателем Lambordgini; 78

2. Автомобильный и тракторный транспорт

МТЗ-82.1 «Беларус-82.1» с двигателем Д-243 (81 л.с.) (рис. 2.24); МТЗ-892 «Беларус-892» с двигателем Д-245 (89 л.с.); МТЗ-1523 «Беларус-1523» с двигателем 260.1 Turbo (150 л.с.). В тяжелых дорожных условиях целесообразно применение гусеничных тракторов, в частности ДТ-75 с двигателем Д-440-22И/А-41И (110/90 л.с.). Повышенные тяговые качества и проходимость гусеничных тракторов по увлажненным и деформируемым грунтам и снегу, маневренность и способность преодолевать крутые подъемы делают эти машины практически незаменимыми. В условиях бездорожья во время весенней и осенней распутицы по болотистым местностям и мощному снежному покрову надежными транспортными наземными машинами являются вездеходы грузоподъемностью до 5 т (рис. 2.25). Максимальная скорость их передвижения – 35–42 км/ч.

Рис. 2.24. Трактор МТЗ-82.1 «Беларус-82.1»

Рис. 2.25. Полноприводный вездеходамфибия Argo (объем двигателя 748 см3, мощность 31 л.с.)

Условная классификация вездеходов производится по их целевому назначению и включает две основные группы. В первую группу входит техника с большим количеством колес большого диаметра, что помогает им преодолевать труднопроходимые участки. В машинах такого типа предусмотрено большое количество дополнительных функций, включая смену давления в шинах. Однако несмотря на видимые преимущества, у них имеются серьезные недостатки, в частности, из-за того, что эти вездеходы – тяжеловесы, они потребляют много топлива. Следует отметить, что своей проходимостью они обязаны своему весу: преодолевая трудный участок, они фактически сметают все на своем пути, поэтому место, где прошел вездеход, может стать зоной экологического бедствия. 79

Эксплуатация транспортного оборудования

Ко второй группе относятся легкие вездеходы. Они крайне маневренны и помогают быстро и с очевидной легкостью преодолевать любые трудные участки и препятствия. При управлении таким вездеходом практически не чувствуются ямы, кочки, выбоины и канавы. Таким образом, лучшим можно назвать вездеход, обладающий оптимальной грузоподъемностью и вместе с тем имеющий не слишком большой вес. Наличие 6–8 колес позволяет снизить нагрузку на каждое из них и способствует приданию дополнительной устойчивости. Отличительными чертами современных вездеходов являются мощный двигатель, плавный ход и комфорт. Они снабжены тяговыми лебедками и устройствами для предпускового подогрева двигателей. Вездеходыамфибии позволяют преодолевать болота, водные преграды, включая глубокие озера, что наилучшим образом соответствует условиям производства геолого-разведочных работ. Для перевозки людей и небольших партий грузов по равнинной местности в зимнее время могут использоваться винтовые аэросани (рис. 2.26). Аэросани спроектированы так, чтобы учитывать разные поверхности передвижения: вода – корпус лодки имеет тримаранные обводы с лыжей по середине, позволяющий свободно проходить по мелководью и мокрой траве; обычный снег и лед – работают лыжи и подвеска; глубокий снег – работают лыжи и лыжа по середине корпуса; очень глубокий снег – работают лыжи и весь корпус. Нос аэросаней изготовлен заостренным для выхода с воды на лед [1].

Рис. 2.26. Аэросани «Lotus» [1]

Согласно Правилам безопасности при эксплуатации аэросаней запрещается находиться на расстоянии менее 25 м во время работы мотора. Посадка и высадка пассажиров при вращающемся винте и во время движения аэросаней также запрещаются. 80

2. Автомобильный и тракторный транспорт

Топливно-смазочные материалы автомобилей

Бензин – смесь легких углеводородов с температурой кипения от 30 °С до 200 °C. Плотность бензина составляет около 700 кг/м³. Теплотворная способность горючего вещества бензинов примерно соответствует 10 500 ккал/кг. Основные марки бензинов и их показатели качества приведены в табл. 2.18. Таблица 2.18 Основные показатели автомобильных бензинов Показатели качества

А-72

А-76

АИ-93 АИ-98

Детонационная стойкость, оч, 72 76 85 89 не менее Содержание антидетонатора, г свинца на Нет 0,24 0,50 0,50 1 кг бензина, не более Давление насыщенных паров, кПа: 66,7 66,7 66,7 66,7 Летний вид, не более Зимний вид, не более 67,7–93,367,7–93,3 67,7–93,3 – Содержание фактических смол на месте 10 10 7 7 потребления, мг/100 мл бензина, не более Содержание серы %, не более 0,12 0,1 0,1 0,1

АИ-95 экстра 95 Нет 53,3 – 3 0,1

Ниже приведен пример расшифровки обозначения марки бензинов: А – автомобильный; И – октановое число, определяемое исследовательским методом; цифра – октановое число. Цвет этилированного бензина различных марок: А-76 (80) – желтый; АИ-93 – оранжевый; АИ-98 – синий. Октановое число характеризует детонационную стойкость бензина. Детонационное сгорание – это сгорание со скоростью, превышающей нормальную примерно в 100 раз. Признаки детонации – резкий металлический стук в цилиндрах, тряска двигателя, перегрев головки блока цилиндров, снижение мощности двигателя и др. При сильной детонации в двигателе возникают ударные нагрузки, разрушаются блоки цилиндров, подшипники, пригорают кольца, выгорают поршни и клапаны, перерасходуется бензин и т. д. Чем выше степень сжатия двигателя, тем большим октановым числом должен обладать бензин. Для повышения октанового числа к бензинам добавляют этиловую жидкость, содержащую тетраэтилсвинец, такие бензины называются этилированными. В отличие от обыкновенных бензинов они окрашиваются в цвета от желтого до синего. 81

Эксплуатация транспортного оборудования

Фракционный состав бензина характеризует главное его свойства – испаряемость, т. е. способность к образованию рабочей смеси при запуске и работе двигателя на различных режимах. Он определяется путем перегонки определенных количеств бензина. Чем ниже температура выкипания 10 % бензина, тем лучше его пусковые свойства, т. е. легкость пуска двигателя при различной температуре окружающего воздуха. Чем ниже температура выкипания 50 % бензина, тем быстрее можно переводить двигатель на большую частоту вращения, и наоборот. Смолы содержатся в небольшом количестве даже в только что поступившем с завода бензине. При длительном хранении количество смол в бензине увеличивается, что приводит к уменьшению октанового числа и увеличению кислотности бензина, вызывающей коррозию тары и деталей двигателя. Смолы осаждаются в бензобаке, карбюраторах, трубопроводах, выпускном коллекторе, приводят к нагарообразованию на клапанах, поршнях, камерах сгорания двигателя, бензин желтеет до коричневого цвета. Одним из основных показателей испаряемости бензинов является давление насыщенных паров – давление паров, находящихся в равновесии с жидкостью или твердым телом при определенной температуре. Давление насыщенных паров бензина определяют в герметически закрытых приборах при температуре 38 °С. Давление насыщенных паров летних бензинов составляет 66,7 кПа, зимних – достигает 93,3 кПа. По давлению насыщенных паров можно судить о наличии легкоиспаряющихся фракций в бензине, способных образовывать паровые пробки, о его пусковых свойствах, а также о возможных потерях при хранении и огнеопасности. Чем выше давление насыщенных паров, тем больше опасность образования паровых пробок при работе двигателя, но лучше пусковые свойства бензина. Давление паров испаряющегося бензина на стенки емкости (упругость паров) зависит от его химического и фракционного состава и температуры. Чем больше в топливе содержится легкокипящих углеводородов, тем выше упругость паров. С понижением температуры упругость паров снижается. Антикоррозийные свойства бензинов. Проблема коррозии деталей топливной системы часто возникает при эксплуатации автомобиля в нестабильных климатических условиях, где присутствуют серьезные перепады температур и высокая влажность воздуха. Предотвращение коррозии возможно при добавлении присадки, препятствующей смачиванию поверхности деталей водой. При испытании детали двигателя, погруженные в топливо с содержанием воды, покрывались коррозией за одни сутки. Такое же топливо, но с добавлением присадки, поддерживает детали в нормальном состоянии, не позволяя распространяться коррозии. 82

2. Автомобильный и тракторный транспорт

На сегодняшний день требования к двигателям современных машин включают в себя экономичность работы при максимальной мощности. Поэтому важную роль играет качество применяемого топлива, а именно способность его сохранять внутренние элементы двигателя чистыми в течение всего срока эксплуатации, а также препятствовать коррозии. Дизельное топливо – нефтяное топливо, применяемое в дизелях и в газотурбинных установках. Различают маловязкие дизельные топлива для высокооборотных дизелей и высоковязкие остаточные (моторные) дизельные топлива для малооборотных дизелей (табл. 2.19). Таблица 2.19 Основные показатели дизельного топлива Показатели качества ДЛ ДЗ ДА Л З ЗС А Кинематическая вязкость 3,5−6,0 3,5−6,0 1,5−4,0 3,0−6,0 1,8−3,2 1,8−3,2 1,5 при 20 оС, м2/с (10–6) Температура, оС: помутнения, не выше –5 –35 – –5 –25 –35 – застывания, не выше –10 –45 –60 –10 –35 –45 –55 вспышки, не ниже 65 50 35 40 35 35 30 Содержание фактических 50 30 30 40 30 30 30 смол, мг/100 мл, не более

Цетановое число показывает характер сгорания топлива и нарастания давления в цилиндре двигателя. Оно оценивает свойства топлива, обеспечивающие мягкую и плавную работу дизеля. При цетановом числе меньше 40 ухудшаются пусковые качества топлива, двигатель работает жестко, со стуками. Современное дизтопливо имеет цетановое число не менее 45. Вязкость определяет смазывающие свойства топлива и надежность его подачи в цилиндры двигателя. Вязкость показывает, во сколько раз медленнее вытекает топливо из калиброванной трубки вискозиметра, чем такое же количество воды при температуре 20 оС. Дизельное топливо характеризуется кинематической (мм2/с) или относительной вязкостью в градусах Энглера (оВУ). Температура вспышки – минимальная температура, до которой следует нагревать топливо, чтобы его пары вспыхнули при приближении пламени. Температура вспышки характеризуется количеством легких фракций и определяет пожарную опасность топлива. Коксовое число и зольность определяют свойство топлива образовывать нагар в цилиндрах. Зольность, для большинства типов дизельного топлива составляет не более 0,01 %.

83

Эксплуатация транспортного оборудования

Температура застывания – это температура, при которой находящееся в стандартной пробирке топливо теряет способность изменять свой уровень при наклоне пробирки под углом 45º в течение 1 мин. Температура застывания должна быть на 10–15 % ниже температуры окружающего воздуха. В зависимости от этого различают зимнее и летнее топливо. Содержание серы ведет к коррозии двигателей дизеля, так как продукты сгорания серы в виде окислов с влагой воздуха образуют серную кислоту. Поэтому следует применять дизельные масла с присадкой, содержащей антикоррозийный компонент. Автомобильными смазочными маслами для двигателей являются высокоочищенные нефтяные дистиллятные1 и остаточные масла селективной или сернокислотной очистки. Примерами дистиллятных масел для гидросистем автомобильной и авиационной техники являются: ● РМ, РМЦ – масла, получаемые из нафтеновых нефтей, обладающие улучшенными смазывающими свойствами; ● МГ-7-Б – масло из продуктов гидрокрекинга смеси парафинистых сернистых нефтей, получаемое при вакуумной разгонке основы АМГ-10 и содержащее антиокислительную присадку; ● МГ-10-Б – масло из продуктов гидрокрекинга смеси парафинистых сернистых нефтей, получаемое из узкой фракции основы АМГ-10. Содержит вязкостную и антиокислительную присадки. Вязкостно-температурные свойства моторных масел – одна из важнейших характеристик моторных масел, от которой зависит диапазон температуры окружающей среды, в котором масло обеспечивает пуск двигателя без предварительного подогрева, беспрепятственное прокачивание масла насосом по смазочной системе, надежную смазку и охлаждение деталей двигателя при наибольших допустимых нагрузках и температуре окружающей среды. Летние масла, имеющие достаточную вязкость при высокой температуре, обеспечивают пуск двигателя при температуре окружающей среды около 0 °С. Зимние масла, обеспечивающие холодный пуск при отрицательных температурах, имеют недостаточную вязкость при высокой температуре. Таким образом, сезонные масла независимо от их наработки необходимо менять дважды в год, что значительно усложняет и удорожает эксплуатацию двигателей. Альтернативным решением является применение всесезонных масел, загущенных полимерными присадками. Вязкостнотемпературные свойства загущенных масел таковы, что при отрицательных температурах они подобны зимним, а в области высоких температур – летним. 1

Дистилляция – перегонка, испарение жидкости с последующим охлаждением и конденсацией паров. 84

2. Автомобильный и тракторный транспорт

Характеристиками вязкостно-температурных свойств служат кинематическая вязкость, определяемая в капиллярных вискозиметрах, и динамическая вязкость, измеряемая при различных градиентах скорости сдвига в ротационных вискозиметрах, а также индекс вязкости – безразмерный показатель пологости вязкостно-температурной зависимости, рассчитываемый по значениям кинематической вязкости масла, измеренной при 40 и 100 °С (ГОСТ 25371–82). Индекс вязкости минеральных масел без присадок зависит от углеводородного состава и глубины очистки масляных фракций и составляет 85−100. Синтетические базовые компоненты имеют индекс вязкости 120–150, что дает возможность получать на их основе всесезонные масла с очень широким температурным диапазоном работоспособности. К низкотемпературным характеристикам масел принято относить температуру застывания, при которой масло не течет под действием силы тяжести. Она должна быть на 5–7 °С ниже той температуры, при которой масло должно обеспечивать прокачиваемость. Требуемая величина температуры застывания достигается депарафинизацией базовых компонентов, либо введением в состав моторного масла депрессорных присадок. Противоизносные свойства моторных масел определяют степень защиты деталей машины от износа при пуске двигателя, при максимальных нагрузках и разных температурах окружающей среды. Эти свойства зависят от химического состава и полярности базового масла, состава композиции присадок, содержащих серу, фосфор, галогены, бор, и вязкостнотемпературной характеристики масла. При работе на топливах с повышенным или высоким содержанием серы, а также в условиях, способствующих образованию азотной кислоты из продуктов сгорания, основной характеристикой способности масла предотвращать коррозионный износ поршневых колец и цилиндров является его нейтрализующая способность, показателем которой служит щелочное число, указываемое в нормативной документации масла. Большое влияние на износ деталей двигателя оказывает наличие в масле абразивных загрязнений, наличие которых в свежем масле не допускается. Уменьшению вредного действия абразивных частиц способствуют высокие диспергирующие свойства1 масла. Антикоррозионные свойства моторных масел зависят от концентрации и эффективности антикоррозионных, антиокислительных присадок и деактиваторов металлов, а также от состава базовых компонентов масел. В процессе старения коррозионность моторных масел возрастает. Более склонны к увеличению коррозионности масла с высоким содержанием па1

Диспергирующие свойства масла – способность масла препятствовать образованию крупных частиц продуктов окисления, разрушая их при появлении. 85

Эксплуатация транспортного оборудования

рафиновых углеводородов, образующих в процессах окисления агрессивные органические кислоты, взаимодействующие с цветными металлами и их сплавами. Моюще-диспергирующие свойства характеризуют способность масел обеспечивать необходимую чистоту деталей двигателя, а также поддерживать продукты загрязнения и окисления во взвешенном состоянии. Кроме концентрации моюще-диспергирующих присадок (сульфонатов, алкилфенолятов, фосфонатов кальция или магния и др.) на чистоту двигателя существенное влияние оказывает эффективность используемых присадок, их правильное сочетание с другими компонентами, а также приемистость базового масла. Механизм действия моющих присадок объясняется их адсорбцией2 на поверхности нерастворимых в масле частиц, что способствует образованию на каждой частице оболочки из углеводородных радикалов, препятствующей коагуляции (слипанию) частиц загрязнений и их соприкосновению друг с другом. При работе двигателей на топливах с повышенным содержанием серы моющие присадки, повышающие щелочность масел, препятствуют формированию отложений на деталях двигателей за счет нейтрализации кислот, образующихся из продуктов сгорания топлива. Расшифровка индекса моторных масел: М – моторное масло; Цифра – класс вязкости при 100 ° С; Буква – назначение в соответствии с эксплуатационными свойствами: Б – для малофорсированных двигателей; В – для среднефорсированных; Г – для высокофорсированных; Д – для высокофорсированных дизелей, работающих в тяжелых условиях. Индекс при буквах: 1 – для карбюраторных двигателей; 2 – для дизельных. При отсутствии цифры масло можно применять как для карбюраторных, так и для дизельных двигателей. Трансмиссионные масла – высокоочищенные нефтяные остаточные масла, предназначенные для работы в условиях высоких удельных нагрузок: в коробках передач, главных передачах ведущих мостов и рулевых механизмах. Для улучшения эксплуатационно-технических свойств в состав трансмиссионных масел добавляют противоизносные, вязкостные, антиокислительные, антикоррозионные и другие присадки. 2

Адсорбция – поглощение вещества из газовой или жидкой среды поверхностным слоем твердого тела или жидкости. 86

2. Автомобильный и тракторный транспорт

Для главных передач (кроме гипоидных) применяют обычные трансмиссионные масла. В гипоидных зацеплениях удельные нагрузки значительно больше, чем в обычных спирально-конических передачах, поэтому в них применяют специальные гипоидные трансмиссионные масла. Обычно автотранспортные предприятия и автопарки коммерческих фирм имеют в своем распоряжении и обслуживают автомобили разного назначения. Например, автопарк геолого-разведочного предприятия имеет несколько легких грузовиков с бензиновыми двигателями и несколько тяжелых магистральных автомобилей с дизельными двигателями. Причем двигатели автомобилей разных конструкций, разных годов выпуска и имеют разные пробеги. В этом случае оптимальным будет приобретать универсальные моторные масла, которые одинаково хорошо подходят для бензиновых и дизельных двигателей. Такие масла получили наименование «масла для смешанного парка». Сжиженные газы, предназначенные для использования в газобаллонных автомобилях, классифицируют на два основных типа (табл. 2.20): 1. СПБТЗ – зимняя смесь пропана и бутана технических. 2. СПБТЛ – летняя смесь пропана и бутана технических. Таблица 2.20 Основные физико-химические свойства сжиженных газов Свойство газа Компонентный состав, %, по массе: суммарный этана, метана, этилена, не более суммарный пропана и пропилена, не менее суммарный бутанов и бутиленов, не более Жидкий остаток при 20 оС, % по объему, не более Давление насыщенных паров, МПа, не более при +45 оС при –20 оС Содержание сероводородов, г/100 м3, не более

Тип сжиженного газа СПБТЗ СПБТЛ 4 75 20 1

6 34 60 2

1,6 1,6 5

1,6 – 5

Наиболее калорийная составляющая сжиженных газов и легкосжимаемая компонента является бутановой. Октановое число у сжиженных газов выше, чем у бензинов, и у разных газов составляет 90–120. В летнее время, а также в районах с жарким климатом целесообразно применять газ с большим содержанием бутановых фракций. К специальным и техническим автомобильным жидкостям относят: ● тормозные жидкости, применяемые для гидропривода тормозов; 87

Эксплуатация транспортного оборудования

● амортизаторные жидкости (маловязкое веретенное масло АУ и его

заменитель – смесь 50 % трансформаторного и 50 % турбинного масел), предназначенные для телескопических амортизаторов и подъемных механизмов; ● низкозамерзающие охлаждающие жидкости (антифризы 40 и 65, тосолы А, А-40, А-65) для заполнения системы охлаждения; цифра в марке жидкости обозначает температуру замерзания (в оС); ● жидкости для гидросистем, применяемые для гидроподъемников автосамосвалов: летние (индустриальные масла И-20А, И-30А); зимние (индустриальное масло И-12А, веретенное масло АУ). В северных районах при постоянных низких температурах применяются специальные гидравлические масла МГБ-10А, ВМГ3, АМГ-10. Для гидравлических домкратов применяют вазелиновое приборное масло МВП. Непроизводительный расход топливно-смазочных материалов

Главным фактором, влияющим на расход топлива, масла и смазок, является техническое состояние двигателя автомобиля. В частности, неправильная регулировка двигателя на холостых оборотах, подсос воздуха во впускном трубопроводе приводят к перерасходу топлива. Основные причины непроизводительного расхода топливно-смазочных материалов приведены в табл. 2.21. Таблица 2.21 Анализ причин повышения расхода топливно-смазочных материалов Причина повышенного расхода Неправильное регулирование тормозов и ступиц колес Понижение давления во всех шинах автомобиля на 0,05 МПа Понижение давления воздуха во всех шинах автомобиля на 0,1 МПа Неточность регулировки клапанов Неправильная установка зажигания При одной неработающей свече зажигания или при нагаре, изменении зазора между электродами, несоответствии марки свечи у авто с 8-цилиндровым двигателем То же с 6-цилиндровым двигателем При двух неработающих свечах Неисправность топливного насоса высокого давления и форсунок в дизельном двигателе 88

Процент повышения расхода топлива масел и смазок 10−15 %

30−50 %

4,5 %

4,5 %

10 %

10 %

5−8 % 5−10 %

15−20 % –

15−18 %

–

25 % 40−60 %

– –

30−40 %

–

2. Автомобильный и тракторный транспорт

Норма расхода топливно-смазочных материалов подразумевает установленное значение меры его потребления при работе автомобиля конкретной модели, марки или модификации. Нормы расхода предназначены для расчетов нормативного значения расхода топлива по месту потребления, определения себестоимости перевозок и других видов транспортных работ, планирования потребности предприятий в обеспечении нефтепродуктами, осуществления режима экономии и энергосбережения потребляемых нефтепродуктов и т. д. При нормировании расхода топлива различают базовое значение, определенное для каждой модели, марки или модификации автомобиля в качестве общепринятой нормы, и расчетное нормативное значение расхода, учитывающее выполняемую транспортную работу и условия эксплуатации автомобиля. Норма на перевозку груза составляет 2,5 л на 100 км для карбюраторных двигателей и 1,5 л на 100 км – для дизельных. Для автопоездов Нг увеличивается на каждую тонну собственного веса прицепа на 2,5 л для карбюраторного автомобиля и на 1,5 л – для дизельного. Нормы расхода топлива повышаются при следующих условиях: 1. Работа автотранспорта в зимнее время года в зависимости от климатических районов страны – от 5 % до 20 %. 2. Работа автотранспорта на дорогах общего пользования (I, II и III категорий) в горной местности, включая города, поселки и пригородные зоны, при высоте над уровнем моря: 300–800 м (нижнегорье) – до 5 %; 801–2 000 м (среднегорье) – до 10 %; 2 001–3 000 м (высокогорье) – до 15 %; свыше 3 000 м (высокогорье) – до 20 %. 3. Работа на дорогах общего пользования I, II и III категорий со сложным планом, где в среднем на 1 км пути имеется более пяти закруглений (поворотов) радиусом менее 40 м (или из расчета на 100 км пути – около 500) – до 10 %, на дорогах общего пользования IV и V категорий – до 30 %. 4. Работа автотранспорта, требующая частых технологических остановок, связанных с погрузкой и выгрузкой, в том числе грузовые автомобили малого класса – до 10 %. 5. Перевозка нестандартных, крупногабаритных, тяжеловесных, опасных грузов, грузов в стекле и т. д. с пониженной средней скоростью движения автомобилей 20–40 км/ч – до 15 %, с пониженной средней скоростью ниже 20 км/ч – до 35 %. 6. При работе грузовых автомобилей, фургонов без учета массы перевозимого груза, а также при работе автомобилей в качестве технологического транспорта, включая работу внутри предприятия – до 10 %. 89

Эксплуатация транспортного оборудования

7. При работе в карьерах, при движении по полю и т. п. на горизонтальных участках дорог IV и V категорий: для автомобилей без груза – до 20 %, для автомобилей с полной или частичной загрузкой – до 40 %. 8. При работе в чрезвычайных климатических и тяжелых дорожных условиях в период сезонной распутицы, снежных или песчаных заносов, при сильном снегопаде и гололедице, наводнениях и других стихийных бедствиях для дорог I, II и III категорий – до 35 %, для дорог IV и V категорий – до 50 %. 9. При простоях автомобилей под погрузкой или разгрузкой в пунктах, где по условиям безопасности запрещается выключать двигатель (нефтебазы, специальные склады), а также в других случаях вынужденного простоя с включенным двигателем – до 10 % от базовой нормы за один час простоя. Норма расхода топлива может быть снижена в следующих случаях: 1) при работе на дорогах общего пользования I, II и III категорий за пределами пригородной зоны на равнинной слабохолмистой местности (высота над уровнем моря до 300 м) – до 15 %; 2) при необходимости применения одновременно нескольких надбавок норма расхода топлива устанавливается с учетом их суммы или разности. Для грузовых бортовых автомобилей и автопоездов, выполняющих работу, учитываемую в тонно-километрах, норма расхода топлива увеличивается (на каждую тонну груза на 100 км пробега): ● для бензина – до 2 л; ● дизельного топлива – до 1,3 л; ● сжиженного нефтяного газа – до 2,64 л; 3 ● сжатого природного газа – до 2 м . При работе грузовых бортовых автомобилей, тягачей с прицепами и седельных тягачей с полуприцепами норма расхода топлива на пробег увеличивается (на каждую тонну собственной массы прицепов и полуприцепов): ● бензина – до 2 л; ● дизельного топлива – до 1,3 л; ● сжиженного газа – до 2,64 л; 3 ● природного газа – до 2 м . Расчет расхода топлива на рейс V (л) для автопоезда и для автомобилей может быть произведен соответственно по следующим формулам: V = l100 [ H П + Н Г ( g П + g )] , V = l100 ( Н П + Н Г g ) ,

где Нп – норма на пробег 100 км, л; Нг – норма на перевозку груза на 100 км, л; l100 – расстояние перевозки в сотнях км; gп – масса с грузом прицепа, т; g – масса груза на автомобиле, т. Если автомобиль совершает обратный пробег вхолостую или с другим количеством груза, то рассчитывается расход горючего на обратный рейс. 90

2. Автомобильный и тракторный транспорт

В сложных условиях эксплуатации значение V может быть увеличено: ● при движении по бездорожью на 15 %; ● при работе на Крайнем Севере на 23 %; о ● в зимний период (ниже 0 С) в южных районах на 5 %; в умеренной зоне на 10 %; на Севере на 15 %; на Крайнем Севере на 20 %; в горах на 15 %. Если одновременно действуют несколько усложняющих условий, то проценты увеличения V складываются. В этом случае расход топлива для автопоезда и автомобиля соответственно рассчитывается по следующим формулам: V = l100 [ Н П К + Н Г ( g П + g )] , V = l100 ( Н П К + Н Г g ) .

Автомобильные и тракторные прицепы (полуприцепы)

Одним из способов повышения эффективности автотракторного транспорта является использование автопоездов, состоящих из тягачей (автомобилей, тракторов и вездеходов) и прицепов различной конструкции (табл. 2.22). Широко распространены двухосные автомобильные прицепы грузоподъемностью от 2 т; они достаточно универсальны и просты по своей конструкции. Одноосные прицепы грузоподъемностью до 4 т обладают хорошей маневренностью, однако имеют сравнительно небольшую грузоподъемность; трех-, четырехосные прицепы-тяжеловозы грузоподъемность более 10 т применяются в исключительных случаях для перевозки неделимых грузов. Для перевозки длинномерных грузов (труб, бревен, досок, рельсов) используются прицепы-роспуски. Их отличительной особенностью является наличие специального поворотного устройства (коника) для закрепления груза при транспортировке. При перевозке грузов седельными тягачами применяются одно- или двухосные полуприцепы. На зимних дорогах перевозка грузов тракторами осуществляется на санных прицепах. При тяжелых дорожных условиях в период весенне-осенних распутиц, а также летом в заболоченных местностях колесные прицепы заменяются своеобразными санями или просто листами котельного железа. В тракторных одно- и двухосных прицепах используются некоторые узлы автомобильных прицепов. Для облегчения погрузки тракторные прицепы делают с небольшой погрузочной высотой, разгрузка сыпучих грузов может осуществляться при опрокидывании платформы в одну из боковых сторон или назад. Например, самосвальные двухосные тракторные прицепы 2ПТС-5 грузоподъемностью 5 т и 2ПТС-4 грузоподъемностью 4 т, а также одноосный прицеп 1ПТС-2 грузоподъемностью 2 т. 91

Эксплуатация транспортного оборудования

Таблица 2.22 Основные технические характеристики прицепов и полуприцепов ГрузоподъХарактеристика платформы емность, т Прицепы-сортиментовозы МАЗ-83781-020 14,35 Объем 43,5 м3 Прицепы самосвальные Объем с надставными бортами 22 м3. САТ-135 24,0 Двухсторонняя разгрузка НефАЗ-8560-10 7,0 Боковая разгрузка Прицепы-тяжеловозы Размеры платформы 4,9х3,2 м. ПогрузочКанаш-897100 (У-4005) 40,0 ная высота 1,14 м Прицепы бортовые тентованные МАЗ-8926-017-02 8,0 Борт. Объем 8,9 м3 НефАЗ-8332-10 10,0 Евроборт. Высота борта 0,71 м СЗАП-85514 10,0 Надставные борта. Высота погрузки 1,45 м Полуприцепы бортовые/тентованные НефАЗ-9334-10-04 18,6 Тентовый. Объем 68,21 м3 МТМ-9330А4 22,0 Площадь кузова 26,4 м2 МАЗ-93866-021 27,8 Тент, ворота. Объем 20,2 м3 Полуприцепы самосвальные Тонар-9523 34,0 Объем 28 м3, прямое дно МАЗ-953000-010 35,0 Объем 25 м3 Полуприцепы-тяжеловозы 9939A1 (рис. 2.27) 14,0 Выдвижные стойки (6 шт.) МАЗ-9379-010 30,0 Грузовая площадка 7500х2500 мм Полуприцепы-сортиментовозы МАЗ-99864-010 30,3 Объем кузова 46,4 м3 СЗАП-9915 33,0 Погрузочная высота 1,4 м Прицеп

Рис. 2.27. Полуприцеп 9939A1

Тракторные сани для перевозки людей должны иметь металлический передний борт высотой более 1,5 м, толщиной не менее 0,003 м; остальные борта высотой не менее 0,7 м, толщиной не менее 0,025 м; откидной задний борт. 92

2. Автомобильный и тракторный транспорт

2.14. Природозащитные мероприятия на транспортных коммуникациях Многообразие взаимодействия транспорта с природной средой заключается в следующем: природные условия в значительной степени определяют надежность, эффективность и экономичность транспортных связей, но обратная связь в этих взаимоотношениях проявляется практически почти всегда в негативных экологических последствиях осуществления транспортных операций. Проведение геолого-разведочных работ негативно влияет на состояние окружающей природной среды, что проявляется в нарушении земной поверхности, загрязненности, а в некоторых случаях и изменении режимов поверхностных и подземных вод, загрязнении воздушной среды. Наиболее значимым последствием является нарушение земной поверхности, которое приводит к ее загрязнению, изменению рельефа и в некоторых случаях к уничтожению и деградации растительного покрова на значительных территориях. Интенсивность воздействия различных видов транспорта общего пользования на состояние природной среды определяется масштабами транспортных операций и используемыми в процессе перевозок техническими средствами. Естественно, что с уменьшением масштабов транспортных операций, в частности осуществляемых при разведке месторождений полезных ископаемых, значимость этих воздействий снижается, однако одновременно с этим они приобретают и определенную специфику, связанную с технологией и задачами эксплуатации транспортных связей. Загрязнение окружающей среды относится к наиболее существенным отрицательным экологическим последствиям транспорта общего назначения. Следует учитывать не только нарушение земной поверхности, связанное со строительством наземных транспортных трасс, но и значительные сроки эксплуатации магистралей, в частности, в нарушение земной поверхности правомерно вносить и экологическую характеристику трубопроводного транспорта в связи с большими объемами земляных работ в периоды строительства и эксплуатации нефтяных и газовых трубопроводов. Нарушение земной поверхности происходит при проведении открытых горных выработок, сооружении и эксплуатации наземных транспортных связей и размещении на разведочных полях или соседних с ними участках породных отвалов. Значимость этих нарушений зависит от характера, масштабов и географического положения места работ, а также особенностей экологических систем нарушаемых земель. 93

Эксплуатация транспортного оборудования

Нарушаемыми или загрязняемыми землями при осуществлении транспортных операций являются площади, на которых прокладываются дороги или осуществляется бездорожная транспортировка, площади, где располагаются взлетно-посадочные площадки, перевалочные базы, а также временные погрузочно-разгрузочные площадки. Согласно СНиП 2.05.02–85 при выборе вариантов трассы и конструкции автомобильной дороги кроме технико-экономических показателей необходимо учитывать степень воздействия дороги на окружающую природную среду как в период строительства, так и во время ее эксплуатации, а также сочетание дороги с ландшафтом. Отдавать предпочтение следует решениям, оказывающим минимальное воздействие на окружающую среду. При этом нужно учитывать ценность занимаемых земель, а также затраты на рекультивацию земель после окончания строительных работ. Прокладку трасс автомобильных дорог, размещение придорожных сооружений, производственных баз, подъездных путей и других временных сооружений следует выполнять с учетом сохранения ценных природных ландшафтов, лесных массивов, а также мест размножения, питания и путей миграции диких животных, птиц и обитателей водной среды. Не допускается строительство дорог по государственным заповедникам и заказникам, охраняемым урочищам и зонам, отнесенным к памятникам природы и культуры. По лесным массивам трассы автомобильных дорог необходимо прокладывать по возможности с использованием просек и противопожарных разрывов, границ предприятий и лесничеств с обязательным учетом категории защитности лесов и данных экологических обследований. Классификация лесов для разделения по хозяйственному и социальноэкономическому значению в соответствии с их местоположением и степенью проявления полезных функций предусматривает разделение их на следующие основные категории защитности: ● леса, выполняющие преимущественно водоохранные функции; ● защитные полосы лесов по берегам рек, озер и других водных объектов; ● леса, выполняющие преимущественно защитные функции; ● леса противоэрозионные; ● особо ценные лесные массивы; ● государственные защитные лесные полосы; ● леса, выполняющие санитарно-гигиенические функции; ● леса заповедников; ● леса, имеющие научное или историческое значение и др. Направление трасс автомобильных дорог I–III категорий по лесным массивам по возможности должно совпадать с направлением господ94

2. Автомобильный и тракторный транспорт

ствующих ветров в целях обеспечения естественного проветривания и уменьшения возможности заносов дорог снегом. С земель, занимаемых под дорогу и ее сооружения, а также временно занимаемых на период строительства дороги, плодородный слой почвы, обладающий благоприятными физическими и химическими свойствами, следует снимать и использовать для повышения плодородия малопродуктивных сельскохозяйственных угодий или объектов предприятий лесного хозяйства. Плодородный слой почвы не снимается, если рельеф местности не позволяет его снять, а также на участках с выходом на поверхность скальных обнажений, валунов, крупных (свыше 0,5 м) камней. Если возведение земляного полотна создает опасность подтопления поверхностными водами и заболачивания примыкающих к дороге земель, в проекте следует предусматривать водоотводные сооружения, гарантирующие сохранение существовавших до строительства, либо лучшие условия произрастания сельскохозяйственных культур или лесных насаждений. При проектировании насыпей через болота с поперечным движением воды в водонасыщенном горизонте в проекте необходимо предусматривать мероприятия, исключающие увеличение уровня воды и площади заболачивания в верховой части болота. Этого можно достигнуть: ● отсыпкой насыпи или ее нижней части из дренирующих материалов; ● устройством вдоль земляного полотна продольных канав; ● укладкой искусственных сооружений в пониженных местах. При наличии грунта, который не может быть использован для отсыпки насыпей, им следует засыпать вершины оврагов, эрозионные промоины и свалки с последующим уплотнением и планировкой поверхности. Для мест неустойчивых и особо чувствительных экологических систем (мерзлые водонасыщенные грунты, болота) в проекте следует предусматривать меры, обеспечивающие минимальное нарушение экологического равновесия. При проектировании производственных баз, зданий и сооружений дорожной и автотранспортной служб необходимо разрабатывать мероприятия, обеспечивающие соблюдение предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, водных объектах и почве. К основным мероприятиям, направленным на решение проблем сохранения и восстановления земной поверхности, относятся следующие: ● тщательный анализ схем расположения транспортных связей и их элементов с учетом конкретных географических условий, обеспечивающий снижение отрицательных экологических последствий; ● оптимизация конструктивных параметров и технологии сооружения наземных транспортных трасс; 95

Эксплуатация транспортного оборудования

● выбор транспортных средств, обеспечивающих в процессе экс-

плуатации наибольшую сохранность полотна трассы и поверхности соседних земельных участков; ● установление наиболее благоприятных периодов для выполнения основных транспортных операций с учетом климатических условий и характеристик полотна трассы; ● проведение рекультивации земельных участков, нарушенных при сооружении и ремонте дорог, в частности, снятие и сохранение почвенного слоя при разработке резервов с последующим перекрытием вскрытых пород или укреплением от эрозии откосов выемок и насыпей; ● проведение восстановительных работ после окончания эксплуатации транспортных трасс с элементарными агротехническими мероприятиями по улучшению загрязненных и эрозирующих1 земельных участков. Проектирование, сооружение, эксплуатация, консервация, восстановление или ликвидация различных транспортных связей геологоразведочных организаций должны осуществляться с обязательным соблюдением правил оптимального природопользования. Контрольные вопросы и задания

1. Привести классификацию автомобильных дорог. 2. Назвать дорожные характеристики грунтов. 3. Какова зависимость эффективности использования автомобильных дорог от географических и погодных условий, а также от сезона основных перевозок? 4. Назвать последовательность операций при сооружении временной дороги. 5. Привести конструктивные элементы и типы автомобильных дорог, сооружаемых геолого-разведочными организациями. 6. Перечислить правила устройства буровой площадки. 7. Каковы особенности автомобильных дорог особого типа: на солончаках, такырах, песках пустынь, болотах, в горах, многолетнемерзлых грунтах? 8. Назвать условия создания тракторных дорог и бездорожных автотракторных трасс. 9. Каковы принципы организации грузовых перевозок? 10. Перечислить эксплуатационные характеристики транспортных средств. 11. Назвать мероприятия по охране природной среды при проведении разведочных работ. 1

Эрозия – разрушение почв ветром и поверхностными потоками воды, включающее в себя отрыв и вынос обломков материала, сопровождающееся их отложением. 96

3. Железнодорожный транспорт узкой колеи

3. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ УЗКОЙ КОЛЕИ 3.1. Общие сведения о железнодорожных перевозках Одним из самых старых видов транспорта в России является рельсовый транспорт. Когда-то железнодорожные перевозки занимали лидирующее место среди остальных видов перевозок грузов, но с появлением грузовых автомобилей, использование рельсового транспорта значительно снизилось. Несмотря на это, железные дороги и грузовые поезда сегодня имеют огромное значение, ведь они позволяют перевозить большие грузы на дальние расстояния по сравнительно низким ценам. Основными показателями рельсового транспорта являются коэффициент использования грузоподъемности, вместимость и техническая норма нагрузки. Коэффициент использования грузоподъемности – отношение фактически перевезенной массы груза к номинальной грузоподъемности транспортного средства. На территории России железнодорожными путями транспортируется в основном минеральное сырье – уголь, руда, нефть, именно на него выпадает основная доля грузооборота. Существуют современные грузовые вагоны, в которых транспортируется один вид груза, двухъярусные контейнерные платформы и трехъярусные платформы, которые перевозят промышленное оборудование. Использование специальных видов железнодорожных составов позволило снизить нагрузку на вагоны, сделать больше их грузоподъемность и во многом облегчить погрузо-разгрузочные работы. В сфере железнодорожного транспорта под негабаритными грузами (тяжеловесными, крупногабаритными) понимают грузы, вес которых составляет больше 60 т, а параметры превышают следующие показатели: ● высота – 5,3 м; ● ширина – 3,25 м; ● длина – 14 м. Максимальный по весу груз, разрешенный к транспортировке по железной дороге, не должен превышать 500 тыс. кг, а его размеры ограничиваются параметрами мостов и тоннелей. Стоимость транспортировки крупногабаритных грузов зависит от ряда факторов: размеров и веса груза, необходимых документов и разрешений, особенно если речь идет о перевозках за пределы страны. Транспортировка негабаритных грузов – комплексные мероприятия, которые требуют от перевозчика учета многих факторов, в том числе и на 97

Эксплуатация транспортного оборудования

первый взгляд незначительных. Например, после доставки в пункт назначения негабаритного груза возникает вопрос его разгрузки. Это лишь один из важных моментов, которые требуют повышенного внимания. На самом деле с транспортировкой нестандартных или негабаритных грузов возникает намного больше трудностей, чем с иными грузами, перевозимыми в контейнерах. Здесь особого внимания заслуживает и безопасность во время перевозки, из-за нестандартности груза в размерах и тоннаже могут возникнуть и нестандартные проблемы. Перед тем как груз принимается для отправки железнодорожным транспортом, составляется договор, где прописываются важнейшие моменты: обозначается сам груз, в транспортировке которого есть необходимость, дата и время, когда предоставляются и контейнер, и перевозимый товар, а также указывается то, как будет производиться расчет. Всевозможные риски тоже учитываются, например, к грузоотправителю, уличенному на перевозке незаявленного товара, применяются строгие штрафные санкции: он обязан внести пятикратную стоимость услуг согласно договору [8]. Существуют четкие временные границы погрузки, например, четыре часа требуется для загрузки 24-тонного контейнера. Кроме того, при использовании контейнеров следует знать, что в трехтонный контейнер можно поместить только 2,4 т груза, в пятитонный – 3,8 т, в 20–24-тонный – не более 17,8 т. Весь полученный товар грузится в контейнеры в присутствии грузоотправителя, а затем на вагон навешивается пломба, гарантирующая в дороге сохранность предмета договора [8]. Требования к размещению и крепежу груза предъявляются в зависимости от того, груз какого характера готовится к отправке. Машины и другую крупногабаритную технику помещают в контейнер при участии труб или закаточной телеги, удобно расположив там, закрепляют брусками или, что лучше, проволочными растяжками. В случае когда перевозится сыпучий груз, его нельзя укрывать быстро воспламеняющимися материалами. С помощью механизированной техники товар ложится плотнее, и если шапка и возникает, то небольшая, обязательно в форме трапеции. На открытых платформах возят и лес. Независимо от места назначения в подтверждение договора грузоотправитель получает на руки железнодорожную накладную, а также квитанцию, удостоверяющую, что груз получен для отправки. Экспедитор, который участвовал от компании в погрузке товара, при внесении соответствующего пункта в договор должен либо лично сопровождать груз по маршруту следования, либо диспетчировать его, а когда тот поступит на конечную станцию, снабдить клиента этой информацией. 98

3. Железнодорожный транспорт узкой колеи

3.2. Устройство узкоколейных железных дорог Ограниченные размеры грузопотока, сложные трассы, труднодоступность районов производства геолого-разведочных работ приводят к тому, что для внешних грузовых перевозок геолого-разведочными экспедициями используются узкоколейные железные дороги. В настоящее время в России эксплуатируется свыше 5 000 км узкоколейных железных дорог, принадлежащих промышленным предприятиям. Наиболее распространены узкоколейные железные дороги с шириной колеи 750 мм; иногда ширина колеи составляет 600 либо 900 мм. В отличие от ширококолейных узкоколейные подъездные пути обычно сооружаются для предприятий при ограниченных размерах грузооборота или относительно небольших расстояниях перевозок. Использование узкоколейных дорог для внутренних связей ограничивается теми случаями, при которых направление перевозок грузов на территории производственного участка совпадает с действующей узкоколейной железной дорогой. Специального строительства дорог для этих целей не производится. В технологическом транспорте горно-геологических предприятий узкоколейные железные дороги находят применение для транспортировки породы и людей в подземных горизонтальных горных выработках и на земной поверхности возле устья штолен. Строительству узкоколейных железных дорог предшествуют изыскательские работы и проектирование: устанавливаются пункты, между которыми предполагается сооружение дороги; проводится топографическая съемка и выбирается наиболее выгодная трасса пути. Прямолинейность плана пути желательна. При проектировании подъездных узкоколейных путей величина коэффициента развития трассы не имеет существенного влияния на эксплуатационные характеристики дороги, так как ущерб от снижения скорости движения, увеличения времени и стоимости перевозки при относительно небольших расстояниях и грузопотоках невелик. В зависимости от грузонапряженности подъездные узкоколейные пути промышленных предприятий принято делить на три категории [4]: ● первая категория – грузонапряженность пути более 500 тыс. т в год; ● вторая категория – грузонапряженность от 100 до 500 тыс. т в год; ● третья категория (подъездные пути геолого-разведочных предприятий) – грузонапряженность пути менее 100 тыс. т в год. Радиусы кривых участков дороги в плане выбираются в зависимости от категории подъездных путей. Обычно их значения составляют от 1 000 до 100 м. 99

Эксплуатация транспортного оборудования

Величина руководящего подъема i устанавливается для прямых участков в зависимости от категории подъездных путей; при совпадении с кривыми участками пути угол наклона принимается меньше предельного угла для наклонных прямых участков [5]: H i = tg α = , B где H – разность высот отметок начала и конца наклонного участка пути, м; B – расстояние на плане между началом и концом участка, м. Для подъездных путей третьей категории величина руководящего подъема не должна превышать 25 ‰. С учетом малой грузонапряженности подъездных путей геолого-разведочных предприятий и нерегулярного характера перевозки тяжелых грузов (оборудования), в целях снижения расходов на строительство руководящий подъем рекомендуется принимать равным 40 ‰ [4]. Помимо руководящего подъема среди элементов продольного профиля пути при проектировании дорог выделяют также уклон равного сопротивления, или предельный спуск. Уклон равного сопротивления в направлении основных перевозок грузов является в то же время руководящим подъемом в направлении движения порожняковых составов, поэтому величина любого уклона не должна быть больше величины руководящего подъема. Часть прямолинейного профиля, располагающегося между переломными точками, называется элементом профиля, или шагом проектирования пути. При сооружении узкоколейных подъездных путей для участков геолого-разведочных работ рекомендуется минимальный элемент профиля 30–50 м. По возможности резкие переломы пути смягчают, сопрягая элементы продольного профиля. Подъем и уклон во избежание обрыва сцепки подвижного состава разделяются элементами профиля с крутизной не более 5 ‰ [4]. Вертикальный разрез пути, перпендикулярный к его оси, называют поперечным профилем дороги (рис. 3.1). Основанием пути служит земляное полотно, с помощью которого нивелируется рельеф земной поверхности. В продольном профиле земляное полотно представляет собой чередующиеся насыпи, выемки и участки земной поверхности с нулевыми отметками, выемка или насыпка грунта на которых не производится. Земляное полотно и водоотливные устройства относятся к нижнему строению пути. Поперечные профили для разных участков пути составляются для расчета объемов земляных работ, определения ширины насыпи по низу, ширины выемки по верху и установления места расположения водоотливных сооружений. Ширина основания площадки (земляного полотна) же100

3. Железнодорожный транспорт узкой колеи

лезной дороги выбирается в зависимости от срока ее службы и свойств грунта (табл. 3.1).

а

б

в Рис. 3.1. Поперечный профиль узкоколейных железных дорог: а – насыпь; б – нулевое место; в – полунасыпь Таблица 3.1 Ширина земляного полотна для одноколейной дороги Ширина основания площадки, м на скальных грунтах, на других щебне, гравии, песке грунтах На перегонах со сроком службы до трех лет 2,4 2,7 На разделительных пунктах, станциях и складах 2,8 3,0 Место расположения пути

Под верхним строением пути понимается балластный слой, шпалы, рельсы и скрепления. Основанием верхнего строения пути (рис. 3.2) является балластный слой (балласт), предназначенный для равномерного распределения нагрузок на земляное полотно, предотвращения продольного и поперечного перемещения шпал, отвода поверхностных вод и защиты полотна от промерзания. Материал балластного слоя должен иметь достаточную несущую способность, хорошо дренировать влагу и быть морозостойким. Лучшим материалом для балластного слоя являются щебень, галька, гравий либо крупный песок. Толщина балластного слоя от 0,2 до 0,4 м; расход балласта на 1 км пути составляет примерно 400 м3 [4]. 101

Эксплуатация транспортного оборудования

Путевая решетка, состоящая из рельсов, скреплений и шпал, является основным элементом верхнего строения пути. На железных дорогах с шириной колеи 750 мм, как правило, используются два типа рельсов Р-18 и Р-24. Основные параметры применяемых рельсов приведены в табл. 3.2.

2

3

1

4

Рис. 3.2. Верхнее строение железнодорожного пути: 1 – щебеночный слой; 2 – рельсы со скреплениями; 3 – шпалы; 4 – песчаный слой

Таблица 3.2 Параметры рельсов железных дорог узкой колеи Рельс

Масса 1 м рельса, кг

Высота

Р-18 Р-24

18,80 24,14

0,09 0,108

Размеры рельса, м Ширина Ширина головки подошвы 0,04 0,08 0,051 0,092

Толщина шейки 0,010 0,011

Стандартная длина рельсов составляет 8 м, длина укороченных рельсов, укладываемых на криволинейных участках, – 7,88 и 6,9 м. На узкоколейных дорогах применяются в основном брусковые и пластинные деревянные шпалы. Для колеи шириной 750 мм стандартная длина шпал составляет 1500 мм, толщина – 110–120 мм, ширина – 180–240 мм. Шпалы изготовляются из древесины хвойных пород – сосны, ели, лиственницы, пихты, кедра. На километре пути может быть уложено 1 350–1 400 шпал. Рельсы соединяются со шпалами костылями, а между собой – парными накладками и болтами. Стык рельсов должен располагаться в промежутке между шпалами. Для уменьшения воздействия подвижного состава на криволинейные участки пути увеличивают ширину колеи. Величина увеличения ширины колеи определяется в зависимости от радиуса закругления [5]: 102

3. Железнодорожный транспорт узкой колеи

Радиус кривой, м более 300 300–200 200–100 менее 100

Ширина колеи, мм 750 755 760 760

К вспомогательным инженерным сооружениям узкоколейных железных дорог относятся мосты, трубы и подпорные стенки. Мосты возводят по возможности в самых узких местах, пересекаемых дорогой рек и оврагов, перпендикулярно препятствиям. Пересечение насыпью небольших водотоков оформляется в виде железобетонных, металлических, каменных или деревянных труб. Подпорные стенки представляют собой сооружения из каменной кладки для укрепления земляного полотна на крутых косогорах или реже для укрепления крутых откосов выемок. Строительство узкоколейной дороги связано с выполнением довольно больших объемов работ при значительных затратах времени и средств, что ограничивает область применения узкоколейных дорог в практике геолого-разведочных работ. В связи с этим наибольшее распространение получили временные узкоколейные пути.

3.3. Устройство временных узкоколейных железнодорожных путей Небольшой срок эксплуатации временных путей («времянок», «усов») и относительно небольшая грузонапряженность позволяют осуществлять прокладку колеи с минимальными затратами труда, времени и средств. Как правило, временные пути строятся без возведения земляного полотна и балластного слоя, а также без устройства водоотводных канав. Временные узкоколейные дороги могут эксплуатироваться в течение нескольких сезонов при условии проведения в весенние месяцы сравнительно небольших восстановительных и ремонтных работ. Сооружение и эксплуатация временных узкоколейных подъездных путей в равнинных местностях, как правило, дешевле сооружения и эксплуатации автомобильных дорог, при этом их надежность и независимость от погодных условий (за счет наличия жесткой путевой решетки) более высокие. При трассировании дороги в холмистой местности целесообразно избегать малометражных элементов профиля пути за счет небольшого увеличения длины трассы [4]. В гористой местности расположение трассы определяется допустимым углом руководящего подъема из расчета веса поезда, состоящего из локомотива и одного вагона (платформы), загру103

Эксплуатация транспортного оборудования

женного наиболее тяжелой перевозимой по данному пути машиной (или неразборным блоком). Уменьшение радиусов закруглений позволяет сократить длину пути и улучшать его продольный профиль. Для временных подъездных путей минимальные радиусы закругления принимают в зависимости от скорости движения поездов и наибольшей жесткой базы состава. При скорости движения до 1,5 м/с радиус закругления составляет не менее семикратной жесткой базы состава; при скорости движения более 1,5 м/с, а также при угле поворота более 90º и на наклонных участках пути – не менее десятикратной жесткой (колесной) базы – расстояния между двумя соседними осями транспортного средства. При прокладке трассы в лесистой местности растительный слой с почвы, как правило, не снимается. Планировка трассы сводится к валке леса, удалению пней, бугров, кочек и засыпке встречающихся на пути ям. Для временных подъездных путей рекомендуется ширина колеи 750, 600 и 550 мм и рельсы типа Р-18. Шпалы при эксплуатации дороги в течение нескольких сезонов желательно изготовлять из древесины хвойных пород. Форма их круглая или пластинная, минимальный диаметр (или ширина) 150–200 м. Длину шпал для большей устойчивости рельсовой решетки рекомендуется увеличивать в зависимости от свойства и состояния почвы до 1,8 м и более. Количество шпал может достигать 1 520 шт. на 1 км [4, 18]. Рельсовые решетки укладываются непосредственно на почву трассы, шпалы подбиваются местным грунтом. Для предотвращения деформаций безбалластного пути на слабых увлажненных грунтах под него целесообразно подкладывать продольные лежни; в сильно заболоченных местностях и в небольших оврагах пути укладываются на клетках из бревен. На период консервации дороги между двумя сезонами работ рельсовые решетки следует разобрать на части (равные длине одного рельса) и перевезти на железнодорожных платформах для хранения на ближайшие безопасные участки трассы. Участки пути разбираются в направлении от производственной площадки к перевалочной базе, а восстанавливаются в обратном порядке.

3.4. Транспортные операции в условиях горно-разведочных выработок При проведении горно-разведочных работ различают транспортные установки, используемые в подземных горных выработках и на земной поверхности – в карьере и при транспортировке грузов к обогатительной 104

3. Железнодорожный транспорт узкой колеи

фабрике. По способу действия транспортные установки делятся на две основные группы: 1) непрерывного действия, в которых груз движется непрерывным потоком. К таким установкам относятся конвейеры, самотечные устройства под действием собственного веса – по желобам, трубам, выработкам, гидро- и пневмотранспорт, откатка вагонов бесконечным, замкнутым канатом; 2) периодического действия, в которых груз перемещается порциями по определенному циклу. К этой группе относят самоходные машины, скреперные установки, откатка вагонов концевыми канатами, локомотивную откатку. Существующая классификация подразделяет все подземные горные выработки на четыре основные группы: транспортные, погрузочнотранспортные, промежуточные и вспомогательные. Транспортные выработки (главные откаточные горизонты, штольни, наклонные стволы) предназначены для транспортировки всей или большей части руды. Такие выработки проходятся горизонтальными либо наклонными под углом 12º. Скорость движения транспортных машин зависит от длины выработок, профиля пути и состояния проезжей части: при плохом состоянии дорог скорость не должна превышать 12 км/ч. Погрузочно-транспортные выработки проходятся на уровне горизонта откатки в днище блоков, например, при системе этажного принудительного обрушения. Через погрузочно-транспортные выработки осуществляются выпуск руды из блоков, погрузка и откатка самоходными машинами к рудоспуску. Длина таких выработок в зависимости от порядка отработки месторождения составляет 50–700 м. Скорость движения машин по спланированному основанию – 12–15 км/ч, при неровной скальной почве – 6–8 км/ч. Промежуточные (подэтажные) выработки проходятся выше откаточного горизонта и предназначены, как правило, для бурения взрывных скважин, отбойки руды и погрузочно-транспортных работ. Длина таких выработок составляет 50–300 м. Сечение выработок зависит от применяемого бурового и погрузочно-транспортного оборудования. Скорость движения самоходных машин – в пределах 6–12 км/ч. Вспомогательные выработки – горизонтальные и наклонные (6–12º) выработки, служащие для связи основного горизонта откатки с промежуточными выработками. По вспомогательным выработкам производят перевозку людей, материалов, оборудования, осуществляют вентиляцию. Протяженность вспомогательных выработок составляет 80–500 м. Сечение выработок определяется размерами проходческого оборудования, транспортом крупногабаритного оборудования и вентиляцией. Скорость движения 105

Эксплуатация транспортного оборудования

машин составляет 10–20 км/ч по горизонтальным выработкам и 6–8 км/ч по наклонным. Транспортные средства горного предприятия перемещают насыпные (массовые) и единичные (штучные) грузы. Люди, перемещаемые по выработкам транспортными средствами, относятся к особым грузам, требующим обеспечения удобств и полной безопасности. Оборудование, элементы крепления, материалы в ящиках или контейнерах, жидкости в резервуарах относятся к единичным грузам, которые характеризуются размерами, массой, формой, пожаро- или взрывоопасностью. К насыпным грузам относят разрыхленную руду, пустую породу и закладочные материалы. Насыпные грузы характеризуются кусковатостью, плотностью, крепостью, абразивностью, углом естественного откоса и другими свойствами. Насыпные грузы образуют основной грузопоток горного предприятия, следовательно, их свойства оказывают решающее влияние на выбор транспортного средства, а также на техникоэкономические показатели работы предприятия. Кусковатостью, или гранулометрическим составом, называется количественное распределение горной массы по крупности кусков (по фракциям). Горная масса считается крупнокусковой при размерах кусков более 0,3 м в поперечнике; средней кусковатости – при размере кусков 0,1–0,3 м; мелкой – при 0,01–0,1 м; зернистой – при 0,0005–0,01 м; пылевидной – при размере кусков меньше 0,0005 м. По коэффициенту крепости fк все горные породы разделены на 10 категорий, причем для наиболее крепких пород fк = 20, а для наиболее слабых пород fк = 0,3 (минимальное значение). Скальная горная масса состоит из наиболее крепкой породы с крепостью в диапазоне fк = 16–20; для угля коэффициент крепости составляет 1,5, а для пустой породы (известняки, песчаники) 3–4 [12]. Абразивность – свойство горной породы изнашивать контактирующую с ней поверхность при трении. Абразивность зависит от твердости, формы и размеров частиц горной массы. Все горные породы разделены на восемь классов абразивности: малоабразивные породы (известняки, мягкие сланцы) имеют показатель абразивности 5 мг (потеря в весе истирающегося материала – стального стержня), корунд имеет самую высокую абразивность – 90 мг. Кварцевые песчаники, граниты имеют показатель абразивности 30–40 мг. Грузопоток при проведении горно-разведочных работ характеризуется видом груза, производительностью и длиной транспортирования. Для подземного рудника основным является грузопоток руды от забоев к околоствольному двору. Количество и величина грузопотоков зависят от числа работающих добычных машин и их производительности. 106

3. Железнодорожный транспорт узкой колеи

В течение рабочей смены, суток грузопотоки неравномерны. Это вызвано графиком работ забоев, перерывами во время обслуживания установок и возможными неполадками. В связи с этим расчет транспортных установок производится по грузопотоку наиболее нагруженной смены. Все это приводит к снижению машинного времени работы установок. Зная годовую производительность рудника или выемочного участка, можно определить сменную производительность Qсм, кг/смен., а затем и необходимую теоретическую производительность транспортной установки: Qсм =

Qг , N г ⋅ N см

где Qг – годовая плановая производительность рудника или участка, кг; Nг – число рабочих дней в году; Nсм – число рабочих смен в сутки. Средняя часовая производительность установки, кг/ч, Qч =

Qсм , Тм

где Тм – машинное время работы транспортной установки в смену, ч. Коэффициент использования транспортной установки во времени зависит от места работы и применяемой технологии: при работе машины на забое он составляет 0,3–0,45; при работе на откаточных горизонтах – 0,55–0,65. Коэффициентом часовой неравномерности называется отношение наибольшей часовой производительности к среднечасовой производительности. Неравномерность забойного грузопотока можно установить только опытным путем. Неравномерность последующих звеньев транспортной цепи можно определить расчетным и опытным путем. Для транспортных установок, работающих в забоях горных выработках, коэффициент принимается 1,75–2, в блоках, выемочных участках и панелях – 1,4–1,7, в магистральных выработках – 1,2–1,3. Неравномерность суммарного грузопотока может быть вызвана слиянием нескольких грузопотоков, имеющих одинаковую среднюю производительность и одинаковую неравномерность, при этом чем больше грузопотоков объединяется, тем меньше неравномерность суммарного грузопотока. Снижение неравномерности грузопотоков на рудниках достигается применением участковых и капитальных рудоспусков, накоплением руды в составах вагонов. При конвейерном транспорте руды регулирование грузопотоков во времени и по производительности можно осуществить автоматическим изменением скорости движения несущего полотна конвейеров [12]. 107

Эксплуатация транспортного оборудования

Транспорт руды в подземных горных выработках осуществляется комплексом различного типа машин, связанных между собой технологическим процессом, при этом остановка одной машины в этом комплексе приводит к простоям других и всего процесса добычи ископаемого. Надежность одной или последовательно установленных транспортных машин – свойство выполнять заданные функции в заданных пределах. Основными критериями надежности горных транспортных машин являются безотказность, ремонтопригодность и коэффициент готовности. Безотказность – свойство транспортной машины сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки. Безотказность характеризуется числом отказов в единицу времени, либо длительностью работы между отказами. Безотказность комплекса машин снижается с ростом числа установок в цепи. Ремонтопригодность транспортной машины – приспособленность ее к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и устранению их ремонтом и техническим обслуживанием. Ремонтопригодность характеризуют средней продолжительностью ликвидации неисправности машины. Коэффициент готовности kг – вероятность того, что машина окажется работоспособной в каждый момент времени, кроме планируемых периодов ремонта и восстановления: kг =

tот , tот + tвос

где tот – длительность работы машины между отказами, ч; tвос – продолжительность восстановления, ремонта машины, ч. Для механизированного комплекса, состоящего из ряда последовательно установленных машин, суммарный коэффициент готовности комплекса равен сумме коэффициентов готовности каждой машины в системе. Производительность транспортной машины может быть теоретической (расчетной), производственной (паспортной) и действительной (фактической). Теоретической Qт называется производительность машины или установки, кг, м3, за единицу времени, ч, при непрерывной работе с учетом транспортных характеристик машины, например, объема ковша Vк м3. Производственной Qп называется производительность машины или установки, кг, м3, за единицу времени, ч, при непрерывной работе с учетом физико-механических свойств горной массы, в частности, коэффициентов наполнения Kн и разрыхления Kр. Фактической Qф называется производительность машины или установки, кг, м3, за единицу времени, ч, с учетом физико-механических 108

3. Железнодорожный транспорт узкой колеи

свойств горной массы, транспортных характеристик машин, организации работ в забое и перерывов, связанных с обслуживанием машины. Например, часовая производительность ковшового погрузчика Q, м3/ч: 3 600 теоретическая Qт = Vк ; tц Q ⋅K производственная Qп = т н ; Кр

фактическая Qф = Qп ⋅ K и , где tц – продолжительность цикла, ч; Kи – коэффициент использования установки. При известном значении теоретической производительности Qт, кг/ч, и скорости транспортной установки υ, м/ч, можно определить массу транспортируемого груза за единицу времени g, кг/м, например, на желобе конвейера: g=

Qт . v

В некоторых случаях, производительность транспортной установки может быть выражена произведением количества перевозимого груза, кг, м3, на длину транспортирования, м. Режим работы транспортных установок и машин периодического или непрерывного действия характеризуется переменными нагрузками в течение цикла и смены. Выбор двигателя производится по допустимому в течение смены нагреву его обмоток с учетом эквивалентного тягового усилия Fэ, Н, – постоянного усилия, при котором обмотки двигателя нагреваются до такой же температуры, как и при действительном режиме непрерывной работы. Расчетная мощность Nр кВт, двигателя с учетом потерь в приводе: N р = kзап

Fэ ⋅ υном , 1 000η

где υном – номинальная скорость движения грузов, м/с; η – коэффициент полезного действия привода, η = 0,9 для привода с механическим редуктором, η = 0,8 – с механическим редуктором и турбомуфтой; kзап – коэффициент запаса мощности, kзап = 1,1–1,2. Полученное значение расчетной мощности является основанием для выбора по каталогу установленной мощности двигателя, значение которой является ближайшим большим по отношению к расчетному. Выбранный двигатель необходимо проверить по перегрузочной способности. Для асинхронных электрических двигателей переменного тока допускаемая перегрузка в период пуска не должна быть более 1,5–1,8. 109

Эксплуатация транспортного оборудования

Уравнение движения машин заключается в равенстве сил тяги и сил сопротивления. Сила тяги – управляемая внешняя сила, создаваемая двигателем машины во взаимодействии с полотном дороги или рельсами, приложенная к движущим колесам машины в направлении ее движения. Силами сопротивления называют появляющиеся в процессе движения неуправляемые силы, направленные противоположно силе тяги. Силы сопротивления складываются из сопротивления качению колес на прямом горизонтальном участке пути, преодоления уклонов, сопротивления воздушной среды, преодоления сил инерции при изменении скорости движения машины. Почти все силы сопротивления движению пропорциональны весу машины. В транспортных установках с установившимся движением грузов тяговое усилие расходуется на преодоление сопротивлений, возникающих при перемещении грузов по прямому горизонтальному пути, и на подъем груза – при разных уровнях в начале и в конце пути. При перемещении сосредоточенного груза скольжением по почве горизонтальной выработки (рис. 3.3, а) сила тяги F, Н, рассчитывается по следующей зависимости: F = Gf , где G – вес груза, Н.

б в а Рис. 3.3. Силы, действующие на груз при движении по горизонтальной выработке: а – волоком; б – на колесах; в – конвейером

При перемещении сосредоточенного груза качением по рельсам или почве выработок (рис. 3.3, б) сила тяги F (Н) рассчитывается по зависимости F = Gk , где k – коэффициент ходового сопротивления; f – коэффициент трения скольжения. Коэффициенты трения скольжения и ходового сопротивления определяются по соотношению f = k = F/G = W/R, т. е. равны отношению силы 110

3. Железнодорожный транспорт узкой колеи

тяги F к весу груза G или отношению основных сопротивлений W к нормальной реакции силы R (рис. 3.3). Вместе с тем физическая сущность f и k различна. При скольжении коэффициент трения зависит от состояния трущихся поверхностей, а при колесном ходе коэффициент ходового сопротивления зависит от типа колес и дорожного полотна, диаметра колес и осей, типа смазки и т. д. Коэффициент k ходового сопротивления и трения определяются экспериментально. При перемещении распределенного по длине груза качением (рис. 3.3, в) сила тяги F (Н) определяется по следующей зависимости: F = qLk , где q – вес груза, приходящийся на 1 м грузонесущего органа, Н/м; L – длина ветви, м. Сила тяги при установившемся движении груза по наклонной выработке с углом β будет зависеть от направления движения (вверх или вниз). При движении груза вверх его вес G препятствует движению, а при движении вниз – способствует, поэтому, если наклон выработки незначителен (не более 6º), для установок с сосредоточенным грузом F = G (k ± i) ; для установки с распределенным по длине грузом F = qL(k ± i ) , где i – уклон пути в выработке, i = tg β. При движении самоходной машины по почве выработки или по рельсовым путям на окружность колес действую силы тяги, сопротивления и тормозные силы при включении тормозов. Сила тяги реализуется в одних самоходных машинах – на перемещение грузов (самосвалы, локомотивы, самоходные вагоны), в других – на напорные усилия для внедрения ковша в разрыхленную горную массу (погрузочные и погрузочно-транспортные машины). Силой торможения называют создаваемую искусственно и регулируемую внешнюю силу, направленную противоположно движению. Тормозная сила, как и сила тяги машины, относится к ободу колес и ограничена силой сцепления колес с поверхностью качения (рельсами, полотном дороги, почвой). Полная тормозная сила Fт, Н, машины при выключенных ходовых двигателях может быть рассчитана по зависимости 111

Эксплуатация транспортного оборудования

Fт = 1 000 ⋅ f ⋅ δ⋅ Pсц ,

где f – коэффициент трения между тормозной колодкой и ободом колеса; δ – коэффициент нажатия колодок, δ = 0,8–0,9; Рсц – сцепной вес машины, кН. Колесо катится по полотну дороги или по рельсу, и точка касания обода колеса с дорогой является мгновенным центром вращения. Нормальное движение нарушается, если мгновенный центр вращения начинает двигаться относительно дороги – происходит буксование. Сила тяги при этом резко падает, так как уменьшается сила сцепления колес с полотном дороги или рельсами. Следовательно, условием для нормального движения самоходной машины является: Fм ≤ 1 000 ⋅ ψ⋅ Pсц , где Fм – сила тяги, Н; Ψ – коэффициент сцепления. Для накопления и погрузки руды в железнодорожные вагоны предназначены железнодорожные погрузочные бункера (рис. 3.4), состоящие из галереи для распределительных Рис. 3.4. Железнодорожный конвейеров, аккумулирующей емкости и подбункер с двухскатным днищем бункерной части для затвора и железнодорожных вагонов. Размеры бункера принимают в зависимости от габаритов подвижного состава. Например, при ширине проезжей части 4,9 м ширина бункера равна 7 м, высота подбункерной части (от головки рельсов до загрузочного устройства) – 5,5 м, высота и длина секции бункера – 7 м, высота галереи – 2,5 м.

3.5. Эксплуатационные характеристики рельсового транспорта Рудничные электровозы по способу питания энергией разделяют на контактные и аккумуляторные. Использование контактных электровозов на подъездных путях связано с дополнительными работами по устройству контактной сети, сооружению промежуточных тяговых подстанций с подводкой к ним электроэнергии, навеске питающих фидеров и обеспечению электрических контактов между стыками рельсов. При использовании ак112

3. Железнодорожный транспорт узкой колеи

кумуляторных электровозов такие работы на трассе исключаются; питание их энергией осуществляется от аккумуляторных батарей. Длину подъездных путей, на которых эксплуатируются рудничные аккумуляторные электровозы, следует устанавливать исходя из допустимого пробега электровоза с груженым составом от одной до другой смены или зарядки аккумуляторных батарей. Величину пробега электровоза можно увеличить за счет снижения веса груженого состава (перевозка грузов может, например, производиться всего в одной или двух вагонетках). Замена батарей на перевалочных базах практически позволяет увеличить длину подъездных путей вдвое; не исключена возможность установки на электровозе или вагонетке дополнительных батарей. Пробег аккумуляторного электровоза при умеренном весе поезда и трассе средней сложности составляет 30–40 км [18]. Аккумуляторные электровозы АМ8Д, 2АМ8Д, АРП10Г, АРП14 предназначены для транспортирования составов вагонеток в главных откаточных выработках шахт, опасных по газу и пыли. Их конструктивные особенности приведены ниже: ● электровоз АМ8Д (рис. 3.5) представляет собой двухосный локомотив с индивидуальной подвеской рамы и одной кабиной; ● разработанный на базе АМ8Д спаренный электровоз 2АМ8Д состоит из двух двухосных секций, соединенных шарнирно гибкой сцепкой, с двумя кабинами на концах секций; ● электровозы АРП10Г, АРП14 представляют собой двухосные локомотивы с индивидуальной подвеской рамы и двумя кабинами. Контактные электровозы К10Т, К10Р предназначены для транспортирования составов по подземным выработкам шахт, оборудованных контактной сетью постоянного тока. Их конструктивные особенности следующие: ● колодочный тормоз с независимым гидравлическим и ручным приводом – обеспечивает безопасность движения; ● возможность переключения света фар на ближний, дальний и красный. Контактный электровоз 7КРМ1 предназначен для транспортирования составов по подземным выработкам шахт и рудников с небольшим уклоном и радиусами закругления рельсовых путей не менее 12 м. Основные характеристики электровоза 7КРМ1: сцепная масса – 7,9 т; мощность двигателей – 66 кВт; скорость – 12,2 км/ч; сила тяги – 1 800 даН; ширина колеи – 600, 750, 900 мм. Под часовой мощностью (соответственно часовой силой тяги, часовой скоростью, часовым током) понимается наибольшая мощность (сила тяги, скорость, ток), которую может обеспечить двигатель электровоза при 113

Эксплуатация транспортного оборудования

непрерывной работе в течение часа и допустимом нагреве. Под длительной мощностью понимается мощность, развиваемая двигателем в течение смены (рейса) при нагревании не выше допустимой температуры. Рудничные дизелевозы предназначены для откатки грузовых и людских вагонеток в шахтах, опасных по газу и пыли. Дизелевозы (рис. 3.6) состоят из двух кабин и машинного отделения. Кабины в концах шахтного отделения могут быть демонтированы при спуске в шахту. На локомотивах применяются взрывозащищенные малотоксичные дизельные двигатели с водяным охлаждением. Крутящий момент передается от двигателя на оси локомотива гидравлической передачей. Дизелевозы имеют нормально замкнутые системы торможения – механическую и гидравлическую. Электрооборудование имеет взрывозащищенное исполнение на напряжение 12 В и содержит генератор переменного тока с выпрямителем, аккумуляторную батарею с регулятором напряжения и главным выключателем, две фары с переключателями ближнего и дальнего света.

Рис. 3.5. Электровоз аккумуляторный АМ8Д

Рис. 3.6. Дизелевоз ДГ

На узкоколейных железных дорогах применяются вагоны (вагонетки) различных типов: пассажирские и грузовые крытые, полувагоны с кузовным покрытием, платформы, цистерны и специальные вагоны для перевозки сырья. Мелкие тарно-штучные и сыпучие грузы перевозятся непосредственно в кузовах глухих вагонеток грузоподъемностью до 1 т. Для перевозки других грузов целесообразно использовать специальные вагонетки, а при отсутствии последних на раме вагонеток вместо металлических кузовов устраивать деревянные платформы или небольшие цистерны. 114

3. Железнодорожный транспорт узкой колеи

Для транспортирования горной массы и грузов, не выступающих за габариты вагонетки, по подземным выработкам и на промышленных площадках шахт применяются вагонетки шахтные грузовые ВГ, УВГ, ВИ, ВД, ВДК (рис. 3.7) вместимостью кузова 1,0–3,3 м3 на колеи 550, 575, 600 и 900 мм. Перевозка людей на небольшие расстояния может производиться в обычных глухих шахтных вагонетках, снабженных специальными съемными сиденьями или оборудованных для этих целей платформах. При значительных расстояниях и частых перевозках используют специальные рудничные людские вагонетки, например УВЛ-12-600 (унифицированная вагонетка людская на 12 мест, ширина колеи 600 мм). Рис. 3.7. Вагонетка Для перевозки людей по гориВДК-2,5Д-900 зонтальным выработкам угольных шахт, оборудованных локомотивной откаткой, применяются вагонетки шахтные пассажирские ВЛГ-12, ВЛГ-18, обладающие хорошей устойчивостью за счет увеличения ширины колесной пары, а также оснащенные упруго-амортизирующими элементами в тягово-сцепных устройствах и подвесках. Контрольные вопросы и задания

1. Перечислить область применения и основные показатели работы рельсового узкоколейного транспорта. 2. Назвать элементы конструкции железнодорожных путей узкой колеи. 3. Определить особенности транспортных операций в условиях горноразведочных выработок. 4. Каковы эксплуатационные характеристики подвижного состава рудного рельсового транспорта?

115

Эксплуатация транспортного оборудования

4. СПОСОБЫ ПРЕОДОЛЕНИЯ ВОДНЫХ ПРЕПЯТСТВИЙ 4.1. Классификация способов преодоления водотоков Места пересечения судоходных рек и озер наземными транспортными трассами геолого-разведочных организаций, как правило, приурочиваются к существующим стационарным (мосты, дамбы) и нестационарным (паромы, переправы вброд) элементам автотракторных трасс (рис. 4.1). Элементы автотракторных трасс в местах пересеченных водных препятствий

Переправы по льду

Переправы вброд

Паромные переправы

Нестационарные

Земляные дамбы

Наплавные мосты

Мосты на опорах

Стационарные

Рис. 4.1. Классификация способов преодоления водных препятствий

В зимнее время с целью сокращения расстояния перевозок (при возможности преодоления крупных водоемов и водотоков по ледяному покрову) эти места могут изменяться. Этим же обусловлено изменение транспортных трасс, пересекающих относительно большие реки, водность которых в летние периоды резко снижается, и появляется возможность переправы автотракторного транспорта вброд.

4.2. Переправы по льду Для преодоления водных препятствий не всегда целесообразно сооружение мостов, дамб или паромных переправ. Летом автотракторный транспорт может переправляться в брод, в зимнее время – непосредственно по льду. 116

4. Способы преодоления водных препятствий

Обследование ледяного покрова при выборе места переправы должно производиться двумя работниками, передвигающимися в веревочной связке на расстоянии 10 м друг от друга с шестами. Измерение толщины льда зимой при толщине его до 1 м должно производиться не реже 1 раза в 15 дней, а на фарватерах с быстрым течением – 1 раза в неделю. Весной и осенью наблюдение за толщиной и состоянием льда должно производиться не менее 2 раз в неделю, а в особо опасных местах – ежедневно. Правилами безопасности регламентированы следующие значения глубины брода при переправе по водным препятствиям: ● при пешей переправе – не более 0,7 м при скорости течения до 1 м/с и 0,5 м – при скорости течения 2–3 м/с; ● для лошадей с вьюком – не более 0,4 м при скорости течения реки 3–4 м/с и 0,6 м при скорости течения 1,5–2 м/с; ● при переправе верхом – не более 1,3 м при скорости течения до 2 м/с и 0,8 м при скорости течения до 3–4 м/с; ● для повозок – не более 1/2 диаметра колеса. Полоса брода должна быть проверена на ширину не менее 3 м. Уклоны спусков к броду и выездам при мягком грунте не должны превышать для автомобилей 10–13°, для тракторов – 15°. При каменистом грунте уклон не должен превышать 20°. Допустимые глубины водотоков с твердым основанием для проезда по дну представлены в табл. 4.1 [4]. Таблица 4.1 Допустимые глубины водотоков с твердым основанием Транспорт Автомобиль Трактор

Допустимые для проезда глубины водотоков, м, при скорости течения, м/с, меньше 1,5 от 1,5 до 3 0,4–0,8 0,6 0,8–1,0 0,7

Если дно водотока илистое или торфяное, то оно может быть укреплено деревянными щитами из лежней и сплошного накатника шириной 4 м. Щиты укрепляются на дне заершенными сваями или прижимаются валунами. В зимнее время переправа осуществляется часто по льду. Снежноледяной покров реки в зимнее время состоит из нескольких слоев. Наибольшей несущей способностью обладает слой чистого льда, несколько меньшую несущую способность имеет слой мутного льда. Поэтому предварительно вычисляют приведенную толщину льда Н, м, по формуле [5]

H = ( H1 + 0,5 H 2 ) K1K 2 , 117

Эксплуатация транспортного оборудования

где Н1 – толщина прозрачного слоя льда, м; Н2 – толщина мутного слоя льда, м; К1 – коэффициент структуры льда, принимаемый равным 1,0 при раковистой поверхности излома и равным 0,66 при игольчатой поверхности; К2 – коэффициент учета температуры воздуха, принимаемый равным 1,0 при минусовой температуре и 0,8 при плюсовой. Грузоподъемность льда С, т, определяется по формуле

С=

Н , а

где а – коэффициент, принимаемый при колесной нагрузке равным 11, при гусеничной нагрузке – 9. Если ледяной покров однослойный (слой мутного льда отсутствует, незначителен или плохо выражен), то грузоподъемность ледяного покрова рекомендуется определять по следующим формулам: Н12 Н12 СК = ; СГ = , 150 100

где Ск – грузоподъемность при колесной нагрузке, т; Сг – грузоподъемность при гусеничной нагрузке, т. В тех случаях, когда по льду перемещается гусеничный трактор с колесным прицепом, суммарная нагрузка на лед должна быть меньше СК. Грузоподъемность льда на соленых водоемах значительно меньше, чем на пресноводных. В связи с этим рассчитанную по приведенным формулам грузоподъемность ледяного покрова при соленой воде уменьшают в 3 раза. Наиболее ответственной частью переправы является съезд с берега на лед (рис. 4.2). Фашина – пучок хвороста, перевязанный скрученными прутьями (вицами) или проволокой. Тяжелые фашины имеют длину 5–0 м, диаметр 0,6–1,2 м, начиняются крупной галькой, щебнем и др. Лед имеет сравнительно большой коэффициент температурного расширения, поэтому при достаточно сильных морозах на ледяном покрове появляются температурные трещины. В конце зимы и начале весны, когда уровень воды снижается, ледяной покров провисает, и несущая способность льда падает. Дальнейшая деформация ледяного покрова приводит к образованию трещин у берегов. Эти трещины свидетельствуют о том, что лед опустился до поверхности воды, плавает на ней и поэтому сохраняет свою несущую способность. На переправах по льду допускается одновременное движение только одиночных транспортных средств в одну сторону. Спуск на лед должен иметь уклоны не более 11-–2° для гусеничного транспорта и 5–6° – для колесного [18]. 118

4. Способы преодоления водных препятствий

При передвижении и переправах по льду следует руководствоваться минимально допустимой толщиной льда в зависимости от нагрузки и безопасных расстояний до кромки льда (табл. 4.2) [5].

1

2

а

б

в г Рис. 4.2. Схемы конструкций съездов на лед: а – снежно-хворостяной с хворостяными фашинами: 1 – слой уплотненного снега; 2 – хворостяные фашины; б – с лежнем на льду; в с клеткой на берегу; г – с эстакадой

Таблица 4.2 Минимально допустимая толщина льда и расстояния до кромки льда

Груз Человек в походном снаряжении Нарты груженые Автомобиль с грузом Трактор гусеничный Автомобиль 5-тонный с грузом Сверхтяжелый груз

Толщина льда Предельное распри температуре воздуха стояние до кромки Масса, от –1 до –25 °С, м льда, м кг Морской Морской Речной Речной лед лед лед лед 100

0,08

1 000 0,14–0,13 3 500 0,38–0,3 8 400 0,6–0,47 10 000 0,64–0,5 40 000 1,24-–0,96

0,07

5–3

4–2

0,13–0,12 0,34–0,25 0,52–0,39 0,56–0,42 1,09–0,80

11 19 25 26 38

10 16 22 24 38

Примечание. Данные для осеннего льда. Весенний лед слабее в 1,5–2,5 раза.

Для переправы и движения по льду может быть использован особый вид водного транспорта – буер, который передвигается по замерзшей поверхности воды под действием силы ветра на коньках (рис. 4.3). 119

Эксплуатация транспортного оборудования

При недостаточной толщине ледяного покрова пользуются следующими способами увеличения его грузоподъемности: подводное утолщение льда, утолщение слоя льда путем намораживания его сверху и укрепление ледяного покрова деревянным настилом [3]. Подводное утолщение достигается расчисткой ледяного покрова от снега на ширину переправы. Увеличение толщины льда определяется опробованием либо (на пресных водоемах) расчетным путем:

h=α

∑ Qt ,

где h – толщина льда, м; α – коэффициент расчистки: α = 0,02 – при частичной расчистке или полной расчистке на перекатах; α = 0,01 – при частичной расчистке на перекатах; Q – количество суток, прошедшее от времени расчистки до эксплуатации переправы; t – среднесуточная температура, °С. Рис. 4.3. Снаряженный буер Намораживание льда сверху осуще«International DN» [14] ствляется следующим образом. По трассе переправы расчищается от снега полосой шириной 15–20 м, по бокам которой образуются снежные валики; подготовленная площадка заливается водой. В ряде случаев до заливки площадки практикуется подсыпка снега слоем толщиной 0,03–0,05 м или укладка хвороста. Данный способ применяется при прогрессирующем понижении температуры воздуха. При установившейся температуре намораживание сверху рекомендуется только для кратковременного пропуска по льду транспортных средств, так как вследствие нарушения теплового равновесия может происходить подтаивание ледяного покрова снизу. Для укрепления тонкого ледяного покрова часто на лед укладываются деревянные прогоны, перекрываемые поперечным настилом. В том случае, если грузы транспортируются в санях, на настиле устраивается снежный покров или ледяные колеи. Данный способ увеличения грузоподъемности ледяного покрова позволяет более равномерно распределять нагрузку на лед. При движении автомобиля по тонкому ледяному покрову лед прогибается, и под ним образуется подледная волна. С учетом скорости распространения этой волны и взаимодействия ее с деформируемым слоем льда, в результате которого может произойти разрушение ледяного покрова, 120

4. Способы преодоления водных препятствий

скорость движения автомобиля ограничивается до 10–15 км/ч; гужевого транспорта – 4–5 км/ч [3]. Запрещаются переходы по льду рек в местах впадения в них притоков.

4.3. Преодоление водных препятствий при помощи деревянных мостов При пересечении наземными трассами небольших, преимущественно равнинных рек и других водотоков с относительно медленным течением, силами геолого-разведочных организаций могут быть возведены наплавные мосты, деревянные мосты на опорах, небольшие земляные дамбы с водопропускными устройствами либо организованы несложные паромные переправы. Основными частями конструкции моста являются пролетное строение и опоры. Пролетное строение мостов состоит из проезжей части и конструктивных элементов, поддерживающих проезжую часть и передающих нагрузку от нее опорам. Проезжая часть деревянных мостов представляет собой поперечный настил, обычно устраиваемый из досок или круглого леса. На мостах для узкоколейных железных дорог сверху настила укладывается рельсовая колея. Настил опирается на продольные прогоны, которые и являются основанием пролетного строения. Наплавной мост – мост на плавучих опорах (в виде плотов, барж или понтонов, закрепленных якорями), на которые укладывают деревянные или металлические пролетные строения. Преимуществами наплавных мостов является их дешевизна и короткое время наведения, однако транспорт по ним может двигаться лишь с пониженной скоростью. Наплавные мосты применяют главным образом в качестве временных сооружений. Например, наплавной мост через реку Волга в районе Нижнего Новгорода обеспечивает за час пропуск 5 тысяч автомобилей единичной массой до 80 т при скорости движения 20 км/ч. Мост шириной 9 м и длиной 400 м построен на базе 7 бункерных барж. Мост может быть разведен для пропуска судов всего за 20–25 минут [13]. Деревянные мосты на опорах принято классифицировать по типу опор на свайные, рамные, свайно-рамные, клеточные и ряжевые (рис. 4.4). Свайные опоры применяются в том случае, когда в дно водотока возможно забить сваи. Если забивка свай затруднена, то на нешироких водотоках с глубиной не более 4 м и скоростью течения, не превышающей 1,5 м/с, сооружаются мосты на рамных опорах. 121

Эксплуатация транспортного оборудования

В тех случаях, когда из-за рельефа берегов строится мост с пролетным строением, располагающимся на значительной высоте над поверхностью воды, устраиваются свайно-рамные опоры. Реже применяют клеточные опоры, их возводят в оврагах или на нешироких реках с глубиной менее 1 м и скоростью течения 1 м/с.

а б

г в

д Рис. 4.4. Конструкции опор простейших деревянных мостов: а – свайная; б – рамная; в – свайно-рамная; г – клеточная; д – ряжевая

При строительстве мостов на быстрых реках, где забивка свай невозможна, предпочтительно пользоваться ряжевыми опорами, которые представляют собой деревянные срубы, заполненные камнем. Расстояние от поверхности проезжей части до низа пролетного строения называется строительной высотой моста. В простых деревянных конструкциях мостов она невелика. Помимо строительной высоты 122

4. Способы преодоления водных препятствий

выделяют конструктивную высоту моста, под которой понимают расстояние между проезжей частью и уровнем воды реки. Конструктивная высота моста должна обеспечивать пропуск паводковых вод. Расстояние между опорами называется отверстием моста. Мосты, имеющие только две опоры, называются однопролетными; большее количество опор – многопролетными.

Поперечный настил t Прогон b Рис. 4.5. Схема к расчету элементов поперечного настила

Рассмотрим пример расчета конструкции свайного деревянного моста для проезда грузового автомобиля весом 55 кН. Ширина отпечатка колеса автомобиля t составляет 0,25 м. 1. Определение размеров элементов поперечного настила Изгибающий момент М, Н·м, в настиле от подвижной нагрузки (рис. 4.5) рассчитывается по формуле М=

Р 13 750 (2 ⋅ 0,5 − 0, 25) = 1 289 Н·м, ( 2b − t ) = 8 8

где Р – давление на одно колесо, Р = 55 000/4 = 13 750 Н; b – расстояние между осями прогонов, b = 0,5 м. Величина требуемого момента сопротивления в настиле Wн, м3, может быть найдена по следующей зависимости:

Wн =

М 1 289 = = 3 ⋅ 10−5 м3, m [ σ] 2 ⋅ 21182 400

где [σ] – допустимое напряжение изгиба материала, [σ] = 21 182 400 Н/м2; m – количество элементов, одновременно воспринимающих нагрузку: m = 2 – для поперечного настила из досок; m = 3 – для настила из жердей. 123

Эксплуатация транспортного оборудования

При расчете на гусеничную нагрузку количество элементов m следует находить через отношение длины опорной поверхности гусеницы на 0,2 м (для досок) либо 0,07 м (для жердей). Определим толщину поперечного настила h, м, по формуле

h=

6 ⋅ Wн 6 ⋅ 0,00003 = = 0,03 м, C 20

где С – ширина доски, см, С=0,2 м. При использовании в качестве элементов поперечного настила жердей, их диаметр определяется по следующей формуле: d = 0,02 + 7 3 WН . 2. Определение диаметра прогонов Величина изгибающего момента в одном прогоне М1, Н·м: 1 1 М 1 = ( М В К Н + М П ) = (32 313 ⋅ 1,8 + 128) = 6 476,8 Н·м, п 9

где Мв – изгибающий момент под действием переменной нагрузки, Н·м: Р 55 000 при l > la (рис. 4.6) М В = ( 2l − la ) = (2 ⋅ 4 − 3,3) = 32 313 Н·м, 8 8 при l < la М = В

Рl ; 8

Кн – коэффициент неравномерности нагрузки,

⎛ 6а п − 1 ⎞ ⎛ 6 ⋅ 0,85 9 − 1 ⎞ К Н = α ⎜1 + ⋅ = ⋅ 0,9 ⎟ ⎜1 + ⎟ = 1,8 ; В п +1⎠ 4 9 +1⎠ ⎝ ⎝ Мп – изгибающий момент, возникающий под действием собственного веса пролетного строения моста, ql 2 64 ⋅ 4 2 МП = = = 128 Н·м; 8 8

п – число прогонов, n = 9; l – длина пролета, l = 4 м; la – транспортная база автомобиля или длина опорной поверхности гусеницы трактора, la = 3,3 м; q – вес одного погонного метра пролетного строения моста, q = ( q1 + q2 ) B = (6 + 10) ⋅ 4 = 64 Н/м;

В – ширина моста, В = 4 м; q1 – удельная нагрузка от поперечного настила и защитных колей, q1 = 6 т/м2; q2 – удельная нагрузка от собственного веса прогонов (табл. 4.3), q2 = 10 т/м2; α – коэффициент, зависящий от количества прогонов n: α = 0,95 при n ≤ 7; α = 0,90 при 8 ≤ n ≤ 11; α = 0,85 при n ≥ 12; а – величина наибольшего смещения центра тяжести автомобиля относительно оси моста 124

4. Способы преодоления водных препятствий

В − вК 4 − 2,3 = = 0,85 м; 2 2 вк – ширина колеи (ширина подвижной нагрузки), вк = 2,3 м. Требуемый момент сопротивления Wп в прогонах (м3) может быть рассчитан по следующей формуле: а=

M1 6 476,8 = = 27 ⋅ 10−5 м3, WП = [σ] 24 000 000 где [σ] – расчетное напряжение изгиба материала прогонов (табл. 4.4), [σ] = 24 МПа.

l la Рис. 4.6. Схема к расчету диаметра прогонов Таблица 4.3 Удельная нагрузка от собственного веса прогонов Длина пролета, м Удельная нагрузка, Н/м2 (т/м2)

3 700 (0,07)

4 1000 (0,1)

5 1300 (0,13)

6 1600 (0,16)

7 2000 (0,2)

8 2200 (0,22)

Таблица 4.4 Допустимые напряжения изгиба Напряжение изгиба, МПа Бревна Пиломатериала 20,0 18,0 24,0 21,6 16,0 14,4

Порода дерева Сосна, ель Лиственница Пихта, тополь, осина

Диаметр прогонов d, м, определяется по следующей зависимости: d=3

32WП 32 ⋅ 0,00027 =3 = 0,14 м. π 3,14 125

Эксплуатация транспортного оборудования

3. Расчет опор моста Давление на одну стойку опоры

(

А = АВ К Н1 + АП

) m1 = ( 43 656,25 ⋅1,76 + 256 ) 14 = 19 273 Н,

где m – количество стоек в опоре, m = 4; Ав – давление на опору от переменной нагрузки

3,3 ⎞ ⎛ l ⎞ ⎛ АВ = Р ⎜1 − а ⎟ = 55 000 ⎜1 − ⎟ = 43 656,25 Н; ⎝ 4l ⎠ ⎝ 4⋅4 ⎠ Ап – давление на опору от собственного веса пролетного строения

Ап = ql = 64 ⋅ 4 = 256 Н; K1н – коэффициент неравномерности нагрузки К н1 = 1 +

6а m − 1 6 ⋅ 0,85 4 − 1 ⋅ =1+ ⋅ = 1,76 . В m +1 4 4 +1

Диаметр стойки d (см) d = 1,34 3

19 273 ⋅ 3 А⋅ Н = 1,34 3 = 0,3 м, 5 000 000 [σ И ]

где Н – высота стойки моста, H = 3 м; [σи] – допустимое напряжение материала стойки на продольный изгиб: для сосны [σи] = 5 МПа; для дуба [σи] = 6,5 МПа. Выбор места строительства моста должен производиться с учетом следующих факторов: поперечного профиля водотока и берегов, ширины и глубины водотока, скорости течения, свойств грунта, слагающего дно и берега. Все перечисленное влияет на конструкцию моста, сложность и стоимость его сооружения и, кроме того, на надежность и удобство эксплуатации. Перед началом строительства производится разбивка оси моста. Ось обычно выбирается перпендикулярной к направлению потока и прямолинейной (в плане). На берегах вехами фиксируются линии крайних (в поперечном сечении) свай или опор другого типа. Строительство моста начинается с изготовления и установки опор. В верхний торец сваи, подлежащей забивке, вставляется направляющий штырь, на который одевается забивная баба. Возможно использование для забивки свай дизель-молотов ДМ-150, устанавливаемых на копре, или бескопровых дизель-молотов ДБ-45. 126

4. Способы преодоления водных препятствий

В ряде случаев для забивки свай сооружаются простейшие копры с подъемом забивной бабы канатом, перекинутым через блок. Установка свай может производиться со специально сооружаемого помоста или плота (рис. 4.7). Сваи забиваются на глубину не менее 2,5 м. В том случае, если при достижении этой глубины свая при ударах по ней легко погружается в грунт, то забивку продолжают до так называемого отказа или залога. Под отказом понимается допустимая величина погружения сваи за один удар при механической забивке; соответственно, под залогом – допустимая величина погружения сваи в грунт после нескольких относительно небольших по силе ударов. При ручной забивке свай допустимый залог определяется при 20 ударах по свае. Рамные опоры изготовляются и собираются на берегу и подаются к месту установки по воде. Клеточные опоры заготавливаются и частично собираются на берегу, наращивание их до необходимой высоты обычно осуществляется на плаву на месте установки с готового участка моста; по мере наращивания опора постепенно погружается и устанавливается на дно. Заготовка ряжевой опоры осуществляется также на берегу: собирается дно сруба, на котором наращивается несколько венцов. Частично собранная конструкция доставляется к месту установки по воде, загружается камнем до посадки на дно и наращивается до необходимой высоты. Если сооружаемый мост предполагается эксплуатировать не один сезон, необходимо предусматривать мероприятия для сохранения его в течение зимнего периода и весеннего ледохода. В районах вечной мерзлоты деформация деятельного слоя приводит к выпиранию мостовых свай из грунта и разрушению моста, поэтому в этих районах предпочтительно строительство мостов на клеточных или ряжевых опорах [4]. Немалую опасность для мостов представляют и речные наледи. При взламывании ледяного покрова во время образования последних не исключена возможность повреждения мостовых опор; в период весеннего таяния образовавшаяся под мостом наледь может снести опоры. Для предотвращения образования наледей в конце лета около мостовых опор над водной поверхностью устраиваются своеобразные перекрытия из жердей, хвороста и мха, засыпаемые зимой снегом; это утепление препятствует возникновению под мостом наледи. Одним из способов сохранения моста в период весеннего ледохода является разборка его на зимний период или перед ледоходом; наиболее пригодны для этого мосты на рамных опорах. При других конструкциях опор перед мостом сооружают ледорезы. 127

Эксплуатация транспортного оборудования

При небольших поперечных размерах водотоков, пересекающих трассу дороги, целесообразно вместо мостов устраивать малые водопропускные сооружения в виде трубопроводов различных конструкций. В насыпи или в земляном полотне дороги для пропуска воды прокладываются деревянные, чаще треугольного сечения (рис. 4.8), железобетонные или металлические трубы, в частности, могут быть использованы обсадные трубы больших диаметров.

Насыпь

Рис. 4.7. Забивка свай при помощи дизель-молота С-1047 [13]

Рис. 4.8. Схема устройства деревянной водопропускной трубы

Во избежание затапливания дорожного полотна во время ливневых дождей и интенсивного таяния снега размеры водопропускных сооружений следует рассчитывать на максимальный водоприток. Принцип расчета ливневого стока 1. Определение толщины слоя стока h, м, сводится к установлению (по данным метеостанции) максимального слоя выпадающих в данном районе осадков за период одного дождя (толщина слоя осадков) Н, м, и потерь на впитывание воды, заполнение неровностей земной поверхности и задержание растительностью:

h = (0,35 ÷ 0,5) Н . 2. Определение площади водосбора F, м2, осуществляется с использованием карты, по которой находится площадь участка земной поверхности для рассматриваемого водотока, ограниченная водоразделами. 128

4. Способы преодоления водных препятствий

3. Определение величины (расхода) ливневого стока Q, м3/с, производится по приближенной формуле:

Q = 0,56h ⋅ F . Принцип расчета стока паводковых вод

Расчет стока паводковых вод Q1, м3/с, осуществляется по формуле Q1 =

WF , 4,5 ( 4 + τ )

где W – объем стока с 1 км2 площади водосбора, м3; τ – время сдвига пика паводка, ч. Объем стока зависит от мощности снегового покрова и интенсивности таяния снега. В соответствии с этими факторами на территории РФ выделяют четыре региона [5]: 1. Области, расположенные между 50° и 55−60° северной широты (северная граница этого пояса в пределах Европейской части проходит по параллели 55−56°, а начиная с Урала, постепенно увеличивается, достигая на востоке параллели 57−60°). К этому региону относят также Карпаты. 2. Ленинградская область. 3. Территории, расположенные севернее границ первого региона. 4. Сальские и Астраханские степи, Южная Сибирь. В табл. 4.5 приведены величины стока паводковых вод [4]. Так как интенсивность таяния снега в различные времена года непостоянна, то в зависимости от срока службы и качества водопропускных сооружений при расчетах учитывают вероятность превышения среднего объема стока. Таблица 4.5 Величины стока паводковых вод Регион 1 1 2 3 4

1% 2 55 44 33 42

Объем стока, тыс. м3 с 1 км2 площади водосбора при вероятностях превышения средней величины на 2% 3% 10 % 20 % 3 4 5 6 51 46 37 32 41 37 30 25 30 27 22 19 37 32 25 16

50 % 7 25 10 15 7

Для дорог геолого-разведочных организаций, эксплуатирующихся в течение нескольких сезонов, величина стока выбирается с учетом вероятности превышения на 20 %. 129

Эксплуатация транспортного оборудования

Величину τ, ч, можно приближенно определить по выражению

τ = tL , где t – время стекания потока к ложбине (на расстоянии 1 км), t ≈ 0,25 ч; L – расстояние от центра тяжести площади водосбора до водопропускного сооружения, км. Принцип расчета пропускной способности труб

Выделяют три режима пропуска воды через трубу: безнапорный, полунапорный и напорный. Режим пропуска воды определяется расположением трубы по отношению к поверхности воды, собирающейся перед водопропускным устройством (рис. 4.9). а

б

в

Рис. 4.9. Режимы пропуска воды: а − безнапорный; б − полунапорный; в − напорный

На первой схеме вход в трубу не затоплен, она работает на безнапорном режиме; на второй схеме вход в трубу затоплен, а водяной поток не заполняет всего сечения трубы, при этом пропуск воды осуществляется при полунапорном режиме; на третьей схеме при обтекаемом оголовке труба работает полным сечением в напорном режиме. Пропускная способность трубы при безнапорном режиме Q2, м3/с,

Q2 = AD 2,5 , где А – коэффициент, зависящий от степени заполнения трубы и формы ее поперечного сечения; при полном заполнении трубы, но незатопленном 130

4. Способы преодоления водных препятствий

входе А = 1,1; при заполнении трубы на 50 % А=0,5; D – диаметр круглой трубы, ширина трубы прямоугольного сечения или половина основания трубы треугольного сечения, м. Высота насыпи h, м, в которой проложена труба,

h = D + h′ , где h′– минимальная толщина насыпи над трубой, принимается равной 0,5 м. Пропускная способность трубы Q3, м3/с, при полунапорном режиме

Q3 = ϕ ε ω 2 g ( H1 − ε D ) , где φ – коэффициент неравномерности скорости потока, равный 0,85; ε – 2 ⎛D⎞ коэффициент сжатия потока, равный 0,65; ω = π ⎜ ⎟ – площадь попереч⎝2⎠ 2 ного сечения трубы в свету, м ; Н1 – глубина потока перед сооружением, м. Высота насыпи принимается не менее 1 м; глубина потока – 0,6 м. Пропускная способность трубы Q4, м3/с, при напорном режиме Q4 = ϕω 2 g ( H1 − D) .

Параметры деревянных труб должны выбираться с учетом обеспечения достаточной прочности водопропускного сооружения (табл. 4.6). Таблица 4.6 Параметры водопропускных труб круглого сечения Номинальный диаметр, м 0,114 0,127 0,146 0,168 0,194 0,219 0,245

Внутренний диаметр, м 0,104 0,117 0,136 0,154 0,179 0,205 0,229

Номинальный диаметр, м 0,273 0,299 0,324 0,340 0,377 0,406 0,426

Внутренний диаметр, м 0,259 0,282 0,308 0,323 0,359 0,387 0,406

Переход к напорным режимам пропуска воды позволяет уменьшить размер применяемых труб, однако это неразрывно связано с необходимостью увеличения высоты насыпи. Контрольные задания

1. Определить основные способы преодоления водных препятствий и области их использования на автотракторных дорогах геологоразведочных предприятий. 131

Эксплуатация транспортного оборудования

2. Назвать инженерные сооружения, возводимые на наземных трассах. 3. Перечислить конструкции, способы сооружения и основные эксплуатационные характеристики деревянных мостов. 4. Описать земляные дамбы с водопропускными устройствами. 5. Охарактеризовать область использования и устройство переправ вброд. 6. Перечислить условия безопасного использования переправ по льду. 7. Назвать требования безопасности к толщине ледяного покрова и основные способы его укрепления. 8. Перечислить мероприятия по обеспечению безопасности и эффективности осуществления переправ через водные препятствия.

132

5. Водный транспорт

5. ВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ 5.1. Общие сведения о транспортировке грузов водным транспортом Водный транспорт – вид транспорта, использующий естественные и искусственные водоемы. По типу используемых акваторий водный транспорт подразделяется на речной и морской (глубоководный и внутренний). В России водный транспорт развит достаточно хорошо. Основным его достоинством является возможность перевозить грузы очень большого объема. Если говорить о недостатках водного транспорта, то их два – низкая скорость и ограниченные возможности транспортировки грузов. Перевозки грузов учитываются по отправлению в тоннах, включая вес тары груза, а также вес приспособлений и оборудования, применяемых при перевозках. Как правило, водный транспорт используют в тех случаях, когда первостепенную важность представляет не скорость доставки грузов, а транспортный тариф – на перевозку грузов водными путями он достаточно низкий. В России водным транспортом обычно перевозятся сельскохозяйственные продукты, минеральное сырье и спецтехника. Основными транспортными средствами являются суда, при этом морские суда крупнее речных. К транспортным судам относятся самоходные суда, предназначенные для перевозок различных грузов и пассажиров. К грузовым относятся транспортные суда, предназначенные для перевозок различных грузов. Грузовые суда по назначению подразделяются на сухогрузные, наливные и комбинированные. Сухогрузные суда используются для перевозки генеральных грузов отдельными счетными единицами – мешками, бочками, контейнерами, пакетами и т. п., насыпных и навалочных грузов, леса и лесоматериалов. Наливные суда предназначены для перевозки жидких грузов наливом в емкостях, оборудованных в корпусе судна. К ним относятся танкеры, газовозы, химовозы, виновозы, водолеи и др. К комбинированным относятся суда, обеспечивающие перевозку грузов с резко отличающимися транспортными характеристиками (наливные, навалочные, генеральные грузы). К пассажирским относятся те суда, которые предназначены для перевозок пассажиров и их багажа на морских регулярных линиях, внутренних водных путях, а также для отдыха и туристических путешествий. К грузопассажирским относятся суда, имеющие помещения для пассажиров и трюмы для перевозки грузов. 133

Эксплуатация транспортного оборудования

К нетранспортным относятся суда: промысловые, исследовательские, учебные, служебно-вспомогательные, технического флота и т. п. Перевозки по озерам обычно относят к речному транспорту (за исключением самых крупных озер, например Каспийское море). Основные функции транспортных отделов горно-геологических организаций, как правило, сводятся к соответствующей упаковке грузов и доставке на территорию морского или речного порта или получению грузов из портовых складов. Габаритные и весовые ограничения для принимаемых к транспортировке грузов практически отсутствуют. В аналогичных условиях осуществляется перевозка грузов по судоходным рекам в период навигации. Погрузочно-разгрузочные работы производятся на территории и акватории порта портовыми рабочими, судовыми командами и привлеченной сторонней рабочей силой как с помощью механизмов (собственных и арендованных), так и вручную. К ним относятся следующие виды работ по погрузке и выгрузке грузов, прибывающих в порт и отправляемых из порта водным путем: ● погрузка сухогрузов в суда и выгрузка из судов; ● погрузка в вагоны и другие виды транспорта и выгрузка из них; ● бункеровка судов углем и другими видами твердого топлива; ● погрузка леса из плотов в суда; ● выгрузка леса из плотов на берег; ● перемещения грузов из склада в склад. Погрузочно-разгрузочные работы учитываются только при непременном условии выполнения силами и средствами порта по его нарядам и при ответственности порта по своим и арендованным судам, судам других организаций, включая суда иностранных владельцев. Объем погрузочноразгрузочных работ в отчете отражается в физических тоннах. Для погрузки и выгрузки служат морские и речные порты; для пассажиров требуется сооружение морских и речных вокзалов. Перевозка грузов и людей по водным путям может быть осуществлена с использованием транспортных средств, принадлежащих горно-геологическим организациям. Линейные суда – суда, курсирующие по определенному маршруту между несколькими портами по расписанию. Трамповые суда составляют половину единиц мирового флота, занимаются свободной перевозкой случайных, попутных грузов. Такие суда не привязаны к определенным географическим точкам и не имеют долгосрочных контрактов на перевозку. Пассажирские суда и паромы занимают отдельную нишу в перевозках морским транспортом. Чаще всего такие суда являются линейными. 134

5. Водный транспорт

Водный транспорт отличается высокой провозной способностью и очень низкой себестоимостью перевозок; кроме того, он позволяет перевозить почти любые крупногабаритные грузы. Огромное значение водный транспорт имеет там, где невозможны сухопутные перевозки: между континентами, островами, а также в слабоосвоенных районах. Важной разновидностью водного транспорта являются паромы. Морской транспорт – разновидность водного транспорта. К морскому транспорту относится любое судно, способное передвигаться по водной поверхности (морей, океанов и прилегающих акваторий), а также просто находиться на плаву и выполнять при этом определенные функции, связанные с перевозкой, перевалкой, хранением, обработкой различных грузов; перевозкой и обслуживанием пассажиров [14]. Морским транспортом перевозится большая часть грузов по всему миру, в частности, наливных грузов, таких как сырая нефть, нефтепродукты, сжиженный газ и продукты химической промышленности наливом. Второе место по объему перевозок морским транспортом занимают контейнерные перевозки. В стандартный 20- или 40-футовый контейнер может быть помещен абсолютно любой груз. Благодаря унификации транспортной системы всего мира в отношении контейнерных перевозок, время обработки морских судов снижено в десятки раз по сравнению с другими видами транспортировки. Важную роль здесь играет механизация и информационное обеспечение транспортных процессов. К преимуществам морского транспорта относят: ● относительно низкую себестоимость перевозок; ● большую грузоподъемность; ● отсутствие ограничений на пропускную способность; ● наличие единого правового и юридического поля. Средняя себестоимость перевозок – величина эксплуатационных расходов предприятий морского транспорта, приходящихся на единицу продукции (работы) транспорта. На морском транспорте за единицу продукции приняты 10 приведенных тонно-миль. Себестоимость перевозок определяется отношением величины эксплуатационных расходов к величине приведенной продукции. Приведенные тонно-мили исчисляются путем суммирования количества тонно-миль и пассажиро-миль. При этом одна пассажиро-миля приравнивается к одной тонно-миле. Средняя себестоимость грузовых перевозок исчисляется как величина эксплуатационных расходов по перевозкам грузов, приходящихся на 10 тонно-миль грузооборота, а средняя себестоимость пассажирских перевозок – как величина эксплуатационных расходов по перевозкам пассажиров, приходящихся в среднем на 10 пассажиромиль пассажирооборота. 135

Эксплуатация транспортного оборудования

Грузооборот по отправлению в тонно-милях учитывается по кратчайшим расстояниям между портами отправления и портами назначения каждой отдельной партии груза с учетом захода в промежуточные порты либо по рекомендованным курсам. Доставка грузов морским транспортом характерна своей универсальностью, надежностью и невысокой ценой. Такой способ перевозки выбирается для снижения себестоимости транспортировки груза. Морской транспорт особенно эффективен при перевозке больших объемов. К недостаткам морского транспорта относится обязательное наличие специально оборудованных портов. В настоящее время морской транспорт является неотъемлемой частью мировой транспортной системы. Морской транспорт и его деятельность регулируется как национальными законами, так и международными нормативными документами, конвенциями и правилами, выполнение и соблюдение которых строго контролируется со стороны всех стран-участников, подписавших определенные обязательства. Особое внимание уделяется экологии и безопасности мореплавания. Учитывая тот объем груза, который может перевезти одно судно за один раз, морской транспорт нельзя считать медленным. Например, 300000 т сырой нефти за один раз может быть перевезено из восточных портов Великобритании в один из портов США на восточном берегу за десять дней. Крупные контейнеровозы (до 5000 контейнеров), выходя из порта Роттердам (Нидерланды), достигают Шанхая (Китай) за 18 дней [9].

5.2. Основные характеристики водных транспортных средств В зависимости от задач и вида груза суда обладают соответствующими характеристиками, которые отражают их автономность, грузоподъемность, методы погрузки-выгрузки, скоростные данные, способность противостоять погодным условиям, ограничения по району плавания, способность проходить Панамским или Суэцким каналами (panamax и handymax), сохранять температурные и атмосферные режимы грузовых трюмов. Основными показателями водного транспорта являются водоизмещение, грузоподъемность и грузовместимость. Водоизмещение – количество воды, вытесненной подводной частью судна. Масса этого количества воды равна массе всего корабля, независимо от его размера, материала и формы. Различают объемное и массовое водоизмещение. По состоянию нагрузки 136

5. Водный транспорт

судна различают стандартное, нормальное, полное, наибольшее, порожнее водоизмещение. Объемное водоизмещение – водоизмещение, равное объему подводной части судна до ватерлинии. Массовое водоизмещение – водоизмещение, равное массе судна. Стандартное водоизмещение – водоизмещение полностью укомплектованного судна с экипажем, но без запасов топлива, смазочных материалов и питательной воды в цистернах. Нормальное водоизмещение – водоизмещение, равное стандартному водоизмещению плюс половинный запас топлива, смазочных материалов и питательной воды в цистернах. Полное водоизмещение – водоизмещение, равное стандартному водоизмещению плюс полные запасы топлива, смазочных материалов, питьевой воды в цистернах, груза. Наибольшее водоизмещение – водоизмещение, равное стандартному водоизмещению плюс максимальные запасы топлива, смазочных материалов, питательной воды в цистернах, грузов. Порожнее водоизмещение – водоизмещение судна, не учитывающее экипаж, топливо, запасы и т. д. Морские суда должны обладать мореходностью, т. е. способностью не разрушаться и не тонуть при волнении. Буксирные теплоходы (Т-63, К-21, «Алтай» и др.) предназначены для буксировки барж и плотов, перевозок пассажиров (в среднем 20 пассажиров) и грузов (750−1000 кг). Длина буксирных теплоходов составляет 17,0 м и более, осадка – 0,7−0,8 м. На теплоходах установлены дизельные двигатели мощностью около 150 л.с., позволяющие развивать скорость в среднем 20 км/ч и тяговое усилие до 2,0 т. Очень часто реки являются по существу единственными путями сообщения геолого-разведочных экспедиций. В том случае, когда реки не судоходны или период навигации на них вследствие мелководья невелик, использование катеров, мелководных барж, лодок или даже плотов решает транспортную проблему. При этом работы, связанные с устройством транспортной связи, сводятся к расчистке фарватера реки и сооружению простейших причалов. Причал – сооружение порта, предназначенное для безопасного подхода, швартовки судов, их стоянки во время погрузочно-разгрузочных работ, посадки и высадки пассажиров и других портовых операций. Причалы группируются по специализации (грузовые, пассажирские) и материалам постройки (каменнобетонные, железобетонные, металлические, деревянные, естественные) [9]. Мелкосидящие металлические несамоходные баржи (модели Т-93 и БП-2010 (рис. 5.1)) наиболее подходят для перевозки грузов. На палубах 137

Эксплуатация транспортного оборудования

барж можно устанавливать такие громоздкие грузы как грузовой автомобиль. Грузоподъемность барж зависит от типа модели и составляет в среднем 10 т.

Рис. 5.1. Несамоходная баржа БП-2010

Катера (БМК-90М, ЛМ4-87, НКЛ-47, Т-81 и др.) предназначены для перевозки пассажиров (5-10 человек) и небольших партий грузов (500 кг), а также буксировки барж. Мощность двигателей катеров 50−90 л.с., что позволяет развивать скорость до 40 км/ч. Сила тяги катеров в среднем составляет 750 т. Все перечисленные транспортные средства имеют в качестве движителя гребной винт. Наличие гребного винта сильно уменьшает проходимость судов по мелким и засоренным рекам. Применение в судах водометного движителя позволяет снизить осадку судна и способствует хорошей маневренности. При этом судна совершенно не боятся мелководья, коряг, топляков и т. п. Схема водометного движителя показана на рис. 5.2. Вода с помощью рабочего винта 1 осевого пропеллерного насоса засасывается через водозаборную решетку 2 и по трубопроводу 3 направляется к тройникам управления 4. В зависимости от положения заслонок управления 5 вода поступает к коническим насадкам заднего или переднего хода. Управление судном на переднем ходу осуществляется поворотами рефлектора управления 6, а на заднем ходу – за счет неравномерного закрытия заслонок управления заднего хода. Водометные буксирные катера (ВБК-30, ПС-1, КС-700) предназначены для перевозки пассажиров (5−10 чел.) и небольших партий грузов (около 500 кг), а также для буксировки барж с грузом весом до 70 т. На водометных катерах установлены, как правило, дизельные двигатели мощностью 50 л.с. и более. Некоторые модели (в частности, катер ПС-1) оснащены тягальными лебедками с силой тяги: на носу 1 500 кг и корме 3 000 кг. 138

5. Водный транспорт

В труднодоступной местности на малых несудоходных реках для поисковых маршрутов, а часто и для перевозок грузов используются разнообразные лодки, а иногда и плоты. 2

3

4 1

6

5

Рис. 5.2. Схема водометного движителя

Достаточно широкое распространение получили плоскодонные лодки, которые обладают достаточно большой грузоподъемностью при очень незначительной осадке; лодка длиной 6–7 м может перевозить 500−600 кг груза. Килевые лодки грузоподъемностью до 1 500 кг имеют несколько большую осадку и вследствие этого чаще применяются на озерах или глубоких реках. На лодках могут устанавливаться стационарные или подвесные моторы. Перевозка грузов и людей, а также переправа по рекам может осуществляться в резиновых лодках грузоподъемностью 300 и 500 кг, а также на надувных плотах (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Переправы-плоты «АТОЛЛ» [10]

Рис. 5.4. Крепление вицами

При отсутствии лодок для перевозки грузов по рекам или для переправы можно использовать бревенчатые плоты из кедра, ели, сосны, лиственницы. Древесина первых трех пород практически равноценна, а лиственница примерно вдвое тяжелее. Поэтому использовать ее нужно в по139

Эксплуатация транспортного оборудования

следнюю очередь, когда не удалось найти деревьев более легких пород. Цвет древесины бурый или красно-фиолетовый (характерный признак лиственницы). Древесина ели белая, ядро древесины сосны и кедра может иметь розоватый оттенок. Бревна в деревянных плотах скрепляются обвязкой, либо врубленными поперечинами. Обвязка производится в маленьких плотах веревками или проволокой, а в больших – вицами (рис. 5.4), свитыми из ветвей ивы, черемухи или березы [5]. Грузоподъемность плота (табл. 5.1) определяется количеством перевозимых на нем людей и характером реки. Таблица 5.1 Грузоподъемность бревенчатых плотов Грузоподъемность, т

Длина бревна, м

0,1 0,2 0,5

3 5 7

Число бревен при среднем диаметре, м 0,2 0,3 0,4 6 4 2 8 6 4 10 6 4

По малым неглубоким рекам с узкими проходами между камнями удобнее плавать на 3-4-местном плоту, и если группа большая, их нужно делать несколько. По рекам среднего размера можно плавать на любых плотах, в зависимости от имеющегося леса. По большим рекам с мощными сливами и высокими волнами более устойчивым и безопасным является 8–10-местный плот.

5.3. Рациональная организация морских грузоперевозок Любой тип перевозок грузов имеет свои отличительные особенности. Организация международных морских грузоперевозок занимает особое место в данной системе. Следует отметить, что к подготовке любой перевозки стоит подходить индивидуально, так как условия ее проведения в каждой конкретной ситуации могут быть различны. Если доставка груза проходит без привлечения судна морского перевозчика, то отношения между участниками определяет коносамент – документ, содержащий условия договора морской перевозки, выдается перевозчиком отправителю после приема груза к перевозке, служит доказательством приема груза и удостоверяет факт заключения договора. Международные морские грузоперевозки являются одной из наиболее прогрессивно развивающихся сфер внешнеэкономической деятельно140

5. Водный транспорт

сти. Линейные перевозки отличаются особой регулярностью, так как для них используются проверенные морские линии. Договоры на проведение такой доставки заключаются на уровне государств или судовладельцев и фиксируют все основные моменты и правила использования соответствующих морских путей. Кроме того, некоторые данные, такие как порядок перевозки и платежей, прописываются в линейных коносаментах. Проведение морских грузоперевозок чартером также весьма популярно в настоящее время. Для данного типа доставки предполагается фрахтование (заключение договора о найме судна для перевозки груза) целого судна, его части или какого-то помещения. При подготовке чартерного рейса заполняются специальные проформы, которые создаются международными организациями и союзами судовладельцев. Разработка чартерных линий проходит в соответствии с особенностями перевозимых грузов, что позволяет создать максимально удобные условия для транспортировки. При тайм-чартере (фрахтовании судов на определенное время) судовладелец сдает, а фрахтователь принимает судно на определенный срок (6 месяцев, год, несколько лет). Расходы по зарплате и питанию экипажа, содержанию судна в надлежащем техническом состоянии несет судовладелец, а фрахтователь оплачивает стоимость топлива и воды, портовые сборы, стоимость погрузки и выгрузки и прочие расходы. После того, как груз попадает под ответственность перевозчика, заказчик может попросить предъявить ему коносамент, содержащий наиболее важную информацию о продукции. В документ должны быть включены данные об общем состоянии груза, его специфике и условиях транспортировки. Кроме того, в нем прописываются примечания и указания к перевозке, информация о перевозчике и заказчике, а также места погрузочно-разгрузочных работ. Коносамент также содержит размер платы за фрахтование, обязанности сторон и должен быть заверен перевозчиком или лицом, его заменяющим. Как только груз размещен на судне, перевозчик получает специальный коносамент, который он передает заказчику. В нем содержится информация о судне и времени прибытия в порт. Грамотно составленный коносамент гарантирует то, что морские грузоперевозки пройдут по намеченному плану. Организационные и технические мероприятия, необходимые для эффективного и безопасного использования водного транспорта, предусматривают: ● проведение работ на трассах, обеспечивающих создание благоприятных условий навигации судов, их швартовки и погрузочно-разгрузочных операций; 141

Эксплуатация транспортного оборудования

● исправность судов, их соответствие и приспособленность для

транспортировки пассажиров и грузов; ● высокую профессиональную подготовленность плавсостава; ● наличие на судне индивидуальных спасательных средств; ● надлежаще организованную диспетчеризацию, проведение метеорологических наблюдений и наличие радиосвязи с судами, направляемыми на более или менее значительные расстояния от причала. Использование судов, принадлежащих горно-геологическим предприятиям или арендуемым для транспортировки, наличие хорошо функционирующих перевалочных баз также оказывают существенное влияние на эффективность организации транспортных связей. Контрольные задания

1. Назвать особенности транспортных операций при перевозке грузов и персонала на водном транспорте общего пользования. 2. Перечислить области рационального применения и основные характеристики водных транспортных средств. 3. Охарактеризовать основные функции транспортных отделов горногеологических предприятий. 4. Привести принципы рациональной организации морских грузоперевозок.

142

6. Воздушный транспорт

6. ВОЗДУШНЫЙ ТРАНСПОРТ 6.1. Общие сведения о воздушных грузовых перевозках В производственной деятельности горно-геологических организаций воздушный транспорт приобретает особое значение при перевозке грузов и людей к местам производства работ, находящимся в труднодоступных районах. По сравнению с другими способами транспортировки грузовые авиаперевозки обладают рядом основных преимуществ: 1. Грузы доставляются в десятки раз быстрее, чем наземными и водными видами транспорта. 2. Грузы лучше защищены и подвержены меньшему количеству возможных негативных факторов, в связи с чем с помощью авиаперевозок рекомендуется перевозить прежде всего дорогостоящие и опасные грузы. 3. Грузы могут быть доставлены практически в любую область земного шара, даже туда, куда доставка грузов другими способами оказывается невозможной. Несмотря на ряд преимуществ, следует отметить существенные недостатки грузовых авиаперевозок: ● высокая стоимость авиаперевозок; ● проблематичность перевозок негабаритных грузов; ● невозможность доставки грузов при отсутствии аэродрома. Высокая стоимость грузовых авиаперевозок может объясняться следующими причинами: ● высокой ценой транспортировки одного килограмма груза; ● особенностью упаковки груза; ● высоким уровнем опасности груза; ● возможностью хранения груза на складе; ● срочностью доставки груза; ● особенностями мест отправки и получения груза; ● длительностью транспортировки. Существуют некоторые особенности, с помощью которых можно сократить временные и материальные затраты на перевозку грузов с помощью авиатранспорта: ● оптимизация сортировки грузов, которая достигается за счет правильного расчета объема и массы груза; ● оптимизация расположения грузов в самолете относительно друг друга и их правильная упаковка; ● доставка грузов партиями больших размеров. 143

Эксплуатация транспортного оборудования

Авиакомпании, занимающиеся грузовыми авиаперевозками, могут предоставлять дополнительные услуги, в числе которых: ● доставка грузов со склада клиента на склад перевозчика; ● доставка грузов до аэропорта; ● подготовка всех необходимых для транспортировки грузов документов, в том числе таможенных и страховых; ● хранение грузов на собственном складе; ● осуществление погрузочно-разгрузочных работ. Помимо непосредственно транспортных операций самолеты и вертолеты используются при проведении аэрофотосъемочных, поисковосъемочных, десантно-съемочных, аэровизуальных и транспортно-связных полетов. Различные съемочные полеты выполняются по правилам визуальных полетов (ПВП) специально подготовленными экипажами. Для воздушных съемок установлена следующая минимально допустимая высота полета над рельефом и наземными препятствиями [4, 5]: ● равниной, плоскогорьями и холмистой местностью с перепадами рельефа до 200 м – не менее 25 м; ● плоскогорьями и холмистой местностью с перепадами рельефа от 200 до 500 м – не менее 50 м; ● горной местностью с колебаниями высот более 500 м – не менее 75 м; ● горной местностью с абсолютными высотами более 2500 м независимо от перепада высот рельефа – не менее 100 м. Если выполняется съемочный полет с использованием выпускных устройств, минимальные высоты полетов увеличиваются на длину выпускного троса. При этом вертолет или самолет должны быть оборудованы тросорубом мгновенного действия, без которого полеты выполнять запрещено. При съемке в горах во время полетов необходимо придерживаться склонов, освещенных солнцем и находящихся с наветренной стороны. Съемка у вершин гор и на подветренных склонах запрещается. Полеты по криволинейным маршрутам в замкнутых долинах и ущельях возможны при условии, когда их ширина не менее трех радиусов разворота самолета с креном в 20°. При съемочных полетах развороты с креном более 20° не разрешаются. Порядок организации транспортно-связных полетов аналогичен порядку организации и выполнения съемочных полетов. Важной особенностью является необходимость обязательного взвешивания груза, предназначенного для перевозки, и составление описи грузов и списка пассажиров, а также совместный (с командиром экипажа) расчет полезной нагрузки вертолета, самолета. 144

6. Воздушный транспорт

При необходимости производства полетов над водным пространством на сухопутных самолетах и вертолетах с одним двигателем и сухопутными шасси удаление от берега разрешается на расстояние не более дальности безмоторного снижения (планирования). Для безопасного выполнения взлета и посадки транспортного средства требуются определенные минимально допустимые метеорологические условия (высота нижней кромки облачности и величина горизонтальной видимости). Такая погода называется минимумом погоды. На случай изменения плана полета, вызванного непредвиденными обстоятельствами – опасными метеоявлениями, необходимостью изменения маршрута и следования на запасный аэродром – каждое транспортное средство должно иметь навигационный запас топлива не менее чем на 1 ч полета для самолетов и 30 мин полета для вертолетов. Опасными метеоявлениями являются все явления, которые ухудшают горизонтальную видимость ниже установленных минимумов погоды, а также появление сплошной облачности, нижняя кромка которой ниже высоты установленного минимума. Большую опасность, особенно при полетах в горах, может создавать также сильная турбулентность воздуха.

6.2. Устройство аэродромов и вертодромов Воздушной линией называется постоянный маршрут регулярного движения самолетов (вертолетов), осуществляющих перевозку пассажиров и грузов между аэродромами и аэропортами, открытыми для воздушного сообщения. Магистральными воздушными линиями называются воздушные линии большой протяженности, соединяющие столицу РФ с крупными населенными пунктами республиканского или краевого значения. Местные воздушные линии соединяют областные и краевые центры и крупные населенные пункты с районными центрами и отдаленными населенными пунктами. Воздушная трасса – это утвержденный маршрут (коридор) в воздушном пространстве для полетов самолетов (вертолетов), оснащенный аэродромами и другим наземным оборудованием. Аэродромом называется земельный или водный участок, специально оборудованный для обеспечения взлетов, посадок и обслуживания самолетов. В его состав входят летное поле и территория служебной застройки. Летное поле является частью аэродрома, на которой располагаются летные полосы, рулежные дорожки, места стоянок самолетов и площадки специального назначения. Летной полосой служит прямоугольный участок 145

Эксплуатация транспортного оборудования

летного поля, специально выбранный по условиям ветровой нагрузки, рельефа и подходов, обеспечивающий взлет и посадку самолетов (вертолетов) в двух взаимно противоположных направлениях. В зависимости от условий аэродром может иметь одну или несколько летных полос. В последнем случае одна из них будет главной летной полосой (имеющей большую длину, расположенной в направлении господствующих ветров), а остальные – вспомогательными полосами. Размеры взлетно-посадочных полос в зависимости от класса аэродрома могут быть следующие: длина от 900 до 2550 м, ширина от 30 до 60 м [4, 18]. На посадочных площадках, пригодных для эксплуатации легких самолетов, минимальную длину взлетно-посадочной полосы принимают (при соответствующих условиях) равной 400 м, а ширину − не менее 100 м. Часть летной полосы, на которой выполняются разбег и отрыв самолетов при взлете, приземлении и пробег на посадке, называется рабочей площадью летной полосы. Для гашения скорости самолетов в случаях прерванного взлета или преждевременного приземления у концов рабочей площади находятся участки летной полосы, которые называются концевыми полосами безопасности. Вдоль рабочей площади летной полосы располагаются боковые полосы безопасности – грунтовые участки, обеспечивающие безопасность в случаях отклонений самолетов за пределы рабочей полосы при взлетах и посадках. Для руления и буксировки самолетов и вертолетов специально подготавливаются пути движения – рулежные дорожки, которыми соединяют между собой отдельные участки аэродрома. Заправка воздушных транспортных средств топливом и их эксплуатационно-техническое обслуживание выполняется на строго определенных участках аэродрома – местах стоянки – групповых или индивидуальных. Прилегающая к аэродрому местность, в пределах воздушного пространства которой выполняется маневрирование самолетов (вертолетов) при взлете и посадке, называется приаэродромной территорией. Часть приаэродромной территории, примыкающая к концам летной полосы и расположенная в направлении продолжения ее оси, над площадью которой выполняются набор высоты и разворот при взлете, разворот и планирование самолетов (вертолетов) при посадке, является полосой воздушных подходов. Полосы воздушных подходов в направлении оси летной полосы граничат с концевыми полосами безопасности и имеют в плане форму трапеции, боковые стороны которой образуются линиями, расходящимися под углом 15°, и продолжениями основных границ летной полосы. 146

6. Воздушный транспорт

В зависимости от расположения на трассах все аэродромы подразделяются на базовые, конечные, промежуточные и запасные [5]. Аэродром, на котором постоянно базируются самолеты одного или нескольких авиаподразделений и выполняются нетрудоемкие формы регламентного обслуживания самолетов, является базовым аэродромом. Конечным называется аэродром, на котором самолет заканчивает полет по заданному маршруту и производится полная разгрузка самолета и подготовка для возвращения его на базовый аэродром. Аэродром, на котором самолет совершает посадку и кратковременную стоянку в процессе полета по заданному маршруту, называется промежуточным. Для непредвиденной посадки при выполнении маршрутных полетов экипажу назначаются запасные аэродромы, расположенные на трассе полета или вне трассы. По характеру использования аэродромы подразделяются на постоянные и временные, ночные и дневные, а по назначению – на транспортные, спецприменения, заводские, школьные, клубно-спортивные и запасные. Геологические организации используют в основном временные аэродромы, которые сооружаются с использованием собственных сил и средств. В тех случаях, когда временный аэродром предназначен для длительной эксплуатации (в течение нескольких полевых сезонов), составляются акты технического осмотра аэродрома и производится регистрация в управлении гражданской авиации, на территории которого этот аэродром находится. Временный аэродром – земельный участок, подготовленный для взлетов и посадок самолетов на ограниченный срок. Как правило, временные аэродромы имеют форму летных полос, вытянутых в направлении господствующих ветров и имеющих размеры, обеспечивающие безопасный взлет и посадку базирующихся на нем самолетов (вертолетов) в зависимости от высоты над уровнем моря и местных условий. Аэродром должен иметь ровную поверхность без бугров, кочек, ям, выбоин, колей и по возможности дерновое покрытие. Средние уклоны поверхности летной полосы должны быть не более 30 ‰. Средний уклон поверхности – отношение разности отметок начала и конца расчетного участка к его длине, измеренной на плане. Под временные аэродромы следует выбирать участки целины, естественных пастбищ, лугов, расположенные на возвышенных местах. В редких случаях временные аэродромы можно устраивать на площадках, находящихся под паром или занятых посевами многолетних трав. Луговую пойму рек и прибрежные косы следует использовать в качестве посадочных площадок лишь в том случае, когда не представляется возможным выбрать возвышенные участки или последние требуют боль147

Эксплуатация транспортного оборудования

ших затрат для их подготовки [5]. Временные аэродромы, находящиеся в пойме рек и на прибрежных косах и островах, часто не могут быть использованы для полетов в утренние часы, так как будут закрыты туманами. На аэродромах с травяным покровом высота травы не должна превышать 0,3 м. Временный аэродром включает следующее простейшее оборудование: пограничные знаки и знаки указания опасных мест, ветроуказатель, сигнальные полотнища, флаги стартера, места стоянки самолетов, колодки под колеса самолета, в необходимых случаях временные постройки, радиосредства и тарное бензохранилище. Границы летного поля выделяются специальными знаками. Между пограничными знаками вдоль летной полосы на расстоянии 100 м друг от друга помещаются строчные знаки длиной 2 м и шириной 1 м. Знаки должны быть белого или другого, хорошо видимого с воздуха, цвета. При длительных сроках эксплуатации временных аэродромов пограничные и строчные знаки делаются бетонными или гравийными, окрашенными известью. При кратковременном пользовании аэродромом границы поля могут обозначаться флажками красного цвета, хорошо видимыми с самолета. Зимой пограничные знаки могут выкладываться из еловых веток [5]. Ветроуказатель – укрепленный на вращающемся кольце матерчатый черно-белый конус, установленный на мачте высотой не менее 5 м. Диаметр большего основания конуса – 0,5 м, меньшего – 0,2 м; длина конуса – 1 м; ширина чередующихся черных и белых полос − 0,2 м. Места стоянок самолетов устраиваются за границей летной полосы не ближе 20 м от ее боковой стороны. Самолеты должны швартоваться к земле при помощи специальных якорей или штопоров (при кратковременных стоянках), а под колеса подкладываются колодки. Места стоянок располагаются с таким расчетом, чтобы самолеты хвостовым оперением устанавливались против господствующих ветров и не ближе 3 м друг от друга. Исключение составляют самолеты Як-12, которые устанавливаются мотором против ветра. Места стоянок должны быть оборудованы противопожарным инвентарем. В необходимых случаях на временных аэродромах могут строиться временные здания или устанавливаться палатки для хранения технического имущества, размещения радиостанции, ночлега и отдыха сотрудников. Основные элементы простейшего аэродрома показаны на рис. 6.1. Геологическим экспедициям, выполняющим работы в северных районах страны, там, где нет постоянных аэродромов, нередко приходится пользоваться снеговыми и ледовыми аэродромами. Такие аэродромы подготавливаются в районах проведения работ в периоды предварительной доставки оборудования, материалов, ГСМ, снаряжения [4]. Выбор участка 148

6. Воздушный транспорт

для снегового аэродрома производится до выпадения снега. С участка удаляются пни, коряги, валуны, кочки, засыпаются ямы, срезаются бугры. Снеговые аэродромы предпочтительнее устраивать на лугу, выгоне, пашне, косе, отмели. Преобладающие ветры

3 4

2

5

1

Рис. 6.1. Схема простейшего аэродрома: 1 – зона застройки; 2 – летное поле; 3 – боковая полоса безопасности; 4 – концевая полоса безопасности; 5 – полоса воздушных подходов

При подготовке выбранного участка под аэродром необходимо места срезанных кочек и бугров перекрывать 0,1–0,15 м слоем мха во избежание появления термокарстовых воронок, а образовавшиеся на летной полосе впадины и просадки следует засыпать сухим грунтом. Подготовка зимних аэродромов заключается в уборке и уплотнении снега на летной полосе. Необходимо убирать с краев посадочных площадок собранный в валы снег, сделать по краям их пологие откосы, обеспечить продуваемость расчищенного пространства и устроить снегозащитные ограждения в местах, где образуются заносы. В целях обеспечения безопасности полетов категорически запрещается скапливать снег на концевых полосах безопасности, а также делать валы вдоль боковых полос безопасности. Плотность снегового покрова на летном поле должна быть однородной по всей полосе и не ниже 500 кг/м3, а ее несущая способность – не менее 0,5 МПа. Нередко для устройства аэродрома могут быть использованы в зимнее время замерзшие реки, озера и моря. При выборе места под аэродром предпочтение должно отдаваться мелководным водоемам с небольшой скоростью течения и минимальными колебаниями уровня воды. Расчет необходимой толщины льда производится по формулам, приведенным в табл. 6.1. 149

Эксплуатация транспортного оборудования

Таблица 6.1 Формулы для расчета толщины льда Водоем Пресноводный Морской

Температура воздуха –10 °С H = 16 G Зимой

H = 20 G −

G 4

Температура воздуха от –10 до 0 °С H = 22 G Летом на многолетнем льду на однолетнем льду G G H = 1,5(20 G − ) H = 2(20 G − ) 4 4

Примечание. H – толщина льда, см; G – вес самолета, т.

При устройстве снеговых и ледовых аэродромов размеры подходы и уклоны должны отвечать соответствующим показателям сухопутных аэродромов. С увеличением высоты расположения аэродрома над уровнем моря длина его летной полосы должна увеличиваться. На каждые 300 м увеличения абсолютных отметок аэродрома взлетно-посадочная полоса удлиняется на 5 % [5]. При размещении участка работ на берегу озера, реки или моря возможно использование для транспортных операций поплавковых гидросамолетов и летающих лодок. В этих случаях для посадочной площадки используется водоем, имеющий достаточные размеры и глубину, свободный от подводных и надводных препятствий. На поверхности водоема производится взлет и приводнение, а также стоянка (на плаву) гидросамолета. На море для этих целей используется обычно поверхность бухт и заливов, защищенных от больших ветровых волн. Летному бассейну акватории придают форму круга, квадрата или полосы, последняя форма наиболее распространена. При выборе места для летного бассейна нужно учесть, что длина летной полосы должна быть не менее 2000 м. Вертодромом называется площадь, специально подобранная или построенная, оборудованная и подготовленная для выполнения взлета, посадки и технического обслуживания вертолетов. Такая площадь может быть выбрана на поверхности земли, крыше здания, палубе корабля. Аналогично аэродрому вертодром состоит из рабочей площади, полос воздушных подходов, рулежных дорожек, мест стоянок, швартовочных площадок и территории служебно-технической застройки (рис. 6.2). По назначению вертодромы подразделяются на транспортные и вертодромы специального применения [5]. Транспортные вертодромы предназначены для обеспечения регулярных пассажирских и грузовых перевозок. Вертодромы специального применения служат для выполнения авиаработ по обслуживанию геологических подразделений, выполнения авиационнохимических работ, оказания скорой медицинской помощи и других целей. 150

6. Воздушный транспорт

В зависимости от сроков эксплуатации вертодромы могут быть постоянными и временными. Постоянные вертодромы должны обеспечивать взлет и посадку вертолетов по-самолетному (с использованием воздушной подушки). В исключительных случаях постоянные и временные вертодромы разрешается строить так, чтобы они выполняли взлет и посадку только по вертикали (без учета влияния воздушной подушки).

150

5

3 L1

4

50 L1

0м

L 2 1 α

α

Рис. 6.2. Основные элементы вертодрома: 1 – взлетная полоса; 2 – полоса воздушных подходов; 3 – боковые плоскости ограничения препятствий; 4 – линия условной плоскости, ограничивающей высоту препятствий на взлете; 5 – взлетная траектория вертолета

Так же, как и при выборе аэродромов, под вертодром следует выбирать участок с прочным грунтом и плотным дерновым покровом, препятствующим образованию пыли, выдуванию и размыванию почвы и образованию грязи. На рис. 6.3 показана маркировка взлетно-посадочных полос наземных вертодромов: 1 – граница рабочей площадки; 2 – строчный пограничный знак (толщина линии 0,3 м, длина линии 3 м); 3 – угловой пограничный знак (длина линий 2 и 4 м); 4 – стартовая линия (длина линии 8 м); 5 – знак ограничения участка приземления при посадке по-вертолетному (длина пунктира и расстояние между ними – 1 м); 6 – знак указания препятствий. Если для вертодрома предполагается использовать речную косу или берег реки, верхний слой которого покрыт галькой или плотным песком, необходимо обращать внимание на способность его выдерживать нагрузку от 151

Эксплуатация транспортного оборудования

колес вертолета. Если участок под вертодром выбран в ущелье гор, то ширина последнего должна быть в пределах 1 500 м. Каждый вертодром должен иметь ветроуказатель, мачта которого должна иметь высоту не менее 6–8 м. В пределах летной полосы должен быть выбран участок, обеспечивающий приземление вертолета. Размеры участков приземления: для тяжелых вертолетов 30×30 м; для средних вертолетов 10×10 м; для легких вертолетов 6×6 м. Участок приземления следует располагать по продольной оси летной полосы. При этом расстояния от ее торцов до участка должны быть не менее 40 м для тяжелых, 20 м для средних и 15 м для легких вертолетов, а от боков до участка соответственно 15; 7,5 и 4,5 м. Подготовка всей поверхности летной полосы не ведется. Полностью расширяется и планируется только участок приземления, а на остальной части летной полосы могут оставаться препятствия высотой до 0,5 м. В этих случаях размеры рабочей площади должны быть не менее: для Ми-6 (рис. 6.4) – 120х60 м; Ми-4 – 50х25 м; Ми-1, Ка-15, Ка-18 – 30х15 м. 1,5 3

4 1,5

2 5 1

6

1,5

10,0

Рис. 6.3. Маркировка взлетнопосадочных полос вертодромов

Рис. 6.4. Транспортные вертолеты Ми-6 (на земле) и Ми-26 (в воздухе)

Взлет вертолета может осуществляться разными способами (рис. 6.5): по вертикали; наклонной траектории; по-вертолетному – с отрывом от пло152

6. Воздушный транспорт

щадки по вертикали до высоты 2–3 м и последующим разгоном в зоне воздушной подушки (между винтом вертолета и поверхностью земли), увеличивающей подъемную силу на 30 %; по-самолетному – с отрывом от площадки после разбега и последующим разгоном на небольшой высоте. I

II

а

б

а

в

б

г

в

г

Рис. 6.5. Взлет (I) и посадка (II) вертолета: а – вертикально; б – по наклонной траектории; в – по-вертолетному; г – по-самолетному

Номограммы для определения атмосферного давления при взлете вертолета приведены на рис. 6.6. Посадка вертолета обычно осуществляется следующим образом. Подлетев к посадочной площадке, вертолет зависает над ней на высоте 2–3 м и затем приземляется по вертикали. Взлет и посадка вертолетов так же, как и самолетов, производится против ветра. Вертолет на траектории взлета должен иметь запас высоты над препятствиями (деревьями, буровыми вышками и т. п.) не меньше 10 м. Ширина боковых полос ограничения препятствий принимается равной ширине летного поля. На территории полос воздушных подходов не должно быть резких перепадов рельефа (оврагов, ущелий), вызывающих неблагоприятные перемещения воздушных масс. Линии электропередач, не скрытые складками местности или лесными массивами, должны располагаться на расстоянии более 1 км от границ 153

Эксплуатация транспортного оборудования

вертолетной площадки. Максимальные уклоны поверхности вертодрома не должны превышать: в продольном направлении 5 ‰, в поперечном направлении 3 ‰ [4].

Атмосферное давление, мм. рт. ст.

а

Относительная влажность воздуха 100 %

40 35

40 %

30 60 %

25

20 %

20 15 10 0

5

б

10 15 20 25 30 35 40 45 50 Температура воздуха, °С

Относительная влажность воздуха 100 %

04 Атмосферное давление, мм. рт. ст.

80 %

35

80 %

40 %

30 60 %

25

20 %

20 15 10 0

5

10 15 20 25 30 35 40 45 50 Температура воздуха, °С

Рис. 6.6. Номограммы для определения атмосферного давления при взлете: а − по-вертолетному; б − по-самолетному

Если выбранный участок имеет слабый грунт необходимо устроить настил из бревен диаметром не менее 0,18 м. Бревна между собой скрепляются стальными скобами. Верхний накат бревен должен быть уложен в направлении, перпендикулярном продольной оси вертолета. Размеры настила: для вертолета Ми-6 30×30 м; Ми-4 – 10×10 м; Ми-1, Ка-18 – 6×6 м [5]. 154

6. Воздушный транспорт

В зимних условиях при необходимости сооружения временных вертодромов их проще оборудовать на льду замерзших рек, озер, бухт. Выбор льда, подготовка его под летную полосу, определение необходимой толщины льда выполняются так же, как и при сооружении ледового аэродрома. В пустынях лучшим местом для посадки вертолетов являются сухие такыры либо твердые грядовые песчаные массивы. При посадке вертолета Ми-4 площадка должна быть не менее 10×10 м, а для Ми-1, Ка-18 – не менее 6×6 м [5]. Вокруг площадок на удалении в 10 м не должно быть никаких препятствий. Временные вертодромы должны иметь упрощенные маркировочные знаки: летом белые угловые размерами 2,0×2,0×3,0 м и центральный кольцевой знак, наружный диаметр которого 3 м и внутренний – 2 м. Зимой знаки могут быть обозначены хвойными ветками или флажками.

6.3. Беспосадочный способ доставки грузов и людей При отсутствии посадочных площадок или неподготовленности их к эксплуатации, при необходимости заброса на производственный участок груза или людей приходится осуществлять эти операции без посадки воздушных транспортных средств. Наиболее пригодными для этого являются вертолеты, с них можно осуществлять выброску грузов и высадку людей с режима висения. Высадка людей и разгрузка выполняется с вертолета, висящего на высоте 0,5–1 м над поверхностью земли. Когда висение на указанной высоте невозможно, вертолет зависает на 3–5 м над препятствиями, производя высадку и разгрузку с помощью подвесного трапа или спускового устройства – металлического барабана с намотанной на катушку капроновой лентой и запирающим замком. Скорость спуска не должна превышать 3 м/с. Спусковое устройство позволяет производить высадку людей с высоты до 35 м. Длина капроновой ленты – 40 м, ширина – 0,022 м, разрывное усилие – более 700 кг. Грузы, которые по своим габаритам не помещаются в кабине вертолета, перевозятся на внешней подвеске вертолетов. Высота висения складывается из длины троса подвески груза, габаритов груза и минимального зазора между грузом и препятствиями, необходимого для безопасного разгона вертолета после отрыва и подхода к намеченной площадке перед приземлением груза. Для доставки грузов без посадки в пункте назначения могут использоваться и самолеты. Грузы при этом на намеченную площадку сбрасываются на парашюте или без него. Современные грузовые парашютные системы 155

Эксплуатация транспортного оборудования

имеют необходимую амортизацию, которая гарантирует целостность и исправность сбрасываемых тяжелых грузов, механизмов и чувствительных приборов. Несмотря на ряд очевидных преимуществ парашютного способа, таких как быстрота и относительная простота доставки грузов, этот метод пока не нашел распространения даже в отдаленных и труднодоступных районах, где проблема транспортировки играет первостепенную роль. Это связано с достаточно высокой стоимостью большинства грузовых парашютных систем. Способ сбрасывания грузов без парашютов применяется при доставке снаряжения, продуктов питания, отчасти при доставке топлива. Сохранность груза зависит от качества упаковочного материала и тщательности упаковки, грунта площадки, на которую сбрасывается груз, высоты и скорости полета самолета (вертолета) в момент сбрасывания [4]. Перед тем как приступить к сбрасыванию грузов, необходимо рассчитать величину относа – расстояние от проекции на земную поверхность точки сбрасывания до точки падения груза. Относ груза А, м, рассчитывается по формуле А = VT = V

2Н , g

где Т – время падения груза без учета сопротивления воздуха, с; V – скорость полета самолета (вертолета) в момент бросания, м/с; Н – высота сбрасывания, м; g – ускорение силы тяжести, м/с2. Первый заход на площадку сбрасывания делается холостым с целью осмотра местности и выбора ориентира захода на курс сбрасывания. При заходе на первую серию сбрасываний пилот подает соответствующий сигнал, а с выходом на рубеж бросания пилот подает команду на выброс груза, по которой тюки (3–5 тюков) выталкиваются с интервалом 2–3 с [5, 18].

6.4. Транспортировка опасных грузов воздушным транспортом Наибольшее внимание при доставке различных грузов авиационным транспортом уделяется транспортировке опасных грузов, поскольку при нарушении условий их доставки может возникнуть реальная угроза для безопасности самолета, экипажа и пассажиров. Опасные грузы – специальные грузы (изделия, либо вещества), которые при воздушной перевозке способны создавать значительную угрозу для здоровья и безопасности людей, а также для транспортного средства. 156

6. Воздушный транспорт

Опасные грузы классифицируются по своей степени опасности, а также по своим физико-химическим свойствам. По степени опасности грузы разделяются на следующие группы: особоопасные грузы; грузы высокой степени опасности; грузы средней степени опасности; грузы низкой степени опасности; опасные грузы в ограниченных количествах; опасные грузы в освобожденных количествах и авиапочте. К воздушной перевозке запрещаются особоопасные грузы. К ним относятся взрывчатые вещества, которые воспламеняются или разлагаются под воздействием температуры 75 оС в течение 48 ч; взрывчатые вещества, содержащие смеси хлоратов с фосфором; твердые взрывчатые вещества, которые классифицируются как вещества с чрезвычайно высокой чувствительностью к механическому удару; взрывчатые вещества, содержащие как хлораты, так и соли аммония; жидкие взрывчатые вещества, которые классифицируются как вещества с умеренной чувствительностью к механическому удару; любое вещество или изделие, предложенное для перевозки, которое способно выделять опасное количество тепла или газа в обычных условиях перевозки по воздуху; легковоспламеняющиеся твердые вещества и органические перекиси, которые обладают способностью взрываться и которые упакованы таким образом, что в качестве знака дополнительного риска правилами классификации предусматривается использование знака опасности взрыва. Грузы высокой степени опасности запрещены к перевозке без специального предварительного государственного освобождения и требующие для перевозки упаковывания по I группе списка Организации Объединенных Наций. Грузы средней степени опасности и грузы низкой степени опасности, а также опасные грузы в ограниченных количествах и опасные грузы в освобожденных количествах и авиапочте разрешены к транспортировке в нормальных условиях полета. Классификация опасных грузов по физико-химическим свойствам выглядит следующим образом: 1. Взрывчатые вещества и взрывчатые изделия. Пиротехнические вещества, составы и изделия, даже если они не выделяют газов, также относятся к взрывчатым. 2. Газы – сжатые, сжиженные, в растворе, охлажденные сжиженные, смеси газов, смеси одного или нескольких газов с парами одного или нескольких веществ других классов, изделия, снаряженные газом и аэрозоли. 3. Легковоспламеняющиеся жидкости – жидкости или смеси жидкостей, а также жидкости, содержащие твердые вещества в растворе или суспензии, которые выделяют пары, легковоспламеняющиеся в закрытом сосуде при температурах не выше 60,5 оС или в открытом сосуде при температурах не выше 65,5 оC. 157

Эксплуатация транспортного оборудования

4. Легковоспламеняющиеся твердые вещества – вещества, способные к быстрому возгоранию, самовоспламеняющиеся или выделяющие легковоспламеняющиеся газы при взаимодействии с водой. 5. Окисляющие вещества и органические перекиси, способные поддерживать горение за счет выделения кислорода. 6. Токсичные и инфекционные вещества – газообразные, жидкие или твердые вещества, представляющие опасность отравления, химических ожогов, заболеваний, гибели людей, животных и растений, а также вещества, содержащие жизнеспособные микроорганизмы, в отношении которых известно или имеется достаточно оснований считать, что они вызывают заболевания людей или животных. 7. Радиоактивные вещества – газообразные, жидкие или твердые вещества или изделия, удельная активность которых превышает 70 кБк/кг (2 нКи/г). 8. Коррозионные вещества – газообразные, жидкие или твердые вещества или изделия, которые могут вызывать видимое поражение кожи или любой живой ткани либо причинить материальный ущерб другим грузам и конструкции воздушного судна. 9. Прочие опасные грузы – газообразные, жидкие или твердые вещества или изделия, представляющие во время перевозки воздушным транспортом опасность, которая не может быть отнесена к другим классам опасных грузов. К ним относятся намагниченные, анестезирующие, малотоксичные и другие аналогичные вещества и материалы, которые могут вызвать у членов летного экипажа и пассажиров раздражение или недомогание, а также горючие жидкости, не являющиеся легковоспламеняющимися. Упаковка всех опасных грузов должна соответствовать установленным требованиям. Каждый упаковочный комплект, применяемый для перевозки опасных грузов, должен быть допущен в соответствии с установленными в РФ правилами (сертифицирован). Каждое отдельное место с опасными грузами, предъявляемое к воздушной перевозке, должно быть маркировано специальной и транспортной маркировкой, если иное не определено Правилами и другими нормативными документами РФ. Кроме основной маркировки, все опасные грузы, имеющие дополнительную опасность, должны быть маркированы дополнительными знаками. Запрещается допускать размещение на одном воздушном судне несовместимые по своим свойствам опасные грузы. Перевозка опасных грузов и оружия должна производиться прямыми рейсами до пункта назначения. Перевозка с перегрузкой в промежуточных аэропортах допускается только при специальном разрешении трансфертного аэропорта. Перевозка опасных грузов и оружия должна быть оформлена надлежащими перевозочными документами. 158

6. Воздушный транспорт

В аэропортах допускается только временное хранение опасных грузов, а отдельные категории опасных грузов должны, минуя склады аэропортов, загружаться и разгружаться непосредственно в грузовые кабины воздушных судов перед вылетом либо после прилета. На борту воздушного судна, в том числе и во время полета, должен быть обеспечен доступ к опасным грузам, если это не запрещено нормативными документами, для наблюдения за их состоянием и принятия срочных мер в случаях проявления опасных свойств. На каждом авиационном предприятии и борту воздушного судна, перевозящего опасные грузы и оружие, должны быть документированные процедуры, регламентирующие действия в аварийной ситуации. Каждая воздушная перевозка должна иметь обеспечение физической защиты и другие меры обеспечения авиационной безопасности. Контрольные вопросы и задания

1. Назвать особенности использования геолого-разведочными организациями воздушного транспорта для перевозки персонала и грузов. 2. Какие требования предъявляются к устройству и эксплуатации временных аэродромов и вертодромов? 3. Назвать правила доставки персонала и грузов без приземления вертолетов и самолетов в местах выгрузки. 4. Перечислить основные правила транспортировки опасных грузов воздушным транспортом.

159

Эксплуатация транспортного оборудования

7. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ СПОСОБЫ ТРАНСПОРТИРОВКИ 7.1. Гужевой и вьючный транспорт К альтернативным способам транспортировки могут быть отнесены транспортировка грузов гужевым и вьючным транспортом, ручная переноска грузов, а также транспортировка грузов канатными подвесными дорогами. Гужевой транспорт – вид дорожного транспорта, как грузового, так и пассажирского, в котором транспортные средства (повозки) приводятся в движение животными. В качестве тягловых животных используются лошади, волы, буйволы, ослы, мулы, собаки, олени и др. В зависимости от типа повозки гужевой транспорт подразделяется на колесный и санный. В летнее время для перевозки грузов используются четырех- и реже двухколесные повозки различных конструкций, в зимние месяцы – сани и нарты. Гужевой транспорт появился практически одновременно с колесом. До появления железных дорог в первой половине XIX в. гужевой транспорт был основным видом сухопутного транспорта и использовался для пассажирских и грузовых перевозок на дальние расстояния. Для пассажирских перевозок существовала сеть почтовых станций, предоставлявших за плату лошадей для смены, экипажи и услуги ямщиков, а в районах с интенсивным движением пассажиры перевозились междугородными почтовыми дилижансами (омнибусами). Грузовые перевозки осуществлялись обычно конными обозами. Гужевой транспорт оставался довольно важным видом транспорта до Второй мировой войны, после чего он был вытеснен более современными, моторизованными видами транспорта. В северных регионах России вплоть до середины 60-х гг. вместо оленей и лошадей широко использовались гужевые собаки. Собачьи упряжками пользовались не только местные жители, но и все государственные службы, включая пограничные войска, почтовую службу и научные экспедиции. В настоящее время сохранилась экономическая целесообразность использования гужевого транспорта для доставки небольших грузов на короткие расстояния, в первую очередь это внутрихозяйственные перевозки. В условиях бездорожья или плохих дорог при отсутствии тракторов и автомобилей высокой проходимости гужевым транспортом доставляются грузы от перевалочных баз до баз геологических предприятий. Большое 160

7. Альтернативные способы транспортировки

значение гужевой транспорт приобретает в периоды весенне-осенних распутиц, а также в районах, где недостаточно развита сеть дорог с твердым покрытием. Комплекс работ, связанных с сооружением простейших гужевых дорог, сводится к выбору трассы, расчистке ее от леса и кустарника, отыскиванию бродов с некоторым благоустройством подходов к ним или сооружению мостов через небольшие водотоки. Ширина гужевой дороги составляет 2,5–3 м, а в местах разъездов 4–4,5 м; наибольшие уклоны не должны превышать 12о, а минимальный радиус кривой – 10 м. Скорость перевозки грузов гужевым транспортом в среднем составляет 5 км/ч, или 30–35 км/сут. Одна лошадь в состоянии перевозить на обычной четырехколесной телеге при сравнительно хороших дорожных условиях до 250–330 кг груза, а при парной запряжке вес груза может быть доведен до 400–450 кг. На двухколесных арбах перевозятся грузы весом 150–400 кг. При перевозке грузов на санях при одноконной запряжке вес их может составлять 250–350 кг. На нартах при парной запряжке оленей можно перевозить 120–140 кг груза. Упряжка из 10–12 собак в состоянии перевозить на нартах по хорошо укатанной снежной дороге до 100–140 кг груза [18]. В труднодоступных районах, где невозможно использование даже гужевого транспорта, перевозка грузов осуществляется во вьюках животными. Отличие вьючного транспорта от гужевого заключается в том, что в первом случае повозка и упряжь отсутствуют, а кладь крепится на вьючном седле или непосредственно на спине животного. Для вьючной транспортировки в гористых и лесистых местностях прокладываются тропы шириной 1,5 м, а в местах разъездов (в горах) – 3 м; угол наклона тропы не должен превышать 35º; наименьший радиус поворота составляет 3−4 м. Трассы вьючных троп прокладываются по долинам рек и через невысокие перевалы. Заболоченные места, а также участки, опасные в отношении осыпей, камнепадов, селевых потоков и лавин, необходимо обходить. Поверхность земли, по которой проходит намеченная трасса дороги, очищается от деревьев, кустов и камней. На болотистых участках насыпается песок или устраивается хворостяной настил. Крутые откосы или обрывы обходятся или на их скатах устраиваются путевые балконы – овринги – настилы из бревен или хвороста, укладываемые на ряды кольев, забиваемых в породные трещины. Через достаточно глубокие, но узкие ущелья перекидываются мосты простейших конструкций, состоящие из полуарок, выкладываемых на откосах из камня или хвороста и соединенных между собой 2–3 бревнами [5]. 161

Эксплуатация транспортного оборудования

В качестве вьючных животных используются лошади, мулы, ишаки, иногда верблюды, реже яки и олени. В табл. 7.1 приведены транспортные возможности вьючных лошадей в зависимости от углов подъема тропы при удовлетворительном состоянии тропы и благоприятных погодных условиях. Таблица 7.1 Транспортные возможности вьючных лошадей

Угол подъема тропы, град Менее 10 10–15 15–25 25–35

Допустимая масса груза, кг 80 75 70 65

Средняя скорость движения, км/ч 4,5 3,5 3,0 2,0

Длина дневного пути, км 36 28 24 16

Допустимая масса грузов, перевозимых вьючными животными, составляет: верблюдами 200–300 кг, яками 80–120 кг, мулами 70–120 кг, ишаками 4–60 кг, оленями 25−30 кг [5]. Вьюк составляется из двух боковиков и привьючки, укладываемой на седло. Грузы помещаются обычно во вьючные сумы или вьючные ящики, подвешиваемые к специальным вьючным седлам. Перевозка неделимых грузов, вес которых превышает допустимые нормы, осуществляется на двух вьючных животных. При этом на седлах укрепляются поворотные круги, на которые укладывается жердь или труба с подвешенным к ней грузом. Основными организационными мероприятиями при перевозке гужевым и вьючным транспортом являются выбор и оборудование мест ночлега; установка радиосвязи с пунктами отправления и назначения; систематическая проверка пригодности к эксплуатации опасных элементов транспортных трасс.

7.2. Ручная переноска грузов Ручной переноской грузов пользуются при отсутствии других приемлемых транспортных средств при выполнении маршрутов, а также для доставки материалов и легкого оборудования от материальной базы, вьючной тропы или дороги до места производства работ на крутых склонах или на вершинах перевалов. Для носильщиков устраиваются тропы, овринги или лестницы. При переноске тяжестей вручную по ровной и горизонтальной поверхности предельная норма груза не должна превышать [5]: 162

7. Альтернативные способы транспортировки

● 5 кг – для подростков женского пола от 16 до 18 лет; ● 10 кг – для подростков мужского пола от 16 до 18 лет; ● 7 кг – для женщин старше 18 лет; ● 30 кг – для мужчин старше 18 лет.

Грузы переносятся на носилках, жердях, веревках и рюкзаках. Дневной переход при маршрутах составляет при этом не более 15–25 км. При переноске грузов в маршруте допустимая нагрузка для мужчин – не более 25 кг, для женщин – не более 7 кг, в высокогорных районах соответственно не более 16 и 5 кг. Запрещается переноска вручную баллонов со сжатым газом, а также кислот, щелочей в стеклянной посуде без специальных приспособлений (носилок, тары с ручками, тележек и т. п.). По наклонным трапам и лестницам допускается подъем грузов массой до 30 кг на высоту не более 3 м по вертикали. Для подъема и перемещения грузов массой более 30 кг и длинномерных грузов следует применять специальные вспомогательные механизмы и приспособления.

7.3. Транспортировка грузов канатными подвесными дорогами Подвесные канатные дороги представляют собой транспортные комплексы, в которых подвесные конструкции (вагоны, вагонетки, тележки, кресла, платформы и различные прицепные устройства) перемещаются над земной поверхностью по канатам, натянутым между опорами. Подвесные канатные дороги обычно используют для транспортирования руды по поверхности в гористой или сильно пересеченной местности. Горная масса, выданная на поверхность подъемниками, поступает в бункер, из которого загружаются вагоны подвесной канатной дороги и транспортируются к железнодорожной станции или к обогатительной фабрике, находящейся в отдалении от рудника. Особое значение канатных дорог в труднодоступных горнопромышленных районах объясняется тем, что во многих случаях эксплуатационные затраты на них значительно ниже, чем затраты на железнодорожный и автомобильный транспорт, при этом надежность транспортной связи более высокая. Все типы грузовых подвесных канатных дорого, их проектирование, изготовление и монтаж на территории России производятся в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузовых подвесных канатных дорог». В процессе эксплуатации канатных подвесных дорог систематически ведется надлежащая документация, в которой отображаются работа дороги и ее основные показатели. 163

Эксплуатация транспортного оборудования

К преимуществам подвесных канатных дорог следует отнести: ● почти полную независимость от рельефа местности, так как пролеты между опорами для каната могут быть весьма значительными (до 500 и даже 1 000 м), а преодолеваемые подъемы и спуски крутыми (до 45º); ● возможность прокладки дорожной трассы без больших добавочных затрат через ущелья, заболоченные места и над водными препятствиями; ● возможность нормальной эксплуатации при дождливой погоде, снегопадах, гололедице и в периоды весенне-осенней распутицы. Канатные дороги не требуют сооружения мостов и производства земляных работ. Они дают возможность автоматизировать погрузочно-разгрузочные операции, что во многих случаях исключает перегрузку, обычно сопутствующую рельсовому или безрельсовому видам транспорта. Производительность подвесных канатных дорог зависит от грузоподъемности вагонов, интенсивности их движения и способа загрузки из бункеров. Обычно она составляет 200–250 т/ч [6]. Основными элементами канатных дорог являются: привод, опоры, погрузочноРис. 7.1. Вагонетка разгрузочные и промежуточные станции, канаканатной дороги ты и тележки (каретки) с прикрепленными к ним вагонетками (рис. 7.1) или сосудами. В качестве несущих канатов применяют спиральные канаты одинарной свивки открытого, закрытого или полузакрытого типов (табл. 7.2). Эти канаты состоят из толстых проволок толщиной 3–6 мм, имеют гладкую и плотную поверхность и хорошо сопротивляются поперечному сжатию. В качестве тяговых применяются канаты параллельной свивки с одним пеньковым сердечником обычно из шести прядей по 7 или 19 проволок толщиной 1–2 мм. Коэффициент запаса прочности канатов, применяемых для подвесных дорог, составляет не менее 7,5. Канатные дороги классифицируют по числу канатов [6]: одноканатные, в которых используемый канат является одновременно несущим и тяговым; двухканатные, в которых один канат является несущим, а другой – тяговым. В одноканатных подвесных дорогах вагонетки подвешены на тяговом канате, при помощи которого они и перемещаются между конечными станциями, где автоматически отцепляются и переводятся на рельсовый путь. В дальнейшем они перемещаются по рельсовому пути вручную или самокатом. 164

7. Альтернативные способы транспортировки

Таблица 7.2 Основные характеристики канатов

Диаметр, м 0,0092 0,0112 0,0125 0,014 0,0155 0,017 0,0185 0,02 0,0245 0,0265 0,030

Площадь сечения каната, м2 3,2·10–5 4,4·10–5 5,7·10–5 7,3·10–5 9,0·10–5 1,08·10–4 1,29·10–4 1,78·10–4 2,69·10–4 3,04·10–4 4·10–4

Масса 1 м, кг 0,29 0,40 0,52 0,65 0,71 0,92 1,20 1,6 2,4 2,7 3,5

Разрывное усилие, Н·104 5 7 9 11 14 17 20 24,6 37 42 51,3

В двухканатных подвесных дорогах вагонетки катятся по несущему канату, а приводятся в движение тяговым. На погрузочных и разгрузочных станциях вагонетки отключаются от тягового каната, и дальнейшее их передвижение происходит по рельсовому пути вручную, самокатом или механизированным способом. Производительность одной нити такой дороги обычно составляет до 250 т/ч. По характеру движения вагонеток подвесные канатные дороги могут быть с кольцевым и маятниковым (челночным) движением вагонеток. Скорость движения вагонеток зависит от способа обхода концевых станций и принимается для дорог без автоматического обхода 2,5–3,0 м/с, а при автоматическом обходе – 1,5–1,75 м/с. Расстояние между вагонетками в среднем 50–150 м. Для поддержания на линии необходимого интервала между вагонетками устанавливают дистанциометр. По истечении времени, равного интервалу между вагонетками на линии, специальные контакты дистанциометра замыкают цепь и передают сигнал для включения откаточного устройства [6]. Канатные дороги сооружаются приводными или без привода. Как правило, канатная дорога разбивается по длине на ряд приводных участков. Длина участка, обслуживаемого одним приводом, обычно не превышает 8–12 км и зависит от производительности и профиля дороги. Канатные дороги обычно обслуживаются синхронными электродвигателями переменного тока или шунтовыми постоянного тока, что обеспечивает постоянную скорость движения вагонеток при различных режимах загрузки. Использование электродвигателей постоянного тока и современных систем управления позволяет запускать дорогу на любых скоростях от самой маленькой до максимальной и легко производить работу по об165

Эксплуатация транспортного оборудования

служиванию и ремонту дороги. Нередко применяются переносные канатные дороги, допускающие быстрый монтаж, демонтаж и перенос оборудования на новое место. Деревянные опоры канатных дорог простейших конструкций чаще всего располагаются на концах дорожной трассы, а при значительной длине последней – на концах участков трассы, являясь, таким образом, промежуточными приводными станциями. Погрузочно-разгрузочных станций, как правило, не устраивается, либо, при транспортировке породных проб они имеют простые конструкции. В плане канатная дорога обычно представляет прямую линию, соединяющую конечные станции. При необходимости поворота трассы дороги применяются угловые станции. Угловая станция служит пунктом изменения направления дороги. На угловых станциях устанавливаются приводные устройства, благодаря наличию которых канатная дорога разбивается на самостоятельные участки. Угловые станции могут быть автоматическими, полуавтоматическими и неавтоматическими. На автоматизированных канатных дорогах все операции, начиная от момента поступления вагонетки в выключатель до момента подачи ее во включатель и выхода на линию, происходят автоматически, по заранее заданному режиму, без участия обслуживающего персонала. К средствам механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных операций на станциях относятся: ● механизмы и устройства для загрузки вагонеток – ленточные или пластинчатые питатели, весовые или объемные дозаторы; ● устройства для передвижения вагонеток по жестким путям, выполняемые в виде самокатных путей или в виде толкающего конвейера; ● автоматические устройства для выпуска вагонеток на линию через заданные интервалы; ● устройства для возврата кузова опрокидывающихся при разгрузке вагонеток в исходное положение. При малых скоростях движения погрузка и разгрузка вагонетки может быть автоматизирована и осуществляется на ходу; в этом случае обслуживающий персонал лишь управляет соответствующими механизмами и наблюдает за их работой. Для спуска грузов, например валовых проб, могут применяться простейшие канатные или даже проволочные грузоспуски (рис. 7.2, а). Несущий канат или оцинкованная стальная проволока 2 диаметром 5–8 мм закрепляется на стволах деревьев или бревенчатых опорах. В месте подвешивания груза для удобства работы его фиксируют коротким отрезком проволоки, прикрепленной к погрузочной раме. Против места разгрузки на канате устанавливают металлический или пеньковый конус 1. Груз подвешивается к двум роликам 3 и под действием силы 166

7. Альтернативные способы транспортировки

тяжести спускается по канату к месту разгрузки, где ролики, набегая на конус, соскакивают с каната и груз падает [4, 6]. Рассмотренную конструкцию грузоспуска целесообразно применять для транспортировки валовых проб с производственной площадки разведочного поля. Длина такого грузоспуска может достигать 500 м.

а б Рис. 7.2. Схемы проволочного (а) и многопролетного (б) грузоспусков

При большем расстоянии спуска грузов применяются многопролетные грузоспуски (рис. 7.2, б). Такие грузоспуски состоят из несущей проволоки 3, промежуточных опор 2 с кронштейнами 5, винтовых стяжек 4 для натягивания несущей проволоки и грузовых подвесок 1, простейшие конструкции которых приведены на рис. 7.3 [4, 5]. В этих комплексах несущая проволока поддерживается поперечными проволоками с кронштейнами, натягиваемыми между опорами контргрузами. Конструкция кронштейнов обеспечивает свободный проход грузовой подвески. На рис. 7.4 показана схема опор бесприводной подвесной канатной дороги, работающей по принципу откатки в бремсбергах1. Верхняя опорная рама 1 оснащена барабаном 2 для ведущего каната 3, снабженного ручным или грузовым тормозом, направляющими шкивами 4 и поддерживающими роликами 5 для несущих канатов 6. Нижняя опорная рама 7 имеет два вертикальных воротка 8, изготовленных из труб, с поворотными рычагами. Несущие канаты, заякоренные возле верхней рамы и перекинутые через поддерживающие ролики, натягиваются воротками нижней опоры. Перемещающиеся по ним каретки 9 соединяются между собой ведущим канатом, огибающим тормозной барабан. 1

Бремсберг – наземное подъемное устройство, образованное двумя наклонными рельсовыми путями с движущимися по ним вагонетками с грузом. Менее загруженная поднимающаяся вагонетка движется за счет тяжести более загруженной. 167

Эксплуатация транспортного оборудования

Длина ведущего каната должна быть больше расстояния транспортировки грузов на несколько метров в зависимости от местоположения верхней рамы по отношению к конечной точке подъема каретки, а также расположения направляющих шкивов и тормозного барабана.

Рис. 7.3. Грузовые подвески

6 9

2

7

5 3

9

4

8

1 Рис. 7.4. Схема опор бесприводной канатной дороги

На рис. 7.5 приведена схема канатной дороги, предназначенной для подъема грузов с помощью лебедки. Верхняя опорная рама 1 оборудована поддерживающими роликами 2, через которые перекинуты несущие кана168

7. Альтернативные способы транспортировки

ты 3, закрепленные якорями 4. Через направляющие ролики 5 проходит условно бесконечный тяговый канат 6, огибающий барабан лебедки 7, приводимой в действие от электромотора 8. Нижняя опорная рама 9 также имеет два поддерживающих ролика, а концы несущего каната намотаны на натяжные лебедки 10. Для тягового каната здесь имеется один направляющий ролик 11. По несущим канатам перемещаются две каретки 12. 21 6 4

7

10

6 11 5 9

8

3

2 1

9

Рис. 7.5. Схема опор канатной дороги с электрическим приводом

Подъем груза, прицепленного к одной из кареток, может осуществляться при спуске большего по весу груза на другой каретке (последним может быть груз, предназначенный для транспортировки сверху вниз). Скорость движения кареток регулируется тормозом. Как средство горнорудного транспорта наибольшее распространение получили двухканатные дороги с кольцевым движением вагонеток (рис. 7.6) [12]. Оба несущих каната на верхней станции заякорены, а внизу натянуты подвешенными к ним грузами. На всем участке между концевыми станциями несущие канаты поддерживаются опорами. На концевых станциях канаты отклонены внутрь, и в этих местах к ним примыкают подвесные однорельсовые пути, образующие вместе с несущими канатами замкнутый круг, по которому и происходит непрерывное кольцевое движение вагонеток. Замкнутый тяговый канат, поддерживаемый на всей длине вагонетками и роликами на опорах, протянут параллельно несущему канату, огибая на концевых станциях приводной и натяжной шкивы. Вагонетки загружаются на погрузочной станции, автоматически прицепляются к тяговому канату и затем по однорельсовому подвесному пути въезжают на несущий канат. На разгрузочной станции они съезжают с каната на подвесной рельс, автоматически отцепляются и разгружаются в бункер. 169

Эксплуатация транспортного оборудования

Одной из современных разработок в области транспортировки грузов является конвейер подвесной конструкции Flyingbelt, объединяющий в себе достоинства канатной дороги и конвейера, одновременно лишившись некоторых их недостатков, в частности, применения тяжелых несущих конструкций конвейерных систем, а также жесткости требований к прямолинейности канатной дороги (рис. 7.7). Система управления и контроля подвесного конвейера полностью автоматизирована, включая систему стабилизации и контроля несущей ленты, что позволяет достигать производительности около 5 000 т/ч [6].

6 3

7 8

1 2

4

9

5

Рис. 7.6. Схема отвала породы на руднике: 1 – клеть; 2 – бункер; 3 – опрокидыватель; 4 – загрузочное устройство; 5 – скип; 6 – разгрузочная ферма; 7 – тяговая лебедка; 8 – эстакада; 9 – отвал породы

Рис. 7.7. Конвейер Flyingbelt [6]

Конструкцией Flyingbelt предусмотрена высокая унификация узлов, основные элементы могут использоваться повторно, компоненты могут 170

7. Альтернативные способы транспортировки

быть перегруппированы в соответствии с необходимой конфигурацией. Возможны перемещение точек погрузки, разгрузки и изменение длины транспортировки. Пример. Расчет основных параметров двухканатной дороги с пролетом между опорами (длина дороги) l = 500 м. Разность высот верхней и нижней опор h составляет 500 м; требуемая часовая производительность дороги Q = 1 000 кг/ч; скорость движения груза v составляет 2,5 м/с. 1. Рассчитываем массу полезного груза Р, кг: Qt 1 000 ⋅ 700 P= = = 194 кг, 3 600 3 600 2l 2 ⋅ 500 + t т + tп + t р = + 60 + 120 + 120 = 700 с; tт – v 2,5 время на разгон и торможение каретки, tт = 60 с; tп и tр – время соответственно погрузки и разгрузки, tп = tр= 120 с. 2. Расчет диаметра несущего каната d, м, выполняем по формуле где t – время рейса, t =

d = 0,001025 P + p = 0,001025 194 + 20 = 0,015 м, где р – масса каретки, р=20 кг. Таким образом, следует предусмотреть применение несущего каната стандартным диаметром d = 0,0155 м. Диаметр тягового каната, принимаемый, как правило, в 2 раза меньше диаметра несущего каната, составит 0,0078 м. 3. Максимальное натяжение несущего каната Т, Н, на верхней опоре рассчитывается по следующей зависимости: Tраз 140 000 T= = = 56 000 Н, К 2,5 где Траз – разрывное усилие, Траз = 140 000 Н (табл. 7.2); К – коэффициент запаса прочности несущего каната, К = 2,5. 4. Расчет величины монтажного натяжения несущего каната Тм, Н, находим по формуле

Tм = (T − Tсоб ) ⋅ 0,7 = (56 000 − 3 550) ⋅ 0,7 = 36 715 Н, где Тсоб – собственный вес каната, Тсоб = q·l = 3 550 Н; q – вес 1 м каната, q1 = 7,1 Н (табл. 7.2). 5. Износоустойчивость каната определяется по следующему условию: σ из ≤ 0,6 − 0,7 , σ рас

где σиз – изгибающие напряжения, 171

Эксплуатация транспортного оборудования

ε⋅ E 6 ⋅ 103 ⋅ 2,1 ⋅ 1011 σ из = m = 3101 = 465 МПа; 56 000 T Σрас – растягивающие напряжения, σ рас =

Т 56 000 = = 622 МПа; S 9 ⋅ 10−5

m – вес, воспринимаемый одним колесом каретки,

⎛ P + p + Т соб ⎞ ⎛ 1940 + 200 + 3 550 ⎞ m=⎜ ⎟ m0 = ⎜ ⎟ ⋅ 1,09 = 3101 Н; 2 n ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ε – дополнительный коэффициент к модулю упругости каната, ε = 6·103; Е – модуль упругости канатной стали, Е = 2,1·105 МПа; m0 – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки на каждое колесо каретки, m0 = 1,09 при уклоне 50 ‰; n – количество колес каретки, n = 2; S – площадь поперечного сечения каната, S = 9·10–5 м2 (табл. 7.2). σ из 465 ⋅ 106 Таким образом, = = 0,75 , что позволяет говорить об инσ рас 622 ⋅ 106 тенсивном изнашивании каната в процессе работы (0,75 > 0,6−0,7). Произведем повторный расчет, приняв число колес каретки n = 4. σ 233 ⋅ 106 В результате повторного расчета из = = 0,37 , следовательσ рас 622 ⋅ 106 но, условие износостойкости несущего каната выполняется. 6. Максимально допустимое натяжение Тмах, Н, тягового каната Tмах =

Т раз

К

=

24 700 = 5 489 Н, 4,5

где Tраз – разрывное усилие каната, Tраз = 24 700 Н; К – коэффициент запаса прочности тягового каната, К = 4,5. Согласно Правилам эксплуатации тяговых канатов, угол охвата приводного барабана канатом должен составлять 1,5 длины окружности барабана. Контрольные вопросы и задания

1. Назвать области использования гужевого и вьючного транспорта. 2. Как организована ручная переноска грузов в труднодоступных районах? 3. Перечислить области применения и типы подвесных канатных дорог.

172

8. Перевалочные базы, склады и погрузочные площадки

8. ПЕРЕВАЛОЧНЫЕ БАЗЫ, СКЛАДЫ И ПОГРУЗОЧНЫЕ ПЛОЩАДКИ 8.1. Организация складского хозяйства В местах примыкания подъездных дорог геолого-разведочных экспедиций к железнодорожным и водным путям, автомобильным дорогам, аэродромам общего пользования, где меняется вид транспорта, сооружаются перевалочные базы, часто называемые перевалочными пунктами. Основным назначением перевалочных баз является выгрузка, погрузка и хранение грузов. На перевалочных базах применяются три технологические схемы [5]: а) грузы перегружаются с одного вида транспорта на другой; б) перевалка грузов с хранением их на складах базы; в) комбинированная схема, при которой часть грузов перегружается на другой вид транспорта, а часть временно складируется на базе. Погрузочно-разгрузочные работы с применением грузоподъемного крана должны производиться под руководством ответственного лица. Перевалочные базы делятся на постоянные и временные. Применительно к геолого-разведочным организациям к постоянным базам следует отнести базы экспедиций и крупных, работающих круглогодично геологоразведочных партий. Остальные базы являются временными. Для выполнения комплекса операций, связанных с выгрузкой, погрузкой и хранением грузов, перевалочные базы должны иметь подъездные пути, погрузочно-разгрузочные посты (площадки), склады, служебные, бытовые помещения и соответствующее оборудование. Для складирования товаров многие компании пользуются услугами сторонних организаций, предоставляющих такие услуги. Но некоторые особенно крупные организации арендуют помещение и организуют в нем свой личный склад. В этом случае главным является правильный выбор оборудования и складской техники. В первую очередь следует учесть размеры склада и качество напольного покрытия. От этого зависит насколько габаритную технику необходимо выбрать. Размер и среднюю массу складируемых товаров следует знать для выбора техники необходимой грузоподъемности. Склад – сложное техническое сооружение, предназначенное для приемки, размещения, накопления, хранения, переработки, отпуска и доставки грузов. Основные задачи складирования: ● определение полезной площади склада; 173

Эксплуатация транспортного оборудования

● определение необходимого количества и оптимальной загрузки

подъемно-транспортного оборудования; ● разработка стратегии, тактики оптимального использования полезной площади склада; ● оптимизация использования емкости склада; ● сокращение времени хранения грузов; ● увеличение коэффициента оборачиваемости склада. Складской технологический процесс – совокупность последовательно выполняемых операций, связанных с подготовкой к приемке, поступлением, перемещением, распаковкой груза, приемкой его по количеству и качеству, размещением на хранение, укладкой, отборкой, комплектацией, подготовкой к отпуску и отпуском потребителю. Технологическая карта – форма документации, отражающая детальную пооперационную разработку складского технологического процесса с указанием технических средств, затрат времени и труда на его выполнение. Технологические карты составляются на весь процесс переработки грузов на складе или на отдельные его этапы. В технологических картах определяются: 1) содержание работы (перечень операций); 2) исполнители; 3) необходимый перечень документов, составляемых по ходу технологического процесса: графики поступления грузов в течение дня; последовательность выполнения операций; количество работников, занятых разгрузкой и приемкой грузов. Приемка груза – проверка соответствия количества, качества и комплектности груза его характеристике и техническим условиям. Приемка груза может быть двух видов: предварительная, проводимая для установления соответствия условиям договора количества, качества, правильности упаковки и маркировки груза; окончательная – для установления фактического выполнения поставки в установленном месте и в надлежащий срок. Место окончательной приемки груза обычно устанавливается в договоре поставки. Оно может быть обозначено как: 1) предприятие или склад продавца; 2) согласованный порт отгрузки; 3) станция отправления; 4) порт назначения; 5) пограничная или конечная железнодорожная станция в другой стране; 6) склад покупателя. 174

8. Перевалочные базы, склады и погрузочные площадки

Сетевая модель складского процесса представляет собой графическое изображение складских операций, последовательное чередование работ и операций складского технологического процесса. Сетевой график работы склада – сетевая модель с рассчитанными параметрами и сроками исполнения складских операций и работ. Устройство складов различно [4]: ● открытые склады в виде площадок или платформ, предназначенные для хранения грузов, не подвергающихся порче от атмосферных осадков и температурных колебаний; ● полуоткрытые – навесы, под которыми размещаются грузы, не подверженные воздействию температурных колебаний, но требующие защиты от атмосферных осадков; ● закрытые склады и резервуары. По расположению относительно поверхности земли различают склады: ● подземные, в которых наивысший уровень жидкости в резервуаре находится на 0,2 м ниже отметки земной поверхности склада; ● полуподземные – резервуары заглублены наполовину их высоты; ● наземные, у которых днище резервуаров расположено выше (или менее чем наполовину своей высоты), либо на уровне поверхности земли. По обеспечению температурного режима хранения грузов закрытые склады разделяют на отапливаемые и неотапливаемые. Склады должны иметь размеры, обеспечивающие хранение и внутрискладскую переработку планируемого количества грузов с учетом сезонности перевозок, характерной для большинства горно-геологических организаций. Основными требованиями, предъявляемыми к системе хранения на складе, являются следующие: 1) высокая степень использования площади и объема склада; 2) свободный доступ к каждой единице хранения; 3) быстрое реагирование на изменения в структуре запасов; 4) возможность высотного складирования и хранения грузов; 5) легкость обслуживания потребителей; 6) возможность автоматизированного управления складскими запасами; 7) выполнение принципа ПРО («первый пришел – первый ушел»); 8) низкий уровень инвестиций и затрат на строительство; 9) низкий уровень эксплуатационных расходов, а также затрат на техническое обслуживание. Требования к организации работы складского хозяйства приведены ниже: ● склады предприятия являются специализированными, так как продукция с различными физико-химическими свойствами может требовать разных режимов хранения; 175

Эксплуатация транспортного оборудования

● складское помещение оборудуется стеллажами, полками, шкафами

и ящиками для хранения продукции; ● на каждый вид продукции выписывается ярлык, где указывают наименование продукции, ее номенклатурный номер, марку, сорт, размеры, единицу измерения. Ярлык прикрепляется в месте хранения данного вида продукции; ● легковоспламеняющиеся вещества хранятся в специально приспособленных для них помещениях, изолированных от других складов и имеющих противопожарное оборудование; ● материалы открытого хранения (кирпич, песок, пиломатериалы, металлопрокат и др.) размещаются на специально отведенной для этой цели территории склада под навесом, защищающим их от воздействия атмосферных осадков. Наземные и полуподземные резервуары должны ограждаться земляным валом или стенками из негорючего материала. Подземные хранилища сооружаются без ограждений. Склады нефтепродуктов располагаются отдельно от других сооружений базы. Хранение небольшого количества нефтепродуктов может осуществляться на отдельно отведенных площадках в бочках или цистернах. В тех случаях, когда база находится на берегу реки, склад горючесмазочных материалов должен располагаться ниже по течению реки [5]. Территория склада взрывчатых материалов должна иметь водоотводные канавки, отдельные хранилища располагаются таким образом, чтобы к каждому из них был свободный подход и подъезд. Территория склада должна быть обнесена оградой высотой не менее 2 м и иметь запретную зону шириной не менее 50 м. На территории склада ВМ, а также на 50 м вокруг него хвойный лес должен быть вырублен, а сухая трава, хворост и другие легковоспламеняющиеся предметы убраны. Дерн вокруг каждого здания должен быть снят на расстоянии не менее 5 м. Для временных складов ВМ могут использоваться любые помещения при условии наличия в них хорошей вентиляции и защиты от дождя и снега. Топки печей должны быть замурованы кирпичом. В зависимости от вида транспорта, количества и ассортимента грузов и размеров складов на базах устраивается одна, две или несколько площадок, приспособленных для погрузочно-разгрузочных работ. До прибытия грузов на складах необходимо провести подготовительные мероприятия, включающие: ● определение мест разгрузки транспортных средств; ● проверку наличия необходимого количества поддонов; ● определение мест хранения поступающих грузов; ● определение необходимого количества работников склада и складского оборудования; ● подготовку приемо-сдаточной документации. 176

8. Перевалочные базы, склады и погрузочные площадки

При использовании автоперевозок на каждой площадке может иметься один или несколько (для крупных баз) постов погрузки, они образуют так называемый фронт погрузки, величина которого в значительной степени определяет пропускную способность погрузочных площадок – количество единиц подвижного состава, загружаемое в течение одного часа [18]. Погрузочно-разгрузочные работы, осуществляемые в процессе выполнения транспортных операций, могут производиться на базах, перевалочных пунктах и непосредственно на производственных участках. На базах и перевалочных пунктах эти работы выполняются достаточно регулярно и в большом объеме, что создает благоприятные условия для механизации погрузочно-разгрузочных работ. Таким образом, за счет сокращения времени простоев транспортных машин на базах и перевалочных пунктах происходит снижение себестоимости и увеличение производительности транспортных операций.

8.2. Технические средства для подъема и перемещения груза Перемещение тяжелых грузов, выкапывание траншей, укладки труб, бетонных плит и многие другие трудоемкие операции выполняются при помощи современных подъемников, мини экскаваторов, погрузчиков различных типов. Однако не вся эта техника может применяться в любых условиях. Например, некоторые автовышки (подъемники) требуют работы на площадках с отсутствием внешних опрокидывающих факторов: неровность рабочей поверхности, сыпучий грунт, сильный ветер. Мини-экскаваторы, погрузчики и другие, передвигающиеся на колесах средства не всегда могут перемещаться от одного объекта к другому после сильных ливней, размывающих грунт, именно по этой причине работа в осенне-весенние периоды на стройках сильно затрудняется. Некоторые виды складской техники работают на электричестве. Современные аккумуляторы, которыми они снабжены, достаточно экономичны и позволяют технике долго работать даже в интенсивном режиме. Одним из популярнейших видов складского транспорта являются гидравлические тележки. Они не требуют особых умений для управления и обслуживания, очень удобны для перемещения грузов на поддонах. Одним из современных транспортных средств, оборудованных механизмом для подъема, хранения и перевозки грузов с установкой их друг на друга, является штабелер (рис. 8.1). При помощи штабелера возможно производить перемещение интермодальных транспортных единиц – грузов, приспособленных для перевозки различными видами транспорта. 177

Эксплуатация транспортного оборудования

Широкое применение на базах и перевалочных пунктах имеют погрузочно-разгрузочные устройства, не оснащенные силовыми агрегатами: роликовые ломы, роликовые цепи, рольганги и роликовые дорожки, вилочные тележки, домкраты, ручные лебедки и тали [5]. Роликовые ломы – ломы на роликовых колесных опорах – используются для перемещения тяжеловесных грузов при горизонтальном перемещении. Три человека с помощью роликовых ломов могут перемещать груз весом до 2 т. С помощью роликовых цепей можно перемещать груз весом 2,5 т, при большем весе под груз подкладывают несколько цепей. Для перемещения по горизонтали и подъема грузов применяются ручные вилочные тележки и ручные вилочные погрузчики. Грузоподъемность вилочной тележки – 0,5 т, высота подъема вилок – 0,125 м. Грузоподъемность погрузчика составляет 0,5–1 т, а высота подъема груза достигает 2 м. Реечные, винтовые и гидравлические домкраты грузоподъемностью от 0,5 до 5 т используются для подъема грузов на небольшую высоту с целью установки их на катки, тележки или роликовые цепи. Рольганги (роликовые конвейеры) (рис. 8.2) с ручным или электрическим приводом используют для перемещения грузов по горизонтали или с наклоном в сторону перемещения до 2–5°.

Рис. 8.1. Штабелер

Рис. 8.2. Рольганг

Червячные и шестеренчатые тали применяются для подъема и опускания на высоту более 2 м, а рычажные тали удобны для подтаскивания грузов. Грузоподъемность талей изменяется от 0,1 до 20 т. 178

8. Перевалочные базы, склады и погрузочные площадки

Использование монорельса либо консольных ручных кранов (рис. 8.3) значительно расширяет область применения талей. Ручные лебедки находят применение для перемещения тяжеловесных грузов в вертикальном, наклонном и горизонтальном направлении; наиболее распространены лебедки с тяговым усилием на тросе 0,5–1 т. При наличии на перевалочном пункте электроэнергии целесообразно применять механизмы с электродвигателями: электротали; электрические лебедки; транспортеры. Электротали грузоподъемностью от 0,25 до 5 т подвешиваются к тележкам монорельсов и перемещаются по ним вручную или приводятся в действие при помощи электрического привода. Электрические лебедки с тяговым усилием от 0,5 до 2 т часто применяются для погрузочно-разгрузочных работ в сочетании с простыми конструкцияРис. 8.3. Кран ручной ми кранов-укосин. Укосина шарнирно креконсольный пится на специальной колонне или стенке здания. Работа с грузами на складах промышленных предприятий невозможна без использования специализированной грузоподъемной техники. На современных складах повсеместно используются погрузчики – основной инструмент для погрузо-разгрузочных работ, особенно при высоком грузопотоке. Различные виды погрузчиков применяют для перемещения груза или различных действий с ним. Очень часто есть необходимость для прокладки инженерных сетей, коммуникаций, трубопроводов, где наряду с буровым оборудованием применяются и погрузчики, выполняющие мелкую работу – подачу труб, разгрузку грузовиков и т. д. Автопогрузчики и электропогрузчики обладают высокой маневренностью и могут оборудоваться различными сменными погрузочнозахватными приспособлениями: устройством для поперечного смещения вил (позиционером); полноповоротным захватом для бочек, рулонов бумаги, тюков; захватом с верхним прижимом; наклоняемыми вилами с лебедкой; безблочной крановой стрелой; штырем для перевозки полых цилиндрических грузов и др. Вместе с тем не стоит забывать и о том, что погрузчики – не единственный тип складского оборудования. Вполне возможно, что ряд операций могут выполнять гидравлические тележки или штабелеры, стоимость которых значительно ниже стоимости погрузчика, но при работе с очень 179

Эксплуатация транспортного оборудования

тяжелыми грузами и на неровном покрытии погрузчики практически незаменимы. Основными характеристиками погрузчика является грузоподъемность, высота подъема груза и тип двигателя. В зависимости от специализации можно также обратить внимание на тип трансмиссии, тормозов, шин и, конечно же, габариты подъемника. Для начала стоит определиться, где будет эксплуатироваться подъемник – в закрытом помещении, на открытом воздухе или же попеременно и там, и там. От этого зависит то, каким двигателем должен быть оснащен погрузчик. Одними из самых востребованных типов погрузочных машин считаются телескопические погрузчики. Их главной особенностью является выдвижная стрела, имеющая возможность поворота на 180º, на которой расположены вилы для поднятия груза. Благодаря этой особенности даже небольшой, но очень маневренный погрузчик может обеспечить доставку груза на значительную высоту, достигающую 17 м (погрузчики Maniscopic MT 1235 компании Manitou (Франция). Компании Merlo выпускает ряд телескопических погрузчиков, которые могут выполнить практически все работы, которые производятся при подготовке площадки к строительству. Они не только выполняют погрузочно-разгрузочные работы, но и применяются при монтаже и отделочных работах. Полноприводные погрузочные машины Haulotte представляют собой модели с высокой маневренностью, грузоподъемностью до 4 т и высотой стрелы до 17 м. Данные машины обладают эффективной системой самовыравнивания, а также возможностью быстрой стабилизации при работе с грузом. Среди телескопических погрузчиков компании JCB можно встретить более десяти различных моделей, применяемых в разных отраслях индустрии. Гусеничные мини-погрузчики представляют собой устройства, объединившие в себе лучшее от колесных погрузчиков и удобство использования гусениц (обычно резиновых, реже стальных). Гусеничный способ передвижения позволяет значительно уменьшить давление транспорта на грунт, благодаря чему гусеничные мини-погрузчики имеют большую грузоподъемность в сравнении со своими колесными аналогами. Масса таких машин колеблется в среднем от 3 до 4,5 т при мощности двигателя от 50 до 100 л. с. в зависимости от модели погрузчика. Мини-погрузчики на гусеницах чрезвычайно маневренны, устойчивы на любой поверхности, легко управляются, а также не вызывают сложностей при их транспортировке на место работы. Поскольку погрузчикам чаще всего приходится работать в ограниченном пространстве, важно учитывать не только габариты устройства, 180

8. Перевалочные базы, склады и погрузочные площадки

но и особенности маршрута, по которому предстоит перемещаться погрузчику. Значение имеет длина маршрута, наличие неровностей, поворотов и многое другое. К примеру, для разгрузки железнодорожных вагонов подойдет не всякий погрузчик. Кроме того, при выполнении специализированных работ может понадобиться дополнительное навесное оборудование. Стрела погрузчика может быть оборудована не только вилами для грузов, но и ковшом, и прочими приспособлениями, делающими эту машину универсальной техникой. Среди современных типов погрузочных машин хорошо зарекомендовали себя вилочные погрузчики марки HangCha (рис. 8.4). Привод погрузчика может быть от двигателя внутреннего сгорания (ДВС) – дизельный (CPCD50; CPCD30; CPCD15), бензиновый (CPQD15N; CPQD20N) или от электрического двигателя (CPD30J; CPD10J). Для закрытых помещений наиболее эффективны электропогрузчики – машины экологичные и экономичные в эксплуатации. Из недостатков данного типа погрузочных машин можно выделить их высокую стоимость (электропогрузчики являются самыми дорогими, следом идут дизельные автопогрузчики, а самые доступные по цене – автопогрузчики бензиновые) и недостаточную продолжительность их зарядки. Рис. 8.4. Погрузчик HangCha CPD30J Кроме того, в помещениях могут без вреда для окружающих работать бензиновые погрузчики, адаптированные для работы на газе. На открытых площадках используют погрузчики с ДВС, их применяют и в хорошо проветриваемых помещениях с высокими потолками. При выборе типа погрузочной машины следует учитывать тип поверхности, на которой она будет эксплуатироваться. Пневмошины, хорошо амортизирующие удары, подойдут для не совсем ровного пола, но если есть опасность повреждения шин, то рекомендуется использовать цельнолитную их модификацию. Такие шины плохо гасят вибрацию, однако проколоть их невозможно. Некоторые модели погрузчиков предназначены для работы по бездорожью – в основном это дизельные погрузчики, оснащенные специальными шинами для высокой проходимости. Среди ведущих компаний-производителей подъемной техники, имеющей высокую проходимость (за счет полного привода и внедорожных шин), следует выделить New Holland, Merlo и Weidemann. 181

Эксплуатация транспортного оборудования

В настоящее время разработаны погрузчики, работающие от асинхронного двигателя переменного тока. В асинхронных приводах постоянный ток, аккумулируемый батареей, преобразуется в переменный ток и только после этого подается на обмотку электродвигателя. Одним из преимуществ асинхронного двигателя является герметичность конструкции, исключающая возможность попадания в двигатель влаги, грязи и пыли. Погрузчик с таким приводом может работать в самых тяжелых условиях. Автоматическая регулировка частоты вращения и небольшое число трущихся деталей сокращают износ двигателя. Еще один вариант погрузчика с ДВС – бензиновый погрузчик с установленной на нем газовой системой. Обычно это модели небольшой грузоподъемности – до 5,0 т. На газобензиновых погрузчиках используются бытовые 30- или 50-литровые газовые баллоны. Высоким уровнем гибкости и многофункциональности применения обладают современные погрузочные машины Bobcat (табл. 8.1), оснащенные системой быстрой смены навесного оборудования. При этом производительность выполнения тех или иных функций достаточно велика. Таблица 8.1 Основные технические характеристики погрузчиков Bobcat

Погрузчик Т 2550 T 3571 T 40170 S 205 S 70 S 300/H T 140 T 190 / H T 190 / H A 300

Максимальная Мощность Номинальная высота подъема двигателя, грузоподъемность, стрелы, мм кВт (л. с.) кг С телескопической стрелой 2 200 55 (75) 5 250 3 500 58 (79) 7 120 4 000 78 (106) 16 750 С бортовым поворотом 930 45,5 (61) 3 002 318 16 (22) 2 399 1 400 60,4 (77,7) 3 211 На гусеничном ходу 658 33,4 (46) 2 783 860 42 (61) 3 002 1 200 60,4 (77,7) 3 109 С комбинированной системой поворота 1 400 54 (73) 3 211

Максимальная транспортная скорость, км/ч 25 30 30 11,3 11,3 20,1 11,8 11,4 10,6 19,9

Погрузку и выгрузку грузов сравнительно небольшой массы целесообразно проводить с помощью погрузочных приспособлений, смонтированных на платформах автомобилей или прицепов, называемых самопогрузчиками. Общим признаком самопогрузчиков является использование 182

8. Перевалочные базы, склады и погрузочные площадки

собственного двигателя в качестве силового агрегата для привода грузоподъемного устройства. Автомобильные краны – одни из самых распространенных машин, используемых при погрузочно-разгрузочных работах на базах технического снабжения предприятий (табл. 8.2). Автономность привода, высокая мобильность и большая маневренность обеспечили им достаточно широкое применение при монтажно-демонтажных работах, выгрузке и погрузке тяжелого технологического и энергетического оборудования, машин и агрегатов на перевалочных базах и непосредственно на производственных участках. Таблица 8.2 Основные технические характеристики автокранов

Автокран КС-35714К-3 КС-35714-2 КС-55717А КС-35719-3-02 КС-45719-5A КС-65719-1K КС-55713-1Б КС-55715-5 КС-65713-1 МКАТ-20.03 МКТ-25.4 МКТБ-30 КС-45727-1 КС-55722-1 МКГ-25.01Б ДЭК-321 ДЭК-631А

Грузоподъемность, т Длина стрелы, м «Ивановец» 16 18 17 17 32 27,4 «Клинцы» 16 18 20 21 40 34 «Галичанин» 25 21,7 30 21,7 50 34,1 «Ульяновец» 20 21,7 25 21,7 30 21,7 «Юрга» 17 15 25 20 Самоходные гусеничные краны 25 57 32 32,75 63 42

Базовое шасси КамАЗ-53605 Урал-5557 МАЗ-630303 Урал-5557 МАЗ-5337 КамАЗ-6540 КамАЗ-53229 МАЗ-630303 КамАЗ-65201 Урал-4320 КамАЗ-53229 КамАЗ-53228/9 КамАЗ-43253 Урал-55571 – – –

Наиболее целесообразные области применения автомобильных кранов – погрузка и выгрузка тяжелого технологического оборудования, машин, агрегатов, участие в монтажно-демонтажных работах. Тракторные краны реже применяются на геолого-разведочных работах в виду своей транспортной тихоходности, но высокая проходимость таких машин обусловливает их эксплуатацию в труднодоступных районах. 183

Эксплуатация транспортного оборудования

Краны могут монтироваться непосредственно на тракторе либо могут быть прицепными и транспортироваться быстроходными вездеходами, что повышает их мобильность при сохранении высокой проходимости. При использовании различных средств механизации погрузочноразгрузочных работ необходимо соблюдение условий безопасного производства этих работ с учетом их масштабов, наличия соответствующего оборудования, что во многих случаях является определяющим. Контрольные вопросы и задания

1. Перечислить назначение и классификации перевалочных баз. 2. Привести типы складов для хранения различных грузов. 3. Назвать требования к организации работы складского хозяйства. 4. Охарактеризовать значение механизации погрузочно-разгрузочных работ. 5. Каковы области рационального применения технических средств, используемых для подъема и перемещения груза?

184

Заключение

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Развитие транспортных связей, используемых горно-геологическими организациями, неразрывно связано с общими направлениями совершенствования транспортной системы страны. Повышение степени применения государственных, республиканских и местных транспортных коммуникаций в большинстве случаев приводит к уменьшению длины внешних подъездных путей промышленных предприятий, что позволяет уделять большее внимание качеству транспортных трасс. В частности, увеличение протяженности участков автомобильных дорог высокого класса будет способствовать уменьшению числа перевалочных баз и пунктов с соответствующим сокращением расходов на их строительство, оборудование и эксплуатацию. Совершенствование внутренних транспортных связей необходимо осуществлять в направлении повышения надежности и экономичности перевозок. Следует стремиться использовать только современные транспортные средства, а также проводить улучшения технологического и организационного характера, в частности, более широко применять информационные технологии, что неизбежно приведет к повышению эффективности транспортных операций. Взаимодействие геологической разведки с другими отраслями промышленности и совершенствование координации работы всех видов транспорта будут способствовать развитию структур транспортных коммуникаций, уплотнению их сети, а также увеличению эффективности транспортных перевозок. Например, в сети транспортных коммуникаций появится необходимость создания трасс, соединяющих разведочноэксплуатационное геологическое предприятие с потребителями минерального сырья: горно-обогатительными комбинатами, заводами строительных материалов и др. Эти трассы могут стать основными звеньями транспортных связей. Область применения автомобильного транспорта ежегодно увеличивается, что обусловлено более широким использованием на всех стадиях разведки полезных ископаемых автомобилей специального назначения. Этим объясняется необходимость улучшения эксплуатационных качеств автомобилей и совершенствования способов строительства автомобильных дорог. Более широкое использование воздушного вида транспорта (главным образом вертолетов) при снижении себестоимости перевозок могут обеспечить эффективность транспортных операций в северных и труднодоступных районах, а также в горах на относительно протяженных трассах. Вместе с тем сооружение и эксплуатация постоянно действующих наземных 185

Эксплуатация транспортного оборудования

транспортных связей будет иметь существенное значение для социального и экономического развития малонаселенных и труднодоступных районов. Перераспределение грузопотоков между различными видами транспорта на разных стадиях поисков и разведки месторождений полезных ископаемых в конкретных горно-геологических условиях производства работ, имеющее большое значение в настоящее время, является перспективным направлением развития транспортных коммуникаций.

186

Библиографический список

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Аэросани Lotus отправятся на Южный полюс [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.autosuper.ru/gid/6420/ (18 окт. 2010). 2. Бабков, В. Ф. Автомобильные дороги / В. Ф. Бабков. – М. : Транспорт, 1983. – 280 с. 3. Белобжевский, Г. В. Зимнее содержание автомобильных дорог / Г. В. Белобжевский, А. К. Дюнин, Л. Н. Плакса. – М. : Транспорт, 1983. – 196 с. 4. Брылов, С. А. Транспорт при геологоразведочных работах / С. А. Брылов, Л. Г. Грабчак. – М. : Недра, 1970. – 184 с. 5. Грабчак, Л. Г. Транспорт при геологоразведочных работах / Л. Г. Грабчак, С. А. Брылов, В. А. Федорченко. – М. : Недра, 1992. – 207 с. 6. Грузовые канатные дороги [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.gorimpex.ru/flyingbelt/ (10 сент. 2010). 7. Категории автомобильных дорог [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.worz.ru/p/auto0122.html (июль 2010). 8. Коммерческий транспорт России. Отчет за 2009 г. [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://trrf.ru/publication/35-firms/105---2009-.html (июнь 2010). 9. Корабельный портал. Разнообразие компании «Maersk Line» [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://korabley.net/news/maersk_ line/2009-04-24-222 (11 сент. 2010). 10. Понтонный пирс АТОЛЛ [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.stroyshop.by/simple_shop/shop.php?id_goods=6571 (18 окт. 2010). 11. Попова, З. А. Исследование грунтов для дорожного строительства / З. А. Попова. – М. : Транспорт, 1985. – 126 с. 12. Порцевский, А. К. Транспорт при горноразведочных работах / А. К. Порцевский. – М. : Изд-во Моск. гос. открытого университета, 2005. – 66 с. 13. Скрыльников, В. А. Как мы сделали ледовую переправу в Кузбассе / В. А. Скрыльников // Дороги России XXI века. – 2008. – № 3. – С. 50–54. 14. Словари и энциклопедии на Академике. Буер [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/75563 (18 окт. 2010). 15. Строймехкомплект [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://smk-orel.ru/news_echo.php?id_news=3 (июнь 2010).

187

Эксплуатация транспортного оборудования

16. Транспортная система России [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://ru.wikipedia.org/wiki/Транспортная_система_России (июль 2010). 17. Цепи противоскольжения для грузовых авто и сельхозтехники [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.shina-auto.ru/goods/ categ/truckchains (18 окт. 2010). 18. Щукин, О. И. Общий курс транспорта : конспект лекций / О. И. Щукин. – СПб. : Изд-во ГМА, 2007. – 96 с.

188

Библиографический список

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 3 1. ОРГАНИЗАЦИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ОПЕРАЦИЙ .................................. 5 1.1. Функции транспорта в системе грузовых перевозок ........................... 5 1.2. Роль промышленного транспорта в системе грузовых перевозок .............................................................. 10 1.3. Вопросы организации грузовых автомобильных перевозок ............ 14 1.4 Особенности контейнерных перевозок ................................................ 16 1.5. Организация перевозок персонала предприятия ................................ 17 1.6. Вопросы безопасности при проведении транспортных операций ........................................... 19 2. АВТОМОБИЛЬНЫЙ И ТРАКТОРНЫЙ ТРАНСПОРТ ........................ 24 2.1. Общие сведения об автомобильных и тракторных перевозках ........ 24 2.2. Характеристика основных свойств грунтов ....................................... 26 2.3. Подготовительные работы к строительству временных дорог ........ 31 2.4. Устройство площадок для размещения буровых установок ............. 37 2.5. Устройство автомобильных дорог ....................................................... 41 2.6. Дороги в зоне полупустынь и пустынь ............................................... 49 2.7. Дороги в горах........................................................................................ 52 2.8. Лежневые дороги ................................................................................... 54 2.9. Дороги на болотах ................................................................................. 55 2.10. Дороги в районах многолетней мерзлоты ......................................... 60 2.11. Тракторные дороги .............................................................................. 65 2.12. Особенности транспортировки негабаритных грузов ..................... 66 2.13. Транспортные средства и их эксплуатационные характеристики ........................................... 68 2.14. Природозащитные мероприятия на транспортных коммуникациях ...................................................... 93 3. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ УЗКОЙ КОЛЕИ...................... 97 3.1. Общие сведения о железнодорожных перевозках ............................. 97 3.2. Устройство узкоколейных железных дорог ........................................ 99 3.3. Устройство временных узкоколейных железнодорожных путей............................................ 103 3.4. Транспортные операции в условиях горно-разведочных выработок........................................ 104 3.5. Эксплуатационные характеристики рельсового транспорта .......... 112 189

Эксплуатация транспортного оборудования

4. СПОСОБЫ ПРЕОДОЛЕНИЯ ВОДНЫХ ПРЕПЯТСТВИЙ ................ 116 4.1. Классификация способов преодоления водотоков .......................... 116 4.2. Переправы по льду .............................................................................. 116 4.3. Преодоление водных препятствий при помощи деревянных мостов......................................................... 121 5. ВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ ............................................................................ 133 5.1. Общие сведения о транспортировке грузов водным транспортом ........................................................................... 133 5.2. Основные характеристики водных транспортных средств............. 136 5.3. Рациональная организация морских грузоперевозок ...................... 140 6. ВОЗДУШНЫЙ ТРАНСПОРТ ................................................................... 143 6.1. Общие сведения о воздушных грузовых перевозках ...................... 143 6.2. Устройство аэродромов и вертодромов ............................................ 145 6.3. Беспосадочный способ доставки грузов и людей ............................ 155 6.4. Транспортировка опасных грузов воздушным транспортом ......... 156 7. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ СПОСОБЫ ТРАНСПОРТИРОВКИ ................. 160 7.1. Гужевой и вьючный транспорт .......................................................... 160 7.2. Ручная переноска грузов..................................................................... 162 7.3. Транспортировка грузов канатными подвесными дорогами .......... 163 8. ПЕРЕВАЛОЧНЫЕ БАЗЫ, СКЛАДЫ И ПОГРУЗОЧНЫЕ ПЛОЩАДКИ ........................................................... 173 8.1. Организация складского хозяйства ................................................... 173 8.2. Технические средства для подъема и перемещения груза ............. 177 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................... 185 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .......................................................... 187

190

Библиографический список

Учебное издание

Пушмин Павел Сергеевич Нескоромных Вячеслав Васильевич Леонов Сергей Олегович

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Редактор И. Н. Байкина Компьютерная верстка Н. Г. Дербенёвой

191

Эксплуатация транспортного оборудования

Подписано в печать 12.01.2015. Печать плоская. Формат 60×84/16 Бумага офсетная. Усл. печ. л. 12,0. Тираж 500 экз. Заказ № 2234 Издательский центр Библиотечно-издательского комплекса Сибирского федерального университета 660041, Красноярск, пр. Свободный, 79 Тел./факс (391) 206-21-49, e-mail: [email protected] Отпечатано Полиграфическим центром Библиотечно-издательского комплекса Сибирского федерального университета 660041, Красноярск, пр. Свободный, 82а Тел./факс (391) 206-26-49, тел. 206-26-67 E-mail: [email protected]; http:// bik.sfu-kras.ru

192