Организация перевозок угля автомобильным транспортом

Рынок угля разделен на коксующиеся и энергетические угли. Коксующиеся угли являются сырьем для производства в металлургической промышленности. Коксующиеся марки углей относятся к каменному виду угля, в отличие от энергетических марок, которые относятся и к каменному и к бурому виду.

Основным направлением использования коксующегося угля является его переработка в металлургический кокс – твердый продукт высокотемпературного (>900C) разложения каменного угля без доступа воздуха, обладающий определенными свойствами. Металлургический кокс можно получить только из углей марки К или из смеси углей (шихты), которая по свойствам приближается к ним [1, C. 55].

В большинстве случаев коксующийся уголь нуждается в переработке, которую осуществляют обогатительные фабрики. В процессе переработки угля выпускается концентрат угля, который поставляется потребителям.

Транспортная характеристика углей приведена в таблице.

 

Таблица 1

Транспортная характеристика углей

 

Наименование свойств	Значения по маркам и группам угля
	К-10	КЖ-14	К9
Насыпная плотность, т/м3	0,92	0,85	0,85-0,95
Зольность, %	7,2-7,9	7,0-7,9	16,9-18,9
Выход летучих веществ, %	19,6-20,3	21,9-23,3	17,0-22,0
Содержание двуокиси кремния, %	20,0	16,0	8,4-10,45
Нижний концентрированный предел взрываемости (НКПВ) отложившейся пыли, г/м3	38-46	42	95
НКПВ взвешенной в воздухе пыли, г/м3	15-18	17	38
Предельно-допустимая концентрация, (ПДК) пыли в рабочей зоне, мг/м3	2	2	4
Общая влажность	6,1-8,6	9,3-8,0	6-7
Гранулометрический состав в % для кусков угля размером:
более 100 мм
от 50 до 100 мм		3,75
от 25 до 50 мм		11,6	0,45
от 13 до 25 мм		13,6	6,6
от 6 до 13 мм	10 мм	69,19	12,0
от 3 до 6 мм		-	13,85
от 1 до 3 мм		-	24,45
менее 1 мм			42,65

 

Продолжение таблицы 1

 

Ряд рудных грузов и углей делится на классы в зависимости от гранулометрического состава. Так, например, угли делят на классы в зависимости от размера куска угля (мм., Таблица 2):

Таблица 2

Классификация углей  в зависимости от гранулометрического состава

 

Плотный	100 и более
Крупный	50–100
Орех	25–50
Мелкий	13–25
Семечко	6–13
Штыб	менее 6

 

Гранулометрический состав груза определяет возможность применения различных схем механизации погрузочно-разгрузочных работ [26, C. 130].

К основным свойствам навалочных грузов так же относятся следующие.

Угол естественного откоса, или угол покоя. Это угол между плоскостью основания штабеля и образующей, который зависит от рода и кондиционного состояния груза. Рыхлые и пористые навалочные грузы имеют больший угол покоя, чем твердые кусковые грузы. С увеличением влажности угол покоя растет. При длительном хранении многих навалочных грузов угол покоя за счет уплотнения и слеживаемости возрастает. Различают угол естественного откоса в покое и в движении. В покое угол естественного откоса на 10–18° больше, чем в движении (например, на ленте транспортера).

Усадка – уплотнение навалочных грузов вследствие перераспределения частиц груза в массе насыпи и сдавливания нижних слоев верхними. На усадку грузов оказывают влияние свойства груза, способ нагрузки, длительность и условия перевозки [25, C. 13].

Сыпучесть – свойства навалочных грузов, которые при наличии свободной поверхности под воздействием движения пересыпаются с одного борта на другой.

Погрузочный объем – объем, занимаемый 1 т груза в грузовом помещении. При перевозке грузов погрузочный объем является критерием, по которому грузы делятся на «тяжелые» – (1,13-1,54 м3/т) и «легкие» – (1,50-3,7 м3/т).

Распыляемость – способность мельчайших частиц вещества образовывать с воздухом устойчивые взвеси и переноситься воздушными потоками на значительные расстояния. Распыляемость гpузов затрудняет работу людей и требует применения специальных средств индивидуальной и коллективной защиты. Для снижения пыления гpузов необходимо: совершенствовать тару и упаковку; создавать специализированный подвижной состав, погpузочно-разгpузочные устройства и складское оборудование.

Влажность – важнейший показатель состояния груза, поскольку от нее зависит самонагревание, возможность и вероятность самовозгорания. Самовозгорание – действие внутренних источников тепла (биологических и химических процессов), которые протекают в грузе. Самовозгоранию подвержены каменные и бурые угли, древесный уголь [26, C. 117].

Решающим фактором самовозгорания углей, является процесс химического взаимодействия вещества угля и в первую очередь углерода с кислородом воздуха и воды. Окисление углей делится на две стадии. В начальной стадии (при температуре 20-25 °С) образуются малоустойчивые перекисные соединения, содержащие кислород. Во второй стадии (при температуре 25-180 °С) происходит расщепление неустойчивых перекисных соединений. При этом освобождается 60-70% всей тепловой энергии окислительного процесса. Выделяющиеся при расщеплении активный кислород и другие элементы вместе с образовавшимся теплом способствуют окислению новых порций исходного вещества груза [7, C. 53].

Температура груза, по достижении которой начинается бурный процесс окисления, переходящий в самовозгорание, называется критической температурой. По действующим инструкциям критической температурой для ископаемых углей считается: в России – 60 °С; в Англии – 58-75 °С; в США – 75-85 °С.

Слеживаемость еще дно свойство навалочных грузов. Она характеризуется прочным сцеплением частиц груза и максимальной плотностью. Это приводит к потере грузом свойств сыпучести. Причинами слеживаемости являются: сцепление частиц груза от сдавливания при большой высоте укладки; кристаллизация солей из растворов и переход соединений вещества из одних модификаций в другие; химические реакции в грузах.

Степень слеживаемости зависит от размера, формы и характера поверхности частиц груза, наличия и свойств примесей, условий хранения груза, его влажности, гигроскопичности, характера воздействия внешней среды, длительности перевозки и высоты укладки.

Грузы, подверженные слеживаемости, следует хранить в условиях, исключающих или уменьшающих влагопоглощение. Для защиты от взаимодействия с окружающей средой эти грузы следует упаковывать в плотную воздухо- и влагонепроницаемую тару. Таким свойством обладают полимерные пленки [29, C. 15].

Смерзаемость – свойство груза при отрицательной температуре превращаться в сплошную массу и терять свою сыпучесть. Это свойство аналогично слеживаемости груза, и по результатам они идентичны. При смерзании также происходит слипание частиц груза и тем больше и сильнее, чем мельче и более шероховата поверхность частиц груза, больше его влажность и пористость. В наибольшей степени смерзаемости подвержены влажные угли. Восстановление сыпучести проводится рыхлением [4, C. 5].

Таким образом, можно  заключить, что уголь относиться к промышленным грузам, является навалочным, склонным к самосогреванию и самовоспламенению. Относиться к категории опасные грузы. Угли, предъявленные к перевозке, должны быть достаточно термообработаны и охлаждены перед упаковкой что обеспечит качество перевозочного процесса.

 

2. Обзор способов погрузочно-разгрузочных работ при перевозке угля

 

Транспортировка грузов на объект связана с необходимостью их погрузки на месте отправления и разгрузки на месте прибытия. В настоящее время операции погрузки-разгрузки почти полностью механизированы. Для этого используют специальные машины и механизмы [17, C. 87].

По принципу работы все машины и механизмы, осуществляющие погрузочно-разгрузочные операции, подразделяют на следующие группы: работающие независимо от транспортных средств и являющиеся частью конструкции транспортных средств. В первую группу входят специальные погрузочно-разгрузочные и обычные монтажные краны, погрузчики цикличного и непрерывного действия, передвижные ленточные конвейеры, механические лопаты, пневматические разгрузчики и др. Ко второй группе относят автомобили-самосвалы, транспортные приборы с саморазгружающимися платформами и автономными средствами разгрузки, средства для саморазгрузки и др.

Специальные погрузочно-разгрузочные и обычные краны (кран-балки, мостовые краны, козловые, башенные, стреловые, на пневмоколесном и гусеничном ходу, автокраны и др.) широко используют на погрузке и разгрузке железобетонных и металлических конструкций, оборудования, материалов, перевозимых в пакетах, контейнерах и др. Краны, оборудованные специальными захватными приспособлениями и грейферами, могут работать на погрузке и разгрузке лесоматериалов, щебня, гравия, песка, угля и других сыпучих и мелкокусковых материалов [37, C. 453].

Погрузчики получили большое распространение. С их помощью уже сейчас выполняют около 15% всех объемов погрузочно-разгрузочных работ. Широкое применение погрузчиков объясняется их высокой мобильностью и универсальностью. Наиболее широко в строительстве используют универсальные одноковшовые погрузчики, автопогрузчики и многоковшовые погрузчики [31, C. 122].

Универсальные одноковшовые самоходные погрузчики (Рисунок 1, а, б, в) оборудованы ковшом для погрузки и выгрузки сыпучих и кусковых материалов, кроме того, вилочными подхватами, челюстным захватом, бульдозерным отвалом, рыхлителем, экскаваторным ковшом (обратная лопата) и др. Одноковшовые погрузчики выпускают с передней разгрузкой ковша, с разгрузкой на сторону поворотом стрелы (полуповоротные) и с разгрузкой назад. Универсальные погрузчики используют для выгрузки и перемещения материалов на небольшие расстояния, подачи их к подъемно-транспортным машинам, загрузки приемных устройств растворных и бетонных узлов, а также и для различных вспомогательных работ. Грузоподъемность одноковшовых погрузчиков 2; 3; 4; 6 и 10 т.

 

Рис. 1. Погрузчики: a – одноковшовый с задней разгрузкой (в момент загрузки и выгрузки); б– одноковшовый фронтальный с опрокидным ковшом; в– то же, с челюстным ковшом; г– многоковшовый; д – автопогрузчик с вилочным подхватом; 1– питатель-шнек; 2– ковшовый элеватор; 3– рама; 4– загрузочный лоток; 5– вилочный подхват; 6– телескопический подъемник

 

Многоковшовые погрузчики (непрерывного действия) предназначены для погрузки сыпучих и мелкокусковых материалов, в том числе и угля, в автосамосвалы и другие транспортные средства. Многоковшовый погрузчик является самоходной машиной, на раме которой укреплены зачерпывающий орган-питатель и ковшовый элеватор, или конвейер (Рисунок 1, г). Такие машины выпускают нескольких типов, отличающихся в основном конструкцией зачерпывающего органа (подгребающие винты, зачерпывающая шаровая головка, загребающие лапы и др.). К этой группе погрузочно-разгрузочных машин относят и передвижные ленточные конвейеры, которые используют при погрузке сыпучих, кусковых и мелкоштучных грузов [37, C. 454].

Автопогрузчики в качестве рабочего органа имеют телескопический подъемник с вилочным захватом (Рисунок 1, д), а в качестве сменного – ковш, зажимы для штучных грузов, крановую стрелу и другие захватные приспособления.

Грузовые автомобили, которые могут не только осуществлять перевозку грузов, но и самостоятельно загружать себя ими и разгружаться, называют автомобилями самопогрузчиками. Эти АТС отличаются от других грузовых автомобилей тем, что на них установлены различные грузоподъемные приспособления и устройства, приводимые в действие от собственного двигателя автомобиля (Рисунок 2, 3, 4, 5) [17, C. 85].

 

          

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Основные компоновочные схемы размещения консольных cтpeловых кранов на автотранспортных средствах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Автомобили-самопогрузчики с бортовыми манипуляторами: а модели 4950; б модели 39631

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4. Съемные кузова для автомобилей-самопогрузчиков с грузоподъемными устройствами бескранового типа: а, б – универсальная платформа и платформа для легковесных грузов (керамзита, щепы, опилок и др.) соответственно; в, г – цистерна для топлива и битума соответственно; д – базовое шасси; е –контейнер для пищевых отходов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5. Автомобиль-самопогрузчик с портальной стрелой и кузовом-контейнером для навалочных грузов: а – кузов на земле; б – подъем кузова; в – кузов на раме; г – разгрузка кузова