Шахтный транспорт

ШАХТНЫЙ ТРАНСПОРТ (а. mine transport; н. Grubenforderung, Grubentransport; ф. transport de mine; и. transporte de minas) — комплекс сооружений и устройств, предназначенный для приёма и перемещения различных грузов и людей на подземных горнодобывающих предприятиях. На современных шахтах в задачи шахтного транспорта входит формирование и реализация двух разнонаправленных (встречных) грузопотоков. Первый включает транспортирование людей, оборудования и других грузов к очистным, подготовительным забоям и другим производственным участкам; второй — приём и транспортирование в обратном направлении до околоствольного двора (на шахтах, вскрытых вертикальными стволами) или до поверхности (вскрытых наклонными стволами и штольнями) полезных ископаемых из очистных забоев (или породы из подготовительных), доставки в том же направлении демонтированного оборудования, металлолома, других вспомогательных грузов и людей.

Шахтный транспорт включает транспортные машины, транспортные коммуникации, вспомогательное оборудование (погрузочные, перегрузочные и разгрузочные пункты), средства автоматизации и диспетчеризации, а также технического обслуживания и ремонта. В зависимости от места функционирования различают шахтный транспорт подземный (забойный, участковый, магистральный, в околоствольных дворах и наклонных стволах) и шахтный транспорт поверхности (в надшахтных зданиях, породных отвалах, складах). В зависимости от вида перевозимого груза шахтный транспорт разделяют на основной, предназначенный для перемещения полезных ископаемых и пустой породы, и вспомогательный — для перемещения горного оборудования, различных материалов и людей.

Основные виды подземного шахтного транспорта — локомотивный, конвейерный, самоходный на пневмошинном механизме перемещения, гравитационный, скреперный, гидравлический и пневматический. Вспомогательный шахтный транспорт (по горизонтальным и наклонным главным и участковым выработкам) — локомотивный или самоходный, монорельсовый (с локомотивной или канатной тягой), моноканатные дороги или напочвенные дороги с канатной тягой. Перевозку людей осуществляют пассажирскими составами, сформированными из специальных вагонеток, самоходными машинами на пневмошинном механизме перемещения, монорельсовыми или моноканатными подвесными дорогами, реже людскими или специально приспособленными конвейерами. В качестве вспомогательного оборудования шахтного транспорта широко применяют затворы, питатели, опрокидыватели вагонеток, лебедки, толкатели, различное путевое оборудование; контейнеры, поддоны, пакетирующие кассеты для формирования материалов и изделий в грузовые единицы, приспособленные для механизированных способов погрузки, разгрузки и складирования (см. Перегрузочный пункт), а также перевозки различными видами транспорта без перегрузки по всему пути их перемещения.

Основные виды шахтного транспорта на поверхности шахты — гравитационный (самотёчный) под действием силы тяжести и конвейерный. Транспортное оборудование технологического комплекса поверхности шахты отличается в зависимости от вида подъёма. На шахтах большой производственной мощности применяют скиповой подъём, при котором полезное ископаемое от приёмных бункеров транспортируется ленточными конвейерами к погрузочным устройствам железнодорожных вагонов или на резервный склад. На поверхности шахты ленточные конвейеры располагают в закрытых галереях на разгрузочных эстакадах. При клетевом подъеме в надшахтном здании производят приём, разгрузку и отправку в шахту порожних вагонеток. Обмен вагонеток в надшахтном здании осуществляют по двум основном схемам: со свободным перемещением по рельсовым путям под действием силы тяжести с последующей компенсацией потерянной высоты или с принудительным перемещением вагонеток с помощью различных механизмов.

При вскрытии рудного месторождения наклонными стволами и использовании самоходных машин транспортирование всей горной массы осуществляют подземными автосамосвалами до мест назначения на поверхности шахты. Породу от надшахтного здания в отвал перевозят в основном автотранспортом, реже с помощью подвесных канатных дорог.

Средства шахтного транспорта по принципу действия подразделяют на транспортные машины непрерывного действия, перемещающие грузы непрерывным потоком с загрузкой и разгрузкой при движении рабочего органа (конвейеры, элеваторы ковшовые, специальные погрузочные машины и др.), и периодического действия, загрузку и разгрузку которых производят при полной остановке транспортной машины или на малой скорости её движения (вагонетки, самоходные вагоны, конвейерные поезда и бункер-поезда, автосамосвалы подземные, монорельсовые дороги с локомотивной тягой, скреперные и другие установки). Выбор видов и средств шахтного транспорта зависит от системы вскрытия месторождения, системы разработки, способов отбойки полезных ископаемых и породы (взрывной или механической), характеристики транспортируемой горной массы (кусковатость, плотность, абразивность), дальности перемещения, величины грузопотока.

Перемещение горной массы в шахте от забоя до околоствольного двора или на поверхность осуществляют одними видами транспортных машин или несколькими видами с перегрузкой с одного вида транспорта на другой. Цепь взаимосвязанных и управляемых транспортных машин и механизмов, включающих перегрузочные пункты, средства диспетчеризации и автоматизации и обеспечивающих надёжное перемещение горной массы в заданном направлении, представляет собой транспортный комплекс, при различных видах транспортных машин — комбинированный транспортный комплекс (комбинированный шахтный транспорт).

В зависимости от конкретных горнотехнических условий подземной разработки полезных ископаемых, вида транспортируемых грузов (уголь, руда) и неравномерности грузопотока применяются простые (с одним видом) и комбинированные схемы транспорта. На отечественных угольных шахтах, разрабатывающих пологие и наклонные пласты, в участковых горизонтальных, а также участковых и главных (капитальных) наклонных выработках с углом наклона до 16-18° используют в основном конвейерный транспорт, а в главных горизонтальных выработках — конвейерный транспорт или локомотивную откатку. При этом преимущественно вид транспорта устанавливается на основании технико-экономического сравнения вариантов.

На зарубежных угольных шахтах с камерно-столбовой системой разработки распространён самоходный безрельсовый транспорт (самоходные вагоны с донным конвейером и погрузочно-транспортные машины). На угольных шахтах, разрабатывающих крутые пласты, в участковых горизонтальных промежуточных выработках применяют конвейерный транспорт, в участковых углеспускных печах и гезенках — гравитационный самотёчный, в вертикальных межгоризонтальных выработках — спиральные спуски, а в штреках и квершлагах на горизонте околоствольного двора — конвейерный, комбинированный конвейерно-локомотивный или только локомотивный транспорт. При вскрытии угольного месторождения наклонными стволами возможно использование конвейерного транспорта от забоя до поверхностного комплекса, включая погрузку угля в железнодорожные вагоны внешнего транспорта. На стыках различных видов транспорта применяют аккумулирующие (усредняющие) ёмкости в виде горных бункеров — специализированных наклонных или вертикальных горных выработок, снабжённых питателями или регулируемыми затворами, а также механизированных бункеров, устанавливаемых в горизонтальных или наклонных выработках и имеющих вместимость от 50 до 200 м³.

На рудных шахтах по добыче крепких руд чёрных и цветных металлов и горно-химического сырья для перемещения горной массы от мест погрузки из очистных забоев или рудоспусков по откаточным выработкам к шахтному стволу наиболее распространён локомотивный транспорт. Перемещение (доставку) горной массы от забоя очистной выемки до места погрузки в вагонетки локомотивной откатки производят погрузочно-транспортными машинами или подземными автосамосвалами, скреперными установками, реже конвейерами. В рудных шахтах, вскрытых наклонными стволами, дроблёную руду на поверхность транспортируют ленточными конвейерами под углом 16-18°. На некоторых рудных шахтах при отработке мощных месторождений руду транспортируют автосамосвалами от забоев до околоствольного двора, а иногда и на поверхность шахты (при вскрытии месторождения штольнями или наклонными стволами с углами не более 12°). Подземные автосамосвалы грузоподъёмностью 10-45 т загружают погрузочными машинами с нагребающими лапами, подземными экскаваторами, ковшовыми колёсными погрузчиками.

При комбайновой выемке калийных руд длинными очистными забоями руду по забою и блоковым выработкам доставляют скребковыми конвейерами, а по панельному штреку и магистральным выработкам до околоствольного двора или по наклонному стволу на поверхность — ленточными конвейерами. При камерно-столбовой системе разработки калийных руд в комплексе с проходческо-добычным комбайном и бункер-перегружателем для транспорта руды от бункер-перегружателя до блокового скребкового конвейера применяют самоходные вагоны с донным конвейером.

При подземной разработке марганцевых руд, например длинными столбами с заходками, используются ленточные конвейеры, осуществляющие транспорт руды до околоствольного двора или до погрузочного пункта магистрального локомотивного транспорта.

На подготовительных работах при проведении выработок по крепким породам буровзрывным способом применяют погрузочные машины, ленточные перегружатели и локомотивный транспорт, в рудных шахтах — самоходный транспорт. При комбайновом способе проходки по породам невысокой крепости для транспорта горной массы используются локомотивный или конвейерный транспорт — сочетание скребковых и ленточных конвейеров или телескопические ленточные конвейеры.

Несмотря на многообразие условий разработки на современных подземных горнодобывающих предприятиях основным видом шахтного транспорта остаётся локомотивный, средствами которого на угольных шахтах по магистральным откаточным выработкам перевозится около 60% горной массы, а на шахтах по добыче крепких руд — почти 100%, исключая предприятия, где применяют подземные автосамосвалы. Обслуживание погрузочных пунктов при локомотивной откатке на угольных и рудных шахтах осуществляется по одному из двух видов организации движения: локомотив закрепляется за определённым составом; локомотив не закреплён за составом. В первом случае (на рудных шахтах, где имеется большое количество часто перемещаемых погрузочных пунктов) состав передвигается локомотивом при погрузке, на перегонах и при разгрузке, что не требует дополнительного маневрового оборудования. Однако такой вид организации движения отличает относительно низкий коэффициент использования локомотивов. Во втором случае (на угольных шахтах при небольшом числе относительно стабильных погрузочных пунктов) состав перемещается локомотивом только на перегонах, а перемещение вагонеток при погрузке и разгрузке осуществляется различными маневровыми устройствами. Такой вид организации движения значительно повышает коэффициент использования локомотивов, создаёт возможность запаса порожних вагонеток на станциях, однако требует использования маневрового оборудования.

Применение саморазгружающихся секционных поездов, включающих секции с откидным днищем, позволяет организовать поточную технологию работы локомотивной откатки, при которой высокая производительность обеспечивается комплексной механизацией всех взаимосвязанных транспортных операций: погрузки, транспортирования и разгрузки. При этом откатка осуществляется по замкнутой трассе.

Чёткая работа большого числа локомотивов обеспечивается автоматизацией процессов откатки. Она включает сигнализацию, централизацию и блокировку (СЦБ), дистанционное управление локомотивами и диспетчерскую службу. В зависимости от числа эксплуатируемых локомотивов, расстояния транспортирования, производительности и степени сложности путевого развития применяется несколько систем СЦБ. Так, шахты с небольшим числом электровозов и малой производственной мощностью оборудуют автоматической световой блокировкой или путевой сигнализацией без контроля за положением стрелок. При несложной схеме путевого развития и маневрирования в околоствольном дворе используют систему автоматической блокировки стрелок и сигналов, переключение которых производится автоматически по команде машиниста электровоза. При сложной схеме путевого развития, наличии в работе более 10 электровозов и большой производственной мощности применяют устройства электрический централизации, которые позволяют диспетчеру осуществлять с распорядительного аппарата все переключения по переводу стрелок и изменению сигналов. На угольных шахтах, где более сложные условия эксплуатации локомотивного транспорта, получила распространение автоматическая путевая сигнализация и блокировка стрелок и сигналов. При этом рельсовые пути откаточных выработок разбивают на блок-участки, ограждённые светофорами, оборудованными путевыми датчиками и дистанционно управляемыми с движущего локомотива стрелочными переводами.

На рудных шахтах распространено дистанционное управление электровозом в местах погрузки и разгрузки составов, при этом машинист со стационарного пульта управляет одновременно электровозом и работой погрузочных механизмов. На зарубежных шахтах внедрены системы автоматического вождения электровозов без машиниста с помощью передатчиков, рельсовых антенн и установленных на электровозе приёмников. В системах автоматического вождения используют компьютеры и промышленное телевидение, что позволяет повысить пропускную способность локомотивной откатки, сократить количество подвижного состава и обслуживающего персонала, а также резко повысить безопасность труда.

Наибольшая автоматизация достигнута на конвейерном транспорте. Она включает: дистанционное управление отдельными конвейерами и конвейерными линиями, при которой автоматизируются последовательной пуск конвейеров в порядке, обратном направлению грузопотока, и остановка конвейеров в порядке направления грузопотока; автоматизированный контроль за работой конвейера и его элементов, при котором автоматически отключаются приводные двигатели в случае нарушения режима работы конвейера или отдельных его элементов.

Основное направление развития современного шахтного транспорта — широкое применение наиболее производительного поточного транспорта, в частности, конвейерных и секционных поездов с донной разгрузкой; контактных и аккумуляторных электровозов с большим сцепным весом и системой импульсно-тиристорного управления тяговыми двигателями; систем автоматического вождения электровозов без машиниста; самоходных погрузочно-транспортных машин с дизельным и электрическим приводами и навесным сменным оборудованием многоцелевого назначения; подземных автосамосвалов большой грузоподъёмности; вспомогательного самоходного транспорта, монорельсовых и канатных дорог; средств пакетно-контейнерной доставки на рабочие участки вспомогательных грузов; комплексной механизации и автоматизации всех производственных процессов на погрузке, транспортировании и разгрузке с использованием компьютерной техники.