Техническое устройство рельсового пути шахт
Контрольная работа
Техническое устройство рельсового
пути шахт
Содержание
Основные элементы и строение рельсового пути
Технология укладки рельсового пути
Путевое оборудование для обмена вагонеток
Литература
Основные
элементы и строение рельсового пути
Шахтный, рельсовый путь состоит из нижнего и
верхнего строений. К нижнему строению пути относятся почва
выработки и водоотводные устройства. К основным элементам верхнего
строения относятся балластный слой, шпалы, рельсы со скреплениями
и противоугоны. К верхнему строению относятся также стрелочные
переводы, съезды и брусья.
Назначение верхнего строения пути - воспринимать и передавать
нагрузку от колес ходовой части подвижного состава на почву выработки, а также
направлять движение колес ходовой части.
Назначение нижнего строения пути - воспринимать нагрузку
от верхнего строения пути и обеспечивать устойчивое его положение в продольной,
поперечной и вертикальной плоскостях, а также отводить воду от почвы выработки.
Ширина рельсовой колеи, определяемая
расстоянием между внутренними гранями головок рельсов равна для шахт и рудников
горной промышленности 600,750 и 900 мм.
При укладке рельсового пути рельсы между собой
соединяются накладками и закрепляются болтами. Рельсы опираются
на шпалы через подкладки, увеличивающие площадь опорной
поверхности рельса. Применяют в основном клинчатые подкладки, которые придают
рельсам уклон внутрь колеи (подуклон), равный конусности колес подвижного
состава обеспечивая тем самым большую его устойчивость и меньший износ рельсов
и колес.
рельсовый путь шахта стрелочный
Рисунок 1. Элементы рельсового пути:
1 - подкладки; 2 - костыль; 3 - болт; 4 - рельсы;
5 - противоугон; 6 - шпалы; 7 - водоотводная канава; 8 - накладка; 9
- балласт
Рельсы изготавливают из мартеновской или бессемеровской
стали, с типажным рядом Р18, Р24, Р33, Р38, Р43, Р50 (цифра -
масса 1п. м. рельса, кг). Основными элементами рейса являются головка, подошва
и шейка рельса. Нормативная длина рельса от 6…8 м.
Шпалы для шахтных условий применяют деревянные,
железобетонные и редко металлические. Деревянные
шпалы по форме поперечного сечения разделяются на обрезные,
у которых пропилены все стороны (марка А), и необрезные,
у которых пропилены только две противоположные стороны (марка Б).
В зависимости от размеров поперечного сечения установлено три типа
деревянных шпал: I, II и III.
Длина шпал для колеи 600 мм должна
составлять 1200 мм, для колеи 750 мм - 1500 мм,
для колеи 900 мм - 1700 мм.
Шпалы изготовляются из сосны, ели, пихты, лиственницы, кедра,
бука, березы и других пород, имеющих аналогичные технические характеристики. Срок
службы шпал, не пропитанных антисептиками, составляет 2-3 года.
Для предохранения от гниения осуществляют глубокую пропитку шпал
специальными антисептиками минерального происхождения (2-2,5 %
-ный раствор фтористого натрия, 3-6 % -ный водный раствор хлористого цинка или
креозотовое масло), при этом срок службы шпал, пропитанных антисептиками,
увеличивается до 5-7 лет.
В последнее время в шахтном рельсовом транспорте все более
широко применяют железобетонные шпалы и в особенности струнобетонные
с предварительным натяжением арматуры. Преимуществами железобетонных шпал
являются: значительно больший срок службы; увеличение сопротивляемости
механическому износу, воздействию воздушно-влажной и гнилостной среды;
повышенная устойчивость и прочность рельсового пути; сохранение постоянной
ширины колеи в процессе эксплуатации. Струнобетонные шпалы с промежуточным
скреплением, имеющим закладные болты и прижимные клеммы, обеспечивают большую
прочность крепления рельсов к шпалам и позволяют ступенчато регулировать ширину
колеи для криволинейных участков пути - уширять ее на 5, 10 и 20 мм.
С деревянными шпалами рельсы скрепляют костылями,
забиваемыми в предварительно засверливаемые отверстия в шпалах. На постоянных
рельсовых путях при больших скоростях движения и больших грузопотоках
деревянные шпалы с рельсами скрепляют шурупами. С целью
предотвращения продольного перемещения (угона) рельсов под действием
сил, вызываемых взаимодействием пути и подвижного состава, на подошве рельса
устанавливают клиновые или пружинные противоугоны
(рис.2).
Рисунок 2. Противоугоны: а - клиновые; б - пружинные;
1 - клин; 2 - якорь; 3 - скоба; 4 - ребро жесткости
Балластный слой предназначается для
равномерного распределения давления от шпал на возможно большую площадь почвы
выработки. В качестве балласта необходимо применять щебень или гальку из
твердых каменных пород. Размеры частиц щебня допускаются в пределах 20-40
мм. Количество примесей пыли и глины не должно превышать 2 % от общей
массы.
Толщина балластного слоя под шпалой на всех
рельсовых путях с углом наклона до 10° при прохождении грузопотока от 100 до
4000 т/сут должна быть не менее 90 мм; на рельсовых путях главных
откаточных выработок при грузопотоке свыше 4000 т/сут - 150 мм; в
выработках с почвой из слабых пород с допускаемым напряжением на сжатие 50 Н/см2
в сухом и 10 Н/см2 во влажном состоянии - не менее 200 мм;
на участках пути с железобетонными шпалами - 20 см; на вспомогательных
рельсовых путях - 5…10 см.
На горизонтальных и наклонных выработках при углах наклона
менее 10° пространство между шпалами должны заполняться балластом
на 2/3 толщины шпалы. Просвет между балластом и подошвой рельса
должен быть не менее 3 см.
Стрелочные переводы и съезды предназначены для
перевода подвижного состава с одного рельсового пути на другой. Наибольшее
распространение в горнорудной промышленности получили односторонние и
симметричные стрелочные переводы и односторонние сокращенные съезды.
Стрелочный перевод (рис.3) состоит из
следующих основных частей: двух перьев 5, соединенных тягами, переходных
рельсов 6, крестовины 1, рамных рельсов 3, контррельсов 2,
переводного механизма 4.
Рисунок 3. Стрелочный перевод
Передний острый конец пера называется острием, а противоположный -
корнем. Стрелочные перья между собой соединяются поперечными тягами в одну
систему так, что когда одно перо с помощью переводного механизма прижато к
рамному рельсу, второе отодвинуто на расстояние, достаточное для прохода
реборды колеса. Это расстояние называется шагом пера.
Переводной механизм может быть ручным или автоматическим.
Автоматические переводные механизмы, применяемые для дистанционного управления
из диспетчерского пункта или кабины машиниста движущегося электровоза,
выполняются с электромагнитным или электромоторным приводом.
Крестовина состоит из сердечника и двух изогнутых рельсов-усовиков.
Крестовины выполняются сварными или цельнолитыми. В горле крестовины нитка
рельсов оказывается разорванной. Для направления колес против крестовины у
наружных рельсов укладывают контррельсы.
Стрелочный перевод характеризуется углом между осями основного и
бокового путей, или углом крестовины. Угол крестовины задается
обычно маркой крестовины:
М = 2 tg (α /2) ≈ tg α
Односторонние переводы условно обозначают ПО; переводы
симметричные - ПС; съезды - С. В условное
обозначение стрелочного перевода или съезда могут включаться также
дополнительные буквы: М-модернизированные; Н-повышенной
несущей способности, Ш - шахтные переводы и другие модификации.
После букв располагается трехзначное число, в котором первая
цифра обозначает ширину колеи в дм; вторая и третья
- тип рельса; дробное число - марку крестовины. Для
стрелочных переводов вводится число, означающее радиус переводной кривой
в м, а для односторонних стрелочных переводов-буквы, означающие
сторонность перевода: П - правые; Л - левые.
Для съездов после марки крестовины ставится четырехзначное
число, в котором первая и вторая цифры обозначают радиус
переводных кривых, м, а следующие две - значение междупутья
(расстояние между осями смежных путей), дм. Затем идут буквы,
означающие сторонность съезда (П - правые, Л-левые).
Пример условного обозначения одностороннего перевода на колею 900
мм из рельсов РЗЗ с крестовиной марки М-1/5, с радиусом переводной
кривой R = 20 м, с правосторонним ответвлением: ПО 933-1/5-20П.
Пример условного обозначения съезда на колею 900 мм из рельсов
типа РЗЗ, с крестовиной марки М-1/5, радиусом переводных кривых R = 20 м и междупутьем, равным 1600 мм, с правосторонним ответвлением:
С 933-1/5-2016П.
Рисунок 4. Типы и основные размеры стрелочных съездов и переводов.
Технология
укладки рельсового пути
Рельсовые пути в зависимости от
назначения и времени нахождения на одном месте разделяют на временные,
укладываемые после уборки горной массы вслед за продвиганием забоя (не далее 25
м от забоя). И постоянные, укладываемые взамен временных
на длительный период эксплуатации.
Укладку постоянных путей производят в следующем
порядке:
Вначале маркшейдер разбивает ось пути и
устанавливает реперы на стенке выработки через каждые 10-15
м на высоте 1 м от уровня головки рельсов. Затем производят планировку
почвы выработки, раскладывая шпалы перпендикулярно к оси выработки. Расстояние
между осями шпал должно быть 700 мм, а расстояние от
оси стыковой шпалы до стыка рельсов - 200 мм.
В стыковых и предстыковых участках пути целесообразно уменьшать расстояние
между осями шпал соответственно до 0,4 и 0.5 м. Концы
шпал, обращенные к проходу для людей, располагают по шнуру.
Стык рельсов располагают между
сближенными шпалами, что обеспечивает упругий прогиб стыкуемых рельсов
и смягчение ударов. Для вагонеток грузоподъемностью до 1,2 т допускается
укладка стыка рельсов на шпале. Рельсы, уложенные на подкладки с
зазором между концами 3-4 мм, соединяют между собой накладками и
скрепляют болтами.
Если по укладываемым рельсовым путям предусматривается откатка
контактными электровозами, то для обеспечения электропроводимости
рельсовых стыков и снижения величины блуждающих токов устанавливают
электросоединители на каждом стыке рельсов, на
стрелочных переводах и съездах и между отдельными рельсовыми путями в
двухпутных выработках. В качестве электросоединителей применяют отрезки медного
провода сечением не менее 50 мм2 или стальные прутки или полосы
сечением не менее 150 мм2.
После соединения рельсов нить, расположенную ближе к
шнуру, пришивают к шпалам костылями, затем по
путевому шаблону пришивают вторую нить с допуском на
уширение колеи 4 мм, а на сужение - до 2 мм. Перед
забивкой костылей в деревянных шпалах засверливают отверстия диаметром на 4 мм
меньше диаметра костыля.
После проведения рихтовки рельсового пути
пространство между шпалами (шпальные ящики) засыпают
балластом и поднимают путь домкратами до проектного
уровня, подгребают под шпалы балласт и подбивают его подштопками и подбойками. Шпалы
заглубляют в балласт на 2/3 их высоты. Балласт
разравнивают и устанавливают балластную призму, величина плеча которой при
деревянных шпалах составляет 10 см, при железобетонных - 15 см.
После подбивки балласта производят окончательную
рихтовку пути, которая заключается в передвижке рельсовых ниток до
придания им строгой прямолинейности. Для проверки уклона пути
используют ватерпас, расположения головок двух параллельных
ниток рельсов на одном горизонтальном уровне - рейку
с уровнем, ширины колеи - шаблон.
Необходимо различать ширину рельсовой колеи,
т.е. расстояние между внутренними гранями головок рельсов (Кр), и ширину
колесной колеи (Кк), или ширину колесной пары, т.е. расстояние
между наружными рабочими кантами реборд. Рельсовую колею принимают на 10
мм больше колесной, чтобы не происходило зажима реборд колес между
рельсами.
На криволинейных участках пути рельсовая колея
расширяется дополнительно на 10-20 мм. Величина
расширения зависит от радиуса кривой пути R и жесткой базы lб - расстояния между осями
колес вагона или электровоза. Чем больше lб и чем меньше R, тем больше должна быть
расширена колея. Расширение производится за счет отодвигания внутреннего
рельса.
Для повышения устойчивости подвижного состава, стремящегося при
движении по кривой опрокинуться под действием центробежной силы, и для
уменьшения износа реборд колес о наружный рельс на всей длине криволинейного
участка пути наружный рельс укладывают на 5-40 мм выше внутреннего рельса.
Чем меньше радиус и выше скорость движения, тем больше дается возвышение.
Радиус закругления рельсового пути определяется в зависимости
от жесткой базы подвижного состава и скорости движения. При скорости движения
до 1,5 м/с радиус закругления должен быть не меньше 7-кратной жесткой базы, а
при скорости движения более 1,5 м/с-не менее 10-кратной жесткой. Согласно ПБ
для колеи 600мм радиус закругления R принимают не менее
12 м, для 900 мм - не менее 20 м.
Для частичной передачи поперечных сил на оба рельса рельсы на
криволинейных участках пути соединяются между собой тягами.
Для более надежного удержания подвижного состава от схода с
рельсов на кривой внутри колеи рядом с внутренним рельсом (параллельно ему)
укладывается контррельс, направляющий реборду внутреннего колеса.
В зависимости от времени использования различают временное
путевое оборудование, которое располагают непосредственно у забоя и
продвигают вслед за подвиганием подготовительного забоя, и стационарное
путевое оборудование, устанавливаемое периодически через
50-100 м и более. По отношению к рельсовому пути, по которому
производят откатку при обмене вагонеток, различают накладные, врезные и рамные
конструкции путевого оборудования.
Передвижное временное путевое оборудование располагают на
расстоянии 20-25 м от забоя и накладывают на рельсовый путь. К ним
относятся накладные стрелки, накладные плиты-разминовки и съезды,
поперечные роликовые перекатные платформы.
Накладная стрелка (рис.5) состоит из двух
рам, наружной для соединения основного пути с рельсами разминовки и внутренней
для направления колес вагонеток на основной путь. На внутренней раме имеется
клинообразный откидной вкладыш, который вручную накладывают на рельсы в месте
примыкания внутренней и наружной рам к рельсу основного пути, что обеспечивает
возможность перекатывания вагонетки с основного пути на разминовку.
а
б
Рисунок 5. а - накладная стрелка; б - накладная плита
разминовка
При обмене одиночных вагонеток при проведении однопутных
горизонтальных выработок широко применяются симметричные
накладные плиты, в двухпутных выработках - накладно-вкладные
съезды и перекатные платформы. Во время проходки выработки накладные
разминовки перемещают погрузочной машиной, благодаря чему расстояние от забоя
до разминовки сохраняется минимальным.
Обмен вагонеток может быть осуществлен с
помощью накладных разминовок, накладной плиты и съезда.
На концах рельсов накладной плиты и съезда имеются скосы, позволяющие без
толчков накатывать на них вагонетки.
Накладные разминовки предназначены для обмена
составов с локомотивом и состоят из двух накладных стрелок и секций пути.
Рисунок 6. Схема обмена с помощью накладной плиты и съезда
Для обмена одиночных вагонеток применяют платформы
перекатные роликовые: в однопутных выработках - типа ППР1,
в двухпутных - типа ППР2 на колею 600 и 900 мм.
Платформа состоит из двух основных и одной
промежуточной рам и тележки, перекатываемой по ним в поперечном направлении к
оси выработки. Для фиксации тележки на основных рамах имеются упоры.
Самопроизвольное скатывание вагонетки при перемещении с одного рельсового пути
на другой предотвращается стопорными устройствами.
В качестве путевого оборудования для обмена вагонеток,
переносимого периодически через большие интервалы времени, чем передвижные
накладные устройства, применяются замкнутые и тупиковые разминовки,
вагоноперестановщики с подъемным устройством.
Замкнутые и тупиковые разминовки (рис.7) выполняют длиною
на одну или партию вагонеток. Для укладки разминовок необходимо производить
уширение выработки.
Рисунок 7. Замкнутая и тупиковая разминовки.
Время обмена одной вагонетки зависит прежде всего от
расстояния между обменным устройством и забоем. Увеличение этого расстояния
влечет за собой увеличение продолжительности обмена вагонеток, а уменьшение -
сокращение времени на обмен вагонеток, что, однако, приводит к увеличению
затрат времени на перенос устройств и капитальных затрат на устройство уширений
выработки.
Рисунок 8. Ленточный перегружатель типа ПСК-1
Литература
1.
Анистратов Ю.И. Технология открытых горных работ. Учебное пособие для вузов.
М.: Недра, 2004.
.
Единые правила безопасности при разработке МПИ открытым способом. М.: НПО ОБТ,
2002.
.
Киприянов Г.О., Сорокин В.С. "Проектирование и производство массовых
взрывов на открытых горных разработках Якутии"; Якутск 2003.
.
Механизация вспомогательных и ремонтных процессов на карьерах / Под. ред.Ф.П.
Малашенко, А.Т. Калашникова, Е.Т. Зябрева и др. М.: Недра 2004.
.
Механизация вспомогательных работ на карьерах / Под. ред.А.Г. Печеркина, Л.Ф.
Русяева, Ю.А. Пиленкова и др. М.: Недра 1967.
.
Подэрни Р.Ю. Горные машины и комплексы для открытых горных работ. Учебник для
вузов. Том 1,2. М.: МГГУ, 2009.
.
Ржевский В.В. Открытые горные работы: Учебник для вузов. Ч.1 М.: Недра, 1985.
.
Симкин Б.А. Технология и процессы открытых горных работ. М.: Недра, 1970.
.
Справочник "Открытые горные работы". М.: Горное бюро, 2004
.
Томаков П.И., Наумов К.И. Технология, механизация и организация открытых горных
работ: Учебник для вузов. М.: Изд. Моск. горного института, 2002.
.
Хохряков В.С. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. М.: Недра,
2010