Параметры карьерных автодорог. Содержание и ремонт карьерных автодорог

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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∂ = 1,25ч1,75;  
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 = 1ч2 с);  
lм – длина машины, м  
δ – коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс автомобиля (для автомобилей с гидромеханической трансмиссией при движении с грузом δ = 1,03ч1,01; при движении порожняком δ = 1,085ч1,07; для автомобилей с электромеханической трансмиссией δ = 1,1ч1,15);  
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 = 1,75ч2);  
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/ 

 

 

http://www.mining-media.ru/ru/article/anonsy/267-proektirovanie-karernykh-dorog

http://files.stroyinf.ru/Data1/2/2696/

http://www.giab-online.ru/files/Data/2009/1/Yakovlev_1_2009.pdf

Проектирование карьерных дорог

Просмотров: 1953

А.Г. Колчанов, к.т.н., ЗАО «ПромтрансНИИпроект»

В настоящее время в России открытым способом добывается более 60% угля, более 90% железной руды, более 70% цветных металлов, практически 100% природного сырья для промышленности стройматериалов. Общий объём ежегодных перевозок автомобильным транспортом в современных карьерах превышает 6 млрд. т. Наибольшее распространение при добыче рудных материалов и угля получили автосамосвалы грузоподъёмностью 110–130 т, наблюдается тенденция использования автосамосвалов особо большой грузоподъёмности 180–220 т и более.

Использование таких самосвалов приводит к увеличению ширины автомобильных дорог, толщины дорожных конструкций и соответственно их стоимости. Материалоёмкость дорожных конструкций на карьерных дорогах превышает в 15 раз и более материалоёмкость дорог общего использования. Поэтому обоснованное назначение толщины дорожных конструкций на карьерах и разрезах представляет собой одну из актуальных задач проектировщика.

В России первый системный подход к проектированию дорог был изложен в 1870 году Егором Головачёвым, который в своей книге представил анализ существующего положения в проектировании, строительстве и содержании дорог в России и аргументировано предложил свой подход к этим проблемам [1]. Свои выводы Е.Головачёв сделал на основе длительных и многочисленных наблюдений за работой дорог в разных регионах страны.

В период до 1930-х годов крупных работ в области дорожных исследований не проводилось. В 1936–1938 гг. под руководством профессора Н.Н. Иванова были проведены исследования работы дорожных конструкций и разработаны технические условия на их проектирование. В качестве критерия прочности дорожной одежды была использована крайне неопределённая величина несущей способности грунта [2].

В 1950-е годы на основе анализа работы дорожных конструкций и теоретических исследований с использованием распределения напряжений Буссинэска в качестве критерия прочности была использована величина вертикального накопленного перемещения поверхности покрытия. Предложенный метод позволил определять толщину дорожной одежды с учётом грунтовых и гидрологических условий, типа автомобиля и интенсивности движения. Метод использовался проектными организациями СССР более 20 лет и перестал удовлетворять в условиях возрастающей интенсивности и изменения состава движения, появления новых материалов и технологий строительства и другого. [3]. В связи с этим был разработан принципиально новый подход к проектированию дорожных одежд.

Проведённые исследования показали, что не только монолитные, но и дискретные материалы, не способные сопротивляться растяжению, могут работать в соответствующих конструкциях как упругие среды, что подтверждается также теоретическими исследованиями.

Это позволило рассматривать современные дорожные конструкции как сплошные квазиизотропные твёрдые среды, величину перемещений и деформаций – как незначительную по сравнению с размерами конструкций, связь деформаций и напряжений – линейную задачу о напряжённодеформированном состоянии как квазистатическую. Указанные предпосылки позволяют свести задачу о напряжённодеформированном состоянии к задаче теории упругости слоистого полупространства.

Однако, проектирование дорожных конструкций в упругой стадии целесообразно только для конструкций с капитальным типом покрытия (асфальтобетон и т.п.). Дорожные конструкции облегчённого и переходного типа целесообразно проектировать в упруго-вязко-пластической стадии. В соответствии с этим дорожные одежды с капитальным типом покрытия в России принято проектировать по трём критериям: упругому прогибу, сдвигу в грунте или слабосвязных материалах и растяжению при изгибе верхних монолитных слоёв (асфальтобетон и т.п.).

Дорожные одежды с облегчённым и переходным типом покрытия проектируют по двум критериям: упругому прогибу и сдвигу в грунте или в слабо связных материалах. Такой подход к проектированию дорожных конструкций принят и для карьерных дорог [4].

Однако, большое разнообразие подвижного состава и условий его работы в карьере потребовали длительных (более 30-летних) теоретических и экспериментальных наблюдений и исследований, которые были выполнены сотрудниками ЗАО «ПромтрансНИИпроект».

Основные задачи, которые решались в ходе исследований: - установление требуемой прочности дорожных конструкций в зависимости от общего объёма перевозок и состава движения;

- обоснование расчётных  параметров подвижного состава;

- уточнение модулей упругости  грунтов и асфальтобетонов с  учётом фактической продолжительности  воздействия нагрузки;

- определение сдвигающих  напряжений в грунтах и слабосвязных материалах с учётом реальных значений параметров, определяющих данную конструкцию;

- определение коэффициентов  приведения различных типов карьерных  самосвалов к расчётному;

- определение коэффициентов  приведения различных давлений  в шинах к расчётному, и другие вопросы.

Установление требуемой прочности дорожных конструкций

Практика проектирования конструкций по критерию предельного упругого прогиба подтверждает высокую надёжность этого метода при условии соответствия проектных значений модулей упругости фактическим и учёта неоднородности условий работы покрытия. Однако, этот метод не давал надёжных результатов в случае недостаточного возвышения бровки земляного полотна и переувлажнения грунтов, а также при зимнем вспучивании, превышающем предельное значение. Аналогичный по надёжности результат обеспечивали конструкции, содержащие неорганические вяжущие.

Исследования работы дорожных конструкций подтвердили, что неразрушенные конструкции, как правило, работают в стадии упругих деформаций. В связи с этим такой критерий необходим для проектирования дорожных конструкций, что подтверждается и зарубежными данными (AASHO и др.).

Для установления требуемого модуля упругости дорожных одежд были проведены измерения упругого прогиба прецизионным нивелиром под колёсами гружёных карьерных автосамосвалов с нагрузкой на ось от 150 кН до 1100 кН на дорогах с асфальтобетонным и другими типами покрытий [5]. Испытания проводились на дорогах с разрушенными и не разрушенными покрытиями.

На основании полученных данных по каждому участку были построены интегральные кривые распределения, которые позволили установить требуемый модуль для конкретного участка. Измерение прогибов проводили в различных регионах страны в течение длительного периода (более 5 лет). В результате испытаний было получено эмпирическое выражение для определения требуемого модуля.

В частности для самосвалов с нагрузкой на спаренное колесо 228 кН требуемый модуль упругости Етр предлагается определять из выражения:

где: ΣN – суммарное число проходов автомобиля с колёсной нагрузкой 228 кН.

Требуемый модуль для самосвалов с другой нагрузкой вычисляется с помощью коэффициента приведения.

ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЁТНЫХ ПАРАМЕТРОВ КАРЬЕРНЫХ САМОСВАЛОВ

Расчётный диаметр отпечатка в значительной степени определяет толщину дорожной конструкции. Поэтому обоснованное определение отпечатка колеса на поверхности покрытия стало одним из основных направлений наших исследований.

В настоящее время расчётный диаметр отпечатка определяется по выражению:

где: Qн – нормативная нагрузка на спаренное колесо автомобиля, кН; p – давление воздуха в шине, МПа.

Этот подход не учитывает того факта, что шины задних колёс автомобиля находятся друг от друга на некотором расстоянии, поэтому и напряжения в них меньше, чем, если бы колёсная нагрузка действовала на одиночные колёса. С целью определения диаметра отпечатка с учётом реальной расстановки шин заднего колеса (в дальнейшем – расчётный эквивалентный диаметр отпечатка) были проведены специальные аппаратурные исследования распределения напряжений, перемещений с параллельным измерением температуры в слоях дорожной одежды [6]. Измерение напряжений и перемещений осуществляли в горизонтальном и вертикальном направлениях, в статическом и динамическом положении.

Местоположение колеса относительно датчиков колебалось в пределах от 0 до 2 м с каждой стороны. Запись температуры осуществлялась круглосуточно в течение одного месяца с параллельным измерением температуры воздуха.