Pod względem rozwiązań konstrukcyjnych – pojazd powinien mieć wskaźnik ładowności wyrażony stosunkiem ciężaru ładunku do ciężaru własnego pojazdu w granicach 1,2-1,5 dla uzyskania odpowiedniej wytrzymałości i wydajności. Mieć możliwie dużą średnicę kół oraz maksymalnie duże prześwity poprzeczne i podłużne do pokonywania nierówności terenu. Mechanizm różnicowy tylnego mostu musi mieć łatwo włączoną blokadę, umożliwiającą poruszanie się pojazdu po śliskiej drodze, a opony powinny mieć bieżnik terenowy ukształtowany skośnie jednokierunkowo dla uniknięcia bocznych poślizgów. Światła pojazdu, zgodne z wymaganiami Kodeksu Drogowego, a ponadto osłonięte siatką zabezpieczającą przed stłuczeniem. Pojazd musi mieć układ wspomagania kierownicy umożliwiający łatwość prowadzenia i skuteczną manewrowość. Konstrukcja skrzyni ładunkowej musi być wytrzymała tak, aby wytrzymać zrzuty ładunku surowca skalnego ważącego 1/4 nośności pojazdu z wysokości ok. 1 m, jak również przewóz po nierównościach skalnych przy pełnym obciążeniu z szybkością 10-20 km/godz. Skrzynia powinna być przechylna do tyłu, bez tylnej ściany otwieranej, lecz jedynie z właściwie ukształtowaną podłogą, dla umożliwienia łatwego wyładunku dużych brył skalnych. Zalecane jest ponadto ogrzewanie skrzyni ładunkowej uniemożliwiające zamarzanie ładunku przy niskich temperaturach. Kabina kierowcy musi mieć dobrą widoczność, wentylację i ogrzewanie.
    Pod względem zabezpieczenia możliwości eksploatacyjnych: silnik pojazdu powinien bez przegrzewania się wytrzymać jazdę pod górę z pełnym ładunkiem po drodze o wzniesieniu ok. 10% na długości 3 km, przy temperaturze otoczenia do 300, jak również być uruchamiany przy użyciu własnych akumulatorów przy temperaturze otoczenia - 15°C.

    Cały pojazd i jego zespoły powinny pracować prawidłowo w przeciągu całego okresu międzynaprawczego. W czasie minimalnie 10 tys. mtg (motogodzin) przy nakładach na obsługę techniczną nie większą niż 40 rbg (roboczogodzin) na 100 mtg. Obsługa pojazdu powinna być stosunkowo prosta, a konstrukcja nośna i skrzyni ładunkowej powinna wytrzymać bez uszkodzeń cały okres międzynaprawczy. Czas wywrotu skrzyni (z pełnym ładunkiem) nie powinien być dłuższy niż 0,5 min dla osiągnięcia krótkich cykli przewozowych, dobrą zdolność manewrowania pojazdu przy maksymalnym promieniu zawracania do 9 m oraz właściwym przyspieszeniem pojazdu osiągalnym przy wskaźniku mocy równym min. 7,8 KM na tonę ciężaru całkowitego. Pojazd musi mieć możliwość zwichrowania osi kół do ± 150 dla pokonania nierówności terenowych, a jego maksymalna prędkość do 40 km/godz. przy pełnym obciążeniu.
    Rozwój transportu technologicznego w kopalniach surowców skalnych uwarunkowany jest tak doborem jakościowym, jak i ilościowym. Zabezpieczenie ilościowe możliwe jest do osiągnięcia poprzez rozwój krajowej produkcji względnie kooperacji w tym zakresie z firmami zagranicznymi, bądź też sprowadzenia specjalistycznych samochodów z importu. W wyniku kompleksowego rozeznania przeprowadzonego przez Główne Biuro Studiów i Projektów Zaplecza Technicznego Motoryzacji na temat możliwości pokrycia potrzeb górnictwa odkrywkowego w zakresie transportu technologicznego do roku 1990, przewiduje się zapotrzebowanie roczne na ok. 45 sztuk samochodów klasy 15 ton oraz ok. 45 sztuk samochodów klasy 30 ton. Zaplanowana krajowa produkcja samochodów klasy 15 ton (Jelcz - Steyr 17/19 t) będzie zabezpieczała zapotrzebowanie w ilości ok. 80%. Zalecany kierunek możliwości zaopatrywania się w samochody klasy 15 ton powinien iść alternatywnie w dwóch kierunkach. Pierwszym kierunkiem jest możliwość stopniowego przejścia na typ krajowy Jelcz-Steyr, co jeszcze w większym stopniu poprawiłoby sytuację w dziedzinie obsługi i zaopatrywania w części zamienne. Jednocześnie ułatwiłoby to możliwość zintegrowania zaplecza obsługowo-naprawczego kopalnictwa odkrywkowego z zapleczem Transbudu, który będzie powiększał stan posiadania tego typu pojazdów z uwagi na to, że jest on pojazdem drogowym o największej nośności i będzie posiadał krajowe zaplecze techniczne.
    Drugim kierunkiem jest pokrycie zapotrzebowania na samochody klasy 30 ton, który proponuje się osiągnąć dwoma możliwościami:
• Poprzez rozszerzenie zakresu istniejącej już współpracy kooperacyjnej ze szwedzką firmą Kockums, która obecnie obejmuje typy klasy 16 i 25 ton – o nowy typ 32-tonowy. Dotychczasowa eksploatacja 20 sztuk typu Kockums 442, czyli 32-tonowego pojazdu, ma bardzo pozytywną ocenę techniczno-ekonomiczną przy pracy w kopalnictwie skalnym.
• Poprzez dokonanie próby (po szczegółowym rozeznaniu technicznych i produkcyjnych możliwości) rozwinięcia specjalizowanej krajowej produkcji na bazie produkowanej ładowarki Ł-34 z kombinatu Stalowa Wola.
    Ważnym czynnikiem zabezpieczającym rozwój transportu technologicznego w kopalnictwie skalnym przemysłu wapienno-cementowego jest utrzymanie środków transportowych w gotowości eksploatacyjnej od strony technicznej, czyli planowo zapobiegawczej obsługi technicznej i naprawy pojazdów samochodowych […]
    W rejonach kopalni odkrywkowych, ze względów ekonomicznych celowym jest tworzenie optymalnych  gospodarstw (sic!) samochodowych odpowiednio rozmieszczonych terytorialnie, które będą świadczyły usługi przewozowe w pełnym zakresie dla kopalnictwa odkrywkowego i budownictwa. Tworzenie takich jednostek powinno nastąpić po dokładnym przeanalizowaniu różnych wariantów rozwiązań nowego gospodarstwa pod względem lokalizacji, systemu przewozów łącznie z doborem środków transportu i zaplecza technicznego. Rozwój integracji w pierwszym etapie byłby częściowy i obejmowałby zaplecze techniczne, gdzie jednostki „Transbudu” świadczyłyby tylko usługi na rzecz kopalnictwa w zakresie przeglądów i napraw taboru samochodowego.
    W drugim etapie nastąpiłaby integracja całkowita, w wyniku której przedsiębiorstwa „Transbudu” przejęłyby całkowicie cały transport kopalnictwa łącznie za zapleczem technicznym i załogą.
    Na podstawie szczegółowego rozeznania i przeprowadzonych analiz badawczych dotyczących pracy przewozowej w kopalniach odkrywkowych surowców skalnych można stwierdzić, że wskaźniki ich wykorzystania oraz gotowości technicznej są bardzo niskie.
    Czynniki ograniczające i hamujące rozwój transportu i zaplecza technicznego wynikają z następujących przyczyn: ekonomicznych, tj. ograniczenia wydatków na inwestycje obiektów obsługowo-naprawczych i wyposażenia technologicznego, jak również niedostatecznej ilości prac badawczych i technologiczno-organizacyjnych. Składają się na nie: niedostateczna ilość ogólnego i specjalistycznego wyposażenia technologicznego do obsług, napraw bieżących oraz diagnostyki poszczególnych typomarek pojazdów, brak efektywnej organizacji transportu wynikającej z nieodpowiednio dobranych środków transportowych jak również złego stanu dróg, a także deficyt odpowiednio wyszkolonej kadry i siły roboczej. Wdrażając zalecenia i wnioski wynikłe z pracy pt.: „Kryteria techniczno-ekonomiczne doboru samochodów do transportu technologicznego w kopalniach surowców skalnych” powinno uzyskać się właściwy kierunek rozwoju środków transportowych, osiągając następujące efekty:
 • gruntowną modernizację i ujednolicenie taboru technologicznego odnoszącego się do paru najbardziej przydatnych pojazdów do pracy w górnictwie odkrywkowym, takich jak Tatra 148S1, Kockums 442 czy Biełaz 540A,
• bardziej racjonalną organizację pracy w procesach transportowych; lepsze wykorzystanie pojazdów technologicznych na terenach kopalni poprzez odpowiedni dobór pojazdu do koparki i kopalni w zależności od jej rocznego wydobycia, znaczne oszczędności na skutek przestrzegania ekonomicznie opłacalnych okresów eksploatacji taboru.
Wprowadzając integrację w transporcie samochodowym kopalnictwa z transportem samochodowym Transbudu powinno uzyskać się następujące efekty:
• Zmniejszenie pracochłonności przy obsługach i naprawach pojazdów. Ze względu na wyższy wskaźnik wyposażenia technologicznego, bardziej racjonalną  organizację pracy i prawidłowe procesy naprawcze.
• Zmniejszenie ilości napraw, lepsze wykorzystanie obsług i przeglądów na skutek wprowadzenia na szerszą skalę metod diagnostycznych, co w efekcie prowadzić będzie do zwiększenia wskaźnika gotowości technicznej.
• Zwiększenie pracy przewozowej ze względu na wyższą gotowość techniczną pojazdów, lepiej zorganizowany transport oraz lepsze wykorzystanie taboru przez tworzenie optymalnych gospodarstw samochodowych [6].

 A obecnie…
    Jak już wspomniano, w przeszłości nie wszystkie pojazdy eksploatowane w kopalniach odkrywkowych były dostosowane do przewozu urobku, głównie z uwagi na brak dostępu do konstrukcji specjalistycznych. Eksploatowany tabor stanowiły pojazdy typu uniwersalnego, a w niewielkim stopniu – dedykowanego do transportu w kopalniach odkrywkowych. Uniwersalne pojazdy samowyładowcze nie posiadały dostosowanych do warunków eksploatacji kopalnianej układów napędowych, a co za tym idzie własności trakcyjnych, skrzyń ładunkowych oraz przede wszystkim – konstrukcji podwozi i nadwozi. Dodatkowo, niektóre z użytkowanych pojazdów były wyposażone w jednostki napędowe z zapłonem iskrowym, charakteryzującym się gorszymi parametrami techniczno-ekonomicznymi w porównaniu do silników wysokoprężnych.

Fot. 1. Wozidło sztywnoramowe Euclid R35 i ładowarka łyżkowa CAT 988F.

    Obecnie transport samochodowy (realizowany głównie wozidłami technologicznymi) jest dominującym, a niekiedy jedynie możliwym rodzajem transportu technologicznego w odkrywkowych kopalniach surowców skalnych. Takie rozwiązanie uzasadnia przede wszystkim technologia eksploatacji tych surowców, oparta w dużej mierze na urabianiu materiałami wybuchowymi. Dominacja transportu samochodowego ma związek z dużą uniwersalnością oraz łatwością manewrowania pojazdów technologicznych w trudnych warunkach eksploatacyjnych kopalni odkrywkowej. Również zdolność do pokonywania przeszkód terenowych, w tym wzniesień  o nachyleniu w szczególnych przypadkach do 25%, przy relatywnie dużych przyśpieszeniach i prędkościach jazdy, dochodzących na prostych odcinkach drogi do 40 km/h. Możliwość łatwego załadunku oraz rozładunku pojazdu także odgrywa niebagatelną rolę, zwłaszcza że wiąże się to z możliwością zmiany miejsca rozładunku i załadunku, co ułatwia prowadzenie eksploatacji selektywnej. 
    Współcześnie klasyfikacja wozideł technologicznych dotyczy przede wszystkim podziału ze względu na ładowność, gdyż ta wielkość determinuje pozostałe własności pojazdu, takie jak jego gabaryty, zainstalowaną moc i inne.

Tab. 1. Klasy" kacja samochodów ze względu na ich ładowność.

    Wozidła stosowane w Polsce i za granicą podlegają następującej klasyfikacji ze względu na ładowność [7]:
        Wozidła bardzo duże oraz giganty stosowane są wyłącznie w wielkoskalowych kopalniach odkrywkowych rud polimetalicznych, łupków roponośnych oraz węgla kamiennego, położonych głównie w Afryce, Australii oraz Ameryce Północnej i Południowej.
    Obecnie wiele firm produkuje samochody samowyładowcze dla górnictwa odkrywkowego, o ładowności 360 (i więcej) ton, jednakże w warunkach polskich najczęściej stosowane są wozidła technologiczne o ładowności ok. 40 ton. Spowodowane jest to wielkością kopalń, wydobycia oraz rodzajem kopaliny użytecznej (surowce skalne).
    Pojazdy technologiczne obecnie stosowane w zakładach górniczych, ze względu na specyfikę eksploatacji nie posiadają szeregu elementów stanowiących wyposażenia samochodów uniwersalnych, przystosowanych do ruchu na drogach publicznych. Kabina kierowcy jest najczęściej jednomiejscowa, dodatkowo zabezpieczona przed uszkodzeniem spadającymi odłamkami skalnymi specjalnym dachem ochronnym, będącym przedłużeniem przedniej ściany skrzyni ładunkowej. Skrzynie ładunkowe do transportu urobku skalnego wozideł technologicznych wykonuje się bez tylnej ściany z podłogą odchyloną w tylnej części do góry o kąt 10°-30°, z profilem podłogi zapobiegającym wypadaniu dużych brył skalnych w czasie jazdy samochodu. Dodatkowo istnieje możliwość zastosowania specjalnej okładziny (z tworzyw sztucznych lub stali trudnościeralnej) ułatwiającej zsypywanie się ładunku oraz zapobiegającej nadmiernemu zużyciu skrzyni w przypadku transportu kopalin wysoce abrazyjnych. Skrzynie ładunkowe są przystosowane tylko do przechyłu w jedną stronę, tj. do tyłu pojazdu (tylnozsypowe). Przechylanie na bok groziłoby utratą stateczności i tym samym zagrażałoby bezpieczeństwu pracy. Do unoszenia (przechyłu) skrzyni ładunkowych stosuje się siłowniki hydrauliczne jedno- lub dwucylindrowe. Kąty przechyłu skrzyni przyjmuje się nie  mniejsze niż 55°. Pojemność skrzyni wyznacza się wychodząc z dopuszczalnej nośności (ładowności) pojazdu oraz ciężaru usypowego kopaliny, którego średnie wartości wynoszą od 1,6 do 1,8 t/m3.
    Transport technologiczny wodzidłami odbywa się bez względu na rodzaj pogody, przez cały rok. W okresie zimowym może występować przymarzanie urobku do skrzyni ładunkowej, w związku z czym wielu producentów stosuje rozwiązanie wykorzystujące ciepło generowanych gazów spalinowych do ogrzewania ścian i dna skrzyni ładunkowej. Polega to na zastosowaniu systemu szczelnych kanałów w pomoście podłogi i ścianach bocznych, przez które przepływają spaliny i uchodzą do otoczenia przez otwory wykonane w tylnym obrzeżu ścian bocznych [7].

 Sztywnoramowe i przegubowe
    Pojazdy przeznaczone do pracy w kopalniach odkrywkowych budowane są najczęściej jako dwuosiowe, na podwoziach specjalnych, których głównym elementem jest spawana, jednoczęściowa, sztywna rama podłużnicowa o przekroju skrzynkowym, stąd nazwa – wozidła technologiczne sztywnoramowe lub klasyczne. W tym typie wozideł wszystkie zespoły podwozia i nadwozia są osadzone na wspólnej ramie, a skręt kół uzyskuje się przez wychylenie ich w stosunku do przedniego mostu podwozia, poprzez wspomagany układ kierowniczy. Napęd zaś przenoszony jest wyłącznie na oś tylną. Budowa i elementy podwozia zależą przede wszystkim od konstrukcji ramy. Do napędu samochodów technologicznych stosuje się wyłącznie silniki spalinowe wysokoprężne doładowane, występujące nierzadko w wersji dwusprężarkowej, zwiększającej moc silnika wolnossącego o około 20-50% oraz obniżające zużycie paliwa o 10-20% [7].

        Wykorzystywane są również pojazdy składające się z jednoosiowego ciągnika osadzonego na ramie podłużnicowej, o przekroju prostokątnym, sprzęgniętego z (najczęściej) dwuosiową ramą przyczepy poprzez specjalny układ przegubowy i łączniki reakcyjne. Są to tak zwane wozidła technologiczne przegubowe. Kabina operatora oraz silnik i główna część zespołu napędowego są umieszczone na przedniej ramie, natomiast skrzynia ładunkowa – na tylnej. Napęd przenoszony jest na wszystkie osie pojazdu. W wozidłach przegubowych nie ma klasycznego układu kierowniczego, a manewrowanie możliwe jest dzięki zastosowaniu specjalnego układu siłowników hydraulicznych, pozwalających na odchylanie ciągnika względem przyczepy. Obie ramy, poza połączeniem przegubowym, sprzęgnięte są siłownikami hydraulicznymi pozwalającymi wychylać względem siebie, umożliwiając tym samym wykonanie skrętu. Dzięki takiemu rozwiązaniu uzyskuje się wyjątkowo dużą zwrotność pojazdu (małe promienie skrętu, dobre wpisywanie się w drogę). 
    Początkowo wozidła te użytkowane były przy wielkoskalowych pracach inżynieryjnych ziemnych i budowlanych, skąd adaptowane są – z różnym skutkiem – jako pojazdy kopalniane.

Fot. 2. Wozidło technologiczne przegubowe Komatsu HM 300.

    Ogumienie samochodów technologicznych jest specjalnie przystosowane do trudnych warunków pracy. Stosowane jest kilka rodzajów opon, w zależności od rodzaju  eksploatowanej kopaliny użytecznej i warunków pracy. Powinny one zapewniać przede wszystkim odpowiednią wytrzymałość na przecięcia i przebicia oraz odporność na przegrzanie. W celu uniknięcia bocznych poślizgów w czasie niekorzystnych warunków atmosferycznych, zaleca się stosować opony z bieżnikiem terenowym ukształtowanym skośnie – jednokierunkowo [7].
    Jak już nadmieniono, wozidła technologiczne eksploatowane w kopalniach odkrywkowych w Polsce charakteryzują się ładownością od około 20-70 ton. Są to głównie samochody o charakterze specjalistycznym – wozidła sztywnoramowe, w mniejszym zakresie – wozidła technologiczne przegubowe. Ponadto istnieją zakłady górnicze, gdzie mimo trudnych warunków eksploatacji transport realizowany jest samochodami ciężarowymi samowyładowczymi, w tzw. wersjach budowlanych.

    Dominującymi pojazdami w polskich kopalniach surowców skalnych są białoruskie Biełazy. Głównie typy to 540A o ładowności ok. 30 ton oraz 548A o ładowności ok. 40 ton – tych samochodów technologicznych jest najwięcej. Powyższe konstrukcje Biełazów, jako specjalistycznych pojazdów technologicznych, produkowane są od początku lat sześćdziesiątych ubiegłego wieku i jako sprawdzone pod niemal każdą szerokością geografi czną przechodzą głównie modernizacje, bez konieczności opracowania nowego modelu od podstaw. Niemniej jednak producent oferuje także nowy typoszereg wozideł o ładowności od 45 do 320 ton.
    Wymienione typy wozideł w polskich kopalniach eksploatowane są od początku lat siedemdziesiątych, gdzie zastąpiły i ujednoliciły mocno zróżnicowany tabor. Struktura użytkowanego parku wozideł uległa zmianie dopiero z początkiem lat dziewięćdziesiątych, kiedy wraz z zagranicznymi inwestorami sektora górnictwa odkrywkowego, pojawiły się konkurencyjne wozidła innych producentów. Obecna struktura taboru eksploatowanego w polskich kopalniach odkrywkowych jest mocno zróżnicowana. Poza wspomnianymi Biełazami, których stan oscyluje od pojazdów wysłużonych przez modele starszych typów  po odbudowie, do nowych wersji – w różnych konfiguracjach.
    Ponadto użytkowane są nowoczesne wozidła zachodnie dużych ładowności (od 40 do 70 ton). Liczną grupę stanowią także wozidła Euclid R32 i R35 pochodzące z rodzimego rynku, gdzie ich produkcję prowadziły zakłady Bumar – Łabędy, wspólnie z Volvo-Michigan-Euclid (VME) w latach dziewięćdziesiątych, a także nowe wozidła przegubowe różnych producentów.

Fot. 3. Dominujący typ wozidła technologicznego w Polsce – Belaz (7)540 – obecnie produkowana wersja.

        Konkurencyjność wozideł Biełaz w stosunku do wozideł procentów zachodnich opiera się przede wszystkim na ich korzystnej relacji cenowej oraz ugruntowanej pozycji na naszym rynku. Nie odbiegają one także, w dużym stopniu, pozostałymi parametrami charakteryzującymi inne, nowoczesne konstrukcje tego typu pojazdów. Dużą zaletą białoruskich wozideł jest możliwość wyposażenia w różne jednostki napędowe – poza seryjnymi, mało ekonomicznymi silnikami produkcji rosyjskiej – w jednostki producentów zachodnich. Ponadto w Polsce trwają prace badawczo-rozwojowe nad opracowaniem komercyjnej wersji zmodernizowanego, seryjnego silnika wozidła, zasilanego sprężonym gazem ziemnym (CNG). Pozwoliłoby to sprostać dyrektywom UE dotyczącym emisji spalin oraz 10% udziału gazu ziemnego w rynku paliw silnikowych ropopochodnych. Zmniejszyłby się również hałas generowany przez wozidło, a także nieznacznie polepszyłby się wskaźnik ekonomiczny [8].

 Literatura
1. Bęben A.: Legendarne maszyny. Z historii wprowadzania koparek łyżkowych do procesów wydobywczych w odkrywkowym górnictwie skalnym. Cz. I. BMP, Surowce i Maszyny Budowlane nr.1, 2010.
2. Czubak A., Kownacki W.: Postęp techniczny w mechanizacji transportu urobku w kopalniach odkrywkowych. II Krajowy Zjazd Górnictwa Odkrywkowego, Kielce, październik 1967.
3. Lasko Stanisław: O niektórych modelach transportu w układzie KSKr w kamieniołomach. Mechanizacja urabiania, ładowania i transportowania kopalin. Mechanizacja prac ziemnych, budowlanych i drogowych. Krajowa Narada, Warszawa. Zeszyty Specjalne nr. 59 COBP Poltegor Wrocław (1972).
4. Lasko S., Schmidt Z. Czas cyklu załadunku koparkami KU 1205 w odkrywkach surowców skalnych. Górnictwo Odkrywkowe, nr.4. 1971.
5. Tatarek J.: Stan i kierunki rozwoju transportu technologicznego w kopalniach surowców skalnych czynniki decydujące o wyborze rodzaju transportu Warszawa sympozjum naukowe: Szczyrk 6/7 czerwiec 1977.
6. Turała H., Bednarczyk J., Mateja St.: Produkcja i dostawy samochodów technologicznych (fragment z artykułu pt: Perspektywy rozwoju górnictwa. zapotrzebowanie na maszyny) Sympozjum w Szczyrku, 1977.
7. Kozioł W., Uberman R.: Technologia i organizacja transportu w górnictwie odkrywkowym Wydawnictwa AGH, Kraków 1994.
8. Rudkowski M., Dudek S., Chłosta M., Pazdan G.: Górnicze Wozidło technologiczne BIEŁAZ-NG zasilone sprężonym gazem ziemnym (LNG), Przegląd Górniczy Nr 10. 2009.

Autor: prof. zw. dr hab. inż. Artur Bęben, mgr inż. Przemysław Bodziony AGH Kraków

Artykuł został opublikowany w magazynie "Surowce i Maszyny Budowlane" nr 3/2011