13.6. Особенности проектирования и расчетов открытых складов

 

При выборе рациональной структуры ТГК для насыпных и навалочных грузов открытого хранения и принятии конкретных конструкторско-технологических решений учитываются их специфические особенности. Раз­грузочные эстакады, приемные бункеры, закрома проектируются в соответствии со СНиП 2.09.03-85, СНиП 2.05.07-91, а также ГОСТ 22235-76. Эстакады могут применяться как тупи­ко­вые, так и проходные.  Высоту эстакады (расстояние от головки рельсов на эс­такаде до планировочной отметки земли) следует принимать равной 1,8; 3; 6; 9 м. Допускается принимать и другую высоту, если это обусловливается местными условиями строительства и заданным объе­мом разгружаемого сыпучего мате­риала.

 Эстакады высотой до 3 м следует, как пра­вило, проектировать из железобе­тонных блоков или подпорных стен, распола­гаемых с обеих сторон железнодо­рожного пути и связанных между собой, с за­полнением пространства между ними утрамбованным дренирующим материалом. Эстакады высотой более 3 м соору­жают  балочной конструкции с железобетонными монолитными или сборными опорами с шагом 12 м и стальными или сборными железобетонными пролетными строениями. 

Эстакады высотой до 3 м должны быть обо­рудованы передвижными обслужи­вающими площадками. Для эстакад высотой 3 м и более следует предусматри­вать, как правило, стационарные площадки.

Пути в пределах грузовых фронтов следует располагать на прямых горизон­тальных участках. Только в трудных условиях  их допускается размещать на кри­вых радиусом не менее 100 м и на уклоне не круче 1,5 ⁰/₀₀.  В зоне работы манев­ровых лебедок погрузочно-раз­грузочные пути следует проектировать только на прямых участках и на горизон­тальной площадке или на подъеме до 1,5 ⁰/₀₀ в сто­рону перемещения вагонов ле­бедкой.

При производстве погрузочно-разгрузочных операций без отцепки локомоти­вов от состава при условии обеспечения трогания состава с места допускается располагать пути в пределах грузовых фронтов и на больших уклонах, но не пре­вышающих ру­ководящего.

Крутизна спусков на подходах к погрузочно-разгрузочным фронтам при по­даче на них составов с включенными тормозами вагонов не должна превышать 20 ⁰/₀₀. В случаях, когда возможна фиксированная оста­новка подаваемого состава с выключенными тормозами, крутизна спусков не должна превышать величин, приведенных в табл. 13.8.

Таблица 13.8

Максимальные уклоны на подходах к грузовым фронтам

 

Для выхода на отметку разгрузочной эстакады h_п требуется подход  длиной:

,

где i – уклон на подходе к повышенному пути, ⁰/₀₀.

 Размеры приемной площадки или траншеи у разгрузочной эстакады (повы­шенного пути) зависят от потребной вместимости приемных устройств,  объем­ной плотности груза и его угла естественного откоса. Если принять, что после выгрузки груз находится на приемной площадке не более суток, то объем груза, размещенного в приемных устройствах равен:

где N_тр – суточный вагонопоток;

 - масса груза в вагоне, т;

  - объемная плотность груза, т/м³.

 

С другой стороны:

,

где F_п – площадь поперечного сечения груза в приемном устройстве, м²;

L_грж – длина грузового фронта (глава 8).

Следовательно,

 _.

Нетрудно определить, что для траншейного приемного устройства (рис.13.6,а)

,

для приемного устройства в виде повышенного пути (рис.13.6,б)

,

а для приемного устройства, представляющего собой сочетание траншеи и повы­шенного пути (рис. 13.6, в):

.

13.6. Схема траншейно-эстакадных приемных устройств

 

Поскольку в приведенных уравнениях количество неизвестных больше одного, решить их можно, если одним параметром задаться. Например, можно принять ширину траншеи b_т =2…3 м и вычислить глубину траншеи по формуле:

или при использовании повышенного пути ширину штабеля приближенно выра­зить через высоту повышенного пути h_п  и тангенс угла  естественного от­коса груза:

и подставить это выражение в формулу поперечного сечения штабелей. Наконец, при комбинации траншеи и повышенного пути сначала зада­ются шириной траншеи в пределах b_т=3…4 м, а затем приближенно на­ходят высоту h_п из треугольника:

h_п= b_т.

Глубину траншеи в этом случае вычисляют по формуле:

.

Если приемное устройство выполнено в виде одного или нескольких заглуб­ленных бункеров для насыпного груза (рис. 13.7), то объем каждого из них при­нимают не менее чем на 20 % больше объема одного вагона:

.

13.7.Схема бункерного приемного устройства

Зная потребный объем приемного бункера, подбирают необходимые геометрические размеры, которые обеспечат этот объем. При выполнении расче­тов исходят из того, что приемный бункер представляет собой перевернутый обе­лиск или усеченную пирамиду, объем которой определяется по формуле:

,

где h_б, , b_б - соответственно высота, длина и ширина бункера, м

l₁, b₁ -соответственно длина и ширина нижнего разгрузоч­ного отверстия бун­кера, м.

Приведенное выражение представляет собой уравнение со многими неизвес­т­ными. Поэтому используют ранее упомянутый прием: некоторыми величинами задаются, для вы­числения других составляют дополнительные уравнения.

Принимают ширину    нижнего разгрузочного отверстия бункера b₁ = 0,5...0,8 м, углы наклона боковых стенок бункера  50...55°, длину бункера l_б = 16 м (с учетом длины полувагона). Составляют дополнительные уравнения:

;                     .

Решая совместно последние два уравнения как систему с двумя неизвест­ными, определяют объем бункера по предшествующей им формуле и проверяют, выполняется ли условие необходимой вместимости бункера. Если это условие не выполняется, то размеры бункера соответственно пересчи­тывают (увеличивают).
     Задача проектирования зоны длительного хранения сводится к определению рациональной конфигурации и размеров штабелей. Одновременно с определе­нием параметров зон хранения устанав­ливают способы подачи груза в штабель и выдачи из штабеля, а также параметры необходимых для этого ПТМ, устройств и сооружений.

По вычисленной в главе 8 вместимости штабеля определяют его объем:

,                            (13.1)

гдеЕ - вместимость склада, т;

- объемная плотность груза, т/м³.

Дальнейшее проектирование зоны хранения состоит в основном в подборе та­ких размеров штабеля L_m, B_ш, H_ш, чтобы обеспечивались требуемые вместимость склада Е, т и  объем основного штабеля V, м³. Для этого сначала в зависимости от технологии выполнения пере­грузочных работ,  используемых средств механиза­ции на складе и характеристик предполагаемого места размещения на генераль­ном плане ТГК определяют форму и примерные размеры штабеля.

В целях эффективного использования площади ТГК целесообразно использование закромов. Закрома допускается располагать в зданиях и на открытых площадках заглубленными или наземными, как правило, сблокированными, многоячейковыми. Размеры ячеек закромов в плане следует принимать, как правило, 6х6, 6х9 и 9х9 м. Допускается принимать большие размеры, кратные 3 м, если это обусловливается технологическими требованиями. Высоту стен закромов следует принимать равной 3,6; 4,8 или б м.

Минимальное заглубление стен закромов от уровня пола или планировочной отметки земли следует принимать равным 0,6 м, а пола — 0,3 м, минимальное превышение верха стен закромов над уровнем пола или планировочной отметки земли — равным 1,2 м.  Закрома следует проектировать, как правило, железобе­тонными. При загрузке и выгрузке материалов грейфер­ными кранами следует предусматривать буферный слой из хранимого материала толщиной не менее 0,3 м.  Следует, однако, иметь в виду, что сооружение закромов связано с большими капитальными вложениями в отличие от штабельного способа хранения на открытых площадках.

Объем штабеля выражают через основные его размеры по длине, ширине и высоте. Штабели, формируемые грузоподъемными кранами, представляют собой форму обелиска с сечением в виде треугольника или трапеции. Объем обелиска (рис. 13.8, а) рассчитывается по формуле:

,         (13.2)

где Н_ш, L_ш , В_ш- соответственно высота, длина и ширина нижнего основания
штабеля, м;

- соответственно длина и ширина верхнего основания штабеля, м.

На эстакадных складах штабели обычно формируются в виде двух клиньев (рис 13.8,6), расположенных на расстоянии b друг от друга ( b - ширина эста­кады). Объем штабелей в виде двух клиньев

,                       (13.3)

где В_ш = 2В_к.

13.8. Схема к расчету обелискового (а) и клинового (б) штабеля

Если основной штабель имеет какую-либо другую или неправильную форму, а также при ориентировочных расчетах объем любого штабеля можно выразить через его основные размеры следующим образом:

),                           (13.4)

где F - площадь поперечного сечения, м ².

Для решения уравнений (13.2) - (13.4)  с несколькими неизвестными со­ставляют дополнительные уравнения, а некоторыми параметрами сначала просто задаются исходя их технологии формирования штабеля  и используемых для этого ПТМ. При проектировании штабеля в форме обелиска (рис. 13.8, а) для рас­чета параметров штабеля по формуле (13.2) можно составить следую­щие допол­нительные уравнения:

                   (13.5)

                   (13.6)

и принять ограничения:

                             (13.7)

= 3…10 м.                           (13.8)

При проектировании склада, оборудованного козловыми или мосто­выми кра­нами, длину штабеля обычно принимают примерно равной длине подачи вагонов L_п, (глава 8):

L_ш = L_п.

Таким образом, в данном случае проектирование зоны основного хранения груза начинается с определения длины штабеля L_ш, которая принимается равной длине подачи вагонов. Далее задаются высотой штабеля в соответствии с усло­вием (13.8), или выбирают пролет крана, руководствуясь условием (13.7), и рас­считывают по нему возможную ширину штабеля В_ш. Пролеты кранов принима­ются на 1,5 м меньше пролета эстакады, а при наличии поперечных распорок выше кранового габарита — на 2 м меньше пролета эстакады. Шаг колонн крано­вых эстакад принимается равным 12 м, а ширина пролета – в соответствии с ГОСТ 534-78.  Затем решают со­вместно уравнения (13.2), (13.5), (13.6) и опреде­ляют остальные параметры шта­беля.

Штабель, имеющий поперечное сечение в виде двух клиньев (рис. 13.8.6), располагается вдоль железнодорожной эстакады и являет­ся одновре­менно первичным отвалом и основным штабелем. Длину тако­го штабеля сразу принимают равной длине подачи вагонов L_П.  Тогда в уравнении (13.3), опреде­ляющем объем штабеля, остаются только три неизвестных параметра. Для их отыскания  принимают огра­ничения (13.7) и (13.8) и составляют дополнитель­ные уравнения :

Н_ш = В_к                           (13.9)
2Н_ш = (L_ш – L_в)                         (13.10)

Далее решают совместно уравнения (13.3), (13.9 и (13.10) относительно

неизвестных В_ш, Н_ш и L_ш, учитывая, что В_ш = 2В_к. После этого необходимо про­верить нахождение параметров штабеля в пределах ограни­чений:

                      (13.11)

= 3…9 м.                   (13.12)

Если высота разгрузочной эстакады (штабеля) Н_ш оказывается более 9 м, то длину штабеля L_ш увеличивают и расчет повторяют при Н_ш= 9 м.

На складе хребтово - эстакадного типа с верхней конвейерной галере­ей при установке отбойных стенок, защищающих конструкцию эстакады от попада­ния груза, штабель груза также имеет форму двух клиньев (рис. 13.8,6), но длина штабеля никак не связана с длиной подачи вагонов L_п.

В этом случае для определения параметров штабеля также исполь­зуют уравнения (13.3), (13.9 и (13.10), но предварительно задаются высотой эс­такады Н_ш, которая может быть в зависимости от рода груза  15-16 м. Решая совместно уравнения, определяют размеры штабеля. А затем проверяют выполнение условия:

L_ш = (4…10)(2В_к + b).

Если длина штабеля оказывается более чем в 10 раз превышающей общую ширину штабеля, то организуют вторую эстакаду, параллельно первой. При отсутствии на складе хребтово-эстакадного типа с верхней конвейерной галереей отбойных стенок и полном использовании объема штабеля, в том числе и под эстакадой, поперечное сечение принимается в виде трапеции и расчет парамет­ров штабеля ведется по формулам (13.3), (13.5) и (13.6).

Штабели сложной формы могут иметь поперечное сечение в виде нескольких геометрических фигур, а не просто треугольника или трапеции.В этих случаях (ввиду отсутствия точной формулы для определения обьема штабеля сложной формы) используют приближенную формулу (13.2).

 

ПОДВЕДЕМ ИТОГИ

 

Насыпью перевозятся грузы, представляющие собой однородную массу фракци­онных составляющих твердых частиц, обладающих подвижностью (сыпучестью). Навалом в непакетированном виде повагонными отправками  перевозятся грузы, погрузка которых произ­водится без счета мест  и которые по своим физическим свойствам не мо­гут быть отнесены к насыпным грузам. 

При выборе рационального способа их перевозки и хранения учитываются та­кие свойства, как плотность, угол естественного откоса, коэффициент внешнего трения или коэффициент трения об опорные поверхности, фракционный (грану­лометрический) состав материала, влажность, гигроскопич­ность, смерзаемость, слеживаемость, абразивность, самовозгораемость,  взрыво­опасность, склонность к сводообразованию, вредность для здоровья и др. 

Особую группу составляют грузы, подверженные смерзанию при низких тем­пературах. Они  перевозятся в соответствии с установленными на железнодорож­ном транспорте правилами. Грузоотправитель должен до предъявления груза к перевозке принять меры к предупреждению его смерзания.

К числу профилактических мер, предохраняющих грузы от смерзания отно­сятся:

- предварительная сушка насыпных грузов до безопасной влажности;
    - промораживание увлажненных грузов до их погрузки;
    - равномерное обрызгивание их массы, а также пола и стенок полуваго­нов и платформ каменноугольными и минеральными маслами, профи­лактическими жидкостями (ниогрином и северином, растворами хлори­стого кальция и поварен­ной соли);

    - пересыпка груза негашеной известью, древесными опилками.
 В тех случаях, когда примененные средства профилактики оказались не­дос­таточно эффективными, грузополучатель обязан принять меры по восстановле­нию сыпучести груза в пункте выгрузки. Разработан ряд типовых проектов механизации выгрузки смерзшихся грузов, основанных как на принципах восстановления их сыпучести методами рыхления с помощью бурофрезерных, виброударных машин, накладных вибраторов, так и разогрева в гаражах размораживания.

Такие насыпные и навалочные грузы, как твердое топ­ливо (уголь, торф), инертные строи­тельные материалы (песок, щебень, гравий), а также шихтовые материалы в том или ином количестве посту­пают на предпри­ятия всех отраслей экономики. По своим характеристикам они допускают возможность хранения на открытых складах.

В зависимости от места дислокации ТГК в производственно-транспортной системе они могут выступать в качестве складов готовой продукции (в добываю­щей промышленности), перевалочных складов (на железнодорожных станциях,  в морских и речных портах), складов сырья и топлива (на металлургических, хими­ческих, энергетических, машиностроительных  предприятиях).

Технологический процесс переработки навалочных и насыпных грузов на ТГК включает в себя технологию раз­грузки транспортных средств (приема грузов), технологию складирования и технологию отправления (отгрузки) грузов на про­изводство или на внешний транспорт. Для реализации этих технологических про­цессов организуются погрузочно-разгрузочные фронты, зоны временного и дли­тельного хранения грузов.

При разработке проекта ТГК рассматривается ряд возможных вариантов его реализации. Они различаются способами выгрузки (на эстакаде, в приемный бункер, на вагоноопрокидывателе, вычерпыванием), способами передачи в зону длительного хранения (кранами, конвейерами, напольными погрузчиками, пневмотранспортом и др.), способами хранения (в штабелях, закромах, бункерах), способами выдачи грузов (конвейерами, канатными дорогами, вагонами, автомобилями и т.д.).

Нормативно-техническими документами по объектам ТГК для насыпных и навалочных грузов регламентированы отдельные требования, которые должны выполняться при проектировании, строительстве и эксплуатации этих объектов.

 

 

ПОВТОРИМ

 

1. Назовите физико-механические параметры насыпных и навалочных грузов.

2.Приведите примеры смерзающихся грузов.

3. В какую климатическую зону входят центральные районы России, какие способы восстановления сыпучести в этой зоне целесообразны?

4. Расскажите о технологии переработки насыпных грузов на складе открытого хранения.

5. Предложите варианты транспортно-технологической схемы грузопереработки угля: конвейерный транспорт – склад - железнодорожный транспорт.

6. Какие достоинства и недостатки имеют траншейно-эстакадные приемные устройства?

7. Где находится зона эффективного применения вагоноопрокидывателей?

8. Какие требования при проектировании предъявляются к разгрузочным эстакадам?

9. Как определить размеры приемного бункера?

10. Как определить размеры обелискового штабеля?