Детали машин : Карьерные автомобильные дороги
Карьерные автомобильные дороги
Учебная
дисциплина: КАРЬЕРНЫЙ ТРАНСПОРТ
Реферат
на тему: «Карьерные автомобильные дороги»
Выполнил
студент: Сергуня
Петрозаводский
государственный университет
Костомукшский
филиал
Республика
Карелия, 2009 год
Содержание:
1.
Параметры карьерных автодорог
…………………………………………….. 2
2.
Содержание и ремонт карьерных автодорог
………………………………… 8
3.
Список использованной литературы и источников
……………………….. 11
ПАРАМЕТРЫ
КАРЬЕРНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
Наибольшее
распространение в мире по количеству карьеров и объему перевозок занимает
автомобильный транспорт. Особенно широкое распространение автотранспорт получил
в карьерах по добыче цветных и железных руд, горно-химического сырья, строительных
материалов. Причем автомобильный транспорт используется и, как основной вид
транспорта, и в комбинации с конвейерным и железнодорожным.
В
качестве основного вида автомобильный транспорт получил распространение: при
строительстве карьеров, при разработке месторождений, имеющих включения пустых
пород; при разработке месторождений малой и средней мощности; при сравнительно
небольших расстояниях транспортирования (до 3-4 км); при разработке
месторождения, расположенного вдали от магистральных дорог и мощных энергетических
ресурсов.
Схемы
движения автотранспорта определяются горнотехническими условиями разработки
месторождения и направлением транспортирования полезных ископаемых и вскрышных
пород. Связь рабочих горизонтов с поверхностью может осуществляться прямыми,
спиральными, петлевыми съездами и их комбинацией.
При
разработке месторождений с горизонтальным и слабонаклонным залеганием полезного
ископаемого при небольшой глубине, а также на нагорных карьерах применяются
прямые съезды. В глубоких карьерах с ограниченными размерами в плане получили
распространение спиральные съезды. При значительной глубине и при разработке
месторождений на склоне горы, когда достигнуть заданных отметок прямым съездом
не удается, используются петлевые съезды. В большинстве карьеров
распространение получили комбинированные съезды, причем чаще комбинация спиральных
и петлевых.
Автодороги
в карьерах разделяют:
-
по характеру перевозимого груза – на производственные (технологические, служащие
для транспортирования полезного ископаемого к пунктам разгрузки и вскрыши в
отвалы) и служебные (хозяйственные – для перевозки хозяйственных и
вспомогательных грузов и оборудования);
-
по условиям эксплуатации – на постоянные (стационарные), рассчитанные на
длительный срок эксплуатации, и временные со сроком службы до трех лет,
перемещаемые вслед за продвижением фронта работ.
Главным
признаком, характеризующим конструкцию и параметры автодороги является
грузонапряженность (количество груза с учетом всех видов перевозки в тоннах,
переводимое по данному участку дороги в единицу времени), в зависимости от
которой дороги подразделяются на три категории:
Грузонапряженность
(млн.т брутто в год)
при использовании
автосамосвалов грузоподъемностью
|
Категория дороги
|
до
75 т
|
более 75 т
|
свыше
15
|
свыше
25
|
I
|
5
+ 15
|
8
+ 25
|
II
|
до
5
|
до
8
|
III
|
Основные
параметры и конструкция дорог разных категорий должна соответствовать
требованиям действующих СНиП 2.05.07-91 «Промышленный транспорт».
Примерное
распределение карьерных автодорог по категориям и средней скорости движения
приведено в таблице:
Характеристики и назначение
дороги
|
Время существования
|
Средняя скорость движения
км/ч
|
Категория дороги
|
Постоянные дороги
|
Главные
дороги, связывающие карьер с обогатительной фабрикой, складом, перегрузочным
пунктом и т.д.
|
Срок
разработки месторождения
|
до 50-60
|
I
|
Главные
съезды и заезды в карьер
|
То
же, но с изменением длины по мере разработки
|
до 20-25
|
I
|
Магистральные
от главных съездов в карьер до отвалов
|
Срок
существования отвала (8-10 лет)
|
до 30-40
|
I
|
Заезды
на отвалы
|
То
же
|
до 15-20
|
II
|
Дороги
на поверхности отвала, связывающие ряд участков
|
Срок
отработки группы горизонтов (3-5 лет)
|
до 20-25
|
II
|
Временные дороги
|
Проезды
по уступам и заезды к экскаваторам
|
Срок
эксплуатации горизонта (1-2 года)
|
до 10-15
|
III
|
Проезды
на отвалах и дорогах на отсыпаемых участках
|
Срок
эксплуатации отсыпаемого участка
|
до 10-15
|
III
|
Автомобильные
дороги состоят из земляного полотна с искусственными сооружениями, проезжей
части и обочин. Устойчивость земляного полотна достигается укладкой его из
прочных грунтов и устройствами для отвода поверхностных и грунтовых вод.
Ширина
земляного полотна складывается из ширины проезжей части и ее двух обочин.
Ширина проезжей части карьерных автомобильных дорог определяется в зависимости
от скорости движения, габаритов автомобилей и схемы движения.
В
карьерах могут быть следующие схемы движения: встречное по одной полосе
автодороги, встречное по двум полосам и кольцевое.
При
двухполосном движении ширина проезжей части Ш постоянных автодорог
определяется по формуле:
Ш
= 2 ЕКν + ∆Ш
где Е
– ширина автомобиля, м;
Кν
– коэффициент, учитывающий суммарную скорость встречных автомобилей
(при V
= 20-30 км/ч, Кν = 1,6 – 1,9);
∆Ш
– величина, учитывающая габариты автомобиля.
Для достижения
высоких технико-экономических показателей работы карьерных самосвалов рекомендуются
следующие значения ширины дороги (Ш, м) для встречного двухполосного
движения:
Грузоподъемность
автосамосвала, т
|
Ширина автодороги, м
|
Минимальная ширина, м
|
цементно-бетонное покрытие
|
щебеночное
покрытие
|
грунтовое
покрытие
|
27-30
|
10,5-14,00
|
10,2-13,8
|
10,0-13,3
|
9,5
|
40-42
|
11,4-15,3
|
11,1-15,1
|
10,8-15,0
|
10,0
|
75
|
14,4-20,2
|
14,4-20,1
|
14,0-19,4
|
14,0
|
110-120
|
18,3-24,5
|
18,0-24,2
|
17,3-24,0
|
15,5
|
170-180
|
22,8-30,1
|
22,5-29,7
|
21,9-29,4
|
18,5
|
Рекомендуемая
ширина проезжей части представлена ее граничными значениями. Минимальная ширина
определяется условиями безопасности движения, максимальная – требованиями
наиболее полного использования тяговых качеств автосамосвалов.
При
однополосном движении ширина полотна – БелАЗ-7540 – 5,5-6,0 м; БелАЗ-7548 –
5,8-6,6 м; БелАЗ-549 – 8-9,8 м; БелАЗ-7519 – 8,3-10,6 м; БелАЗ-7521 – 10,4-12,8
м.
На
криволинейных участках трассы проезжая часть выполняется с уширением (ш,
м), размер которого определяется выражением:
ш = l2R-1 + 0,1VR-0,5
где
V
– скорость движения км/ч;
R
– радиус кривой по оси дороги, м;
l
– колесная база автомобиля, м.
Уширение
производится постепенным (по длине не менее 20 м) уменьшением ширины обочины
(при этом ширина обочины должна оставаться не менее 1 м).
Продольные
уклоны главных откаточных дорог устраиваются с подъемом в грузовом направлении
до 80‰, реже до 100‰, а в порожняковом направлении до 120‰, реже до 150‰.
Для
обеспечения благоприятного режима движения самосвалов в тех случаях, когда это
технически допустимо, длину участков с большими подъемами следует ограничивать:
Величина уклона, ‰
|
60
|
80
|
100
|
Максимальная длина подъема, м
|
300
|
160
|
100
|
При
криволинейных траншеях и радиусах менее 200 м необходимо производить смягчение
продольного уклона на величину ∆I
(‰).
Величина
поперечного уклона автодороги зависит от типа дорожного покрытия, ширины,
водопроницаемости, скорости движения и составляет 20-40‰. Дороги на уступах
выполняются с поперечным уклоном в 20‰ в сторону вышележащего уступа. Величина
продольного уклона временных дорог принимается в пределах 60-80‰.
Величина
радиуса горизонтальных кривых автодорог в значительной степени влияет на
скорость движения и устойчивость автомобиля при движении. Минимальные радиусы
кривых автодорог (м) для автосамосвалов различной грузоподъемности приведены в
таблице:
Дорожные условия
|
Грузоподъемность
автосамосвала, т
|
10-20
|
25-30
|
40-45
|
70-80
|
110-120
|
170-180
|
Постоянные
дороги в карьере
|
30
|
50-60
|
50-60
|
50-60
|
50-60
|
50-60
|
Серпантинные
и круговые кривые
|
15-20
|
20-30
|
30-35
|
35-40
|
35-40
|
40-45
|
Временные
автодороги в карьере
|
10-12
|
12-15
|
12-15
|
15-20
|
17-20
|
20-25
|
Петлевые
заезды под погрузку
|
7-10
|
10-11
|
12-13
|
12-14
|
14-15
|
18-20
|
Поверхность
проезжей части выполняют двух- и односкатной. Двухскатные дороги устраивают на
прямолинейных участках капитальных траншей и на поверхности. На закруглениях
принимают односкатный профиль с уклоном к центру кривой, что увеличивает
устойчивость автомобиля против бокового опрокидывания и скольжения под действием
центробежной силы. Уклон виража зависит от радиуса поворота.
Проезжая
часть дороги покрывается дорожной одеждой. Дорожная одежда выполняется в один
или несколько конструктивных слоев. Многослойная дорожная одежда устраивается,
как правило, на постоянных дорогах и имеет следующие основные конструктивные
слои:
Покрытие
– верхний слой дорожной одежды, который в свою очередь состоит из слоя износа, периодически
возобновляемого по мере его истирания, и основного слоя, определяющего
эксплуатационные свойства покрытия.
Основание
– несущая часть дорожной одежды, обеспечивающая совместно с покрытием передачу
нагрузок на подстилающий слой или непосредственно на грунт земляного полотна.
Дополнительный
слой основания – нижний конструктивный слой дорожной одежды, выполняющий
наряду с передачей нагрузок на земляное полотно также функции морозо-защитного,
дренирующего, выравнивающего и других слоев.
Слои
одежды располагаются по принципу снижения их прочности в соответствии с
уменьшением напряжений по глубине.
Основные
типы дорожных покрытий или дорог разных категорий:
Категория дорог
|
Типы покрытий
|
Материалы покрытий
|
I
|
Усовершенствованные
|
А. капитальные
Б. облегченные
|
Цементобетонные (монолитные и сборные),
асфальтобетонные, укладываемые в горячем и теплом состоянии, из прочных
щебеночных материалов, обработанных вяжущими битумами.
Из щебеночных и гравийных материалов, обработанных
жидкими органическими, вяжущими веществами, из холодного асфальтобетона, из
грунта, обработанного вяжущими битумами
|
II
|
Переходные
|
Щебеночные из каменных материалов и шлака,
грунтов и местных слабых минералов, обработанных жидкими, вяжущими органическими
веществами, мостовые из булыжного и колотого камня
|
III
|
Низшие
|
Грунтовые, укрепленные различными местными
материалами
|
Материалами
для основания служат щебень, грунтощебень, гравий, грунт, обработанный вяжущими
веществами, а для дополнительного слоя – крупнозернистый песок, гравелистые
грунты, раздробленная горная порода и другие местные материалы.
На
временных забойных и отвальных дорогах устраивается обычно однослойная дорожная
одежда из выровненной горной массы с подсыпкой щебеночного или гравийного
материала. Для скользящих съездов соединительных и хозяйственных дорог устраивается
однослойное покрытие из гравия или взорванной скальной вскрыши слоем в несколько
десятков сантиметров, которое разравнивается бульдозерами и автогрейдерами и укатывается
движущими автомобилями. Из капитальных покрытий распространение нашли
железобетонные и цементообразные покрытия, которые обладают высокой износостойкостью
и удовлетворительными характеристиками по сцеплению. Толщина таких покрытий
принимается в зависимости от осевой нагрузки: 100-120 кН (машины типа КрАЗ) –
22 см; до 340 кН (БелАЗ-7522, БелАЗ-75401, БелАЗ-7526) – 29-39 см; до 480 кН
(БелАЗ-7548, БелАЗ-7523, БелАЗ-7527) – 40-45 см; до 760 кН (БелАЗ-7509) – 48-58
см.
Нижний
слой таких дорог делают из песка, ракушечника, щебня, металлургического шлака,
песчанно-гравийной массы, а также из породы, обработанной битумом или
цементоми. Толщина подстилающего слоя должна быть не менее 15 см.
Для
уменьшения температурных напряжений цементобетонные покрытия устраивают из
отдельных плит (длиной 6-9 м), разделенных между собой швами сжатия (с упругими
прокладками) и расширения, заливаемые битумными мастиками. Получили распространение
в карьерах и монолитные цементобетонные покрытия.
Для
автосамосвалов грузоподъемностью 110-180 т с высокими нагрузками на ось
целесообразно устройство покрытий нового типа – цементобетонных из
струно-бетона. При этом толщина их составляет для машин грузоподъемностью
110-180 т – 60-70 см.
Асфальтобетонные
покрытия из-за быстрого износа удовлетворительно работают при движении
автомобилей грузоподъемностью менее 25 т.
Получили
распространение в карьерах одно- и двухслойные покрытия из каменных материалов:
щебеночные, грунтощебеночные и гравийные, обработанные черными вяжущими
веществами. В двухслойной одежде верхний слой устанавливается из: дробленого
щебня, гравия хорошего качества, отходов обогащения. Толщина таких одежд при эксплуатации
автомобилей грузоподъемностью 110-180 т превышает 1 м.
Исследования
позволяют рекомендовать конструкции дорожных покрытий для самосвалов
грузоподъемностью 27-180 т:
Породы земляного
полотна
|
Грузоподъемность
автосамосвала, т
|
27
|
40
|
75
|
110
|
180
|
Рыхлые
|
Толщина
покрытия, см
|
10-15
|
10-15
|
15-20
|
15-20
|
15-20
|
Крупность
щебня, мм
|
40-20
|
40-20
|
40-20
|
40-20
|
40-20
|
Толщина
основания, см
|
40-50
|
50-60
|
60-70
|
80-85
|
100-105
|
Крупность
щебня, мм
|
70-40
|
70-40
|
70-40
|
150-120
|
150-120
|
Скальные
и полускальные
|
Толщина
покрытия, см
|
10-15
|
10-15
|
10-15
|
15-20
|
15-20
|
Крупность
щебня, мм
|
40-20
|
40-20
|
40-20
|
40-20
|
40-20
|
Толщина
основания, см
|
20
|
25-30
|
30-35
|
30-40
|
30-40
|
Крупность
щебня, мм
|
70-40
|
70-40
|
70-40
|
70-40
|
70-40
|
На
временных дорогах (а также при устройстве дорог в холодное время года и на
неустойчивых грунтах) целесообразно устройство железобетонных покрытий
(сплошных и колейных).
Пропускная
способность полосы П (автомобиль/ч) автодороги в одном направлении
П
= 60(К∂tм)-1
= 1000ν(К∂S)-1
где К∂
- коэффициент неравномерности движения К∂ =
1,25÷1,75;
tм
– интервал времени между автомобилями, мин;
S
– расстояние между автосамосвалами, м
Расстояние
между самосвалами должно быть не менее тормозного пути.
S
≥ 0,278 V tp + 3,9 ·δV2/(1000ψm
+ ω0± i) + lм
где tp –
время реакции водителя и время приведения тормозов в действие (tp =
1÷2 с);
lм
– длина машины, м
δ
– коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс автомобиля (для автомобилей
с гидромеханической трансмиссией при движении с грузом δ =
1,03÷1,01; при движении порожняком δ = 1,085÷1,07;
для автомобилей с электромеханической трансмиссией δ =
1,1÷1,15);
ψm
– коэффициент сцепления колеса с дорогой при торможении;
i –
уклон автодороги в ‰.
ω0
– удельное основное сопротивление движению автомобиля, Н/кН:
Дороги
|
Тип покрытия
|
ω0, Н/кН
|
Главные откаточные
|
Бетонное, асфальтобетонное, гидронизированное
шоссе, брусчатка
|
15-20
|
Гравийное покрытие
|
25-30
|
Щебеночное покрытие
|
30-45
|
Забойные и отвальные дорожные проезды
|
Грунтовые укатанные проезды в забоях
|
50-80
|
Грунтовые укатанные проезды на отвалах
|
До 150
|
Грунтовые неукатанные проезды
|
250-300
|
Провозная
способность дороги Ма (т/сутки) определяется:
Ма
= Пуq/fp
где Пу
– пропускная способность ограничивающего участка дороги (автомобилей/сутки);
fp
– коэффициент резерва пропускной способности (fp
= 1,75÷2);
q
– грузоподъемность автомобиля, т
СОДЕРЖАНИЕ
И РЕМОНТ ДОРОГ В КАРЬЕРАХ
Содержание
и ремонт дорог в карьерах находится в ведении дорожной службы, в задачу которой
входит обеспечение запланированных прочности и ровности покрытий дорог,
сцепления колес автомобиля с покрытием и пылеподавление при эксплуатации покрытий
переходного и низшего типов.
Прочность
дорожной одежды достигается восстановлением слоя износа, ровность – ликвидацией
неровностей, сцепление колес с покрытием – удалением снега и грязи, посыпка
песком, мелким щебнем и т.д. Обеспыливание производится обработкой покрытий
черными вяжущими веществами (битум, дорожный деготь) и пылесвязывающими материалами
(универсин, растворы хлористых солей и т.д.). Ровность покрытия определяет
скорость движения автомобилей и является важным условием обеспечения требуемой производительности
автосамосвала.
Содержание
дорог включает работы по уходу за дорогой и дорожными сооружениями.
В
весеннее-осенний период важным является поддержание поперечного профиля
земляного полотна, обеспечивающего сток воды по водоотливным сооружениям,
очистка дорог от грязи, просыпавшейся горной породы и т.д. С этой целью в этот
период осуществляется периодическое профилирование карьерных дорог (1-4 раза в
месяц). В летний период асфальтобетонные, черные щебеночные и черные гравийные
покрытия размягчаются и становятся пластичными, в зимний – появляются трещины.
Переменные нагрузки от колес с различной интенсивностью движения вызывают волны
и сдвиги на покрытии. В летний период важное значение имеет предотвращение пыли
на дорогах, т.к. пыль ухудшает условия работы водителей и повышает износ автомобилей.
В
целях обеспыливания рекомендуется обработка разливом пылесвязывающего вещества
(хлористого кальция, универсина и др.) на предварительно выровненную сухую
поверхность покрытия поливочными машинами. Расход пылесвязывающих веществ составляет
0,5-1,5 л на 1 м2 покрытия, а продолжительность обеспыливания 15-100
суток в зависимости от типа материала.
В
зимний период особое значение имеют работы по очистке дорог от снега и борьба с
гололедицей. Причем необходимо обеспечить коэффициент сцепления колес с дорогой
не менее 0,3. Уборка выпавшего снега осуществляется бульдозерами, грейдерами,
снегоочистителями, из которых роторные и фрезерно-роторные наиболее эффективны,
т.к. способны разрабатывать слежавшиеся массы снега. Борьба с оледенением
осуществляется рассыпкой сыпучих материалов (песка, золы, котельного шлака,
гравия и т.д.) с примерным расходом материалов – 0,1-0,4 м3 на 1000
м2 покрытия или обработкой химическими веществами, разрушающими
кристаллическую структуру льда (поваренная соль, хлористый кальций и т.д. в
составе 50 г/л) с расходом раствора – 120-200 л/м2 (для предупреждения
коррозии машин и механизмов в растворы вводятся до 7% антикоррозийных добавок).
К
текущему ремонту относятся работы по предупреждению и устранению мелких
повреждений дороги и дорожных сооружений: заделка трещин и выбоин, исправления
просадок, засыпка выбоин, профилирование дороги, исправление повреждений
земляного полотна.
Средний
ремонт проводится 1-2 раза в год и включает в себя работы по ликвидации
износа дороги: поверхностная обработка асфальтобетонных, черных, щебеночных и
гравийных покрытий, замена отдельных плит, выравнивание покрытий с добавлением
щебня или гравия, поверхностная обработка дороги.
Капитальный
ремонт производится 1 раз в 10-12 лет и заключается в устранении износа
всех элементов и сооружений дороги, доведении всех параметров дороги до норм,
соответствующих определенной категории.
При
обслуживании и ремонте дорог обычно применяются те же машины, что и на основных
работах в карьере. Это экскаваторы, бульдозеры и т.д., используемые на крупных
ремонтных работах. Применяются также и специальные машины: грейдеры, катки,
поливочные машины, снегоочистители и т.д.
Список использованной литературы и источников:
1.
Потапов М.Г. Карьерный трансорт. Учебник для
техникумов. - М.: Недра, 1990.
2.
СНиП 2.05.07-91 «Промышленный транспорт».
Строительные нормы и правила
3.
Шешко Е.Е. Эксплуатация и ремонт оборудования
транспрортных комплексов карьеров. – М.: Изд-во Московского государственного
горного университета, 1996.
4.
Васильев М.В. Транспортные процессы и
оборудование на карьерах. – М.: Недра, 1996.
5.
Транспорт на горных предприятиях. Под
общ.ред.проф. Б.А.Кузнецова. – М.: Недра, 1986.
Интернет:
1. http://www.vashdom.ru/snip/20507-91/
2. http://dik.academic.ru/
|