Путевые работы в карьерах - Перемещение карьерных железнодорожных путей

По технологии работ перемещение разделяется на непрерывную передвижку путевой решетки без разборки ее на отдельные звенья и цикличную переукладку пути с разборкой его на звенья. Часто эти процессы называют передвижкой или переукладкой.
Для передвижки применяются турнодозеры, путепередвигатели непрерывного и реже цикличного действия. Номенклатура средств для переукладки более разнообразна. Распространение получили железнодорожные и гусеничные стреловые краны, укладочные краны, тракторные путеукладчики и ряд специальных машин. При переукладке стреловыми кранами используется три способа: непосредственная переукладка звеньев со старой трассы на новую отступающим или наступающим ходом крана; с выкладкой звеньев пути на промежуточную трассу и последующей укладкой их на новую; с вывозкой звеньев пути на платформах и укладкой их на новую трассу. Выбор способа зависит от шага переукладки — расстояния между старой и новой осями пути. Чаще всего применяется способ с выкладкой звеньев на промежуточную трассу, с кратностью переноски их не более двух.
Объемы перемещения по способам в настоящее время распределяются следующим образом, %:
путепередвигателями непрерывного действия и турнодозерами ..—34
путепередвигателями цикличного действия 2—3 стреловыми кранами       60—65
тракторными путеукладчиками, укладочными кранами 2—3
Таблица 9
Объем горной массы, приходящейся на единицу путевого оборудования в год, млн. м³

В табл. 9 (по данным карьеров МЧМ СССР) приведен объем горной массы, приходящейся на единицу путевого оборудования, находящегося в настоящее время в эксплуатации. Из этой таблицы видно, что наибольший годовой объем имеют гусеничные краны. Это объясняется использованием эффективного способа непосредственной переукладки. Тракторные путепереукладчики обычно используются на перемещении отвальных путей при шаге переукладки более 25—30 м. Достоинством этого способа переукладки является производство работ с помощью автономной и распространенной в карьерах базовой машины. Сменная производительность переукладки стреловыми кранами в карьерах I и II категорий составляет 180—220 м, в карьерах III категории — 120—170 м готового к эксплуатации рельсового пути.
Наиболее высокую производительность на переукладочных работах имеют гусеничные стреловые краны, сменная производительность которых достигает 220— 250 м готового к эксплуатации железнодорожного пути.
Сменная производительность передвижки путеподъемниками цикличного действия составляет 400—600 м². Обычно этот способ перемещения используется при плужном отвалообразовании. Сменная производительность путепередвигателей непрерывного действия, используемых на карьерах Камыш-Бурунского железорудного комбината и буроугольных разрезов Украины, достигает 16 000—18 000 м².
Для карьеров III категории характерными могут быть показатели путевых работ карьеров Качканарского ГОКа.
Объединяющими признаками карьеров этой категории являются:
большая протяженность криволинейных участков передвижных путей, достигающая 60% общей длины их (при этом величина участков с радиусом кривых менее 150—200 м составляет 25—30%);
частая перемежаемость крепких монолитных с более слабыми участками пород и руд, при наличии большого выхода негабарита и непроработки подошвы уступов при производстве взрывных работ;
климатические условия районов с продолжительной зимой, обильными снегопадами, буранами и затяжными дождливыми периодами в осенне-летний период.
Перемещение рельсовых путей в условиях карьеров Качканарского ГОКа выполняется путепереукладочными поездами с использованием железнодорожных стреловых кранов КЖДЭ-4-2,5, КДЭ-161, КДВ-15.
Максимальный шаг переукладки этими кранами составляет 12—15 м. При ширине заходки экскаваторов ЭКГ-8 до 25 м применяется способ переукладки с выкладкой звеньев на промежуточную трассу.
Послеукладочный ремонт производится бригадами, закрепленными для содержания путей на данном горизонте. На ремонте путей используются путепередвигатели  ПУ-30, ПП-3, МПТС-1.
На перемещении участка пути задалживается путепереукладочная бригада в составе 5—6 путевых рабочих и бригада путейцев, закрепленная за этим участком, в составе 7—8 рабочих. Подготовка трассы для переукладки выполняется экскаваторами. Для планировки основания трасс чаще всего используются бульдозеры на базе трактора ДЭТ-250.
Длина одного перемещаемого участка в условиях этого предприятия составляет 250—300 м. Фактический шаг переукладки — 17,3 м.
Для анализа влияния на эффективность переукладки криволинейности путей и колебаний (понижений-возвышений) вертикального профиля трассы от отметки горизонта рассмотрены показатели путепереукладочных работ. Все случаи в зависимости от криволинейности объединялись в две группы. За критерий принимался радиус кривизны 150 м. Каждая группа по вертикальным отклонениям от проектной отметки основания трассы через 20—25 м разделялась на четыре подгруппы с занижениями-понижениями: до 100 мм, до 200 мм, до 400 мм, до 400 мм. Результаты анализа 26 характерных случаев переукладок приведены в табл. 10.

Таблица 10
Распределение передокладываемых путей карьеров Качканарского ГОКа по криволинейности и вертикальным колебаниям отметок основания трасс

Данные табл. 10 показывают, что третья часть переукладываемых участков имеет криволинейность с радиусом менее 150 м. Половина всех случаев имеет колебания вертикальных отметок трассы до 200 мм. Отклонения до 400 мм составляют более 11%.
На основании обработки фактических данных в соответствии с приведенным разделением на группы установлена зависимость трудоемкости, стоимости и производительности переукладки рельсовых путей от вертикальных колебаний отметок основания трасс.
Характер изменения трудоемкости и стоимости перемещения 1 км рельсо-шпальной решетки в зависимости от криволинейности и состояния вертикального профиля трасс показан на рис. 10. Анализ зависимостей свидетельствует, что при возрастании неровностей основания трасс трудоемкость и стоимость путевых работ увеличиваются. При изменении вертикальных отклонений oт 100 до 400 мм трудоемкость перемещения 1 км железнодорожных путей I группы возрастает на 44%, стоимость работ при этом увеличивается на 25%. 

Разница трудовых и стоимостных затрат между I и II группами составляет более 10%.

Рис. 10. Изменение трудоемкости Т и стоимости С затрат на перемещение 1 км железнодорожных путей в зависимости от колебаний вертикального профиля основания трасс h относительно проектной отметки:

Рис. 11. Характер изменения сменной производительности П переукладки железнодорожных путей в зависимости от колебаний h вертикального профиля основания трасс относительно проектной отметки:
а — трудоемкость; б — стоимость; 1 — на участках кривых с радиусами более 150 мм; 2 — то же, но с радиусами менее 150 м
а — на Главном карьере; б — на Западном карьере Качканарского ГОКа; 1 — на участках кривых с радиусами более 150 м; 2 — на участках кривых с радиусами менее 150 м; 3 — потребная по расчету

В табл. 11 приведены средние показатели трудовых затрат при перемещении 1 км путевой решетки в условиях карьеров Качканарского ГОКа, которые могут характеризовать эффективность процесса в карьерах III категории.
На рис. 11 показан характер зависимости производительности переукладки железнодорожных путей от колебаний отметок вертикального профиля основания трасс и криволинейности в условиях карьеров Качканарского ГОКа. 

Из рис. 11 видно, что при возрастании неровностей основания трасс от 100 до 400 мм производительность снижается почти в 2 раза.

Таблица 11
Трудовые и стоимостные затраты путеукладочных работ в условиях карьеров Качканарского ГОКа

В табл. 12 приведены данные по использованию во времени путеукладочных бригад в карьерах Качканарского ГОКа.
Эффективность переукладки железнодорожных путей в условиях карьеров II категории можно рассмотреть на примере путевых работ карьера № 1 Криворожского Центрального ГОКа. Для удаления 16—20 млн. т. в год горной массы в этом карьере переукладывается 55— 75 км забойных путей, а при укладке 14—19 млн. т в год вскрышных пород в отвалы — 45—55 км отвальных путей. Съем горной массы с 1 км железнодорожных путей в забоях составляет 0,27 млн. т., укладки  пород на отвалах на 1 км путей — 0,35 млн. т.

Таблица 16. Распределение времени смены путеукладочных бригад в условиях Качканарского ГОКа

Переукладка рельсовых путей выполняется бригадами в составе шести рабочих, в том числе бригадира машиниста крана, его помощника и трех путевых рабочих. Для перемещения путей оборудованы путеукладочные поезда в составе железнодорожного крана КЖДЭ-4- 25, платформы грузоподъемностью 20 т крытого вагона- «тепляка» с набором ручного инструмента и тепловоза ТЭМ-1. В перечень инструмента входят: ручные молотки, лапы, гаечные ключи, лопаты, клещи с «рубкой» для сгонки рельсов при стыковке и т. д. Имеющийся электрифицированный инструмент не используется в связи с затруднениями в снабжении его электроэнергией.
Кроме этого, участок имеет трубоукладчик на базе трактора Т-100, используемый для перемещения забойных путей в стесненных горных условиях, а также для работы под питающими экскаваторы ЛЭП. Для перемещения используются три способа: переукладка с выкладкой звеньев пути на промежуточную трассу;
переукладка с перевозкой звеньев пути на платформах и последующей укладкой их на новую трассу.

Таблица 17
Трудоемкость операций переукладочных работ и их доля в общей трудоемкости путевых работ в условиях Сарбайского карьера

Из предприятий с большими объемами путепереукладочных работ характерен опыт Сарбайского карьера часть горизонтов которого относится к I категории карьеров по трудоемкости путевых работ. Для переработки горной массы в условиях этой карьера в объеме 55— 60 млн. т в год переукладывает 145—150 км железнодорожных путей в забоях и 904 95 км — на отвалах. Съем горной массы с 1 км путей составляет 0,30—0,35 млн. т, объем уклада вскрышных пород на 1 км отвальных путей — 0,6 млн. т. Передвижные пути сооружены из рельсов Р-3 и деревянных шпал, уложенных на балластное основание.
Наиболее распространенные технологические способы переукладки и их показатели, характеризующие ее стояние работ Сарбайского карьера, приведены табл. 16.

Таблица 18
Затраты на переукладку 1 км рельсовых путей с помощью железнодорожных стреловых кранов в условиях Сарбайского карьера

В табл. 17 приведены затраты труда по операциям путепереукладочных работ и их доля в общей трудоемкости процесса при различных способах переукладки.
Основная доля затрат труда на переукладке путей приходится на послеукладочный ремонт и дозировку балласта с его уплотнением (шпалоподбивкой). Затраты труда на выполнение этих операций достигают 50—64% общих. Операции по переукладке звеньев составляют 17—26% общего времени.
Задалживаемое оборудование, затраты на его эксплуатацию, расходы на заработную плату и эксплуатационные материалы при переукладке 1 км железнодорожных путей, которые характеризуют стоимость перемещения железнодорожными кранами в условиях Сарбайского карьера, приведены в табл. 18.
Большинство угольных разрезов относится ко II категории карьеров по трудоемкости путевых работ. Данные этих разрезов свидетельствуют, что при одинаковом способе переукладки железнодорожных путей производительность, трудоемкость и стоимость работ отличаются от рассмотренных железорудных карьеров этой категории незначительно и находятся на одном уровне. В табл. 19 приведены показатели путепереукладочных работ некоторых крупных угольных разрезов.
Преобладание прямолинейных участков на передвижных путях угольных разрезов повышает производительность переукладки на 8—12% по сравнению с производительностью ее на железорудных карьерах.
Способ непрерывной передвижки карьерных железнодорожных путей получил распространение в буроугольных карьерах Украины и Камыш-Бурунского ЖРК.
Основными техническими средствами для выполнения работ этим способом являются путепередвигатели непрерывного действия на железнодорожном ходу.
При поточном перемещении рельсовых путей важным условием является правильная и своевременная планировка рабочей площадки. Эта работа выполняется бульдозерами, автогрейдерами, прицепными грейдерами или планировочными ножами, установленными непосредственно на путепередвигателях. Планировке рабочих площадок уделяется большое внимание, так как от качества этих работ зависит производительность путепередвигатели.
Таблица 19
Показатели путепереукладочных работ некоторых угольных разрезов при использовании железнодорожных кранов

Передвижка рельсо-шпальной решетки с использованием путепередвигателей непрерывного действия выполняется бригадой в составе двух-трех путевых рабочих. Технология работ предусматривает подготовку участка к передвижке, передвижку и после укладочную выправку (окончание). Подготовка к передвижке заключается в отрыве рельсо-шпальной решетки от балластного основания. Она осуществляется несколькими проходами путепередвигателя при поднятой рельсозахватным устройством рельсо-шпальной решетке без бокового ее смещения. Трудоемкость этой операции при вмерзших в основание трассы шпалах значительно повышается. В этом случае перед подготовкой к передвижке выполняются раскайловочные работы с помощью одноковшовых экскаваторов, бульдозеров или вручную. В последнее время для этой цели используется способ оттаивания горячей водой.
В номенклатуру работ путевой бригады после окончания перемещения входят: установка шпал по эпюре, устранение перекосов, подбивка балласта под шпалы, проверка креплений рельсов к шпалам, замена шпал, контроль пути по шаблону.
Фактическая производительность путепередвигателей непрерывного действия на передвижке многорельсовых путей, достигнутая в карьерах Украины, доходит до 1500 м²/ч, на криволинейных участках производительность существенно снижается.
Хронометражные наблюдения, проведенные на буроугольных разрезах Украины, свидетельствуют, что среднесменная производительность процесса передвижки путей турнодозером составляет 20—24 тыс. м². Эксплуатационная производительность при ширине перемещения 18—20 м при этом составляет 400—500 м рельсового пути в смену.
Трудоемкость перемещения 1 км путей на этот шаг с учетом после укладочного ремонта и планировочных работ составляет 50—60 чел.-смен. При передвижке криволинейных участков с радиусом кривизны 250—300 м указанная величина возрастает на 40—50%. Стоимость передвижки 1 км рельсового пути составляет 350— 400 руб.
По сравнению с путепередвигателями непрерывного действия передвижка турнодозером имеет следующие основные преимущества: меньший износ рельсов и роликов рельсозахватной системы, высокую маневренность, способность перемещать пути через канавы шириной до 0,8 м и на насыпи высотой до 0,7 м, снижение объема планировочных работ, использование машины в межпереукладочные периоды в качестве тягача или бульдозера, что позволяет повысить производительное ее использование.
Перемещение железнодорожных путей с помощью путепередвигателей цикличного действия выполняется также без разборки их на звенья. Технологической особенностью этого способа является цикличная передвижка путевой решетки в зависимости от количества установок путепередвигателя для выполнения подъемки, сдвижки и опускания путевой решетки. Шаг передвижки за один цикл зависит от конструкции машины. Для цикличной передвижки применяются путепередвигатели НП-3 и ПУ-30. Эти же машины повсеместно используются на ремонте рельсо-шпальной решетки после ее передвижки.
Определяющим фактором целесообразности и экономичности способа передвижки железнодорожных путей путепередвигателями цикличного действия является общая ширина перемещения. Перемещение путевой решетки производится без разборки пути на звенья участками длиной 200—300 м. По данным некоторых карьеров, при передвижке путей с участками кривых радиусом до 100 м удлинение пути достигает 10—12 м на 1 км при общей ширине перемещения 4—6 м.
На передвижке железнодорожных путей путепередвигателями цикличного действия обычно задействуются путевые бригады в составе 10—15 рабочих. При этом непосредственно передвижкой путевой решетки занимаются 2—3 путевых рабочих. Остальные члены бригады выполняют ремонт передвинутого пути и подготовительные работы к сдаче его в эксплуатацию: замену шпал, подбивку балласта под шпалы, проверку пути по шаблону и т. д. В табл. 20 приведены нормы выработки и нормы времени при передвижке прямолинейных и криволинейных участков рельсовых путей. В зимний период эти показатели уменьшаются на 15%.

Таблица 20
Нормирование труда рабочих производится по числу выполненных ими операций.   
Нормы выработки и времени на передвижку путей путепередвигателями ПУ-30, ПП-3

Фактические материалы свидетельствуют, что трудоемкость передвижки 1 км пути на шаг до 6 м составляет 120—140 чел.-смен, а стоимость работ — 600—700 руб., причем доля затрат на заработную плату достигает 85%.
Из эксплуатационных материалов на стоимость перемещения оказывают влияние затраты на балластный материал, шпалы, рельсы, скрепления. Данные по расходу этих материалов на 1 км передвижных путей и их стоимость приведены в табл. 21, из которой видно, что более половины всех затрат приходится на балластный материал, стоимость которого значительно влияет на стоимость работ в различных горнотехнических условиях.
В табл. 22 приведены показатели трудоемкости, производительности и стоимости перемещения 1 км путевой решетки, которые могут характеризовать современное состояние этого вида работ в карьерах с различными горнотехническими и горногеологическими условиями. Здесь же приведены данные по съему горной массы с 1 км переуложенных путей в забоях.