Text
                    МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Тверской государственный технический университет»
(ТвГТУ)
А.Л. ЯБЛОНЕВ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ТОРФОДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Учебное пособие
Тверь 2016


2 УДК 622.331:662.812:553.97 ББК 33.35 Рецензенты: декан факультета природопользования и инженерной экологии, заведующий кафедрой «Геотехнология и торфяное производство», доктор технических наук, доцент Мисников О.С .; генеральный директор тверского предприятия топливной промышленности ООО «Тверьтоппром» кандидат технических наук Савинов Д.А. Яблонев, А.Л. Проектирование торфодобывающих предприятий: учебное пособие / А.Л. Яблонев. Тверь: Тверской государственный технический университет, 2016. 164 с. Представлены сведения об особенностях проектирования, строительства и введения в эксплуатацию предприятий по добыче торфа с различными технологическими схемами производства. Материал изложен в порядке изучения курса «Проектирование торфяных предприятий», соответствует темам лекционных и практических занятий по программе и является дополнением к основным пособиям курса. Даны задания и описан состав расчетно-графической работы по теме «Технологическая часть проекта торфодобывающего предприятия по производству фрезерного торфа». Приведен пример выполнения задания по расчетно-графической работе. Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 15.03.02 Технологические машины и оборудование, профиль подготовки «Технологические машины и оборудование для разработки торфяных месторождений», магистрантов и аспирантов Тверского государственного технического университета. ISBN 978-5-7995-0847-0 © Тверской государственный технический университет, 2016 © Яблонев А.Л., 2016
3 ВВЕДЕНИЕ На сегодняшний день Россия занимает лидирующее место в мире по запасам и четвертое место – по объемам производства торфа. Его количество, по самым скромным подсчетам, оценивается в 175,6 млрд т, сосредоточенных на 58,6 млн га, что составляет более 35 % мировых запасов. Это возобновляемый природный ресурс. Ежегодно торфяные месторождения прирастают по 1 мм, что соответствует 250 млн т или, в переводе на условное топливо, 70 млн т условного топлива (т.у.т.) . Следует отметить, что в период плановой экономики ежегодные объемы добычи торфа составляли до 175 млн т, выводя страну по этому показателю на первое место. Направления использования торфа различны и могут быть разделены на традиционно существующие (топливный и сельскохозяйственный) и инновационные продукты (антигололедные реагенты, средства для борьбы с опустыниванием, гидрофобизации цемента, утеплител и, наполнители кошачьих туалетов, адсорбенты для улавливания и удаления масляных и нефтяных пятен и др.). Современная заинтересованность в разработке источников торфяного сырья базируется, прежде всего, на получении местного, альтернативного стремительно дорожающему газу топлива, производстве удобрений для сельского хозяйства, способных в несколь ко раз повысить плодородие почв и тем самым выполнить программу по импортозамещению, а также на сокращении возникновения торфяных пожаров на заброшенных площадях (такие пожары наносят колоссальный вред экологии и хозяйствующим субъектам). Уже сейчас в отдельных регионах России торф составляет в местном энергетическом балансе значительную часть, а его сжигание, проводимое в современны х котельных установках с использованием принципа «кипящий слой», является высокорентабельным и конкурентоспособным по сравнению с привозными углями, мазутом и даже со сверхлимитным газом. Сжигание местных видов топлива вместо более высококалорийных дальнепривозных углей также рентабельно и из -за меньших расходов на транспортировку и перегрузку, если плечо доставки не превышает 80–100 км для фрезерного и 100–150 км для кускового торфа. В связи с тем, что изучение предмета «Проектирование торфяных предприятий» включено в образовательный стандарт в качестве обязательной дисциплины направления подготовки бакалавров 15.03.02 по профилю «Технологические машины и оборудование для разработки торфяных месторождений», изложены все существующие на
4 сегодня технологические схемы производства торфа, содержится классификация способов добычи торфа, даны сведения об этапах и особенностях проектирования торфодобывающих предприятий, описаны состав проектно-сметной документации и этапы согласования проекта с различными заинтересованными инстанциями. Представлены особенности влияния природного фактора на эффективность процесса функционирования торфодобывающего предприятия. Достаточно подробно рассмотрены технологическая часть проекта и соответствующие технологические расчеты торфодобывающих предприятий по производству фрезерного и кускового торфа, приведены основы технологии подготовки и ремонта эксплуатируемых производственных площадей. Проанализирована деятельность конкретных современных торфодобывающих предприятий, расположенных в разных частях России, с позиций сырьевой базы, эффективности, выпускаемой продукции, применяемой техники. Критически оценен рынок современной торфодобывающей техники (как отечественных, так и зарубежных конструкций). Сделан вывод о том, что, несмотря на существенный спад в объемах производства , в мире пока еще не появились принципиально неизвестные в России техники и способы производства торфа. В связи с этим преодолеть сегодняшнее существенное отставание от мировых лидеров (Финляндия, Ирландия, Беларусь) вполне реально. Материал базируется на ранее опубликованных работа х отечественных ученых и основателей научных школ: В.Я . Антонова, В.Д . Копенкина, А.Е. Афанасьева, В.И. Смирнова, Л.М . Малкова, О.С. Мисникова, А.Н. Васильева, В.С . Лакутина, Ю.М . Селиверстова, А.В. Лазарева, Ф.Г. Сергеева и др.
5 1. ПРОИЗВОДСТВО ТОРФА В РОССИИ В XX–XXI ВЕКАХ 1.1. Сведения о добыче торфа в России за период с 1918 года: проблемы и перспективы Динамика добычи торфа в России за период с 1918 года (по данным НП «Росторф») представлена на рис. 1.1. Здесь можно проследить явную зависимость объемов добычи от общей экономической, политической и военной ситуации в стране. Рис. 1.1. Динамика добычи торфа в России (1918–2011 годы) Следует отметить, что во время Великой Отечественной войны торфяное топливо, по сути, было единственным, что спасло страну от замерзания. Однако в 50-х годах ХХ века (после того, как в Тюме нской области нашли нефть и газ) торфяное топливо начало терять свои лидирующие позиции в общем энергобалансе страны. Более детально тыс. т В военные годы это часто единственный доступный вид топлива Крах сельского хозяйства, газификация, угольная экспансия
6 изменение объемов добычи торфа с 1930 по 2013 годы можно проследить по данным табл. 1.1. Таблица 1.1 Изменение объемов добычи торфа в России за период с 1930 по 2013 годы Год Добыто торфа, млн т Год Добыто торфа, млн т Год Добыто торфа, млн т 1930 8,080 1995 13,470 2004 2,050 1940 33,230 1996 8,396 2005 1,950 1950 36,000 1997 6,125 2006 1,800 1960 148,700 1998 5,601 2007 1,820 1970 175,100 1999 6,320 2008 1,200 1980 127,200 2000 4,100 2009 1,284 1985 160,500 2001 4,600 2010 1,525 1988 175,500 2002 3,050 2011 1,780 1990 73,000 2003 1,600 2013 2,650 Из таблицы видно, что максимальная добыча приходилась на 1970 и 1988 годы, минимальная – на 2006 и 2008 годы. Наметившаяся в последние годы тенденция по медленному и осторожному увеличению объемов добычи вселяет надежду на движение отрасли вперед, но одновременно обостряются проблемы, стоящие перед промышленностью в области снаб- жения надежной и современной техникой, обеспечения квалифициро- ванными трудовыми ресурсами. Несмотря на жесточайший спад в уровне производства торфа в России (с 1990 года), восстановление торфяной промышленности вполне возможно, и практика показывает, что там, где есть неравнодушные , заинтересованные люди, дело потихоньку идет на лад. Успеху торфяной отрасли всегда сопутствовал и низкая коррупционная составляющая и небольшие транспортные плечи (для фрезерного торфа – не более 100, а для кускового торфа – не более 150 км). Систематически повышающиеся цены на газ и уголь заставят энергетиков вновь обратиться к торфу как самому доступному и экологичному местному топливу, а производители современных котлов в этом могут оказать помощь. Программа импортозамещения потребует повышения урожайности отечественны х сельхозпродуктов, что невозможно без современных торфяных удобрений. Следовательно, должно подтянуться и торфяное машиностроение. Уже сейчас использование старой, много раз капитально отремонтированной и модернизированной техники сопряжено с большими трудностями при ее ежегодной аттестации горнотехнической инспекцией за пределами срока службы. В то же время, анализируя технологии производства торфа различных видов в странах зарубежья, следует отметить, что пока еще не
7 появилось технологии, сколько-нибудь чуждой российским производителям торфа: все эти технологии до 1990-х годов активно применялись в отечественной промышленности. Но это не значит, что нужно просто повторить то, что мы имели в то время. Жизнь идет вперед, и говорить теперь об использовании гусеничного хода на операциях по уборке и транспорту торфа, по крайней мере, недальновидно. Сезон длится всего 5 месяцев в году, следовательно, 7 месяцев такая техника будет простаивать, а применение пневмоколесного хода позволит торфяникам самим заняться вывозкой своей продукции с полей и доставкой ее потребителям в неблагоприятные по погодным условиям дни и в межсезонье по дорогам общего пользования. В этом кроется и социальный эффект, который заключается в круглогодичной занятости населения и уменьшении текучести кадров [1]. Нет также смысла обеспечивать огромную номенклатуру техники, которая была в эпоху плановой экономики. Следует организовывать производство так, чтобы за один проход оборудования выполнялось как можно больше операций. Например, совмещение операций уборки и последующего фрезерования при пневмобункерном методе уборки, совмещение операций валкования и последующего фрезерования при перевалочном методе уборки и т. д. Время инноваций уже давно наступило. Коснулось оно и торфяной техники, поэтому необходимо взять все самое лучшее из того, что мы имели в 80-х годах ХХ столетия, добавить самые передовые, наукоемкие и эффективные технические решения в организацию технологии добычи торфа и конструкции торфодобывающей техники и с этим шагнуть в будущее отечественной торфяной отрасли. 1.2. Номенклатура торфяной продукции Торфодобывающие предприятия советского времени имели крайне узкий набор торфяной продукции, которую могли производить в полевы х условиях. Ассортиментный ряд включал два направления использования торфа: торф топливного назначения в виде фрезерной крошки и куска; торф сельскохозяйственного назначения (подстилка 1-й и 2-й категорий, торфоминеральные азотированные удобрения (ТМАУ)). Такой скудный ассортимент продукции был ограничен специфическими условиями технологии производства, главным из которых является зависимость от погодных условий. К тому же климатический фактор торфодобычи и производства продукции в полевы х условиях существенно влиял на вариацию качества готового продукта (могло изменяться в широком диапазоне). Поэтому для улучшения качественных характеристик торфяной продукции и снижения влияния
8 указанного фактора на производственный процесс было предложено производить торфопродукцию в закрытых условиях перерабатывающих заводов. Бурное развитие научно-исследовательских работ в торфяном деле после 1975 года привело к появлению большого числа патентов на новые виды продукции из торфа, требующих более глубокой переработки сырья с использованием химических, термохимических и биохимических методов. Это, в свою очередь, позволило резко расширить возможности применения торфа в хозяйстве страны и получить широкий спектр инновационной торфопродукции. Однако, несмотря на высокий потенциал торфоперерабатывающей отрасли, ее предприятия не отличаются стабильными доходами и зачастую пребывают в кризисном либо банкротном состоянии [2]. Среди новых промышленных направлений следует особо выделить направления по использованию торфа в качестве: сорбентов (работы А.Е. Афанасьева, О.С . Мисникова, А.Е. Тимо- феева, С.Н. Гамаюнова); гидрофобных добавок для строительных материалов (труды А.Е. Афанасьева, О.С . Мисникова, А.Е. Тимофеева, Э.М . Сульман, А.Н. Морозова); вяжущего для кровельных и изоляционных материалов (исследования А.И. Кудякова, С.М . Ткачева, А.В. Зубовой); пустотелых заполнителей для легкого бетона (книги и статьи С.Н. Гамаюнова, О.С . Мисникова); верхового торфа в качестве сырья для производства строительны х блоков «Геокар» (работы Н.С . Савостина); низинных торфов в качестве сырья для производства теплоизоляционных плит и конструкционно-теплоизоляционных блоков (работы А.И. Кудякова, Н.О . Копаница, Н.А. Кузнецова, К.Л. Шахматова); сырья для производства: фильтров (работы Б.И. Масленникова, В.О . Бонакова); полукокса, смолы, кокса, биогаза (работы А.Ф . Гаврилова, Г.И. Двос- кина, В.Ф . Корнильевой, А.Д . Старостина, А.Ф . Рыжкова); антигололедного реагента (работы О.С . Мисникова, С.Н. Гамаюнова, А.Е. Тимофеева); гумусовых мелиорантов (работы С.Н. Гамаюнова, О.С . Мисникова, А.Е. Тимофеева). Все вышеперечисленные направления подразумевают использование ресурсосберегающих технологий, комплексную переработку торфяного сырья и высокую наукоемкость производства. В сельском хозяйстве торф применяется для производства микробиологически активных торфокомпостов и органических удобрений; в овощеводстве, цветоводстве, тепличном хозяйстве – для производства
9 парниково-тепличных и рассадных грунтов, питательных брикетов, торфоблоков и другой продукции. Также из торфа делают кормовые сахар и дрожжи, углеводно-протеиновый корм, физиологически активные вещества и стимуляторы роста, используют в личных подсобных хозяйствах. Перспективным представляется организация производства торфяных топливных гранул (пеллет) на базе торфобрикетных заводов, но полного замещения топливных брикетов и кускового торфа гранулами не предвидится ввиду наличия у населения старых отопительно-варочных печей, следовательно, во время дефицита высококалорийного топлива остаются актуальными и эти давно известные виды топлива [3]. 1.3. Существующие технологические схемы механизированной добычи торфа Применяемые основные технологические схемы добычи торфа представлены на рис. 1.2, благодаря которому видно, что наиболее распространенным и разветвленным я вляется фрезерный способ добычи. Указанный способ подразделяется (в соответствии с типом используемой энергии при уборке) на механический и пневматический. Самым древним и распространенным в России считается метод уборки скреперно- бункерным комплексом машин, технология применения которого включает фрезерование залежи на глубину до 10–20 мм, двух-, трехкратное ворошение, валкование (сбор торфа в валки в количестве до 8 на карту шириной 20 м и до 16 на карту шириной 40 м в зависимости от типа валкователя) и уборку торфа в штабели. Технологическая площадка состоит при этом из 8 двадцатиметровых карт (верховой тип) и 4 сорокаметровых карт (низинный тип) [4]. Каждое ворошение (переворачивание торфяной крошки) существенно ускоряет процесс сушки (на 20–30 %), количество ворошений выбирается исходя из погодных условий и влаги торфяной крошки. Каждый валок убирается отдельно, поэтому допустимы неровности на торфяной карте. Штабели располагаются перпендикулярно картам на специальных подштабельных полосах. Такая технология выгодна на небольших месторождениях площадью около 50 га. Производительность уборочных машин может достигать 100 м 3 в ч. Производственный цикл при этом методе длится 2 дня. Фотография скреперно-бункерных уборочных машин приведена на рис. 1.3.
10 Рис. 1.2. Технологии механизированной добычи торфа Технологии механизированной добычи торфа Фрезерный способ Кусковой способ Экскаваторный способ Новые спо- собы добычи М е х а н и ч е с к а я у б о р к а П н е в м а т и ч е с к а я у б о р к а Метод уборки скреперно- бункерным комплексом машин Метод уборки перевалоч- ным комплек- сом машин Метод раздельной уборки Уборка самоход- ными машинами Уборка прицеп- ными машинами Ф р е з ф о р м о в о ч н ы й м е т о д М е т о д с т и л к и М е т о д д о б ы ч и т о р ф а - с ы р ц а и з к а р ь е р а о д н о к о в ш о в ы м э к с к а в а т о р о м М е т о д д о б ы ч и т о р ф а - с ы р ц а и з к а р ь е р а м н о г о к о в ш о в ы м э к с к а в а т о р о м М е т о д д о б ы ч и р е з н о г о к у с к о в о г о т о р ф а и з о с у ш е н н о й з а л е ж и
11 Рис. 1.3. Скреперно-бункерные уборочные машины типа МТФ-43 Метод уборки перевалочным комплексом машин заключается в фрезеровании на глубину 10–20 мм, двух-, трехкратном ворошении и валковании скребковыми валкователями с устройством 1 и 2 валков по центру для карт шириной 20 и 40 м. В последующем эти валки переваливаются с помощью перевалочной уборочной машины на валки соседней карты; получившиеся сдвоенные валки переваливаются на следующую карту, строенные валки – на следующую и т. д., пока торф не попадет в штабель, расположенный вдоль центральной карты технологической площадки. Максимальное количество валков, убираемых в штабель, как правило, не превышает 16 (по соображениям значительного увеличения потерь при перевал ивании большего количества валков и высоты получающегося штабеля по центру). Обычно технологическая площадка на верховой залежи для карт шириной 20 м состоит из карты, на которой размещается штабель, 4, 6 или 8 карт слева и столько же справа от штабеля. На низинной залежи, где ширина карт достигает 40 м, технологическая площадка состоит из 4,5, 6,5 и 8,5 карт. Общая площадь технологических площадок брутто составляет в этих случаях 9, 13 и 17 га, а количество валков, из которых формируется штабель 8, 12 и 16 соответственно [5]. Операция валкования текущего цикла совме- щается с фрезерованием последующего. Расчетная производительность рабочего аппарата, перевалочной уборочной машины (рис. 1.4) составляет до2 800м 3 торфа за 1 ч чистой работы при условии, что коэффициент заполнения выдающего конвейера близок к 1,0. В действительности же это не так. Лишь на наиболее близкой к штабелю карте он приближается к 0,9. Производственный цикл, как и при уборке скреперно-бункерным
12 комплексом, длится 2 дня. По оценкам отечественных ученых, перевалочный метод является самым дешевым из всех известных. Рис. 1.4. Перевалочная уборочная машина Метод раздельной уборки, или метод HAKU, наиболее эффективен на площадях не менее 150–200 га. Данная технология и применяемое в ней оборудование появились в 1980-х и получили развитие в 1990-х годах. Одним из первых создателей этой технологии был Всесоюзный научно- исследовательский институт торфяной промышленности (ВНИИТП). В настоящее время существуют различные схемы этого метода, отличающиеся друг от друга применяемой техникой. Технология предполагает фрезерование на глубину до 20 мм, двух-, трехкратное ворошение и валкование большим скребковым валкователем с формированием одного валка по центру карты шириной 20 м. На карте шириной 40 м формируются два валка. В этом состоит цикл. Затем цикл повторяется, и в этот же валок убирается с карты следующий сфрезерованный и высушенный слой торфяной крошки и т. д. Образуется так называемый многоцикловой наращиваемый валок. Количество циклов для формирования валка, как правило, не превышает 4–5 [6]. Операция валкования текущего цикла совмещается с фрезерованием последующего цикла. Далее вся торфодобывающая техника переключается на работу на другой площадке, а весь собранный в валки на картах торф убирается и вывозится с карт погрузчиками и тракторами с прицепами емкостью до 50м 3 в неблагоприятные по погодному фактору дни. Операции уборки и вывозки (рис. 1.5) выведены из технологического цикла, что дает возможность более рационально использовать солнечную энергию для сушки и сэкономить на трудовых ресурсах, но требуется большее количество площадей.
13 Рис. 1.5. Уборка фрезерного торфа раздельным методом Испытание метода раздельной уборки в производственных условиях показало, что она позволяет увеличить сезонные сборы торфа с 1 га более чем на 20 %, сократить численность трудящихся на 11–14 % и соответственно увеличить производительность труда (в т товарного торфа) на 19–22 %. Снижение удельных инвестиций и себестоимости 1 т торфа составляло 9–11 % [7]. Пневматический метод уборки может применяться при сборе торфа прямо из расстила без валкования. Этому предшествует фрезерование залежи активными или пассивными фрезами на глубину до 10 мм. Ворошение или не проводится, или проводится 1 раз за цикл (по потребности, в зависимости от влаги крошки и погодных условий). Чаще всего, благодаря тонкому слою, полученному при фрезеровании, удается высушить крошку без ворошения. Для сбора крошки применяются пневматические прицепные или самоходные (рис. 1.6) бункерные агрегаты, засасывающие торфяную крошку вместе с воздухом. Разделение их происходит в циклоне, отработанный воздух выбрасывается наружу, торфяная крошка осаждается в бункере объемом до 40 м 3 . Разгрузка бункера осуществляется в штабель или на приштабельную полосу. Производительность пневмоуборочных машин составляет до 80 м 3 /ч. Как правило, уборочная операция текущего цикла совмещается с фрезерованием последующего цикла. Длительность цикла – до 1 дня. Благодаря такому сокращению удается на 50 % увеличить сезонные сборы. Однако соответственно увеличившееся в 2 раза количество циклов сводит практически к нулю все технологические преимущества, так как возрастают затраты машинного времени на 1 т произведенного торфа. Однако сократившееся время цикла позволяет весьма успешно
14 пользоваться данной схемой в периоды неустойчивой погоды. Такой метод очень хорош для торфяных предприятий с площадью до 35 га. Рис. 1.6. Самоходный бункерный пневмоуборочный агрегат Окончательной операцией всех методов добычи фрезерного торфа является штабелирование – придание откосам штабеля правильной, ровной формы. Эта операция выведена из технологических циклов производства и проводится обязательно 1 раз в конце сезона и по потребности. При методе раздельной уборки для этих целей используется бульдозер-штабелер, при остальных методах – штабелирующая машина со скребковой самотаской (рис. 1.7). Рис. 1.7. Штабелирующая машина со скребковой самотаской
15 Вывозка фрезерного торфа с полей осуществляется автомобильным или железнодорожным транспортом. В последнем случае сооружается временный железнодорожный путь узкой колеи, подведенный прямо к штабелю. Кроме того, применяется так называемая промежуточная вывозка, когда отгрузка потребителям осуществляется с перегрузочной площадки, расположенной на суходоле, а с производственных площадок на перегрузочную торф вывозится опять же автомобилями, тракторами с прицепами или по железной дороге узкой колеи. Добыча кускового торфа осуществляется 2 методами. Фрезформо- вочный метод основан на применении навесной, прицепной или полу- навесной на колесный трактор машины, осуществляющей щелевое фрезе- рование торфяной залежи на глубину до 550 мм, формование торфа в шнековом прессе и выстилку куска на картовое поле через многопоточный мундштук в виде цилиндров или волнистого расстила. Благодаря частичному разрыву контакта с поверхностью карты, нарушающему капиллярную связь с залежью, последний лучше и интенси внее сохнет, следовательно, возрастают и сборы с единицы площади. Это самая энергоемкая операция (около 50 % эксплуатационных расходов и около 25 % от общей стоимости производства) во всем технологическом цикле добычи торфа фрезформовочным методом. Производительность таких машин (рис. 1.8) составляет до 40 м 3 вч. Рис. 1.8. Добыча кускового торфа фрезформовочным методом Метод стилки основан на использовании стилочной машины, в ко- торую сырой торф загружается экскаватором. В кузове стилочной машины может устанавливаться смеситель для перемешивания и лучшего «осреднения» свойств торфа; формование куска происходит шнековым прессом через многопоточный мундштук. Однако в отличие от фрезформовочного метода выстилка производится не в месте загрузки
16 пресса, а на сухих картах, куда сырой торф доставляется в кузове стилочной машины (рис. 1.9), что способствует лучшим условиям сушки. Рис. 1.9. Загрузка экскаватором кузова стилочной машины В ранних источниках этот метод именовался экскаваторным (по использованию одно- и многоковшовых экскаваторов при загрузке кузова стилочной машины торфом из залежи). Однако, учитывая, что экскаватором теперь добывается все больше торфа с последующим первичным (гравитационным) обезвоживанием путем вылеживания в штабеле и дальнейшей сушкой в заводских условиях, а также то, что основным агрегатом в описанном методе является стилочная машина, предлагается именовать его методом стилки. Выстланный на поверхность карты кусковой торф, добытый обоими методами, подвергается естестве нной сушке и ворочке. Ворочка осуществляется при достижении куском вла ги 70–75 %. Ее производят особенно бережно и осторожно, стремясь не повредить еще не окрепший кусок. При достижении куском влаги 60–65 % его собирают в валки, где сушка продолжается, а при достижении влаги 50–55 % производят переукладку валков на новое место. Затем кусковой торф убирают погрузчиком в тракторный прицеп, вывозят и складируют в штабели, высота которых достигает 5 м. Для сбора торфа в валки используют специальные валкователи, смонтированные спереди трактора [8]. Методы экскаваторного способа добычи, так же, как и все остальные ранее рассмотренные, отличаются в основном применяемым оборудованием. Добыча торфа из карьера одноковшовым экскаватором подразумевает использование одноковшовых экскаваторов, а много- ковшовым – соответственно многоковшовых. Складирование торфа в штабели осуществляе тся в зоне действия экскаватора или на суходоле путем вывозки тракторными прицепами. При сушке сырого торфа в штабеле, размещенном на суходоле, происходит медленное обезвоживание добытого торфа через контакт с поверхностью суходола. Кроме того, при
17 сушке торфа, расположенного в штабеле, более полно используется энергия ветра, обдувающего штабель и переносящего влагу. В дальнейшем торф поступает на обезвоживание в заводские условия или, смешиваясь с необходимыми микроэлементами, вносится в почву в качестве удобрения. Метод получения резного экскаваторного торфа основан на применении одноковшового экскаватора со специальным ковшом, в котором совмещаются операции нарезания торфа, формования больших кусков - кирпичей, транспортирования экскаваторным перемещением на суходол и выстилки опустошением ковша. Среди новых перспективных способов добычи имеет смысл особо выделить скважинный, который является дальнейшим развитием способа «гидроторф» и предполагает бурение скважин, размыв торфяной залежи изнутри с одновременным засасыванием торфяной пульпы и транспор- тирование ее в цеховые модули с установленным там обезвоживающим, обогащающим и формующим оборудованием. Затраты на добычу торфа этим способом в 8–12 раз ниже, чем в технологиях кускового или фре- зерного торфа (в основном за счет отсутствия болотно-подготовительных и осушительных работ), но требуется большая мощность месторождения [9]. Способ пока еще не получил распространения. На торфодобывающих предприятиях Финляндии производят добычу фрезерного торфа методом раздельной уборки (более 80 % объема), прицепными механическими и пневматическими бункерными машинами, а добычу кускового торфа – фрезформовочным методом. При фрезеровании используются пассивные (плоскорезы) и активные фрезеры с различными ножами: винтовые для осоковых залежей и ножевые для залежей с высокой плотностью. Ворошилки оснащаются не металлическими, а пластмассовыми элементами, что способствует меньшему увлажнению расстила за счет подфрезеровывания залежи. Кусковой торф укладывается в штабели с помощью экскаватора и накрывается пленкой для предотвращения намокания. Перевозка торфа осуществляется автомобильным транспортом. Чем севернее расположено месторождение, тем больше в общем объеме добычи присутствует кусковой торф. Ежегодно в Финляндии добывается более 10 млн т топливного торфа. На энергетический торф приходится 90–93 % объема, а на сельскохозяйственный – 6 –7 %. Доля фрезерного торфа составляет для энергетики 90 %, остальная часть – кусковой торф [8]. В Ирландии фрезерный торф добывают перевалочным методом, а кусковой – фрезформовочным и методом стилки. Развито также производство резного торфа. Перевозится торф железнодорожным транспортом по узкой колее. Основная потребность в торфе – у большой энергетики. Кроме того, выпускаются торфяные брикеты для коммунально-бытового хозяйства. Имеет место ручной труд (особенно на операциях по добыче кускового торфа). В этом случае стилка произво-
18 дится из стилочной или фрезформовочной машины, а все остальные операции – ворочка, уборка, складирование – вручную. Ручной труд выполняется, как правило, членами семей или наемными рабочими. Качество такого торфа – очень высокое, благодаря низкой крошимости кусков и бережному к ним отношению. Расходы на отопление при таком подходе в 2,5–3 раза меньше. Самый большой промышленный производитель торфа в Ирландии – фирма Bord na Mona – добывает фрезерный топливный торф и в небольших количествах кусковой. Конструкции машин для добычи кускового торфа в Ирландии имеют много отечественных инженерных решений, но есть и отличия. Так, например, в стилочной машине, в отличие от отечественной типа АСК, угол наклона борта изменяется для предотвращения налипания, а в кузове установлен лопастной смеситель для интенсивного перемешивания и усреднения свойств торфомассы [8]. В Канаде фрезерный торф добывается в основном производимыми там пневматическими бункерными прицепными (рис. 1.10) и самоходными (рис. 1.11) машинами. Разгрузка торфа из самоходной машины (с объемом бункера 50 м 3 ) осуществляется разгрузочным транспортером, а из прицепной машины (с объемом бункера 30 м 3 ) – на сторону за счет опро- кидывания бункера. Здесь выпускаются оборудование для фрезерования и ворошения торфа, а также машины для болотно-подготовительных и ремонтных работ [8]. Рис. 1.10. Прицепная пневмоуборочная машина для фрезерного торфа
19 Рис. 1.11. Самоходная пневмоуборочная машина для фрезерного торфа В Беларуси распространены все перечисленные виды промышленной добычи торфа. Отрадно, что там существует и интенсивно развивается свое торфяное машиностроение, охватывающее практически всю линейку необходимых для производства машин. Несомненно, что, создавая и поддерживая его, белорусские производители пользовались всем тем, что осталось от советского периода, но кроме этого внесли и много нового. При создании серии бункерных уборочных машин они заменили гусеничный ход пневмоколесным. На добыче торфа широко применяются колесные тракторы производства МТЗ. На ремонтной базе РУП «Могилевэнерго» выпускается прицепная бункерная пневмоуборочная машина (аналог канадской). Сохранение и приумножение торфодо- бывающих предприятий и отсутствие в экономике страны «газовой» составляющей позвол или Беларуси занять 3-е место в мире по произ- водству торфа с показателем до 4 млн т в год. На торф в общей доле использования местных видов топлива в Беларуси сегодня приходится 15 %, а в общем энергобалансе страны его составляющая – 3 % [10]. Говоря о технологиях производства торфа в России, следует отметить, что издавна, будучи одним из лидеров производства торфа, страна развивала все способы и методы. Несколько был подзабыт в 1980–90-е годы пневмоуборочный метод, но благодаря появлению на рынке новых современных пневмоуборочных машин, компания «Росторфинвест» стала успешно применять его. В нынешних же условия х при воссоздании вновь торфяной отрасли и проектировании торфопредприятий необходимо, в первую очередь, ориентироваться, к
20 сожалению, не на подходящие для данных условий технологии, а на доступное оборудование. Возможен вариант и по формированию комплектов оборудования из машин разных производителей для различных методов производства с небольшими доработками. Это обус - ловлено необходимостью значительных инвестиций в торфяную технику (особенно импортную) и невысокой рентабельностью производства. Поэтому большинство предприятий, держащихся на плаву сейчас, функ- ционируют благодаря старой советской (много раз капитально отремон- тированной и модернизированной) технике. Хотя и здесь есть проблема: законодательное отнесение торфоразработок в 80-х годах ХХ века к горно- добывающей промышленности ограничивает возможность использования старой техники ввиду сложности ее аттестации к применению горно- технической инспекцией. Следовательно, будущее все-таки за новой техникой. Таким образом, состояние торфяного машиностроения во многом определяет проектирование и строительство торфодобывающих предприятий. Если на вопрос «что и для чего добывать?» можно ответить сравнительно легко, коли есть потребность, то на вопрос «как и чем добывать?» ответить не так-то просто... 1.4. Состояние торфяного машиностроения и выпускаемая им продукция для добычи торфа До 1990 года в России успешно работало несколько заводов, специализировавшихся на выпуске только торфяной техники («Торфмаш» г. Рязань, «Ивторфмаш» г. Иваново, «Нелидовский машинострои- тельный завод», «Горьковский завод торфяного машиностроения им. Я .М . Свердлова», ореховский машиностроительный завод «Торфмаш», великолукский машиностроительный завод «Торфмаш»). За последние 25 лет российское торфяное машиностроение как подотрасль машино- строительного комплекса РФ практически полностью исчезло. В современных условиях промышленно-экономического развития РФ текущее экономическое положение машиностроения в стране выражается в уменьшении объемов произведенной и реализованной продукции, сокращении ассортимента выпускаемых технологических машин и оборудования или полном прекращении производства и, как следствие, ликвидации большей части предприятий – производителей торфяной техники, либо их переводе на иной вид продукции, поль- зующейся стабильным спросом (мелиоративной, сельскохозяйственной, строительно-дорожной, транспортной, лесной, коммунальной и т. д.). Такая ситуация характерна в равной мере как для машиностроительных предприятий, производящих технологические комплексы по добыче торфа,
21 так и для предприятий, занимающихся выпуском торфоперерабатывающих комплексов технологического оборудования. При этом продукция торфяного машиностроения если и выпускается, то носит мелкосерийный или единичный характер под индивидуальный заказ по конкретному проекту, что в свою очередь приводит к значительному росту цены [11]. Хотя справедливости ради следует отметить, что даже на этих условия х машиностроители, закрепившиеся уже в иной отрасли, идут неохотно на выпуск штучного торфяного оборудования. Так, производственно- коммерческие фирмы ООО «Берц», ООО «Измельчитель» (преемники рязанского завода торфяного машиностроения «Торфмаш»), опытный машиностроительный завод ООО «Велмаш» в г. Великие Луки, «Нелидовский завод торфяного машиностроения», ореховский завод «Строймашавтоматизация» и др. изначально специализировались на производстве торфяной добывающей и перерабатывающей техники (до 1990 года). В настоящее время основной вид их продукции – лесная, коммунальная, дорожная, строительная техника, металлоконструкции. В некоторых изданиях и статьях, посвященных торфяному машиностроению, можно прочитать, что отечественного торфяного машиностроения на сегодняшний день не существует, но «сегодняшний день» – понятие растяжимое: может быть, вчера это так и было, сегодня же тверское машиностроительное предприятие ООО «Гринмаш» выпус кает (хотя и мелкими партиями под заказ) и готово предложить торфоразра- ботчикам линейку из 16 видов торфяных машин (табл. 1.2) [12]. Отпускные цены указаны по состоянию на 1 октября 2015 года. Следует отметить, что торфяная техника не является основной продукцией данного предприятия. Основная продукция – автовышки, гидроподъемники, ямобуры на автомобильных шасси. Но и это уже неплохо! Анализируя данную таблицу, можно увидеть, что предприятие предлагает полный комплект машин для метода раздельной уборки фрезерного торфа (рис. 1.12). Для метода уборки скреперно-бункерным комплексом не хватает только бункерной уборочной машины, к которой предприятие выпускает модернизированную колесную ходовую часть (рис. 1.13). Перевалочный метод уборки в настоящее время в России – большая редкость, но при желании выпускаемый предприятием погрузчик фрезерного торфа ТПТ-15 можно, немного доработав, приспособить под перевалочную уборочную машину [13], и предприятие легко пойдет на такую модернизацию при наличии заказов от потребителей. В плана х ООО «Гринмаш» – создание фрезформовочной машины для производства кускового торфа, сдвоенного приводного прицепа суммарной емкостью 50м 3 для перевозки фрезерного торфа, скреперно-бункерной уборочной машины на колесном ходу. Техника для подготовки и ремонта полей, а также для пожаротушения, выпускаемая предприятием, представлена на рис. 1.14.
22 Таблица 1.2 Торфяная техника, выпускаемая ООО «Гринмаш» Наименование продукции Модель Цена, вруб.сНДС Техника для скреперно-бункерного метода уборки фрезерного торфа Фреза пассивная с треугольными ножами, ширина захвата 9,2 м ТФП-09 376 659 Ворошилка торфа, ширина захвата 18 м ТВР-18 595 914 Валкователь торфа, ширина захвата 9,8 м ТВА-09 530 342 Плоскорез, ширина захвата 9,4 м УТК-09 598 181 Техника для раздельного метода уборки фрезерного торфа Фрезерный барабан, ширина захвата 8,2 м ТФТ-9 1 960 040 Ворошилка фрезерного торфа, ширина захвата 19 м ТВР-19 685 400 Валкователь фрезерного торфа, ширина захвата 9 м ТВА-9 635 430 Погрузчик фрезерного торфа ТПТ-15 4 823 679 Прицеп для перевозки фрезерного торфа, емкость бункера 25 м 3 ППТ-25,2 1 609 945 Техника для подготовки и ремонта полей Фреза-рыхлитель (совместное производство с финской компанией SUOKONE OY) MJK-3,2 Договорная Шнековый канавокопатель (совместное производство с финской компанией SUOKONE OY) OJ-1,3K Договорная Шнековый профилировщик, ширина захвата 6 м (совместное производство с финской компанией SUOKONE OY) RT-6,0TT Договорная Валкователь пней МП-3ГМ 1 170 000 Корчеватель пней прицепной, пассивный КРП 790 000 Прицепы Колесный ход в сборе для модернизации скреперно-бункерной машины МТФ-43 – 334 000 Прицеп для перевозки воды с насосом на колесах с флотационными шинами, объем цистерны 2000 л. Может комплектоваться пожарной помпой, рукавами и другими принадлежностями – 585 000
23 а б в г д Рис. 1.12. Техника для раздельного метода уборки фрезерного торфа производства ООО «Гринмаш», г. Тверь: а – фрезерный барабан ТФТ-9; б – ворошилка фрезерного торфа ТВР-19; в – валкователь фрезерного торфа ТВА-9; г – погрузчик фрезерного торфа ТПТ-15; д – прицеп для перевозки торфа ППТ-25,2
24 а б в г д Рис. 1.13. Техника для скреперно-бункерного метода уборки фрезерного торфа производства ООО «Гринмаш», г. Тверь: а – фрезер пассивный ТФП-09; б – ворошилка фрезерного торфа ТВР-18; в – валкователь фрезерного торфа ТВА-09; г – плоскорез УТК-09; д – комбинированный колесный ход для скреперно-бункерной уборочной машины типа МТФ-43
25 а б в г д Рис. 1.14. Техника для подготовки и ремонта производственных площадей и пожаротушения производства ООО «Гринмаш», г. Тверь: а – фреза-рыхлитель MJK-3,2; б – шнековый профилировщик RT-6,0TT; в – шнековый канавокопатель OJ-1,3; г – валкователь пней МП-3ГМ; д – прицеп-цистерна пожарная
26 ЗАО «Тверской экскаватор» предлагает торфяникам гусеничный экскаватор ЕТ-16 на гусеницах шириной 1,0 м (рис. 1.15) для торфяных и мелиоративных грунтов с очень низкой несущей способностью. Сменные ковши к нему позволят использовать такой экскаватор и на погрузке торфа, и на болотно-подготовительных работах [14]. Рис. 1.15. Болотный экскаватор ЕТ-16 с шириной гусениц 1,0 м производства ООО «Тверской экскаватор» Что касается машиностроителей Беларуси, то выше уже было сказано, что эта страна не растеряла свой потенциал и в настоящее время на нескольких разбросанных по стране мини- и макси-заводах выпускает практически всю линейку технологического оборудования, необходимого для торфоразработок. Минский тракторный завод изготавливает колесные тракторы, которые с успехом применяются не только в Беларуси, но и в ближайших к ней странах, в том числе и в России. Финляндия славится несколькими крупными производителями тор- фяной техники – компаниями RAISELIFT OY, SUOKONE OY, VAPO OY. Компания RAISELIFT OY имеет широкий ассортимент торфяной техники, который насчитывает около 2 десятков машин собственной конструктивной разработки, подтвержденной патентами. Среди этих машин – бункерные уборочные машины для механической и пневматической уборки, активные фрезы, сдвоенные прицепы -торфовозы, ворошилки, валкователи. Отличительными особенностями техники , выпускаемой компанией, являются надежность, удобство в эксплуатации и безопасность использования. Основное конкурентное преимущество компании – разработка или усовершенствование конструкции торфяных
27 машин (вплоть до отдельных деталей) по инициативе конкретного пользователя техники. Техника RAISELIFT OY успешно работает на торфопредприятиях Швеции, Эстонии, Ирландии. В России уборочные машины, фрезы, прицепы и другие машины компании добывают торф в Республике Карелия, Тверской, Псковской, Кировской, Костромской, Ленинградской областях, Чувашской республике [15]. Компания SUOKONE OY – финский машиностроительный завод, осуществляющий деятельность на международных рынках. Продукция компании известна своей эффективностью и надежностью. Ассортимент фирмы включает серии торфяной техники: машины для производства торфа и расчистки болот, фрезы-рыхлители для обработки торфяного грунта, гусеничные тракторы и бульдозеры, фрезы для стабилизации (перемешивания) залежи, фрезерования дорожного покрова и фрезер- профилировщик. Финская торфозаготовительная техника считается одной из самых лучших в мире. Технические параметры машин позволяют производить продукцию с относительно низкой себестоимостью. Торфяные машины компании SUOKONE OY постоянно совершенствуются, всегда оставаясь надежной и эффективной рабочей техникой. Вся производимые машины разрабатывается под использование в суровых и интенсивных условиях эксплуатации. Работы в зоне залегания торфа проводятся на довольно коротком, но интенсивном отрезке времени, за который техника должна добиться максимальных показателей производительности. Торфозаготови- тельные машины данной марки работают на всех континентах мира, где производится добыча торфа. В декабре 2010 года компания SUOKONE OY в результате заключенной сделки приобрела право на ведение всей коммерческой деятельности довольно крупной компании ECOFIELD OY, также занимавшейся производством и реализацией торфяной техники [16]. Компания VAPO OY изготавливает комплекты машин для механи- ческой и пневматической уборки фрезерного торфа бункерным и раздель- ным методами и весь комплекс машин для фрезформовочного метода производства кускового торфа. Канадская компания PREMIER TECH выпускает прицепные и само- ходные бункерные пневмоуборочные машины на колесном ходу с вместимостью кузовов соответственно 30 и 50 м 3 , рыхлители, пневмоко- лесные прицепы для перевозки фрезерного торфа [17]. Ирландские компании Bord na Mona и DIFCO известны своими стилочными машинами для производства кускового торфа [8]. В последнее время на рынке торфяного оборудования появляются новые фирмы (из Китая, Венгрии, Австрии, Франции, Италии). Проблема высокой стоимости иностранной техники и технологического оборудования, используемого в торфяной отрасли, частично решена с помощью применения механизма лизинга (долгосрочной аренды). Для
28 этого организована лизинговая компания ООО «РМ-Экология» [18]. Однако для массового использования такого способа приобретения техники необходимо рассматривать различные лизинговые схемы для условий конкретных предприятий. В связи с этим, с одной стороны, открывается перспектива у отечественных машиностроителей заполнить рынок торфяной техникой, а с другой – перед конструкторами данной техники поставлена задача модернизации существующего в России торфяного оборудования, для формирования спроса на который необходимо не только формировать адекватную маркетинговую политику, учитывающую пожелания и возможности индивидуальных потребителей, но и совершенствовать эксплуатационные (потребительские) свойства техники. Эти свойства должны соответствовать современным требованиям технологий добычи и переработки торфяных ресурсов, внедряемым на проектируемых торфяных предприятиях. 1.5. Примеры существующих и эффективно действующих торфяных предприятий в России Торфяной промышленностью в 1980-х годах разрабатывалось 704 торфяных месторождения площадью 666,9 тыс. га, а сельским хозяйством – 1 359 торфяных месторождения площадью 316,2 тыс. га. Таким образом, на начало «перестройки» торфяная промышленность представляла собой четко организованную добывающе-перераба- тывающую отрасль со 100%-й механизацией технологических процессов, высоким уровнем геологических работ и научных исследований. В сельском хозяйстве в конце 1980-х годов доля торфа в органически х удобрениях России достигла 12–15 %, а в некоторых регионах нечерноземной зоны – до 50–60 %. Добыча торфа в этот период составляла до 175 млн т в год (см. рис. 1.1). На 1980-е годы приходится увеличение производства торфяных грунтов для тепличных хозяйств, объемов производства переработки торфа для нужд сельского хозяйства (жидкие торфогуминовые удобрения и подкормки, гранулированные торфогуминовые удобрения, субстраты, мелиоранты и др.). Появилась экономически эффективная продукция из торфа экологического назначения: мелкозернистый сорбент (предназначен для сорбции нефтепродуктов на водной и твердой поверхностях), торфяные маты, фильтрующие материалы, торфодерновые ковры и др. Начиная с 1990 года объемы торфодобычи сокращаются из года в год, множество предприятий данной отрасли находится на грани банкротства. В настоящее время предприятия торфодобывающей отрасли крайне не похожи друг на друга и показывают различные успехи в этом нелегком деле. Так, некогда лидирующие позиции Тверской области (несмотря на
29 все усилия и огромные залежи торфа) на сегодняшний день утрачены. Большинство предприятий остановило свою деятельность. Схожая ситуа - ция в Ярославской, Вологодской и Смоленской областях. Московская область, некогда славившаяся предприятиями в г. Шатуре, поставлявшими торф для отопления в осажденную столицу во время Великой Отечест- венной войны, в десятки раз снизила объемы добычи. Совершенно иные результаты хозяйствования в Кировской области. Там удалось сохранить созданную инфраструктуру торфодобычи. Стратегией социально-экономического развития Кировской области на период до 2020 года торфяная отрасль отнесена к отраслям опережающего роста, что подчеркивает важность ее развития для социально -экономи- ческого состояния региона и влияния на другие сферы экономики области. На территории региона действует крупнейшее предприятие РФ, осуществляющее добычу торфа в промышленных масштабах (до 600 тыс. т в год) – ЗАО «ВяткаТорф», собственником которого является ЗАО «Комплексные энергетические системы» (налицо не виртуальная, а материальная производственно-экономическая связь торфяников и энергетиков!). В области в 2010 году добывалось более 50 % объема от произведенного в стране торфа. Производственная деятельность ЗАО «ВяткаТорф» сосредоточена на 4 производственных участках, имеется 13 лицензий, дающих право на разработку торфяных месторождений с общим объемом запасов более 153 млн т. В настоящее время производственный потенциал компании позволяет осуществлять добычу порядка 730 тыс. т торфа в год (натуральной влаги). Добыча топливного торфа в 2010 году увеличилась по сравнению с 2009 годом на 88,5 тыс. т и составила 808,4 тыс. т торфа натуральной влаги. В 2010 году аналогично увеличилась на 100,1 тыс. т поставка потребителям топливного торфа по сравнению с 2009 годом и составила 754,7 тыс. т торфа натуральной влаги (табл. 1.3). Предприятие хорошо оснащено современной техникой и тракторами [19]. Таблица 1.3 Добыча и прирост объемов добычи торфа ЗАО «ВяткаТорф» Годы Объем добычи торфа натураль- ной влаги, тыс. т Прирост добычи торфа к уровню предыдущего года, % Объем поставки торфа нату- ральной влаги, тыс. т Прирост поставки торфа к уровню предыдущего года, % 2008 628,0 – 535,9 – 2009 719,8 14,6 654,5 22,1 2010 808,4 12,3 754,7 15,3 В д. Заплюсье Посковской области в 1999 году было создано предприятие ЗАО «Росторфинвест». Выбор места создания предприятия был обусловлен наличием в этом регионе уникального торфяного
30 месторождения «Заплюсские мхи». Месторождение сложено разнооб- разными видами торфа, которые служат сырьем для производства широкой гаммы продукции. Существенным преимуществом данного месторождения является наличие верхового торфа малой степени разложения с крупной структурой частиц. Предприятием подготовлена сырьевая база, обеспе - чивающая возможнос ть добычи торфа в объеме до 400 тыс. м 3 в год с широкой перспективой развития. Построен и введен в эксплуатацию цех переработки торфа с собственной инженерной инфраструктурой, современным высокоэффек- тивным оборудованием и лабораторией для анализа качества выпускаемой продукции. Техническая документация, разработанная с помощью ве - дущих институтов отрасли, позволяет выпускать десятки наименований продукции, востребованной на рынке и отвечающей потребностям потребителей. Основное направление деятельности компании, выбранное с учетом уникальных свойств сырья, – производство грунтов и субстратов торговой марки «Агробалт» для обеспечения профессиональных потребителей: тепличных комбинатов, питомников, садовых центров и фермеров. Для садоводов, огородников и любителей цветоводства разработана серия питательных грунтов торговой марки «Зеленый сад» ТМ. Техника на добыче торфа используется старая советская (скреперно - бункерный комплекс) и новая белорусского производства (пневмоуборочный комплекс). Продукция ЗАО «Росторфинвест» поставляется потребителям практически во все регионы России, экспортируется в страны СНГ, Европы, Азии, Африки [20]. Также под г. Великие Луки в Псковской области в 2009 году создано предприятие ООО «Велторф». Это современное, активно развивающееся торфопредприятие, крупнейшее на северо-западе в России, производитель торфогрунтов и топливного торфа. Под торговой маркой «ВЕЛТОРФ» компания производит высококачественные торфяные питательные субстраты для посева и выращивания рассады овощных культур, специальные смеси для выращивания томатов, огурцов, перцев, капусты, салата, ряд субстратов для выращивания одно-, многолетних луковичны х цветочных культур, субстраты для газона, посадки хвойников, кустарников, а также других декоративных культур, в том числе по индивидуальным заказам. Для удовлетворения специальных требований по отдельным культурам и методам их выращивания в торфяные смеси добавляются различные микро- и макроэлементы, удобрения пролонги- рованного действия, добавки, повышающие влаго- и воздухоемкость субстрата, которые соответствуют высоким требованиям стандартов качества. Топливный торф выпускается предприятием для жилищно- коммунального хозяйства в 2 видах: фрезерный и кусковой [21].
31 Предприятие оснащено современным парком техники, включающим пневмоуборочный комплекс производства Беларуси, техникой по производству фрезерного, кускового и резного торфа, а также собственным перерабатывающим заводом. В Ленинградской области расположено торфопредприятие «Пельгорское-М», которое занимается добычей и переработкой торфа. Добыча ведется на Греко-Ушаковском месторождении площадью 1 000 га, находящемся в 75 км от г. Санкт-Петербурга (в Тосненском районе Ленинградской области). Предприятие производит торфяную продукцию для различных промышленных технологий: растениеводства (защищен - ный, открытый грунт); овощеводства; цветоводства; грибоводства; зе- леного хозяйства; животноводства; хранения сельскохозяйственной про- дукции. Компании принадлежит месторождение верхового сфагнового торфа, запасы которого на сегодняшний день составляют более 5 млн т. Этот вид торфа характеризуется высокой пористостью (до 95 %) и влагоемкостью, отличной водоудерживающей и поглотительной способностью, буферностью, высокой сорбционной способностью и небольшой насыпной плотностью. Все эти качества верхового сфагнового торфа делают его идеальной основой для корнеобитаемой среды, быстрого роста и развития растений, так как: появляется возможность управления процессами выращивания растений и создания необходимого уровня минерального питания с учетом требования культуры; органическое вещество торфа в процессе разложения продуцирует углекислый газ, что важно при выращивании растений в защищенном грунте; верховой торф, обладая устойчивой структурой, длительное время не поддается микробиологическому разложению. В связи с этим данный тип торфа можно использовать в качестве грунта в течение 3 и более лет без существенных изменений качества. На торфопредприятии освоены современные технологии разработок торфяных залежей. Торф добывается фрезерным способом, основными технологическими операциями которого являются фрезерование, воро- шение, валкование, уборка и штабелирование готового торфа. Приме - няются скреперно-бункерный комплекс машин советского производства и новые современные машины раздельного метода уборки. Использование при добыче торфа пассивных фрез позволяет сберечь исходные цен- нейшие свойства торфа. Данная технология добычи обеспечивает сохран - ность природной (т. е . длинноволокнистой) структуры и существенно уменьшает долю пылевой фракции. Кроме того, используется специальная технология хранения торфа: чтобы не допустить саморазогревания, торф надежно предохраняется за счет покрытия штабелей полиэтиленовой
32 пленкой. В таком состоянии он хранится до того момента, как будет транспортирован в перерабатывающий цех. Вывозка торфа с производ- ственных участков осуществляется по желез ной дороге вагонами узкой колеи [22]. В Тосненском районе Ленинградской области также располагается МНПП «Фарт», где производится более 70 видов удобрений, почвогрунтов и средств защиты растений, изготовленных на основе биогумуса, который является натуральным органическим веществом, стимулирующим рост и гармоничное развитие растений. Добыча торфа ведется экологически безопасным фрезерным способом на 3 месторождениях: «Кауштинское » (Ленинградская область); «Славцевско-Островское» (Владимирская область) и «Фартовское» (Тюменская область). Общая площадь месторождений около 9 000 га, в промышленном использовании одновременно находится около 3 000 га. Основными технологическими операциями добычи торфа являются фрезерование, ворошение, валкование, уборка и штабелирование. На всех месторождениях добывается уникальный верховой сфагновый торф низкой степени разложения, который является биологически чистым компонентом, не содержит болезнетворных организмов и сорняков и создает благоприятную среду для развития корневой системы растений. Верховой торф с низкой степенью разложения обладает высокой влагоемкостью, хорошей поглощающей способностью. В распоряжении компании находится полный набор современной иностранной торфодобывающей техники: тракторы, корчеватели, валкователи, фрезерные барабаны, ворошилки, подборщики, бульдозеры, экскаваторы, уборочные и штабелирующие машины [23]. В Костромской области на развалинах советского добывающего предприятия (с былой программой 2 млн т в год!) в 2001 году было создано ООО «Костромарегионторф», которое осуществляет добычу торфа на Мисковской группе торфомассивов (запасы данного месторождения – более 24 млн т) и на месторождениях «Чапыжное», «Кремнево» и «Петровское» (общие запасы торфа – 12 234,0 тыс. т), которые находятся на территории Пыщугского района вышеназванной области. Для улуч- шения плодородия и удобрения почв предприятием выпускаютс я готовые сбалансированные смеси на основе торфа с добавлением извести, сапро - пеля, золы. Производится готовый грунт для теплиц и тепличных хозяйств. При общем совокупном объеме производства около 70 тыс. т в год львиную долю составляет топливный фрезерный торф, поставляемый на Шаринскую ТЭЦ, Костромскую ТЭЦ-1 и несколько небольших котельных. Весь убранный торф вывозится с производственных участков автомобильным транспортом. В 2011 году за счет реализации инвестиционных проектов по разработке месторождений торфа в казну Костромской области в виде
33 налогов поступило дополнительно более 20 млн руб. Доход обеспечили предприятия ОАО ОБХЗ «Агро» (г. Буй), ООО «Костромарегионторф» и ООО «Судиславль-торф». В общей сложности в развитие производств инвесторы вложили около 70 млн руб., создав при этом более 80 новы х рабочих мест с уровнем оплаты труда от 14 до 16,5 тыс. руб. [24]. На предприятии работает как старая советская техника, так и новая, производства Финляндии и Беларуси. И производство, и сбыт идут тяжело, но торфяники не сдаются! Оперативные данные о добыче торфа в России промышленным способом за 2009 год приведены в табл. 1.4 [25]. Таблица 1.4 Оперативные данные о добыче торфа в России промышленным способом за 2009 год Федеральные округа, субъекты РФ Добыча торфа по годам, тыс. т 1991 2001 2009 Центральный федеральный округ Владимирская обл. 782,0 308,3 11,0 Костромская обл. 545,0 120,2 100,0 Московская обл. 1 370 458,7 0,0 Рязанская обл. 474,0 206,8 26,0 Смоленская обл. 919,0 40,2 6,0 Тверская обл. 1 750,0 310,8 97,0 Ярославская обл. 1 646,0 427,0 4,0 Северо-Западный федеральный округ Вологодская обл. 275,0 15,5 0,0 Ленинградская обл. 2 378,0 236,0 180,0 Псковская обл. 439,0 90,0 75,0 Приволжский федеральный округ Республика Марий Эл 765,0 65,0 44,4 Удмуртская Республика 1 144,0 151,0 27,0 Кировская обл. 2 152,0 949,0 642,0 Нижегородская обл. 908,0 10,2 27,0 Уральский федеральный округ Свердловская обл. 1 397,0 37,2 30,0 Тюменская обл. 584,0 8,2 15,0 ИТОГО: 17 528,0 3 434,1 1 284,4 В 2013 году в России было произведено 2 650 тыс. т торфа разных видов и 65 тыс. т торфяных брикетов и полубрикетов. Больше всего было произведено фрезерного торфа – 1,3 млн т, что на 15,9 % больше, чем в 2011 году [26].
34 Таким образом, производство торфа – занятие хоть и низкорента- бельное, но все же прибыльное. Конечно, очень хорошо, когда оно подталкивается вперед административным ресурсом в виде получения различных льгот, низкого процента по кредитам и сниженным тарифом на железнодорожные перевозки (как в Кировской области). Но даже в случае отсутствия этих мер (при наличии просто заинтересованных и инициативных людей), отсутствия помехи со стороны чиновничьего аппарата предприятие может стать выгодным. 1.6. Роль природных факторов в проектировании и освоении торфяных месторождений Природные условия добычи торфа являются важнейшим фактором, влияющим на производительность труда и эффективность работы. В ряде случаев он имеет решающее значение. Например, погодные условия могут определять не только повышенную или пониженную выработку, но и полное отсутствие таковой, так как сама технология полевого производства торфа имеет ярко выраженный сезонный характер с сильной зависимостью от погодных условий. Механизм влияния природного фактора на экономические показатели очень сложен. Это объясняется тем, что составляющие его по-разному воздействуют на важнейшие показатели эффективности производства. Кроме совокупного природного фактора действуют и иные причины, влияющие на показатели эффективности [27]. К природным условиям, предопределяющим уровень эффективности производства торфа, можно отнести метеорологические; тип торфяной залежи, его качественные и количественные характеристики, в частности пнистость, степень разложения, содержание влаги; размер площади залежи и балансовые запасы торфа. Рассмотрим влияние каждого из факторов при прочих равных условиях на затраты и результаты добычи торфа. Известно, что глубина фрезерования торфяной залежи зависит от метода производства фрезерного торфа и погодных условий. Сушка фрезерной крошки в естест- венных условиях требует достижения содержания влаги 40–50 % с прове- дением для интенсификации этого процесса нескольких ворошений (от 0 до 3). Число ворошений зависит от предыдущих и текущих погодных условий. Сбор сухого торфа в валки и уборка его из валков в полевые шта - бели тоже зависят от указанного фактора. В целом, эффективность до- бычи является непосредственно зависимой от сезонного сбора торфа. Величина сезонного сбора связана с интенсивностью испарения с водона- сыщенной поверхности и является производной от метеоусловий при производстве торфа [27].
35 Длительность перерывов в производстве зависит не только от продолжительности дней выпадения осадков, но и от последующей температуры воздуха, его влажности, ночного увлажнения, силы и скорости ветра, интенсивности солнечной радиации. Для каждого конкретного предприятия и объединения метеорологические условия могут значительно и даже резко отличаться (в 2 и более раз). Это объясняется тем, что выпадение осадков в течение 2–3 дней даже по минимуму (3–5 мм) прерывает процесс производства на 1–3 дня, что влечет за собой уменьшение сезонного сбора приблизительно на 9 %. Исследованиями установлено, что при производстве фрезерного топливного торфа в среднем около 20 % календарного времени сезона полностью исключается из времени производства торфа вследствие осадков. Пример: в неблагоприятный для торфопроизводителей центральной полосы России 2008 год полностью было изъято из сезона около 50 % времени [28]. Периодические наблюдения выявили, что число дней без дождя в сезоне колеблется от 40 до 84, а в среднем составляет 61 день. Всякие отклонения от средней величины ведут к существенным изменениям в сезонном сборе торфа. Расчеты подтверждают, что на отдельных предприятиях использование метеорологических условий колеблется в значительны х пределах. Так, на предприятии «Тарманское-Центральное» сезонный сбор торфа составил от возможного по погодным условиям в 1975 году 87,5 %, а в 1976 – 88 %; на предприятии «Чернораменское» в 1976 – 51,3 %, в 1977 году – 85,3 % соответственно. Обращает на себя внимание неритмичность использования погодных условий по годам. Например, предприятие «Оршинское-1» использовало последние в 1975 – на 70,2 %; предприятие «Тесово-1» в 1975 – на 71,1 %, а в 1976 году – на 51,4 %. Данные, отражающие ежедневные потери от простоев технологического оборудования, показывают, что влияние метеорологических факторов в среднем составляет 12 мин, т. е. 2,5 % рабочего времени [27]. Неблагоприятные погодные условия 1974 года и удовлетвори- тельные условия 1975 года оказали разное воздействие на экономические результаты деятельности объединения «Калининторф». Так, производи- тельность труда была в 1975 году выше почти на 30 %, чем в 1974 при неизменном коэффициенте сменности, а рентабельность по себестоимости была равна 4,2 % в 1974 и 13,8 % в 1975. Таким образом, влияние погодных факторов на эффективность производства очевидно [27]. Колебания погодных факторов вес ьма значительны. Например, в 1974 году избыток осадков, по сравнению со среднегодовым, составил на предприятия х объединения «Калининторф» 83 %, что оказало отрица- тельное влияние на итоги производственной деятельности. Так, фондо- отдача по объединению снизилась на 11 % по сравнению с 1973 годом, объем производства – на 18 %, в том числе объем производства фрезерного
36 торфа – на 52 %. Погодные условия в 1976 году для торфяной промыш- ленности России оказались неблагоприятными. План по производству торфа выполнили только 33 из 136 предприятий. Подобное положение имело место в 1977, 1978 годах на многих предприятиях Росторфа [27]. Влияние природного фактора необходимо учитывать при решении задач проектирования торфодобывающих предприятий и производства торфа. Так, природные условия Урала вследствие сильных ветров делают проблематичным широкое производство фрезерного торфа, и добыча мелкокускового торфа выступает как перспективное направление в комплексном развитии торфяной отрасли Урала и Зауралья. Погодные условия сильно отличаются по экономическим регионам, поэтому затраты и результаты деятельности торфодобывающих компаний неодинаковы, что нашло отражение в дифференциации оптовых цен на продукцию предприятий [29]. Другим важнейшим природным фактором, оказыва ющим существенное влияние на экономические показатели работы предприятий, является тип залежи. В табл. 1.5 приведена зависимость себестоимости производства фрезерного торфа от циклового сбора при различном типе торфяной залежи [30]. Таблица 1.5 Себестоимость добычи фрезерного торфа Из приведенных в табл. 1.5 данных следует: общий диапазон колебаний уровня себестоимости фрезерного торфа при прочих равных условиях добычи составляет свыше 400 % (от 55 руб. на низинной залежи 30%-й степени разложения до 260 руб. на верховой залежи 10%-й степени разложения); изменение уровня себестоимости фрезерного торфа в зависимости от динамики степени разложения торфа происходит более резко на верховой залежи, чем на низинной; Степень разложе- ния торфа R,% Количество циклов за сезон на верховой и низинной залежи, шт. Сезонный сбор торфа для типа торфяной залежи, т/га Себестоимость 1 т фрезерного торфа при 40 % влаге для типа торфяной залежи Верховая Низинная Верховая Низинная 30 23 414 460 120 55 25 23 320 415 150 80 20 27 260 370 180 100 15 18 190 320 200 120 10 15 130 255 260 175
37 при одинаковой степени разложения себестоимость фрезерного торфа на верховой залежи значительно выше (на 65–85 руб.), причем эта разница тем больше, чем меньше степень разложения торфа. Полная себестоимость торфа у потребителя слагается из себестои - мости торфа на добывающем предприятии и стоим ости доставки торфа потребителю. Диапазон изменения в уровне себестоимости торфа у потре- бителя составляет (при изменении степени разложения торфа от 30 % до 10 %) при низинном типе в 1,7–1,8 раза и при верховом типе – в 2,5–2,6 раза. Хотя имеются случаи и увеличения себестоимости фрезерного торфа из-за транспортных расходов в 4–5 раз [31]. Ознакомившись с показателями, характеризующими влияние типа залежи на себестоимость фрезерного торфа, необходимо рассмотреть также, какое влияние оказывает он и на другие показатели, в частности, на уровень удельных инвестиций. Удельные инвестиции, выведенные для 10 различных анализи- руемых вариантов на залежах разного типа и качества, изменяются в широких пределах (табл. 1.6) [30]. Таблица 1.6 Удельные инвестиции в производство торфа Тип торфяной залежи Степень разложения, % Удельные инвестиции на производство торфа, руб./т Низинный 30 960 25 1 040 20 1 160 15 1 310 10 1 520 Верховой 30 1 200 25 1 330 20 1 930 15 2 500 10 3 700 Из приведенных в табл. 1.6 данных следует: если принять за 100 % уровень инвестиций для торфа со степенью разложения 30 %, то с понижением степени разложения торфа до 10 % инвестиции возрастают на низинной залежи в 1,58 раза, а на верховой – в 3,08 раза; разработка верховой залежи при любой степени разложения требует больших инвестиций, чем низинная; такая же тенденция прослеживается и при проведении подготовительных работ;
38 в зависимости от вида выпускаемой продукции срок окупаемости инвестиций в торфобизнес будет различным, так как разные технологии обладают различными инвестиционной емкостью и уровнем спроса. Влияет тип залежи и на количество производственного персонала. По материалам [30]: количество производственного персонала на верховой торфяной залежи малой степени разложения на 15 % больше, чем на низинной; изменение степени разложения и типа разрабатываемой залежи весьма сказывается на уровне производительности труда: на низинной торфяной залежи с высокой степенью разложения выработка на одного производственного рабочего выше, чем на верховой, на 24–56 %, причем известны случаи и с большей разницей в выработке. Таким образом, тип залежи как один из природных факторов предопределяет величину пассивной части основных производственных фондов и, в частности, сооружений. На предприятиях, функционирующих на верховой залежи, при прочих равных условиях пассивная часть фондов будет всегда выше, а фондоотдача ниже. И если доля сооружений равна 50 % всех основных фондов, то на предприятиях с верховой зале жью (при прочих равных условиях) величина фондоотдачи всегда будет ниже на величину около 20 % по сравнению с предприятиями, расположенными на низинной залежи. А поскольку это так, то прямое сопоставление фондоотдачи и рентабельности предприятий, работающих на разных типа х залежи, неправомерно в силу различий в условиях хозяйствования. Для сравнения необходимо их привести к сопоставимому виду [27]. Тип залежи оказывает существенное влияние на фактическую произ- водительность машин. Причем разница в производительности машин устойчива и колеблется в различные годы в небольших пределах. В результате разной выработки на машину при работе на низинных и верховых залежах имеются существенные различия в сезонном сборе торфа с 1 га. Поскольку тенденция к переходу на верховой торф будет сохраняться и возрастать в силу срабатывания низинны х торфяников, будут действовать факторы, способствующие возрастанию себестоимости продукции и фондоемкости в результате увеличения стоимости подготовленных площадей верховых залежей, что необходимо учитывать при проектировании торфяных предприятий и производственных процессов добычи торфа. Естественно, что это повлияет и на показатели эффективности производства. Влияние природных факторов (генетических и погодных) на производительность труда и фондоотдачу соответственно меняется постоянно, и это нельзя не учитывать при планировании показателей работы предприятий по добыче торфа. В качестве генетических факторов выступают такие особенности месторождения, как его пнистость и степень
39 разложения торфа. Исследованиями установлено, что возрастание степени разложения (при одинаковой пнистости) обеспечивает повышение эффективности производства. Так, на 2 участках верхового торфа при одинаковой пнистости, равной 0,5 %, но при разной степени разложения залежи (32 и 25 %) цикловой сбор торфа был на 1-м больше на 11 %, чем на 2-м . На 2 участках верхового торфа с приблизительно одинаковой степенью разложения (17–20 %), но различной пнистостью (3,5 и 1,5 %) цикловой сбор на 1-м участке был меньше, чем на 2-м на 8 % [27]. Влиянию степени разложения торфа, его пнистости на результативные показатели деятельности предприятий уделяется пока еще недостаточно внимания, а эти факторы ставят предприятия в разные условия хозяйствования. Природные факторы – это не только погодные условия, типы и генетические характеристики месторождений, но и размеры участков, балансовые запасы торфа. Фактические данные показывают, что чем меньше размер участка, тем меньше и коэффициент экстенсивного использования техники (коэффициент сменности уборочных машин). Так, если в среднем его величина равна 1,7, то на мелких участках – около 1,2, т. е . меньше средней величины почти в 1,5 раза [27]. Наиболее оптимальными по экономическим соображениям являются участки площадью от 250 до 550 га, хотя, как было отмечено в п. 1.3, для любых участков можно рекомендовать наиболее эффективный метод добычи торфа, в частности фрезерного. Поскольку использование участков малых площадей (до 250 га) связано с решением местных региональных задач по производству торфа для топлива и сельского хозяйства, то отказаться от эксплуатации таких участков объективно невозможно, и задача состоит в том, чтобы оснастить малые по площади участки специальной техникой и технологией, так ка к использовать, например, метод раздельной уборки фрезерного торфа на участке площадью до 50 га очень сложно. Вернее, его потенциальные возможности не получают реализации на мелких участках. По причине того, что природные факторы по-разному влияют на рассмотренные выше показатели эффективности производства, имеющие неодинаковые единицы измерения, одной из задач является интегральная оценка природного фактора (или оценка природных ресурсов вообще), а для торфодобывающей отрасли – оценка торфяных месторождений в частности. Для учета рассмотренных выше природных факторов на резуль- тативность деятельности предприятий (объединений) следует принять некоторые объективные природные показатели за нормативные, а отклонение от них учитывать поправочными коэффициентами. Для этого в зависимости от объективных природных факторов следует разработать
40 определенные таблицы этих коэффициентов. Наличие таких таблиц позволило бы исчислять совокупный природный коэффициент kсп [27]: , (1.1) где kм – метеорологический фактор, колеблющийся около единицы в большую или меньшую сторону и отражающий влияние погодных условий; kб – фактор площади и балансового запаса, значение которого также изменяется в большую или меньшую сторону от единицы; kг – генетический фактор. Генетический фактор отражает влияние типа залежи kз, степени разложения kр, пнистости залежи kп: . (1.2) Совокупный природный коэффициент можно исчислять для каждого предприятия, так как в производственных объединениях, как правило, известны все факторы. Предлагаемый совокупный природный коэффициент исходит не из теоретических, а из практических условий функционирования конкретных предприятий и включает в себя широкий круг показателей, характеризующих эти условия. Применение совокупного природного коэффициента позволит анализировать и получать исходные данные для сравнения реальных и проектных параметров предприятий (как технических, так и экономических). Каждое предприятие должно иметь для различных вариантов природных условий соответствующую технологию ведения работ. Особое внимание необходимо уделять глубине фрезерования при фрезерном способе добычи торфа, так как заниженная глубина фрезерования ведет к пересыханию торфа, а завышенная – к уборке торфа с повышенным содержанием влаги. Природные факторы становятся в некоторой степени управляемыми. Так, степень разложения торфа на каждом конкретном участке может быть повышена путем перемешивания нижележащих слоев с вышележащими, поскольку известно, что степень разложения глубинных слоев торфа в залежи выше, чем поверхностных. Вла гу залежи также можно понизить путем глубокого дренирования картовых полей, рытья более глубокой водоотводящей сети, принудительной откачки воды из каналов и т. д. Но операции эти столь затратны и энергоемки, что необходимо несколько раз просчитать возможные варианты и принять решение, нужно ли это делать. А что же с погодным фактором? Сильная зависимость работ по добыче фрезерного торфа от погодных условий отрицательно сказывается как на экономических показателях, так и на всем технологическом процессе. Следует подчеркнуть, что из 365 дней в году лишь в течение 40–50 возможна заготовка фрезерного торфа. Это означает, что ответственность за «растраченные» понапрасну дни очень большая. Но и это количество дней может быть сокращено неблагоприятными погодными условиями.
41 Неслучайно ученые и инженеры активно ищут новые технологии добычи, в которых погодный фактор играл бы меньшую роль. Здесь следует выделить работы А.В. Михайлова и др. [32], предложивших технологию круглогодичной экскаваторной добычи торфа, короткую выдержку его в штабеле, размещенном на суходоле (для частичного обезвоживания), транспортирование и последующее окончательное обезвоживан ие торфа в заводских условиях. Технология позволяет существенно снизить потери (до 5 %), пожарные и природоохранные риски, исключить комплекс ремонтно-подготовительных работ, сократить потребность в торфяных полях. Однако комбинат по искусственному обезвоживанию фрезерного торфа потребует колоссальных инвестиций, и окупаемость данной технологии, вероятно, будет возможна лишь при больших и стабильных объемах производства и сбыта торфа. Сушка на полях добычи торфа продолжается, как правило, с 7 до 18 ч и проходит наиболее интенсивно в первой половине дня (с 7 до 13 ч), а с обеда и до вечера (с 13 до 18 ч) интенсивность снижается, причем в некоторых случаях возможно даже увлажнение. Процесс сушки с промежуточным ворошением влажных пористых материалов, к которым, без сомнения, относится фрезерный торф, характеризуется кривой интенсивности сушки (рис. 1.16) [33], т. е. количеством влаги, выделяющейся с единичной поверхности в единицу времени. Сушка происходит с момента, соответствующего начальному влагосодержанию Wн, до достижения торфом равновесного влагосодер- жания Wр. Равновесная влага – та влага, которую невозможно удалить из торфа при данных параметрах окружающей среды. Равновесное состояние наступает, когда давление паров воды у испаряющейся поверхности становится равным парциальному давлению паров влаги в окружающем воздухе, а испарение останавливается. При этом сушка прекращается, а температура торфа равна температуре окружающей среды. Время сушки можно разделить на периоды. Так, участок АВ, называемый периодом постоянной интенсивности испарения (насыщенной поверхности), характеризуется тем, что количество влаг и, поступающей к поверхности от внутренних слоев, равно количеству испаряемой влаги. Участок ВD – период падающей интенсивности испарения (ненасыщенной поверхности). Для него характерно то, что интенсивность испарения постепенно снижается по мере уменьшения влаги торфа в слое. Наконец участок DС, или период внутренней диффузии, в течение которого при общем резком снижении интенсивности испарения начинаются процессы диффузионного обмена влагой между торфяной крошкой и нижележащими слоями.
42 Рис. 1.16. Кривая интенсивности сушки: Wн – начальное; Wк1 – первое критическое; Wк2 – второе критическое; Wр – равновесное влагосодержания торфа Состояние начального влагосодержания при сушке Wн достигается комплексом мер по предварительному осушению торфяной залежи с помощью дренажной системы, способной понизить влагу фрезеруемого слоя на низинных залежах до 75 %, а на верховых – до 79 %. Состояние равновесного влагосодержания во многом зависит от климатических условий, в том числе влажности воздуха, температуры окружающей среды. Для средней полосы России равновесная влага составляет 25–20 %. Для различных видов торфа при сушке фрезерной крошки в слое точки изменения интенсивности испарения от периода постоянной к периоду па - дающей интенсивности (точка В, соответствующая 1-му критическому влагосодержанию) лежат в диапазоне влаги 80–68 %, а от периода падающей интенсивности испарения к периоду внутренней диффузии (точка D, соответствующая 2-му критическому влагосодержанию) – в диапазоне 50–40 %. Естественно, что положение «точек перехода» может меняться в зависимости от свойств материала, его формы, раз меров и режима сушки. Рассматривая комплексный процесс сушки торфа как постепенное понижение его влаги с 90 % в залежи до 15 % у конечного продукта (например, у топливного брикета), можно определить количество удаляе- мой влаги на 1 кг сухого вещества на каждом этапе сушки (табл. 1.7) [34]. И н т е н с и в н о с т ь с у ш к и i с , к г / м 2 · ч Влагосодержание Wн Wр А Wк1 Wк2 В С D W, кг/кг
43 Таблица 1.7 Количество удаляемой воды на различных этапах обезвоживания торфа Этап Интервалы по влаге, % Количество удаляемой воды кг % 1 90–75 6,0 68,0 2 75–60 1,50 17,0 3 60–45 0,68 7,7 4 45–30 0,39 4,4 5 30–15 0,25 2,9 Итого: 90–15 8,82 100 Так, первый этап, во время которого удаляют наибольшее количество влаги (68 %), воплощается в жизнь методами мелиорации и обезвоживанием залежи через сеть дренажных каналов. Второй и третий этапы характерны для естественной сушки фрезерной крошки. На этих этапах в сумме удаляется 24,7 % влаги. Последние 2 этапа принадлежат искусственной сушке фрезерной крошки, в результате которой из торфа удаляется еще 7,3 % влаги. Например, при сушке торфа с 75 до 60 % влаги необходимо удалить 1,5 кг воды, или 17 %, а с 60 до 45 % – всего лишь 0,68 кг, или 7,7 %, т. е . в 2,2 раза меньше! Учитывая тот факт, что сушка торфа с 60 до 45 % влаги происходит уже в период внутренней диффузии и с очень низкой интенсивностью испарения, из -за чего, собственно, и увеличивается до 2 дней цикл добычи фрезерного торфа, есть смысл прекращать сушку еще до наступления этого периода. Отсюда напраши- вается вывод: чтобы получить в единицу времени в естестве нных условия х сушки большее количество торфа с 1 га и более рационал ьно воспользо- ваться солнечной тепловой энергией, необходимо заканчивать технологи- ческий процесс сушки фрезерного торфа не в период внутренней диффузии, как это делается сейчас, когда испарение происходит путем медленного проникновения паров влаги из толщи материала к его поверх- ности, а в период падающей интенсивности испарения, когда оно в значи- тельной мере происходит еще с поверхности материа ла. Если это так, то необходимо сушить торф с 60 % влаги (а в некоторых случаях – с 65 %) до 45 или 48 % (по возможности!) искуственной сушкой, а не естественной, что позволит сократить продолжительнос ть цикла добычи торфа до 1 дня. Конечное значение влаги фрезерного торфа выбрано из условия обеспечения устойчивой работы котлов. Так, например, известно, что при сжигании торфа с влагой 57 % в шахтно-мельничных топках паропроизво- дительность котлов сильно падает, работа становится неустойчивой, так как больше времени и энергии перед собственно горением тратится на испарение влаги внутри топки, а нормальному горению торфа с влагой 30–35 % мешают начавшиеся процессы шлакования. В этой связи представляются интересными в настоящее время работы Н.Н. Самсо-
44 нова [35], предложившего, организовавшего и испытавшего в 1952–1959 годах на Подозерском торфопредприятии опытную техноло- гию по добыче торфа повышенной влаги (60–65 %) с последующей его искусственной досушкой до влаги 45–55 % в специально построенной на торфопредприятии сушилке, работающей на торфяном топливе. Добыча торфа повышенной влаги осуществлялась как скреперно-бункерным, так и перевалочным комплексом машин; весь добытый торф укладывался в штабели, которые в последующем перевозились к сушилке, смонти- рованной на торфопредприятии. В процессе работы сушильной установки было выявлено, что из последнего циклона поступает фрезерная крошка влагой 16–18 %, пригодная для брикетирования, поэтому сушилка была дополнена торфобрикетным прессом (ТБП). Упрощенная технологическая схема процесса представлена на рис. 1.17 [36]. Рис. 1.17. Технологическая схема досушки торфа повышенной влаги: 1 – приемный бункер сырья; 2 – конвейер подачи сырья в сушилку; 3 – сушилка; 4 – система конвейеров подачи высушенного торфа на топливо для сушилки; 5 – конвейер подачи сухого торфа на торфобрикетный пресс для изготовления брикетов; 6 – конвейер подачи сухого торфа на отгрузку Торф из вагонов узкой колеи разгружался в бункер, из которого поставлялся в сушильную камеру с помощью конвейера. Сушка в среде дымовых газов позволяла снижать влагу торфяной крошки с 60–65 % до 45–55 %. Высушенная торфяная фрезерная крошка подавалась системой конвейеров на погрузку вагонов узкой колеи, которые сразу же транспортировали ее к потребителю; конвейером подачи сухого торфа на торфобрикетный пресс для изготовления брикетов; системой конвейеров – для снабжения топки сушилки топливом. При этом расход торфа на собственные нужды (на топливо для сушилки, на выработку На отгрузку На ТБП В топку сушилки На досушку 1 2 3 4 5 6
45 электроэнергии) и потери составил 14–16,4 % от общего количества торфа, отгруженного потребителям, сожженного в топке сушилки и потерянного в производственном процессе. Описанная технология позволила сократить цикл производства фрезерного торфа до 1 дня благодаря применению в ней только 1 ворошения в цикле, увеличению количества уборочных и производст- венных дней в сезоне, повышению за счет этого сезонных сборов на 68–88 % и более оптимальному использованию солнечной радиации для сушки. Кроме того, убранный в штабели торф повышенной влаги меньше саморазогревался, а случаев самовозгорания вообще не было выявлено. Хочется отметить, что описанная технология добычи торфа повышенной влаги с последующей его искусственной досушкой позволяет сократить потери. Весь промерзший или намокший торф от осадков и влаги из залежи, убранный в штабели с кондиционной влагой (около 45 %) при существующей технологии естественной сушки, идет в потери. А это по меньшей мере 10 %, причем с учетом саморазогревания и самовоз - горания потери увеличиваются. Есть и еще одно, очень крупное преиму - щество. Оно заключается в ликвидации ярко выраженной сезонности производства. Сушить торф можно и в несезонное время, когда высвобождаются основные производственные рабочие, что является эффектом социальным. Кроме того, искусственная сушка позволит поставлять энерговырабатывающим компаниям фрезерный торф с более равномерным содержанием влаги, в результате, несомненно, повысится эффективность работы котельного оборудования. Схема возможного транспортирования торфа с применением искусственного обезвоживания приведена на рис. 1.18 [36]. Торф может транспортироваться несколькими видами транспорта: тракторным поез- дом (Т), железнодорожным вагоном узкой колеи (У), железнодорожным вагоном широкой колеи (Ш), грузовым автомобилем с прицепом (М), грузовым автомобилем с прицепом в зимний период (МЗ). Отличие от классической схемы заключается в том, что торф с повышенным уровнем влаги из ш табеля 1 доставляется не на перегрузочный пункт 2, 3, не на склады потребителя 4, 5 и в разгрузкорпус котлов 6, а на склад или непосредственно в бункер сушильного отделения (С). В качестве основного транспорта на этих операциях может применяться как железнодорожный вагон узкой колеи, так и тракторный поезд. Внутренняя технология сушильного отделения предполагает наличие устройств непрерывного транспорта (конвейеры, питатели и т. д.). Таким образом, предложенная Н.Н. Самсоновым технология отличается от существующей с позиций транспорта добавлением еще одной транспортной операции с погрузкой и разгрузкой.
46 Рис. 1.18. Схема доставки искусственно обезвоженного торфа потребителям Благодаря схеме возможно подсчитать количество потенциально вроятных операций для каждого вида транспорта: трактор с прицепом и железнодорожный вагон узкой колеи – 8 переходов (57,14 %); грузовой автомобиль и вагон широкой колеи – 4 перехода (28,57 %); грузовой автомобиль в зимних условиях – 3 перехода (21,42 %). Из-за больших затрат на содержание железных дорог узкой колеи единственным оптимальным транспортным средством для перевозки торфа на небольшие расстояния является тракторный поезд, состоящий из колесного трактора на пневмоходу и прицепа. Рост производства торфа из-за укорачивания циклового времени, которое предполагает данная технология, сделает перевозку торфа транспортом на пневмоколесном ходу еще более актуальной и выгодной. Пользоваться технологией совмещения искусственной досушки торфа с его естественной сушкой или нет – решать торфодобывающим компаниям. Хочется лишь напомнить, что к вопросам подобного характера (равно как и к вопросу о надежности торфяного топлива вообще) мы обращаемся лишь в неблагоприятные по метеорологическим факторам годы. Если же год выдается не слишком дождливым – мы об этом забываем. А время идет... 1 2 4 Т, МЗ Т,М Т,М У У, Ш Т,М Т,У,МЗ У,Ш Т, МЗ У Т,М У,Ш 5 6 С 3 Т,У У,Ш У,Ш
47 2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ТОРФОДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ 2.1. Требования к проектной документации, исходные материалы для проектирования и этапы создания проекта Предприятия по добыче торфа организуются на одном или нескольких торфяных месторождениях, составляющих сырьевую базу страны. В состав промышленного торфодобывающего предприятия входят эксплуатационные площади с осушительной сетью; система противопо- жарного водоснабжения и противопожарные охранные зоны вокруг полей; водоприемники; линии электропередач с понижающими трансформа - торными подстанциями; железнодорожные пути и автодороги, по которым осуществляются вывозка готовой продукции, доставка необходимых комплектующих (запчастей и др.) и персонала к месту работы; ремонтно - механические цеха; материальные склады, передвижные контейнерные автозаправочные станции; вспомогательные сооружения. Кроме того, на торфодобывающем предприятии размещаются, как правило, цеха для механической, химической и термохимической переработки торфа с целью получения готовой продукции. Для перегрузки торфа с одного вида транспорта на другой предусматриваются специальные перегрузочные площадки, оборудованные вагоноопрокидывателями, бункерами, транс- портерами, кранами-перегружателями и соединенные с точками поставки и сбыта товара сетью дорог и магистралей [5]. Под жилье для персонала строятся рабочие поселки. Пример типового плана эксплуатационной площадки с первоочередным участком представлен на рис. 2.1; стрелками показано направление движения водопритока и водоотвода по магистральному каналу. Строительство любого нового предприятия или реконструкция действующего разрешаются только при наличии утвержденного проекта. Проектирование торфяных предприятий производится специальной проектной организацией, имеющей лицензию на данный вид деятельности, или ее отделениями, являющимися генеральными проектировщиками. Общая стоимость проектно-изыскательных работ определяется по смете. Проектирование торфодобывающих предприятий ведется в соответствии с «Положением о составе разделов проектной докумен- тации и требованиях к их содержанию», утвержденном постановлением правите льства РФ No 87 от 16.02.2008. Решение о проектировании и строительстве предприятий принимается исходя из схем развития отраслей хозяйства страны по экономическому региону, а также на основе технико- экономических обоснований (ТЭО), содержащих материалы о запаса х торфа на данном участке, технической возможности, экономической
48 целесообразности, необходимости и потенциальной востребованности продукции предприятия. Рис. 2.1. Типовой план эксплуатационной площадки торфодобывающего предприятия: 1 – магистральный канал; 2 – валовые каналы; 3 – картовые каналы; 4 – картовые поля (карты); 5 – первоочередной участок Проектные организации должны обеспечивать высокий технический уровень и экономическую эффективность проектируемых предприятий путем: максимального использования новейших достижений науки и техники, автоматизированных систем управления производством; широкого применения типовых, а также повторного использования экономичных индивидуальных проектов и строительных конструкций. При проектировании предприятий проектные организации руководствуются Правилами технической эксплуатации предприятий торфяной промышленности, Основными техническими направлениями в проектировании и нормами технологического проектирования торфяных предприятий, Нормами технологического проектирования предприятий по добыче торфа, Временными нормами технологического проектирования торфобрикетных заводов (Гипроторфа), действующими Едиными нормами выработки, Сметными нормативами и ценниками оборудования и материалов. Этапами создания проекта торфодобывающего предприятия являются формирование и оформление задания на проектирование, проектирование как таковое, согласование и утверждение проекта. 1 2 3 4 5 2 3
49 2.2. Технико-экономическое обоснование Основополагающим документом для проектирования и строи - тельства торфопредприятия является ТЭО, имеющее следующую струк- туру: 1. Наименование проекта. 2. Резюме (краткое описание проекта): данные организации-заказчика (название, юридический адрес, руководитель ТЭО, разработчик ТЭО); цели и задачи ТЭО; краткая характеристика предприятия и продукции; описание технологического процесса и технологической линии (оборудования); объемы производства; поагрегатная и суммарная мощность электрооборудования; количество персонала. 3. Обоснование проекта (необходимость создания проекта, преиму- щества, направления реализации продукции). 4. Описание технологического процесса: местонахождение торфяного предприятия и торфяного месторож - дения; описание торфяного месторождения; описание процесса добычи торфа; транспортировка добытого торфа; переработка торфа с целью получения требуемой продукции; складирование готовой продукции. 5. Потребность в технологических площадках, зданиях и сооруже - ниях (площадь полей, цехов, затраты на подключение электроэнергии). 6. Потребность в оборудовании (тип и количество оборудования для технологических операций по добыче и переработке торфа). 7. План персонала (наименование должностей, количество персо- нала, смен и рабочих часов за смену). 8. Инвестиционный план (статьи затрат и способы их погашения). 9. Финансовые показатели (отпускная цена, доход, единый налог, чистая прибыль, рентабельность). 2.3. Задание на проектирование Задание на проектирование разрабатывается заказчиком с привле - чением проектной организации и включает в себя данные: 1. Наименование предприятия, район его расположения. 2. Наименование торфяного месторождения.
50 3. Номенклатура и мощность производства по каждому виду про- дукции. 4. Потенциальные потребители торфяной продукции. 5. Источники и порядок обеспечения предприятия ресурсами, сырьем, водой, тепловой, электрической и другими видами энергии в период строительства и производственной деятельности. 6. Условия очистки и сброса сточных вод. 7. Основные технологические процессы и оборудование (уборочные машины, сушильные установки). 8. Необходимость разработки автоматизированных систем управ - ления. 9. Способ транспортировки продукции. 10. Намечаемые сроки строительства, порядок его осуществления и сдачи в эксплуатацию мощностей. 11. Условия хранения готовой продукции. 12. Требования о выполнении инженерных изысканий, необходимых для проектирования. 13. Стадийность проектирования. 14. Требования по разработке отдельных проектных решений на кон- курсной основе в соответствии с действующим порядком, а также вариантов проекта или его разделов для выбора оптимальных решений. 15. Особые условия проектирования и другие требования, которые должны быть отражены в проекте. 16. Наименование предполагаемого подрядчика – строительной орга- низации. Задание на проектирование наиболее крупны х и важных пред- приятий утверждается профильными министерствами, в ином случае – в порядке, указанном в Положении о составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию. В проектную организацию заказчик направляет копию утвержденного задания на проектирование торфодобывающего предприятия, к которой прикладывает акт о выборе площадки для строительства, утвержденный в установленном порядке , и исходные материалы для проектирования. 2.4. Состав и стадии проектирования торфодобывающих предприятий Проектирование сложных и крупных торфодобывающих пред- приятий проводится в 2 стадии [5]. На 1-й стадии составляется техни- ческий проект, а на 2-й – рабочие чертежи. При разработке типовых или повторно применяемых экономически целесообразных индив идуальных, а также технически несложных проектов пользуются одностадийным технорабочим проектом. В последнем должны быть пояснительная
51 записка с технико-экономическими показателями и другими данными, полученными на основании привязки типовых проектов; схема генерального плана; строительные решения, организация строительства; перечень типовых проектов, изменения и дополнения в них, связанные с привязкой к местным условиям; сметная документация со сводной сметой; паспорт рабочего проекта. Использование типовых проектов должно сопровождаться тщательным их анализом с учетом местных условий, опыта эксплуатации, выявившего особенности функционирования , и последних достижений. 2.5. Технический проект торфодобывающего предприятия Проект, разрабатываемый при двухстадийном проектировании, должен состоять из разделов, характеризующих и оценивающих проектные решения [5]: 1. Общая часть. 2. Генеральный план. 3. Технологическая часть. 4. Строительная часть. 5. Транспортная часть. 6. Организация труда и система управления производством. 7. Организация строительства. 8. Сметная часть. 9. Паспорт проекта. 10. Нестандартное оборудование. К общей части прилагаются исходная документация для проекти- рования и материалы согласований проекта с заинтересованными орга- низациями, а также расчетно-пояснительная записка, где приводятся итоговые технико-экономические показатели проекта: проектная мощность; срок амортизации; количество уборочных машин; площадь в границах промышленной залежи; сезонный сбор; численность персонала; объем инвестиций; удельные инвестиции на единицу товарной продукции; себестоимость продукции; фондоотдача; уровень рентабельности; срок окупаемости инвестиций; общая численность промышленно-производственного персонала;
52 выработка на одного работающего человека; степень охвата рабочих предприятия механизированным трудом; уровень механизированного труда в общих трудозатратах; уровень механизации и автоматизации производственных процессов предприятия; объем и общая сметная стоимость строительства по разделам (жилищно-гражданское, промышленное, инженерные сети и сооружения ). На генеральном плане наносят первоочередной участок, схемы осушения и противопожарного водоснабжения, железнодорожных путей, автодорог, мостов, электролиний, водоемы и защитные зоны, место поселка, полевые производственные базы, перегрузочную станцию. Отмечают очередность выработки месторождения путем присвоения номеров очередным прирезкам, показанным на плане . Технологическая часть состоит из разделов. 1. Технология добычи торфа – предполагает описание сырьевой базы, подсчет балансовых и промышленных запасов, принятие технологии добычи торфа, расчеты основных технологических показателей, оборудования и персонала, схемы управления производством и подготовки полей, подсчет масштабов производства по видам продукции и годам деятельности и подсчет объемов работ рекультивации полей с очередностью передачи их другим землепользователям . 2. Осушение и водоснабжение – предполагает выбор водо- приемников и водоисточников, разработку схемы осушения и противо- пожарного водоснабжения производственных площадей с продольными профилями каналов и гидротехническими сооружениями, гидротехни- ческие расчеты по водоприемникам и осушительной сети, расчеты потребности воды на противопожарные цели, расчеты объемов работ на противопожарные и осушительные цели; основные мероприятия по охране производственных площадей от пожаров, а водоемов и почвы – от загрязнений сточными водами. 3. Электротехнический раздел и связь – включает схемы вну- треннего и внешнего электроснабжения предприятия с подключением к подстанциям в соответствии с выданными техническими условиями; рас- четы суммарной мощности электроустановок всех объектов, включая рабо- чий поселок; расчеты электролиний, расхода электроэнергии, оборудо- вания, коэффициента мощности трансформаторных подстанций, а также все виды связи (производственно-диспетчерская, административно- хозяйственная, технологическая, пожарная и т. д.). Здесь же предусмат- ривается автоматизация управления насосными станциями, шлюзами, торфоперегрузочными станциями, водовыпусками сети противопожарного водоснабжения, устанавливаются объемы работ по сооружению объектов электроснабжения и связи.
53 4. Ремонтное и складское хозяйство – в нем определяются объемы работ по содержанию и ремонту всех видов оборудования, устанав- ливаются методы ремонта и состав ремонтно -механического и складского хозяйства с подбором типовых зданий и сооружений, проектируется технологическая планировка оборудования в механических мастерских, складах горючесмазочных материалов и в других объектах. Обосно - вывается режим работы ремонтно-механических мастерских и подсобно- вспомогательных производств, рассчитывается по количеству необхо- димое ремонтное оборудование и станочный парк, определяются ремонт- ный персонал, объемы работ по сооружению объектов ремонтно- механического и складского хозяйства. 5. Проект торфоперерабатывающего предприятия (при его нали- чии) – составляется в соответствии с особой инструкцией и состоит из нескольких частей (сюда входит и сметный раздел). Строительная часть состоит из разделов. 1. Жилищно-гражданское строительство (расчеты численности населения, объемов жилого фонда и гражданского строительства; подбор объектов для застройки с перечнем сведений о нем; определение площади застройки; архитектурные решения поселка с оценкой прогрессивности этих решений; обоснование главных проектных решений, включая инженерную подготовку территории, ситуационный план района строи- тельства, схему генерального плана поселка и проект детальной плани- ровки с выделением очередей жилищно-гражданского строительства). 2. Промышленное строительство (перечень и тип сооружений, их объем и расположение; обоснование принципиальных решений по освещенности рабочих мест, снижению производственных шумов и вибраций, мероприятий по бытовому, санитарному обслуживанию рабо- тающих; мероприятия по взрывопожаробезопасности, защите строи - тельных конструкций от коррозии). 3. Инженерные сети и сооружения (основные решения по водопро- водным, тепловым, канализационным, вентиляционным сетям, конди- ционированию воздуха и очистным сооружениям). В строительной части должен присутствовать перечень приме - няемых типовых и повторно применяемых экономически эффективных проектов с краткой характеристикой этих объектов. В заключение устанавливаются общие объемы строительных работ. Транспортная часть содержит обоснование видов транспорта торфяной продукции и их основные показатели; проект схемы железно- дорожных путей и автомобильных дорог с искусственными путевыми и дорожными сооружениями, продольные профили путей и дорог, графики движения поездов, объем всех видов перевозок, снегозащиту, экипи- ровочные устройства, ремонтные службы. Помимо этого, в транспортную часть включаются расчеты: тяговые, грузооборота, подвижного состава,
54 погрузочных и перегрузочных средств, персонала, себестоимости вывозки торфа. Устанавливаются объемы по сооружению объектов транспорта. Подъездные пути колеи 1 520 мм проектируются от перегрузочной площадки (станции) до станции примыкания к путям Министерства путей сообщения (МПС). В проекте даются схема, профиль пути, необходимые сооружения, потребность в материалах, длина маневровых и погрузочных путей, линии связи, сигнализации. Постоянные железнодорожные пути коле и 750 мм строятся от перегрузочной площадки (станции) до участков добычи торфа. Кроме того, прокладываются временные железнодорожные пути узкой колеи непосредственно к местам погрузки вагонов из штабелей. Автомобильные дороги строятся для вывозки готовой продукции с перегрузочных площадок и непосредственно с полей добычи торфа, для связи с участками, общегосударственными дорогами, районом, областью, важными объектами, складами. В проектах даются схема дорог, тип, потребность в материалах и сооружениях, сне гозащита. Организация труда и система управления производством строятся исходя из максимального повышения производительности труда на основе научной организации труда и автоматизированных систем при централизации управления, а также с учетом возможных объединений. Разрабатываются системы использования персонала в течение года, маневрирования, подготовки кадров и комплектования. Особое внимание уделяется комплексной механизации и автоматизации производства. Часть «Организация строительства» включает вопросы системы управления строительством и предусматривает календарный план выполнения работ, их объ ем и очередность, обеспечение строительными машинами и материалами, финансирование, увязку всех разделов строительства между собой, обеспечение временными сооружениями. В сметной части определяются необходимые инвестиции по частям затрат, связанные со строительством или сооружением отдельных объектов, возвратные суммы, рассчитывается себестоимость продукции. Составляется сводная смета и сводка затрат, которая включает статьи расходов: 1. Подготовка территории: вертикальная планировка территории, общеплощадочные работы и др. 2. Объекты: основного производственного назначения ; подсобного производственного и обслуживающего назначения; энергетического хозяйства; транспортного хозяйства и связи.
55 3. Внешние сети и сооружения водоснабжения, ка нализация, тепло- и газификация (при наличии). 4. Благоустройство территории предприятия. 5. Временные здания и сооружения. 6. Сметы на приобретение и монтаж оборудования. 7. Содержание дирекции строящегося предприятия. 8. Подготовка рабочих кадров. 9. Проектные и изыскательные работы. 10. Компенсация, связанная с изъятием земель под застройку. 11. Прочие работы и затраты. В Паспорте проекта в краткой форме приводятся основные данные по спроектированному предприятию, основания для проектирования, сроки составления и утверждения проекта. Нестандартное оборудование выделяется в особый раздел с приложением чертежей расчетов и описаний, необходимых для его заказа. Устанавливаются объемы и общая стоимость заказов нестандартного оборудования. 2.6. Рабочие чертежи Рабочие чертежи разрабатываются в соответствии с утвержд енным техническим проектом, с максимальным использованием типовых проектов, стандартных конструкций и деталей и выдаются проектной организацией заказчику в 4 экземплярах. В состав документов входят: 1. Перечень чертежей. 2. Генеральный план. 3. Типовые чертежи, привязанные к местным условиям. 4. Чертежи по индивидуальным проектам. 5. Схема инженерных линий. 6. Рабочие чертежи машин, агрегатов, устройств. 7. Рабочие чертежи, связанные с охраной труда , техникой безопасности и пожарной безопасностью . 8. Перечень примененных стандартов в проекте. 9. Спецификации для заказа оборудования, в том числе нестандартного. 10. Ведомости объемов строительных и монтажных работ. 11. Паспорта проектов. На отдельные виды работ, выполняемых субподрядными организациями, проектная организация выдает заказчику дополнительно по 2 экземпляра рабочей документации для передачи их субподрядным организациям.
56 2.7. Согласование и утверждение проектов Согласование и утверждение проектов торфяных предприятий осуществляется со всеми заинтересованными организациями. Проект согласовывается: с местными исполнительными органами в части отвода земельног о участка, выбора площади под поселок, очистки и сброса сточных вод, охраны природы; управлением железной дороги по точке примыкания к железнодорожным путям МПС, зависящей от уклона пути, условий развития маневровых путей, рельефа местности, объемов перевозки продукции и транспортного движения по путям МПС; областным энергоуправлением по обеспечению электроэнергией, наложению обременений и возможному затоплению территории при строительстве гидростанций; управлением торфяного фонда по устройству выработанных территорий и утверждению потерь залежи и защитного слоя; управлением сельского хозяйства по последующему использованию рекультивированной выработанной площади под сельскохозяйственные угодья; управлением лесного хозяйства по порядку сводки леса на территории предприятия и возможному использованию после рекультивации для лесоразведения; управлением защиты водоемов по вопросам строительства очистных сооружений, сброса сточных вод и возможного использования после рекультивации для создания водоемов и рыбных прудов; управлением пожарной охраны по обеспечению пожарной безопасности предприятия и объему предусмотренных мероприятий; управлением связи по обеспечению таковой с обще- государственной сетью. Согласованный проект подвергается экспертизе путем сравнения его с нормативами технико-экономических показателей торфодобывающих предприятий и проверки принятых инженерных решений. Экспертиза осуществляется в соответствии с постановлением правительства РФ No 145 от 05.03.2007 «О порядке организации и проведения государственной экспертизы проектной документации и результатов инженерных изысканий». После экспертизы проект отправляется на утверждение, затем выдается заказчику генеральным проектировщиком в 4 экземплярах, один из которых остается в проектной организации, один выдается администрации строящегося предприятия, а два передаются строительной организации (по согласованию с заказчиком). Документы об утверждении проекта хранятся у заказчика и в проектной организации.
57 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ФРЕЗЕРНОГО ТОРФА 3.1. Периоды разработки сырьевой базы Запасы сырьевой базы торфа проектом предусматривается выраба- тывать за 3 периода: развития производства; полной мощности и зату- хания [5]. В 1-й период (развитие производства), связанный со строительством торфодобывающего предприятия, поэтапно вводятся в эксплуатацию производственные площади, технологическое оборудование и другие объекты. Производственная мощность предприятия постепенно увели- чивается до проектной. Длительность данного периода составляет 3–5 лет, считая с 1-го года производства фрезерного торфа. Период полной мощности наступает после освоения производст- венных мощностей. Длительность его – 20–25 лет. Все производственно- технические и экономические показатели в проекте устанавливаются для периода полной мощности. Период затухания, наступающий после выработки основных запасов торфа, характеризуется постепенным уменьшением мощности предприятия до полного прекращения производства фрезерного торфа. 3.2. Порядок и схема разработки торфяного месторождения, первоочередной участок Для первых лет деятельности предприятия по добыче фрезерного торфа проектируют первоочередной участок (см. рис. 2.1). Размер первоочередного участка определяется программой добычи, которая должна быть постоянной на весь период основной деятельности предприятия. В зависимости от глубины залежи, срока деятельности предприятия и ряда других факторов площадь брутто первоочередного участка Fбр составляет 25–50 % всей площади промышленной залежи торфяного массива Fпр: . (3.1) Местоположение первоочередного участка выбирается либо ближе к водоприемнику и потребителю, что уменьшает объем работ по сооружению магистральных каналов и железнодорожных путей для первых лет деятельности предприятия, либо на залежи с большей глубиной и торфом лучшего качества, что позволяет уменьшить размеры первоочередной эксплуатируемой площади, облегчить условия работы в первые годы освоения предприятия и уменьшить первые инвестиции [33].
58 При проектировании рассматривают несколько вариантов располо- жения первоочередного участка и выбирают наиболее выгодный, стремясь получить на нем залежь с глубиной не менее средней по массиву. Границы первоочередного участка должны быть согласованы с поло- жением валовых каналов таким образом, чтобы выполнялось основное правило: ширина первоочередного участка должна быть кратна ширине полосы между 2 валовыми (коллекторными) каналами. По мере выработки торфяной залежи отдельные площади начинают выходить из эксплуатации. Для поддержания годовой программы добычи на постоянном уровне необходимо компенсировать выбывшие из эксплуатации площади, т. е. проводить прирезку. Прирезка полей производится целыми технологическими площадками. Схема прирезок должна обеспечивать компактность эксплуата- ционной площади на протяжении всего периода полной мощности таким образом, чтобы образующиеся в процессе разработки суходолы по возможности не разобщали рабочие площадки и не удлиняли коммуникации. Для освоения в последние годы разработки оставляются наиболее мелкозалежные участки месторождения. При проектировании на одном месторождении производства нескольких видов продукции для каждого из них составляется отдельная схема разработки запасов. Все схемы взаимно увязываются так, чтобы на каждом участке производство одной продукции заканчивалось к сроку начала производства на нем другой продукции из нижележащих слоев торфяной залежи. Первой проектируется схема разработки запасов торфа на топливо и удобрения, а затем – схема разработки верхних малоразложившихся слоев торфяной залежи [5]. 3.3. Сырьевая база и программа производства торфа Программа производства торфа на проектируемом торфопред- приятии определяется потребностью в торфяной продукции, запасами торфа на массиве и сроком работы предприятия. Существует 2 вида запасов торфа – балансовые (общие) и промышленные (полезные). Величины запасов (как балансовых, так и промышленных) вычисляются в единицах объема, м 3 , и единицах массы, т воздушно-сухого торфа. Балансовые запасы в единицах объема Vб, м 3 : , (3.2) где Fпр – площадь в границах промышленной залежи, га; hср – средняя глубина залежи с очесом, определяемая разведкой месторождения, м. Балансовые запасы в единицах массы Рб, т: , (3.3) где рв.с – выход воздушно-сухого торфа, кг/м 3 .
59 Вышеназванный выход определяется так: , (3.4) где – естественная плотность залежи, кг/м 3 , определяемая по таблицам С.А. Сидякина [5] при соответствующих степени разложения и влаге для верховой и низинной залежи (см. прилож. 1, 2); wе – естественная влага залежи, %; wу – условная влага залежи, % (устанавливается 40 % для уборки фрезерного торфа на топливо, брикетирование и подстилку и 55 % – для сельскохозяйственного использования (компосты, питательные грунты и т. д.) [4]). Промышленные запасы – это разность между балансовыми запасами и потерями при эксплуатации. Промышленные запасы в единицах объема Vпр, м 3 : . (3.5) Промышленные запасы в единицах массы Рпр (тонны воздушно- сухого торфа), т: , (3.6) где kи.з – коэффициент использования залежи (балансовых запасов). Коэффициент использования залежи (балансовых запасов) kи.з определяется так: , (3.7) где Σβi – сумма потерь залежи (по площади, глубине и т. д.), %. Величина Σβi складывается из составляющих: , (3.8) где βоч – потери на очес, %; βзащ – потери на создание защитного слоя после выработки месторождения, %; βп – потери на пнистость залежи, %; βпл – потери по площади месторождения, %; βос – потери по условиям осушения, %; βэк – потери по условиям эксплуатации, %. Потери на очес βоч обусловлены толщиной очесного слоя: , (3.9) где hоч – толщина очесного слоя (определяется по материалам изысканий массива), м. Потери на защитный придонный слой βзащ, оставляемый для защиты добываемого торфа от излишнего зазоления и служащий в дальнейшем основой для рекультивации выработанных площадей: , (3.10) где hзащ – толщина защитного слоя, м.
60 При рекультивации выработанных торфяников толщина защитного слоя принимается для создания сельскохозяйственных угодий – 0,5 м; для лесоразведения – 0,3 м; для создания водоемов и рыбных прудов – 0,15 м [4]. Потери на пнистость βп определяются пнистостью торфяной залежи П по материалам изысканий массива: . (3.11) Потери по площади βпл складываются из площадок, неудобных для разработки их машинами вследствие сложной конфигурации и площадок, на которых располагаются промышленные объекты (например, железные дороги, промышленные здания и сооружения, магистральный канал и т. д.). Обычно потери по площади составляют 2–3 % балансовых запасов залежи. Потери по условиям осушения βос, или часть залежи, не поддающаяся осушению из-за гидронедобора, определяются по профилям валовых каналов на последний год работы на данном участке. Этот вид потерь составляет, как правило, 4 –5 % балансовых запасов залежи. Потери по условиям эксплуатации βэк зависят от неравномерности сработки залежи, неровностей дна массива, типа уборочных машин и других факторов. При уборке бункерными машинами механического и пневматического типов принимают βэк = 4–6 %, при работе перевалочно- уборочных машин – βэк = 6–8 % балансовых запасов залежи [33]. При использовании метода с раздельной уборкой можно принять βэк = 5–7 %. Период деятельности предприятия с полной мощностью и с максимальной расчетной программой, когда потребитель обеспечивается постоянным максимальным количеством продукции, называется амортизационным. В этот период происходит достаточно полная амортизация (окупаемость) всех основных средств, вложенн ых в строительство предприятия, а также в значительной мере их физический износ. Амортизационный период Nам для предприятий большой мощности (400 тыс. т и более), как правило, принимают 20–25 лет. Предварительную расчетную программу добычи торфа Ргод опре- деляют следующим образом: , (3.12) где kам – коэффициент амортизации, учитывающий сработку полезных запасов залежи в период полной мощнос ти. Рекомендуемое значение kам = 0,85, т. е . 15 % эксплуатационных запасов срабатывается в период развертывания и затухания торфодобы- вающего предприятия [33].
61 3.4. Цикловой и сезонный сборы Интенсивность сработки залежи за сезон и объем готовой продукции (фрезерного торфа) в первую очередь обеспечиваются важнейшим технологическим показателем – сезонным сбором, т. е . количеством торфа условной влаги, собираемого с 1 га производственной площади (нетто) за сезон, который определяется цикловым сбором, коэффициентом сбора и числом циклов в сезоне. Цикловой сбор – количество фрезерного торфа условной влаги, собираемое за 1 технологический цикл с 1 га площади нетто. Технологический цикл включает совокупность технологических операций от фрезерования до уборки включительно, а при методе раздельной уборки – от фрезерования до валкования включительно. Цикловой сбор qц, т/га, рассчитывается для первых 3 лет эксплуа- тации так: , (3.13) где hф – глубина фрезерования, м (табл. 3.1 [4]); γэ – плотность фрезеруе- мого слоя залежи при эксплуатационной влаге wэ и заданной степени разложения, кг/м 3 (см. прилож. 1 или 2); wу – условная влага залежи, % (см. п. 3.3); αс – коэффициент циклового сбора (табл. 3.2 и 3.3 [4]), указывающий на то, какая часть фрезерного торфа убирается за каждый цикл. Таблица 3.1 Нормативная глубина фрезерования hф и эксплуатационная влага залежи wэ Вид торфяной продукции Годы эксплуатации 1-й и 2-й 3-й и последующие hф, м wэ, % hф, м wэ, % Фрезерный торф на топливо, сырье для брикетирования с wу = 40 % Низинная залежь 0,011 78 0,011 75 Верховая, смешанная и переходная залежи 0,011 82 0,011 79 Фрезерный торф сельскохозяйственного назначения (компосты, питательные грунты ит.д.)сwу=55% Низинная залежь 0,015–0,016 78 0,015–0,016 75 Верховая, смешанная и переходная залежи 0,015–0,016 82 0,015–0,016 79 Фрезерный торф для подстилки с wу = 40 % Низинная, верховая, смешанная и переходная залежи 0,015–0,020 84 0,015–0,020 81
62 Следует отметить, что при пневматической уборке с однодневным циклом величину приведенного в табл. 3.1 показателя глубины фрезерования необходимо снижать на 25–50 % [5]. В случае использования дренированных площадей величину показателя эксплуатационной влаги wэ, приведенную там же, рекомендуется снижать на 1–2 %. Таблица 3.2 Нормативные коэффициенты циклового сбора для 3-го и последующих годов эксплуатации (кроме раздельного метода уборки) Степень разложения торфяной залежи R, % Пнистость П на глубину 0,5 м, % Коэффициенты циклового сбора αс при типе торфяной залежи Низинная Верховая, смешанная, переходная <20 ≤ 1,0 0,50 0,50 > 1,0 0,45 0,45 20–30 ≤ 1,0 0,65 0,60 > 1,0 0,60 0,55 >30 ≤ 1,0 0,70 0,65 > 1,0 0,65 0,60 Примечание. Для 2-го года эксплуатации коэффициент циклового сбора снижается на 0,05, а для 1-го – на 0,1. Таблица 3.3 Нормативные коэффициенты циклового сбора при методе раздельной уборки фрезерного торфа из многоцикловых укрупненных валков Степень разложения торфяной залежи R, % Пнистость П на глубину 0,5м,% Коэффициенты циклового сбора αс при типе залежи Низинная Верховая 1-й год 2-й год 3-й и после- дующие годы 1-й год 2-й год 3-й и после- дующие годы <20 ≤ 1,0 0,46 0,52 0,57 0,46 0,52 0,57 > 1,0 0,40 0,46 0,52 0,40 0,46 0,52 20–30 ≤ 1,0 0,60 0,66 0,72 0,55 0,60 0,66 > 1,0 0,55 0,60 0,66 0,50 0,55 0,60 >30 ≤ 1,0 0,66 0,72 0,77 0,60 0,66 0,72 > 1,0 0,60 0,66 0,72 0,55 0,60 0,66 Коэффициент циклового сбора учитывает потери фрезерной крошки в процессе выполнения технологических операций (примятие крошки ходовыми устройствами тракторов и машин, недобор крошки при валковании и уборке). К потерям условно относят и пропуски при фрезеровании из-за выступающих пней и различного рода неровностей. По истечении 2 лет эксплуатации поверхность производственных площадей становится более ровной и лучше осушенной, потери снижаются , и
63 коэффициент циклового сбора увеличивается (см. примечание к табл. 3.2 и табл 3.3). При уборке торфа раздельным методом из многоцикловых укрупненных валков величина потерь фрезерной крошки остается относительно постоянной величиной. Поэтому за счет уборки торфа из многоцикловых валков общие потери снижаются и коэффициенты циклового сбора увеличиваются (см. табл. 3.3). Сезонный сбор находится в прямой зависимости от количества выполненных технологических циклов и цикловых сборов. Сезонный сбор qсез, т/га, рассчитывается для первых 3 лет эксплуатации пред- приятия следующим образом: , (3.14) где nц – нормативное количество двухдневных циклов за сезон (см. прилож. 3 [4]), зависящее от географического положения торфодо- бывающего предприятия (область, край, республика), типа торфяной залежи, степени разложения и условной влаги торфяной продукции (топливный или сельскохозяйственный торф). При расчете сезонного сбора фрезерного торфа с применением пневматических машин нормативное количество циклов, указанное в прилож. 3, удваивается. В примечании к прилож. 3 указано, что нормативное количество циклов при методе раздельной уборки из многоцикловых наращиваемых валков увеличивается на 10 %. Это связано с возможностью фрезерования торфяной залежи во 2-м и последующих циклах сразу же после валкования независимо от времени уборки фрезерного торфа (уборка торфа этим методом отделена от технологического цикла сушки), а также ликвидации повторности операций после осадков [4]. Для обеспечения максимальных сборов фрезерного торфа должны быть обеспечены оптимальные условия для его сушки. 3.5. Порядок сработки залежи Для определения продолжительности работы на данной площади до полной сработки пласта и проведения прирезки площадей необходимо знать толщину сработки залежи за сезон hсез, м (рассчитывается для первых 3 лет эксплуатации предприятия): , (3.15) где ω ' – коэффициент использования фрезерных полей с учетом ремонтов; kр – коэффициент реализации, учитывающий потери торфа при хранении. Коэффициент использования фрезерных полей с учетом ремонтов определяется коэффициентом использования площади карт ω и коэффи- циентом ω1, учитывающим вывод площади в ремонт в течение сезона:
64 . (3.16) Коэффициент использования площади карт ω берется из табл. 3.4 [4; 33] в зависимости от типа торфяной залежи, метода уборки, числа убираемых валков в складочную единицу и места расположения штабеля. Таблица 3.4 Коэффициент использования площади карт Метод и характеристики уборки фрезерного торфа Коэффициент использования площади карт ω на торфяных залежах Низинная Верховая Метод уборки скреперно-бункерным комплексом машин 0,84 0,80 Метод уборки перевалочным комплексом машин при формировании штабеля на центральной карте технологической площадки площадью 9 га из 8 валков 0,78 0,75 Метод уборки перевалочным комплексом машин при формировании штабеля на центральной карте технологической площадки площадью 13 га из 12 валков 0,81 0,78 Метод уборки перевалочным комплексом машин при формировании штабеля на центральной карте технологической площадки площадью 17 га из 16 валков 0,83 0,82 Метод раздельной уборки из многоцикловых наращиваемых валков при расположении штабеля вдоль картового канала 0,79 0,75 Метод раздельной уборки из многоцикловых наращиваемых валков при расположении штабеля вдоль валового канала 0,80 0,76 Метод раздельной уборки из многоцикловых наращиваемых валков при расположении штабеля на суходоле вне технологической площадки 0,85 0,78 Метод пневматической уборки торфа 0,84 0,80 Коэффициент, учитывающий вывод площади в ремонт в течение сезона ω1, нормируется пнистостью залежи П: при П ≤ 1,5 % ω1 = 0,95; приП>1,5%ω1=0,90[33]. Коэффициент реализации kр учитывает потери торфа при хранении а, %: . (3.17) Нормативами установлены потери торфа при хранении: для топливного торфа: 10 % при степени разложения добываемого торфаR≤25%;7%–приR=26–40%;5%–приR>40%;
65 для подстилочного торфа и верхового торфа с R < 15 % потери увеличены до 15 %; для сельскохозяйственного торфа с повышенным содержанием влаги потери планируются равными 5 % [33]. Продолжительность работы N1, лет, на данной площади (или первоочередном участке) без прирезок зависит в основном от средней глубины залежи hср , толщины очесного hоч и защитного hзащ слоев, а также величин сработки неосушенной залежи за 3 сезона с начала эксплуатации предприятия: , (3.18) где hсез.1, hсез.2, hсез.3 – глубина сработки залежи за 1-й, 2-й и 3-й сезоны от начала эксплуатации соответственно, м. Зависимость (3.18), а также подсчеты глубины сработки залежи, цикловых и сезонных сборов за 3 года с начала эксплуатации подразумевают, что предприятие выходит на полную мощность на 3-й год с начала эксплуатации. Если при проектировании этот срок изменяется, то в расчетах легко производятся соответствующие коррективы. Приближенная среднегодовая прирезка за год fпр, га, для всего периода деятельности предприятия: , (3.19) где Fпр – площадь в границах промышленной залежи, га (см. п. 3.3); Fбр – площадь брутто первоочередного участка, га (см. п. 3.2); N'ам – уточненный срок амортизации, лет (уточнение начального срока амортизации 20–25 лет (см. с . 60) производится на основании данных, выявленных в ходе проектных расчетов, при этом начальный срок амортизации может остаться и неизменным); N1 – продолжительность работы на данной площади (или первоочередном участке) без прирезок (3.18). К концу амортизационного периода вся площадь промышленной залежи должна быть введена в эксплуатацию, а значительная часть этих площадей – выработана. Дальнейшая прирезка уже невозможна ввиду отсутствия пригодных для этого площадей. В связи с этим предприятие сокращает программу добычи, т. е . начинается период затухания [33].
66 3.6. Расчет потребного количества машин и механиков-водителей Площадь эксплуатационных полей Fн, необходимая для обеспечения намеченной программы добычи торфа, является площадью нетто, га: , (3.20) где Ргод – программа добычи торфа (3.12), т; qсез – сезонный сбор за период эксплуатации предприятия на полную мощность ( или за 3-й год с момента эксплуатации предприятия), т/га (3.14) [33]. Для удобства эксплуатации и лучшей организации работы машин эта площадь разбивается на отдельные рабочие поля. За каждым рабочим полем закрепляется 1 комплект уборочных машин. Уборочные машины скреперно-бункерного типа МТФ-41, 43, 43А и т. д. работают колоннами по 4–8 машин в комплекте в соответствии с масштабом производства и числом валков, убираемых на карте. Площадь рабочего поля для одного комплекта машин Fр.п, га, определяется так: , (3.21) где nубк – число машин в комплекте (nубк = 4–8 шт.); Sц – площадь, обрабатываемая 1 уборочной машиной за цикл, га. Вышеназванная площадь зависит, в свою очередь, от предварительной валовой производительности уборочной машины Sуб, га/ч (для скреперно-бункерных машин ориентировочно 1,5–2,0 га/ч [4]), суточной продолжительности уборки Т, ч (предварительно принимается 16 ч для всех видов машин) и продолжительности 1 цикла τц, сут, (принимается 2 суток): . (3.22) Площади рабочих полей уточняются обычно для четного числа карт (кратного 4). По общей площади для выполнения программы предва - рительно определяется необходимое количество уборочных машин: . (3.23) Полученное количество уборочных машин округляется до целого числа n'уб, шт.; распределяется по комплектам, определяя количество этих комплектов nк и уточненное количес тво уборочных машин в 1 комп- лекте n'убк на 1 рабочем поле; уточняются площадь нетто всего пред- приятия F'н, га (с учетом количества суммы площадей нетто карт на предприятии и на рабочих полях, кратного 4 или 8), программа Р' год, т, и количество лет амортизационного периода N'ам: ; (3.24) ; (3.25)
67 . (3.26) Найденная величина – количество лет амортизационного периода N'ам (3.26) – округляется до целого значения. После уточнения площади нетто определяют уточненную потребную площадь брутто первоочередного участка F'бр, га: . (3.27) Оборудование комплектуется по отдельным полям предприятия. Количество того или иного оборудования n, необходимого для 1 рабочего поля: , (3.28) где F'р.п – уточненная площадь нетто рабочего поля, га; m – повторяемость операций в цикле; Sцм – площадь, обрабатываемая одной машиной за цикл, га; Sм – валовая производительность машины, га/ч [4]. Площадь нетто рабочего поля (3.21) уточняется исходя из уточненной площади нетто предприятия F'н и количества комплектов (рабочих полей) nк при кратности 4 или 8 количества карт на поле (см. с. 66): . (3.29) Повторяемость операций m приведена в прилож. 4 для двухдневных циклов. Предварительная производительность машин Sм содержится в прилож. 5. При однодневной продолжительности сушки выполняют только одно ворошение. На всех остальных операциях принимают m = 1 (т. е . операции не повторяются) [4]. Полученное число машин (3.28) для каждой операции в пределах поля округляют до целого числа. Затем уточняют фактическое число часов работы каждой машины за сутки Т'сут: . (3.30) Нормативная суточная продолжительность работы Т, ч, торфодо- бывающего оборудования приведена в прилож. 4. Для фрезерования, производимого сразу после валкования (в случае совмещения 2 операций в 1 агрегате, например при производстве фре- зерного торфа перевалочным методом), число часов работы фрезера- валкователя принимают равным числу часов работы валкователя. Число штабелирующих машин (например, МТФ -71, 72) принимают из расчета: 1 машина на 4 уборочные машины МТФ-43. Разные машины имеют различную производительность и неодина - ковое число рабочих часов в сутки. Для более полного использования все х машин требуется четкая организация их работ. С этой целью составляют
68 специальные типовые цикловые графики работы машин на поле. По графику можно проследить, в какой очередности происходит обработка карт и в какой последовательности работают машины [33]. Количество техники по предприятию принимают как сумму числа машин для отдельных полей. К полученному количеству на числяется резерв: минимальный – по 1 машине, максимальный – 10 % . Каждую машину в течение смены, как правило, обслуживает 1 механик-водитель. Исходя из этого число рабочих-машинистов (механиков-водителей) на отдельных операциях Nраб: , (3.31) где p – число рабочих в смену на данной машине, чел .; nсм – число смен работы машины в сутки, смен; n – число работающих машин на поле, шт. По итогам расчетов составляется сводная таблица количества рабочего персонала, непосредственно занятого на производстве торфа. По итогам расчетов составляют таблицу, примерный вид которой представлен ниже (табл. 3.5). Таблица 3.5 Количество машин, тракторов и механиков-водителей на торфодобывающем предприятии Машина Количество машин на 1 рабочее поле, шт. Количество механиков- водителей на 1 рабочее поле, чел. Всего на предприятии Машин без резерва, шт. Машин с резервом, шт. Механиков- водителей, чел. МТФ-43А МТФ-18 МТФ-22 МТФ-33А МТЗ-1221 МТФ-72 Графа «Машина» может существенно отличаться от представленной выше в табл. 3.5 в зависимости от метода производства фрезерного торфа и потребного для этого оборудования. Количество необходимых тракторов определяется индивидуально исходя из принципов взаимозаменяемости, сменности и возможности работы трактора с различными прицепными машинами.
69 3.7. Расчет потребного количества горючесмазочных материалов Количество горючего Qгi, кг, для проведения каждой технологи- ческой операции в сезоне рассчитывают по формуле , (3.32) где qгi – норма расхода горючего, кг/га (принимается по нормативам или приближенно рассчитывается по формуле (3.33); так, для операции штабелирования машинами МТФ -71 72 норма расхода горючего составляет 1,7 кг/га); F́н – площадь нетто, га; nц – расчетное число циклов за сезон; nо – среднее число операций в цикле (при механическом способе уборки для ворошения nо = 2,5, для остальных операций nо = 1); kп – коэффициент повторяемости операций из-за ухудшения метеороло- гических условий (табл. 3.6 [4]). Таблица 3.6 Коэффициенты повторяемости операций из-за ухудшения метеоусловий Операции Коэффициенты повторяемости операций kп при типе уборочных машин Скреперно- бункерная Пневмоуборочная При уборке из многоцикловых валков Фрезерование 1,30 1,10 1,30 Ворошение 1,15 1,20 1,15 Валкование 1,10 1,0 1,0 Уборка, штабелирование 1,0 1,0 1,0 , (3.33) где qуд – удельный расход горючего двигателя трактора, кг на 1 кВт·ч (табл. 3.7 [37; 38]); Nдв – мощность двигателя трактора, кВт (табл. 3.7); k't – коэффициент использования рабочего времени (КИРВ) двигателя на данной операции (приближенно на 0,05 выше, чем КИРВ машины (см. прилож. 5)); kд – коэффициент, учитывающий снижение мощности двигателя (kд = 0,75–0,85); Sм – производительность машины на данной операции за 1 ч валовой работы, га/ч.
70 Таблица 3.7 Технико-эксплуатационные характеристики тракторов Модель трактора Вес трактора, кН Мощность двигателя, кВт Удельный расход горючего, кг/кВт·ч Диапазон скоростей передвижения трактора, м/с ДТ-75Б 72,59 70 0,231 0,094–3,29 ВТ-175Т 85,25 125,1 0,230 0,14–4,44 ВТ-100ДТ 79,36 106,8 0,234 0,1–3,94 ХТЗ Т-150К-09 80,44 128,7 0,220 0,93–8,36 МТЗ-82.1 36,30 60 0,220 0,525–9,28 МТЗ-1221 45,52 96 0,236 0,58–9,39 МТЗ-1025 42,13 77 0,228 0,64–10,17 МТЗ-892 38,26 66 0,226 0,71–9,41 МТЗ-920 38,46 60 0,220 0,69–10,14 МТЗ-1523 49,05 114 0,220 0,48–8,98 РТ-М-160У 54,69 118 0,220 0,019–9,72 Сезонный расход горючего Qг.с, кг, на технологические операции для торфодобывающего предприятия: . (3.34) Для определения удельной потребности в горючесмазочных материалах Руд, кг/т, за сезон необходимо общий расход горючего Qг.с разделить на уточненную программу добываемого за сезон торфа Р'год: . (3.35) Расход бензина и смазочных материалов Qгсбсм подсчитывается в % от сезонного расхода основного горючего (дизельного топлива): бензина – 1 %; масла для двухтактных двигателей – 0,3 %; консистентных смазок (ЛИТОЛ-24, ЦИАТИМ-221 и т. д.) – 1 %; масла для дизельных двига- телей – 5,4 %; трансмиссионных масел – 1,8 %. Удельная потребность в бензине и смазочных материалах на сезон определяется исходя из тех же норм, но от удельной потребности горючего Руд. Дополнительная потребность в горючем Q'гор, кг, для отдельных операций, например по ремонту площадей, определяется по формуле , (3.36) где Qм.с – потребность в горючем для одной машиносмены, кг; nсм – потребное число машиносмен для выполнения данной операции в течение сезона [33]. Потребность горючего для одной машиносмены Qм.с на данной операции по ремонту фрезерных полей аналогично (3.33) подсчитывается по формуле . (3.37) Все расчеты по горючесмазочным материалам сводятся в таблицы, примерный вид которых представлен ниже (табл. 3.8, 3.9).
71 Таблица 3.8 Потребность предприятия в горючесмазочных материалах за сезон Наименование операции Потребность в горючесмазочных материалах, кг Дизельное топливо Бен- зин Масло для двух- тактных двига- телей Конси- стентные смазки Масла для дизель- ных двигате- лей Транс- мис- сион- ные масла Фрезерование Ворошение Валкование Уборка Штабелирование Транспортирование Дополнительные работы по ремонту площадей: профилирование ИТОГО: Таблица 3.9 Удельная потребность в горючесмазочных материалах за сезон Наименование операции Удельная потребность в горючесмазочных материалах, кг на т произведенного торфа Дизельное топливо Бен- зин Масло для двух- тактных двига- телей Конси- стентные смазки Масла для дизель- ных двигате- лей Транс- мис- сион- ные масла Фрезерование Ворошение Валкование Уборка Штабелирование Транспортирование Дополнительные работы по ремонту площадей: профилирование ИТОГО: Графы «Наименование операции» табл. 3.8 и 3.9 (как и в случае с табл. 3.5) могут существенно отличаться от представленной выше в зависимости от метода производства фрезерного торфа и потребного для этого оборудования.
72 3.8. Основы расчета производительности машин Производительность машин по обработке полей чаще всего опреде- ляется площадью, обрабатываемой за единицу времени S'т и выражается произведением рабочей скорости vт, м/с, на ширину захвата машины b, м: . (3.38) В торфодобывающей промышленности оперируют таким понятием, как валовая производительность Sт, га/ч, которая связана с произво- дительностью S'т выражением . (3.39) При вычислении производительности следует учитывать условия работы машины. Поэтому вводятся поправочные коэффициенты, с учетом которых выражение (3.39) принимает вид , (3.40) где kb – коэффициент использования ширины захвата (всегда меньше единицы, зависит от кратности ширины карты и ширины захвата машины); kv – коэффициент использования скорости трактора, учитывающий снижение скорости в результате неизбежного буксования гусениц или колес и выравнивание направления движения агрегата); kц – коэффициент использования циклового времени; kt – КИРВ. Коэффициент использования циклового времени kц – это отношение времени рабочего хода машины tр, с, к общему времени 1 прохода машины с учетом поворотов и переездов на очередную карту: , (3.41) где ∑ti – время на повороты и переезды на следующую полосу, с. КИРВ kt определяется как отношение времени, затрачиваемого на безостановочную работу в течение смены, к общей длительности смены: , (3.42) где ∑tр – общая длительность безостановочной работы машины за смену, ч; tсм – продолжительность всей смены, ч. Ориентировочные данные о поправочных коэффициентах приведены в прилож. 5. Разность между общей длительностью смены и длительностью чистой работы (tсм – ∑tр) используется на приемку и сдачу машины от одной смены водителей другой, заправку трактора, технический осмотр, технический уход за агрегатом, переезды с одного места работы на другое и иные организационные мероприятия, выполняемые в течение смены. Эта величина является нормативной и строго регламентируется.
73 3.9. Производительность скреперно-бункерных уборочных машин В качестве расчетной ширины захвата машины принимается ширина захвата секции валкователя, т. е. ширина полосы, с которой торф убирается в валок. В начале валка машина движется с большей скоростью, затем по мере наполнения бункера и увеличения веса машины машинист переключает скорость трактора на пониженную. Поэтому в качестве расчетной принимают среднюю скорость движения трактора- тягача по всему проходу. При расчете производительности бункерных уборочных машин коэффициент использования циклового времени kц несколько ниже, чем для других прицепных машин (фрезеров, ворошилок и других), так как изме няются скорость движения машины в процессе работы и операции по разгрузке торфа в штабели. Сбор сухого торфа из валков осуществляется с помощью скрепера (подвижного лотка), а подъем и погрузка торфа в бункер – ковшовым элеватором. Поэтому следует проверить соответствие их производи - тельностей, которые вычисляются по формулам: производительность элеватора Qэ, м 3 /с: , (3.43) где u – скорость ковшовой цепи элеватора, м/с; Vк – объем ковша элеватора, м 3 ; βк – коэффициент заполнения ковшей (обычно равен 0,85); tк – шаг ковшей элеватора, м; производительность скрепера Qскр, м 3 /с: , (3.44) где b – ширина захвата секции валкователя, м; vтрэ – рабочая скорость трактора при уборке торфа, м/с; kv – коэффициент использования скорости трактора; Р' р – расчетный сбор при уборочной влаге wуб, кг/м 2 ; γ'н – насыпная плотность торфа в валке при уборочной влаге wуб, кг/м 3 (cм. прилож. 6 [5]). Расчетный сбор при уборочной влаге Р' р: , (3.45) где q'ц – цикловой сбор при уборочной влаге wуб, т/га. Уборочную влагу принимают для фрезерного торфа на топливо, брикетирование и подстилку равной 45 %; для компостов и другого сельскохозяйственного использования – 58 % [4]. Пересчет циклового сбора за 3-й год работы на уборочную влагу q'ц, т/га, осуществляется по формуле . (3.46)
74 Для обеспечения полного вычерпывания ковшами элеватора фре - зерной крошки из скрепера необходимо выполнение условия соотношения производительностей скрепера и ковшового элеватора: . (3.47) Если условие (3.47) не будет соблюдаться, то это может привести к потерям сухого торфа из-за скапливания его в скрепере и растаскиванию по карте с изменением циклового сбора по длине валка. Из (3.43), (3.44) и (3.47) следует, что . (3.48) Работа уборочных машин зависит от множества показателей – технологических, производственных, климатических и др. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо проводить детальные расчеты по определению и взаимной увязке всех показателей. Порядок расчета скорости машин: 1. Определяют ширину захвата секции валкователя для образования 1 валка b, м, по формуле , (3.49) где V – геометрический объем бункера уборочной машины, м 3 ;β– коэффициент заполнения бункера (обычно 0,9); γ'н – насыпная плотность торфа при уборочной влаге (см. прилож. 6), кг/м 3 ; kу – коэффициент уплотнения торфа в бункере (принимается равным 1,15); kн – коэффициент неравномерности циклового сбора на карте (принимается равным 1,2); l0 – длина прохода машины по карте, м (в наилучшем случае l0=lр=450м). Если l0 > 450 м, происходит недостаточное заполнение бункера машины; при l0 < 450 м бункер полностью заполняется не со всего валка, и часть торфа остается неубранной, следовательно, машине приходится после разгрузки возвращаться и убирать дополнительно оставшуюся часть валка, что приводит к снижению kц и уменьшению производительности скреперно-бункерной машины. 2. Рассчитывают производительность элеватора по формуле (3.43), используя данные технической характеристики скреперно -бункерной машины, приведенные в табл. 3.10. 3. Используя формулу (3.48), устанавливают предельно возможную скорость уборочной машины по производительности ковшового элеватора.
75 Таблица 3.10 Техническая характеристика скреперно-бункерных уборочных машин Показатель Тип скреперно-бункерных машин МТФ-41 МТФ-43 МТФ-43А Ширина захвата по валкователю, м 3,2–3,8 3,2–4,2 3,2–3,8 Ширина скрепера, м 0,95 1,2 1,0 Емкость бункера, м 3 14,5 20,0 17,0 Объем ковшей элеватора, м 3 0,015 0,0197 0,015 Шаг ковшей элеватора, м 0,2 0,2 0,2 Скорость ковшовой цепи, м/с 1,42 1,42 1,42 Ориентировочная производительность ковшового элеватора при полном заполнении ковшей, м 3 /ч 324 396 386 Ширина разгрузочного конвейера, м 1,435 1,435 1,435 Скорость движения пластинчатого настила разгрузочного конвейера, м/с 1,05 1,05 1,05 Ширина колеи гусеничного ходового устройства, м 2,0 2,25 2,25 Ширина гусеницы, м 0,6 0,6 0,6 Вес машины, кН 57,88 63,77 61,80 Давление на грунт (без торфа), кПа 16,4 21 17,5 Минимальная мощность двигателя трактора, кВт 55 59 59 4. С учетом мощности двигателя трактора-тягача Nдв окончательно уточняют среднюю расчетную скорость уборочной машины vср. Потребная мощность N, кВт, для устойчивой работы уборочной машины: , (3.50) где N1 – мощность, необходимая для передвижения трактора и машины с бункером, заполненным торфом, кВт; N2 – мощность, необходимая для перемещения скрепера с торфом, кВт; N3 – мощность, необходимая для работы ковшового элеватора, кВт; N4 – дополнительная мощность на преодоление небольших подъемов, поворотов при движении машины ит.д. Мощность N1, необходимая для передвижения трактора и машины с бункером, заполненным торфом: , (3.51) где Gтр, Gмт – вес трактора (см. табл. 3.7) и машины с торфом, собранным по длине рабочего хода соответственно, кН; fтр, fм – коэффициенты сопротивления передвижению трактора и машины соответственно; ηтр – КПД трансмиссии и ходового устройства трактора; ηм – КПД ходового устройства машины (в среднем ηтр = ηм = 0,85).
76 Вес машины с торфом определяют как сумму весов машины Gм (см. табл. 3.10), кН, и торфа, содержащегося в ней, Gт, кН: . (3.52) Вес торфа в машине Gт, кН, рассчитывают при условии заполнения бункера: , (3.53) где V – геометрический объем бункера уборочной машины (см. табл. 3.10), м 3 ; γ'н – насыпная плотность торфа при уборочной влаге (см. прилож. 6), кг/м 3 ; β – коэффициент заполнения бункера (обычно 0,9); kу – коэффициент уплотнения торфа в бункере (принимается 1,15); g – ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с 2 ). Для сравнительно ровной поверхности поля приближенно можно принять: , (3.54) причем для машин МТФ-43А и МТФ-43 Nп =14 кВт, для машин МТФ-41 Nп = 11 кВт [33]. Преобразуем (3.50) с учетом (3.54) и получим: , (3.55) откуда, учитывая (3.51)–(3.53), имеем окончательную формулу макси- мально возможной скорости движения трактора с полностью загруженной торфом машиной vтр, м/с: . (3.56) Если найденная по (3.56) скорость получается равной или больше максимальной скорости трактора (см. табл. 3.7), то последняя принимается для определения средней расчетной скорости для всей длины рабочего хода машины при условии, что она не превышает максимально допустимую по производительности элеватора (3.48). Если же расчетная скорость получена ниже максимальной скорости трактора, то в качестве расчетной принимается средняя скорость на отдельных участках карты, подсчитанная по использованию максимально допустимой мощности трактора на этих участках. Соответственно, для каждой скорости, полученной по максимально допустимому весу торфа в бункере, определяют длину рабочего хода, при котором торф должен быть собран. Тогда средняя расчетная скорость vcр, м/с: , (3.57) где Lр = 450 м – общая длина прохода (длина валка), м; ∑tр – общее время на весь проход, с. Это время рассчитывается по формуле , (3.58)
77 где L1, L2, Ln – участки валка, убираемые машинами в соответствии с расчетными скоростями v1, v2 и vn. В этом же случае, т. е . когда скорость, полученная по формуле (3.56) меньше максимальной скорости трактора (см. табл. 3.7), будет ниже макси- мально допустимой скорости по производительности ковшового элева- тора (3.48), ориентировочно среднюю скорость поступательного движения уборочного агрегата vcр, м/с, можно определить так: , (3.59) где vтр – скорость, полученная по формуле (3.56), м/с; vтрэ – скорость, полученная по условию (3.48), м/с. Если полученная по расчету (3.48) скорость выше, а по (3.56) – ниже максимальной скорости трактора, то средняя скорость рассчитывается как полусумма максимальной скорости трактора и полученной по (3.56). Если полученная по расчету (3.48) скорость ниже всех ранее перечисленных, то она принимается за среднюю на всем диапазоне работы машины. По расчету следует сделать одно важное замечание: коэффициенты сопротивления передвижению у колесных и гусеничных машин (в том числе и тракторов) имеют разное значение. Для гусеничных машин наиболее характерно значение f = 0,1, а для колесных – f = 0,18–0,20. Данное положение особенно актуально сегодня, когда на рынке появляются уборочные скреперно-бункерные машины на пневмоколесном ходу, основным тяговым средством которых являются современные энергонасыщенные тракторы на сдвоенном колесном ходу. Потребное количество скреперно-бункерных машин округляется при остатке до 0,5 в меньшую, а при остатке более 0,5 – в большую сторону. 3.10. Производительность перевалочных уборочных машин При переходе с одной карты на другую режим работы перевалочных уборочных машин изменяется. Это объясняется тем, что площадь поперечного сечения валков увеличивается (вдвое, втрое и т. д.) по мере приближения перевалочно-уборочной машины к штабелю, а максимальная пропускная способность рабочих аппаратов остается постоянной. Поэтому для сохранения расчетной производительности машины ее поступательная скорость на каждом последующем валке должна соответствующим образом уменьшаться (желательно в соотношении 1, 1:2, 1:3, 1:4 и т. д., хотя это не всегда возможно по технической характеристике машины) по отношению к крайнему от штабеля валку. Следует иметь в виду, что за счет подфрезеровывания залежи (при сборе торфа валкователем с широкой полосы) влага конечного продукта (фрезерного торфа) получается несколько большей, чем при работе скреперно-бункерного комплекса машин [4].
78 Перевалочно-уборочной машиной можно убирать торф в штабели и из двухцикловых валков. Тогда 1-й цикл после сушки фрезерного торфа будет заканчиваться сбором торфа в валки, а 2-й цикл – также валкованием и последующей уборкой уже двухциклового валка. При этом технологический цикл работы машины удлиняется почти в 2 раза. Такой порядок работы перевалочных машин повышает их производительность и позволяет полнее использовать дневные часы для сушки торфа, так как фрезерование во 2-м цикле производится сразу после валкования в 1-м . Однако работа осложняется: пропадает часть площади под валками; число четырехдневных промежутков рабочих периодов со стабильной погодой значительно меньше, чем двухдневных; не всегда возможно собрать торф рабочими аппаратами из ближних к штабелю валков (особенно при 8 валках с каждой стороны штабеля, так как часто площадь поперечного сечения этих валков превышает размеры рабочего аппарата машины). Для машины МТФ-62, например, максимальная площадь сечения валка составляет 2,17 м 2 . Имеются и другие недостатки при уборке двухцикловых валков, поэтому при проектировании предприятий этот метод не планируется [33]. В качестве расчетной принимается средняя скорость всего цикла уборки vср, м/с: , (3.60) где n – число валков, убираемых в штабель с одной стороны (в зависимости от условий работы n = 4, 6 или 8 шт.); v1, v2, vn – рабочие скорости движения перевалочно-уборочной машины при уборке соответствующих валков (одинарного, двойного и т. д.), м/с. Рабочая ширина убираемой полосы за один проход машины при уборке на залежи верхового типа принимается равной 17,3 м с учетом ширины полосы 1 м под валок или 18,3 м без учета потерь под валком. На картах низинного типа – 18,15 и 19,15 м соответственно. При этом предполагается, что валок образуют 2 совместно работающих валкователя типа СВ в комплекте с фрезерами (МТФ-96), двигающиеся вдоль карты «уступом» друг за другом и сгребающие торф в одну сторону с полосы шириной 9 м. Вторым обратным ходом они собирают торф в тот же валок, но с другой его стороны. Таким образом, расстоя ние между валками составляет 20 м [33]. Коэффициент учета циклового времени kц уборочных перевалочны х машин определяется по формуле , (3.61)
79 где ∑ti – суммарное время на выполнение вспомогательных операций, переездов к последующим валкам (приближенно равно 720 с при уборке 8 валков и 1440 с при уборке 16 валков в 1 штабель). Рабочие скорости перевалочно-уборочных машин выбирают исходя из расчетной производительности рабочих аппаратов; площади попе- речного сечения валка; мощности двигателя машины. Например, для 1-го (дальнего от штабеля) валка расчетная скорость машины , м/с, вычисляется по формуле , (3.62) где Q0 – расчетная техническая производительность рабочего аппарата (см. прилож. 7), м 3 /с; f0 – площадь сечения одноциклового одинарного валка, м 2 ; nцв – число циклов для торфа, убранного в валок (как правило, nцв = 1, о формировании двухцикловых валков было сказано выше); kv – коэффициент использования скорости машины (в проектных расчета х принимается равным 0,92–0,95). Площадь поперечного сечения одинарного валка f0, м 2 : , (3.63) где b – рабочая ширина убираемой полосы за 1 проход, м; Р' р – расчетный сбор при уборочной влаге, кг/м 2 ((3.45), (3.46)); kн – коэффициент неравномерности площади поперечного сечения валка (в проектных расчетах принимается равным 1,1); γ'н – насыпная плотность торфа в валке при уборочной влаге, кг/м 3 (см. прилож. 6). Для удвоенного валка (2-го от края) расчетная по сечению валка поступательная скорость должна быть уменьшена, для утроенного – еще больше уменьшена и т. д. Окончательно это корректируется с учетом возможностей машины. Расчетная скорость движения машины при уборке различных валков не должна превышать паспортную более чем на 5 %. Полная мощность на валу двигателя N, кВт: , (3.64) где Nп – мощность на передвижение, кВт; Nр.а – мощность, необходимая для привода рабочего аппарата, кВт; Nт – потребная мощность для привода выдающего конвейера, кВт. Мощность на передвижение Nп: , (3.65) где vi – соответствующая скорость машины, м/с; G – полный вес машины в заправленном состоянии, кН; ΔG – вес рабочего аппарата, опирающегося на рабочие катки, кН; f1, f2 – коэффициенты сопротивления передвижению
80 гусеничного хода (0,1) и опорных катков (0,2) соответственно; ηг – КПД передачи от вала двигателя машины до ведущей звездочки гусеницы [33]. Мощность, необходимая для привода рабочего аппарата Nр.а, кВт: , (3.66) где Nx – мощность, необходимая для холостого хода рабочего аппарата в сборе, кВт; Ny – удельная мощность на подъем и перемещение торфа рабочим аппаратом (принимается равной 0,0442 кВт·ч/т для всех типов машин); Qр – расчетная техническая производительность рабочего аппарата, т/ч; ηр – КПД трансмиссионной передачи к рабочему аппарату (принимается равным 0,9 для всех типов машин). Пересчет технической производительности рабочего аппарата Q0, м 3 /с, в Qр, т/ч, можно осуществить по формуле , (3.67) где γ'н – насыпная плотность торфа в валке при уборочной влаге (см. прилож. 6). Мощность, необходимая для работы выдающего конвейера Nт, кВт: , (3.68) где Qт – производительность выдающего конвейера, т/ч; Н – разность уровней ведущего и ведомого барабанов выдающего конвейера по вертикали (для уборки в валки Н = 1,45 м; на конек штабеля – Н = 5,7 м), м; Lг – длина проекции выдающего конвейера на горизонтальную плоскость, м; fл – коэффициент сопротивления движению ленты конвейера с учетом ее трения об уплотняющие полосы (принимается равным 0,1 для всех типов машин); q – погонная нагрузка от движущихся частей конвейера, кг/м; vл – скорость ленты выдающего конвейера, м/с; К1 – коэффициент, учитывающий влияние относительной длины конвейера на общую массу движущихся частей (принимается равным 1,15 для все х типов машин); ηп – КПД передачи к выдающему конвейеру (принимается равным 0,9 для всех типов машин) [5]. Особенностью работы машин перевалочного типа является увеличение объемов перевалки с ростом числа переваливаемых валков с каждой стороны штабеля начиная с 1-го (дальнего от штабеля) валка. Это оценивается коэффициентом выдачи Кв, т. е. отношением объема торфа, убранного в штабель V1, м 3 , к объему торфу, прошедшего через рабочий аппарат V, м 3 : , (3.69) где nв – количество валков, убираемых в штабель с одной стороны, шт. [4].
81 После соответствующих преобразований приведенных выше формул и использования экспериментальных данных ВНИИТП получена эмпирическая формула для определения расчетной скорости перевалочно- уборочных машин для валков различной площади поперечного сечения: , (3.70) где N – мощность двигателя соответствующей машины, кВт; С1, С2, С3 – коэффициенты, значения которых приведены в табл. 3.11 [33]; fi – площадь сечения i-го валка, м 2 ; γ'н – насыпная плотность торфа при уборочной влаге, кг/м 3 . Таблица 3.11 Значения коэффициентов для определения скорости движения уборочной машины перевалочного типа Машина Перевалка в очередной валок Перевалка последнего валка (на конек штабеля) С1 С2 С3 С1 С2 С3 МТФ-61 15,8 24,7 0,183 15,8 24,7 0,237 МТФ-62 14,2 18,0 1,183 14,2 18,0 0,227 Площадь сечения i-го валка fi , м 2 , находится путем умножения пло- щади сечения 1-го валка f1, м 2 , на порядковый номер убираемого валка nв: . (3.71) Техническая характеристика уборочных машин перевалочного типа представлена в прилож. 7 [5]. В комплекте с технологическим оборудованием работает только 1 машина перевалочного типа, причем при подсчете требуемого коли- чества таких машин полученные данные округляются до целого числа всегда в меньшую сторону. 3.11. Параметры работы пневмоуборочных машин Бункерные пневмоуборочные машины (самоходные и прицепные) работают по принципам, схожим с механическими, однако позволяют практически всегда производить 2 операции одновременно: сбор крошки в бункер в текущем цикле операций и фрезерование освобожденной от крошки полосы в последующем цикле. Благодаря фрезерованию на небольшую глубину цикл сокращается до 1 дня, количество ворошений сведено к минимуму (или одно, или вообще не требуется по погодным условиям). Таким методом убирают торф на топливо, брикетирование и подстилку. Для лучшего витания частиц торфа в пневмосистеме ма шин желательна крошка более крупных фракций. Количество пневмо -
82 уборочных машин в комплекте, прикрепленном к одному рабочему полю, составляет 4–8 [5]. Техническая характеристика пневмоуборочных машин БПФ -3м и КПФ-6,4 приведена в табл. 3.12 [5; 33], а в табл. 3.13 – для сравнения характеристика современной прицепной канадской машины SA-200 (Premier Tech) [17] и ее белорусского аналога МПТУ-30, производимого РУП «Могилевэнерго» [39]. Таблица 3.12 Техническая характеристика машин БПФ-3м и КПФ-6,4 Показатели БПФ-3м КПФ-6,4 Рабочая ширина захвата, м 4,8 6,4 Геометрический объем бункера, м 3 25 29 Полезный объем бункера, м 3 15 23 Число сопл, шт. 4 6 Высота входной щели, м 0,05; 0,08 0,06 Ширина входной щели, м 1,15 1,0 Скорость воздуха во входной щели сопла при уборке торфа vвс (всасывания), м/с 35 28 Рабочие скорости передвижения машины, м/с 1,38; 1,43; 1,58; 1,76 0,86; 1,0; 1,16; 1,29; 1,56; 1,83; 2,12; 2,37 Мощность двигателя, кВт 158 175 Вес порожней заправленной машины без фрезерного барабана, кН 129,5 159,9 Удельное давление на грунт порожней заправленной машины, кПа 26,3 23,5 Удельное давление на грунт заправленной машины с торфом, кПа 33,1 30,4 Ширина скребкового конвейера, м 1,4 1,6 Скорость скребкового конвейера, м/с 1,13 1,18 Ширина колеи, м 2,2 4,15 Ширина гусеницы, м 0,75 Таблица 3.13 Техническая характеристика машин SA-200 и МПТУ-30 Показатели SA-200 МПТУ-30 1 2 3 Длина, м 6,15 6,38 Ширина, м 8,06 7,993 Высота, м 6,36 6,244 Сухой вес, кН; материал бункера 39,24; алюминиевый сплав Объем бункера, м 3 30 Рабочая ширина захвата, мм 3652 Плотность убираемого торфа, кг/м 3 80–190 Рабочая скорость, м/с 1,39–2,22 1,11–2,22 Валовая производительность при скорости 2,22 м/с 3,03 2,74
83 Продолжение табл. 3.13 1 2 3 Мощность рекомендуемого трактора-тягача, кВт От 67 От 80 Время разгрузки бункера, с 30 Давление на грунт без торфа, кПа 30,3 Давление на грунт с полным бункером торфа плотностью 140 кг/м 3 , кПа 61,4 Число сопл, шт . 2 Ширина сопла, м 1,82 Для приближенного расчета производительности пневмоуборочных машин (комбайнов) в качестве расчетной технической скорости можно принять среднюю арифметическую 2 скоростей: для БПФ-3м – между 3-й и 4-й скоростью, а для комбайнов КПФ-6,4 – между 6-й и 7-й . Соответственно, принимаются коэффициенты kv = 0,95 и kt = 0,81. Для более точного определения производительности данных машин средняя скорость подсчитывается по 2 условиям [33]. По 1-му из них скорость vп, м/с, определяется исходя из условия выполнения расчетного циклового сбора Рр, кг/м 2 : , (3.72) где а – высота входной щели сопла (а = 0,05–0,06 м), м; γв – плотность воз- духа (γв = 1,2 кг/м 3 ); μ – коэффициент массовой концентрации (для БПФ-3м μ ≈ 1,1–1,3; для КПФ-6,4 μ ≈ 1,7); vвс – скорость воздуха на входе в сопла (vвс = 32 м/с); wуб – уборочная влага торфа (wуб = 45 %); kv – коэффициент использования скорости (kv = 0,95); wу – условная влага фрезерного торфа, %. Коэффициент массовой концентрации – это соотношение , (3.73) где mт, mв – массы торфа и воздуха соответственно, перемещаемые вентиляторной установкой, кг. Полученная таким образом скорость является предельной для работы комбайна. При большей скорости расчетный цикловой сбор не будет обеспечен. По 2-му условию скорость vп, м/с, рассчитывается исходя из максимальной мощности двигателя N, кВт: , (3.74) где В – коэффициент [33]. Формула для определения коэффициента В: , (3.75) где mк, mт, mф, mтр – массы комбайна, торфа (в бункере комбайна), фрезера и трактора соответственно, кг; fк, fф, fтр – коэффициенты сопротивления
84 передвижению комбайна, фрезера и трактора соответственно; ηк, ηф, ηв, ηтр – КПД трансмиссии до ходового устройства комбайна (0,8–0,87), вала фрезы (0,8), вала вентилятора (0,9); ходового устройства трактора (0,85); ηг – гидравлический КПД вентилятора (0,65); bк – ширина захвата ком- байна, м; А – удельная работа, затрачиваемая на фрезерование 1 кг залежи, кДж/кг (≈0,3); hф – глубина фрезерования, м; γэ – плотность фрезеруемого слоя торфяной залежи при эксплуатационной влаге wэ и степени разло- жения R (см. прилож. 1, 2), кг/м 3 ; kv – коэффициент использования скорости (0,95); с – удельный расход воздуха, м 3 /м2 . Формула для определения удельного расхода воздуха – , (3.76) где – цикловой сбор, пересчитанный на уборочную влагу wуб = 45 %, т/га. Скорость пневмоуборочной машины (пневмокомбайна) vн, исчис- ляемая по мощности двигателя, определяе тся в начале рабочего прохода (при mт = 0) и в конце рабочего прохода при заполнении бункера (vк). Масса торфа в конце рабочего прохода: , (3.77) где Lр – длина рабочего прохода машины, или длина валка, м (450 м). По рассчитанным скоростям vн и vк подбираются ближайшие паспортные скорости трактора, но они не должны превышать найденную по формуле (3.72) vп. Средняя расчетная скорость пневмокомбайна v, м/с: . (3.78) После определения средней расчетной скорости рассчитывается валовая производительность машины по формуле (3.40). Замечания по поводу хода расчетов: последнее слагаемое в формуле (3.75), связанное с перемещением машины с помощью тягового трактора, не должно присутствовать, если машина самоходная (например, КПФ-6,4, БПФ -3м или SAM-404 (Канада)); третье слагаемое должно присутствовать лишь в случае комплектования машины фрезером. 3.12. Особенности расчета показателей при раздельной уборке фрезерного торфа из многоцикловых наращиваемых валков Производственный цикл операций по методу раздельной уборки торфа достаточно подробно изложен в п. 1.3. У этого метода есть много общих черт с перевалочным методом уборки (в том числе использование скребковых фрезер-валкователей, образование 1 или 2 валков параллельно картовым каналам), но есть и существенные отличия. В производстве торфа перевалочным методом используются одновременно два скребковы х фрезер-валкователя (шириной захвата до 5 м), идущие уступом. В методе
85 раздельной уборки используется 1 широкозахватный скребковый фрезер- валкователь, способный собирать сфрезерованную крошку сразу со всей карты. Фрезерование залежи в первом цикле производится с поднятым валкователем. Штабели в перевалочном методе всегда формируются на центральной технологической площадке вдоль картовых каналов, а в раздельном методе возможны 3 случая: штабель располагается вдоль кар- товых каналов, вдоль валовых каналов и на суходоле, вне технологической площадки (см. табл. 3.4). Рабочее поле включает 96 двадцатиметровых или 48 сорокаметровых карт. Средняя ширина наращиваемого валка – 1,0 м, его длина – 480 м [40]. В технологических схемах с раздельной уборкой машины по подборке-погрузке торфа и его вывозке не связаны с обработкой площадей, поэтому их количество определяется по другим методикам [4]. Количество подборщиков-погрузчиков nп: , (3.79) где Ргод – программа добычи фрезерного торфа, т; Qп – техническая производительность подборщика-погрузчика, т/ч; kt – коэффициент использования рабочего времени машины (см. прилож. 5); kт.г – коэффициент технической готовности (характеризует надежность работы машин и определяется отношением времени чистой работы машины ко всему времени, включая простои и ремонты (при расчетах принимают kт.г = 0,9); Тс – плановое число часов работы машины в сезоне. Техническая производительность подборщика-погрузчика Qп, т/ч, при уборочной влаге wуб определяется по формуле , (3.80) где Vo – производительность рабочего аппарата подборщика-погрузчика по технической характеристике (см. прилож. 5), м 3 /ч; kц – коэффициент использования циклового времени машины (см. прилож. 5); γ'н – насыпная плотность торфа при уборочной влаге (см. прилож. 6), кг/м 3 ; wу – условная влага, %. Плановое число часов работы подборщика-погрузчика за сезон Тс рассчитывается так: , (3.81) где Тв – число дней вывозки торфа к месту складирования (табл. 3.14 [40]), дней; tр – расчетное число часов работы машины за сутки (согласно прилож. 4 принимается 16 ч), ч.
86 Таблица 3.14 Число дней вывозки торфа к месту складирования Район расположения Число дней вывозки торфа при раздельном методе уборки с условной влагой 40 % и степенью разложения R,% с услов- ной влагой 55% R≥20 R<20 Белгородская, Брянская, Воронежская, Липецкая, Орловская, Пензенская, Тамбовская области 93 – 102 Владимирская, Нижегородская, Ивановская, Калужская, Московская, Рязанская, Смоленская области, Марий Эл 88 84 95 Вологодская, Тверская, Кировская, Псковская, Ленинградская, Новгородская, Ярославская области, Удмуртия 84 80 87 Свердловская, Тюменская области 78 72 80 Томская (южнее 58° северной широты), Новосибирская области, Алтайский край 80 74 88 В табл. 3.15 приведены сравнительные характеристики подбор- щиков-погрузчиков МТТ-17, ППП-1 и ТПТ-15 [4; 12]. Таблица 3.15 Сравнительная техническая характеристика подборщиков -погрузчиков Показатели МТТ-17 ППП-1 ТПТ-15 Тип машины Самоходная на гусеничном ходу Прицепная на жестком колесном ходу Прицепная на пневмоколес- ном ходу Рабочая скорость передвижения, м/с до 1,39 0,28–2,11 0,83–2,22 Техническая производительность, м 3 /ч 1 000 1 500 2 800 Частота вращения ВОМа, об/мин – 540–568 1 000 Необходимая мощность двигателя трактора-тягача, кВт 69,1 60–80 70–90 Высота выгрузки, м 3,7 1–4 3,7–4,7 Вес, кН 142,25 53,46 73,58 Габаритные размеры (д×ш×в), м 7,5×9,6×5,8 Нет данных 4,95×19,5×5,5 Общий вид подборщика-погрузчика ТПТ-15, производимого тверс- ким предприятием ООО «Гринмаш», приведен на рис. 3.1 [41].
87 Рис. 3.1. Подборщик-погрузчик ТПТ-15 Количество прицепов nпр при условии полной загрузки подборщика- погрузчика: , (3.82) где Qп – техническая производительность подборщика-погрузчика, т/ч (3.80); Qпр – техническая производительность прицепа, т/ч; kt, k't – коэффициенты использования рабочего времени подборщиков- погрузчиков и прицепов соответственно (см. прилож. 5); kт.г – коэффициент технической готовности прицепов (при расчетах принимается равным 0,9). Техническая производительность прицепа на вывозке торфа к месту складирования Qпр, т/ч, рассчитывается по формуле , (3.83) где Vк – геометрический объем (вместимость кузова) прицепа, м 3 ;βп– коэффициент наполнения кузова (принимается равным 1,0–1,1); γ'н – насыпная плотность торфа при уборочной влаге (см. прилож. 6), кг/м 3 ;kу– коэффициент уплотнения торфа в кузове при погрузке и движении (принимается 1,15); Тц – общее время 1 цикла работы прицепа, ч. Общее время 1 цикла работы прицепа Тц, ч, состоит из времени маневрирования на месте погрузки tм, ч (принимается 0,016 ч); непосредственной погрузки торфа из валка tпог, ч; перевозки торфа к месту складирования tгр, ч; разгрузки прицепа у штабеля (на штабель) tр, ч (принимается 0,033 ч); движения порожнего прицепа к месту погрузки tх, ч; ожидания погрузки tож, ч [40]: . (3.84) Время на ожидание погрузки учитывается в том случае, когда принятое количество прицепов больше расчетного. Время погрузки торфа
88 из валка tпог, ч; перевозки торфа к месту складирования tгр, ч; движения порожнего прицепа к месту погрузки tх, ч, рассчитывают так: ; (3.85) ; (3.86) , (3.87) где Vo – производительность рабочего аппарата подборщика-погрузчика по технической характеристике (см. прилож. 5), м 3 /ч; Lтр – средняя дальность транспортирования торфа (принимается в зависимости от места располо- жения штабелей), км; vгр, vх – паспортные скорости при движении груженого и порожнего прицепов соответственно, м/с; kv – коэффициент использования скорости прицепов (см. прилож. 5) [4]. Краткая сравнительная техническая характеристика прицепов оте - чественного и зарубежного производства приведена в табл. 3.16. Таблица 3.16 Сравнительная техническая характеристика прицепов Показатели МТП-24В ПТК-2 ППТ-25,2 ПСТТ-16 TRL-30F JPV-45 YPV-50 Грузоподъемность, кН 90 70 80 160 80 160 120 Объем кузова, м 3 22 20 25 26 30 45 50 Максимальная скорость, м/с 4,16 8,33 2,78 6,94 5,55 3,33 2,78 Минимальная мощность дви- гателя трактора- тягача, кВт 59 110 75 90 90 95 100 Вес прицепа, кН 58,86 39,24 49,05 68,67 57,88 76,5 78,48 Тип ходового устройства Гусени- чное Колесное Тип п пп пп пп пп п пп Примечание. Прицепной – п, полуприцепной – пп. Общий вид отечественных и зарубежных конструкций прицепов для перевозки торфа представлен на рис. 3.2 [41–43]. Следует отметить, что на момент написания данного пособия это далеко не все многообразие прицепов, которые могут быть задействованы на уборочно -транспортных работах в торфодобывающей промышленности.
89 а б в г д е Рис. 3.2. Прицепы для перевозки торфа: а – МТП-24В; б – ППТ -25,2; в – ПСТТ-16; г – TRL-30F; д – JPV-45; е – YPV-50
90 Количество бульдозеров-штабелеров nб при полной загрузке подборщика-погрузчика определяется по формуле , (3.88) где Qп, Qб – техническая производительность подборщика-погрузчика (3.80) и бульдозера-штабелера соответственно, т/ч; kt, kt'' – коэффициенты использования рабочего времени подборщика-погрузчика и бульдозера- штабелера соответственно (см. прилож. 5); kт.г – коэффициент технической готовности бульдозера-штабелера (kт.г = 0,9) [4]. Техническая производительность бульдозера-штабелера Qб, т/ч: , (3.89) где Vо.б – производительность бульдозера-штабелера по паспорту, м 3 /ч. Если рассчитанное по формуле (3.79) количество подборщиков- погрузчиков при заданной программе добычи торфа будет меньше целого числа, то для расчета количества прицепов nпр и бульдозеров-штабелеров nб используют уточненные формулы: ; (3.90) , (3.91) где Ргод – годовая программа добычи фрезерного торфа, т; Тс – плановое число часов работы за сезон на погрузке и вывозке торфа (3.81) [4]. Подборщики-погрузчики задействованы в течение всех дней, в которых по погодным условиям возможны погрузка и вывозка торфа к местам складирования. Уборка из укрупненных валков может начинаться уже после 3-го цикла. Общее количество горючего на выполнение операций подборки- погрузки, вывозки и штабелирования Q'гi, кг: , (3.92) где Тс – плановое число часов работы оборудования в сезоне (3.81), ч; q'г – расход горючего за 1 ч валовой работы, кг/ч; ni – количество машин на каждой операции, шт. [40]. Вышеназванный расход определяется по формуле , (3.93) где Nдв – номинальная мощность двигателя (см. табл. 3.7), кВт; kз – коэффи- циент, учитывающий загрузку двигателя при работе (kз = 0,75–0,85); qуд – удельный расход горючего (см. табл. 3.7), кг/кВт·ч; kх – коэффициент, учитывающий дополнительный расход топлива на холостую работу, переезды к месту работы и т. д. (kх = 1,1–1,2); kt – КИРВ (см. прилож. 5); kдоп – коэффициент, учитывающий дополнительный расход горючего при неполном использовании мощности двигателя (kдоп = 1,02–1,06). Все остальные расчеты для данного метода уборки не отличаются от ранее приведенных в соответствующих разделах.
91 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПРОИЗВОДСТВУ КУСКОВОГО ТОРФА 4.1. Основные принципы производства кускового торфа Кусковой торф в настоящее время в основном используется как коммунально-бытовое топливо. Потребителем кускового торфа может быть и химическая промышленность при производстве воска, различных заполнителей пластмасс, гидролизны х препаратов и др. В отличие от фрезерного, кусковой торф имеет б льшую насыпную плотность, меньшую влагоемкость и меньшие потери при сушке, уборке и хранении. В то же время сырье, служащее для получения данного вида торфа, имеет более высокую начальную влагу, следовательно, увеличивается количество воды, которую необходимо испарять при сушке. Техноло- гическое оборудование менее производительно и более энергоемко (особенно на стадии экскавации, диспергирования и формования). При работе торфодобывающих экскаваторов остаются глубокие карьеры, которые потом сложно рекультивировать. Главная особенность технологического процесса производства кускового торфа заключается в переработке и формовании торфомассы, экскавированной из залежи. Куски формуются выдавливанием торфа через профилирующие насадки – мундштуки, которые различаются по форме и размерам. Широко распространены мундштуки с круглым и Ω-образным сечением выходного отверстия. Технологический процесс производства кускового торфа включает в себя операции: экскавацию, переработку и формование торфа, стилку и сушку кусков, уборку и штабелирование готовой продукции. В процессе сушки происходит ворочка и валкование кусков. При ворочке куски отрывают от подстилающей поверхности залежи и переворачивают. Это способствует выравниванию содержания влаги в объеме куска и сокращению продолжительности сушки. При валковании куски поднимаются из расстила и укладываются в валки. При сушке в валках обеспечивается мягкий теневой режим указанного процесса удаления жидкости для большинства кусков и снижается увлажнение от осадков, что ведет к повышению качества готовой продукции и снижению потерь торфа. Однако валкование производится не всегда. Есть уборочные машины, убирающие кусковой торф прямо из расстила. Штабелирование торфа (как отдельная операция) не выполняется: штабели формируются отсыпкой кусков уборочной машиной и подравниванием погрузочным краном или экскаватором. В настоящее время применяют 2 метода производства кускового торфа: фрезформовочный и экскаваторный (метод стилки).
92 4.2. Описание технологии и машин фрезформовочного метода производства кускового торфа Фрезформовочным методом добывается кусковой торф преиму- щественно на торфяных залежах верхового и переходного типов со сте- пенью разложения не менее 15 % (наилучший вариант – R = 25–35 %) с небольшой пнистостью (П ≤ 1,5 %), причем добычу осуществляют как на новых полях, так и на полях, предназначенных в прошлом для добычи фрезерного торфа. Требования к малой пнистости и засоренности полей щепой являются обязательными, так как пни и щепа, попадая в шнековый пресс, снижают производительность машин. Поэтому перед эксплуа- тацией поля следует тщательно прокорчевать и удалить щепу. Норма осушения для полей добычи кускового торфа фрезфор- мовочным методом должна быть на 0,2–0,4 м меньше, чем для полей фрезерного торфа. Оптимальная эксплуатационная влага залежи составляет 82–84 %, однако возможно формование в диапазоне влаги 80–85 %. Чем меньше влага, тем выше цикловые сборы, но хуже качество готовой продукции. Казалось бы, что наилучших результатов можно добиться при влаге около 90 %, но это не так. Куски торфа начинают деформироваться, не сохраняя свою структуру уже при влаге 85 %. Работа фрезформовочных машин начинается с наступлением устойчивой погоды со среднесуточной температурой выше +5 °С. Нормативные сроки начала и конца производства работ, приведенные в табл. 4.1 [44], определяют продолжительность сезона Тс. Таблица 4.1 Сроки начала и окончания сезона по добыче кускового торфа фрезформовочным методом Область расположения торфодобывающего предприятия Начало сезона Окончание сезона Ленинградская, Псковская, Новгородская, Тверская, Вологодская, Ярославская, Костромская, Кировская, Свердловская, Тюменская, Пермская 10.05 10.09 Смоленская, Московская, Владимирская, Ивановская, Нижегородская 10.05 15.09 Продолжительность технологического цикла τц в зависимости от климатических условий составляет 15–25 дней [5] и определяется продол- жительностью сушки. Максимальное число возможных технологических циклов за сезон nц: . (4.1) Осадки величиной более 10 мм прерывают все работы, поэтому дни с такими осадками Т10 исключаются из общего числа дней в сезоне.
93 Среднестатистическое количество таки х дней приведено в прилож. 8 [44]. Из-за осадков сокращается количество циклов. Среднее число технологических циклов с учетом осадков : , (4.2) где Тфр – число рабочих дней фрезформовочной машины, дней. Но плановое количество циклов nцп еще меньше среднего: , (4.3) где kq – коэффициент, учитывающий вероятность выполнения плана поставок, зависящий от метеорологических условий местности и объема резерва продукции, оставляемой в годы перевыполнения плана. Схема технологической площадки при добыче кускового торфа фрезформовочным методом зависит от типа уборочной машины, объема ее бункера. Как и в случае с уборкой фрезерного торфа бункерными машинами типа МТФ-43 длина рабочего прохода уборочной машины должна быть примерно равна рабочей длине карты. Для работы машины с объемом бункера 10 м 3 (машина типа МТК-32) при уборке из расстила длина рабочей части карты должна быть 250 м, а общая – 300 м. У ма- шин МТК-33, убирающей кусковой торф из валка, рабочая дл ина карты должна составлять 200 м, а общая – 250 м. Ширина карт во всех случаях при организации нового предприятия делается 30 м. Если же принимается решение о переориентации старого предприятия, добывавшего фрезерный торф, то ширина карт остается без изменения – 20 м (для верхового торфа). Однако карты для добычи фрезерного торфа имеют длину 500 м, поэтому их картовые каналы посредине пересыпаются на длине до 100 м, и прокладывается новый валовый канал, превращающий пятисотметровые карты в двухсотпятидесятиметровые. Технологическая площадка обычно состоит из 2 или 4 смежных карт с 2 штабелями, расположенными вдоль валовых каналов. При использовании в качестве уборочных машин погрузчиков непрерывного действия в комплекте с тракторными поездами, убирающих кусковой торф из валков, схема технологической площадки и места расположения штабелей могут проектироваться исходя из особенностей площадей и схем вывозки торфа потребителю [44]. Число уборочных дней за сезон Ту: , (4.4) где Т5–10; Т10–20; Т20–30; Т>30 – число дней с осадками, равными 5–10, 10–20, 20–30 и > 30 мм соответственно [5]. Среднее число уборочных дней в технологическом цикле Ту.ц: . (4.5) Фрезформовочные машины состоят из экскавирующего устройства, шнекового пресс-формователя, ряда мундштуков и выполняют сразу
94 операции: экскавацию торфа из залежи, его механическую переработку, формование методом экструзии и стилку на поля сушки. В торфодобывающем производстве России и за рубежом используются различные фрезформовочные машины (рис. 4.1), отличающиеся видом экскавирующих устройств, типом сцепки с трактором и видом стилки. Существует 3 вида экскавирующих устройств: цепной бар, винтовая фреза и дисковая фреза с резцами. По типу сцепки с трактором различают прицепные, полунавесные и навесные машины. Рис. 4.1. Фрезформовочная машина MERI PK-1 производства SUOKONE OY (Финляндия) навесная на колесный трактор Виды стилки, которые выполняют фрезформовочные машины, – вол- нистыми (или прямыми) лентами, внаброс. При стилке волнистыми лентами скорость выдачи кускового торфа из мундштука в 1,5–2 раза больше и противоположна по направлению скорости движения машины. При стилке прямых лент скорости равны. Несовпадение величин скоростей допускается не более 10 %. Чем точнее совпадает скорость, тем лучше идет ук ладка на поверхность поля и тем меньше в ленте дефектов. Мундштук устанавливается под некоторым углом к поверхности стилки у самой поверхности, благодаря чему лента изгибается в виде арки и опирается на подстил 2 концами. Из-за
95 отсутствия капиллярной связи с поверхностью стилки волнистый расстил лучше и быстрее сохнет, увеличивая сборы, но он требует жесткого соблюдения влажностного и скоростного режимов формования. При стилке внаброс мундштук поднят относительно поверхности стилки на высоту в 1,5–2 раза большую, чем средняя длина кусков. Скорость выхода торфа из мундштуков в 2 раза больше скорости машины. Благодаря хаотично набросанным кускам на поле сушки такой расстил хорошо сохнет, легко пропуская сквозь себя осадки, имеет небольшой контакт с подстилающей поверхностью. Но в продукции содержится много мелочи в результате появления трещин при изгибе, ударе о подстилающую поверхность при падении, отламывании отдельных кусков от выходящей из мундштука ленты. Шнековый пресс кинематически связан с экскавирующим органом и имеет производительность, обеспечивающую полную переработку торфа, подающегося от фрезы или цепного бара. В машинах с дисковым рабочим органом фреза входит в залежь под углом около 15° к вертикали, в результате чего стенки ее при проходе машины вблизи образовавшейся щели сжимаются, обеспечивая повышение несущей способности залежи для повторной работы машины на данном участке. Техническая характеристика отечественных и зарубежных фрезформовочных машин приведена в табл. 4.2. Таблица 4.2 Техническая характеристика фрезформовочных машин Параметры МТК-16 МТКП-1 МТК-12А РК-1 (SUOKONE OY) Тип машины Прицепная к трактору ДТ-75Б (ВТ-175Т) Навесная Необходимая мощность трактора, кВт От 53,9 70–110 Глубина экскавации, мм 450 400 450 500 Рабочая скорость, м/с 0,19–0,25 0,125–0,5 0,28–0,56 Вес, кН 21,58 12,26 12,75 9,32 Ширина стилки, м 0,4 0,3–0,5 Нет данных Производительность, м 3 /ч 14,96–23,38 7,38–29,53 7,06–28,26 15–25 Число ручьев мундштука 4 1 2 5 Как только влага выстланных на подстилающую поверхность кусков составит 70–75 %, их подвергают ворочке (аналог ворошению в фре - зерном торфе) для нарушения капиллярной связи с торфяным полем, ускорения сушки и более равномерной усадке. Такая операция выполняется очень осторожно, чтобы не нарушить структуру кусков, раз- личными машинами, напоминающими механические грабли (рис. 4.2). Техническая характеристика подобных машин приведена в табл. 4.3.
96 Рис. 4.2. Машина для ворочки кускового торфа РРК-19 производства VAPO OY (Финляндия) Таблица 4.3 Краткая техническая характеристика машин для ворочки кускового торфа Параметры ВТ-18 РРК-19 (VAPO OY) Тип машины Прицепная Навесная Ширина захвата, м 18,2 18 Необходимая мощность двигателя трактора, кВт От 59 60–80 Паспортная производительность, га/ч 2,93–8,63 10–20 Вес машины, кН 12,75 14,72 Следующей операцией сушки (по достижению кусками влаги 60–65 %) является укладка кускового торфа в валки [44], где сушка про- текает в более мягком режиме. А при достижении влаги 50–55 % производят переукладку валков на новое место. При этом куски очищаются от мелочи и перетряхиваются. При повышенной крошимости кусков осуществляют валкование без ворочки. И хотя интенсивность сушки в этом случае снижается, но проведение ее в более мягком режиме позволяет уменьшить потери. Укладку в валки и переукладку валков производят отечественные машины МТК-22 и импортные, производимые в Финляндии (рис. 4.3). Все они работают по одному принципу и различаются качеством исполнения и незначительными отклонениями параметров (табл. 4.4).
97 Рис. 4.3. Валкователь кускового торфа PSK-4 производства VAPO OY (Финляндия) Таблица 4.4 Краткая техническая характеристика валкователей для кускового торфа Параметры МТК-22 PSK-4 (VAPO OY) Тип машины Прицепная Необходимая мощность двигателя трактора, кВт От 59 60–80 Вес, кН 34,34 16,68 Рабочая скорость, м/с 0,45–0,95 0,55–1,67 Паспортная производительность 1,34 га/ч 200 м3/ч При планировании по времени операций по сушке следует учитывать, что на начальном этапе сушка идет с наибольшей интенсивностью, а после достижения критического влагосодержания резко замедляется. Поэтому выполнение практически всех операций по сушке приходится на период убывающей интенсивности [44]. Уборка кускового торфа возможна 2 способами: с применением погрузчика непрерывного действия (рис. 4.4) в тракторный прицеп- самосвал или с помощью бункерной уборочной машины МТК-32 и МТК-33. Техническая характеристика погрузчиков непрерывного действия финского производства приведена в табл. 4.5.
98 Рис. 4.4. Погрузчик непрерывного действия для уборки кускового торфа PSK-9 производства VAPO OY (Финляндия) Таблица 4.5 Краткая техническая характеристика погрузчиков непрерывного действия Параметры PSK-9 (VAPO OY, Финляндия) КН-2,0 (SUOKONE OY, Финляндия) Тип машины Прицепная к колесному трактору Необходимая мощность двигателя трактора, кВт 50–70 50–60 Паспортная производительность, м 3 /ч 450–900 150–350 Вес, кН 44,15 27,47 Бункерные уборочные машины забирают кусковой торф из расстила (МТК-32) или из валка (МТК-33) за 1 проход вдоль карты и выгружают торф в штабель. Штабель формируется сразу на всю высоту (пирамидой), а затем удлиняется по мере накопления торфа. Это позволяет снизить потери торфа от намокания. Машины работают на 2 смежных картах по кольцевой схеме. Уборка производится при достижении влаги 45 %. В случае уборки более влажного торфа, до кондиционной влаги он доходит уже в штабеле, так как последний хорошо проветривается. За рабочую ширину захвата принимаются конструктивная ширина захвата самой машины при уборке из расстила и ширина захвата секции валкователя при уборке из валка. В случае если требуется уменьшить ширину захвата, производится сдвижение уборочной машины, ил и
99 валкователя, на ту часть площади, где торф уже убран. Тогда машина работает только частью своего рабочего аппарата [44]. Работа фрезформовочных, сушильных и уборочных машин организуется комплектами, составляемыми исходя из взаимного соот- ветствия суточной производительности колонн каждого вида машин, входящих в комплект. Комплекты, как правило, составляются из 4 фрезформовочных, 1 уборочной и 1 машины по сушке торфа [5]. 4.3. Расчет сырьевой базы и годовой программы предприятия по производству торфа фрезформовочным методом Балансовые запасы в единицах объема и массы определяются по формулам (3.2)–(3.4), но делается поправка на то, что условная влага для кускового торфа wу = 33 %. Промышленные запасы в единицах объема и массы определяются по формулам (3.5)–(3.6), при этом коэффициент использования балансовы х запасов – по формуле (3.7), но величина потерь Σβi складывается из большего количества факторов, чем при добыче фрезерного торфа: , (4.6) где βуг – потери на уточнение границ (4–8 % от балансовых запасов); βпс – потери под сооружениями (1–2 % от балансовых запасов); βR – потери из-за несоответствия степени разложения (являются исходными данными при проектировании); βА c – потери из-за повышенной зольности (являются исходными данными при проектировании, определяютс я по характеристикам залежи); βоч – потери на очес, % (обусловлены толщиной очесного слоя hоч, которая дается в задании на проектирование на основании разведки месторождения; определяются по формуле (3.9)); βзащ – потери на создание защитного слоя после выработки месторождения, % (зависят от направления использования месторождения после выработки и толщины создаваемого защитного слоя hзащ ((3.10), см. с . 60); βос – потери по условиям осушения, % (2–6 % от балансовых запасов); βп – потери на пнистость залежи, % (равны остаточной пнистости эксплуатируемого предприятия (3.11) [44]. Предварительная годовая программа добычи кускового торфа определяется по зависимости (3.12) при условии, что коэффициент амортизации kам = 0,85. Амортизационный период Nам, как правило, принимают 15–35 лет. Если годовая программа задается проектным заданием, то расчет ведут от обратного с целью определения площади участка.
100 4.4. Технологические показатели производства кускового торфа фрезформовочным методом Продолжительность технологического цикла τц, дней, определяется продолжительностью сушки кусков в полевых условиях τос, ч: . (4.7) При этом, как правило, продолжительность технологического цикла не превышает 15–25 дней (в зависимости от погодных условий) [5], а продолжительность сушки, если требуется, определяется специальным расчетом, приведенным в источнике [44]. Продолжительность сезона добычи кускового торфа в зависимости от зоны расположения предприятия определяется по табл. 4.1. Число технологических циклов с учетом осадков определяется по зависимости (4.2). Цикловой сбор кускового торфа qц, т/га: , (4.8) где fщ – поперечное сечение фрезеруемой щели, м 2 ; Ш – ширина стилки фрезформовочной машины (зависит от типа машины и применяемы х мундштуков), м; γэ – плотность залежи при эксплуатационной влаге wэ (см. прилож. 1, 2), кг/м 3 ; kэ – коэффициент потерь при экскавации (kэ ≈ 0,9); kw – коэффициент пересчета с влаги эксплуатационной на влагу условную; αc – коэффициент циклового сбора (αc ≈ 0,9). Поперечное сечение фрезеруемой щели fщ, м 2 : , (4.9) где hщ – глубина фрезеруемой щели, м; bщ – ширина фрезеруемой щели, м; kщ – коэффициент расширения щели из -за биения фрезы (kщ = 1,1); α – угол наклона рабочего органа к вертикали (для машины МТК-12А α = 15–20°). Коэффициент пересчета с влаги эксплуатационной на влагу условную kw: . (4.10) В случае применения волнистой стилки цикловой сбор, рассчитанный по формуле (4.8), умножается на коэффициент волны, равный отношению длины волнистой ленты, приходящейся на единицу поля сушки, к длине обычной ленты (обычно берется длина 1 м) [44]. Сезонный сбор кускового торфа qсез, т/га: . (4.11) Толщина сработки залежи за сезон добычи: на площади нетто при эксплуатационной влаге hcезн, м: , (4.12) где kсу – коэффициент потерь при сушке и уборке (kсу ≈ 0,9);
101 площади брутто при эксплуатационной влаге hcезб, м: , (4.13) где Fкб – площадь карты брутто, га; Fкн – площадь карты нетто, га; площади брутто при естественной влаге wе hcезбе, м: , (4.14) где kос – коэффициент осадки залежи при осушении, который рассчи- тывается по формуле , (4.15) где γе – плотность залежи при естественной влаге wе, кг/м 3 (см. прилож. 1, 2); с учетом удаления пней при естественной влаге hcезбеп, м: , (4.16) где П – остаточная пнистость залежи, % [44]. 4.5. Расчет производительности и количества фрезформовочных машин, уточнение программы производства Эксплуатационная производительность фрезформовочной ма- шины Q, м 3 /ч: , (4.17) где vр – рабочая скорость машины, м/с; kv – коэффициент использования скорости (в зависимости от пнистости kv ≈ 0,9–0,95); kц – коэффициент использования циклового времени; kt – КИРВ (kt ≈ 0,8). Коэффициент kц принимается равным 0,94 [33] или рассчитывается по формуле , (4.18) где tр.х – время рабочего прохода машины, с; tвсп – время на проведение вспомогательных операций, с. Время рабочего прохода tр.х зависит от длины рабочего прохода Lр.х, м, и рабочей скорости машины vр, м/с: . (4.19) Время на проведение вспомогательных операций tвсп состоит из вре- мени на проезд по подштабельной полосе tпр (когда штабель располагается вдоль валового канала) и времени 2 поворотов tпов: . (4.20) Время на проезд по подштабельной полосе tпр:
102 , (4.21) где Lпр – длина проезда по подштабельной полосе, м; vпр – скорость проезда по подштабельной полосе (принимается равной транспортной скорости машины vтр), м/с. Длина проезда по подштабельной полосе Lпр, м: , (4.22) где Вк – ширина карты, м; Rпов – радиус поворота машины (Rпов = 5–7 м). Время поворота машины tпов, с: , (4.23) где Lпов – длина дуги поворота, м. Формула для определения длины дуги поворота Lпов: . (4.24) Максимально возможная скорость машины vмакс, м/с, выбирается исходя из производительности рабочего органа (фрезы) Qфр, м 3 /ч: . (4.25) Производительность рабочего органа высчитывается по формуле , (4.26) где Vфр – максимальный объем торфа, экскавируемый фрезой за 1 оборот, м 3 ; n – угловая скорость вращения фрезы, с –1 ; kн – коэффициент фактического наполнения торфом объема фрезы (kн = 0,2–0,3); kр – коэффициент разрыхления торфа (kр = 1,2). Максимальный объем торфа, экскавируемый фрезой Vфр, опреде- ляется площадью рабочей поверхности ножа Fн, м 2 , и длиной окружности фрезы, проходящей по средним точкам поверхности ножей lср, м: . (4.27) Если ножи имеют круглую поверхность, то , (4.28) где d – диаметр ножа, м. Если ножи имеют прямоугольную поверхность, то , (4.29) где b – ширина ножа, м; h – высота ножа, м. Длина окружности фрезы, проходящая по средним точкам поверх- ностей ножей lср, м: , (4.30) где Rср – средний радиус фрезы, м.
103 Формула для определения среднего радиуса фрезы Rср: , (4.31) где Dфр – диаметр фрезы по концам ножей, м. Кроме дисковых фрез для экскавации торфа из залежи, используются винтовые фрезы. Производительность винтовой фрезы Qв, м 3 /ч: , (4.32) где Vв – максимальный объем торфа, экскавируемый 1 витком фрезы при обороте на 1 радиан, м 3 ; n – угловая скорость вращения фрезы, с –1 ;kп– коэффициент производительности фрезы (kп = 0,2–0,3); z – число заходов винтовой линии шнека, шт.; kр – коэффициент разрыхления торфа (kр = 1,2). Максимальный объем Vв, экскавируемый 1 витком фрезы, находится из выражения , (4.33) где t – шаг винтовой линии шнек-фрезы, м; δ – толщина ножа шнек-фрезы, м; R – радиус фрезы по концам ножей, м; r – радиус центральной части (корпуса) шнек-фрезы, м. Пнистость торфяной залежи понижает максимально возможную скорость машины: , (4.34) где – максимально возможная скорость движения машины по произ- водительности рабочего органа с учетом пнистости, м/с; kпн – коэффициент поправки на пнистость (табл. 4.6). Таблица 4.6 Значения коэффициента поправки на пнистость Параметр Пнистость слоя П, % 0 0,5 1,0 1,5 kпн 1,0 0,95 0,9 0,8 Если пнистость превышает 1,5 %, то залежь подлежит предвари- тельному корчеванию. В качестве рабочей скорости vр принимают ближаюшую к v′макс меньшую скорость трактора по паспорту, если у него механическая коробка передач, или округленную до целого числа в меньшую сторону, если коробка передач трактора – автоматическая [44]. Производительность фрезформовочной машины в тоннах готовой продукции Р, т/ч: . (4.35)
104 Производительность фрезформовочной машины за сезон, т, при условной влаге Рсез: , (4.36) где t – продолжительность работы фрезформовочных машин в сутки, ч. Обычно продолжительность работы фрезформовочной машины в сутки не превышает 16 ч при двухсменной работе [5]. Количество фрезформовочных машин nффм, необходимых для выполнения годовой программы, шт.: . (4.37) Полученное значение количества фрезформовочных машин округ - ляется до целого количества, после чего по зависимости (4.37) уточняется программа производства кускового торфа фрезформовочным методом: , (4.38) где Р′ год – уточненная годовая программа производства кускового торфа фрезформовочным методом, т [44]. Каждый комплект оборудования (см. с . 99) в течение сезона работает на закрепленной за ним площади Fн.к, га [5]: . (4.39) Комплекты осуществляют свою деятельность по цикловому графику, составленному исходя из очередности проведения операций, длительности и интенсивности сушки и вида технологического оборудования. 4.6. Расчет производительности и количества машин по сушке кускового торфа, получаемого фрезформовочным методом Эксплуатационная производительность машины по сушке кускового торфа S, га/ч: , (4.40) где b – ширина захвата машины по сушке кускового торфа, м; vр – рабочая скорость на операции по ворочке, укладке в валки, переукладке кусков, м/с;kb=0,95;kv = 0,95;kц=0,91;kt= 0,7. Производительность машин по готовой продукции Р, т/ч: . (4.41) Сезонная производительность Sсез, га: , (4.42) где t – время работы машин в течение суток (принимается 16 ч). Сезонная производительность по готовой продукции Рсез, т: . (4.43) Количество машин по сушке nс, шт.:
105 , (4.44) где Fраз – развернутая площадь полей сушки, га; k1–k4 – коэффициенты, показывающие, на какой части общей площади полей сушки выполняются те или иные операции (если операция не выполняется, то k = 0, а если выполняется на всей площади, то k = 1); Sсез1–Sсез4 – сезонная производительность для машин на операциях сушки, га [44]. Развернутая площадь полей сушки определяется по формуле . (4.45) Учитывая местные метеорологические условия, можно увеличивать количество операций по сушке, а можно их заменять (например, дважды проводить ворочку или не производить переукладку валков). В любом случае рекомендуется держать резерв техники для этих операций [44]. 4.7. Производительность и количество уборочных машин при фрезформовочном методе производства кускового торфа Уборка кускового торфа возможна погрузчиком непрерывного действия из валка и бункерными машинами, убирающими торф как из валка, так и прямо из расстила. При уборке из валка сначала определяется сечение валка fвал, м 2 : , (4.46) где b – ширина захвата секции валкователя, м; q′ц – цикловой сбор при уборочной влаге, т/га; γнас.уб – насыпная плотность при уборочной влаге (см. прилож. 9), кг/м 3 . Пересчет циклового сбора с условной влаги на уборочную осуществляется по формуле (3.46), при этом полагают, что уборочная влага составляет 45 %, а условная – 33 %. Эксплуатационная производительность погрузчика непрерывного действия Q, м 3 /ч: , (4.47) где vр – рабочая скорость, м/с; значения коэффициентов kb, kv, kt аналогичны значениям для погрузчика фрезерного торфа (см. прилож. 5); kц рассчитывается по зависимостям (4.18), (4.19) [44]. Длина рабочего прохода при загрузке кузова прицепа Lр.х, м: , (4.48)
106 где Vпр – объем кузова (бункера) прицепа, м 3 ;kн – коэффициент наполнения кузова, согласованный с длиной карты (kн = 0,8–1,0). Время вспомогательных операций tвсп будет складываться из времени отъезда прицепа от погрузчика и времени подъезда другого прицепа под погрузку (tвсп ≈ 120 с). Эксплуатационная производительность погрузчика Р, т/ч, при условной влаге: [44]. (4.49) Сезонная производительность погрузчика определяется аналогично с машинами для сушки кускового торфа (4.42). Производительность прицепа Qпр, м 3 /ч: , (4.50) где Тц – продолжительность рабочего цикла прицепа, с [44]. Производительность Тц высчитывается по формуле , (4.51) где tпог – время на погрузку (зависит от производительности погрузчика и объема кузова прицепа), с; tман – время маневрирования при подъезде к уборочной машине и отъезде от нее (tман ≈ 60 с); tпов – время на все повороты (зависит от маршрута следования), с; tпр.к – время проезда по карте (на него влияют длина карты и рабочие скорости погрузчика), с; tтр – время транспортирования торфа на склад с транспортной скоростью, с; tразг – время на разгрузку торфа на складе с учетом маневрирования (tразг ≈ 150–200 с); tвоз1 – время возвращения порожнего прицепа со склада до убираемой карты (зависит от маршрута следования), с; tвоз2 – время возвращения порожнего прицепа к уборочной машине (зависит от длины карты и скорости машины; может быть равно 0, если уборка начинается с начала карты), с. Количество прицепов для одной уборочной машины nпр, шт.: , (4.52) где Трейс – суммарное время проезда прицепа по карте, транспортирования торфа на склад, разгрузки на складе, возвращения порожнего прицепа к погрузчику, с. Если при уборке используются бункерные машины, то их валовая производительность S, га/ч: , (4.53) где b – ширина захвата уборочной машины (при уборке из расстила) или секции валкователя (при уборке из валков), м; vр – рабочая скорость бункерной машины (ее расчет дан в разделе 3.9), м/с; kb – коэффициент
107 использования ширины захвата уборочной машины или секции валкователя [44]. При проектировании осуществляется контроль ширины захвата bр, необходимой для нормального заполнения бункера (kн = 0,9–1,0), чтобы избежать полупорожних пробегов при стандартной длине рабочего прохода Lр, или длины рабочего прохода lр при стандартной ширине захвата b: ; (4.54) , (4.55) где γнас.уб – насыпная плотность при уборочной влаге (см. прилож. 9), кг/м 3 ; q′ц – цикловой сбор при уборочной влаге (3.46), т/га. Кроме того, можно проверить коэффициент наполнения бункера kн: . (4.56) Если коэффициент наполнения бункера оказывается меньше 0,6, необходимо изменять lр или bр. Длина рабочего прохода связана с расстоянием между валовыми каналами. Ширина захвата валкователя может быть уменьшена: ; (4.57) , (4.58) где bk – конструктивная ширина захвата валкователя, м; Bk – ширина карты, м; А – незастилаемая часть карты, м; nпрох – число проходов валкователя по карте, округленное в большую сторону, шт . [44]. Формула для определения числа проходов валкователя по карте, округленного в большую сторону, nпрох, шт. – . (4.59) Производительность бункерных машин по готовой продукции Р, т/ч: . (4.60) Сезонная производительность Рсез, т: , (4.61) где t – время работы бункерных уборочных машин в сутки (t = 16 ч). Количество бункерных уборочных машин nуб, шт.: . (4.62) Найденное количество машин округляется до целого числа в большую сторону. По окончании расчетов составляется сводная таблица количества необходимой техники и персонала по образцу табл. 3.5.
108 4.8. Потребность в горючесмазочных материалах при фрезформовочном методе добычи кускового торфа Норма расхода горючего qгi, кг/т, по аналогии с фрезерным способом определяется отдельно для каждой операции: , (4.63) где qуд – удельный расход горючего двигателя трактора, кг/кВт·ч (см. табл. 3.7 [37; 38]); Nдв – мощность двигателя трактора, кВт; k't – КИРВ двигателя на данной операции (приближенно на 0,05 выше, чем КИРВ машины (см. прилож. 5)); kд – коэффициент, учитывающий загрузку двигателя (kд = 0,75–0,85); kг – коэффициент, учитывающий дополни- тельный расход горючего при работе на холостом ходу (kг = 1,1–1,15); Р – эксплуатационная производительность машины, т/ч [44]. Потребное количество горючего, необходимого для фрезфор- мовочных и уборочных машин Qгi, кг: . (4.64) Потребное количество горючего, необходимого для машин по ворочке, валкованию и переукладке валков Qгi, кг: , (4.65) где ki – коэффициент, учитывающий часть площади, на которой выпол - няется та или иная операция [44]. Общее количество горючего, израсходованного на всех операциях в течение сезона Qг.с, кг: , (4.66) где Qгi – количество горючего, кг, необходимого для работы фрезформовочных машин (Qг.фр), машин по ворочке кусков торфа (Qг.вор), машин по валкованию кускового торфа (Qг.вал), машин по переукладке валков кускового торфа (Qг.пер), машин по уборке кускового торфа (Qг.уб). Удельный расход горючего на производство одной тонны кускового торфа Руд, кг/т, подсчитывается по формуле (3.35). Расход бензина и смазочных материалов Qгсбсм подсчитывается в процентах от сезонного расхода основного горючего (дизельного топлива): бензина – 1 %; масла для двухтактных двигателей – 0,3 %; консистентны х смазок (ЛИТОЛ-24, ЦИАТИМ-221 и т. д.) – 1 %; трансмиссионных масел – 1,8 %; масла для дизельных двигателей – 5,4 % [33]. Удельная потребность в бензине и смазочных материалах на сезон определяется исходя из тех же норм, но от удельной потребности горючего Руд. Все расчеты по потребному и удельному количеству горючего и смазочных материалов сводятся в таблицы, формы которых приведены выше (см. табл. 3.8 и 3.9).
109 4.9. Описание технологии и машин метода стилки при производстве кускового торфа Добыча кускового торфа методом стилки производится в основном на низинных малопнистых торфяных залежах со степенью разложения более 15 %. При этом глубина месторождения после осушения должна составлять не менее 1,5 м [44]; в противном случае встает вопрос о целесообразности разработки данного месторождения методом стилки. Осушение месторождения осуществлется за счет сети каналов, которые до разработки сбрасывают воду в карьерный канал, а после разработки – в карьер. Карьерные каналы соединяются с магистральным, который отводит воду в водоприемник. При использовании метода стилки торф экскавируется из залежи многоковшовыми (МТК-14) или одноковшовыми экскаваторами ЭО-3223, ЕТ-16 (см. рис. 1.15) [14]. Сравнительная техническая характеристика экскаваторов ЭО-3223 и ЕТ-16 приведена в табл. 4.7. Таблица 4.7 Сравнительная техническая характеристика экскаваторов Параметры ЕТ-16 ЭО-3223 Мощность двигателя, кВт 90 77 Эксплуатационный вес, кН 150,1 147,15 Вместимость основного ковша, м 3 0,65 0,8 Ширина гусениц, м 1,0 0,9 Наличие сменных ковшей, в том числе профильного В наличии Техническая производительность, м 3 /ч 90 95 Техническая / транспортная скорость, м/с 0,67 / 0,67 0,67 / 0,7 Залежь разрабатывается экскаватором на всю глубину сразу. При последующих проходах карьер расширяется, превращаясь в сплошной по всей территории месторождения. При расположении полей сушки с 2 сторон карьера последний считается двухсторонним, и экскаватор при этом не делает холостых переездов при возвращении к точке начального стояния, а совершает рабочий проход по кругу. Обычно на торфяном месторождении проектируется несколько карьеров. Схема их располо- жения зависит от формы и площади месторождения, глубины залежи, уклона, количества техники, программы и т. д. Экскаватор загружает торф в диспергирующее устройство, где при помощи шнека торф перерабатывается и подается в бункер-накопитель. Из бункера торф перегружается в стилочную машину, которая формует куски и выстилает их на полях сушки. Современные стилочные машины имеют в своей конструкции бункера (кузова) лопастной смеситель, где предва - рительно усредняются свойства торфа и диспергирующее устройство.
110 Поэтому экскаватор сразу загружает торф в кузова машин, минуя бункер-накопитель. Направление стилки перпендикулярно оси карьера. В процессе сушки выстланный на поверхность карты торф переворачивают и валкуют, используя специальные машины – механизированные грабли и валкователи. Огромным плюсом метода является возможность выстилки торфа на хорошо осушенных картах или суходолах, расположенных на некотором расстоянии от карьера добычи торфа. Убирается кусковой торф специальными уборочными машинами из валков или прямо из расстила. Подробно об этом было рассказано в п. 4.2. Таким образом, существуют 4 этапа производства торфа методом стилки: экскавация из залежи, стилка на полях, операции по сушке, уборка торфа. Последовательность операций по сушке (ворочка, валкование, переукладка валков) может быть изменена в зависимости от комплексов применяемых механизмов. Территория России по своим климатическим хара ктеристикам разделена на 4 района. Для каждого из них определено начало и конец сезона добычи кускового торфа методом стилки (табл. 4.8). Таблица 4.8 Календарные сроки сезона добычи кускового торфа методом стилки Район расположения предприятия Сезон Число календарных дней Тд Начало Конец I – Белгородская, Брянская, Воронежская, Курская, Орловская, Пензенская, Саратовская, Тамбовская и Оренбургская области 25.04 15.08 113 II – Владимирская, Нижегородская, Ивановская, Калужская, Московская, Рязанская, Смоленская, Тульская области, Башкирия, Марий Эл, Татарстан 3.05 15.08 105 III – Тверская, Костромская, Ленинградская, Псковская, Новгородская, Ярославская области 3.05 5.08 95 IV – Вологодская, Кировская, Новосибирская, Омская, Свердловская, Тюменская, Челябинская, Пермская области, Удмуртия 10.05 15.08 98
111 Сезон добычи начинается в конце апреля – начале мая, что обусловлено полным сходом снежного покрова, а также частичным оттаиванием залежи на откосах карьеров и на полях стилки, и заканчивается в середине августа (длится 95–113 дней). Оставшаяся мерзлота в зоне экскавации снимается и сбрасывается в карьер. Она включается в состав потерь в рабочем сечении карьера. Продолжительность сушки торфа в расстиле составляет 40–60 дней, а цикловой сбор – 130–170 т/га. Число законченных циклов (коэффициент оборота полей стилки) в сезоне по добыче кускового торфа методом стилки принимается в пределах 1,5–3. Сушка кускового торфа, полученного методом стилки, может производиться не только на примыкающих к карьеру картовых полях, но и на специально подготовленных и осушенных площадях (суходолах). В этом состоит коренное отличие от сушки кускового торфа, полученного фрезформовочным методом. Осушение этих полей осуществляется картовыми каналами глубиной 1,4–1,6 м и шириной по верху 1–1,2 м. Вода из картовых каналов сбрасывается в водоприемник или непосредственно в карьер. Продолжительность сушки τс рассчитывается, но для производст- венных целей она нормирована в зависимости от района расположения торфодобывающего предприятия и класса полей сушки (табл. 4.9 [44]). Таблица 4.9 Продолжительность сушки кускового торфа, полученного методом стилки τс, дней Район расположения торфодобывающего предприятия Класс полей сушки 1 2 3 Первый и второй 45 50 55 Третий и четвертый 50 55 60 Класс полей сушки связан с фильтрационной способностью торфа и подстилающего его грунта. К 1 -му классу относятся залежи низинного и переходного типов глубиной менее 1 м с подстилающим песчаным грунтом, ко 2-му классу – низинные залежи глубиной более 1 м или верховые и переходные залежи глубиной менее 1 м с подстилающим грунтом в виде песка или супеси, к 3-му классу – верховые и переходные залежи глубиной более 1 м с любым подстилающим грунтом или залежи глубиной менее 1 м с плохо фильтрующим подстилающим грунтом из глины или суглинка [5; 44].
112 4.10. Общие вопросы проектирования карьеров при добыче кускового торфа методом стилки Односторонние карьеры проектируются при малых объемах производства или при невозможности двусторонней разработки. Двусторонняя разработка невозможна, если с одной стороны карьера нет возможности для расположения полей стилки. Причиной этого может быть неудобная конфигурация массива из-за построек и других трудностей. На одностороннем карьере экскаваторы работают с одной стороны, а с обратной стороны они холостым ходом возвращаются в исходное положение к началу карьера. Началом карьера считается та его часть, которая примыкает к магистральному каналу. На двустороннем карьере экскаваторы работают с обеих сторон, совершая рабочий ход по кругу без холостых переездов. Такие карьеры проектируются так, чтобы запасы торфа с каждой стороны были примерно одинаковые. Применение двусторонних карьеров позволяет интенс ифи- цировать добычу экскаваторного торфа. Глубина карьера (экскавации) hк, м, зависит от мощности осу- шенного торфяного пласта и рассчитывается по формуле , (4.67) где hз – средняя глубина залежи на месторождении (определяется изысканиями), м; hоч – толщина очесного слоя (обычно составляет около 0,1 м), м; hзащ – толщина защитного слоя (зависит от направления использования месторождения после рекуль тивации; подробно об этом – в п. 3.3, однако в связи со сложностью рельефа выработанные месторождения для добычи кускового торфа методом стилки редко используются для сельскохозяйственного назначения и лесонасаждения, поэтому толщина защитного слоя не превышает 0,2 м), м; kос – коэффициент осадки залежи при осушении (4.15). Глубина карьера не может быть больше максимальной глубины ко- пания экскаватора, которая определяется его технической характерис - тикой. Величина ширины рабочего карьера bк должна быть постоянной на всем протяжении карьера. Для определения величины bк, м, исходят из условия, что торф, экскавированный на участке карьера с длиной, равной ширине примыкающей к нему карты, должен быть выстлан на этой карте. Следовательно, объемы экскавированного торфа и выстланного на карту должны быть равны. Тогда , (4.68) где Vст – объем бункера стилочной машины, м 3 ; kз – коэффициент заполнения бункера стилочной машины (обычно принимают kз = 0,9); nл – число лент, выстилаемых на карте, шт.; Вк – ширина карты, м; kпот –
113 коэффициент, учитывающий потери торфа в рабочем сечении карьера; kу – коэффициент уплотнения торфа при переработке и формовании. Число лент, выстилаемых на карте nл, шт.: , (4.69) где (Вк – 6,5) – ширина полосы на карте, используемая для стилки, м; (bм + 0,07) – ширина мундштука и зазора между соседними лентами, м. Коэффициент, учитывающий потери торфа в рабочем сечении карьера kпот : , (4.70) где,, – потери на пень, недобор и мерзлоту соответственно, %. Потери на пень , %, зависят от пнистости : . (4.71) Потери на мерзлоту ,%: , (4.72) где hм – нормативная средняя глубина промерзания (западнее Урала равна 0,1 м, на Урале и восточнее Урала – 0,18 м). Коэффициент уплотнения и эксплуатационная влага залежей приве- дены в табл. 4.10 [33]. Таблица 4.10 Коэффициент уплотнения и эксплуатационная влага залежей при производстве кускового торфа методом стилки Вид залежи Коэффициент уплотнения kу Эксплуатационная влага wэ, % при степени разложения R, % 15–20 21–30 31–40 более 40 15–20 21–30 31–40 более 40 Низинная 0,84 0,92 0,97 0,98 88 87,5 87 86 Верховая 0,86 0,93 89 88,5 88 87 Вместо числа циклов в этой технологии принято употреблять термин «коэффициент оборота полей стилки» kоб: , (4.73) где Тсез – общая продолжительность сезона, дней; τс – продолжительность сушки торфа, дней (см. табл. 4.9); 3 – число дней, выделенных на межцикловой ремонт (фрезерование и просушку полей стилки) [44]. Коэффициент оборота полей не округляется, так как при последнем расстиле может быть застлана та часть полей, на которой торф успеет высохнуть до уборочной влаги (например, kоб = 2,3 показывает, что поля сушки 2 раза застилаются полностью, а 3-й раз – только на 30 %).
114 Общая продолжительность сезона Тсез определяется как сумма продолжительности добычи Тд (см. табл. 4.8) и сушки расстила τс: . (4.74) Ширина сезонного карьера bс, м: . (4.75) Общая ширина карьера за весь срок эксплуатации Вкт, м: , (4.76) где Nам – срок амортизации или продолжительность периода работы на полную мощность, лет (принимается 15–35 лет). При проектировании схемы расположения карьеров необходимо соб- люсти условия: 1. Между осями 2 параллельных карьеров, разработка которых ведется навстречу друг другу, должны находиться участки залежи, обеспечивающие их работу в течение всего срока эксплуатации. 2. Каждый карьер должен иметь примыкающее к нему поле стилки. Следовательно, можно определить величину расстояния между карьерами А, м: , (4.77) где Вп.с – общая ширина поля стилки, м. Формула для определения ширины поля стилки – , (4.78) где lр – рабочая длина расстила, м; l1 – ширина полосы возле карьера для кантовок машин, м (принимается 25 м); l2 – ширина подштабельной полосы, м (принимается 25 м) [33]. После окончания эксплуатации карьера с полной мощностью на торфяном месторождении остаются невыработанные межкарьерные полосы с шириной 2 полей стилки. Их дальнейшая разработка проводится в период затухания. Эти полосы могут быть использованы для производства других видов торфяной продукции или для производства торфа фрезформовочным методом. 4.11. Расчет сырьевой базы, годовой программы, циклового и сезонного сборов предприятия по производству торфа методом стилки Балансовые запасы в единицах объема Vб и массы Рб определяются по ранее приведенным зависимостям (3.2)–(3.4). Промышленные запасы высчитываются следующим образом: в единицах объема Vпр, м 3 : , (4.79) где ΣV1–9 – суммарный объем всех потерь торфа, м 3 ; в тоннах воздушно-сухого торфа Рпр, т:
115 , (4.80) где рв.с – выход воздушно-сухого торфа, кг/м 3 , определяемый по формуле (3.4). В рассматриваемом способе добычи потери торфа разделяются на 3 группы. В 1-ю группу входят потери из -за несоответствия степени разложения V1, зольности V2, а также из-за неудобной для разработки конфигурации участков месторождения V3. Каждая из потерь 1-й группы Vi,м 3 , определяется по формуле , (4.81) где – площадь исключаемого участка, га; – средняя глубина залежи на исключаемом участке, м. Во 2-ю группу входят потери на очесный слой V4, на защитный придонный слой V5 и по условиям экскавации V6. Каждую из потерь 2-й группы Vj, м 3 , находим по формуле , (4.82) где – площадь теряемых слоев и прослоек, га; – средняя толщина слоев и прослоек на исключаемом участке, м. Толщина очесного слоя hоч принимается 0,1 м для низинной и 0,2 м для верховой торфяной залежи, толщина защитного придонного слоя hзащ – 0,2 м от поверхности неосушенной залежи (см. с . 112). Средняя толщина слоя hср.э, теряемого по условиям экскавации, м: , (4.83) где nзонд – число точек зондирования; hп – толщина слоя потерь, м, в точке зондирования. Толщина слоя потерь в точке зондирования определяется по формуле , (4.84) где hз – зондировочная глубина залежи, м; hк – максимальная глубина карьера (экскавации), м, пересчитанная на естественную влагу через коэффициент осадки залежи kос ((4.67), (4.15)). В 3-ю группу потерь входят эксплуатационные потери в рабочем сечении карьера, которые связаны с процессом извлечения торфа из залежи. Это потери из-за недобора в карьере (гребешки, дамбы и перемычки V7), промерзания залежи V8, пнистости V9. Потери залежи из-за недобора в карьере V7, м 3 , принимают в размере 1 % от подлежащих разработке запасов Vб: . (4.85) Потери из-за промерзания залежи V8, м 3 : , (4.86)
116 где hм – средняя толщина слоя, теряемого из-за промерзания, м (см. с . 113); Fм – площадь, включенная в потери по условиям промерзания залежи, га. Потери из-за пнистости V9, м 3 , определяются по формуле , (4.87) где – зондировочная пнистость залежи, %; Vв – вырабатываемая часть балансовых запасов, м 3 . Формула для расчета вырабатываемой части балансовых запасов – , (4.88) где – сумма всех потерь без учета пнистости, м 3 . Программа производства определяется по зависимости (3.12). Для производства кускового торфа методом стилки коэффициент амортизации kам = 0,7–0,8, а срок амортизации Nам = 15–35 лет [5]. Полученная программа производства уточняется по запроектированной схеме карьеров и расчетному количеству экскаваторов. Цикловой сбор qц, т/га, при стилке торфа можно рассчитать по параметрам стилки и плотности только что сформованного куска: , (4.89) где fм – площадь выходного отверстия мундштука, м 2 (табл. 4.11 [44]); γк – плотность кускового торфа сразу после выхода из мундштука, зависящая от влаги, типа залежи и степени разложения (см. прилож. 10), кг/м 3 ;kр– коэффициент реализации (3.17); величины потерь торфа а для верховой залежи составляют 4–6 %, а для низинной – 5–8 %); bп – ширина полосы, на которую выстилается 1 лента из мундштука, имеющего nр ручьев, м. Ширину полосы, на которую выстилается 1 лента из мундштука, имеющего nр ручьев, находим по формуле , (4.90) где bм – ширина мундштука, м; 0,07 – зазор между соседними лентами, м. Таблица 4.11 Характеристики съемных мундштуков стилочных машин и параметры кускового торфа, получаемого методом стилки Число ручьев nр, шт. Площадь выходного отверстия мундштука fм, м 2 Ширина мундштука bм, м Сечение куска, м 2 Объем куска, м 3 Высота куска, м 3 0,027 0,330 0,009 0,0036 0,095 3 0,036 0,330 0,012 0,0048 0,110 4 0,036 0,435 0,009 0,0036 0,095 4 0,048 0,435 0,012 0,0048 0,110 5 0,050 0,530 0,010 0,0040 0,095 5 0,0565 0,530 0,0113 0,0045 0,110
117 Сезонный сбор qсез, т/га, определяется как и при добыче фрезерного торфа, но вместо числа циклов используется коэффициент оборота полей kоб: . (4.91) При проектировании участка или предприятия по добыче кускового торфа методом стилки устанавливаются или рассчитываются основные характеристики залежи и направления ис пользования торфяной продукции, балансовые и промышленные запасы, потребность региона в продукции, а также ее экспортный потенциал, годовая программа предприятия, срок работы предприятия [44]. 4.12. Расчет производительности и необходимого количества экскаваторов с их расстановкой по карьеру Экскавация торфа выполняется ковшовыми рамами много- ковшовых экскаваторов или одноковшовыми экскаваторами. Ковшовая рама представляет собой устройство непрерывного действия, снабженное рядом ковшей, которые расположены последовательно на замкнутых пластинчатых цепях, перемещающихся по направляющим. Одноковшовый экскаватор – это машина циклического действия, его производительность во многом определяется объемом ковша. В процессе работы ковшовая рама поворачивается на некоторый угол и возвращается назад, совершая веерообразные движения, а также опускается и поднимается, что позволяет ей экскавировать торф, разрабатывая залежь различной глубины. При работе ковшовой рамы образуется карьер, размеры которого зависят от мощности торфяного пласта и типа экскаватора. Производительность ковшовой рамы экскаватора , м 3 /ч, подсчитывается по формуле , (4.92) где Vк – объем ковша, м 3 ; u – скорость ковшовой цепи, м/с; kн – коэффициент наполнения ковша, зависящий от глубины залежи (табл. 4.12 [33]); kу – коэффициент уплотнения, зависящий от типа залежи и степени разложения (см. табл. 4.10); t – шаг установки ковшей, м; kрых – коэффициент разрыхления торфа (принимается в интер- вале 1,1 –1,3) [33].
118 Таблица 4.12 Коэффициент наполнения ковшей kн Показатели Глубина экскавации, м Менее 1 1–2 2–3 3–4 Коэффициент наполнения ковшей для экскаваторов типа ТЭМП 0,85 0,95 1,1 1,2 Коэффициент наполнения ковшей для экскаваторов типа МТК-14 с бункером-накопителем 0,8 0,9 1 1,1 Ниже приведена краткая техническая характеристика многоковшовых экскаваторов (табл. 4.13). Таблица 4.13 Краткая техническая характеристика многоковшовых экскаваторов Показатели Тип многоковшовых экскаваторов ТЭМП МТК-14 Геометрическая вместимость ковша Vк, м 3 0,13 0,058 Шаг установки ковшей t, м 1,28 1,68 Скорость ковшовой цепи u, м/с 0,49 0,65 Общая установленная мощность двигателей Nдв, кВт 160 81 Объем бункера, м 3 Отсутствует 15 Эксплуатационный вес машины с прессом и бункером (при наличии), кН 436,55 259,97 Эксплуатационная производительность многоковшового экска- ватора Qэ, м 3 /ч, определяется производительностью ковшовой рамы Qо или пресса стилочной машины Qпр и потерями рабочего времени (коэффициентом использования рабочего времени kt): , (4.93) . (4.94) Из 2 найденных значений выбирают меньшее, которое и используют в дальнейших расчетах. КИРВ зависит от пнистости торфяной залежи и места расположения участка добычи (табл. 4.14) [33]. Таблица 4.14 Коэффициент использования рабочего времени Тип экскаватора Пнистость торфяной залежи П, % До 1 1,1–2,0 2,1–3,0 Более 3 ТЭМП с 2 стилочными машинами 0,79 0,76 0,71 0,66 БЭТ-1 (МТК-14) с 1 стилочной машиной 0,72 0,68 0,63 0,50 Сезонная производительность экскаватора Qсез, м 3 /год, определяется по формуле
119 , (4.95) где t – продолжительность работы экскаватора в сутки, принимаемая в расчетах по проектированию 16 ч; Тд – календарная продолжительность сезона добычи (см. табл. 4.8), дней; 3 – среднее число дней в сезоне, затрачиваемых экскаватором на холостые перегоны. Сезонная выработка экскаватора при пересчете на условную влагу Рсез, т: , (4.96) где kр – коэффициент реализации (3.17); величины потерь торфа а для верховой залежи составляют 4–6 %, а для низинной – 5–8 %); рс.к – выход готовой продукции при условной влаге из переработанного и сформованного торфа, кг/м 3 [44]. Выход готовой продукции при условной влаге из переработанного и сформованного торфа рс.к рассчитывается так: . (4.97) Для одноковшовых экскаваторов различают теоретическую (пас- портную), техническую, эксплуатационную и годовую (сезонную) произво- дительность. Теоретическая производительность экскаватора Qтеор – количество торфа, м 3 , которое может быть переработано за 1 ч при непрерывной работе. При этом удельное сопротивление породы копанию kэ принимают максимально допустимое по паспорту машины; коэффициенты наполнения ковша kн и разрыхления породы kр – равными единице; угол поворота на разгрузку – 90°; скорости рабочих движений устанавливаются номинальными (по паспорту) [45]. Формула для определения теоретической производительности – , (4.98) где V – емкость установленного на экскаваторе ковша (стандартного или сменного), м 3 ; t – продолжительность цикла работы машины, с (указывается в технической характеристике экскаватора для угла поворота стрелы на разгрузку, равного 90°; для углов поворота, отличных от 90°, время цикла умножают на коэффициент корректировки kу (табл. 4.15)). Таблица 4.15 Коэффициенты корректировки времени цикла по углам поворота стрелы экскаватора при разгрузке Угол поворота стрелы экскаватора на разгрузку kу 1 2 45° 1,26 60° 1,16
Продолжение табл. 4.15 1 2 75° 1,07 90° 1,0 120° 0,88 150° 0,79 180° 0,71 Величина угла поворота на разгрузку зависит от схемы движения стилочных машин, обслуживающих экскаватор в карьере, и может составлять от 90 до 180°. Теоретическая производительность для данного экскаватора – всегда величина постоянная и повысить ее можно только путем внесения усовершенствований в его конструкцию. Эта производительность указывается в паспорте машины, и по ней можно сравнивать различные экскаваторы, оценивать их совершенство [45]. Техническая производительность Qтех – это максимальная производительность данного экскаватора по рыхлой массе торфа при его непрерывной работе на данном карьере с конкретными физико- механическими свойствами за единицу времени, м 3 /ч. Она рассчитывается с учетом категории породы, коэффициентов разрыхления торфа kр и наполнения ковша kн, а также перерывов в работе, неизбежных для машины (например, времени передвижения экскаватора по карьеру до следующего места стоянки): , (4.99) где kэ – коэффициент экскавации; tр – продолжительность непрерывной работы экскаватора с одного места стоянки в течение 1 ч или смены (для приближенных расчетов tр = 0,75–0,83 ч); tп – длительность перемещения (или перемещений) экскаватора по карьеру в течение 1 ч работы машины (tп = 0,17–0,25 ч). Формула для определения коэффициента экскавации kэ – , (4.100) где kн – коэффициент наполнения ковша, равный отношению объема разрыхленного торфа в ковше к паспортной емкости ковша (kн = 1,2–1,5); kрых – коэффициент разрыхления торфа, характеризующийся отношением объема торфа в разрыхленном состоянии к объему того же торфа в залежи (принимается в интервале 1,1–1,3 [33]). Эксплуатационная производительность Qэ – это действительный объем торфа, переработанный экскаватором за определенный период, (например, за сутки), м 3 . Она рассчитывается с учетом конкретных условий карьера, неизбежных организационных и технологических 120
121 простоев, связанных с приемкой смены и осмотром машины, смазкой, подачей стилочных машин и др.: , (4.101) где t – суточная продолжительность работы, ч (обычно принимается 16 ч); kис – коэффициент использования экскаватора за время работы (для экскаваторов, работающих со стилочными машинами, kис = 0,8–0,9). Для повышения производительности можно увеличивать величину емкости ковша и коэффициента его наполнения до максимально допустимых значений kн как для стандартного, так и для сменных ковшей различной емкости [45]. Необходимо учитывать, что можно получить максимальную производительность и при меньшей емкости ковша, но с большей величиной коэффициента его наполнения. Одним из критериев, определяющих максимальное значение коэффициента наполнения ковша, является соответствие потребляемы х средневзвешенных мощностей приводов экскаватора установленным паспортным значениям мощностей этих узлов. Эксплуатационная производительность может быть сменной, су- точной, месячной и годовой (в последнем случае учитываются потери времени на профилактические осмотры, текущие и капитальные ремонты). Годовая (сезонная) производительность Qг – объем добытого экскаватором торфа в год (сезон), м 3 : , (4.102) где Тд – число рабочих дней в году для экскаватора (см. табл. 4.8); 3 – среднее число дней в сезоне, затрачиваемых экскаватором на холостые пробеги, или в единицах массы в переводе на условную влагу Рсез, т (4.95). По зондировочным данным, которые определяют изменения глубины залежи по оси карьера, строится его продольный профиль. По результатам построения продольного профиля карьера составляется ведомость, по данным которой можно узнать значение площади продольного профиля между пикетами и ее суммарное значение. При составлении ведомости учитываются свойства торфа и его потери при экскавации. Умножив площадь продольного профиля на определенную для данного карьера ширину, получают объем торфа, экскавируемого из карьера за 1 проход экскаватора. После этого определяют число экскаваторов nэк, работающих на данном карьере одновременно, шт.: , (4.103) где Qк – объем торфа, извлеченного из карьера за один проход экскава- тора, м 3 .
122 Формула для определения объема торфа, извлеченного из карьера за 1 проход экскаватора, Qк – , (4.104) где Fк – площадь продольного профиля карьера, м 2 ; bк – ширина рабочего карьера, м (4.68); kу – коэффициент уплотнения торфа при переработке и формовании (см. табл. 4.10); kпот – коэффициент, учитывающий потери торфа в рабочем сечении карьера (4.70). Общее число экскаваторов, необходимое для выполнения программы предприятия nэп, ш т.: , (4.105) где Ргод – годовая программа предприятия, т (3.12). Найденное число машин распределяют по карьерам в соответствии с расчетом. Что касается округления количества экскаваторов, то при этом необходимо учитывать, что значительное изменение их числа на карьере будет влиять на интенсивность его разработки, а значит, и на коэффициент оборота полей стилки (4.73). Поэтому округлять желательно до 1-го целого числа в большую или меньшую сторону по правилам округления. После получения уточненного (округленного) числа экскава - торов n′эп из формулы (4.105) уточняется программа предприятия Р′г од, т, а из (3.12) – амортизационный период N′ам. Чтобы расставить экскаваторы вдоль карьера: 1. Определяют площадь продольного профиля карьера F1, м 2 , которая соответствует выработке одного экскаватора за технологический цикл: . (4.106) 2. По ведомости продольного профиля находят суммарную площадь карьера, которая численно равна F1. Определив, какому по счету пикету она соответствует, и зная расстояние между пикетами, можно установить длину прохода экскаватора за 1 технологический цикл. 3. В точке, где проход 1-го экскаватора заканчивается, обозначают начальное положение второго экскаватора. 4. Отсчитав от точки начального положения 2-го экскаватора отрезок, равный длине его рабочего прохода за один цикл, обозначают начальное положение 3-го экскаватора и так до тех пор, пока все экскаваторы не будут расставле ны.
123 4.13. Расчет производительности и количества машин по стилке и сушке кускового торфа Формование и стилку торфа осуществляют стилочные машины, которые работают в тандемах с торфодобывающими экскаваторами. Загрузившись у экскаватора и дойдя до поля стилки, стилочная машина по мере своего движения вдоль карты выдавливает из мундштуков переработанную торфяную массу, образуя непрерывную ленту, состоящую из нескольких параллельных ручьев. Пассивный секач разрезает эту ленту на отдельные отсеки длиной около 400 мм. В процессе такой стилки скорость выхода торфяной массы регулируется при помощи шиберной заслонки, изменяющей подачу торфа из бункера стилочной машины в шнековое устройство. Объем торфа в выстланной ленте соответствует объему бункера стилочной машины, поэтому из (4.68) , (4.107) тогда длина ленты lл, м, , (4.108) где fл – площадь поперечного сечения ленты, равная в среднем площади выходного отверстия мундштука (см. табл. 4.11), м 2 ; Vст – вместимость стилочной машины, м 3 ; kз – коэффициент заполнения бункера стилочной машины (принимается 0,9); kу – коэффициент уплотнения (см. табл. 4.10). Из (4.107) следует, что, изменяя площадь выходного отверстия мундштука, можно регулировать длину расстила. Это позволяет лучше использовать условия сушки, площадь полей стилки, изменять производительность машин. Торфяные ленты выстилаются только на используемой части ширины карты Висп, которая на 6,5 м меньше общей (4.69). Незастланная часть карты используется для выхода стилочной машины после последнего прохода. Промежуток между ручьями лент составляет 0,07 м (4.90), поэтому ширина полосы, занимаемой на карте 1 лентой, bп будет больше ширины мундштука на 0,07 м. Число лент, выстилаемых на карте, nл определяется по формуле (4.69). Полученное таким образом число лент округляют до ближайшего меньшего. Толщина расстила hп.с, м, представляющего собой плотный слой переработанного торфа, образованный из выстилаемых кусков и распределенный ровным слоем по всей площади используемой части карты, рассчитывается по формуле . (4.109) Эксплуатационная производительность стилочной машины Qст, м 3 /с, вычисляется по формуле
124 , (4.110) где kt – коэффициент использования рабочего времени стилочной машины; tц – продолжительность рабочего цикла машины, с. Продолжительность рабочего цикла машины tц, с, находим так: , (4.111) где tр.х – продолжительность рабочего хода, с; tвоз – продолжительность возвращения машины, с; tвсп – вспомогательное время цикла, с. Формула для определения продолжительности рабочего хода tр.х – , (4.112) где – скорость рабочего хода машины, м/с; kv – коэффициент использования скорости. Продолжительность возвращения машины tвоз находим по формуле , (4.113) где – скорость возвращения машины, м/с. Вспомогательное время цикла tвсп : , (4.114) где t1 – выход машины к началу стилки, опускание стилочного аппарата, включение подвижного дна (t1 = 35 с); t2 – переключение передач, подъем стилочного аппарата (t2 = 10 с); t3 = 35 с – подход к экскаватору (t3 = 35 с) ; t4 – загрузка бункера (t4 = 90 с). Сушка кускового торфа, полученного методом стилки, производится на специально осушенных полях, примыкающих к разрабатываемым карьерам, или на суходолах. На процесс сушки торфа оказывают влияние факторы: состояние осушительной сети, фильтрационная способность залежи и ее влагоемкость. В зависимости от этих факторов все поля сушки разделены на 4 класса (см. табл. 4.9). Лучшими считаются поля I-го класса. С переходом на более глубокие залежи, а также на залежи верхового типа фильтрационная способность полей уменьшае тся, класс полей ухудшается. От класса полей и их географического положения зависит нормативная продолжительность сушки торфа (см. табл. 4.8, 4.9). Общая площадь полей сушки Fст , м 2 , торфяного предприятия, ведущего добычу кускового торфа методом стилки: , (4.115) где Вп.с – ширина поля сушки, м (4.78); ΣLк – суммарная длина карьеров, м. Площадь нетто полей сушки Fст.н , м 2 : , (4.116) где kи.п – коэффициент использования площади.
125 Коэффициент использования площади kи.п находим по формуле , (4.117) где Bк – общая ширина карты (Bк = 30–50 м [33]). Если на различных карьерах или их участках длина стилки или сезонные сборы различны, то площади полей сушки для каждого участка определяются отдельно, а затем суммируются. Все операции по сушке выполняются машинами МТК-21Б, МТК-22 или аналогичными (см. табл. 4.4). Определение их производительности S, га/ч, ведется по формуле (4.40). Сезонная выработка машины Sсез, га, при выполнении 1 операции по сушке: , (4.118) где t – продолжительность рабочего дня, обычно принимаемая 16 ч; Тд – нормативная продолжительность сезона добычи, дней (см. табл. 4.8); Т10 – количество неблагоприятных по погодным условиям дней (см. прилож. 8); τс – продолжительность сушки одного расстила, дней (см. табл. 4.9). Число машин, необходимое для выполнения операций по сушке , nс: , (4.119) где k1, k2, k3 – коэффициенты охвата торфа ворочкой, валкованием и переукладкой валков соответственно; S1, S2, S3 – сезонная выработка машины по ворочке, валкованию и переукладке валков соответственно, га; Fр – развернутая площадь полей сушки, га. Развернутая площадь полей сушки Fр определяется по формуле , (4.120) где kоб – коэффициент оборота полей сушки (4.73). 5. ОСНОВЫ ПОДГОТОВКИ И РЕМОНТА ТОРФЯНЫХ ПОЛЕЙ 5.1. Подготовка торфяных полей к эксплуатации Перед разработкой торфяных полей проводят подготовительные работы, которые можно разделить на 2 группы: осушение торфяных месторождений с эксплуатационными площадями и подготовка поверхностных слоев эксплуатационных площадей. Осушение торфяных полей обеспечивает повышение несущей способности верхних слоев залежи; создание сухой и плотной поверхности для лучших условий сушки фрезерной крошки; достаточно низкую эксплуатационную влагу торфа в верхних разрабатываемых слоях залежи; условия для быстрого отвода поверхностных вод. Для осушения торфяных
126 месторождений требуется проведение мероприятий по созданию сети, которая включает водоприемники, а также систему картовых, валовых и магистральных каналов. В отдельных случаях появляется необходимость в дополнительных элементах осушительной сети, например в ловчих (для ограждения массива от притока значите льного количества грунтовых вод) или нагорных каналах (для перехвата поверхностных вод, стекающих на осушаемую площадь со склонов окружающей местности). Иногда требуются сооружение насосных установок для осушения участков месторождения, находящихся в низине, ограждение этих участков дамбами от весенних и летних паводков, сооружение водосбросов, шлюзов и других гидротехнических систем. Магистральный канал нужно проводить в направлении кратчайшего расстояния к водоприемнику и по самым низким отметкам массива. Для уменьшения объема работ и лучшего сброса воды валовые каналы желательно направлять по наибольшему уклону поверхности. Они обычно впадают в магистральные под прямым углом; расстояние между ними – 500 м. Расположение валовых и магистральных каналов определяется проектом. Для сооружения магистральных и валовых каналов применяются экскаваторы типа «обратная лопата», например МТП-71, ЕТ-16, ЭО -3223 или экскаваторы-драглайны. Драглайн обычно используют при рытье магистральных, а «обратную лопату» – валовых каналов. Производительность экскаватора, необходимое количество экска- ваторов на месторождении определяются по формулам (4.98)–(4.105). В качестве годовой программы принимается масса (или объем) залежи, извлекаемой экскаваторами на месторождении за год при рытье осушительной сети каналов. При работе экскаваторов на сильно увлажненной залежи с использованием специальных подкладочных средств для передвижения, при выемке грунта из-под воды и при других трудных условиях производительность снижается. 5.2. Ремонт торфяных полей В результате проведения комплекса работ по осушению и обработке поверхностных слоев торфяных месторождений создаются рабочие площади, пригодные для разработки. Для успешной эксплуатации поля должны соответствовать требованиям: иметь исправную осушительную и водоотводящую сеть; поверхность рабочих участков должна быть спланирована; количество древесных включений и неразложившегося торфа (очеса) в разрабатываемом слое должно быть минимальным. Однако при эксплуатации даже хорошо подготовленные площади ухудшаются, что ведет к снижению показателей производства. Для поддержания рабочих полей в хорошем состоянии при их эксплуатации
127 производятся ремонтные работы, которые подразделяются на ежегодные и периодические (проводимые 1 раз в несколько лет). Ежегодный ремонт включает виды работ: прочистку картовых и валовых каналов от засорения; ремонт и прочистку трубчатых мостов- переездов через картовые каналы; периодическое срезание приканальных полос; подкорчевку древесных включений, выступающих на поверхности поля; сбор и вывозку выкорчеванных пней и образовавшейся щепы за пределы разрабатываемых полей. Периодический ремонт состоит из работ: углубления картовой, водоотводящей и противопожарной сетей до требуемого профиля; перекладки мостов-переездов; обработки полей методом глубокого фрезерования вместе с древесными включениями на глубину 0,4 м или корчевания древесных включений в верхних разрабатываемых слоях (также до 0,4 м) с вывозкой пней за пределы поля; профилирования поверхности карт; сработки и выравнивания кантовочных и подштабельных полос. Для очистки картовых каналов от жидкой торфяной массы наиболее широко применяются машины РК-ОА, МТП-32 и др. В отдельных случая х при сплошной засоренности каналов сухой крошкой (например, после очень сильных ветров) используют экскаватор с профильным ковшом. Производительность машин РК-ОА, МТП-32 и др. Vк (в метрах в секунду полностью очищенных каналов) определяется по формуле , (5.1) где v0 – скорость машины при выполнений рабочей операции, м/с; kv – коэффициент использования скорости (kv = 0,95); kц – коэффициент использования циклового времени (kц = 0,85); kt – коэффициент использования рабочего времени (kt = 0,8–0,85); n – число проходов машины типа РК-ОА по каналу при одном ремонте [33]. Скорость машины зависит от засоренности канала и произ - водительности рабочего аппарата. Производительность рабочего аппарата на рабочем проходе Qо, м 3 /с: , (5.2) где – максимально допустимая скорость передвижения, м/с; Sо – засоренность картового канала, м 3 /м. Отсюда максимальная (по производительности) скорость . (5.3) По этой максимальной скорости подбирается скорость из техни- ческой характеристики машины. Если окажется, что минимальная скорость машины меньше vмах, то принимается прочистка каналов за п проходов, а засоренность Sо за каждый проход машины снижается в п раз, после чего вновь определяется v'мах и по ней подбирается скорость.
128 Общая протяженность картовых каналов Lр.к, м, подлежащих прочистке в течение сезона на данном предприятии: , (5.4) где L – протяженность одного картового канала, м (L = 500 м); mм – число мостов-переездов на 1 канале (mм = 2); Вм – протяженность 1 моста- переезда, м (Вм = 35 м); zр.к = 1,5 – коэффициент периодичности прочистки (если zр.к = 1,5, то необходимо провести 3 прочистки за 2 года (4-я прочистка на 2-й год совпадает с углублением картовой сети)); М – число карт на производственной площади. Число карт на производственной площади М определяется по формуле , (5.5) где Fбр – общая площадь полей брутто на предприятии, га; fбр – площадь брутто 1 карты, га. Загрузка машин типа РК-ОА в сезоне на прочистке картовой сети составляет 220 машиносмен. Кроме картовых каналов засоряются также трубы мостов-переездов, проложенных в осушительной сети. Для прочистки засорившиеся трубы промывают водой. Существует несколько механизмов для прочистки труб, например машина МТП-34, полуприцепная к трактору ДТ-75 или МТЗ. Она состоит из рабочего органа в виде гидравлической пробки (или головки), катка для воды объемом 5,2 м 3 ; насоса НКФ-54 с подачей 0,015 м 3 /с и давлением 0,6 МПа; всасывающих и напорных шлангов, механизма для подъема и опускания специальной стрелы и ряда дополнительных механизмов. Вес машины – 28,93 кН. Производи- тельность рабочего органа за 1 ч валовой работы – 48–58 погонных метров прочищенных труб. Для срезания приканальных полос применяются бровкорезы БП-1200, прицепные к трактору ДТ-75, МТЗ-1221 или машина СБФ-О . Рабочий орган бровкореза – штифтовая фреза, укрепленная на раме колесной тележки под углом к продольной оси трактора. Расположение фрезы под углом к оси движения трактора способствует выбрасы ванию сфрезерованной крошки по направлению к центру карты. Рабочая ширина захвата – 1,2 м, глубина сработки – около 0,04 м; древесные включения фреза не перерабатывает. Полунавесная на трактор Т-130 машина СБФ-0 имеет рабочий орган – фрезу с тарельчатыми ножами. Она перерабатывает торфяную залежь вместе с древесными включениями от края картового канала на ширину 1,2 м. Глубина фрезерования – 0,34–0,58 м, ширина расстила крошки – до 3 м. Производительность машины – до 600 м/ч. Глубокое сплошное фрезерование торфяной залежи вместе с древесными включениями осуществляется прицепными к трактору Т-130 машинами МТП-41, МТП-42А и полуприцепной машиной МТП-44А. Они
129 обеспечивают глубину фрезерования до 0,4 м и ширину обрабатываемой полосы – 1,7 м. Рабочий орган машин – фреза с тарельчатыми ножами – обеспечивает удельный расход энергии на фрезерование торфа 0,04–0,3 кВт·ч/м 3 , а на фрезерование сырой древесины – 3,5–4,0 кВт·ч/м 3 при производительности 0,09 га/ч и скорости передвижения до 0,253 м/с. Глубина фрезерования обеспечивается сменными отбойными плитами, а уплотнение разрыхленного слоя залежи – задним опорным катком [46]. 5.3. Определение объемов работ и количества оборудования Основные объемы работ приходятся на периодический ремонт. Эти работы выполняются или с применением корчевателей (например, машины МТП-26), или методом сплошного глубокого фрезерова ния (например, с помощью машины МТП-44А). При этом важно установить периодичность проведения ремонта, измеряемую в единицах – 1 раз в Тр лет (сезонов): , (5.6) где Нсл – эффективная толщина слоя, обрабатываемого машиной, м; Hсез – толщина слоя, срабатываемого при добыче торфа за сезон, м. В этой формуле Нсл и Hсез должны быть определены при одинаковой влаге – осушенной или неосушенной. Проще расчеты производить по осушенной залежи. Примерные значения вла ги слоев, обрабатываемых машинами (толщиной до 40 см), можно принимать равными 82–84 % (для залежи низинного типа), 84–86 % (для залежи верхового типа). При повышении степени разложения залежи среднее значение вла ги снижается. Толщина срабатываемой за сезон осушенной залежи, м: , (5.7) где qсез – сезонный сбор торфа, т/га; wу – условная влага торфа, %; ω' – коэффициент использования площади с учетом ремонтов мулу (3.16); kр – коэффициент реализации готовой продукции (если R ≤ 25 %, kр = 0,9; если R=26–40%, kр = 0,93 и если R>40%, kр=0,95[33]); wсл – влага обрабатываемого слоя, %; γсл – плотность обрабатываемого слоя, кг/м 3 [33]. Плотность обрабатываемого слоя γсл находим по формуле , (5.8) где γз – плотность осушенного неуплотненного слоя залежи (см. прилож. 1, 2) при определенной влаге обрабатываемого слоя wсл, кг/м 3 ; kу– коэффициент уплотнения залежи от работающих машин (kу = 1,1–1,2). Фактическая (эффективная) толщина слоя Нсл, освобожденная от древесных остатков, всегда меньше расчетной (по паспорту машины) вследствие неравномерности глубины фрезерования машинами МТП-42, МТП-44А и неполного извлечения пней корчевате лями из нижних
130 горизонтов обрабатываемого слоя. Следовательно, при определении Нсл необходимо вводить поправочный коэффициент качества ремонта kк.р: , (5.9) где Нп – толщина слоя, обрабатываемая машиной по паспорту, м. Для корчевателя пассивного типа kк.р = 0,4–0,45; для корчевателей с активными рабочими органами kк.р = 0,7–0,85; для сплошного фрезерования машинами МТП-41, 42, 44А kк.р = 0,85–0,9. Величина, обратная периодичности ремонта Тр, называется коэффициентом периодичности обработки Z: . (5.10) Годовой объем работ по обработке поверхности карт Fр, га: , (5.11) где Fбр – общая площадь эксплуатационных полей (брутто), га; k0 – коэффициент обработки площади брутто, примерно соответствующий технологическому коэффициенту использования площади ω' мулу (3.16); n – число обработок при одном ремонте, шт. Для корчевателей с активными рабочими органами (МТП-81), а также профилировщиков типа МТП-52 и машин глубокого фрезерования типа МТП-42, 44 n = 1,1–1,2 (учитывается повторная обработка площадей) [33]. Необходимое количество машин для ремонта nм: , (5.12) где Fр – годовой объем работ по обработке поверхности карт, га; Fсез – годовая производительность машины по ремонту площадей, га. Формула для определения годовой производительности машины по ремонту площадей Fсез – , (5.13) где Fсм – сменная производительность машины, га; nсм – число рабочих смен в сезоне (табл. 5.1 [33]). Таблица 5.1 Сроки выполнения и загрузка оборудования при подготовке площадей Работы Сроки выполнения Число рабочих дней Число смен Сводка леса, вывозка древесины Апрель-декабрь 200 300 Корчевание пней активным корчевателем Май-октябрь 125 200 Глубокое фрезерование залежи Май-октябрь 125 200 Профилирование поверхности, сбор щепы Май-октябрь 115 180
131 Аналогичным способом подсчитывают объем работ и потреб ное оборудование и на других видах ремонтных работ (на углублении осушительной и водопроводной сети, на обработке приканальных полос, на погрузке и вывозке древесных остатков и т. д .). При подсчете общего потребного количества оборудования и персонала для ремонта эксплуатационных площадей следует учитывать и то оборудование, которое используется на подгото вке новых участков полей вместо вырабатываемых (так назы ваемых прирезок) [33]. При ремонтных работах на эксплуатируемых площадях как в летнее время, так и после сезона используются по возможности тракторы и персонал с машин по добыче торфа. Летние ремонтные работы выполняются с 1 июля по 31 августа за исключением дней с выпадением значительных осадков и сразу после их выпа дения из-за плохой проходимости машин. Таких дней в течение сезона бывает 30–40, т. е . ремонт может осуществляться в течение 65–75 дней. Тракторы и персонал с добычи торфа могут быть использованы в течение 25–30 дней и на ремонте площадей, так как рабочих дней по добыче торфа бывает обычно 40–50. Кроме того, в дни, когда производится добыча торфа, тракторы с операцией по ворошению и валкованию в течение одной смены могут быть использованы на работах по ремонту с машинами СП, МТП-24 и т. д. Осенью ремонтные работы, как правило, выполняются до 1–15 ноября в течение 35–45 рабочих дней при работе в 1–1,5 смены (50–60 рабочих смен). Отдельные виды работ (углубление валовых каналов) при относительно благоприятных метеорологических условиях могут продолжаться даже в зимние месяцы (декабрь, январь) [33]. Следует отметить, что ремонтные работы (особенно по обработке поверхности карт в осеннее и зимнее время) ухудшают качество ремонта (за исключением глубокого фрезерования), приводят к снижению производительности труда и увеличению стоимости работ. Поэтому желательно основные объемы ремонтных работ выполнить летом.
132 ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ НА РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКУЮ РАБОТУ ПО ТЕМЕ «ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА ТОРФОДОБЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ФРЕЗЕРНОГО ТОРФА» Задание на расчетно-графическую работу Выполнить технологические расчеты предприятия по производству фрезерного торфа на топливо, подлежащего последующему брикетированию на территории Московской области при условиях: тип залежи – низинный; площадь в границах промышленной залежи – Fпр = 1 500 га; средняя глубина залежи hср = 3,1 м; естественная влага залежи wе = 88 %; степень разложе ния залежи R = 25 %; толщина очесного слоя hоч = 0,15 м; пнистость залежи П = 0,8 %; направление использования месторождения после выработки – создание сельскохозяйственных угодий; метод уборки фрезерного торфа – скреперно-бункерным комплексом машин; тип уборочной машины – МТФ -43А. Подобрать необходимую технику, рассчитать количество механиков- водителей и горючесмазочных материалов на сезон. Выполнение задания 1. Предварительная площадь первоочередного участка Fбр (3.1): , где Fпр – площадь в границах промышленной залежи (дана в задании); принимаем: = 0,38·1 500 = 570 га. 2. Глубина залежи на первоочередном участке. Считаем, что глубина залежи h'з на первоочередном участке равна средней глубине залежи в массиве: h'з = hср = 3,1 м. 3. Балансовые запасы торфа в единицах объема Vб, м 3 (3.2): = 104 · 1 500·3,1 = 465·105 м 3 . 4. Балансовые запасы Рб в тоннах воздушно-сухого торфа, т (3.3): , где рв.с – выход воздушно-сухого торфа, кг/м 3 .
133 Выход воздушно-сухого торфа рв.с, кг/м 3 , определяется так (3.4): , где γе – естественная плотность залежи, кг/м 3 , определяемая по таблицам С.А. Сидякина при соответствующих степени разложения и влаге для верховой и низинной залежи (см. прилож. 1, 2); wе – естественная влага залежи, %; wу – условная влага залежи, % (устанавливается 40 % для уборки фрезерного торфа на топливо, брикетирование и подстилку и 55 % для сельскохозяйственного использования (компосты, питательные грунты и т. д.)). По таблице (см. прилож.2) находим для wе = 88% и R=25%, γе = 925 кг/м 3 . Тогда в с кг/м 3 , следовательно: т. 5. Потери при эксплуатации Σβi (3.8): , где βоч – потери на очес, %; βзащ – потери на создание защитного слоя после выработки месторождения, %; βп – потери на пнистость залежи, %; βпл – потери по площади месторождения, %; βос – потери по условиям осушения, %; βэк – потери по условиям эксплуатации, %. Потери на очес βоч обусловлены толщиной очесного слоя hоч (3.9): %. Потери на защитный придонный слой βзащ, оставляемый для защиты добываемого торфа от излишнего зазоления и служащий в дальнейшем основой для рекультивации выработанных площадей (3.10): , где hзащ – толщина защитного слоя, м (при рекультивации выработанны х торфяников толщина защитного слоя принимается для создания сельскохозяйственных угодий – 0,5 м (см. с . 60)). Тогда %. Потери на пнистость βп определяются пнистостью торфяной залежи П (см. с . 60) по материалам изысканий массива (3.11): = 0,8%. Потери по площади βпл составляют 2–3 % балансовых запасов залежи (см. с . 60). Принимаем βпл = 2 %.
134 Потери по условиям осушения βос – 4–5 % балансовых запасов залежи, как правило (см. с . 60). Принимаем βос = 4 %. Потери по условиям эксплуатации βэк при уборке бункерными машинами механического и пневматического типов принимают βэк = 4–6 % балансовых запасов залежи (см. с . 60). Принимаем βэк = 5 %. Общие потери %. 6. Коэффициент использования залежи kи.з (3.7): . 7. Промышленные запасы в единицах объема Vпр, м 3 (3.5): м 3 . 8. Промышленные запасы в тоннах воздушно-сухого торфа Рпр , т (3.6): т. 9. Предварительная расчетная программа добычи торфа Ргод (3.12): , где kам – коэффициент амортизации, учитывающий сработку полезны х запасов залежи в период полной мощности (рекомендуемое значение kам = 0,85); Nам – амортизационный период для предприятий большой мощности (400 тыс. т и более), как правило, принимают 20–25 лет (см. с . 60). Принимаем Nам = 20 лет. Тогда т. 10. Цикловой сбор qц, т/га, рассчитывается для первых 3 лет эксплуатации предприятия (3.13): , где hф – глубина фрезерования, м (см. табл. 3.1); γэ – плотность фрезеруемого слоя залежи при эксплуатационной влаге wэ и заданной степени разложения, кг/м 3 (см. прилож. 1 или 2); wу – условная влага залежи, %; αс – коэффициент циклового сбора, указывающий на то, какая часть фрезерного торфа убирается за каждый цикл (см. табл. 3.2 и 3.3). Первый год эксплуатации: hф=0,011м;wэ= 78%;γэ=656кг/м 3 ;αс =0,55;wу=40%. т/га. Второй год эксплуатации: hф=0,011м;wэ= 78%;γэ=656кг/м 3 ;αс =0,60;wу=40%.
135 т/га. Третий год эксплуатации: hф=0,011м;wэ = 75%;γэ = 604кг/м 3 ;αс =0,65;wу=40%. т/га. 11. Сезонный сбор qсез, т/га, рассчитывается для первых 3 лет эксплуатации предприятия (3.14): , где nц – нормативное количество двухдневных циклов за сезон (см. прилож. 3), зависящее от географического положения торфодо- бывающего предприятия, типа торфяной залежи, степени разложения и условной влаги торфяной продукции. Для Московской области низинного типа залежи с R = 25 % и wу=40%(позаданию),nц=25. Первый год эксплуатации: т/га. Второй год эксплуатации: т/га. Третий год эксплуатации: т/га. 12. Коэффициент использования фрезерных полей с учетом ремонтов ω ' (3.16): , где ω – коэффициент использования площади карт, определяемый из табл. 3.4 в зависимости от типа торфяной залежи, метода уборки, числа убираемых валков в складочную единицу и места расположения штабеля (для уборки скреперно-бункерным комплексом машин ω = 0,84); ω1 – коэффициент, учитывающий вывод площади в ремонт в течение сезона, нормируемый пнистостью (при П ≤ 1,5 %, ω1 = 0,95). Тогда . 13. Коэффициент реализации kр, учитывающий потери торфа при хранении (3.17): , где а – потери торфа при хранении. Для топливного торфа и степени разложения добываемого торфа R≤25%;а=10%(см.с.64).Тогда . 14. Толщина сработки залежи за сезон hсез определяется для первых 3 лет эксплуатации предприятия (3.15):
136 . Первый год эксплуатации: Второй год эксплуатации: Третий год эксплуатации: 15. Продолжительность работы N1, лет, на данной площади (или первоочередном участке) без прирезок (3.18): лет. 16. Приближенная среднегодовая прирезка fпр за год для всего периода деятельности предприятия (3.19): , где Fпр – площадь в границах промышленной залежи, га (по заданию); Fбр – предварительная площадь брутто первоочередного участка, га (см. п. 1); N'ам – уточненный срок амортизации, лет (уточнение начального срока амортизации 20–25 лет (см. с . 60) производится на основании данных, выявленных в ходе проектных расчетов, при этом начальный срок амортизации может остаться и неизменным); N1 – продолжительность работы (лет) на данной площади (или первоочередном участке) без прирезок (см. п. 15). Принимаем N'ам = 20 лет, тогда га/г. 17. Площадь эксплуатационных полей Fн, га, необходимая для обеспечения намеченной программы добычи торфа (3.20): , где Ргод – программа добычи торфа (см. п. 9), т; qсез – сезонный сбор за период эксплуатации предприятия на полную мощность (или за 3-й год с момента эксплуатации предприятия), т/га (см. п. 11). га.
137 18. Предварительный выбор оборудования для осуществления технологического процесса добычи торфа: фрезерование – фрезер МТФ-19 с трактором Т-150К; ворошение – ворошилка МТФ-22 с трактором Т-150К; валкование – валкователь МТФ-33Б с трактором Т-150К; уборка – уборочная машина МТФ-43А с трактором ДТ-75Б; штабелирование – штабелирующая машина МТФ-72. 19. Расчет производительности фрезеров МТФ-19 Sфр (3.40): , где vтф – максимальная паспортная скорость трактора с фрезером, м/с; b – ширина захвата фрезера, м; kb – коэффициент использования ширины захвата (всегда меньше единицы, зависит от кратности ширины карты и ширины захвата машины); kv – коэффициент использования скорости трактора (учитывает снижение скорости в результате неизбежного буксования гусениц или колес и выравнивание направления движения агрегата); kц – коэффициент использования циклового времени; kt – коэффициент использования рабочего времени машины (КИРВ). Все вышеперечисленные данные содержатся в прилож. 5 vтф =3,89м/с;b=9,5м;kb=0,906;kv= 0,90;kц =0,87;kt= 0,83.Тогда га/ч. 20. Расчет производительности ворошилок МТФ -22 Sвор (3.40): , где согласно данным прилож. 5 vтвор = 3,01 м/с; b = 19,2 м; kb = 0,997; kv = 0,95;kц=0,92;kt=0,85. га/ч. 21. Расчет производительности валкователей МТФ-33Б Sвал (3.40): , где согласно данным прилож. 5 vтвал = 2,59 м/с; b = 19,0 м; kb = 1,0; kv = 0,95; kц = 0,87; kt = 0,81. га/ч. 22. Цикловой сбор при уборочной влаге wуб = 45 % (см. с . 73) за 3-й год работы q'ц3 (3.46), т/га: т/га. 23. Расчетный сбор при уборочной влаге Р' р, кг/м 2 (3.45): кг/м 2 . 24. Ширина захвата секции валкователя для образования 1 валка b (3.49): ,
138 где V – геометрический объем бункера уборочной машины (см. табл. 3.10), м 3 ; β – коэффициент заполнения бункера (обычно 0,9); γ'н – насыпная плотность торфа при уборочной влаге (см. прилож. 6), кг/м 3 ; kу– коэффициент уплотнения торфа в бункере (принимается 1,15); kн – коэффициент неравномерности циклового сбора на карте (прини- мается 1,2); l0 – длина прохода машины по карте, м (в наилучшем случае l0=lр=450м). Для низинного торфа со степенью разложения R = 25 % и уборочной влагой wуб = 45 % насыпная плотность торфа γ'н = 255 кг/м 3 . Объем бункера уборочной машины МТФ-43А (по заданию) V = 17 м 3 . Длина прохода машины по карте l0 = lр = 450 м. Тогда м. 25. Производительность ковшового элеватора Qэ (3.43): , где u – скорость ковшовой цепи элеватора (см. табл. 3.10), м/с; Vк – объем ковша элеватора (см. табл. 3.10), м 3 ; βк – коэффициент заполнения ковшей (обычно равен 0,85); tк – шаг ковшей элеватора (см. табл. 3.10), м. Для уборочной машины МТФ-43А: u = 1,42 м/с; Vк = 0,015 м 3 ; tк = 0,2 м. Тогда м 3 /с. 26. Возможная скорость уборочной машины по условию соотно- шения производительностей скрепера и ковшового элеватора vтрэ (3.48): , где kv – коэффициент использования скорости трактора (по прилож. 5 для МТФ-43А kv = 0,92). Подставляя имеющиеся значения в формулу, получим: м/с. 27. Максимально возможная скорость машины в конце валка при условии полной загрузки торфом и использования максимальной мощности двигателя vтр (3.56): , где Nдв – мощность двигателя трактора-тягача (см. табл. 3.7), кВт; Nп = 14 кВт – мощность, необходимая для движения скрепера с торфом, привода ковшового элеватора, преодоления небольших подъемов (см. с . 76); ηтр – КПД трансмиссии и ходового устройства трактора; ηм – КПД ходового устройства машины (в среднем ηтр = ηм = 0,85); Gтр – вес трактора (см. табл. 3.7), кН; Gм – вес машины без торфа (см. табл. 3.10); fтр, fм –коэффициенты сопротивления передвижению трактора и машины
139 соответственно; kv – коэффициент использования скорости трактора (по прилож. 5 для МТФ-43А kv = 0,92); V – геометрический объем бункера уборочной машины (см. табл. 3.10), м 3 ; γ' н – насыпная плотность торфа при уборочной влаге (см. прилож. 6), кг/м 3 ; β – коэффициент заполнения бункера (обычно 0,9); kу – коэффициент уплотнения торфа в бункере (принимается 1,15); g – ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с 2 ). При комплектовании машины МТФ-43А трактором ДТ-75Б (см. п. 18) имеем значения: Nдв = 70 кВт; Gтр = 72,59 кН; Gм = 61,8 кН; fтр =fм = 0,1(см.с.76);V=17м 3 . Тогда м/с. 28. Средняя скорость движения машины с трактором vср (см. с . 76–77): так как полученная скорость в п. 26 ниже максимальной скорости трактора и ниже полученной по условию полной загрузки двигателя (см. п. 27), то она и принимается в качестве средней расчетной на всем диапазоне работы машины: vcр = 2,53 м/с. 29. Расчет производительности скреперно-бункерной уборочной машины МТФ-43А Sуб (3.40): , где согласно данным прилож. 5 kb = 1,0; kv = 0,92; kц = 0,84; kt = 0,81; ширина захвата машины принимается равной найденной ранее ширине захвата секции валкователя: b = 4,24 м. га/ч. 30. Площадь, обрабатываемая одной уборочной машиной за цикл Sц (3.22): , где Туб – суточная продолжительность уборки, ч (по данным прилож. 4 Т = 16 ч для всех видов машин); τц – продолжительность 1 цикла (τц = 2 сут). га. 31. Необходимое количество уборочных машин на предприя- тии nуб (3.23): шт. Принимаем n'уб = 8 шт. Распределяем их по 2 комплектам для 2 рабочих полей. Количество машин в одном комплекте n'убк = 4 шт. 32. Уточненная площадь нетто всего предприятия F'н (3.24): га. Однако эта площадь должна совпадать с суммарной площадью карт, находящихся в эксплуатации. Для низинного торфа размер 1 карты нетто: 38,3×450 / 10 000 = 1,7235 га. Следовательно, количество карт на
140 предприятии: 619,52 / 1,7235 = 359,45. Поскольку количество карт должно быть на каждом рабочем поле кратным 4 или 8 (см. с . 66) (и принято 2 рабочих поля (см. п. 31)), считаем, что на предприятии должно быть 360 карт, уточненная площадь нетто которых F'н = 360×1,7235 = 620,46 га. 33. Уточненная предварительно рассчитанная (см. п. 9) годовая программа Р' год (3.25): т. 34. Уточненное число лет амортизационного периода N'ам (3.26): лет. Округляем полученный результат до целого значения (см. с . 66): N'ам = 18 лет. 35. Уточненная потребная площадь брутто первоочередного участка F'бр (3.27): га. 36. Уточненная предварительно рассчитанная (см. п. 16) средне- годовая прирезка для всего периода деятельности предприятия f'пр (3.19): га/год. 37. Площадь нетто рабочего поля F'р.п находится из количества рабочих полей при распределении уборочных машин по комплектам (см. п. 31) и уточненной площади предприятии нетто: так как принято 2 рабочих комплекта оборудования, закрепленных за соответствующими 2 рабочими полями, то площадь рабочего поля F'р.п = 620,462 = 310,23 га, или 180 карт. 38. Необходимое количество фрезеров МТФ-19 на 1 рабочем поле nф (3.28): , где m – повторяемость операций в цикле (см. прилож. 4); Sфр – валовая производительность машины (Sфр = 7,83 га/ч (см. п. 19)); Т – нормативное количество часов работы оборудования в сутках, ч (см. прилож. 4); τц – продолжительность одного цикла (τц = 2), сут. Для операции фрезерования из прилож. 4: m = 1; Т = 16 ч. шт.
141 Принимаем nф = 2 шт. 39. Уточненное количество часов работы фрезеров в сутки Т'сут (3.30): ч. 40. Необходимое количество ворошилок МТФ-22 на 1 рабочем поле nвор (3.28): , где m = 2–3(принимаем m = 2,5);Т=8ч(см. прилож.4);τц=2сут; Sвор = 15,41 га/ч (см. п. 20). 3,15 шт. Принимаем nвор = 3 шт. 41. Уточненное количество часов работы ворошилок в сутки Т'сут (3.30): 42. Необходимое количество валкователей МТФ-33Б на 1 рабочем поле nвал (3.28): , гдеm=1;Т=12ч(см.прилож.4);τц=2сут;Sвал = 11,86га/ч(см.п.21). Принимаем nвал = 1 шт. 43. Уточненное количество часов работы валкователей в сутки Т'сут (3.30): 44. Необходимое количество уборочных машин МТФ-43А на 1 ра- бочем поле n'убк = 4 шт. (см. п. 31). 45. Уточненное количество часов работы уборочных машин в сутки Т'сут при валовой производительности Sуб = 2,42 га/ч (см. п. 29) (3.30):
142 46. Необходимое количество штабелирующих машин МТФ-72 на 1 рабочем поле nшт принимается из расчета: 1 штабелирующая машина на 4 уборочных (см. с. 67), т. е. nшт = 1 шт. 47. Необходимое количество механиков-водителей на 1 рабочем поле Nраб (3.31): , где p – число рабочих в смену на данной машине, чел; nсм – число смен работы машины в сутки, смен; n – число работающих машин на поле, шт. На всех операциях на машинах задействовано по одному человеку в смену (р = 1). Число смен работы машин в сутки nсм: фрезерование – 1; ворошение – 1; валкование – 2; уборка – 2; штабелирование – 2. Необходимое количество механиков-водителей на 1 рабочем поле: на фрезеровании чел.; на ворошении чел.; на валковании чел.; на уборке чел.; на штабелировании чел. 48. Сводная таблица (табл. 1) необходимого количества машин и механиков-водителей для одного рабочего поля и предприятия (см. табл. 3.5): Таблица 1 Количество машин, тракторов и механиков-водителей на торфодобывающем предприятии Машина Количество машин на 1 рабо- чее поле, шт. Количество механиков- водителей на 1 рабо- чее поле, чел. Всего на предприятии Машин без резерва, шт. Машин с резер- вом, шт. Механиков- водителей, чел. МТФ-43А 4 8 8 9 16 МТФ-19 2 2 4 5 4 МТФ-22 3 3 6 7 6 МТФ-33Б 1 2 2 3 4 МТФ-72 1 2 2 3 4 Т-150К 5 – 10 11 – ДТ-75Б 4 – 8 9 – Примечание. Резерв техники начислен из соображений: минимальный – по 1 машине, максимальный – 10 %. 49. Норма расхода горючего на операцию фрезерования qгфр (3.33): ,
143 где qуд – удельный расход горючего двигателя трактора, кг/кВт·ч (см. табл. 3.7); Nдв – мощность двигателя трактора, кВт (см. табл. 3.7); k't – КИРВ двигателя на данной операции (приближенно на 0,05 выше, чем КИРВ машины (см. прилож. 5)); kд – коэффициент, учитывающий снижение мощности двигателя (kд = 0,75–0,85); Sфр – производительность машины на данной операции за 1 ч валовой работы, га/ч. Для фрезера МТФ-19, работающего в сцепке с трактором Т-150К, данные следующие: qуд = 0,220 кг/кВт·ч; Nдв = 128,7 кВт; k't = 0,88; kд = 0,8; Sфр = 7,83 га/ч. Тогда кг/га. 50. Норма расхода горючего на операцию ворошения qгвор (3.33): . Для ворошилки МТФ-22, работающей в сцепке с трактором Т-150К, данные следующие: qуд = 0,220 кг/кВт·ч; Nдв = 128,7 кВт; k't = 0,9; kд = 0,8; Sвор = 15,41 га/ч. Тогда кг/га. 51. Норма расхода горючего на операцию валкования qгвал (3.33): . Для валкователя МТФ-33Б, работающего в сцепке с трактором Т-150К, данные следующие: qуд = 0,220 кг/кВт·ч; Nдв = 128,7 кВт; k't = 0,86; kд = 0,8; Sвал = 11,86 га/ч. Тогда кг/га. 52. Норма расхода горючего на операцию уборки qгуб (3.33): . Для уборочной машины МТФ-43А, работающей в сцепке с трак- тором ДТ-75Б, данные следующие: qуд = 0,231 кг/кВт·ч; Nдв = 70 кВт; k't = 0,86; kд = 0,8; Sуб = 2,42 га/ч. Тогда кг/га. 53. Норма расхода горючего на операцию штабелирования qгшт может быть принята 1,7 кг/га (см. с . 69). 54. Количество горючего для проведения операции фрезерования на предприятии в сезоне Qгфр (3.32):
144 , где nц – расчетное число циклов за сезон; nо – среднее число операций в цикле (при механическом способе уборки nо = 2,5 (для ворошения), для nо = 1 (остальных операций)); kп – коэффициент повторяемости операций из-за ухудшения метеорологических условий (см. табл. 3.6). Для операции фрезерования данные следующие: qгфр = 2,55 кг/га; F'н = 620,46га;nц=25;nо=1;kп= 1,30. Тогда кг. 55. Количество горючего для проведения операции ворошения на предприятии в сезоне Qгвор (3.32): . Для операции ворошения данные следующие: qгвор = 1,32 кг/га; F'н = 620,46га;nц=25;nо= 2,5;kп= 1,15. Тогда кг. 56. Количество горючего для проведения операции валкования на предприятии в сезоне Qгвал (3.32): . Для операции валкования данные следующие: qгвал = 1,64 кг/га; F'н = 620,46га;nц=25;nо= 1,0;kп= 1,10. Тогда кг. 57. Количество горючего для проведения операции уборки на предприятии в сезоне Qгуб (3.32): . Для операции штабелирования данные следующие: qгуб = 4,60 кг/га; F'н = 620,46га;nц=25;nо= 1,0;kп= 1,0. Тогда кг. 58. Количество горючего для проведения операции штабелирования на предприятии в сезоне Qгшт (3.32): . Для операции уборки данные следующие: qгшт = 1,70 кг/га; F'н = 620,46га;nц=25;nо= 1,0;kп= 1,0. Тогда кг. 59. Сезонный расход горючего Qг.с, кг, на технологические операции для торфодобывающего предприятия (3.34):
145 . 60. Сезонный расход бензина и смазочных материалов Qгсбсм для торфодобывающего предприятия подсчитывается в % от сезонного расхода основного горючего – дизельного топлива: бензина – 1 %; масла для двухтактных двигателей – 0,3 %; консистентных смазок (ЛИТОЛ-24, ЦИАТИМ-221 и т. д.) – 1 %; масла для дизельных двигателей – 5,4 %; трансмиссионных масел – 1,8 % (см. с . 70). Расход бензина: кг. Расход масла для двухтактных двигателей: кг. Расход консистентных смазок: кг. Расход дизельного масла для двигателей: кг. Расход трансмиссионного масла: кг. 61. Сводная таблица (табл. 2) сезонного расхода горючесмазочных материалов для предприятия (см. табл. 3.8). В таблицу заносятся все ранее рассчитанные данные, расход бензина и других смазочных материалов определяется для каждой технологической операции по аналогии с п. 60. Таблица 2 Потребность предприятия в горючесмазочных материалах за сезон Наименование операции Потребность в горючесмазочных материалах, кг Дизельное топливо Бензин Масло для двух- такт- ных двига- телей Конси- стент- ные смазки Масла для дизель- ных двига- телей Транс- мис- сионные масла Фрезерование 51 420,62 514,21 154,26 514,21 2 776,71 925,57 Ворошение 58 866,14 588,66 176,60 588,66 3 178,78 1 059,59 Валкование 27 982,75 279,83 83,95 279,83 1 511,07 503,69 Уборка 71 352,90 713,53 214,06 713,53 3 853,06 1 284,35 Штабелирование 26 369,55 263,70 79,11 263,70 1 423,96 474,65 ИТОГО: 235 991,96 2 359,92 707,98 2 359,92 12 743,57 4 247,86
146 62. Удельная потребность горючесмазочных материалов (3.35): . Расчеты удобно вести в табличной форме (табл. 3) по аналогии с табл. 3.9. Таблица 3 Удельная потребность в горючесмазочных материалах за сезон Наименование операции Удельная потребность в горючесмазочных материалах, кг на т произведенного торфа Дизельное топливо Бензин Масло для двух- такт- ных двига- телей Конси- стент- ные смазки Масла для дизель- ных двига- телей Транс- мис- сионные масла Фрезерование 0,18426 0,00184 0,00055 0,00184 0,00995 0,00332 Ворошение 0,21095 0,00211 0,00063 0,00211 0,01139 0,00380 Валкование 0,10028 0,00100 0,00030 0,00100 0,00542 0,00181 Уборка 0,25570 0,00256 0,00077 0,00256 0,01381 0,00460 Штабелирование 0,09450 0,00094 0,00028 0,00094 0,00510 0,00170 ИТОГО: 0,84569 0,00846 0,00253 0,00846 0,04567 0,01522 63. Дополнительная потребность в горючем для отдельных опе- раций Q'гор. Заданием дополнительные операции не предусмотрены , не предусмотрена, соответственно, и дополнительная потребность в горюче - смазочных материалах.
147 ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ НА РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКУЮ РАБОТУ Таблица Параметры Варианты заданий 1 2 3 4 5 6 7 8 Тип залежи Низинный Верховой Низинный Верховой Площадь в границах промышленной залежи Fпр, га 2000 1200 1000 1400 2200 1800 1200 1300 Средняя глубина залежи hср, м 4,0 3,5 3,2 3,0 4,1 3,2 3,3 3,4 Естественная влага залежи wе, % 88 87 86 89 88 87 86 89 Степень разложения торфа R, % 20 21 22 23 24 25 26 27 Пнистость залежи П, % 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 Толщина очесного слоя hоч, м 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 Тип продукции Пита- тель- ные грунты Под- стилка Ком- пост Пита- тель- ные грунты Топ- ливо На бри- кет Топ- ливо На бри- кет Направление использования месторождения после выработки Лесо- посад- ки Пруды Сель- скохо- зяйст- венное Лесо- посад- ки Пруды Сель- скохо- зяйст- венное Лесо- посад- ки Пруды Метод добычи Скреперно-бункерным комплексом машин Тип уборочной машины МТФ- 41 МТФ- 43 МТФ- 43А МТФ- 41 МТФ- 43 МТФ- 43А МТФ- 41 МТФ- 43 Область расположения Мос- ков- ская Твер- ская Нов- го- род- ская Вла- ди- мир- ская Смо- лен- ская Ки- ров- ская Ле- нин- град- ская Псков- ская
148 Продолжение табл. Параметры Варианты заданий 9 10 11 12 13 14 15 16 Тип залежи Верховой Низинный Верховой Низинный Площадь в границах промышленной залежи Fпр, га 1100 1500 1700 1900 2100 1600 2200 1200 Средняя глубина залежи hср, м 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 Естественная влага залежи wе, % 89 86 88 87 88 85 87 88 Степень разложения торфа R, % 22 28 23 21 25 26 28 24 Пнистость залежи П, % 0,6 0,8 1,0 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 Толщина очесного слоя hоч, м 0,11 0,13 0,15 0,17 0,19 0,21 0,23 0,25 Тип продукции Под- стил- ка На бри- кет Ком- пост Под- стил- ка Топ- ливо Топ- ливо На бри- кет Пита- тель- ные грунты Направление использования месторождения после выработки Сель- скохо- зяйст- венное Лесо- посад- ки Пруды Сель- скохо- зяйст- венное Лесо- посад- ки Пруды Сель- скохо- зяйст- венное Лесо- посад- ки Метод добычи Скреперно-бункерным комплексом машин Тип уборочной машины МТФ- 43А МТФ- 41 МТФ- 43 МТФ- 43А МТФ- 41 МТФ- 43 МТФ- 43А МТФ- 41 Область расположения Ярос- лав- ская Кост- ром- ская Брян- ская Ниже- город- ская Калуж- ская Кеме- ров- ская Рязан- ская Туль- ская
149 ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1. Плотность верхового торфа в залежи при различных степени разложения и влаге, кг/м 3 Вла- га w, % Степень разложения торфа R, % 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 60 98 1037 – – – – – – – – – – 96 846 1054 – – – – – – – – – 95 752 974 1049 – – – – – – – – 94 679 905 993 1076 – – – – – – – 93 619 845 943 1027 1061 – – – – – – 92 568 793 898 982 1063 – – – – – – 91 525 747 857 942 992 1027 1054 – – – – 90 488 706 820 904 957 995 1000 1047 – – – 89 456 669 786 869 924 963 994 1019 1032 – – 88 428 636 754 837 894 934 966 992 1012 1031 – 87 403 606 725 807 865 907 940 967 988 1005 1035 86 381 579 698 780 838 881 915 943 965 984 1013 85 362 554 673 754 813 857 892 920 943 963 993 84 344 531 649 729 789 833 869 898 928 942 973 83 328 511 631 710 774 817 854 883 907 929 961 82 313 490 606 685 745 791 828 857 882 903 936 81 299 472 588 665 725 771 808 838 863 885 918 80 287 455 570 646 706 752 790 819 845 867 901 79 275 440 553 628 688 738 772 802 828 850 885 78 267 425 533 611 671 717 756 785 811 834 869 77 255 411 522 595 654 701 740 769 796 818 854 76 246 399 508 580 639 685 724 754 781 803 839 75 239 386 495 565 624 671 709 739 766 789 825 74 230 375 482 552 610 656 695 725 752 775 812 73 223 364 466 538 596 643 681 711 738 762 798 72 216 354 459 526 583 630 668 698 725 749 786 71 209 345 448 514 571 617 656 685 713 736 773 70 203 336 437 502 559 605 644 673 701 723 761
150 Приложение 2. Плотность низинного торфа в залежи при различных степени разложения и влаге, кг/м 3 Вла- га w, % Степень разложения торфа R, % 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 60 96 941 – – – – – – – – – – 95 823 1086 – – – – – – – – – 94 731 992 – – – – – – – – – 93 658 913 1034 – – – – – – – – 92 598 846 970 1052 – – – – – – – 91 548 787 914 992 1054 – – – – – – 90 505 737 863 943 1007 1037 – – – – – 89 469 692 818 899 964 996 1027 – – – – 88 438 653 777 859 925 958 991 1016 1037 – – 87 410 618 741 822 889 923 957 979 1005 1023 – 86 386 586 707 789 855 891 925 953 975 993 1021 85 365 558 677 758 916 861 896 924 947 966 996 84 345 532 648 729 795 832 868 896 920 939 968 83 328 509 618 705 771 810 846 876 895 920 952 82 312 486 599 677 745 781 817 846 871 891 923 81 298 467 577 654 719 757 794 828 848 869 901 80 285 448 566 633 697 735 772 802 824 847 881 79 273 431 437 613 676 715 751 781 807 827 861 78 262 416 519 594 656 695 731 762 787 808 842 77 253 401 502 576 638 676 713 745 768 789 824 76 243 388 487 559 620 659 695 725 751 772 807 75 234 376 472 543 604 642 678 708 734 755 792 74 226 363 458 528 588 626 662 692 718 739 774 73 218 352 445 514 573 611 647 677 702 723 759 72 211 341 433 501 559 597 632 662 690 709 744 71 205 331 421 488 540 583 618 648 673 694 730 70 198 332 410 476 533 570 605 634 660 681 717 69 192 313 399 464 520 557 592 621 647 667 703 68 187 305 390 454 509 545 580 609 634 655 691 67 182 297 380 443 497 534 568 597 622 643 679 66 177 289 371 433 486 523 557 585 610 630 667 65 172 282 363 423 476 512 546 574 599 620 655 64 168 276 354 414 467 502 535 564 588 609 645 63 164 269 346 406 457 492 525 553 578 598 634 62 159 263 339 395 448 483 516 544 568 588 624 61 156 257 332 389 439 474 506 534 548 578 615 60 152 251 325 381 431 465 497 525 540 569 604
151 Приложение 3. Нормативное количество двухдневных циклов Место расположения торфодобывающего предприятия Число циклов для всех видов продукции при условной влаге, % 40 55 Все типы залежи со степенью разложения R=5–15% Все типы залежи со степенью разложения R=16–20% Верховая и переходная со степенью разложения R=20–30% Верховая со степенью разложения R>30% и низинная сR>20% 1 2 3 4 5 6 Брянская, Воронежская, Курская, Липецкая, Орловская, Тамбовская области – – 26 28 32 Нижегородская область, Марий Эл и Чувашия 15 18 24 26 30 Владимирская, Тульская, Рязанская, Калужская, Московская, Смоленская области 15 18 23 25 29 Ивановская область 14 17 21 23 26 Тверская, Ярославская, Костромская области 13 16 21 23 26 Вологодская (западнее г. Вологды), Ленинградская, Новгородская, Псковская области 12 15 18 20 23 Кировская и Пермская области (южнее 58° северной широты) 12 14 19 21 24 Кировская область (севернее 58° северной широты) 8 10 16 17 21 Вологодская (восточнее г. Вологды) и Пермская области (севернее 58° северной широты) 10 12 17 19 22 Свердловская область (севернее 58° северной широты) 11 13 17 19 23 Свердловская область (южнее 58° северной широты) 12 15 18 20 23 Кемеровская, Новосибирская области 14 17 21 23 26
152 Продолжение прилож. 3 1 2 3 4 5 6 Омская, Томская, Тюменская области (южнее 58° северной широты) 12 14 19 21 24 Иркутская область (южнее 58° северной широты) 15 18 22 24 27 Архангельская область и Карелия (южная часть) 10 12 17 19 22 Томская и Тюменская области (севернее 58° северной широты) – – 15 17 20 Хабаровский край – – 15 17 20 Камчатская область (Мильковский, Елизаровский районы) – – 15 17 20 Калиниградская область 14 17 21 23 26 Сахалинская область 8 10 15 17 19 Примечание. Количество однодневных циклов за сезон принимается равным удвоенному их числу, приведенному в прилож. 3; при применении метода раздельной уборки из многоцикловых наращиваемых валков количество циклов, приведенное в прилож. 3, умножается на коэффициент 1,1 за сче т исключения повторности валкования и лучшего использования погодных условий сезона. Приложение 4. Расчетная продолжительность работы и повторяемость операций при производстве фрезерного торфа Наименование операции Расчетная продолжи- тельность работы оборудования в сутки Т,ч Коэффициент повторяемости операций m Фрезерование 16 1 Ворошение 8 2–3 Валкование 12 1 Уборка (для всех видов машин) 16 1 Штабелирование 16 1 Примечание. В таблице приведены данные коэффициента повторяемости для двухдневных циклов. Если цикл длится 1 день (как при пневматическом методе уборки), то операция ворошения или не повторяется, или не производится вообще.
153 Приложение 5. Характеристики машин по добыче фрезерного торфа Машины Марка Тягач Ши- ри- на зах- вата, м Ско- рость, м/с Ши- ри- на кар- ты, м Коэффициенты использования Вало- вая про- изво- ди- тель- ность, га/ч ши- рины за- хвата ско- ро- сти цик- ло- вого вре- ме- ни ра- бо- чего вре- ме- ни Фрезер- ные барабаны МТФ- 14 ДТ-75Б 9,5 2,33 40 20 0,906 0,963 0,92 0,87 0,86 0,83 4,06 4,26 МТФ- 18 (19) Т-150К 9,5 2,78- 3,89 40 20 0,906 0,963 0,90 0,87 0,86 0,83 5-6 7-8 Ворошил- ки МТФ- 22 ДТ-75Б 19,2 3,01 40 20 0,997 0,953 0,95 0,92 0,85 15,43 14,75 ВФ- 18С3 Т-150К 19,2 18,3 5,66 40 20 0,997 1,0 0,94 0,89 0,88 0,85 28,01 26,48 ВФС-1 МТЗ-82 9,6 9,0 5,0 40 20 1,0 0,94 0,92 0,88 13,29 12,46 Валкова- тель МТФ- 33Б ДТ-75Б 19,0 18,0 2,59 40 20 1,0 0,95 0,87 0,86 0,81 11,84 11,09 Фрезер- валкова- тель МТФ- 96 ДТ-75Б 5,0 1,69 40 20 0,915 0,9 0,88 0,81 1,79 ДТ-175 2,92 3,08 Т-150К 3,78– 3,89 4,20 Скрепер- но-бунке- рная убо- рочная МТФ- 43А ДТ-75Б 3,2– 4,75 3,0– 4,5 2,03 40 20 1,0 0,92 0,84 0,81 1,5- 2,0 Прицеп- ные пнев- моубо- рочные ППФ-3 ДТ-75Б 2,4 2,41 40 20 0,979 0,994 0,95 0,74 0,85 1,22 1,24 ППФ-5 ДТ-75Б 3,0 2,17 40 20 0,982 1,0 1,37 1,4 Штабели- рующая МТФ- 72 – – 0,06– 0,88 40 20 – 0,95 0,89 0,81 850* Погруз- чик торфа МТТ- 17 – – До 1,39 40 20 1,0 0,95 0,67 0,81 1000* Прицеп- самосвал колесный ПТК-2 Т-150К – До 5,0 40 20 – 0,92 По рас- чету 0,88 20** Бульдо- зер-шта- белер БШР-1 ДТ-75Б – 1,25 – – 0,95 – 0,88 320* БВТ- 100ДТ ВТ- 100ДТ 2,56 1,30 – – 0,95 – 0,88 350 * Примечание. Знаком « * » отмечена производительность машин в м 3 /ч; знаком « ** » отмечена вместимость кузова прицепа в м 3 ; колесные и гусеничные тракторы Т-150К, МТЗ-82.1, ДТ-75 могут быть заменены на МТЗ-1221, МТЗ-1021, МТЗ-892, МТЗ-920, ВТ -100ДТ и др. при сохранении основных показателей и коэффициентов, представленных в таблице.
154 Приложение 6. Насыпная плотность верхового фрезерного торфа Вла- га тор- фа, % Насыпная плотность торфа, кг/м 3 , при степени разложения R, % 2 51015202530354045505560 80 70 160 270 350 420 470 520 560 590 620 640 660 680 78 70 140 250 330 390 450 490 530 560 590 620 640 660 76 60 130 230 310 370 420 470 510 540 570 590 620 640 74 60 120 210 290 350 400 440 480 520 550 570 600 620 72 60 120 200 270 330 380 430 460 500 530 550 580 600 70 50 110 190 260 310 360 410 440 480 510 530 560 580 68 50 100 180 240 300 350 390 430 460 490 510 540 560 66 50 100 170 230 280 330 370 410 440 470 500 520 540 644090160220270320360390430450480500530 624090150210260300340380410440470490510 604080150200250290330370400430450480500 584080140190240280320350380410440460480 564080130190230270310340370400430450470 544070130180220260300330360390410440460 524070120170210250290320350380400420450 503070120170210240280310340370390410430 483070120160200240270300330360380400420 463060110150190230260290320350370390410 443060110150190220260280310340360380400 423060100150180220250280300330350370390 403069100140180210240270300320340370390 383060100140170200230260290310340360380 363050100130170200230260280310330350370 34305090130160190220250270300320340360 32305090130160190220240270290310330350 30305090120150180210240260280310330350 28305090120150180210230260280300320340 26305080120150180200230250270290310330 24305080110140170200220240270290310320 22305080110140170190220240260280300320 20205080110140160190210230260280290310 Примечание. Для определения насыпной плотности низинного торфа необходимо к значению насыпной плотности верхового торфа, приве- денному в таблице, прибавить 30 кг/м 3 .
155 Приложение 7. Техническая характеристика уборочных машин перевалочного типа Показатели Самоходные перевалочные машины реверсивного действия МТФ-61 МТФ-62 МТФ-63 Мощность двигателя, кВт 55 95,6 125 Дальность перевалки, м 20 Рабочий аппарат, тип Сочетание лопастных валиков с конвейером и скрепером Частота вращения лопастных валиков, об/с 6,15 Длина лопастных валиков, м 2,5 3,1 Ширина ленты приемного конвейера рабочего аппарата, м 1,1 1,2 Скорость ленты приемного конвейера рабочего аппарата, м/с 4,94 5,82 Ширина ленты выдающего конвейера, м 0,9 1,2 Скорость ленты выдающего конвейера vл, м/с 5,15 6,04 Расчетная техническая производительность рабочего аппарата, м 3 /с 0,417 0,694 0,778 Скорости передвижения, м/с 0,24; 0,36; 0,47; 0,55; 0,64; 0,82; 1,06; 1,24; 1,43; 1,80 0,34; 0,39; 0,43; 0,48; 0,53; 0,59; 0,66; 0,74; 0,81; 0,87; 0,96; 1,07; 1,19; 1,33; 1,47; 1,82 От0 до 2,32 (бесступен- чатая) Ширина колеи, м 4,3 4,15 Ширина гусеничной ленты, м 0,75 Шаг гусеничного звена, мм 190 184 Площадь опорной поверхности гусениц, м 2 5,3 6,8 Среднее давление на залежь, кПа 24,2 29,4 28,1 Вес машины, приходящийся на гусеничный ход G, кН 117,57 180,73 179,52 Вес рабочего аппарата, приходящийся на его опорные катки ∆G, кН 10,79 12,13 11,77 КПД передачи от вала двигателя машины до ведущей звездочки гусеницы ηг. 0,85 0,80 Мощность, необходимая для холостого хода рабочего аппарата Nx, кВт 8,8 9,6 Погонная нагрузка от движущихся частей выдающего конвейера q, кг/м 25 30 Высота подъема выдающего конвейера Н максимальная / минимальная, м 5,78 / 1,38 5,5/1,45 Длина проекции выдающего конвейера на горизонтальную плоскость Lг максимальная / минимальная, м 15,1 / 14,0 14,5/12,7 Общий вес заправленной машины Gм, кН 128,36 192,86 191,30
156 Приложение 8. Многолетние значения испаряемости, осадков и числа дней с осадками более 10 мм Область Испаряемость, кг/м 2 ·ч Осадки, кг/м 2 ·ч Т10, дн. Ленинградская 0,322 0,220 6,0 * Вологодская 0,309 0,205 5,2 Новгородская 0,322 0,221 6,0 Псковская 0,305 0,211 8,8 Тверская 0,342 0,224 8,5 Московская 0,381 0,214 9,2 Смоленская 0,321 0,232 8,7 Ивановская 0,358 0,201 7,5 * Владимирская 0,385 0,202 7,8 Костромская 0,331 0,211 6,7 Ярославская 0,353 0,215 6,0 Нижегородская 0,366 0,181 6,4 Кировская 0,378 0,188 7,5 Свердловская 0,390 0,231 7,3 Тюменская 0,386 0,184 7,0 * Примечание. * – данные ориентировочные. Приложение 9. Насыпная плотность кускового торфа, кг/м 3 Влага w, % Степень разложения R, % 20 25 30 35 40 45 Низинный торф 50 380 420 440 470 490 510 48 370 410 440 470 490 510 46 360 410 430 460 480 510 44 360 400 430 460 480 500 42 350 400 420 450 480 500 40 340 390 420 450 470 490 38 340 380 410 440 470 490 36 330 380 410 440 460 490 34 330 370 400 430 460 480 32 320 370 400 430 460 480 30 320 360 390 430 450 480 Верховой торф 50 320 350 380 410 430 440 48 310 350 380 400 420 440 46 310 340 370 400 420 440 44 300 340 370 400 420 440 42 300 340 370 390 420 440 40 290 330 360 390 410 430 38 290 330 360 390 410 430 36 290 320 360 380 410 430 34 280 320 350 380 410 430 32 280 320 350 380 400 430 30 270 310 350 380 400 420
157 Приложение 10. Плотность кусков торфа, полученного методом стилки (экскаваторного) Влага w,% Степень разложения R, % 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Верховой торф 88 980 1000 1010 1020 1030 – – – – 86 960 980 1000 1010 1020 1030 1040 – – 84 930 970 990 1000 1020 1030 1030 1040 – 82 910 950 980 990 1010 1020 1030 1040 1050 80 900 930 960 980 1000 1020 1030 1040 1050 70 810 870 910 940 970 990 1010 1030 1040 60 740 810 860 900 940 970 990 1020 1040 50 680 750 810 870 910 940 980 1000 1030 40 630 710 770 830 880 920 960 990 1 030 30 590 670 740 800 850 900 950 980 1 020 20 550 630 700 770 830 880 930 970 1 020 Низинный торф 88 1010 1020 1020 1030 1040 – – – – 86 980 990 1010 1020 1030 1040 1050 – – 84 950 970 990 1000 1010 1020 1020 1030 – 82 930 950 980 990 1000 1010 1020 1030 1040 80 910 930 960 970 990 1010 1020 1030 1040 70 810 860 900 930 940 960 980 1000 1010 60 730 800 830 870 900 930 950 980 1 000 50 660 730 770 830 850 890 930 950 980 40 600 680 730 780 830 870 900 930 970 30 550 630 680 740 790 840 990 910 950 20 510 590 640 710 750 800 850 890 940
158 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Яблонев, А.Л. Адаптирование гусеничных торфяных транспортных машин к работе на пневмоколесном ходу / А.Л. Яблонев // Сборник трудов межрегион. научн. - техн. конф. «Интеграция науки и образования – производству, экономике», посвященная 90-летию основания Тверского государственного технического университета. Тверь: Тверской государственный технический университет, 2012. Т. 1. С. 50–55. 2. Жигульская, А.И. Научные основы комплексной механизации безотходной круглогодичной технологии добычи и переработки ресурсов торфяных месторождений: монография / А.И. Жигульская, Т.Б. Яко- новская. Тверь: Тверской государственный технический университет, 2014. 160 с. 3. Яблонев, А.Л . Современные направления использования торфа / А.Л. Яблонев, О.В. Пухова // Вестник Тверского государственного технического университета. Тверь: Тверской государственный техни- ческий университет, 2010. No 17. С . 104–107. 4. Смирнов, В.И. Практическое руководство по организации добычи фрезерного торфа: учебное пособие / В.И. Смирнов, А.Н. Васильев, А.Е. Афанасьев, А.Н. Болтушкин; под ред. В.И. Смирнова. Тверь: Тверской государственный технический университет, 2007. 392 с. 5. Ларгин, И.Ф . Справочник по торфу / И.Ф. Ларгин [и др.]. М .: Недра, 1982. 760 с. 6. Васильев, А.Н. Направления модернизации технологического процесса добычи торфа с раздельной уборкой / А.Н. Васильев, В.И. Смирнов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2010. No 9. С . 185–188. 7. URL: http://www.energybalance.ru/nauchno-technicheskiy-potentsial-torfyanoy- promishlennosti-rossii/vse-stranitsi.html (дата обращения: 18.11.2015). 8. Мисников, О.С . Анализ технологий разработки торфяных место - рождений в странах дальнего и ближнего зарубежья / О.С . Мисников, А.Е. Тимофеев, А.А. Михайлов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2011. No 9. С . 84–92. 9. Косов, В.И. Скважинная гидродобыча торфа – стратегическая основа перехода на инновационные, экологически безопасные и ресурсо- сберегающие технологии добычи и переработки торфа / В.И. Косов // Торф и Бизнес. 2007. No 4. С . 40–45.
159 10. URL: http://allby.tv/article/4053/belarus-tretya-strana-v-mire-po-obyemam- dobyichi-torfa (дата обращения: 18.11.2015). 11. Жигульская, А.И. Новое оборудование и технологии комплексной безотходной добычи и переработки ресурсов торфяного месторождения : учебное пособие / А.И. Жигульская, Т.Б. Яконовская. Тверь: Тверской государственный технический университет, 2012. 160 с. 12. URL: http://greenmash.ru (дата обращения: 25.10.2015). 13. Васильев, А.Н. Уборка фрезерного торфа из многоцикловы х наращиваемых валков методом перевалки / А.Н. Васильев, В.И. Смирнов // Торф и Бизнес. 2009. No 3 (17). С . 32–40. 14. URL: http://www.rm-terex.com/catalog/ekskavatori/gusenichnie-ekskavatori /seriya-et/gusenichniy-gidravlicheskiy-ekskavator-et16/ (дата обращения: 18.11.2015). 15. URL: http://autoupa.ru/images/Torfotehnika%20RAISELIFT.php (дата обращения: 18.11.2015). 16. URL: http://www.suokone.com/ru/produkcija.html (дата обращения: 18.11.2015). 17. URL: http://www.ptchronos.com/ru-ru/ппродукция/peat-moss-field- equipment/ (дата обращения: 18.11 .2015). 18. URL: http://180362.ru.all.biz (дата обращения: 18.11.2015). 19. Бизнес-навигатор. Май 2011. URL: http://www.energogazeta.ru/ rubrics/299.shtml (дата обращения: 20.11.2015). 20. Росторфинвест, Псковская обл., д. Заплюсье. URL: http:// www.ruspitomniki.ru/pitomniki/page312.php?appm=2 (дата обращения: 20.11.2015). 21. URL: http://www.veltorf.com/ (дата обращения: 20.11.2015). 22. URL: http://www.pelgorskoe.ru (дата обращения: 20.11.2015). 23. URL: http://www.phart.ru (дата обращения: 21.11.2015). 24. URL: http://www.kostromatorf.ru (дата обращения: 22.11.2015). 25. Оперативные данные о добыче торфа в России промышленным способом за 2009 год // Торф и Бизнес. 2009. No 2 (16). 2-я страница обложки. 26. URL: http://www.analyticgroup.ru/news/?id=155 (дата обращения: 22.11.2015). 27. Александров, Г.А. Повышение эффективности торфяного производства / Г.А. Александров, Ю.В. Калачев. М.: Недра, 1980. 151 с.
160 28. Сведения о добыче торфа в сезоне 2008 года // Торф и Бизнес. 2008. No3(13).С.35. 29. Яблонев, А.Л. Роль природных факторов в производственном процессе добычи торфа / А.Л. Яблонев, З.В. Арсентьева // Материалы 11-й Междун. конф. «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики», Тула – Минск – Донецк, 5–6 ноября 2015 года. Тула: Тульский государственный университет, 2015. С. 175–179. 30. Яконовская, Т.Б. Совершенствование экономического механизма управления промышленными предприятиями: автореф. дис. ... канд. экон. наук / Яконовская Т.Б. Тверь, 2009. 20 с. 31. Вешняковская, Е. Торф как национальная идея / Е. Вешняковская // Наука и жизнь. 2011. No 4. С. 35–41. 32. Михайлов, А.В. Перспективы развития новых технологий добычи торфа / А.В. Михайлов, Э.А. Кремчеев, А.В. Большунов, Д.О . Нагорнов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2010. No 9. С . 189–194. 33. Антонов, В.Я . Технология и комплексная механизация торфяного производства: учебное пособие для вузов / В.Я . Антонов, В.Д . Копенкин. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1983. 287 с. 34. Яблонев, А.Л. Совмещение искусственной и естественной сушки при добыче торфа повышенной влаги / А.Л. Яблонев, З.В. Арсентьева // Материалы V Междун. научн. -практ. конф. «Отечественная наука в эпоху изменений: постулаты прошлого и теории нового времени», Екатеринбург, 5–6 декабря 2014 г. Екатеринбург: Национальная ассоциация ученых, 2014. No5.Ч.2.С.85–88. 35. Самсонов, Н.Н. О целесообразности естественной сушки фрезерного торфа с искусственной его досушкой: монография / Н.Н. Самсонов; под науч. ред. А.Л. Яблонева. Тверь: Тверской государственный технический университет, 2015. 88 с. 36. Яблонев, А.Л. Применение транспорта на пневмоколесном ходу в технологии добычи торфа повышенной влажности с последующей его искусственной досушкой / А.Л. Яблонев // Молодой ученый. 2011. No 3. С. 97–99. 37. Лукьянчиков, А.Н. Современные тракторы: справочное пособие / А.Н. Лукьянчиков, Л.Н. Самсонов, А.Л. Яблонев, Н.М . Пузырев. Тверь: Тверской государственный технический университет, 2010. 104 с.
161 38. Яблонев, А.Л. Колесные и гусеничные тракторы: справочник / А.Л. Яблонев // Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ, 2011. No 3. С. 94. 39. URL: http://erm.mogilev.energo.by (дата обращения: 05.02.2016) 40. Столбикова, Г.Е. Организация технологического процесса добычи фрезерного торфа с раздельной уборкой из наращиваемых валков: методические указания для курсового и дипломного проектирования для студентов специальности 09.05 Открытые горные работы / Г.Е. Столбикова, В.И. Смирнов. Тверь: ТвеПИ, 1992. 40 с. 41. URL: http://rostorf.ru/news/n151215/ (дата обращения: 8.02.2016). 42. URL: http://peat-machine.at.ua/index/torfo_pricepy_jpv_45_jpv_28/0-27 (дата обращения: 08.02.2016). 43. Яблонев, А.Л. Расчет сдвоенного приводного пневмоколесного прицепа для перевозки фрезерного торфа / А.Л. Яблонев, О.В. Дорогов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2014. No 6. С . 154–157. 44. Мисников, О.С . Технология и комплексная механизация открытых горных работ. Добыча кускового торфа и сапропеля: учебное пособие / О.С. Мисников, В.А. Беляков, О.В. Шамбер. Тверь: Тверской государст- венный технический университет, 2008. 160 с. 45. Зюзин, Б.Ф . Горные машины для открытых горных работ: учебное пособие для курсового проектирования / Б.Ф . Зюзин, А.Л. Яблонев. Тверь: Тверской государственный технический университет, 2014. 88 с. 46. Сергеев, Ф.Г. Подготовка торфяных месторождений к эксплуатации и ремонт производственных площадей: учебное пособие для вузов / Ф.Г . Сергеев. М.: Недра, 1985. 256 с.
162 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ........................................................................... 3 1. ПРОИЗВОДСТВО ТОРФА В РОССИИ В XX–XXI ВЕКАХ.......... 5 1.1. Сведения о добыче торфа в России за период с 1918 года: проблемы и перспективы.......................................................... 5 1.2. Номенклатура торфяной продукции....................................... 7 1.3. Существующие технологические схемы механизированной добычи торфа........................................................................ 9 1.4. Состояние торфяного машиностроения и выпускаемая им продукция для добычи торфа..................................................... 20 1.5. Примеры существующих и эффективно действующих торфяных предприятий в России................................................ 28 1.6. Роль природных факторов в проектировании и освоении торфяных месторождений.......................................... 34 2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ТОРФОДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ.................................. 47 2.1. Требования к проектной документации, исходные материалы для проектирования и этапы создания проекта............................... 47 2.2. Технико-экономическое обоснование..................................... 49 2.3. Задание на проектирование.................................................. 49 2.4. Состав и стадии проектирования торфодобывающих предприятий......................................................................... 50 2.5. Технический проект торфодобывающего предприятия ............... 51 2.6. Рабочие чертежи............................................................... 55 2.7. Согласование и утверждение проектов................................... 56 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ФРЕЗЕРНОГО ТОРФА............................................................ 57 3.1. Периоды разработки сырьевой базы ....................................... 57 3.2. Порядок и схема разработки торфяного месторождения, первоочередной участок........................................................... 57 3.3. Сырьевая база и программа производства торфа........................ 58 3.4. Цикловой и сезонный сборы................................................ 61 3.5. Порядок сработки залежи.................................................... 63 3.6. Расчет потребного количества машин и механиков-водителей...... 66 3.7. Расчет потребного количества горючесмазочных материалов....... 69 3.8. Основы расчета производительности машин............................ 72 3.9. Производительность скреперно-бункерных уборочных машин..... 73 3.10. Производительность перевалочных уборочных машин.............. 77 3.11. Параметры работы пневмоуборочных машин......................... 81 3.12. Особенности расчета показателей при раздельной уборке фрезерного торфа из многоцикловых наращиваемых валков............. 84
163 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПРОИЗВОДСТВУ КУСКОВОГО ТОРФА............................................................. 91 4.1. Основные принципы производства кускового торфа.................. 91 4.2. Описание технологии и машин фрезформовочного метода производства кускового торфа................................................... 92 4.3. Расчет сырьевой базы и годовой программы предприятия по производству торфа фрезформовочным методом........................ 99 4.4. Технологические показатели производства кускового торфа фрезформовочным методом ...................................................... 100 4.5. Расчет производительности и количества фрезформовочных машин, уточнение программы производства................................. 101 4.6. Расчет производительности и количества машин по сушке кускового торфа, получаемого фрезформовочным методом ............... 104 4.7. Производительность и количество уборочных машин при фрезформовочном методе производства кускового торфа............ 105 4.8. Потребность в горючесмазочных материалах при фрезформовочном методе добычи кускового торфа................... 108 4.9. Описание технологии и машин метода стилки при производстве кускового торфа............................................. 109 4.10. Общие вопросы проектирования карьеров при добыче кускового торфа методом стилки............................................... 112 4.11. Расчет сырьевой базы, годовой программы, циклового и сезонного сборов предприятия по производству торфа методом стилки...................................................................... 114 4.12. Расчет производительности и необходимого количества экскаваторов с их расстановкой по карьеру................................... 117 4.13. Расчет производительности и количества машин по стилке и сушке кускового торфа.......................................................... 123 5. ОСНОВЫ ПОДГОТОВКИ И РЕМОНТА ТОРФЯНЫХ ПОЛЕЙ...... 125 5.1. Подготовка торфяных полей к эксплуатации............................ 125 5.2. Ремонт торфяных полей...................................................... 126 5.3. Определение объемов работ и количества оборудования............. 129 ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ НА РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКУЮ РАБОТУ ПО ТЕМЕ «ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА ТОРФОДОБЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ФРЕЗЕРНОГО ТОРФА»........................................................... 132 ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ НА РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКУЮ РАБОТУ................................. 147 ПРИЛОЖЕНИЯ..................................................................... 149 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК........................................... 158
164 Яблонев Александр Львович ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТОРФОДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ Учебное пособие Редактор Ю.А. Якушева Корректор С.В. Борисов Технический редактор Ю.Ф . Воробьева Подписано в печать 31.10.2016 Формат 60х84/16 Бумага писчая Физ. печ. л . 10,25 Усл. печ. л . 9,53 Уч. -изд. л. 8,92 Тираж 100 экз. Заказ No 80 С–78 Редакционно-издательский центр Тверского государственного технического университета 170026, г. Тверь, наб. А. Никитина, 22