3
MOŻLIWOŚCI ZWIĘKSZENIA PRĘDKOŚCI TRANSPORTU LUDZI KOLEJKAMI PODWIESZONYMI Z NAPĘDEM WŁASNYM
3.1 STAN PRAWNY W POLSCE
Zasady stosow ania kolejek podw ieszonych w podziem iach kopalń od lat 70-tych XX w ieku zostały określone m iędzy innym i w następujących dokumentach:
a) Szczegółow e przepisy prow adzenia ruchu i gospodarki złożem w podziem nych zakładach górniczych w ydobyw ających w ęgiel kam ienny i brunatny, które zostały opracow ane zgodnie z Zarządzeniem nr 38 M inistra G órnictw a i Energetyki z dnia 10.10.1973 r. [1] i obow iązyw ały od 01.01.1974 r. W dokum encie tym, m iędzy innym i w § 791 określono, że szybkość jazd y kolejki przy transporcie m ateriałów i przew ozie ludzi nie pow inna przekraczać 2 m/s. R ów nież w § 792.1 ustalono, że odległość pom iędzy najbardziej w ysuniętą częścią kolejki lub transportow anego materiału, a obudow ą lub innymi urządzeniam i pow inna w ynosić co najmniej 0,4 m, a w m iejscu przeładunku co najmniej 0,8 m. W § 792.2 określono, że przy jeźd zie ludzi w m iejscu w siadania i w ysiadania pow inno być przejście o szerokości co najmniej 1,0 m licząc od obrysu kabiny przewozowej i o w ysokości 1,8 m, natom iast w § 792.3 ustalono, że odległość od spągu do dolnej kraw ędzi kabiny osobowej kolejki lub pojem nika m ateriałow ego pow inna w ynosić nie mniej niż 0,5 m. W § 795 określono, że sposób zaw ieszenia jezdni kolejki podwieszonej pow inien być dostosow any do rodzaju obudowy.
b) W ytyczne stosow ania kolejek podw ieszonych, M inisterstw o G órnictw a D epartam ent Górniczy, Katow ice, listopad 1978r. [2] zastąpiły „Tym czasow e w ytyczne stosowania kolejek podw ieszonych w ydane przez D epartam ent G órniczy M G iE w kw ietniu 1971r. W w ytycznych w prow adzono, że nachylenie w yrobiska, w którym zam ierza się instalow ać kolejkę nie pow inno przekraczać 45o, natom iast szybkość jazd y kolejki przy transporcie m ateriałów i przew ozie ludzi nie pow inna przekraczać 2 m/s.
R estrukturyzacja techniczna kopalń rozpoczęta w latach 90-tych X X w ieku spowodowała, że od 2003 r. nastąpiły zm iany w zakresie stosowanych urządzeń transportow ych, szczególnie zw iązanych z w ym ianą kolejek spągow ych i podw ieszonych z napędam i linowym i na kolejki z napędami własnymi. U legły rów nież now elizacji przepisy w oparciu, o które prow adzony je st transport kolejkami. M iędzy innym i, zgodnie z w ym ogam i przepisów zaw artych w art.113 ust.1 ustaw y z dnia 9 czerw ca 2011 r. Praw o geologiczne i górnicze (Dz. U. N r 163, poz. 981), w ruchu zakładu górniczego stosuje się w yroby, które:
• spełniają w ym agania dotyczące oceny zgodności, lub
• spełniają w ym agania techniczne, zostały dopuszczone do stosow ania w zakładach górniczych oraz w łaściw ie oznakowane, lub
• zostały określone w przepisach dotyczących prow adzenia ruchu zakładów górniczych oraz przechow yw ania i używ ania środków strzałow ych i sprzętu strzałowego, a także spełniają w ym agania określone w tych przepisach.
W ym agania dotyczące oddaw ania do ruchu oraz bezpieczeństw a użytkow ania układów transportu określono w R ozporządzeniu M inistra Gospodarki z dnia 28 czerw ca 2002 r. w sprawie bezpieczeństw a i higieny pracy, prow adzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciw pożarow ego w podziem nych zakładach górniczych [3].
Zgodnie z norm am i praw nym i zawartym i w pow yższym rozporządzeniu, urządzenia i układy przew ozu ludzi w w yrobiskach poziom ych oraz pochyłych o nachyleniu do 4 5 o, jak o obiekty podstaw ow e zakładu górniczego w ym agają pozw olenia w ydanego przez w łaściw y organ na podstaw ie w niosku kierow nika ruchu zakładu górniczego.
Zaw arte w rozporządzeniu w ym agania bezpieczeństw a użytkow ania regulują m iędzy innymi zagadnienia dotyczące:
• utrzym ania stanu technicznego oraz zasad eksploatacji i konserw acji zgodnie z ustaleniam i dokum entacji techniczno-ruchow ych,
• utrzym ania w yrobisk i zabudow y układów w sposób gw arantujący zachow anie gabarytów ruchowych,
• obow iązków osób dozoru ruchu oraz pracow ników obsługi w zakresie organizacji prow adzonych prac oraz kontroli środków transportu,
• w yposażenia w urządzenia sygnalizacji, łączności i zabezpieczenia ruchu,
• organizacji oraz w arunków prow adzenia przew ozu lub jazd y ludzi, gdzie w § 555.1.
prędkość przew ozu ludzi środkami transportu linow ego i z napędem w łasnym nie może przekraczać 2 m/s, natom iast w § 553.1. odstęp m iędzy kraw ędziam i środka transportow ego, a obudow ą w yrobiska, ociosem lub odrzw iam i oraz m iędzy dw om a m ijającym i się środkami transportow ym i pow inien w ynosić co najmniej 0,25 m ja k rów nież w§ 553.3. odstęp m iędzy kraw ędziam i najszerszego środka transportow ego kolei podw ieszanych i kolei spągow ych a obudow ą w yrobiska, ociosem , odrzw iam i lub m aszynam i i urządzeniam i pow inien w ynosić co najmniej 0,4 m. W m iejscach przeładunku odległość ta pow inna w ynosić co najmniej 0,8 m.
Ponadto obowiązują:
• D yrektyw a 2006/42/W E - B ezpieczeństw o maszyn, w prow adzone R ozporządzeniem M inistra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dn. 21 października 2008 r. w sprawie zasadniczych w ym agań dla m aszyn (Dz. U. nr 199, poz. 1228),
• D yrektyw a 94/9/W E Parlam entu Europejskiego i R ady Europy z dnia 23 m arca 1994 r. w sprawie zbliżenia ustaw odaw stw a Państw Członkow skich dotyczących urządzeń i system ów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych w ybuchem w prow adzona Rozporządzeniem M inistra Gospodarki z dnia 22 grudnia 2005 r. w sprawie zasadniczych w ym agań dla urządzeń i system ów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych w ybuchem (Dz. U. nr 263, poz. 2203),
• D yrektyw a 97/23/W E Parlam entu Europejskiego i R ady Europy z dnia 29 m aja 1997 r. w sprawie zbliżenia ustaw odaw stw a Państw Członkow skich dotyczących urządzeń
ciśnieniow ych w prow adzona R ozporządzeniem M inistra Gospodarki z dnia 21 grudnia 2005 r. w sprawie zasadniczych w ym agań dla urządzeń ciśnieniow ych i zespołów ciśnieniow ych (Dz. U. nr 263, poz. 2200),
• R ozporządzenie M inistra Gospodarki z dnia 19 sierpnia 2005 r. w sprawie szczegółow ych w ym agań dla silników spalinow ych w zakresie ograniczenia em isji zanieczyszczeń gazow ych i cząstek stałych przez te silniki (Dz. U. N r 202 poz. 1681).
• N orm y PN, PN-EN, m ateriałow e i przedm iotow e dla części zastosow anych do budow y kolejki.
Zaw arte w aktach norm atyw nych w ym agania bezpieczeństw a użytkow ania środków transportu w podziem iach kopalń w ym usiły na producentach ciągników oraz ich użytkow nikach ograniczenie prędkości przew ozu ludzi do 2 m/s środkami transportu linow ego i z napędem w łasnym , ja k rów nież na użytkow nikach w ykonanie i utrzym anie w yrobisk oraz zabudow y układów transportow ych w sposób gw arantujący zachow anie gabarytów ruchowych. D o zabudow y w yrobisk stosowano różne typy obudowy. N ajczęściej stosowano obudow ę stalow ą łukow ą podatną o profilu KS, KO18 lub KO21 i w ielkości odrzwi 7. Szerokość w yrobiska w ynosiła 4200 mm, a w ysokość 3100 mm, natom iast przekrój
• 2
porzeczny w świetle obudow y w ynosił 10,1 m . N a rys. 3.1 przedstaw iono przykładow o schem at obudow y ŁP.
Rys. 3.1 S ch em at o b u d ow y ŁP [6]
Rys. 3.2 O budow a łu k o w a p o d a tn a ŁP trz y e le m e n to w a [4]
W raz z upływ em czasu oraz ze w zględu na zw iększające się w ym agania przetransportow ania ja k największej liczby ładunków zw iększeniu ulega przekrój poprzeczny w yrobisk transportow ych. W chwili obecnej obudow a łukow a podatna ŁP w ykonyw ana je st o profilu V w rozm iarze 9. Szerokość w yrobiska w ynosi 5000 mm, a w ysokość 3500 mm.
W ym iary te zapew niają przekrój poprzeczny w yrobiska w ynoszący 14,3 m . N a rys. 3.2 przedstaw iono przykładow o obudow ę łukow ą podatną ŁP trzyelem entow ą.
3.2 STAN PRAWNY ZA GRANICĄ
A nalizę funkcjonow ania w ybranych zagadnień transportu kolejkam i podw ieszonym i z napędem w łasnym przeprow adzono w oparciu o akty praw ne w N iem czech [4] i Rosji [5].
Szczególną uw agę zw rócono na przepisy regulujące prędkość przew ozu ludzi środkami transportu z napędem w łasnym i w arunki jeg o prowadzenia.
3.2.1 W ytyczne Okręgowego Urzędu Arnsberg w Niemczech
Z przepisów zaw artych w w ytycznych O kręgow ego U rzędu A rnsberg, D ział G órnictw o i Energia w N RW , dla podwieszonej kolejki (KSP) z napędem akum ulatorow ym oraz spalinowym w zakładach podziem nych kopalń w ęgla kam iennego z 14.12.2005 (W ytyczne dla jednoszynow ej podwieszonej kolejki) wynika, że prędkość przew ozu środkami transportu linow ego i z napędem w łasnym nie m oże przekroczyć 3,0 m/s. N atom iast zw iększenie prędkości jazd y ciągników i kolejek powyżej 2,0 m/s w ym usza poszerzenia skrajni do w ielkości gabarytów przedstaw ionych na rys. 3.3 [4].
r
A
/I W" 1
0.3™|\
/
Wota*r ~
W ib ii
\
j 0.5 m
L
---
L — ÓJ-iU\
P
Rys. 3.3 Profil p rz e s trz e n i d la p rę d k o śc i jazd y > 2,0 m /s [4]
3.2.2 Dokum enty norm atyw ne Federalnego Górniczego i Przem ysłow ego Dozoru Rosji
Stan bezpieczeństw a urządzeń transportow ych w górnictw ie w ęglow ym oparto o
„D okum enty norm atyw ne dotyczące bezpieczeństw a, dopuszczeniowej i nadzorczej działalności w przem yśle górniczym ” [5]. Organam i nadzoru je st Federalny Górniczy i Przem ysłow y D ozór R osji (G ostechnadzor Rosji).
Z dokum entów norm atyw nych [5] (punkt 5.18) wynika, że prędkość jazd y zestawem kolejek spalinow ych podw ieszonych pow inna być m niejsza niż 2,0 m/s. Transport ładunków długich i w ielkogabarytow ych pow inien być w ykonyw any przy prędkości nie większej niż 1 m/s. Zestaw kolejki podwieszonej pow inien być załadow any w taki sposób, aby m iędzy znajdującym i się na sąsiadujących w ózkach z ładunkam i zachow ana była odległość zapew niająca przejazd zestaw u na zakrętach i pofałdow aniach trasy, ale nie mniej niż 0,3m.
Przy tym na całej długości trasy kolejki skrajnia m iędzy górną częścią przew ożonego ładunku i dolną częścią trasy podw ieszonej pow inna w ynosić nie mniej niż 50 mm.
3.3 STRUKTURA TRANSPORTU W WYROBISKACH
Istotnym elem entem w stosowanych system ach transportu je st analiza trendów zachodzących zm ian co do długości tras ja k i środków transportow ych, za pom ocą których je st prowadzony. Przedm iotem analizy były:
• długość tras kolejek podw ieszonych z napędem w łasnym w latach 2000-2006,
• długość tras transportu oraz liczba kolejek podw ieszonych z napędem w łasnym w w yrobiskach poziom ych oraz pochyłych o nachyleniu do 45o,
• struktura w yrobisk w eksploatacji podpoziom owej w latach 2007-2012,
• zestaw ienie długości tras transportu dla w ybranych kopalń,
• procentow y udział w długości tras zw iązany z nachyleniem dla w ybranych kopalń.
3.3.1 Długość tras kolejek podw ieszonych z napędem w łasnym w latach 2 0 0 0 2006, długość tras transportu i liczba kolejek podw ieszonych z napędem w łasnym w wyrobiskach poziom ych oraz pochyłych o nachyleniu do 4 5 o
A nalizę rozpoczęto od scharakteryzow ania długości tras kolejek podw ieszonych z napędem w łasnym w latach 2000-2006, co przedstaw iono w tabeli 3.1.T ab ela 3.1 D ługość tr a s k o le je k p o d w ieszo n y ch z n a p ę d e m w łasn y m w la ta c h 2 0 0 0 -2 0 0 6
Lp. Rok 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
1
Długość trasy transportu kolejkami podwieszonymi z napędem własnym [km]
152 204 228 235 246 371 424,9
2 Liczba kopalń [szt.] 42 42 41 39 35 33 33
3
Średnia długość
trasy kolejki podwieszonej z napędem własnym przypadając na kopalnię [km]
3,6 4,9 5,6 6,0 7,0 11,2 12,9
4 Długość tras transportu
ogółem [km] 2217 2074 1997,2 1933 1868 1801,2 1745,5
5
Procentowy udział kolejek podwieszonych z napędem własnym w długości tras ogółem
6,8 9,8 11,4 12,2 13,2 20,6 24,3
D ługości tras transportu i liczby kolejek podw ieszonych z napędem w łasnym w w yrobiskach poziom ych oraz pochyłych o nachyleniu do 45o przedstaw iono w tabeli 3.2.
N a podstaw ie danych zaw artych w tabelach 3.1 i 3.2 m ożna stwierdzić, że:
• długość tras ogółem uległa zm niejszeniu z 2217 km w 2000 r. do 1753,4 km w 2012 r. tj. o 20,9%. Liczba kopalń w tym czasie zm niejszyła się z 42 do 31 tj. o 24,4%. Stąd w niosek, że w raz z likw idacją kopalń długość tras transportow ych ulega zm niejszeniu,
• długość tras kolejek podw ieszonych z napędem w łasnym ulega system atycznie w ydłużeniu ze 152 km w 2000 r. do 826,4 km w 2012 r. tj. 5,5 razy. Stąd w niosek, że długość tras dynam icznie w zrasta bez w zględu na zm niejszającą się liczbę kopalń,
• średnia długość trasy kolejki podwieszonej z napędem w łasnym przypadającej na jed n ą
kopalnię w zrosła z 3,6 km w 2000 r. do 26,6 km w 2012 r. tj. 7,4 razy. N a tej podstaw ie m ożna stwierdzić, że długość tras dla tego środka transportu ulega dynam icznem u w zrostowi,
• procentow y udział długości tras kolejek podw ieszonych z napędem w łasnym w stosunku do długości tras ogółem uległ zw iększeniu z 6,8% w 2000 r. do 47,1% w 2012 r. tj. 6,9 razy.
T ab e la 3.2 D ługość tr a s tr a n s p o r tu o ra z liczba k o le je k p o d w ieszo n y ch z n a p ę d e m w łasn y m w w y ro b isk a ch ppoziom yc i o ra z poc tyłych o n a ch y len iu do 4 5 o
Lp. Lata 2007 2008 2009 2010 2011 2012
1 Długość tras ogółem [km] 1697,4 1677,4 1833,1 1792,0 2029,5 1753,4 2
Długość tras kolejek podwieszonych z napędem własnym [km]
540,5 632,5 691,1 688 904,9 826,4
3 Procentowy udział pozycji
2 w 1 [%] 31,8 37,7 37,7 38,4 44,6 47,1
4 Liczba kolejek podwieszonych z
napędem własnym [szt.] 211 246 286 322 394 471
5
Średnia długość trasy
przypadająca na jedną kolejkę podwieszoną z napędem własnym [km]
2,6 2,6 2,4 2,1 2,3 1,8
6 Liczba kopalń [szt.] 32 32 31 32 31 31
7
Średnia długość trasy przypadająca na kolejki podwieszone z napędem własnym na kopalnię [km]
16,9 19,8 22,3 21,5 29,2 26,6
8
Liczba kolejek podwieszonych z napędem własnym przypadająca na kopalnię [szt.]
6,6 7,7 9,2 10,1 12,7 15,2
M ożna stwierdzić, że długość tras kolejek z napędem w łasnym ulega istotnem u zwiększeniu:
• liczba kolejek podw ieszonych z napędem w łasnym uległa zm ianie z 211 szt. w 2007 r. do 471 szt. w 2012 r. tj. w zrosła 2,2 razy,
• średnio liczba kolejek podw ieszonych z napędem w łasnym przypadająca na jed n ą kopalnię w zrosła z 6,6 szt. w 2007 r. do 15,6 szt. w 2012 r. tj. 2,4 razy.
N a podstaw ie danych zaw artych w tabelach 3.1 i 3.2 m ożna stwierdzić, że następuje dynam iczny rozwój transportu kolejkam i podw ieszonym i z napędem w łasnym , zw łaszcza w latach 2000-2012. Ponadto, m ożna uznać, że trend ten utrzym uje się. Po przeanalizow aniu długości tras i liczby pracujących środków transportu należy ocenić w jak ich w arunkach transport ten je st realizowany.
3.3.2 Analiza długości tras transportu kolejkam i podw ieszonym i z napędem w łasnym dla 10 wybranych kopalń
A nalizę długości tras transportu przeprow adzono na podstaw ie danych z 10 w ybranych kopalń K W SA., K H W SA., JSW SA.
D ługość tras transportu podzielono ze w zględu na kąt nachylenia w yrobiska na:
• poziom e i o nachyleniu do 4 o,
• pochyłe o nachyleniu od 5-30o.
D la ww. kopalń w tabeli 3.3 zestaw iono długości tras transportu ze w zględu na nachylenie. N atom iast w tabeli 3.4 przedstaw iono procentow y udział tras o nachyleniu do 4 o i z przedziału od 5-30o.
T ab ela 3.3 Z estaw ien ie d ługości tr a s tr a n s p o r tu d la an alizo w an y ch k o p alń Lp. Kopalnia Długość tras
ogółem [km]
Długość tras o nachyleniu do 4o [km]
Długość tras o nachyleniu od 5-30o [km]
1 1 29,3 7,7 21,6
2 2 25,0 8,0 17,0
3 3 26,0 8,0 18,0
4 4 28,0 9,0 19,0
5 5 85,0 19,0 66,0
6 6 45,0 35,0 10,0
7 7 50,0 37,2 12,8
8 8 24,0 8,0 16,0
9 9 27,0 12,0 15,0
10 10 10,0 6,0 4,0
11 Razem 349,3 149,9 199,4
T ab e la 3.4 P ro c en to w y u d z ia ł w d ługości tr a s zw iązan y z n ach y len ie m d la w y b ran y ch k o p alń
Lp. Kopalnia Długość tras ogółem [%]
Długość tras o nachyleniu do 4o [%]
Długość tras o nachyleniu od 5-30o [%]
1 1 100,0 26,3 73,7
2 2 100,0 32,0 68,0
3 3 100,0 30,7 69,3
4 4 100,0 32,1 67,9
5 5 100,0 22,4 77,6
6 6 100,0 77,8 22,2
7 7 100,0 74,4 25,6
8 8 100,0 33,3 66,7
9 9 100,0 44,4 55,6
10 10 100,0 60,0 40,0
11 Średnia 100,0 43,3 56,7
N a podstaw ie danych z tabeli 3.3 m ożna sform ułow ać następujące wnioski:
• długość tras o nachyleniu do 4o zm ienia się od 6,0 km (kopalnia 10) do 37,2 km (kopalnia 7), świadczy to o m odelu udostępnienia złoża i liczbie w yrobisk nachylonych do 4 o.
D ługość tras transportu zaw iera się w przedziale od 6,0-37,2 km, a średnia długość tras transportu przypadającą na 1 kopalnię w ynosi 15 km.
• długość tras o nachyleniu od 5-30o zm ienia się od 4,0 km (kopalnia 10) do 66,0 km (kopalnia 5), co świadczy o tym , że tylko w H w yrobisk (kopalnia 6) transport prow adzony je st po trasach o nachyleniu powyżej 4o (czyli w przedziale 5-30o), natom iast w % w yrobisk (kopalnia 5) prow adzony je st transport o nachyleniu powyżej 4 o. D la pozostałych kopalń długość trasy o nachyleniu od 5-30o osiąga w artości od 4,0-66,0 km. Średnio długość tras o nachyleniu od 5-30o w ynosi 20,0 km.
• średnio długość transportu przypadająca na kopalnię wynosi 35,0 km, długość ta je st zróżnicow ana i zaw iera się w przedziale od 10,0 km (kopalnia 10) do 85,0 km (kopalnia 5).
N a podstaw ie danych z tabeli 4 m ożna sform ułow ać następujące wnioski:
• długość w yrobisk o nachyleniu do 4o zm ienia się od 22,4% (kopalnia 5) do 77,8%
(kopalnia 6). Transport dla kopalni 6 prow adzony je st praw ie w 78% w w yrobiskach o nachyleniu do 4o, natom iast dla 10 kopalń w artość średnia w ynosi 43%.
• długość w yrobisk o nachyleniu od 5-30o zm ienia się od 22,4% (kopalnia 6) do 77,6%
(kopalnia 5), co świadczy o tym , że tylko w H w yrobisk kopalni 6 transport prow adzony je st po trasach o nachyleniu powyżej 4o, natom iast w % w yrobisk prow adzony je st transport o nachyleniu powyżej 4o , natom iast dla 10 kopalń w 57% w yrobisk transport je st realizow any po trasach o nachyleniu od 5-30o
G eneralnie m ożna przyjąć, że transport je st realizow any w w iększości w yrobisk o nachyleniu od 5-30o
3.4 MOŻLIWOŚCI TECHNICZNE CIĄGNIKÓW W ZAKRESIE PRĘDKOŚCI PRZEJAZDU
Z przeprow adzonej analizy m ożliw ości technicznych ciągników w zakresie prędkości przejazdu wynika, że istnieje m ożliw ość zw iększenia prędkości przew ozu ludzi środkami transportu z napędem w łasnym. M iędzy innym i dla porów nania przedstaw iono w ybrane param etry ciągnika spalinowego Skop (rys. 3.4) [6] i ciągnika kolejki podwieszonej ciernej spalinowej typu K PC S-148 (rys. 3.5) [7].
K olejka Skop (rys. 3.4) służyła do transportu m ateriałów , elem entów m aszyn oraz przew ozu ludzi.
Podstaw ow e param etry napędu:
- moc silnika - ok. 22 kW,
- najw iększa siła pociągow a przy ciśnieniu nom inalnym - 12 kN, - prędkość jazd y - do 2,5 m/s.
4
Rys. 3.4 S palinow y ciąg n ik sam o jezd n y Skop [3]
1 - p rz e d z ia ł silnikow y, 2 - k a b in a p rz e d n ia , 3 - k a b in a tylna, z e sp ó ł nośno-pociągow y, 5 - to r je zd n y - d w u te o w n ik 140, 6 - łą czn ik
N a rysunku 3.5 przedstaw iono ciągnik kolejki podwieszonej ciernej spalinowej typu KPCS-148.
Rys. 3.5 Ciągnik KPCS-148 [7]
Podstaw ow e param etry napędu:
• ciągnik je st napędzany silnikiem spalinowym o m ocy 148 kW,
• znam ionow a siła uciągu dla 4 napędów - 80 kN.
Przeprow adzono obliczenia spraw dzające m ożliw ości transportu załogi kabinam i 8 osobowym i w liczbie 4, 5 i 8 dla jednego, dw óch i trzech w ozów napędowych. Przykładow e wyniki obliczeń przeprow adzone dla dwóch w ozów napędow ych zestaw iono w tabeli nr 3.5, 3.6 oraz 3.7.
T ab e la 3.5 M aksym alna p rę d k o ś ć p rzew o zu lu d zi d la 4 k a b in 8-osobow ych Dwa wozy napędowe (siła uciągu 40 kN)
Liczba kabin 8-osobowych 4 szt.
masa ładunku 4760 kg
masa całkowita 13260 kg
Lp. Nachylenie a Maksymalna masa brutto
zestawu dla danego nachylenia i siły uciągu
Wymagana siła uciągu dla
danej konfiguracji i nachylenia
Maksymalna prędkość możliwa do osiągnięcia wyliczona z wydajności
układu hydraulicznego
Maksymalna prędkość możliwa do osiągnięcia wyliczona z mocy silnika
Maksymalna prędkość z jaką może poruszać się skonfigurowany
zestaw
1 t N m/s m/s m/s
2 0 101,9 5203,2 3,9 14,2 3,9
3 1 71,0 7472,7 3,9 9,9 3,9
4 2 54,5 9739,8 3,9 7,6 3,9
5 3 44,2 12004,0 3,9 6,2 3,9
6 4 37,2 14264,5 3,9 5,2 3,9
Z przeprow adzonych obliczeń wynika, że istnieje techniczna m ożliw ość osiągnięcia przy istniejących ciągnikach prędkości jazd y naw et 4,0 m/s. Ze w zględu na m aksym alną prędkość m ożliw ą do osiągnięcia w yliczoną z m ocy silnika ciągnika m ożna zauważyć, że dopiero przy nachyleniach trasy transportu powyżej 10o prędkość z ja k ą m oże poruszać się skonfigurow any zestaw naleje poniżej 2,0 m/s.
Tabela 3.6 Maksymalna prędkość przewozu ludzi dla 5 kabin 8-osobowych Dwa wozy napędowe (siła uciągu 40 kN)
Liczba kabin 8-osobowych 5 szt.
masa ładunku 5950 kg
masa całkowita 14450 kg
Lp. Nachylenie a Maksymalna masa brutto zestawu dla
danego nachylenia i
siły uciągu
Wymagana siła uciągu dla
danej konfiguracji i
nachylenia
Maksymalna prędkość możliwa do
osiągnięcia wyliczona z wydajności
układu hydraulicznego
Maksymalna prędkość możliwa do
osiągnięcia wyliczona z mocy silnika
Maksymalna prędkość z jaką
może poruszać się skonfigurowany
zestaw
1 t N m/s m/s m/s
2 0 101,9 5670,2 3,9 13,1 3,9
3 1 71,0 8143,3 3,9 9,1 3,9
4 2 54,5 10613,9 3,9 7,0 3,9
5 3 44,2 13081,3 3,9 5,7 3,9
6 4 37,2 15544,7 3,9 4,8 3,9
T ab e la 3.7 M aksym alna p rę d k o ś ć p rzew o zu lu d zi d la 8 k a b in 8-osobow ych Dwa wozy napędowe (siła uciągu 40 kN)
Liczba kabin 8-osobowych 8 szt.
masa ładunku 9520 kg
masa całkowita 18020 kg
Lp. Nachylenie a Maksymalna masa brutto zestawu dla
danego nachylenia i siły uciągu
Wymagana siła uciągu dla
danej konfiguracji i nachylenia
Maksymalna prędkość możliwa do osiągnięcia wyliczona z wydajności
układu hydraulicznego
Maksymalna prędkość możliwa do
osiągnięcia wyliczona z mocy silnika
Maksymalna prędkość z jaką może poruszać się skonfigurowany
zestaw
1 t N m/s m/s m/s
2 0 101,9 7071,0 3,9 10,5 3,9
3 1 71,0 10155,1 3,9 7,3 3,9
4 2 54,5 13236,1 3,9 5,6 3,9
5 3 44,2 16313,1 3,9 4,5 3,9
6 4 37,2 19385,1 3,9 3,8 3,8
7 5 32,1 22451,2 3,9 3,3 3,3
8 6 28,3 25510,5 3,9 2,9 2,9
9 7 25,2 28561,9 3,9 2,6 2,6
10 8 22,8 31604,7 3,9 2,3 2,3
11 9 20,8 34637,9 3,9 2,1 2,1
12 10 19,1 37660,5 3,9 2,0 2,0
13 11 17,7 40671,6 3,9 1,8 1,8
14 12 16,5 43670,4 3,9 1,7 1,7
15 13 15,4 46655,8 3,9 1,6 1,6
16 14 14,5 49627,0 3,9 1,5 1,5
17 15 13,7 52583,2 3,9 1,4 1,4
3.5 ANALIZA KORZYŚCI UZYSKANYCH ZE ZWIĘKSZENIA PRĘDKOŚCI PRZEJAZDU ZAŁOGI
Znaczący w pływ na poziom bezpieczeństw a w podziem nych zakładach górniczych
m ają coraz bardziej oddalone od szybów zjazdow ych przodki i ściany. Sytuacja taka pow oduje w ydłużenie czasu dojścia, podczas którego m ogą w ystępow ać trudne w arunki spowodow ane zm iennym i nachyleniam i w yrobisk oraz panującą w ilgotnością i temperaturą.
A utorzy uw ażają, że załogę należy transportow ać kolejkam i dlatego, że podczas dojścia i zejścia ze stanow iska pracy zużyw a znaczną część energii, która w inna być w ykorzystana w procesie produkcyjnym . Ponadto pracow nik, który je st transportow any do pracy je st bardziej efektywny. Pracow nikow i należy zapew nić odpow iedni kom fort pracy, aby nie był zm ęczony dojściem do stanow iska pracy. Im pracow nik je st mniej zm ęczony, tym bardziej je st w ydajn y na stanow isku pracy. Zapew niając pracow nikow i transport kolejką stw arzam y m u w arunki zw iększenia efektyw nego w ykorzystaniu czasu pracy w ciągu zmiany. W prow adzenie przew ozu załogi w rejon m iejsca pracy w pływ a rów nież korzystnie na podniesienie poziom u bezpieczeństw a załogi w ynikającego z w yelim inow ania przebyw ania pracow ników na drogach transportu.
3.5.1 Transport załogi kolejkam i podw ieszonym i
W edług inform acji zawartej w [8] w styczniu 2012 r. eksploatowano:
• 279 ścian i drążonych w yrobisk chodnikow ych do których transportow ano załogę,
• 125 ścian i drążonych w yrobisk chodnikow ych do których nie transportow ano załogi.
B ez w zględu na sposób przem ieszczania się załogi do stanow isk pracy dokonano podziału ile czasu potrzebują pracow nicy, aby znaleźć się w nich.
Czas dotarcia do m iejsc pracy zaw iera się przedziałach:
• do 60 min.,
• 60-90 min.,
• powyżej 90 min.
W pierw szym przedziale czasu załoga docierała do 208 ścian i drążonych przodków ,w drugim - 64 a w trzecim - 7. Gdy załogi nie transportow ano w artość w pierw szym przedziale czasu było 116 ścian, w drugim - 7, a w trzecim - 2. Istotnym elem entem je st długość tras przypadająca na poszczególne środki transportu.
W edług inform acji zawartej w [8] w styczniu 2012 r. w ykorzystyw ano do jazd y ludzi następujące urządzenia transportow e o długości:
• kolejki podw ieszone spalinowe - 68 szt. na długości 113,24 km,
• kolejki spągow e spalinowe - 10 szt. na długości 7,1 km,
• kolejki spągow e linow e - 14 szt. na długości 16,24 km.,
• przenośniki taśm ow e - 9 szt. na długości 7,48 km,
• inne - 2 szt. na długości 0,96 km.
Łączna długość tras w ynosiła 145,02 km.
W publikacji [8] podano przykładow e długości trasy i czasy dojazdu dla:
• LW „B ogdanka” - 4,1 km /35m in. tj. z prędkością 1,95 m/s,
• LW „B ogdanka” - 6,0 km /1godz. tj. z prędkością 1,66 m/s,
• JSW SA. K W K ,,Budryk” - 3,76 km /80 min. tj. z prędkością 0,78 m/s,
• K W SA. Oddział K W K „B ielszow ice” - 3,4 km /50m in. tj. z prędkością 1,13 m/s.
N a przykładzie 4 w yrobisk z kopalń wynika, że średnia prędkość transportow ania w ynosiła 1,38 m/s.
3.5.2 Uzyskane efekty ze zw iększenia prędkości przejazdu załogi
N a podstaw ie danych wynika, że średnia długość trasy kolejki podwieszonej z napędem w łasnym w ynosi 1665 m. D la tej długości trasy przeprow adzono przykładow e obliczenia.
1. K olejka poruszając się z prędkością V = 2,0 m /s pokonuje trasę w czasie 832,5 s. tj. 14 min.
2. K olejka poruszając się z prędkością V = 2,5 m /s pokonuje trasę w czasie 666 s. tj. 11 min.
W ciągu zm iany dw ukrotnie pokonuje trasę z prędkością 2,5 m/s zyskując 6 min. W systemie 4-ro zm ianow ym zyskuje się 24 m in/ dobę. W przypadku osiąganych prędkości poniżej 2,0 m/s różnica w odniesieniu do 2,5 m /s będzie posiadała w yższą wartość.
W zw iązku z tym, że na L W „B ogdanka” załoga je st transportow ana na stanowisko pracy kolejkam i podw ieszonym i na odległość 4,1 i 6,0 km przeprow adzono rów nież obliczenia efektu zw iększenia prędkości transportu do 2,5 m/s. Z danych wynika, że na trasie o długości 4,1 km uzyskano czas przejazdu 35 min, natom iast zw iększając prędkość do 2,5 m/s skracam y czas przejazdu do 27 m in zyskując 16 m in na zm ianę, co daje nam 64 m in na dobę. A nalogiczne obliczenia przeprow adzono dla długości trasy 6,0 km, uzyskując skrócenie czasu przejazdu na dobę o 2 godz. 40 min.
Czas pracy na dole w ynosi 7,5 godz. tj. 450 min. Od czasu tego odejm ujem y czas zjazdu i w yjazdu załogi tj. 40 min., a w ięc do dyspozycji pozostaje 410 min. Czas przem ieszczania się załogi w yrobiskam i w ynosi 80 min. w obie strony, do dyspozycji pozostaje w ięc 330 min. N astępną czynnością je st podział załogi, który trw a 15 min.
P racow nik m a 15 m in na kontrolę stanow iska pracy i czynności zw iązane z uruchom ieniem urządzenia. Tak w ięc tzw. czas dyspozycyjny w ynosi dla ściany lub przodka chodnikow ego około 300 min.
Przykładow o zw iększając czas dyspozycyjny o 40 m in na zm ianę, w ciągu doby w układzie czterozm ianow ym zw iększam y czas dyspozycyjny o 160 min. uzyskując w ym ierny efekt ekonom iczny.
N a podstaw ie przeprow adzonych obliczeń i analiz zauw ażono, że na przestrzeni 40 lat w w yniku restrukturyzacji kopalń, w prow adzono innow acyjne m aszyny, now e technologie i obudow y w yrobisk chodnikow ych o zwiększonej w ytrzym ałości i odporności, ja k rów nież now e rozw iązania w system ach transportu. Stw ierdzono również, że zw iększył się przekrój porzeczny w yrobiska, ja k rów nież zw iększyła się liczba i długość w yrobisk zw iązanych z udostępnieniem złoża. W zrosła odległość stanow iska pracy od szybu, przez co w ydłużył się czas dojścia załogi i jednocześnie skrócił się czas dyspozycyjny. Zauw ażono również, że zw iększyła się liczba kolejek podw ieszonych z napędem w łasnym , co w konsekw encji spowodow ało zw iększenie liczby przew ożonych pracow ników . N atom iast jedynym param etrem , który nie uległ zm ianie na przestrzeni 40 lat je st prędkość jazd y ludzi. Po dogłębnej analizie dokum entów źródłow ych autorzy opracow ania nie ustalili genezy ograniczenia prędkości jazd y ludzi do 2,0 m/s.
R ezultatem podjętego przez autorów opracow ania je st w skazanie m ożliw ości zw iększenia czasu dyspozycyjnego załóg przez zw iększenie prędkości transportu ludzi kolejkam i podw ieszonym i z napędem własnym.
WNIOSKI
1. Z przeprow adzonej analizy dokum entów źródłow ych [1, 2, 3] wynika, że m aksym alna prędkość przew ozu ludzi kolejkam i podw ieszonym i na poziom ie 2,0 m /s została w prow adzona przepisam i w roku 1973 r. [1].
2. W latach 1990 do 2013 w polskich kopalniach w ęgla kam iennego nastąpił dynam iczny rozwój transportu z w ykorzystaniem szynowych kolejek podw ieszonych z napędem w łasnym (spalinowym ), charakteryzujący się w zrostem liczby stosow anych lokom otyw , ja k rów nież m ożliw ości trakcyjnych samych ciągników, tj. nominalnej sił uciągu z 40 kN do 160 kN i prędkości jazd y z 2,0 m /s do 2,5 m/s.
3.Na podstaw ie analizy danych z kopalń w ynika, że w ydłużają się drogi dojścia załogi do stanow iska pracy, w obec czego w celu zw iększenia efektywności prow adzenia transportu z w ykorzystaniem szynow ych kolejek podw ieszonych, uzasadnionym je st zw iększenie prędkości przew ozu ludzi.
4. A naliza w ykazała, że zw iększenie prędkości przew ozu ludzi spowoduje zw iększenie czasu dyspozycyjnego na stanow iskach pracy, co w iąże się ze w zrostem w ydajności oraz bezpieczeństw a załogi.
5. Zw iększenie prędkości w ym aga zw iększenia odległości (skrajni) od zespołu transportow ego w w yrobiskach, na odcinkach których prow adzony będzie przew óz ludzi z prędkością powyżej 2 m /s [3].
6. Zw iększenie prędkości przew ozu ludzi z w ykorzystaniem szynow ych kolejek podw ieszonych powyżej 2,5 m /s w ym aga przeprow adzenia m iędzy innym i szczegółowej analizy (badań) w pływ u zw iększenia prędkości jazd y zespołu transportow ego na obciążenie trasy kolejki, obudow y w yrobiska oraz w ystępujących opóźnień w czasie aw aryjnego ham ow ania ciągnika itd.
7. R ealizacja zw iększenia prędkości przew ozu ludzi do 2,5 m /s w ynika z m ożliw ości zastosow ania w ózków ham ulcow ych o zm ienionych nastaw ach oraz zadziałania m echanizm u odśrodkowego.
8. N ależy podnieść poziom szkolenia operatorów kolejek podw ieszonych poprzez w ykorzystanie najnow ocześniejszych środków szkoleniowych w postaci sym ulatora oraz środków audio video.
9. R ezultatem podjętego przez autorów opracow ania je st w skazanie m ożliw ości zw iększenia czasu dyspozycyjnego załóg przez zw iększenie prędkości transportu ludzi kolejkami podw ieszonym i z napędem własnym.
10. Zw iększając czas dyspozycyjny o 40 m in na zm ianę, w ciągu doby w układzie czterozm ianow ym zw iększam y czas dyspozycyjny o 160 min. uzyskując w ym ierny efekt ekonomiczny.
LITERATURA
1. Szczegółow e przepisy prow adzenia ruchu i gospodarki złożem w podziem nych zakładach górniczych w ydobyw ających w ęgiel kam ienny i brunatny, które zostały opracow ane zgodnie z Zarządzeniem nr 38 M inistra G órnictw a i Energetyki z dnia 10.10.1973 r.
2. W ytyczne stosow ania kolejek podw ieszonych, M inisterstw o G órnictw a D epartam ent Górniczy, Katow ice, listopad 1978 r.
3. R ozporządzenie M inistra Gospodarki z dnia 28 czerw ca 2002r. w sprawie bezpieczeństw a i higieny pracy, prow adzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciw -pożarow ego w podziem nych zakładach górniczych.
4. W ytyczne O kręgow ego U rzędu A rnsberg, D ział G órnictw o i Energia w N RW , dla podwieszonej kolejki (KSP) z napędem akum ulatorow ym oraz spalinowym w zakładach podziem nych kopalń w ęgla kam iennego z 14.12. 2005 ( W ytyczne dla jednoszynow ej podw ieszonej kolejki).
5. Federalny górniczy i przem ysłow y dozór Rosji, Seria 05 D okum enty norm atyw ne dotyczące bezpieczeństw a, dopuszczeniowej i nadzorczej działalności w przem yśle górniczym , W ydanie 12, B ezpieczeństw o urządzeń transportow ych w górnictw ie w ęglow ym , zbiór dokum entów , M oskw a 2004
6. Poradnik górnika tom 3, transport, K atow ice 1974.
7. Instrukcja O bsługi - DTR, Ciągnik podw ieszony typu K PZS-148, Instrukcja oryginalna, Świerklany, styczeń 2010, praca niepublikow ana.
8. Perenc B.: B ezpieczeństw o transportu w w yrobiskach kopalń w ęgla kam iennego, X IV K onferencja, Problem y bezpieczeństw a i ochrony zdrow ia w polskim górnictw ie organizow ana przez W UG, SITG, GIG, W isła 17-18 kw ietnia 2012 r. w ersja elektroniczna nr pliku 002.
9. K oczw ara J., K m ita P.: B ezpieczeństw o pracy w aspekcie stosow ania urządzeń transportow ych w podziem nych zakładach górniczych w ydobyw ających węgiel kam ienny, III M iędzynarodow a K onferencja nt. „B ezpieczeństw o pracy urządzeń transportow ych w górnictw ie”, U stroń 20-22 listopada 2007 r.
MOŻLIWOŚCI ZWIĘKSZENIA PRĘDKOŚCI TRANSPORTU LUDZI KOLEJKAMI PODWIESZONYMI Z NAPĘDEM WŁASNYM
S treszczen ie: W artykule przedstawiono stan prawny w Polsce i za granicą dotyczący transportu kolejkami. Przedstawiono analizę trendów w strukturze transportu w wyrobiskach oraz strukturę wyrobisk transportowych. Przeprowadzono analizę długości tras transportu kolejkami podwieszonymi, obecnie osiągane prędkości transportowania ludzi, ja k również możliwości techniczne ciągników w zakresie prędkości przejazdu. Przedstawiono efekty uzyskane ze zwiększenia prędkości transportu ludzi kolejkami podwieszonymi z napędem własnym.
Słow a kluczow e: Kolejki podwieszone z napędem własnym, możliwości zwiększenia prędkości transportu ludzi, efekty uzyskane ze zwiększenia prędkości transportu ludzi.
POSSIBILITY FOR INCREASING THE SPEED OF PERSONNEL TRANSPORT USING SUSPENDED MONORAILS WITH SELF DRIVE
A b stract: Legal circumstances in Poland and abroad concerning monorail transport were shown in this article. It presents also an analysis o f trends in transport structure, analysis o f transport roads, length o f suspended monorails tracks, currently achieved speed in personnel transport and haulages technical possibilities in range o f transport speed. The achieved effects in increasing the speed o f personnel transport using suspended monorails with se lf drive were presented in this article as well.
Key w o rd s: Suspended monorails with self drive, possibility o f increasing personnel speed transport, achieved effects o f increasing personnel transport speed.
mgr inż. Tomasz BUDNIOK, dr inż. Wojciech ZASADNI Becker-Warkop Sp. z o. o.
ul. Przemysłowa 11, 44-266 Świerklany tel. +4832 4329903, fax. +48 32 4329901 e-mail: w.zasadni@becker-mining.com.pl dr inż. Jan KANIA
Politechnika Śląska, Wydział Górnictwa i Geologii Instytut Mechanizacji Górnictwa
ul. Akademicka 2A, 44-100 Gliwice e-mail: jan.kania@polsl.pl
mgr inż. Henryk MROWIEC
Centrum Badań i Dozoru Górnictwa Podziemnego Sp. z o. o. Lędziny ul. Lędzinska 8, 43-143 Lędziny
dr inż. Józef RUSINEK, mgr inż. Krzysztof SZYMICZEK, mgr inż. Gerard CHLUBA Becker-Warkop Sp. z o. o.
e-mail: j .rusinek@interia.pl; k.szymiczek@becker-mining.com.pl; marketing@becker-mining.com.pl
