Параметры карьерных дорог
В.В. Забелин, старший научный сотрудник лаборатории оптимизации открытых горных разработок;
И.В. Зырянов, д.т.н., заместитель директора по научной работе;
Ю.М. Шаповалов, ведущий инженер-технолог, Научно-исследовательский и проектный институт «Якутнипроалмаз» АК «АЛРОСА» (ПАО)
Сырьевая база богатых месторождений алмазов Западной провинции Якутии истощается. Пришло время вовлечения в разработку беднотоварные кимберлитовые трубки с низким содержанием. Чтобы обеспечить эффективность ведения горных работ на таких трубках, необходимо обеспечить снижение себестоимости добычи полезного ископаемого.
Снижение себестоимости добычи следует искать в разработке и применении новых технологий горных работ, в расширении технических возможностей имеющегося горного оборудования, в возможностях снижения объемов добычи пустых пород, т.е. в понижении коэффициента вскрыши. Последнее имеет большое значение при разработке месторождений небольших размеров в плане и простирающихся на значительную глубину, к которым относятся кимберлитовые трубки.
Одним из направлений сокращения вскрыши является заложение транспортных берм с минимально допустимыми параметрами карьерных дорог, обеспечивающих безопасную эксплуатацию большегрузных автосамосвалов.
Параметры технологических карьерных автомобильных дорог в Российской Федерации определяются следующими нормативными документами:
1) Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твёрдых полезных ископаемых». Приказ Ростехнадзора от 11 декабря 2013 г. №599. Регистрация в Минюсте РФ 2 июля 2014 г., рег. №32935 [1].
2) СНиП 2.05.07-91* «Промышленный транспорт» [2].
3) Свод правил СП 37.1333.2012 «Промышленный транспорт», актуализированная редакция СНиП 2.05.07-91* (утвержден приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 29 декабря 2011 г. №635/7). Постановление правительства Российской Федерации от 26 декабря 2014 г. №1521 [3].
Согласно этим документам ширина транспортной бермы карьерных дорог состоит из следующих элементов (см. рисунок): закюветной полки для сбора осыпей с вышележащего откоса, водоотводного сооружения, проезжей части, обочин, ограждения и полосы выветривания, отделяющей бровку земляного полотна от ограждения или призмы обрушения.
Следует заметить, что в зарубежных нормативных документах в параметрах составляющих транспортную берму нет элемента «обочина», т.к. ее функции выполняет часть ширины дороги W (проезжей части), рассчитываемая для двухполосной дороги по формуле:
W= 3,5 Х, м ,
где Х – габаритная ширина автосамосвала, м. Опыт освоения алмазных месторождений в условиях криолитозоны, большинство которых начинали проектироваться и разрабатываться до утверждения последних нормативных документов, показывает, что их разработка может успешно проводиться при размерах карьерных дорог меньше заложенных в СП 37.13330-2012.
Сложившаяся в нашей стране нормативная база расчета параметров карьерных дорог, за счет обязательного устройства двух обочин в ширине транспортной бермы объективно приводит к росту затрат на разработку полезного ископаемого и снижению эффективности отработки как действующих карьеров АК «АЛРОСА» (ПАО), так и новых беднотоварных месторождений с низким содержанием алмазов. Выработка дальнейшей стратегии формирования более рациональных транспортных систем кимберлитовых карьеров Якутии является задачей первостепенной важности.
В этой связи разработка нормативного документа (Национальный стандарт «Разработка алмазорудных месторождений открытым способом в криолитозоне. Требования к проектированию»), учитывающего особенности современных технологий открытой разработки карьеров и реальных условий ведения горных работ, является требованием времени. На фотографиях показаны фактические автомобильные дороги на наиболее крупных карьерах АК «АЛРОСА» (ПАО) и расположение автомобильной техники на них.
Автомобильные дороги на карьере «Комсомольский»
Рассмотрим функции, которые выполняет такой элемент дороги, как «обочина», и их необходимость в карьере.
В связи с отсутствием в вышеприведенных нормативных документах формулировки «обочина» ее функции оценим по документам для дорог общего пользования [4, 5 и 8]. Согласно СП 78.13330.2012 [4], это «Элемент дороги, примыкающий непосредственно к проезжей части и предназначенный для обеспечения устойчивости земляного полотна, повышения безопасности дорожного движения, организации движения пешеходов и велосипедистов, а также использования при чрезвычайных ситуациях». По правилам дорожного движения (ПДД) [5], «Обочина – элемент дороги, примыкающий непосредственно к проезжей части на одном уровне с ней, отличающийся типом покрытия или выделенный с помощью разметки 1.2.1 либо 1.2.2, используемый для движения, остановки и стоянки в соответствии с Правилами» (п. 1.2 ПДД).
В соответствии с ПДД п. 9.9, «Запрещается движение транспортных средств по разделительным полосам и обочинам, тротуарам и пешеходным дорожкам (за исключением случаев, предусмотренных пунктами 12.1, 24.2–24.4, 24.7, 25.2 Правил), …».
Согласно пунктам ПДД, составляющим исключение, на обочине разрешается:
- остановка и
стоянка транспортных средств (ПДД 12.1); - движение велосипедов и мопедов при отсутствии велосипедных дорожек (если это не создаёт помех пешеходам, иначе велосипеды и мопеды должны двигаться по проезжей части) (ПДД 24.2);
- движение пешеходов при отсутствии тротуаров (ПДД 4.1);
- разворот, если его нельзя выполнить без заезда на обочину (ПДД 8.8).
Допускается движение по обочинам машин дорожно-эксплуатационных и коммунальных служб, а также подъезд по кратчайшему пути транспортных средств, подвозящих грузы к торговым и другим предприятиям и объектам, расположенным непосредственно у обочин, тротуаров или пешеходных дорожек, при отсутствии других возможностей подъезда.
По ГОСТ Р 52399-2005 [8] в обочину входит краевая полоса, имеющая такую же конструкцию дорожной одежды как и проезжая часть, «предназначенная для защиты от разрушения кромки проезжей части и допускающая регулярные заезды на нее транспортных средств». Но эта полоса, выполняя функцию защиты проезжей части, составляет только 20% от обочины.
Из вышеизложенных формулировок и пояснений следует, что обочина, вопервых, не предназначена для постоянного движения автомобилей, а во-вторых, выполняет функции, которых в карьере практически нет. Большинство задач, которые решает обочина, – характерны для автомобильных дорог общего пользования, – а карьерные автомобильные дороги относятся к ведомственным, т.к. предназначены для обслуживания производственных и технологических перевозок [9].
К карьерным дорогам можно отнести только следующие функции обочины: обеспечение устойчивости земляного полотна; повышение безопасности дорожного движения и использование их при чрезвычайных ситуациях. По сравнению с дорогами общего пользования, эти функции в карьерах решаются другими способами.
Устойчивость полотна со стороны нижележащего откоса обеспечивается породным валом, который примыкает к проезжей части, а со стороны вышележащего откоса – краевой полосой, которая возводится по параметрам проезжей части дороги.
Безопасность движения в карьерах обеспечивается ограничением расчетных скоростей движения автомобилей, максимальная величина которых зависит от категории дороги и составляет, например, в карьере для дорог категории I-к – 30 км/ч (табл. 7.2 СП 37.13330.2012). Для других категорий дорог она еще меньше, а в зависимости от местных условий может быть снижена до 15 км/ч. Кроме того, на технологических дорогах движение автомобилей должно выполняться без обгона (п. 733 [1]).
Самой чрезвычайной (аварийной) ситуации в карьере является поломка автомобиля, которая приводит к остановке и стоянке, как правило, на проезжей части, т.к. не всегда удается съехать на обочину, особенно при движении на подъем. В таких ситуациях автосамосвалы в течение 30 – 40 минут вывозятся из карьера при помощи специального тягача, т.к. запрещается оставлять на проезжей части дороги неисправные самосвалы (п. 730 [1]). При этом нет необходимости разворота вышедшего из строя автомобиля.
На дорогах общего пользования, особенно между населёнными пунктами, обеспечить такой норматив оказания технической помощи проблематично. Учитывая вышеизложенное, предлагается исключить «обочину» из конструктивных элементов, составляющих внутреннюю карьерную дорогу. Ширину карьерной автомобильной дороги (W), которая состоит только из проезжей части, предлагается определять по формуле:
W= (1,5 · L + kк) Х, м ,
где: L – число полос движения; kк – коэффициент категории дороги.
Внутрикарьерная дорога карьера «Удачный»
Геометрические размеры ширины карьерных автомобильных дорог принимают исходя из движения по ним специализированных автотранспортных средств с наибольшими осевой нагрузкой и габаритом по ширине. Габаритную ширину (габарит) автомобиля принимают в соответствии с ГОСТ Р 41.48-2004 (пункты 2.14 и 2.15) [6]:
«п. 2.14 край габаритной ширины с каждой стороны транспортного средства: Плоскость, параллельная среднему продольному сечению транспортного средства, касательная к его боковой наружной поверхности, без учёта проекций, образуемых:
п. 2.14.1 шинами вблизи от точки их соприкосновения с землей и подсоединений указателей давления в шинах;
п. 2.14.2 приспособлениями противоскольжения, которые могут быть установлены на колесах;
п. 2.14.3 зеркалами заднего вида;
п. 2.14.4 боковыми указателями поворота, контурными огнями, передними и задними габаритными огнями, стояночными огнями, светоотражающими устройствами и боковыми габаритными огнями;
п. 2.14.5 пломбами, накладываемыми таможенными органами на транспортное средство, и приспособлениями для крепления и защиты этих пломб.
п. 2.15 габаритная ширина: Расстояние между обеими вертикальными плоскостями, определенными в п. 2.14».
Коэффициент категории дороги (kк) для различных категорий и их местоположения, с учетом примечания 4 таблицы 7.9 [3], приведен в табл. 1.
С учетом вышеизложенного ширина карьерной автомобильной дороги (проезжая часть) для различных категорий и местоположения приведена в табл. 2.
Остальные размеры элементов транспортной бермы предлагается определять следующим образом.
Проезжую часть автомобильных внутрикарьерных дорог (кроме забойных) необходимо ограждать от призмы возможного обрушения предохранительными сооружениями, основные из которых:
- ориентирующий (направляющий) породный вал;
- удерживающий породный вал;
- удерживающая конструкция ограждения капитального типа.
Высоту предохранительных сооружений следует принимать в соответствии с п. 726 ФНиП «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых» [2], т.е. высота породного вала принимается не менее радиуса колеса самого большого по грузоподъемности из эксплуатируемых в карьере автомобилей.
Минимальная высота и ширина ориентирующего (направляющего) породного вала, зависящая от диаметра шин применяемых карьерных автосамосвалов, приведена в табл. 3.
В качестве удерживающего ограждения капитального типа предлагается использовать отклоняющее анкерное железобетонное ограждение парапетного типа. Параметры конструкции этого ограждения рассчитывают по методике, приведенной в «Пособии по проектированию внутренних автомобильных дорог промышленных предприятий (к СНиП 2.05.07-85)» Выпуск 5522 [7].
Минимальные значения высот предохранительных сооружений – принимать по табл. 7.25 СП 37.13330.2012 (табл. 4).
Параметры остальных элементов поперечного профиля транспортной бермы карьерных автомобильных дорог принимаются по табл. 5.
Вышеприведенные размеры элементов транспортных берм предлагается включить в разрабатываемый национальный стандарт «Разработка алмазорудных месторождений открытым способом в криолитозоне. Требования к проектированию».
Выводы:
1. Предлагается исключить «обочину» из элементов автомобильных дорог в карьере.
2. Ширину карьерных автомобильных дорог необходимо определять по формуле, учитывающей ширину применяемых автотранспортных средств (с наибольшим габаритом) и категорию дороги.
3. Габаритная ширина (габарит) автомобиля определяется в соответствии с ГОСТ Р 41.48-2004 (пункты 2.14 и 2.15).
4. Параметры карьерных дорог для алмазодобывающих карьеров, расположенных в криолитозоне, целесообразно включить в разрабатываемый национальный стандарт «Разработка алмазорудных месторождений открытым способом в криолитозоне. Требования к проектированию».
Источники информации:
Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твёрдых полезных ископаемых»/ Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России». – М.: 2013. - 285 с.
СНиП 2.05.07-91* «Промышленный транспорт» / Минстрой России. – М.: ГП ЦПП, 1996. -112 с.
Свод правил СП 37.1333.2012 «Промышленный транспорт». Актуализированная редакция СНиП 2.05.07-91* / Минрегион России. – М.: ООО «Аналитик», 2012. - 196 с.
СП 78.13330.2012 Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85. - М.: Минрегион России, 2013.
Правила дорожного движения РФ в редакции от 15 апреля 2015 г.
ГОСТ Р 41.48-2004 Единообразные предписания, касающиеся сертификации транспортных средств в отношении установки устройств освещения и световой сигнализации. М.: ИПК Издательство стандартов, 2004.
Пособие по проектированию внутренних автомобильных дорог промышленных предприятий (к СНиП 2.05.07-85). Выпуск 5522 / Союзпромтрансниипроект – М.: 1988. – 476 с.
ГОСТ Р 52399-2005 Геометрические элементы автомобильных дорог. М.: Стандартинформ, 2006.
СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85*.
