123 Chương 11 VẬN TẢI ĐƯỜNG SẮT TRÊN MỎ LỘ THIÊN 11 1 Khái niệm chung Nhiệm vụ chủ yếu của công tác vận tải trên mỏ lô thiên là chuyển đất đá bóc vào bãi thải và khoáng sản có ích về trạm tiếp nhận (k[.]
Chương 11 VẬN TẢI ĐƯỜNG SẮT TRÊN MỎ LỘ THIÊN 11.1 Khái niệm chung Nhiệm vụ chủ yếu công tác vận tải mỏ lô thiên chuyển đất đá bóc vào bãi thải khống sản có ích trạm tiếp nhận (kho chứa, bến bãi nhà máy tuyển khống) Ngồi hai loại hàng nói cịn có mặt hàng phụ khác thuốc nổ vật liệu nổ, thiết bị máy móc phụ tùng thay thế, nguyên nhiên vật liệu cho khâu cơng tác phụ mỏ,… Thơng thường mỏ lộ thiên có khâu vận tải vận tải mỏ vận tải mỏ Vận tải mỏ đảm nhiệm việc chuyên chở khối lượng mỏ từ gương công đến trạm tiếp nhận chuyển chở hàng phụ vào mỏ Vận tải ngồi mỏ đảm nhiệm chun chở khống sản có ích từ kho chứa từ nhà máy sàng tuyển đến nơi tiêu thụ Nếu công ty liên hợp thêm khâu vận tải phân xưởng - đảm nhiệm khâu chun chở khống sản có ích tới phân xưởng đập, phân loại hay xưởng tuyển khoáng tuỳ theo sơ đồ gia công chế biến quặng Đặc điếm công vận chuyển mỏ lộ thiên là: - Khối lượng vận tải lớn, hàng chủ yếu vận chuyển theo chiều, mật độ phương tiện lớn (hàng chục, có hàng trăm triệu khối lượng mỏ hàng năm) - Khoảng cách vận tải tương đối ngắn thay đổi (từ vài km đến 1520 km) - Lượng vận tải hàng hố tính theo đầu phương tiện lớn Cường độ chịu tải đường lớn Khả quay vòng phương tiện nhanh - Hàng có khối lượng riêng lớn (1 t/m3 ), có độ cứng độ mài mịn cao, độ cục hàng khơng đồng nhất, có tải trọng động lúc chất dỡ lớn - Có liên quan chặt chẽ tới khâu khác dây truyền công nghệ mỏ lộ thiên - Giờ ngừng công nghệ chiếm tỷ lệ lớn chu kỳ vận tải (bốc hàng, dỡ hàng, tránh nhau, kiểm tra dự phòng,…) - Địa điểm chất dỡ hàng không ổn định, đẫn đến phải làm lại thường xuyên đường vận tải tầng bãi thải - Độ chênh cao vận tải (chiều cao nâng tải) lớn Khi khai thác chọn lọc trung hồ quặng việc tổ chức vận tải trở nên phức tạp - Việc bố trí hệ thống đường mỏ có liên quan chặt chẽ tới yếu tố thành tạo vỉa quặng mặt chật hẹp mỏ - Chi phí vận tải chiếm tỷ lệ lớn kết cấu giá thành sản phẩm mỏ (thường chiếm 40 %, có tới 65 75 %) Những dặc điểm đặt yêu cầu khâu vận tải mỏ lộ thiên là: - Khoảng cách vận tải, đặc biệt đất đá, phải ngắn - Tạo điều kiện để hệ thống đường mỏ cố định, phải làm lại trình khai thác - Trong mỏ lộ thiên, số lượng hình thức vận tải chủng loại thiết bị sử dụng nên để thuận lợi cho việc thay thế, tổ chức làm việc sửa chữa - Dung tích độ bền phương tiện vận tải phải phù hợp với công suất thiết bị xúc bóc dỡ hàng tính chất lý đất đá vận chuyển mà đặc trưng mức độ khó vận chuyển chúng - Thiết bị vận tải phải có độ tin cậy lớn làm việc phải tạo điều kiện để thiết bị (máy xúc) có chết - Thiết bị vận tải lựa chọn phải an tồn cơng tác, phải tạo điều kiện để giá thành khai thác lộ thiên nhỏ Cũng có trường hợp tăng giá thành vận tải lại tiết kiệm chi phí số khâu khác, thay đổi khối lượng cơng tác khai thác xúc bóc thay đổi phân bố theo thời gian, kết dẫn đến giảm giá thành chung mỏ Theo nguyên tắc tác dụng, người ta phân hình thức vận tải mỏ lộ thiên thành: liên tục gián đoạn Theo phương pháp chuyên chở hàng, kiểu di chuyển phương tiện 123 kết cấu đường, vận tải mỏ phân thành: đường sắt, ô tô, băng tải, sức nước, trọng lực,… Hai hình thức đầu vận tải gián đoạn ba hình thức sau vận tải liên tục Hình 11.1 Vận tải tô điện mỏ lộ thiên Đối với thiết bị vận tải bánh xe, theo loại đầu kéo người ta phân thành đường sắt ô tô Đầu máy kéo vận tải đường sắt bao gồm đầu tầu điện, đầu tầu nhiệt, đầu tầu điêzen - điện Đối với tơ có loại tơ chạy điêzen, điêzen - điện, ô tô điện (trolleybus) Theo đặc trưng công tác chúng phân thành loại cố định loại di động Loại thiết bị di động tàu hoả, ô tô,…; loại cố định - trục tải, cáp treo, băng tải,… Tải lượng khối lượng hàng hố (tính mét khối) vận chuyển đơn vị thời gian (giờ, ca, ngày-đêm,…) Luồng hàng dịng vật liệu chun chở có chất lượng định chuyển vận theo hướng thời gian tương đối ổn định Vận chuyển số lần khơng thường xun theo hướng khơng gọi luồng hàng 11.2.Tính chất lý hàng hố mỏ Những tính chất lý chủ yếu hàng hoá mỏ – cụ thể đất đá quặng, có ảnh hưởng tới cơng tác vận tải độ cục, khối lượng riêng, độ mài mịn, góc trượt tự nhiên, mức độ bám dính, độ ẩm,… Độ cục - thành phần cỡ hạt hàng hoá phân chia cỡ hạt theo độ lớn chúng Theo cỡ hạt đồng nhất, hàng mỏ chia thành cỡ hạt cấp Mức độ kích thước đồng cỡ hạt đặc trưng hệ số: d Ko = max (11-1) d Trong đó: dmax- kích thức hạt lớn nhất: dmim - kích thước hạt nhỏ Khi Ko>2,5 hàng hố mỏ phân chia theo cấp kích thước Hàng hoá cấp bao gồm cục đá hạt có giá trị khác nhau, số lượng cục đá lớn 10 % độ cục đặc trưng cục có kích thước amax, < 10 % độ cục đặc trưng cục đá gần với kích thước lớn nhất, cục đá có số lượng khơng nhỏ 10 % so với tồn khối Hàng hoá loại đặc trưng kích thức trung bình cục đá: d d dtb = max , mm (11-2) Theo độ lớn cục đá, hàng hoá mỏ phân thành nhóm sau: Cỡ hạt lớn: > 320 Cỡ hạt lớn: 161 320 Cỡ hạt trung bình: 61 160 Cỡ hạt nhỏ: 10 60 124 Phần cỡ hạt nhỏ lại phân chia thành đất đá dạng hạt 0,5 9,0 mm), dạng bột (0,05 0,49 mm) dạng bụi (1) Hệ số nở rời Kr đất đá mền (cát, cát pha, đất mặt, sét) lấy Kr =1,1 1,3; đất đá cứng trung bình (than, diệp thạch) Kr =1,4 1,6 đất đá cứng tới Kr =1,6 1,8 Hàng mỏ theo giá trị 'd (t/m3) phân thành loại: Rất nặng: > 2,0 Nặng: 1,1 2,0 Nặng vừa: 0,6 1,1 Nhẹ: < 0,6 Độ mài mòn hàng mỏ xác dịnh khả mài mòn cục đá tiếp xúc trượt bề mặt phương tiện vận tải bề mặt máng rót, băng tải Theo mức độ mài mịn, hàng mỏ chia thành loại: khơng mài mịn, mài mịn ít, mài mịn vừa mài mịn mạnh Khi vận tải vật liệu có độ mài mịn lớn phải sử dụng biện pháp chống mài mòn cho chi tiết máy dùng vật liệu đệm hay phủ lên bề mặt, làm kín ổ bi, lề, khơng cho hạt mài mịn rơi vào bề mặt ma sát Góc trượt tự nhiên đất đá tơi vụn trạng thái đứng yên góc nghiêng sườn đống đá tơi vụn đứng yên, đặc trưng mức độ di động tương đối cục đá đống Tính di động chúng lớn góc trượt nhỏ, giới hạn cuối chúng 0, tương ứng tính di động lớn chất lỏng khơng có độ nhớt (thí dụ: nước) Góc trượt tự nhiên vật liệu nằm phẳng nằm ngang đứng yên (tĩnh) có giá trị lớn so với nằm phẳng nằm ngang dao động đ, đ ≈ (0,35÷0,7)β Góc trượt tự nhiên vật liệu trạng thái động đ sở để xác định tiết diện dòng vật liệu vận chuyển băng tải Tính bám dính khả bám dính vào vật thể rắn số vật liệu rời đất sét, đá phấn ẩm, Khi vận chuyển loại vật liệu cần có biện pháp chống bám dính dùng lớp phủ chống dính, thay đổi kết cấu thùng xe, thay đổi góc nghiêng dỡ tải, 11.3 Đánh giá công nghệ phương tiện vận tải Vận tải đường sắt hình thức vận tải kinh tế mỏ có sản lượng trung bình lớn, cung độ vận tải xa (trên km ) Ưu điển vận tải đường sử dụng dạng lượng loai đầu máy khác nhau, chi phí lượng nhỏ sức cản chuyển động riêng đoàn tàu nhỏ (2,0 2,5 kg/t khối lượng đồn tàu); có khả đáp ứng nhu cầu sản lượng mỏ lộ thiên tăng số lượng đồn tàu tăng tải trọng đoàn tàu (tới 1500 t hơn); có khả tự động hố điều khiển tàu chạy khâu phụ trợ khác; làm việc chắn điều kiện khí hậu địa chất mỏ bất kỳ; số lượng nhân viên phục vụ khơng nhiều; chi phí cho sửa chữa bảo dưỡng khấu hao không lớn thiết bị có độ bền, độ chắn thời gian phục vụ lớn (tới 20 25 năm); chi phí vận tải cho t/km nhỏ (so với ô tô băng tải - nhỏ lần) Bên cạnh đó, vận tải đường sắt địi hỏi khắt khe điều kiện địa hình: chiều dài tuyến cơng tác phải đủ lớn (không nhỏ 300 500m), bán cong đường lớn (không nhỏ 100 120 m cỡ đường rộng), độ dốc đường phải nhỏ (dưới 25 30 %o), từ dẫn đến làm tăng cách đáng kể chiều dài số lượng hào dốc, chi phí đầu tư cho khâu vận tải, khối lượng thời gian xây dựng mỏ; làm cho việc tổ chức vận tải trao đổi phương tiện gương phức tạp; làm giảm suất thiết bị xúc bóc, khai thác chọn lọc; công việc vận tải đất đá chứa sét, điều kiện thời tiết khí hậu khơng thuận lợi bảo dưỡng nặng nhọc Khi vận tải đường sắt, công nghệ thải đá việc giới hoá khâu thải đá phức tạp 125 Vận tải ô tô áp dụng chủ yếu cho mỏ lộ thiên có sản lượng trung bình nhỏ với tải lượng 15 triệu t/năm phối hợp với hình thức vận tải khác để áp dụng cho mỏ lộ thiên lớn Với mỏ cỡ lớn có tải lượng 25 70 triệu t/năm sử dụng có hiệu ô tô cỡ lớn (80 180 t) Hầu hết mỏ lộ thiên lớn nước ta Đèo Nai, Cao Sơn, Cọc Sáu, Hà Tu, Núi Béo (Quảng Ninh), Apatit Lào cai, có tải lượng 20 45 triệu t/năm, sử dụng vận tải ô tô với tải trọng từ 27 96 t Ưu diểm ô tô động, linh hoạt độc lập cơng tác; khơng có u cầu cao điều kiện địa hình khả vượt dốc lớn (80 100 %o), có bán kính vịng nhỏ (15 25 m) Những ưu điểm dẫn đến dễ phối hợp với thiết bị xúc bóc, tạo điều kiện tốt để tăng cao suất máy xúc; giảm khối lượng làm đường, đào hào; rút ngắn thời gian xây dựng mỏ chi phí đầu tư cho khâu vận tải; nâng cao mức độ tập trung công tác mỏ, tạo điều kiện tăng nhanh tốc độ dịch chuyển tuyến công tác cường độ ăn sâu đáy mỏ Vận tải tơ đặc biệt có hiệu xây dựng mỏ, khai thác khoáng sàng vỉa có cấu tạo phức tạp, khai trường có kích thước mặt chật hẹp, địa hình mặt đất phức tạp, khai thác chọn lọc,… làm việc phụ trợ khác mỏ Nhược điểm vận tải ô tô có hiệu kinh tế khoảng cách vận tải khơng lớn (2 km với tơ có tải trọng 45 km tơ có tải trọng 65 120 tấn), cường độ dịch chuyển cao đường (tới 10 12 ngàn chuyến/ngđ), số lượng phương tiện thiết bị phục vụ lớn, tiêu hao dầu mỡ chất đốt tương đối cao, đường xấu dốc phận khí động hao mịn nhanh, giá trị vận tải ô tô lớn, bị ảnh hưởng lớn điều kiện thời tiết khí hậu tình trạng đường sá, gây nhiễm mơi trường Ngày nay, người ta chế tạo ô tô kéo mc, tơ tự lật có tải trọng 120 180 lớn để làm việc máy xúc cỡ đại (dung tích gầu 25 60 m3 lớn hơn) làm việc mỏ lộ thiên có sản lượng lớn, cung độ vận tải xa độ sâu khai thác không sâu Loại ô tô điêzen - điện điêzen - cần vẹt (tải trọng 60 65 lớn hơn) sử dụng hợp lý cho mỏ lộ thiên có tải lượng hàng hoá 10 20 triệu t/năm lớn với cung độ vận tải km Ưu điểm chủ yếu ô tô điện - cần vẹt khả vượt dốc lớn (có thể tới 100 120 %o) Vận tải băng tải chủ yếu áp dụng để chuyên chở than, đất đá mềm, cát sỏi, sét chịu lửa đất đá cứng đập vỡ tốt mỏ lộ thiên Ưu điểm chủ yếu băng tải trình vận tải nhịp nhàng liên tục: có điều kiện để nâng cao suất thiết bị xúc bóc (so với vận tải đường sắt - cao 25 30 %) suất thiết bị thải đá; tổ chức vận hành đơn giản; giảm đáng kể khối lượng công tác vận tải khối lượng xây dựng chiều dài toàn hệ thống đường sá băng tải có khả vựơt dốc lớn (18 20o, sử dụng loại băng đặc biệt tới 30 60o); tạo điều kiện để tăng tốc độ tuyến công tác đào sâu đáy mỏ; cải thiện điều kiện làm việc an toàn lao động; tiêu hao điện điều hồ khơng lớn; có điều kiện để tự động hố điểu khiển từ xa q trình vận tải; suất làm việc cao; lắp đặt, di chuyển sửa chữa băng đơn giản Băng tải sử dụng có hiệu cao tải lượng hàng từ 20 30 triệu t/năm mỏ lộ thiên có chiều dày lớp đất bóc lớn; đất đá mềm, đất đá cứng phải làm tơi tốt (khi cần, phải qua khâu nghiền đập), chiều sâu mỏ 150 m, khoảng cách vận tải 2,5 km Lĩnh vực sử dụng băng tải bị hạn chế nhược điểm sau: vận tải đất đá có độ dính kết ẩm (như sét, phấn thạch,…) dính băng, làm tăng chết (để cậy gỡ) giảm tốc độ chuyển động băng; vận tải đất đá cứng, sắc cạnh băng chóng mịn (chỉ 12 18 tháng); kích thước cục đá không vượt 25 35 % chiều rộng băng (đối với băng hẹp, d 150 200 mm băng cỡ rộng d 300 400 mm); chiều dài băng hạn chế nên cần nhiều băng, phải có nhiều dẫn động vật liệu rót từ băng sang băng khác làm tăng độ mài mòn băng 126 Điều kiện thời tiết khí hậu có ảnh hưởng lớn tới chế độ làm việc băng Khi khai thác chọn lọc việc tổ chức vận tải băng tải gương gặp khó khăn Việc chất thải vào băng yêu cầu phải liên tục không gây va đập mạnh Các loại băng dùng mỏ lộ thiên đặt cố định hay di động, tự di chuyển được; loại băng truyền tải, băng cấp liệu, liên hợp thải đá trang bị băng tải, cấu băng tải nằm thiết bị xúc bóc, chất hàng,… Vận tải liên hợp hình thức vận tải kết hợp nhiều phương tiện, phù hợp với điều kiện cụ thể tự nhiên kỹ thuật khu mỏ cụ thể Vận tải liên hợp ô tô - đường sắt (kết hợp thêm băng tải trục tải skip), ô tô - trọng lực - đường sắt, băng tải - sức nước, ô tô tời dây không,….Với mỏ lộ thiên sâu thường dùng ơtơ vận tải tầng, sau dùng băng tải trục tải skip để chuyển khối lượng mỏ từ tầng thấp lên mặt đất Từ mặt đất bãi thải có đường sắt, tơ hay băng tải tuỳ theo địa hình cụ thể cung độ vận tải Vận tải liên hợp tơ - đường sắt có sử dụng hiệu mỏ lộ thiên có sản lượng lớn Ở tầng thấp (từ độ sâu 120 150 m) dùng vận tải tơ, sau chuyển tải cho đường sắt để kéo khỏi mỏ Ở tầng phía dùng vận tải đường sắt vào trực tiếp tới gương xúc Khoảng cách vận tải ô tô không nên vượt 0,7 0,9 km Phối hợp vận tải ô tô trục tải skip sử dụng cho mỏ lộ thiên sâu 150 m kích thước mặt hạn chế, vỉa cắm dốc, đất đá bờ mỏ ổn định Khoảng cách vận tải ô tơ khơng nên lớn 0,5 0,8 km 11.4 Tính tốn thiết bị vận tải Năng suất thiết bị vận tải số lượng hàng hoá mà thiết bị vận chuyển đơn vị thời gian Trên mỏ lộ thiên, khối lượng quặng vận chuyển thường tính t/h đất đá vận chuyển tính m3/h Cần phân biệt suất lý thuyết (hay suất hộ chiếu), suất kỹ thuật suất thực tế (hay suất hiệu quả) - Năng suất lý thuyết suất mà thiết bị đạt điều kiện xúc đầy hoạt động liên tục - Năng suất kỹ thuật suất đạt mà kể thời gian ngừng trình làm việc ngun nhân kỹ thuật khơng tránh khỏi, thí dụ dịch chuyển đường, di chuyển bunke, dịch chuyển máy xúc vào vị trí gương… - Năng suất thực tế suất ngồi thời gian ngừng khơng tránh khỏi kể trên, cịn tính đến thời gian ngừng ngun nhân cơng nghệ, tổ chức, thí dụ thời gian giao nhận ca, kiểm tra, bơm dầu mỡ, thời gian ngừng chờ máy xúc, tránh mìn, lái xe chuẩn bị chưa tốt,… tất nhiên suất kỹ thuật nhỏ suất lý thuyết suất thực tế nhỏ suất kỹ thuật Thời gian làm việc năm thiết bị vận tải: N=365 - (nk + nl + ns) , ngày (11-3) Trong đó: nk - số ngày nghỉ việc năm điều kiện thời tiết khí hậu: nl - số ngày nghỉ lễ chủ nhật năm: ns - số ngày nghỉ để sửa chữa theo định kỳ (tiểu tu, trung tu, đại tu) Thời gian làm việc tuý thiết bị vận tải ca: T = T - (tm + th + td ) , h (11-4) Trong đó: T - thời gian ca làm việc; tm - thời gian tổn thất chung trình tự tổ chức công nghệ theo quy định; td - thời gian giao nhận ca (td = 0,5h); th - thời gian ngừng cố dự kiến Từ đó, số làm việc tuý măn là: Tn = N.Tl.nc , h (11-5) Trong đó: nc - số ca làm việc ngày; N - số ngày làm việc năm Năng suất tính toán khâu vận tải quặng đất đá là: A k V k Ah = q d , t/h Vh = d d , m3/h (11-6 ) Tn Tn 127 Trong đó: Aq , Vd - sản lượng quặng đất bóc hàng năm mỏ, t/năm m3/năm; kd - hệ số khơng điều hồ khâu vận tải Các thông số để xác định suất làm việc thiết bị vận tải không liên tục liên tục khác Đối với thiết bị vận tải hoạt động theo chu kỳ (không liên tục) hàng chất vào thùng xe (toa xe, thùng tơ,…) thơng số để tính suất chúng khối lượng hàng q thùng xe đoàn tầu n (khi vận tải đường sắt), thời gian chu kỳ xe chạy tc(s) Nếu chiều dài đường có tải Lc đường khơng tải Lk khác (nhiều trường hợp ) : L L Tc = c k t n , s (11-7) ve vk Trong đó: ve , vk - tốc độ xe chạy lúc có tải, m/s; tn - thời gian nhận tải, dỡ tải chờ đợi chuyến, s 11.5 Những đặc trưng công nghệ đầu máy, toa xe Toa xe sử dụng mỏ lộ thiên thường toa hở, chịu lực va đập mạnh, có khả dỡ hàng nhanh, có độ bền học lớn Trên mỏ sử dụng rộng rãi loại toa xe tự dỡ hàng toa tự lật hệ thống thuỷ lực, thông thường loại dỡ hàng bên sườn Tải trọng toa xe từ 12180 Để chuyên chở quặng với khoảng cách vận tải 2025 km sử dụng loại toa xe tải trọng 63, 94 123 Nếu khoảng cách vận tải nhỏ vận tải than sử dụng toa xe tự hành chuyên dụng, tải trọng 90140 tấn, dung tích 90142 m có hiệu kinh tế Các đầu máy sử dụng mỏ lộ thiên thường là đầu tầu điện đầu tầu nhiệt Các thông số chủ yếu đầu tầu công suất Nd, lực kéo F, trọng lượng tính tốn Pt trọng lượng dính Pd , áp lực trục Po bán kính quay Re F Nd = v , cv (11-8) 270 F Hoặc Nd = v , kw (11-9) 360 Trong đó: - hiệu suất truyền động từ động đến bánh xe chủ động Trọng lượng bám dính Pd đầu máy phần trọng lượng đặt lên trục chuyển động Lực kéo đầu máy ngoại lực cần thiết tiêu hao để khắc phục lực cản chuyển động Khi tốc độ tăng lực kéo giảm Khi vận tốc chuyển động khơng lớn lực kéo thường bị giới hạn trọng lượng đầu máy: Ft > Fd = 1000 Pd , kg (11-10) Trong đó: Ft, Fd - lực kéo tiếp tuyến lực bám dính đầu máy; - hệ số bám dính vành bánh xe dẫn động với đường ray Khi tầu chuyển động thì: =0,180,26, cịn bánh xe trượt chỗ =0,240,34 (giới hạn dùng cho đầu máy nước, giới hạn cho đầu tàu điện) Thông số toa xe tải trọng, dung tích thùng xe, hệ số bì, số trục, áp lực lên trục, tải trọng lên m đường, bán kính cong cho phép kích thước tổng quát Ngày người ta chế tạo đầu tầu điện, sử dụng dòng chiều, có trọng dính tới 100150 Ưu điểm đầu tầu điện khả vượt dốc lớn (tới 40%o), bán kính cong tương đối nhỏ (6080 m), bị ảnh hưởng điều kiện thời tiết khí hậu, làm việc chắn, vận hành sửa chữa đơn giản Nhược điểm đầu tầu điện phải xây dựng trạm điện kéo mỏ lộ thiên, chi phí đầu tư ban đầu lớn, phải thường xuyên di chuyển mạng dây trần tiếp xúc theo tiến độ gương công tác bãi thải Đầu tầu nhiệt (trên sở truyền động điện) có hiệu suất truyền động cao (tới 28 %), động việc cấp nhiên liệu, tiêu hao lượng không lớn lắm, khơng cần phải có mạng 128 điện trần tiếp xúc cơng trình kèm Nhược điểm đầu tầu nhiệt khả vượt dốc nhỏ (dưới 30 %), động thiết bị phụ tùng chóng hỏng sửa chữa phức tạp Các đầu tầu nhiệt có trọng lượng đến 150180 tấn, loại đầu tầu nhiệt có trọng lượng dính 70 sử dụng mỏ có tải lượng khơng q triệu t/năm 11.6 Kết cấu đường sắt Đường sắt bao gồm phận: phận phía phận phía Bộ phận phía phần đường cơng trình xây dựng đường Bộ phận phía đường ray, tà vẹt đá dăm Nền đường với hệ thống thoát nước phận quan trọng đường sắt Phần đường để rải đá răm gọi mặt Chiều rộng mặt phụ thuộc vào chiều rộng đường, số lượng đường tính chất lý đất đá (Bảng 14.3) Nền đường hoàn toàn đắp, đào, đất gốc (không đào, không đắp) nửa đào nửa đắp Nền đường phải đảm bảo độ ổn định khơ ráo, dễ nước Khi đắp, chiều cao 10 m độ dốc sườn 1:1,5; 10 m từ 1:1,75 đến 1: Hai bên sườn dốc phải để lại đai dự trữ có chiều rộng m, dốc phía ngồi 24 % Tiếp đến hai rãnh nước, có chiều rộng tới m Khi đào hai bên đường phải có rãnh thoát nước, chiều rộng đáy 0,4 m, sâu 0,5 m Ở phía hai bên bờ phải để lại lề bảo vệ, phía ngồi lề bảo vệ đê chắn nước đổ xuống đường Khi nửa đào nửa đắp sườn dốc phía đào phụ thuộc tính chất lý đất đá Hào nước bố trí phía đường sắt chân sườn dốc Bảng 11.1 Các thông số đường sắt Chiều rộng mặt tầng Cỡ đường sắt, mm 1524 750 Trên đắp - Khi đường 4,6 5,5 2,8 3,4 - Khi hai đường 8,7 9,6 5,8 6,4 Trên đào, m (kể rãnh thoát nước) - Khi đường 7,6 8,0 6,1 6,7 - Khi hai đường 11,7 12,1 9,1 9,7 Ray dùng để định hướng chuyển động cho bánh xe, tiếp nhận truyền áp lực xuống phần tử nằm phía (tà vẹt, đá dăm) Trong q trình chuyển động, bánh xe tác động lên ray lực pháp tuyến lực tiếp tuyến Các lực gây tượng uốn cong ray mặt phẳng thẳng đứng mặt phẳng nằm ngang, gây tượng xoắn, nén ép, mài mịn Vì để chống lại tượng tiết diện ray có hình dạng chữ I tiết diện có mơmen chống uốn, chống xoắn lớn Bảng 11.2 giới thiệu thông số kỹ thuật số loại ray Bảng 11.2 Thông số kỹ thuật số ray Loại ray P75 P65 P50 P43 Cỡ đường (mm) 1524 1524 1524 1524 Trọng lượng (kg/m) 75.1 64.98 51.51 44.65 Cao 192 180 152 140 129 Kích thước ray Rộng Rộng đỉnh chân 75 160 75 150 70 132 70 114 Dày thân 20.0 18.0 15.5 14.5 P38 P24 P18 1524 750 750 38.42 24.04 18.06 135 107 90 68 51 40 114 92 80 13.0 10.5 10.0 Chiều dài tiêu chuẩn loại ray đường cỡ rộng 12,5 25 m, đường cỡ hẹp m Các chi tiết gá lắp ray dùng để cố định ray với tà vẹt nối ray với nhau, bao gồm đệm lót tay, bu lông, đinh vấu, nêm, nối ray,… Số lượng tà vẹt dải km đường phụ thuộc vào tải trọng đặt lên trục đoàn tàu, tải lượng luồng hàng, vận tốc chuyển động đoàn tàu, loại đường ray loại đá rải mặt đường, chất lượng đường, bán kính cong độ dốc đường, thông thường số lượng tà vẹt rải km đường là: Cỡ đường 1524 mm: 1440 1600 1540 1920 2000 Cỡ đường 750 mm : 1500 1625 1750 1856 Khi tăng số lượng tà vẹt rải 1km đường làm tăng độ bền độ ổn định đường giảm áp lực riêng đặt lên lớp đá dăm rải đường đặt lên đường Tuy nhiên khoảng cách tà vẹt không nhỏ 25 cm để không làm ảnh hưởng đến việc gia cố đá dăm đường Tà vẹt phải rải đều, riêng đầu cuối ray rải dày Chiều dài tà vẹt 12,75 m cỡ đường 1524 mm 1,5 m cỡ đường 750 mm Nền đá dăm đường sắt có tác dụng phân bố áp lực lên đường, giảm nhẹ va đập đồn tàu xuống đường, dễ nước, giữ cho khỏi bị xói mịn làm tăng sức kháng cắt gá ray Tiêu phí đá dăm cho km đường 15002000 m đường cố định 6001000 m đường tạm thời Vật liệu để làm đá dăm rải đường đá vơi, đá granít, đá sa thạch silic với cỡ hạt 2070 mm, cuội sỏi cát hạt lớn Đối với đường di động mỏ dùng đất đá thải than có tính chất lý tương đương để làm vật liệu rải đường Chiều dày lớp đá dăm phụ thuộc vào tính chất lý đất đá đường tải trọng lên trục đoàn tàu Đối với cỡ đường 1524 mm chiều dày 2540 cm cỡ đường 750 mm 1525 cm (số liệu dùng cho đường tạm thời) Với tuyến đường cố định chiều dày lớp đá dăm rải 60 cm 11.7 Toa xe Theo tính chất sử dụng người ta phân biệt loại toa xe thông dụng toa xe dùng cho vận tải công nghiệp Thông thường toa xe dùng cho vận tải công nghiệp có cấu tạo kích thước đặc biệt, phù hợp với mục đích sử dụng dùng hệ thống vận tải công nghiệp Theo kết cấu thùng xe người ta chia thành toa xe kín, toa xe hở, toa sàn, toa chuyên dụng,… Theo số trục bao gồm loại toa hai trục, bốn trục, sáu trục tám trục Các toa xe đườc phân theo kích thước đồn tàu, chiều rộng bánh xe cấu trúc toa xe Ở mỏ lộ thiên thường sử dụng toa xe hở tức toa xe trần thuận lợi cho việc chất dỡ hàng Sự khác cấu tạo toa xe phương thức dỡ hàng Hàng hoá toa xe dỡ xuống nhờ vào trọng lượng thân chúng Muốn toa xe phải có cấu quay lật nghiêng, có đáy nghiêng để hàng hố toa xe trượt xuống tháo lắp mở chắn Các toa xe trần dùng mỏ lộ thiên bao gồm loại: tự dỡ hàng dỡ hàng cưỡng Toa xe tự dỡ hàng có trang bị cấu lật quay, hoạt động khí nén thủy lực Toa xe dỡ hàng cưỡng trang bị thiết bị nâng quay lật đặt cố định điểm nhận hàng 130 Các toa xe hở dùng mỏ lộ thiên để chuyên chở dất đá quặng, có thành đứng, đáy hình mái nhà nghiêng bên, mở thành chắn bên hơng hàng hố tự trượt ngồi theo trọng lượng thân Loại thường dùng mỏ có tải trọng 63, 69 125 với dung tích tương ứng 72,5, 106 137,5 m hệ số bì 0,34, 0,33 0,35 Chúng có chiều dài lớn 13,9, 16,4 20,2 m với chiều rộng tương ứng 3,1 m Các toa xe tự dỡ hàng có trục, tải trọng 2550 tấn, dùng để vận chuyển than, quặng đá dăm, có thành chắn hai đầu nghiêng để hàng hố tự trượt xuống mở thành chắn Toa xe sàn mỏ lộ thiên dùng để chuyên chở vật tư kỹ thuật, máy khoan, máy ủi,… Khi chuyên chở máy xúc thiết bị nặng khác phải dùng loại toa xe sàn nhiều trục chuyên dụng, tải trọng tới 300 lớn Các thông số chủ yếu toa xe là: - Tải trọng q: khối lượng hàng hoá lớn mà toa xe chun chở - Trọng lượng bì qb: trọng lượng thân toa xe Nếu giảm trọng lượng bì mà giữ độ bền toa xe tăng trọng lượng có ích tiết kiệm lượng dùng để chuyển động đầu máy - Hệ số bì Kb: tỷ số trọng lượng bì tải trọng toa xe, đặc trưng cho mức độ q hoàn thiện kỹ thuật chế tạo toa xe: Kb = b q Tuy nhiên hệ số bì Kb chưa phản ánh đầy đủ chất lượng sử dụng toa xe, người ta cịn đưa khái niệm hệ số bì thực tế (hệ số bì vận tải) để kể đến sử dụng thực tế tải trọng toa xe: q Kbt = b (11-11) V. d Trong đó: V - khối lượng hàng hố chứa toa xe, m3; d - trọng lượng riêng hàng hoá chuyên chở, t/m3 Trong thực tế sản xuất mỏ, toa xe sử dụng chiều có tải, trọng lượng trung bình toa xe chuyến là: q c = (Kb + )q , (11-12) Lc Trong đó: = ; Lc Lk khoảng cách vận tải lượt có tải lượt Lc L K khơng tải Cho nên người ta cịn sử dụng hệ số bì sản xuất Kbs để kể đến đặc điểm nói trên: Kbs = Kb + (11-13) - Dung tích hình học toa xe Vh xác định theo kích thước hìmh học thùng xe tính theo biểu thức: q Vh = , m3 (11-14) K v d Trong đó: Kv - hệ số sử dụng dung tích toa xe, đạt từ 0,90 0,95 đến 1,11,2, tuỳ theo mức độ chất vơi hay đầy hàng hoá thùng xe - Số lượng trục n xe xác định theo tải trọng cho phép p đặt nên trục: q qb n= (11-15) p Kích thước toa xe cần quan tâm lựa chọn tính tốn thiết bị chiều rộng lớn nhất, chiều cao lớn tính từ đỉnh ray chiều dài lớn kể cấu nối toa xe 11.8 Đầu máy Trên mỏ lộ thiên dùng loại đầu máy: nước, điện nhiệt Do tính chất cômg tác vận tải mỏ mà đầu máy sử dụng phải đáp ứng yêu cầu: khả 131 vượt dốc cao, khắc phục bán kính cong nhỏ, phụ thuộc vào nguồn lượng, làm việc ổn định điều kiện thời tiết khí hậu hiệu kinh tế cao Bởi vậy, đầu máy điện đầu máy nhiệt dùng nhiều a Đầu máy điện So với loại đầu máy khác, đầu máy điện có ưu điểm bật là: Khả vượt dốc lớn, đạt tới 4045 ‰ Công suất riêng đầu máy lớn Tính kinh tế tương đối cao Có khả tăng trọng lượng dính đồn tàu cách nối ghép hai nhiều đầu máy với mà cần điều khiển chuyển động đoàn tàu tốp thợ đầu máy Điều kiện làm việc thợ lái tốt Ít bị ảnh hưởng điều kiện thời tiết khí hậu Tiêu hao lượng thời gian chờ đợi, chất tải không đáng kể Các thơng số chủ yếu đồn tàu đầu máy điện kéo trọng lượng dính, cơng suất động công suất nguồn điện cung cấp (Bảng 11.3) Bảng 11.3 Đặc tính kỹ thuật số đầu máy điện cần vẹt Các tiêu Một chiều a c Xoay chiều EL-2 100 1000 1500 L-1 150 1500 1500 3E 150 1500 1500 6E D-100M D-94 180 100 94 1800 1000 940 1500 10000 1000 160 30,5 242 30,5 198 28 317 28,7 165 31 200 30 230 200 250 234 200 250 190 148 250 300 260 300 355 255 355 380 340 380 1120 1120 1100 1200 1250 1250 60 60 60 60 75 75 Chiều dài đầu máy, m 13,28 21,32 20,96 21,37 15,46 16,22 Chiều cao lớn nhất, m 4,66 CHLB Đức 4,60 4,80 4,98 CHLB CH Séc CH Séc LB Nga LB Nga Đức Trọng lượng đầu máy Trọng lượng dính, kN Điện áp đặt lên cần vẹt, kW Công suất máy, kW Tốc độ, km/h Dòng động (A) ở: - Chế độ ngắn hạn - Chế độ lâu dài Tải trọng lên trục, kN Đường kính trục dẫn động, mm Bán kính cong nhỏ nhất, m Nước sản xuất Trong lượng dính đầu máy xác định theo thông số vận tải mỏ lộ thiên: độ dốc đường, chiều sâu mỏ khoảng cách vận tải Công suất động đầu máy xác định theo chế độ làm việc nó.Yếu tố ảnh hưởng chủ yếu tới công suất động cần chọn chiều sâu mỏ, độ dốc đường tốc độ chuyển động cần thiết lên dốc Đối với loại đầu máy có trọng lượng dính 1500 kN cơng suất riêng động phải đạt 1,11,4 kW/kN, loại có trọng lượng dính 3600 kN cơng suất riêng 1,41,7 kW/kN Theo phương thức cung cấp lượng điện, đầu máy sử dụng mỏ lộ thiên chia thành đầu máy điện cần vẹt, cần vẹt - ắc quy, cần vẹt - điêzen ắc quy Đầu máy điện cần vẹt loại sử dụng phổ biến mỏ lộ thiên Năng lượng sử dụng cho động hoạt động dòng điện chiều xoay chiều, cấp qua mạng dây trần 132 (Hình 11.2), nguồn lượng khơng hạn chế, nhờ mà cơng st riêng (tính cho kN trọng lượng dính) đầu máy điện cần vẹt lớn so với loại đầu máy điện khác Điều cho phép đầu máy đạt vận tốc lớn chuyển động gia tốc lớn khởi động Nhược điểm đầu máy cần vẹt phải sử dụng mạng dây điện trần không thuận lợi hoạt động đoạn đường di động tầng công tác, tầng thải Đầu máy điện cần vẹt - điêzen sử dụng thuận lợi cho mỏ lộ thiên có khoảng cách vận tải tầng công tác bãi thải lớn Trên đoạn đường cố định đầu máy hoạt động nhờ lượng nguồn điện từ mạng điện dây trần Còn đoạn đường tạm thời (ở tầng công tác, bãi thải) đầu máy hoạt động nhờ lượng động điêzen Năng lượng đạt 25 35 % lượng định mức sử dụng nguồn điện a) b) Hình 11.2- Sơ đồ cung cấp lượng cho đầu máy điện a) Điện chiều; b) Điện xoay chiều Mạng điện pha; Biến áp hạ thế; Bộ nắn dòng Thanh cấp điện; Cáp trần; Đường ray; Dây tiếp đất Đầu máy điện cần vẹt - ắc quy sử dụng mỏ lộ thiên có đường vận chuyển tạm thời tương đối phẳng, độ dốc nhỏ Năng lượng điện cung cấp cho đầu máy hoạt động đoạn đường di động lấy từ nguồn ắc quy Khi chạy đường cố định đầu máy nhận lượng trực tiếp từ nguồn điện mạng dây trần Đồng thời, lượng tiêu hao đoạn đường di động ắc qui nguồn điện bổ sung thông qua nạp đặt đầu máy Tuy nhên việc chế tạo nguồn ắc quy có điện dung cần thiết tuổi thọ lớn khó, làm hạn chế việc áp dụng đầu máy điện cần vẹt - ắc quy có cơng suất lớn mỏ lộ thiên b Đầu máy nhiệt Đầu máy nhiệt loại đầu máy có trang bị động đốt (Bảng 11.4) Theo phương thức truyền động mômen quay lên trục chuyển động người ta phân thành nhóm: truyền động khí, truyền động điện, truyền động thuỷ lực Loại đầu máy nhiệt có cấu truyền động điện sử dụng phổ biến ngành vận tải đường sắt mỏ lộ thiên Động đốt làm quay máy phát chiều xoay chiều để tạo dòng điện cung cấp cho động điện thiết bị phụ trợ đầu máy hoạt động Bảng 11.4 Đặc tính kỹ thuật số đầu máy nhiệt LB Nga sản xuất Các tiêu Trọng lượng dính Cơng suất động cơ, kW Vận tốc định mức, v/ph Loại truyền động TRM-3 TЭM-1 TЭM-2 TЭM-3 680 550 1400 Cơ - Thuỷ lực 1235 736 740 1224 880 750 2520 1470 850 Cơ Điện Cơ điện Cơ điện 133 Công suất đặt lên trục chuyển động, KW Công suất máy phát, KW - 550 780 660 700 2430 1350 Trong đầu máy có cấu truyền động thuỷ lực, hệ thống truyền động thuỷ lực thông thường nối trực tiếp vào truyền khí động điêzen cho phép truyền công suất lớn tới 750 kw Đặc trưng đánh giá tính ưu việt đầu máy nhiệt là: - Hiệu suất công tác đầu máy nhiệt đạt 2426 % - Tính động đầu máy nhiệt cao, không phụ thuộc vào mạng cáp điện, thường xuyên bổ sung dự trữ nước hay chất đốt - Khả thay đổi chế độ công tác lớn, phù hợp với điều kiện làm việc đa dạng mỏ lộ thiên 11.9 Tính tốn vận tải đường sắt a Xác định trọng lượng đoàn tầu Trọng lượng đoàn tàu điều kiện làm việc mỏ lộ thiên xác định theo điều kiện cân chuyển động đoàn tàu độ dốc khống chế với việc sử dụng toàn trọng lượng đầu máy d Khi cân chuyển động v = 0, lực kéo F k lực cản chuyển động: dt F k = Q(o’ + io) + Q(o” + io) , kN (11-16) Trong đó: P - trọng lượng tính tốn đầu máy kN; Q - trọng lượng toa xe đồn tàu, kN Từ đó: ' F P(o i o ) Q= k , kN (11-17) " o i o Giá trị lực kéo F k xác định theo biểu thức: F k =1000.Pd. , kN (11-18) Trong đó: Pd - trọng lượng dính đầu máy, KN; - hệ số dính chuyển động = 0,18 ÷ 0,26; io - độ dốc khống chế đường Khi kéo đầu máy điện trọng lượng tồn phần đầu máy trọng lượng dính (P = Pd) thì: ' P (1000. o i o ) Q= d , kN (11-19) ("o i o ) Trong 'o , "o - sức cản chuyển động đầu máy toa xe, N/kN Khi chuyển động có dòng điện đường cố định: (11-20) 'o = 1,5 +0,0014.v Trong đó: q o - tải trọng từ trục toa xe đặt lên hai ray, kN; v - vận tốc đoàn tàu, km/h Trong trường hợp tổng quát, trọng lượng đoàn tàu xác định theo biểu thức: P (1000.k 'o k i k 108a ) Q= d , kN (11-21) ("o k i k 108a ) Trong đó: k - hệ số dính khởi động = 0,24 ÷ 0,34; k - sức cản phụ khởi động; i k - độ dốc dọc đường điểm đoàn tàu khởi động, %o; a = 0,0250,05, m/s2 Số toa xe đoàn tàu: 134 N= Q Q q q b q (l K b ) (11-22) Trong đó: q - tải trọng toa xe, kN; q b - trọng lượng bì toa xe, kN; K b - hệ số bì c Khả thông qua đường sắt: Khả thông qua đường sắt số lượng nhiều đồn tàu qua đoạn đường xác định (nằm ga liên tiếp) đơn vị thời gian (thường lấy ngày đêm) Khả thông qua đường sắt bị phụ thuộc bởi: Số lượng đường sắt quãng Thời gian tàu chạy đoạn đường Với trọng lượng đoàn tàu xác định loại đầu máy sử dụng định thời gian tàu chạy phụ thuộc vào chiều dài chặng đường (giữa ga) độ dốc đường Phương thức thông tin ga hai đầu chặng đường Đối với đường chiều, khả thông qua tính theo chuyến là: 60T N , chuyến/ngđ (11-23) t c t k 2 Trong đó: - thời gian điều chỉnh chuyển động đoàn tàu ga tránh; t c , t k - thời gian lượt có tải lượt khơng tải đồn tàu đoạn đường 60L c 60L c tc ; tk , ph (11-24) vc vk Trong đó: L c - chiều dài chặng đường, km; v c , v k - tốc độ đồn tàu có tải khơng có tải, km/h Đối với dường chiều khả thông qua đường xác định cho chiều: 60T Nc Chiều có tải: , lượt/ngđ (11-25) t c 2 60T Nk Chiều không tải: , lượt/ngđ (11-26) t k 2 Khả thông qua đường sắt tầng là: 60T Nt , chuyến/ngđ (11-27) t ch t c t k Trong đó: t ch - thời gian chất tải đoàn tàu; t c , t k - thời gian tàu có tải khơng tải tầng; - tổng thời gian chi phí cho móc nối, trao đổi, di chuyển,…tại gương công tác Khả thơng qua đường sắt bãi thải có sơ đồ đường cụt là: 60T N th , chuyến/ngđ (11-28) td tc tk Trong đó: t d - thời gian dỡ tải đoàn tàu, t d (1,5 2)n , ph; n - số toa xe đồn tàu Khả thơng qua đường sắt mỏ bị hạn chế khả thông qua chặng ga Trong tính tốn thường lấy theo khả thơng qua chặng đường có địa hình khó khăn (độ dốc lớn, bán kính cong nhỏ, đường phức tạp,…) có chiều dài lớn Năng lực vận tải đường sắt khối lượng hàng hố chun chở qua tuyến đường đơn vị thời gian Nếu tải lượng đièu hồ lực vận tải tuyến đường sắt xác định theo khả thơng qua chặng đường khó khăn nhất: N (11-29) M n.q , t/ngđ f Trong đó: N - khả thơng qua đường sắt; n - số toa xe đoàn tàu; q - tải trọng toa xe; f - hệ số dự trữ tính tốn để kể đến làm việc không đường sắt, f =1,10 1,25 135 Để tăng lực vận tải đường sắt mỏ áp dụng biện pháp sau: Tăng tốc độ chuyển động đoàn tàu cách thay đầu kéo có cơng suất lớn cải thiện chất lượng đường Rút ngắn khoảng cách chặng đường ga tránh cách tăng thêm ga tránh phụ Hoàn thiện hệ thống thơng tin tín hiệu để giảm bớt tiêu phí thời gian làm việc khơng điều hồ Đặt thêm đường phụ để vận tải chiều, nhiên điều làm tăng vốn đầu tư lên cách đáng kể d Năng suất đoàn tàu số lượng đâù máy cần thiết Năng suất đồn tàu khối lượng khống sản có ích hay đất đá mà đoàn tàu chuyên chở khỏi mỏ đơn vị thời gian 60T Qt n.q , t/ngđ (11-30) Tc Trong đó: T - thời gian làm việc ngày đêm, h; Tc - thời gian chu kì tàu chạy; n.q tải trọng đồn tàu (11-31) Tc t ch t d t 'c t"c t 'k t 'k t "k t o , ph Trong đó: t ch , t d - thời gian chất tải dỡ tải đoàn tàu, ph; t 'c , t 'k - thời gian tàu chạy có tải khơng tải đoạn đường cố định, ph; t "c , t "k - thời gian tàu chạy có tải không tải đoạn đường tạm thời, ph; t o - thời gian vơ ích đồn tàu chờ đợi chất tải dỡ tải nguyên nhân khác, t o = 510 ph V nt K t ch t c r , ph (11-32) 60E.K d (11-33) t d nt'd , ph 60L t 'c t 'k ' c , ph (11-34) v tb 60L t "c t "k " t , ph (11-35) v tb Trong đó: Vt - dung tích toa xe, m3; n - số lượng toa xe đoàn tàu; t c - thời gian chu kì xúc máy xúc, s; E - dung tích gàu xúc, m3; K r - hệ số xúc đầy gàu máy xúc; t 'd - thời gian dỡ hàng toa xe, t 'd = 1,52 ph mùa khô 35 ph mùa mưa; L c chiều dài đoạn đường cố định, km; L t - chiều dài đoạn đường công tác (đoạn đường tạm thời), km; v'tb , v"tb - tốc độ trung bình tàu chạy đoạn đường cố định đoạn đường tạm thời, km/h Năng suất làm việc ngày đêm đồn tàu phụ thuộc vào trọng lượng có ích đoàn tàu, chất lượng đường sá, tổ chức huy chạy tàu công tác chất dỡ hàng gương công tác bãi thải (hoặc kho chứa) Số lượng đầu máy cần thiết cho mỏ bao gồm đầu máy làm việc, đầu máy sửa chữa, đầu máy dự phòng đầu máy phục vụ cho công việc phụ trợ khác mỏ Số lượng đầu máy để làm việc xác định sở số chuyến hàng hoá mỏ cần chuyên chở ngày đêm: f Q hh R , chuyến/ngđ (11-36) n.q Trong đó: f - hệ số làm việc khơng điều hoà, f 1,051,15; Q hh - khối lượng hàng hoá phải chuyên chở ngày đêm mỏ lộ thiên, t; n.q - tải trọng đoàn tàu, t 136 Với số chuyến đoàn tàu ngày đêm r T , ta có số lượng đầu máy Tc cần thiết là: Nd f Q hh Tc , n.q T (11-37) Theo kinh nghiệm thực tế số lượng đầu máy đem sửa chữa N'd 0,12Nd , số lượng dầu máy dự phòng N"d (0,05 0,1) Nd số lượng đầu máy dùng vào công việc phụ khác vận tải đá dăm để sửa chữa bảo dưỡng đường, vật tư kỹ thuật,…là N'd'' Số lượng toa xe cần thiết cho mỏ (chưa kể dự trữ) là: Q T (11-38) N tx n.N d f hh c , n.q T 11.10 Tổ chức vận tải đường sắt mỏ lộ thiên a Biểu đồ vận hành đoàn tàu Trên mỏ lộ thiên, đoàn tàu chuyển động theo chu trình khép kín: gương xúc - điểm dỡ tải - gương xúc Tài liệu sở để tổ chức chạy tàu biểu đồ vận hành đoàn tàu Biểu đồ vận hành đoàn tàu biểu đồ biểu thị q trình hoạt động đồn tàu theo không gian theo thời gian đoạn đường từ gương công tác đến ga dỡ tải Biểu đồ vận hành cho phép ta phân tích tỉ mỉ trực giác chu kỳ chuyển động đoàn tàu mối quan hệ chúng thời điểm vị trí tuyến đường vận chuyển, sở để tổ chức vận hành (bố trí địa điểm để tránh nhau, trình tự chuyển động, thời gian bốc dỡ cần thiết,…) điều chỉnh hoạt động, gặp cố bất thường, để đảm bảo cân công tác khâu dây chuyền sản suất mỏ lộ thiên Khi đường sắt hai chiều, đoàn tàu ngược chiều phải tránh ga (Hình 11.3-a) Tàu khơng tải phải dừng để tránh tàu có tải Để đáp ứng nhu cầu mỏ lộ thiên, tăng số lượng đồn tàu mỏ tổ chức vận hành nối đuôi (Hình 11.3-b) Khi số lượng đường ga tránh phải tăng lên thời gian tránh đoàn tàu không tải bị kéo dài, tuỳ theo số lượng đồn tàu nối Khoảng cách cần thiết đồn tàu nối là: Lo = 0,6lt + lh + la , m (11-39) Trong đó: lt - chiều dài đoàn tàu, m; lh - chiều đoạn đường hãm phanh, m; lo - khoảng cách đảm bảo theo điều kiện an tồn, m Thơng thường, mỏ lộ thiên lớn người ta sử dụng đường chiều, trường hợp lực vận tải đường sắt tăng lên nhiều, thời gian chu kỳ vận tải đoàn tàu rút ngắn cách đáng kể (Hình 11.3-c) chúng khơng cần dừng tránh ga dọc đường a) b) c) 137 Hình 11.3- Các dạng biểu đồ vận hành đoàn tàu:1, 2, 3, - thứ tự đoàn tàu b Các trạm trao đổi đoàn tàu Để đảm bảo vận hành đoàn tàu mỏ lộ thiên an tồn có hiệu quả, người ta tổ chức ga phụ, trạm trao đổi, trạm tập kết đất đá quặng, trạm phân phối mặt đất, bãi thải, bờ mỏ, gương công tác, bề mặt tiếp giáp hào dốc với mặt tầng,…(Hình 11.4) Hình 11.4- Sự phân bố trạm trao đổi 1- mặt đất; 2- mặt tiếp giáp; 3- đai vận tải; 4- tầng công tác Chiều dài ga tránh phụ thuộc vào cỡ đường chiều dài đoàn tàu Lg = lci + 2lg , m (11-40) Trong đó: lg - chiều dài ghi chuyển đường, tính từ đầu ghi đến cột hiệu, phụ thuộc cỡ đường loại ghi, lg=25 65 m; lci - chiều dài ga tránh, m Lci = Lt + ld + lh , m (11-41) Trong đó: lt - chiều dài đồn tàu, m; ld - khoảng cách dự trữ, để đề phòng tránh tàu khơng xác, ld = 15 m; lh - khoảng cách từ đầu máy đến cột hiệu, lh=20 m (Hình 11.4) Với mác ghi 1/7 2/9, p = 5,3 m lg= 42 55 m, Lci=180 m lg = 265 290 m Đối với sơ đồ khác, dựa vào kết cấu cụ thể đường nhánh ga để tính Lg theo cách tương tự (Hình 11.4 - b, c): (11-42) L'g = Lci + 2lg + d , m Hình 14.13 Sơ đồ xác định chiều dài số ga đơn giản I, II, III - Các đường nhánh;1, 2, 3,… Ghi chuyển đường L"g = Lci + 2lg + dl + lc + T , m (11-43) 138 Với mác ghi trên, L'g =340 350 m L"g = 395 470 m Việc trao đổi đoàn tàu gương cơng tác có ảnh hưởng lớn đến hiệu hoạt động máy xúc làm giảm cách đáng kể suất làm việc nó, biểu thị qua hệ số đảm bảo gương xúc: t o = ch (11-44) t ch t o Trong đó: tch , to - thời gian chất a) hàng trao đổi đồn tàu, tính trung bình theo điều kiện cộng nghệ cụ thể Với loại đất đá định thời gian chất hàng b) tch phụ thuộc vào dung tích gàu xúc dung tích toa xe đồn tàu Nếu thơng số cố định hệ số đảm bảo gương xúc cịn phụ c) thuộc vào thời gian trao đổi đoàn tàu to, tức phụ thuộc vào sơ đồ tổ chức trao đổi đồn tàu gương cơng tác Hình 11.5 giới thiệu số phương án tổ chức trao đổi d) đồn tàu gương cơng tác trường hợp phổ biến dùng máy xúc dùng máy xúc làm việc đồng thời tuyến công tác e) Khi dùng máy xúc áp dụng sơ đồ đường cụt, khơng có ga tránh tầng (Hình 11.5 - a, o=0,60,7), có ga tránh phụ tầng (Hình 14.14 - b, o=0,750,85) dùng đường đơi (Hình 11.5 - c, o=0,951,0) áp dụng sơ đồ f) đường thơng tầng (Hình 11.5 - d) để nâng cao hệ số đảm bảo gương xúc (o=0,91,0) Tương tự vậy, có hai máy xúc làm việc tầng áp dụng g) sơ đồ đường cụt (Hình 11.5 - e, g, h) sơ đồ đường thơng tầng (Hình 11.5 - i) với đường sắt hai đường sắt Khi sử dụng máy xúc gàu nhiều gàu có suất lý thuyết 400500 m3/h thường sử dụng sơ đồ h) hình 14.14 - a, e Nếu cần tăng cường độ phát triển cơng trình mỏ sử dụng sơ đồ 14.14 - b, g, chiều dài tuyến cơng tác tương ứng Lt=1,21,8 km Lt2,5 km Sơ đồ 14.14 - c, h, sử dụng hợp lý Hình 11.5- Sơ đồ tổ chức trao đổi đồn tàu gương công tác dùng máy xúc cỡ lớn E 12,5 m3) Công thức xác định thời gian to cho sơ đồ cụ thể giới thiệu bảng 14.6 Với ký hiệu công thức là: Lc , Lt - chiều dài đoạn đường nối tuyến công tác, km; L1, L2 - chiều dài làm việc máy xúc No1 máy xúc No1, km; lk- khoảng cách hai đồn tàu có tải khơng có tải chuyển động chiều, km; lt - chiều dài đoàn tàu, km; 139 vt , vc - tốc độ đoàn tàu tầng đoạn đường nối, km/h; - thời gian chuyển ghi sang đường, h Bảng 11.5 Thời gian trung bình để trao đổi đồn tàu Sơ đồ a b Cơng thức xác định t o Máy xúc N Máy xúc N L 0,5L1 t o 2.( c ) vc vt 2L 0,5L1 to c vc vt to c to d Lk vt e t o 2.( L c 0,5L1 ) vc vt t o 2.( g t o 2.( L c 0,5L1 ) vc vt to h to i to L c L1 0,5L ) vc v t vt 2(l t 0,015) 0,5L vt vt to lk vt to lk vt Câu hỏi ôn tập chương 11 Hãy nêu đặc điếm công vận tải mỏ lộ thiên! Hãy nêu đặc điểm hàng hoá mỏ! Ưu nhược điểm vận tải đưường sắt điều kiện sử dụng ? Ưu nhược điểm vận tải ôtô điều kiện sử dụng ? Ưu nhược điểm vận tải băng tải điều kiện sử dụng ? Ưu nhược điểm vận tải trục tải điều kiện sử dụng ? Ưu nhược điểm vận tải hỗn hợp điều kiện sử dụng ? Hãy nêu thông số chủ yếu đường sắt! 140 Chương 12 VẬN TẢI ÔTÔ TRÊN MỎ LỘ THIÊN 12.1 Đặc điểm đường ô tô mỏ lộ thiên Đường ô tô mỏ lộ thiên phân thành hai loại: đường sản xuất đường dân dụng Đường sản xuất dùng để vận chuyển đất đá, khống sản có ích vật tư kỹ thuật mỏ Đường dân dụng để chuyên chở hàng hoá dân dụng hàng hoá khác Đường sản xuất mỏ bao gồm: - Mạng đường mặt mỏ - Đường hào hào nối cố định - Đường tầng công tác bãi thải Theo kết cấu bề mặt, đường mỏ phân chia thành rải nhựa (hoặc bê tông) đường cấp phối Theo thời gian tồn tại, đường mỏ phân thành đường cố định, đường bán cố định đường tạm thời Đường tạm thời đường tầng bóc đất đá khai thác quặng, bãi thải, đường nối từ đường vận tải đến mặt cơng tác Thời gian phục vụ đường tạm thời thường năm, có chất lượng tương đương cấp V cấp IV, mặt đường rải cấp phối san gạt gia cố vật liệu chỗ Đường tạm thời thường dịch chuyển theo chu kỳ với tuyến công tác tuyến thải đá bãi thải Đường cố định có thời gian phục vụ lâu dài, suốt đời mỏ Tuỳ theo thời gian tồn mỏ, mật độ xe chạy tải trộng ôtô sử dụng mà chất lượng đường cấp II, cấp III cấp IV, mặt đường rải bêtông atphan bê tông xi măng, tải trọng xe lớn thêm cốt thép Đường bán cố định đường tồn thời gian ngắn (khoảng năm), thường đường nối từ hệ thống vận tải tới tầng, đường bờ mỏ, đường tới bãi thải nhỏ, Tuỳ theo thời gian phục vụ đường mà chất lượng đường cấp IV cấp V Những đặc điểm đường mỏ là: Đường có bán kính vịng nhỏ (có thể tới 15 20 m) độ dốc dọc lớn (i = 0,10 0,12); Đường thường bị thay đổi chiều dài vị trí (theo dịch chuyển tuyến cơng tác vị trí thải bãi thải); Đường thường có chất lượng khơng tốt; Đường phải chịu tải trọng thiết bị vận tải lớn, tới 200 Đường vận tải chiều, hệ số sử dụng đường Kđ = 0,5 Độ cao nâng tải lớn, tới 200 300 m, có tới 500 m 12.2 Các thông số đường ô tô mỏ lộ thiên a) Chiều rộng phần xe chạy: Nền đường phải có độ bền, độ ổn định đủ lớn, đảm bảo không bị biến dạng tác dụng thời tiết khí hậu, nước tải trọng động gây trình xe chạy để thoát nước Độ nghiêng sườn dốc đường chiều dày phần đắp nhỏ m 1:1,5 Hai bên đường phải có rãnh nước có độ dốc dọc %o Nếu sườn núi phía phải xây dựng mương nước để ngăn nước mặt đất đá trôi làm xói lở mặt đường Ở phần xe chạy, mặt đường phải chịu tải trọng lớn gây xe chuyển động, cần phủ lớp áo đường có độ bền cần thiết Chiều rộng phần phụ thuộc vào kích thước xe, tốc độ xe chạy số lượng vệt xe chạy Chiều rộng phần xe chạy đường hai chiều (Hình 12.1) là: B = 2(a + y) + x , m (12-1) Hoặc b = 2akv + Bk , m (12-2) 141 Trong đó: x = 0,5 + 0,005v; v - tốc độ xe chạy, km/h; a - chiều rộng ô tô, kv - hệ số kể đến tốc độ hai xe gặp nhau, v = 20 30 km/h kv =1,6 1,9; Bk - hệ số kể đến kích thước tơ Với kích thước loại ô tô chở đất đá mỏ thì: Tải trọng (tấn) : Bk : 27 40 75 120 1,0 1,3 2,3 3,8 Chiều rộng đường tạm thời tầng cơng tác bãi thải xác định theo kích thước tơ, tương ứng với kích thước loại xe có tải trọng từ 27 75 10,5 13,5 m có tải trọng 65 120 10,5 15,5 m Hình 12.1 Sơ đồ xác định chiều rộng phần xe chạy b) Bán kính đoạn đường cong: Bán kính nhỏ đoạn đường cong xác định theo điều kiện đảm bảo tốc độ xe chạy cần thiết sau: v2 R= ,m (12-3) 127d i n Trong đó: φd - hệ số bám dính bánh xe với mặt đường (khi mặt đường ẩm φd=0,16); in - độ dốc ngang mặt đường, in = 06 % Dấu “+” tương ứng với trường hợp mặt đường nghiêng phía tâm cong, dấu “-” tương ứng với trắc ngang mái xe chạy Tương ứng với độ siêu cao lớn in = 0,06 bán kính cong nhỏ xác định theo biểu thức: Rmin = 0,0375.v2 , m (12-4) Trong thiết kế, thường chọn cho đường có bán kính cong lớn, μ ≤ 0,1 khơng phải bố trí siêu cao Bán kính cong khơng cần có siêu cao xác định theo biểu thức: v2 Ro = ,m (12-5) 127(0,08 i n ) c) Siêu cao lưng đường đoạn cong: Ở đoạn đường cong có bán kính nhỏ 200 m cần phải siêu cao lưng đường nhằm khắc phục lực ly tâm tác động lên ô tô chuyển động quay tròn Độ dốc ngang (siêu cao) mặt đường lấy in = 20 60 %o tuỳ theo bán kính cong tính theo cơng thức: v2 , đvtp in = (12-6) 127 R Trong đó: v - tốc độ xe chạy km/h; R - bán kính cong đường, m; μ - hệ số lực ngang tính tốn, thường lấy μ = 0,08 0,10, tối đa 0,15 (tương ứng với R ≈ Rmin) Ở sườn núi cao, tâm cong nằm phía vực siêu cao lớn khơng i n ≤ 0,04 142 ... 12 VẬN TẢI ÔTÔ TRÊN MỎ LỘ THIÊN 12. 1 Đặc điểm đường ô tô mỏ lộ thiên Đường ô tô mỏ lộ thiên phân thành hai loại: đường sản xuất đường dân dụng Đường sản xuất dùng để vận chuyển đất đá, khống sản. .. 23 4 20 0 25 0 190 148 25 0 300 26 0 300 355 25 5 355 380 340 380 1 120 1 120 1100 120 0 125 0 125 0 60 60 60 60 75 75 Chiều dài đầu máy, m 13 ,28 21 , 32 20,96 21 ,37 15,46 16 ,22 Chiều cao lớn nhất, m 4,66... EL -2 100 1000 1500 L-1 150 1500 1500 3E 150 1500 1500 6E D-100M D-94 180 100 94 1800 1000 940 1500 10000 1000 160 30,5 24 2 30,5 198 28 317 28 ,7 165 31 20 0 30 23 0 20 0 25 0 23 4 20 0 25 0 190 148 25 0