Kopalniana kolej podziemna
I. Wprowadzenie 1
1. Zadania kolei i pojęcia podstawowe 1
2. Klasyfikacja kopalnianej kolei podziemnej. 1
3. Zalety i wady kopalnianej kolei podziemnej 2
II. Kopalniana kolej podziemna (normalna, tradycyjna) 3
1. Kopalniany tor kolejowy 3
2. Tor kolejowy w łuku 8
3. Połączenia i rozjazdy torowe 8
4. Układanie i utrzymanie torów 10
III. Tabor wozów kopalnianych 11
1. Pojęcia podstawowe. 11
2. Podział wozów kopalnianych 11
3. Wozy urobkowe 12
IV. Przewóz lokomotywami 12
1. Klasyfikacja lokomotyw 12
2. Konstrukcja lokomotywy 13
I. Wprowadzenie
1. Zadania kolei i pojęcia podstawowe
Przez kopalnianą kolej podziemną należy rozumieć zespół urządzeń współdziałających ze sobą harmonijnie pod względem technicznym i organizacyjnym, służących do bezpiecznego przewożenia ładunków i osób w specjalnych naczyniach wzdłuż poziomej lub nachylonej trasy wytyczonej torem odpowiedniej budowy.
W skład urządzeń kolei podziemnej wchodzą:
- urządzenia stałe, jak kopalniany tor kolejowy, stacje, dworce, zajezdnie, mijanki itp.,
- tabor wozowy, w tym: wozy urobkowe, wozy osobowe, wozy do transportu materiałów, maszyn i urządzeń oraz wozy specjalne;
-tabor trakcyjny (lokomotywy), wykorzystywany do ciągnienia wozów, pojemników, naczyń, kabin, platform;
- specjalne pojazdy techniczne, jak dźwigi na wozach, wozy do pomiaru toru i inne;
- mechaniczne urządzenia towarzyszące, jak kolejki łańcuchowe, hamulce torowe, przesuwniki, maszyny do spinania i rozpinania pociągów z lokomotywą i inne;
- aparatura i urządzenia elektrotechniczne oraz aparatura automatyzacji lokomotyw, trakcji przewodowej, ruchu pociągów, a także aparatura blokady, sterowania i zarządzania pracą kolei.
2. Klasyfikacja kopalnianej kolei podziemnej.
W górnictwie podziemnym stosuje się bardzo różnorodne środki transportowe należące do kolei. Ogólnie kopalnianą kolej podziemną dzieli się w zależności od:
a) Rodzaju jej użytkowania — na kolej:
— normalną dwuszynową o szerokości toru 600, 750 i 900 mm do transportu głównego oraz oddziałowego,
— specjalną — jednoszynową, dwuszynową o szerokości toru mniejszej od 600 mm, zębatą, linową, magnetyczną;
b) Przebiegu w czasie — na kolej:
— o ruchu ciągłym,
— o ruchu przerywanym regularnym (cyklicznym) lub nieregularnym;
c) Budowy toru — na kolej:
— jednoszynową pod- i nadtorową
— dwuszynową naspągową
— trójszynową, np. dwie szyny gładkie, a w środku między nimi umieszczona szyna zębata;
d) Rodzaju trakcji — na kolej o trakcji:
— elektrycznej
— spalinowej
— pneumatycznej
— mieszanej np. spalinowo-elektrycznej;
e) Może być także inny podział np. wg kąta nachylenia toru do poziomu, itd.
3. Zalety i wady kopalnianej kolei podziemnej
Zalety. Szerokie zastosowanie kolei szynowej w górnictwie ma swoje uzasadnienie w licznych zaletach tego środka transportu, do których należy zaliczyć:
¾ niski współczynnik tarcia, który określa stosunek masy wozu próżnego do masy ładunku użytecznego; dla wozów urobkowych przeznaczonych do węgla wartość tego współczynnika jest zawarta w przedziale 0,4 do 0,6, dużą masę jednego pociągu zawartą w granicach od 100 do 300 t,
¾ możliwość jazdy pociągu z prędkością do 30 km/h przy zapewnieniu efektywnego hamowania składu,
¾ praktycznie nieograniczony zasięg transportu przy stosunkowo niskich kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych,
¾ możliwość transportu drobnicy, masówki, cieczy i gazów w specjalnych pojemnikach, osób,
¾ dużą elastyczność pracy kolei, spełnianie przez wozy urobkowe dodatkowej funkcji zbiorników, małe kruszenie urobku, łatwość segregacji poszczególnych ty węgla, brak większego pylenia w trakcie transportu przy odpowiednim zraszaniu wodą urobku,
¾ wysoką efektywność pracy kolei, wyrażającą się małym zapotrzebowaniem mocy silników napędowych w stosunku do przewożonej masy brutto (masa pociągu z ładunkiem użytecznym); opory ruchu pojazdów szynowych są od 5 do 15 razy mniejsze od oporów ruchu samochodów, wysoką niezawodność pracy, łatwość standaryzacji środków transportu.
Wady. Z koleją związane są jednak pewne ograniczenia i wady, do których należy zaliczyć:
¾ możliwość stosowania kolei konwencjonalnej wyłącznie w wyrobiskach prawie poziomych; dla większych nachyleń buduje się koleje specjalne o mniejszej wydajności, trudności załadunku i wyładunku wozów urobkowych, konieczność budowy specjalnych urządzeń jak: wywrotów, za ładowni, urządzeń do czyszczenia wozów,
¾ kłopoty z utrzymaniem torów kopalnianych w dobrym stanie z uwagi na ruchy spągu, zawodnienie toru i ich zanieczyszczenie,
¾ trudności w prawidłowej organizacji ruchu z uwagi na nierównomierność pracy oddziałów wydobywczych i przerw w pracy szybów, a także — z uwagi na różnorodność spełnianych zadań i skomplikowany układ torów — duża liczba personelu obsługującego,
¾ względnie wysoką wypadkowość wynikającą przede wszystkim z wysokich energii kinetycznych pojazdów, stosowania drutu ślizgowego, ręcznego spinania i rozpinania wozów oraz trudności utrzymania odpowiednich prześwitów w wyrobiskach transportowych,
¾ dużą stabilność schematu sieci kolejowej, konieczność stosowania dla całej kopalni jednej szerokości toru (wyjątkiem mogą być poziomy skipowe),
¾ trudności w automatyzacji pracy kolei szczególnie w przypadku ruchu wahadłowego pociągów,
¾ potrzebę budowy dużych podszybi, dworców, załadowni, mijanek itp.; kolej może być stosowana tylko w wyrobiskach transportowych o odpowiednich rozmiarach.
II. Kopalniana kolej podziemna (normalna, tradycyjna)
4. Kopalniany tor kolejowy
a. Pojęcie nawierzchni i podtorza oraz ich części składowe
Tor jest podstawowym elementem drogi kolejowej i służy do prowadzenia po nim pojazdów kolejowych. Tor podziemnej kolei kopalnianej składa się z nawierzchni ułożonej na podtorzu, którym prawie zawsze jest spodek wyrobiska korytarzowego.
Nawierzchnia toru kolejowego składa się z następujących elementów: szyn, złączek, prowadnic i szyn o specjalnym przekroju w łukach, rozjazdów i skrzyżowań torów wraz z urządzeniami do nastawiania zwrotnic, podkładów i podrozjezdnic, podsypki. Niektóre z elementów toru kolejowego przedstawiono na rys. 1.
Rys. 1. Kopalniany tor kolejowy
a) szyny kolejowe S24 lub S30 ze złączem wiszącym,
b) szyny kolejowe S42 wg ze złączem podpartym,
AA — przekrój przez złącze podparte, BB — przekrój przez szynę w miejscu międzyzłączowym;
1 — szyna, 2 — podkładka klinowa złączowa, 3 — wkręt 4 — podkład drewniany, 5 — łubek płaski, 6 — śruba do złącz szynowych, 7 — nakrętka, 8 — pierścień sprężysty, 9 — śruba do łączenia podkładów, 10 — nakrętka, 11 — podkładka, 12 — podkładka klinowa międzyzłączowa, 13 — podsypka (żwir, tłuczeń i kliniec, żużel wielkopiecowy).
Podstawowym parametrem toru jest jego szerokość p określana jako najkrótsza odległość między wewnętrznymi powierzchniami główek szyn jednego toru. Znormalizowane szerokości toru wynoszą: 600, 750 i 900 mm. Odchylenia d szerokości nominalnej toru nie mogą przekraczać 4 mm poszerzenia i 2 mm zwężenia. Drugim ważnym parametrem toru są skrajnie taboru i wyrobiska transportowego, zapewniające bezpieczeństwo ruchu. Przez skrajnię taboru rozumie się graniczny zarys, poza który nie powinna wystawać żadna część pojazdu lub ładunku przy jeździe po torze prostym (rys. 2). Problem ten regulują odpowiednie przepisy górnicze ustalające najmniejsze dopuszczalne odległości obudowy wyrobiska od skrajni taboru oraz pomiędzy taborem w przypadku trakcji dwutorowej lub wielotorowej odstęp ruchowy lokomotywy od ociosu lub obudowy, a także od lokomotywy na sąsiednim torze wynosi minimum 250 mm, a szerokość przejścia dla ludzi minimum 750 mm.
Rys 2. Kolejowa linia jednotorowa wpisana w przekrój kołowy wyrobiska korytarzowego
1 — ściek, 2 — podkład, 3 — szyny, 4 — przewód jezdny, 5 — przejście dla ludzi, 6 — obrys najszerszego środka transportu (np. lokomotywy), 7 mur, 8 — podsypka
Dla ustalonych wymiarów środków transportu dobiera się przekroje poprzeczne wyrobisk korytarzowych wg PN. Trzecim parametrem toru jest typ szyny, określany masą 1 metra szyny, której z kolei odpowiada ustalona geometria szyny. Kopalniane tory wykonywane są z szyn oznaczonych symbolami: S24, S30 i S36; szyny S18 stosowane są wyjątkowo na tory trzeciorzędne.
b. Szyny kopalniane
W górnictwie stosuje się wyłącznie typ szyny szerokostopowej. Szyna ta (rys. 3) w przekroju poprzecznym składa się z główki 1, szyjki 2 i stopki 3. Kształt szyny wynika z optymalizacji jej własności wytrzymałościowych i ekonomicznych.
Rys. 3. Szyna S 30
c. Złączki szynowe
Szyny w jednym toku łączy się ze sobą na styk przez spawanie albo za pomocą mechanicznych złącz szynowych, przy czym ten ostatni typ połączenia jest najsłabszym miejscem toru. W połączeniu mechanicznym złączkami są łubki i śruby. Szyny do podkładów mocowane są za pomocą złącz przytwierdzających, a złączkami są tutaj: szyniaki (haki) lub wkręty, podkładki, śruby stopowe, łapki, pierścienie sprężyste i opórki przeciwpełzne.
Wymagania stawiane złączom szynowym są następujące: odpowiednia wytrzymałość, nieskomplikowana konstrukcja o możliwie najmniejszej liczbie elementów znormalizowanych, długi okres eksploatacji, niskie koszty produkcji i konserwacji.
Szyny w torach bocznych łączy się przez podkładki z podkładem za pomocą szyniaków o znormalizowanym kształcie (rys. 4. a). Szyniaki wykonuje się z miękkiej stali, o przekroju kwadratowym 14 X 14 lub 16 X 16 mm. Szyniak ma ostrze w kształcie klina, które służy do
Rys. 4. Szyniaki i wkręty
a — szyniak do szyny S24,
b — hak sprężysty (system Rupinga),
c — hak sprężysty (system Mackbet),
d — wkręt z łbem prostokątnym
ściskania włókien drewna podczas wbijania go w otwór wykonany w podkładzie. Długość szyniaka zależy od grubości podkładu i wynosi od 140 do 160 mm. Główka szyniaka dociskająca stopkę szyny do podkładu ma ucha boczne, umożliwiające zaczepienie jej przez drąg stalowy w czasie wyrywania szyniaków: Drganie szyn powoduje poluzowanie się szyniaków w otworze i częściowe ich wyciągnięcie z podkładu. Ponieważ łatwiej jest wyciągnąć szyniak z podkładu niż zgiąć go, zatem od strony wewnętrznej toru daje się po dwa szyniaki, a z zewnętrznej po jednym.
Wad tych nie mają szyniaki sprężyste wykonane ze stali resorowej, których odpowiednio ukształtowana główka dociska stopkę szyny dzięki sile sprężystości.
W głównych torach szyny przytwierdza się do podkładu wkrętami (rys. 4. d), które wykazują opór na wyrywanie od 1,5 do 2 razy większy od oporu szyniaka. Wkręt składa się z trzpienia i główki zakończonej czopem kwadratowym do wkręcania za po mocą klucza pionowego w podkład z uprzednio przygotowanymi otworami. Szynę przytwierdza się trzema wkrętami do każdego podkładu, przy czym dwoma od środka toru, a jednym od strony zewnętrznej. Inne rozmieszczenie wkrętów względem szyny jest uwarunkowane zwiększeniem oporu szyny przed pełzaniem.
W celu zwiększenia powierzchni nacisku szyny na podkład, uniknięcia niszczenia drewna podkładów, nadania szynie poprzecznego nachylenia 1: 20 (lub 1: 40), a także związania ze sobą wkrętów lub szyniaków tak, że razem z podkładką stawiają większy opór siłom bocznym działającym na szyny, pod stopką szyny układa się klinowe podkładki stalowe (rys. 5.) z obrzeżami z obu stron stopki szyny.
Rys. 5. Podkładka klinowa międzyzłączowa do szyny S24
Szyny do podkładów stalowych przytwierdza się za pośrednictwem podkładek żebrowych przyspawanych do podkładu lub za pomocą śrub stopowych i łapek.
Do wiązania końców szyn stosowane są łubki płaskie symetryczne (rys.6) wykonane ze stali bardziej miękkiej i ciągliwej niż stal szynowa, a także łubki wypukłe i kątowe. Do łączenia końców szyn różnych typów lub szyn częściowo zużytych z nowymi służą łubki przejściowe, do stosowane do różnych rozmiarów stykających się szyn. Śruba łubkowa musi mieć taki kształt, aby podczas dociągania nakrętki nie obracała się w otworze. Śruby muszą być tak założone, aby ich łby znajdowały się po stronie zewnętrznej toru. Pod nakrętki śrub, w celu uniknięcia poluzowania ich pod wpływem drgań toru, podkłada się sprężyste pierścienie. Na złączu daje się 4 lub 6 śrub, zależnie od długości łubków.
Rys. 6. Złącze szynowe z łubkami płaskimi
Szyny w głównych torach kolei kopalnianej powinny być łączone ze sobą przez spawanie elektryczne lub termitowe. Korzyści ze spawania szyn są następujące: zmniejszenie uderzeń kół o styki oraz oporów jazdy, wyeliminowanie łubków, uzyskanie dobrej przewodności szyn i uniknięcie prądów błądzących oraz elektrolizy.
Opórki przeciwpełzne mają za zadanie przeciwdziałać pełzaniu szyn w kierunku ruchu pociągu, wywołanemu siłami poziomymi podłużnymi na torach o jednym kierunku ruchu. Pełzanie szyn powoduje zamknięcie luzów na stykach szyn i wy boczenie toru lub zginanie śrub łubkowych w złączach szynowych. Jako środki zaradcze stosuje się: regulację luzów, dokręcanie obluzowanych śrub i wkrętów w celu zwiększenia oporu przeciw pełzaniu, a także opórki rys 7.
Rys. 7. Opórki przeciwpełzne
d. Podkłady
Podstawowym zadaniem podkładów jest utrzymanie stałej wzajemnej odległości torów szynowych oraz przenoszenie na podsypkę nacisków kół taboru kolejowego przekazywanych przez szyny. Podkłady torów kopalnianych mogą być drewniane, stalowe lub żelbetowe Rozróżnia się podkłady poprzeczne i podłużna w stosunku do osi toru.
Najpowszechniej używane są podkłady drewniane otrzymywane z przepiłowania okrąglaków Mają one w przekroju poprzecznym kształt prostokątny z nieznacznymi flisami.
...
wuzeczek1