Карьерные автомобильные дороги

Карьерные автомобильные дороги

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 тран с порт». 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 ЕК ? + ?Ш где Е - ширина автомобиля, м; К ? - коэффициент, учитывающий суммарную скорость встречных автомобилей (при V = 20-30 км/ч, К ? = 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 = l 2 R -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 двухи 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 однои 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 ? t м ) -1 = 1000?(К ? S) -1 где К ? - коэффициент неравномерности движения К ? = 1,25?1,75; t м - интервал времени между автомобилями, мин; S - расстояние между автосамосвалами, м Расстояние между самосвалами должно быть не менее тормозного пути. S ? 0,278 V t p + 3,9 ·?V 2 /(1000? m + ? 0 ± i) + l м где t p - время реакции водителя и время приведения тормозов в действие (t p = 1?2 с); l м - длина машины, м ? - коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс автомобиля (для автомобилей с гидромеханической трансмиссией при движении с грузом ? = 1,03?1,01; при движении порожняком ? = 1,085?1,07; для автомобилей с электромеханической трансмиссией ? = 1,1?1,15); ? m - коэффициент сцепления колеса с дорогой при торможении; i - уклон автодороги в . ? 0 - удельное основное сопротивление движению автомобиля, Н/кН:
Дороги Тип покрытия ? 0, 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 М а (т/сутки) определяется: М а = П у q/f p где П у - пропускная способность ограничивающего участка дороги (автомобилей/сутки); f p - коэффициент резерва пропускной способности (f p = 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 м 2 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 м 3 на 1000 м 2 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/м 2 (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.