矿业百科

露天矿铁路运输

2023-06-29

英文

open pit trasportation by
railroad

简介

将露天采场的矿岩由铁路运输设备分别运往地表卸矿点和废石场的作业。与一般铁路运输相比较,矿山铁路运输的特点是:线路的坡度陡、曲线多、区间短、折返多,车辆行驶速度低,空、重列车的运行方向分明,矿、岩列车的组成一般固定不变,列车的长度小,采矿场和废石场的线路需经常移设。露天矿铁路运输的内容包括:运输设备、线路布置、车站、线路技术条件和牵引重量计算。

运输设备 牵引设备的柴油机车和蒸汽机车已很少和极少使用,一般多使用电机车。中国大型露天矿铁路运输所用牵引设备是直流1500V、粘着重量为150t、100t、80t重联(两台80t牵引机车经改造连成一体)的电机车,所用矿车是载重60t气动自翻车和100t液压自翻车。1990年前,前苏联露天矿还采用直流1500V及3000/1500V牵引机组和交流10kV牵引机组,粘着重量为240~372t。中小型露天矿使用8~40t窄轨电机车,牵引容积为1.2~2.0m3的矿车。

线路布置 干线的布置主要根据采场推进方向和破碎厂、废石场与工业场地的位置,以及矿岩运输量的多少、地形条件等综合比较选定。山坡露天矿运输干线宜选在采场推进方向的对侧或旁侧,在地形坡度较缓处布置,以便布置进入各工作水平的线路。凹陷露天矿出入沟的位置系根据地形、运输量及地面总体布置情况确定,力求缩短露天采场内的运输距离,并使货流方向合理,一般宜设在露天采场较低的端角处,以利于减少采场内的布线长度和线路折返次数以及固定帮的扩帮量。进入采场工作面的线路应根据地形及各工作水平的挖掘机台数,并顾及是一侧进车、两侧进车还是两侧交替进车等情况进行布置。一个水平配置两台以上挖掘机作业时,宜尽可能采取两侧进车的形式。

车站 依据作业性质,大型矿山铁路运输车站有矿山站、废石站、卸矿站、会让站和工业场地站等。车站的形式有通过式和尽头式两种。矿山站和废石站多为通过式,其余则两者均有。(1)矿山站。露天矿铁路运输系统的中枢,宜选择在总出入沟附近设置,或设于运输集中地点,或有多个采场同时开采时设于运输量大,服务年限长的采场附近。由于运输量中以废石为最大,应使废石列车的运行线为顺行线。(2)废石站。承担进入废石场列车的会让和分发开往各排土线列车的任务,一般布置在废石场前或废石运输集中的地点,以缩短列车的入换距离。(3)会让站。用于空、重列车的会让,是为适应矿山开拓和废石场各水平进线的需要而设。应尽可能使之靠近作业地点。(4)卸矿站。一般设于选厂初碎车间的上方。

线路技术条件 包括线路的各种构件和技术特征。即(1)纵向限制坡度。列车运行线路的纵向最大许可坡度。准轨线路重列车下坡时,按制动距离不超过300m计,其限制坡度为40‰;重列车上坡时,可按牵引重量要求选定限制坡度值,但不大于30‰。前苏联露天矿在采用牵引机组的条件下,其限制坡度为60%。窄轨线路的最大坡度一般为30‰;而当矿车无自动制动装置时,最大坡度为15‰。线路的弯道阻力应计入限制坡度值一并考虑。(2)线路坡度的最小长度。一般等于列车长度。(3)线路最小曲线半径。根据牵引机车的轴距、行驶速度、服务年限及地形条件等因素确定。中国规定矿山准轨线路的最小曲线半径见表。(4)轨道。在运输量较大的干线及移动线,宜采用50kg/m轨道,空车线及其他线可采用43kg/m轨道。(5)轨枕。在运输量较大的干线及双线运行的重车线,宜采用1680根/km轨枕标准;在空车线上可取1520根/km标准;在各水平支线上,当使用43kg/m轨道时,轨枕标准为1600根/km;移动线上可取1680~1760根/km轨枕标准。(6)道床。固定线的道床厚度一般为20~30cm,在移动线上应大于15cm,采用钢筋混凝土轨枕时的道床厚度应比上述值增大5cm。(7)道岔。中国矿山一般选用中国《工矿企业标准轨距道岔》中规定的7号道岔。(8)其他。对于长大坡道线路,为防止轨道爬行和保持轨距,应选用弹性好、扣压力大的轨道扣件和配置防爬器、防爬撑等。为防止列车在长大坡道上失去控制,应根据线路状况和列车运行区段长度,在区间或站内设置避难线。

中国矿山准轨铁路最小曲线半径

机车粘着重量/t 100 150
矿车载重量/t 60 60 100
运输量≥300万t/a 固定线路


线


/m
150 150 200
半固定线路 120 150 180
运输量<300万t/a 固定线路 120 150 180
半固定线路 100 120 150
采场内移动线路 80 100 120
向曲线外侧卸车的移动线路 150 150 200
向曲线内侧卸车的移动线路 250 250 250

有调车作业 400
无调车作业 250
入换站 180

牵引重量计算 矿山铁路空、重列车的运行方向分明。当重列车下坡、空列车上坡时,牵引重量可按列车在最大上坡道上以小时等速运行条件计算,然后以重列车在车站、移动线路上启动和空列车在最大上坡道上启动,以及按重列车在最大下坡道上制动等进行验算。当重列车上坡、空列车下坡时,牵引重量可按列车在最大上坡道上以小时等速运行条件计算,再以重列车在该坡道上启动进行验算,并进行电动机的发热温升校验。

机车在不同条件下的牵引重量计算公式如下:

(1)列车在上坡道上等速运行时

式中Q为列车的牵引重量,t;Fk为机车的计算牵引力,N;P为机车重量,t;ωo‘为机车的单位重量基本阻力,N/t;ωo〃为矿车的单位重量基本阻力,N/t;ip为机车或矿车的单位重量坡度阻力,N/t,等于限制坡度,‰,乘以重力加速度。

(2)列车在上坡道上启动时

式中Qmp为受启动条件限制的牵引重量,t;Fkmp为机车的启动牵引力,N;P为机车重量,t;ωo‘为速度10km/h时机车的单位重量基本阻力,N/t;ωmp为列车启动时的单位重量附加阻力,N/t;ωo″为速度10km/h时矿车的单位重量基本阻力,N/t;imp为启动线段机车或矿车的单位重量的坡度阻力,N/t。

(3)制动距离验算

式中Lm为制动距离,m;Vh为制动时列车的初速,km/h;to为列车空走时间,s;V1为计算间隔内列车的初速,km/h;V2为计算间隔内列车的末速,km/h;bm为列车单位重量的制动力,N/t;ωo为列车单位重量基本阻力,N/t;i为制动线段机车或矿车单位重量的坡度阻力,N/t。

(4)机车牵引电机车发热验算

式中I均方为列车周转一次牵引电机当量平均电流,A;K为安全系数;δ为机车在调车作业时牵引电机的工作系数;I1,…,In为机车在各纵断面单元运行时牵引电机的负荷电流,A;t1,……,tn为机车在各纵断面单元的运行时间,min;T为列车周转 一次的时间,min;I长时为机车牵引电机的持续电流,A。