Автомобильный карьерный транспорт получил широкое распространение
на открытых разработках горнодобывающих отраслей во всем мире.
Применение автотранспорта в горном деле подтверждает его высокие
технико-экономические показатели при использовании в сложных
условиях: глубокое или сложное залегание полезных ископаемых,
разработка месторождений с ограниченными запасами (при ограничении
размеров в плане до 2,5 км) или малым сроком эксплуатации.
Автотранспорт рационально использовать в карьерах с небольшими
объемами производства (примерно 50...90 млн. т/год) при расстоянии
транспортировки грузов 3...5 км.
|
Основу автомобильного карьерного транспорта составляют самосвалы.
Используют также выемочно-транспортирующие машины – скреперы (при
совмещении экскавационных работ) и подъемно-транспортное
оборудование – фронтальные погрузчики (особенно на схемах разработки
с применением драглайна или кранлайна).
Самосвалы имеют свои преимущества перед конвейерным транспортом в
условиях транспортировки горных пород с разными физико-механическими
свойствами. При этом в отличие, например, от железнодорожного
транспорта достигается упрощение процесса отвалообразования, есть
возможность передвигаться по относительно крутым (4...5° или
8...100‰) подъемам автодорог за счет сокращения длины транспортных
коммуникаций. Основные недостатки автотранспорта – цикличность,
зависимость от состояния дорог, снижение производительности в сезон
дождей, в гололедицу, снегопад, загрязнение атмосферы отработавшими
газами, высокие энергоемкость и эксплуатационные затраты.
 |
В настоящее время наиболее широко в карьерах применяют три типа
автосамосвалов: строительные грузоподъемностью 10...25 т для
передвижения по дорогам общего пользования, строительные с
шарнирно-сочлененной рамой грузоподъемностью 10...50 т и внедорожные
карьерные грузоподъемностью 23...345 т. Менее распространены
карьерные автопоезда в составе седельных тягачей для буксировки
самосвальных прицепов и полуприцепов. В ограниченных случаях
используют рудничный автотранспорт.
Маркировка отечественных машин соответствует отраслевой нормали
ОН 025 270-66 (см. таблицу), а по классификации транспортных
средств, принятой в правилах ЕЭК ООН и ГОСТ Р51709–2001, их относят
к категории № 3. За рубежом, например в Японии, также существуют
внутренние стандарты, однако в маркетинговых интересах производители
обычно вводят собственную классификацию по классу грузоподъемности и
применяют собственную индексацию.
 |
Использование строительных самосвалов в карьерах обычно
ограничено их малой грузоподъемностью и затруднениями при перевозке
крупнокусковых грузов, однако они незаменимы в местах, где перевозки
технологически можно осуществлять только по дорогам общего
пользования (например, в дорожном или гидротехническом строительстве
в местах с высокой плотностью населения, где применение
специализированного транспорта затруднено), на перевозке сыпучих и
мелкокусковых грузов (песок, щебень, предварительно разрыхленная
порода) или в карьерах с малыми объемами добычи на плече до 40 км.
Сейчас в России самосвалы «строительной группы» выпускают ЗАО
«Бецема», заводы Пушкинский машиностроительный, «Урал», КамАЗ,
НефАЗ, КЗКТ («Русич») и «Яровит», в ближнем зарубежье – МАЗ, КрАЗ и
МЗКТ («Волат»).
Внедорожные самосвалы с шарнирно-сочлененной рамой (для удобства
их часто называют ADT – от англ. articulated dump truck) обычно
используют в строительстве, но в отличие от строительных самосвалов
они приспособлены для применения на бездорожье. (См. журнал «ОС» № 12, 2004 г.) Сейчас на
российском рынке этот вид спецтехники представлен пятью
производителями – БелАЗ, МоАЗ, ЧСДМ, Bell и Volvo.
 |
Кроме этого во всем мире такие машины выпускают компании
Caterpillar, CNH (известны под марками Astra, Case, DDT, Link-Belt,
FIAT-Kobelco, New Holand, O&K), Desmond, Hydrema, JCB, John
Deere (также Hitachi), Kaelble, Komatsu, Mitsubishi, Moxy, NHL,
Randon, Royal, RTC и Terex. Самосвалы с шарнирно-сочлененной рамой
выпускают с колесной формулой 4х2, 4х4, 6х4 и 6х6. Двухосные модели
Volvo A25D по заказу оборудуют специальной системой подруливания (с
выносными колесами, расположенными в базе), что позволяет
разворачиваться в камерах шахт и на открытых площадках с
ограниченным створом для маневров. Некоторые модели выпускают в
варианте для подземных работ. Класс автомобилей ADT в России
является сравнительно новым, хотя до 2000 года предпринимались
отдельные попытки начать их производство. В некоторых карьерах с
начала 1980-х годов ограниченно использовали шахтные сочлененные
самосвалы серии МоАЗ-7405-9586.
Самосвалы для подземных работ сейчас выпускают Atlas Copco,
Burdmachines, Bumar, Caterpillar-Elphinston, Dux, GIA (Kiruna
Truck), Kaelble, Marcotte, Normet, Paus, Tamrock и YMC. Конструкция
этих машин позволяет использовать их на открытых горных разработках,
но специфика подземных работ (для чего они, собственно, и
сконструированы) не позволяет применять их с полной отдачей в
карьерах.
 |
Основу автопарка, используемого на открытой разработке полезных
ископаемых, составляют карьерные (внедорожные) самосвалы. Сейчас их
выпуском занимаются более 20 компаний: БелАЗ, МоАЗ, Ashok-Leyland,
Bharat, Case, Caterpillar, Caterpillar-Elphinston, Hindustan,
Hitachi (Euclid), Komatsu, Kyomsungsang (Kumsusan – Кымсусан),
Kress, Liebherr, NHL, Perlini, Randon, Rimpull, Shaofeng (Шаофэн),
Tamrock (Toro Supra), Terex (Unit Rig и Payhauler), Terberg и
Zhonghuan (Чжунхуань). Разнообразие применяемых за многолетнюю
историю развития самосвалов схем привело к тому, что наиболее
целесообразной стала схема с приводом на задние колеса и разгрузкой
кузова назад. Прочие схемы, например привод на переднюю, среднюю
ось, поворотный кузов или кузов с боковой разгрузкой, думперы и
проч., в карьерах так и не прижились.
Выпуском полноприводных двухосных моделей заняты МоАЗ, Terex.
Кроме этого многоосные автомобили выпускают Ashok-Leyland (ALRD 20,
6х2) и Tamrock (производит в двух вариантах – 10х6х8 и 8х8х8), в их
моделях изменение направления движения осуществляется поворотом
мостов вокруг оси подвешивания к раме – рулевая трапеция попросту
отсутствует.
 |
Компании Terex и Rimpull предлагают на рынке автопоезда –
полуприцеп с донной разгрузкой в составе с карьерным тягачом. Такие
самосвалы целесообразно применять в комплексе со специальными
разгрузочными механизмами. Подобная схема опорожнения кузова
используется на карьерных 180-, 200- и 330-тонных самосвалах Kress.
Необходимо заметить, что подобную схему разгрузки широко применяли
на Западе в угольных разрезах в 1950–1970-х годах. Вместо самосвалов
использовали высокопроизводительные самоходные скреперы, которые
загружали в карьере и перегружали на эстакадах горную массу в
конвейерные транспортеры или в кузова землевозов, отвозивших ее на
склад. Большинство землевозов в то время представляли собой
двухосный трактор-тягач или одноосный тягач скрепер в составе с
прицепом-кузовом ковшовой формы. Эту схему сейчас не используют по
причине высоких затрат на содержание парка инфраструктуры (в среднем
расходы увеличиваются на 22...83%).
Для современных автосамосвалов с колесной формулой 4х2 расчетный
(руководящий) уклон в карьерах по соображениям пропускной
способности, обеспечения безопасности и скорости движения
принимается равным 70...80‰. В исключительных случаях на отдельных
участках допускается уклон до 100‰. При использовании автопоездов с
колесной формулой 6х2 и 6х4 для обеспечения эффективности перевозок
целесообразнее пологий уклон 40...50‰.
 |
Все современные автомобили, используемые в карьерах, оснащены
дизелями мощностью 200...3550 л.с. с турбонаддувом, рабочим объемом
от 10 до 117 л. Применение других двигателей внутреннего сгорания и
газотурбинных силовых установок не оправдало себя ни экономически,
ни экологически, ни технологически. Удельная мощность дизелей
находится в пределах 3,7...5,6 кВт/т. Привод на колеса
осуществляется от двигателя через гидромеханическую коробку передач
(на самосвалах грузоподъемностью до 100 т) или от системы
дизель-электрического привода с мотор-колесами, оснащенными
индивидуальной силовой установкой – электродвигателем. Применение
электромеханической трансмиссии вкупе с невысокой удельной мощностью
дало возможность использовать на карьерных самосвалах систему
электропривода от внешней электросети. Такая схема позволяет снизить
издержки при транспортировке горной массы на большое расстояние – до
20 км при значительных объемах добычи, тепловую нагрузку на дизель
на затяжных подъемах, а также в карьерах с большим залеганием
полезных ископаемых. Например, система Siemens, используемая для
электроснабжения дизель-троллейвозного транспорта, зарекомендовала
себя как экономически эффективная и экологически чистая и широко
использовалась на карьерах ЮАР (Palabora Mining Company, 1981–1985
гг.), Намибии (Rossing Mine, 1986 г.) и Заира (Gecamines, 1986 г.).
Тяговые сети карьеров выполнены на постоянном токе номинальным
напряжением 1,5 и 3,0 кВ или однофазном переменном токе номинальным
напряжением 10 кВ.
 |
Кузова самосвалов изготавливают из низколегированной стали с
высокой прочностью на растяжение. В качестве разгрузочного привода
применяют мощное гидравлическое подъемное устройство –
телескопические гидроцилиндры, позволяющие опрокидывать кузов назад
на угол 43...65° и выгружать грузы массой до 300 т. Разгрузка
занимает от 9 до 30 с. Одна и та же модель самосвала для разных
условий эксплуатации может быть оснащена кузовами различного
исполнения – с плоским, двускатным днищем, ковшового типа, с
футеровкой, с запираемым задним бортом (для перевозки грузов высокой
плотности). Все кузова оснащены защитным козырьком над кабиной,
обеспечивающей требования стандарта FOPS (защита от падающих сверху
предметов). Машины грузоподъемностью до 70 т оснащают кузовами с
принудительной «эжекторной» разгрузкой и теледумперами, разгрузка
которых осуществляется за счет уменьшения внутреннего объема кузова.
Опрокидывание кузова таких машин происходит за счет смещения груза к
заднему борту.
Основных игроков на рынке карьерных самосвалов не много.
Первенство по числу выпускаемых машин держит БелАЗ, в состав
которого еще в 2004 году вошел Могилёвский автозавод. На рынке
крупных самосвалов лидирует Caterpillar. Деятельность этой компании
в сфере производства карьерных автосамосвалов началась в 1963-м с
выпуска 35-тонного самосвала Caterpillar 769.
 |
До этого компания выпускала одно- и двухосные тягачи для
самосвальных прицепов и полуприцепов Athey. Сейчас компания
выпускает девять моделей карьерных автосамосвалов и четыре базовые
модели строительных самосвалов с шарнирно-сочлененной рамой, не
считая машин Elphinston, собираемых в Австралии.
Следом за Caterpillar идет компания Komatsu, и основу ее
производства составляют самосвалы грузоподъемностью 25...300 т, в
том числе модели, доставшиеся в наследство от Dresser. Активно
конкурируют с этими гигантами на рынке компании Terex и Hitachi. В
секторе сочлененных самосвалов выделяются компании CNH, Bell и
Volvo, но основной упор они делают на использование своих машин в
дорожном строительстве.