CC BY
164
На основе выполненных исследований можно сделать вывод, что в процессе дробления и сортировки горных пород рациональный гранулометрический состав достигается, когда суммарное со-
□ Автор статьи
Шабаев Сергей Николаевич - ст. преп. каф. автомобильных дорог КузГТУ. Тел. 8- 3842- 58-07-96,
8-904-371-0429
держание частиц размером свыше половины от максимального составляет 35...55 % и интегрально возрастает с уменьшением диаметра отдельных зерен.
УДК 622.012.3
С.Н. Шабаев
ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД КАРЬЕРНЫХ АВТОДОРОГ С ПОКРЫТИЕМ ИЗ РАЗДРОБЛЕННЫХ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД РАЦИОНАЛЬНОГО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА
Карьерная автомобильная дорога - горнотехническое сооружение, предназначенное для движения карьерного автомобильного транспорта. Высокая скорость передвижения большегрузных автомобилей, влияющая на их производительность, и экономичность транспортировки горной массы в значительной степени определяются состоянием карьерных транспортных коммуникаций.
Дорожная одежда - один из наиболее важных и дорогих элементов автомобильной дороги, состоящий из одного или нескольких конструктив-
породы (грунта земляного полотна), а также нагрузок от автомобилей. Для постоянных карьерных автомобильных дорог покрытие рекомендуется принимать бетонным или щебеночным, обработанным вяжущим материалом, временных дорог -грунтовым с подсыпкой щебня или щебеночным. Однако для карьеров, расположенных в условиях Сибири, бетонные и обработанные щебеночные покрытия быстро разрушаются, что обусловлено недостаточной проработкой вопроса их расчета для движения большегрузного карьерного автотранспорта [1], и не оправдывают капитальные
Расчетные нагрузки и диаметры отпечатков шин груженых автосамосвалов
Модель автосамосвала БелАЗ-7540 БелАЗ-7548 БелАЗ-7555 БелАЗ-7549 БелАЗ-7512 БелАЗ-75215 0 3 5 7 - го <с л е Б БелАЗ-75501
Г рузоподъемность, т 30 42 55 80 120 180 200 250
Давление воздуха в шинах, МПа 0,60 0,56 0,50 0,56 0,50 0,55 0,55 0,55
Расчетная нагрузка от колеса на покры-тие,кН 260,1 359,3 462,3 737,6 1055,3 1711,1 1764,6 1836,0
Расчетный диаметр отпечатка шины, м 0,71 0,86 1,04 1,24 1,56 1,90 1,93 1,97
ных слоев, укладываемых на заранее подготовленное земляное полотно, воспринимающий нагрузку от проходящих автомобилей и передающий ее в рассредоточенном виде на нижележащие слои грунта. Поэтому от выбора конструкции дорожной одежды в значительной степени зависят срок службы автомобильной дороги и транспортноэксплуатационные качества покрытия, влияющие на себестоимость транспортировки горной массы и производительность карьерного автотранспорта.
Конструкция дорожной одежды зависит от срока службы и грузонапряженности дороги, физико-механических свойств подстилающей горной
затраты на их строительство, грунтовые покрытия
- интенсивно разрушаются при переувлажнении.
Поэтому на постоянных и временных карьерных автомобильных дорогах Сибири наибольшее распространение получили щебеночные покрытия. Например, на разрезах крупнейшей угольной компании Кузбасса и России ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» практически 100 % карьерных автодорог (кроме забойных и отвальных) имеют щебеночное покрытие.
Однако фактический срок службы большинства карьерных автодорог не достигает расчетного значения в связи с быстрым разрушением покры-
96
С.Н. Шабаев
Номограмма для определения требуемой толщины конструкции дорожных одежд карьерных автомобильных дорог
тия, что обусловлено как нарушениями техноло-
К^проект < Еобщ
гии строительства, так и отсутствием обоснованных конструкций дорожных одежд под движение современного большегрузного карьерного автотранспорта.
В качестве покрытий карьерных автомобильных дорог вместо однофракционного щебня целесообразно использовать раздробленные вскрышные породы рационального гранулометрического состава, обладающие рядом преимуществ [2]. Конструкция дорожных одежд с покрытием из вскрышных раздробленных пород зависит от срока службы, грузонапряженности дороги и физикомеханических характеристик подстилающих горных пород [3], а также нагрузок от движущихся автотранспортных средств (таблица).
Прочной считают дорожную одежду, которая под воздействием многократно повторяющихся нагрузок от движущихся транспортных средств сохраняет в течение заданного срока службы сплошность и достаточную ровность покрытия. В качестве основного критерия, характеризующего прочность дорожных одежд, принимается минимальный требуемый общий модуль упругости
конструкции [4].
Однако с течением времени постепенно снижаются эксплуатационные качества материалов дорожной одежды, что ведет к снижению общего модуля упругости конструкции Еобщ , поэтому для обеспечения ее надежности при проектировании вводят показатель коэффициента прочности
пр
(1)
С.В. Богомоловым [3] были найдены оптимальные значения коэффициента прочности дорожной одежды карьерных автомобильных дорог в зависимости от их срока службы и грузонапряженности, которые можно выразить зависимостью:
кПрроеКт = (0,125 • Т + 0,75) • (0,06 • 0 + 0,6), (2)
где Т - срок службы дороги, лет; 0 - грузонапряженность дороги, млн. т./год.
С учетом вышесказанного, нами были произведены расчеты дорожных одежд карьерных автомобильных дорог со слоями покрытия из раздробленных горных пород рационального гранулометрического состава в соответствии с действующей методикой ОДН 218.046-01* [4] с учетом зависимости (2) и данных, представленных в таблице.
В качестве подстилающих приняты крупноблочные (средне- и мелкозернистые песчаники), средней блочности (крупнозернистые песчаники и переслаивания песчаников с алевролитами) и мелкоблочные (алевролиты и выветрелые песчаники) горные породы, классификация которых предложена И.А. Паначевым [5], а также рыхлые горные породы (аргиллиты, раздробленные песчаники и пылеватые грунты). Большой объем выполненных расчетов был сведен в номограмме для определения требуемой толщины дорожной одежды карьерных автомобильных дорог (рисунок).
На основе полученных результатов можно сделать вывод, что требуемая толщина дорожных одежд карьерных автомобильных дорог с покрытием из раздробленных вскрышных горных пород рационального гранулометрического состава, обеспечивающая бесперебойную работу применяемого автотранспорта с учетом срока службы и
грузонапряженности дороги, зависит от упругих и прочностных характеристик подстилающих горных пород и составляет для крупноблочных пород 20.. .90 см, пород средней блочности - 30.. .100 см, мелкоблочных - 35.125 см и рыхлых - 90.250 см.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Афиногенов О.П. Теоретические основы обеспечения долговечности жестких одежд автомобильных дорог горнодобывающих предприятий / О.П. Афиногенов, В.В. Иванов. - Кемерово: Кузбассвузиз-дат, 2001. - 174 с.
2. Шаламанов В.А. Оптимизация зерновых составов щебеночно-песчаных смесей для устройства покрытий карьерных дорог / В.А. Шаламанов, С.Н. Шабаев // Служение делу / редкол. В.И. Нестеров [и др.]; ГУ КузГТУ. - Кемерово, 2006. - С. 108-113.
3. Руководство по проектированию и строительству временных технологических автодорог на разрезах ПО «Кемеровоуголь» / Кузнецкий филиал НИИОГР. - Кемерово, 1988. - 85 с.
4. Проектирование нежестких дорожных одежд. ОДН 218.046-01. - М.: Информавтодор, 2001. -143 с.
5. Паначев И.А. Особенности открытой добычи и переработки углей сложноструктурных месторождений Кузбасса / И. А. Паначев, А.Г. Нецветаев, И.И. Цепилов, В.И. Удовицкий. - Кемерово: Кузбассвуз-издат, 1997. - 220 с.
□ Автор статьи
Шабаев Сергей Николаевич
- ст. преп. каф. автомобильных дорог КузГТУ. Тел. 8- 3842- 58-07-96, 8-904-371-0429
