§ 54. ОТКАТКА В ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТКАХ (ч.3)

Расчет электровозной откатки. Вес состава при электровозной откатке ограничивается силой тяги электровоза, определяемой по условию сцепления при трогании с места, длиной тормозного пути и мощностью тяговых двигателей.

По условию сцепления при трогании с места на подъеме i ‰ вес состава (тс) не должен превышать величины

Максимальный вес состава при трогании с места на подъеме,
(142)

где ψ' — коэффициент сцепления колес с рельсами, принимаемый равным 0,25 (при подсыпке песка);

Рс и Р — соответственно сцепной и полный веса электровоза, тс;

ω'гр — удельное сопротивление груженой вагонетки при трогании (8—9 кгс/тс);

а — пусковое ускорение (0,03—0,05 м/с2).

По условию торможения груженого состава на спуске i ‰ вес состава (тс) не должен превышать величины

Максимальный вес груженого состава на спуске,
(143)

где ψ'' — коэффициент сцепления, принимаемый равным 0,17;

Рт — тормозной вес электровоза (для шахтных электровозов значения весов — полного Р, сцепного Рс и тормозного Pт — обычно совпадают);

ω''гр — удельное сопротивление груженой вагонетки при движении (6—7 кгс/тс);

ат — тормозное замедление, определяемое в зависимости от скорости vт начала торможения, которая не должна превышать 10 км/ч, и длины s пути торможения (при движении на руководящем спуске — не более 10 м):

Тормозное замедление.
(144)

Принятый вес состава проверяют по нагреванию тяговых двигателей за время рейса.

Канатная откатка (рис. 154) производится одно- и двухбарабанными лебедками 1, устанавливаемыми в специальных камерах, двумя способами: концевым канатом и бесконечным канатом с натяжным устройством 3.

При первом способе (рис. 154, а) состав, состоящий только из груженых или только из порожних вагонеток, оттаскивают головным канатом 4 от забоя или подтягивают хвостовым канатом 2 к забою. Скорость движения состава не должна превышать 1,5 м/с. Для предотвращения быстрого износа головного каната служат ролики, закрепленные на шпалах по оси пути; хвостовой канат поддерживается роликами, закрепленными на стойках крепежных рам.

Схемы канатной откатки
Рис. 154. Схемы канатной откатки

Применение описанного способа откатки возможно как в однопутных, так и в двухпутных выработках и целесообразно при длине откатки до 300 м и небольшой производительности (до 200 т в смену). К недостаткам способа относятся: необходимость в специальных станциях отправления и приема, сложность обслуживания, а также громоздкость двигателей при большой длине откатки.

Во втором случае при откатке бесконечным канатом (рис. 154, б) одновременно осуществляется движение и грузовых, и порожних вагонеток, прицепляемых (на расстоянии не менее 5 м друг от друга) специальными устройствами к ветвям каната, двигающимся соответственно от забоя и к забою со скоростью не более 1 м/с.

В качестве простейшего устройства такого рода применяют «баранчик» 2 (рис. 155, а) с цепью, легко набрасываемый и снимаемый на ходу и закрепляемый на канате 1 за счет его перегиба.

Поддерживающие устройства при канатной откатке
Рис. 155. Поддерживающие устройства при канатной откатке

Бесконечный канат 1 поддерживается с помощью спаренных зубчатых рынков 2 (рис. 155, б), закрепленных к верхнякам крепежных рам и свободно пропускающих прицепные приспособления вагонеток.

Откатка бесконечным канатом возможна лишь в двухпутных выработках и целесообразна при длине откатки до 450 м. Ее преимущество по сравнению с откаткой концевым канатом заключается в том, что производительность ее зависит от длины откатки. К недостаткам откатки бесконечным канатом относятся большая трудоемкость, необходимость расширения парка вагонеток и пониженная безопасность.

Канатную откатку рационально применять в наклонных выработках при уклоне более 30‰, а также на коротких участках (взамен ручной откатки).

Область применения ручной откатки ограничена подачей порожняка под погрузку на расстояние до 30 м, перемещением вагонеток в коротких поперечных выработках и в начальный период работ при длине откатки до 100 м. Расстояние между вагонетками при ручной откатке должно быть не менее 30 м при уклоне более 5‰. При меньшем уклоне это расстояние может быть уменьшено до 10 м.

Безрельсовый транспорт. Прогрессивным направлением в организации подземного транспорта является применение автомобилей-самосвалов в сочетании с погрузкой породы экскаваторами или машинами ПНБ-3К на гусеничном ходу. Преимущество автосамосвалов заключается в их независимости от энергетических коммуникаций (контактного провода, труб сжатого воздуха) и отсутствии необходимости в рельсовых путях, вагонетках, электровозах и разгрузочных устройствах на месте отвала.

Поэтому в настоящее время тоннели больших сечений (автодорожные, двухпутные железнодорожные, строительные тоннели крупных гидроэлектростанции и т.п.), как правило, строят с применением автомобильного транспорта. При транспорте материалов и породы автосамосвалами обеспечиваются комплексная механизация процесса проходки и возведения обделки и сокращениесрока строительства.

Ядовитые газы (окись углерода, окислы азота, акролеин и т.п.), образуются при неполном сгорании топлива в двигателях внутреннего сгорания, сильно ухудшают состав воздуха в выработке. Поэтому дизельные двигатели предпочтительнее карбюраторных, так как основные компоненты выделяемых ими выхлопных газов (окислы, азота, акролеин и сернистый газ) хорошо растворяются в воде, а сажа частично поглощается стенами выработки. Кроме того, дизельные двигатели экономичнее карбюраторных.

Снижению концентрации ядовитых газов способствует применение на выхлопе автомашин газоочистителей-нейтрализаторов (каталитических или жидкостных) и усиление вентиляции выработки.

Действие каталитических нейтрализаторов основано на окислении продуктов неполного сгорания топлива, происходящем в присутствии катализатора при температуре выхлопных газов не ниже 225° С. Однако более 50% времени работы автомобилей в тоннеле занимают езда порожняком и маневры у забоя на режимах, при которых температура выхлопных газов не превышает 100—140° С. Применение каталитических нейтрализаторов в этих условиях малоэффективно.

Действие жидкостных нейтрализаторов основано на пропускании отработавших газов через водные растворы, поглощающие значительную часть вредных составляющих. К недостаткам жидкостных нейтрализаторов относятся громоздкость, большая масса и нейтральность в отношении окиси углерода. Тем не менее их применение вполне оправдано для большегрузных дизельных машин.

Наиболее распространенные при строительстве тоннелей большого сечения дизельные автосамосвалы МАЗ-503 (грузоподъемность 7 тс, скорость движения в тоннеле 15 км/ч, наименьший радиус поворота 7,5 м) оборудованы жидкостными нейтрализаторами НТЖ-3, работающими на 10-процентном растворе углекислой соды NaHCO3. Эти нейтрализаторы снижают суммарную токсичность выхлопных газов на 65—70 % и хорошо работают при любой температуре.

Для двухполосного движения самосвалов тоннель должен иметь ширину не менее 6 м. Для поворота самосвалов при изменении направления их движения служит стальная плита (платформа), укладываемая в выработке и переносимая вслед за продвижением забоя. Самосвал поворачивается на плите с помощью лебедки на 180° и подходит под погрузку задним ходом.

В зарубежной практике применяют также автомобили-самосвалы особой конструкции, изменяющие направление движения без разворота на платформе, что значительно упрощает организацию транспорта.

Для выдачи породы из забоя могут быть применены также ленточные и скребковые транспортеры. Транспортеры обладают высокой производительностью, занимают сравнительно мало места и могут применяться в узких выработках, где их располагают у одной из стен. Однако для подачи необходимых материалов при этом нужен рельсовый путь. Поэтому в практике тоннельного строительства транспортеры применяют сравнительно редко, главным образом в качестве промежуточного звена между погрузочной машиной и вагонеткой, обеспечивающего бесперебойную загрузку состава породой.

Волков В.П., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н., Храпов В.Г. Тоннели и метрополитены