Подъемные установки с резинотросовой лентой как альтернативный вид транспорта на карьере

Транспорт экологически не нейтрален, но различные виды транспорта имеют различную степень влияния на окружающую среду. Выбросы транспорта имеют очень высокую долю: более 90% всех свинцовых выбросов, более 50% всех выбросов NO 2 и более 30% всех летучих органических составляющих. Транспорт выделяет 22% всех выбросов СО 2 . Количество вредных веществ, выделяющихся при работе автотранспорта за отчетный период, можно определить по формуле:

Маг = q • R ■ L где L - пробег автомобиля за отчетный период, км; q – удельная величина выбросов вредных веществ (табл. 1), г/км; R – коэффициент, определяемый для различных видов транспорта (табл. 2).

Таблица 1

Удельные величины выбросов вредных веществ q для различных групп автомобилей, г/км

Группа автомобилей	Окись углерода	Углеводороды	Окислы азота
Грузовые и специальные с бензиновым ДВС	66	14,2	8
Грузовые, специальные грузовые, автобусы с дизельным ДВС	15	6,4	8,5
Автобусы с бензиновым ДВС	61,2	11,3	8
Легковые служебные и специальные	19,8	2,8	2,7

Кроме того, эксплуатация автотранспорта связана с такими факторами как повышенный расход горюче-смазочных материалов, износ покрышек и необходимость их складирования и утилизации, большой объём капитально- подготовительных работ и мероприятий по поддержанию дорожного полотна.

Снизить отрицательное воздействие карьерного автомобильного транспорта на окружающую среду можно при уменьшении пробега автосамосвала L в карьере. Уменьшить эту величину можно применением альтернативных транспортных схем, в том числе и с применением автотранспорта.

Таблица 2

Значение коэффициента R для различных групп автомобилей

Группа автомобилей	R
	окись углерода	углеводороды	окислы азота
Грузовые и специальные с бензиновым ДВС	2,25	2,23	0,8
Грузовые, специальные грузовые, автобусы и дизельным ДВС	2,39	2,4	1,0
Автобусы с бензиновым ДВС	2,23	2,23	0,8
Автобусы дизельные	2,28	2,34	1,0
Легковые служебные и специальные	2,08	2,14	0,85

В табл. 3 приведен сравнительный анализ различных схем транспорта с применением автосамосвалов. Наиболее широко на карьерах могут применяться подъёмные установки. Подъёмная машина, транспортирующая платформы с автосамосвалами, по сравнению со скиповыми подъёмниками, характеризуется большим коэффициентом тары автосамосвалов, но при этом упрощаются погрузочно-разгрузочные операции, и сокращается время, затрачиваемое на них. Автомобильный подъёмник с автономным приводом не может обеспечить высокой скорости перемещения транспортной платформы, а также связан с постоянно работающим на повышенной мощности двигателем автосамосвала.

Применение подъемников любого типа позволяет снизить потребный парк автосамосвалов в 1,5 - 3 раза для глубин 100 - 400 м и более. При этом повышается производительность отдельного самосвала. Экологическая ситуация может быть улучшена уменьшением вредных выбросов, сокращением износа покрышек и ограничением капитальноподготовительных работ в карьере.

На рис. 1 показаны зависимости удельного расхода энергии от высоты подъема для различных транспортных схем. Как видно из графика, наименее энергоёмким является подъём автосамосвалов при помощи подъёмной машины (линия 3). Автотранспорт (линия 2), кроме того, что является источником загрязнения окружающей среды, имеет также и наибольшую энергоёмкость транспортирования горной массы.

Наиболее перспективным из перечисленных транспортных схем является подъемник с подъемной машиной (клетевой или скиповой), который обладает очень высокой производительностью, малой удельной энергоёмкостью, но вместе с тем высокой стоимостью и значительной трудоемкостью его монтажа.

Уменьшить последние показатели возможно применением ленточных тяговых органов вместо канатов [1]. Это приведёт к уменьшению габаритов и стоимости подъёмных машин, сокращению капитальных затрат и повышению эффективности транспорта полезного ископаемого и породы на поверхность.

Таблица 3

Достоинства и недостатки различных схем транспорта с использованием автосамосвалов

1. Автомобильный Трасса: угол <8° Достоинства: Простота организации, малые капитальные затраты на устройства трассы, отработанность технологии Недостатки: Небольшой угол наклона трассы, интенсивный износ шин, загазованность атмосферы, большой расход ГСМ, большой коэффициент тары.

2. Автомобильный цепной Трасса: угол <30° Достоинства: Отсутствие разрыва грузопотока, невысокие капитальные затраты на сооружение подъемника; повышение эффективности автомобильного транспорта, возможность одновременного спуска самосвалов Недостатки: Сложность конструкции, необходимость прицепления автосамосвалов на ходу.

3. Автомобильный подъёмник с автономным приводом Трасса: угол <40° Достоинства: Отсутствие разрыва грузопотока; небольшие горнокапитальные работы по монтажу подъемника; возможность подъема крупнокусковатых скальных пород; малые сопротивления движению Недостатки: Небольшой угол наклона трассы, интенсивный износ шин, загазованность атмосферы, большой расход ГСМ, большой коэффициент тары.

4. Автомобильный подъёмник с подъемной машиной Трасса: по борту карьера. Достоинства: Отсутствие разрыва грузопотока; небольшие горнокапитальные работы по монтажу подъемника; возможность подъема крупнокусковых скальных пород; малые сопротивления движению Недостатки: Большой коэффициент тары автосамосвалов и большой вес тележки; значительная нагрузка на тяговые канаты; ввиду применения подъемной машины со шкивами трения невозможность холостого хода тележки.

H, м

Рис. 1. Зависимости удельного расхода энергии от высоты подъема для различных транспортных схем: 1 – автомобильный подъёмник с автономным приводом; 2 – автомобильный транспорт; 3 – автомобильный подъёмник с подъемной машиной.

Ленточные тяговые органы (ЛТО) уже давно успешно применяются на подъёмно-транспортных машинах. Стальные ленты, например, предлагались для замены канатов подъёмных установок. Был создан опытный образец шахтной подъёмной машины (рис. 2а). Однако, такой недостаток, как стремительное разрушение ленты при появлении микротрещины, остановил развитие такого типа ЛТО.

В настоящее время разработаны резинотросовые канаты (рис. 2б), которые находят широкое применение в качестве уравновешивающих на шахтном подъёме. Они состоят из резиновой матрицы 2, в которой размещена тросовая основа 1. В настоящее время ведутся работы по внедрению таких ЛТО в качестве головных на шахтных подъёмных установках. В частности, предложены схемы бобинных подъёмных установок, которые могут быть применены и на открытых горных работах. На рис. 2в показана одна из предлагаемых украинскими специалистами бобинных установок, которая включает бобины 1, резинотросовые ленты (канаты) 2 и подъёмные сосуды 3. Основным недостатком предлагаемых ЛТО является невысокая разрывная прочность и относительно большая погонная масса.

Рис. 2. Применение ленточных тяговых органов в подъёме

В МГГУ было предложено использовать в качестве тягового органа подъёмных установок современные резинотросовые конвейерные ленты [1]. Они обладают достаточными для горной промышленности грузоподъёмностями, но, несмотря на то, что можно уменьшить толщину рабочих резиновых обкладок до минимума, погонная масса ЛТО всё равно остаётся достаточно высокой. В случае больших движущихся масс на карьерном подъёмнике все преимущества ЛТО могут быть потеряны.

Проведенное сравнение технических характеристик различных ЛТО показало, что наиболее перспективным тяговым органом для карьерных наклонных подъёмных установок можно считать ленты на кевларовой основе, которые имеют значительные жёсткость на растяжение и разрывную прочность, а также небольшую погонную массу [2,3].

Заключение

Эффективность применения подъемников любого типа заключается в том, что потребный парк автосамосвалов снижается в 1,5 - 3 раза для глубин 100 - 400 м, соответственно, при этом повышается производительность отдельного самосвала и улучшается экологическая ситуация в карьере.

Подъемник с подъемной машиной обладает высокой производительностью, но вместе с тем высокой стоимостью и значительной трудоемкостью его монтажа. Применение ЛТО позволят уменьшить эти показатели.