Лесосечные работы и трелёвка леса

Введение 
Лесосечные работы.

   Лесосечные работы, это первая фаза лесозаготовительного производства. Под лесосечными работами понимаются все работы, которые производятся на лесосеках и погрузочных пунктах. В состав лесосечных работ в зависимости от принятого в леспромхозе технологического процесса входит от трёх до семи операций. Обязательным элементом лесосечных работ являются подготовительные работы – подготовка лесосек и погрузочных пунктов.  Кроме этого, сюда входят и вспомогательные работы – техническое обслуживание машин, занятых в лесу, доставка горюче-смазочных и других   материалов, перевозка рабочих и др.

   Разработка технологий и непосредственная работа в лесу связана с рядом понятий (лесосека, деляна, пасека и др.)

        Рис. 1    Основные производственные  элементы лесосеки

                       А,Б,В,Г – делянки, 1 - пасеки, 2 - пасечные ленты, 3 - пасечные волоки,

                       4 - магистральные волоки, 5 - погрузочные пункты, 6 - обустроенный центр

                       6 - обустроенный центр лесосеки, 7 - лесовозный ус, В - ширина лесосеки,

                       х - ширина делянки, L - длина лесосеки, l - длина делянки.

   Лесосекой (рис.1) называется участок лесной площади, отведённой для заготовки растущего на нём леса. Лесосека является местом работы мастерского участка. На неё размещаются бригады, машины, средства технического обслуживания машин и бытового обслуживания рабочих. Основными собирающими артериями являются лесовозные грузовики. Общая площадь лесосеки может достигать 200 га. Лесосеки обычно разбиваются на делянки. Делянка, это часть лесосеки, закрепляемая за одной бригадой или одной машиной, производящеё валку. На делянах выполняется весь комплекс основных лесосечных работ. От валки деревьев до погрузки леса на лесовозные автомобили или подвижной состав узкоколейной дороги.

Делянка чаще всего имеет площадь 5-8 га.

   На делянке в свою очередь выделяют пасеки, т.е. полосы леса шириной 25-45 м., вдоль трелевочного волока. На пасеках выполняются первичные лесозаготовительные работы – валка деревьев и обрезка сучьев. При машинной валке роль пасек выполняют ленты, т.е. узкие полосы, параллельные волоку, которые разрабатываются при однократном проходе валочно-пакетирующей, валочной или валочно-трелевочной машины. При валке деревьев бензопилами ленты также имеют технологическое значение.  На ленты в этом случае делится пасека для удобства валки трелёвки леса.  Лента разрубается за один проход вальщика, с неё производится сбор деревьев при формировании пачек для трелёвки.

   Пасечный волок используется для трелёвки леса только с одной пасеки, по середине которой он походит. К магистральным волокам предъявляются несколько более высокие требования. Они должны быть несколько шире и хорошо подготовлены, так как на них трактор работает более продолжительное время, собирая лес с нескольких пасек.

За каждой бригадой или валочной машиной закрепляется одна или несколько погрузочных площадок или один верхний склад (если бригада производит также раскряжёвку). Как погрузочные площадки, так и верхние склады также называются погрузочными пунктами.

   Площадь лесосек в лесах промышленного значения может быть разной – от 5 до 200 га. В соответствии с действующими правилами рубок размеры лесосек при проведении сплошных рубок устанавливаются в зависимости от категорий лесов, лесорастительных условий и преобладающих пород. Для таёжной зоны и зоны свешанных лесов правилами установлены четыре градации ширины лесосек: 1000, 500, 250, и 100 м.

   Лесосеки шириной 1000 м. предприятиям отводятся в хвойных и мягколиственных насаждениях. В таёжной зоне лесов III группы, а также в мягколиственных насаждениях зоны смешанных лесов III группы.

   Лесосе5ки шириной 500 м. отводят в хвойных насаждениях в сырьевых базах механизированных лесозаготовительных  предприятий в зоне смешанных лесов III группы при условии выполнения ряда мероприятий по возобновления леса, такая же ширина лесосек устанавливается и в лесах II группы.

   Лесосеки шириной 250 м. отводятся для мягколиственных  и 100м. для хвойных насаждений в зоне I и II группы.

   Длина при сплошных рубках  устанавливается  с учётом  квартальной сетки, но не более  2000 м., а в лесах I группы не более 1000 м..

   С эксплуатационной точки зрения более выгодными являются крупные лесосеки, позволяющие сконцентрировать производство. Экономия на крупных лесосеках достигается за счёт подготовительных и вспомогательных работ.  Сокращается протяжённость  усов, уменьшается количество погрузочных пунктов, снижается потребность в ремонтных средствах, упрощается перевозка рабочих, снабжение гороюче-смазочными материалами и т.д.

   Основными собирающими артериями  на лесосеках, как уже отмечалось, являются лесовозные усы. Основной технологической задачей, которую необходимо решить на первом этапе освоения лесосеки, это правильное размещение усов на ней.

    Размещение усов в  пределах лесосеки зависит от  размеров лесосек и стоимости  строительства и содержания одного уса.

   Различают 5 видов размещения  усов на лесосеке  (рис.2).

1. Ус проходит по середине лесосеки (рис.2, а,б). Такая прокладка уса наиболее распространена на лесосеках шириной 500 м. Расстояние от уса до границы лесосеки составляет 250 м., а расстояние трелёвки не более 300 м. На лесосеках шириной 1000 м. расстояние трелёвки составляет 500-600 м., поэтому прокладка одного уса целесообразна при значительной стоимости уса (узкоколейные, лежневые, железобетонные усы)
2. На лесосеке два уса (рис.2, в). Такая схема целесообразна только на лесосеке шириной 1000 м. и применяется при прокладке автомобильных усов, не требующих больших затрат на строительство и содержание (грунтовые, снежные).
3. Кольцевая схема (рис.2, г). При соединении концов усов образуется кольцевая схема, которая заменяет разворотные петли и может быть рекомендована на усах, не требующих больших затрат на строительство и содержание.
4. Ус с ответвлениями (рис.2, ж). Общая протяжённость усов на лесосеке по сравнению с двумя усами несколько увеличивается, но отпадает необходимость в устройстве разъездов у погрузочных пунктов и может быть рекомендована для лесосек в пересечённой местности, если прокладка двух параллельных усов затруднена.
5. Ус на границе лесосеки (рис.2, е). Данная схема применяется для лесосек небольшой ширины (100-250 м.). Целесообразна также на лесосеках шириной 500 м., если ус может сохраняться 2-4 года до отвода в рубку лесосеки с другой стороны.                                                                         

                        Рис.2 Схема размещения усов на лесосеке

                         а,б,д - поссередине лесосеки, в - два уса, г - кольцевой ус, ж,з - усы с

                              отставлениями, е - на границе лесосеки, 1 - квартальная сеть, 2 - лесосеки,

                              3 - лесовозные усы, 4 - ветка лесовозной дороги.

   Протяжённость лесовозных усов, которые не обходимо ежегодно строить для выполнения установленного предприятию объёма производства, определяется по формуле:

                    где Q – объём производства м³/год

                   L – протяжённость усов, м

                    k – коэффициент, учитывающий удлинение усов за счёт прокладки их на не отведенную в рубку площадь; в многолесных районах k=1,1-1,2 при освоении разрозненных лесосек k=1,5-1,7

                    g – средний запас на 1 га,м³

                    B – ширина лесосек, м

                    n – количество усов на лесосеке.

   Размеры бригадных делянок.  На практике размеры в лесах  III группы размеры делянок определяются обычно в зависимости от размеров лесосек и количества машин или бригад.

   Длина делянки , т.е. сторона l вдоль уса, определяется, прежде всего, трудоёмкостью устройства погрузочного пункта. Например: при применении сучкорезных машин длина делянки принимается 250-300 м. при применении челюстных погрузчиков , когда затрат на устройство площадок незначительные, то размещение погрузочных пунктов можно на расстоянии 500-100 м. друг от друга, а при необходимости укладывать хлысты в запас вдоль всего уса.

   Таким образом, размеры  делянок ограничиваются следующими  пределами: по ширинеот100 до 500 м., по длине от 200 до 300 м. Площадь делянки может быть от 2 до 15 га.

   В современных условиях  оптимальным являются размеры  делянок, при которых с одной  стороны среднее расстояние трелёвки  не превышало бы 300 м., а с другой стороны бригада могла бы работать не менее месяца. Поэтому малым комплексным бригадам отводятся делянки площадью 5-8 га.,  укрупнённым 10-15 га.,   для валочных и валочно-пакетирующих машин 5-8 га.

Схемы разработок делянок

В настоящее время при традиционной технологии  (валка бензопилами  и машинами) применяются три схемы разработок делянок.

                            Рис.3 Схемы разработок делянок:

                                 а - метод широкого фронта, б – параллельная, в – радиальная, 1-лесовознй ус,

                                  2-погрузочные площадки, 3-зона безопасности, 4-волоки, 5-пасеки, l-длина делянки,

                                   B-ширина делянки, L-ширина лесосеки    

   Метод широкого фронта. Эта схема характеризуется частым расположением погрузочных площадок вдоль лесовозного уса и применяется когда погрузочные пункты просты и затраты на их подготовку очень малы. Благодаря применению челюстных погрузчиков эта схема получила широкое распространение. Затраты на подготовку ограничиваются расчисткой их бульдозером. По этой схеме создаются обычно запасы хлыстов у трасс лесовозных дорог. Волоки при методе широкого фронта располагаются параллельно один другому и хлысты на площадку трелюют с одного - двух волоков.

   Параллельная схема. Применяется, когда требуется концентрация стрелеванного леса в одном месте., например к сучкорезной машине. При этой схеме несколько пасечных волоков располагаются параллельно выходят на один магистральный волок, по которому трелюют на погрузочный пункт. Эта схема применяется также в тех случаях, когда по условиям рельефа и другим причинам нельзя разместить несколько площадок вдоль уса.

   Радиальная схема. Такую схему применяют в тех случаях, когда устройство погрузочных пунктов требует больших затрат, например при сортиментной вывозке леса. Чем выше стоимость и трудоёмкость подготовки, тем большая площадь леса должна тяготеть к нему. Расстояния трелёвки при этом должны быть по возможности небольшие.

Значение пасек и их ширина

   Разбивка на пасеки позволяет  более строго соблюдать технологическую дисциплину, выдерживать заданное направление валки и сохранять подрост.

   Характеристиками пасек  является длина и ширина. В  тех случаях, когда на лесосеке  имеется жизнеспособный подрост,  ширина пасек определяется единственным  условием – сохранением подроста. Когда лесосека разрабатывается без сохранения подроста, ширина пасеки назначается в зависимости от способа трелёвки, места обрубки сучьев, почвенно-грунтовых условий. Ширина может быть от 25 до 45 м. длина пасек при параллельной схеме разработок делянок и при методе широкого фронта равна ширине делянки, т.е. она может быть от 100 до 500 м..  При радиальной схеме разработки делянки длина пасек может быть до 300 м. При машинной валке работа ведётся на полосах, ширина которых значительно меньше, чем ширина пасек при валке бензопилами. Валочно-пакетирующие машины разрубают полосу шириной 12-15 м., валочные и валочно-трелёвочные 1,5-3 м.

   Подрост больше всего  повреждается при развороте хлыстов  и деревьев во время формирования  пачки. Наилучший результат для сохранения подроста даёт такая технология, когда формирование пачки происходит путём вытягивания без разворота. Для этого трактор доложен стоять при наборе пачки, в осевом направлении по отношению к сваленным деревьям при трелёвке за вершины.

   Предельным углом, при  котором разворот хлыста можно  считать допустимым, является угол 30°.

   Разрубка волоков по сравнению   с  работой на пасеках является  более трудоёмкой. Валка деревьев  неудобна по ряду причин: она  должна быть строго направленной независимо от наклона и других особенностей деревьев; разрубке лент шириной всего 5-6м. мешают остающиеся с обеих сторон стенки леса.

   Значительно более трудоёмкой  является обрубка сучьев, так как деревья на волоках ложатся сплошным валом, кроны их перекрывают друг друга. Снижается производительность труда и на трелёвке в связи с тем, что рейсовые нагрузки при формировании пачек на волоках на 25-40% ниже, по сравнению с обычными. Время на чокеровку увеличивается, так как неудобно растаскивать канат по хлыстам и чокеровать зажатые хлысты.

   В зимнее время состояние  волока улучшается по мере  увеличения количества проходов  трактора и ширины пасеки, в  летнее, наоборот, с увеличением  числа проходов трактора , состояние  волока ухудшается.

   На условия труда обрубщиков сучьев ширина пасеки оказывает заметное влияние. Для облегчения сборов сучьев необходимо, чтобы кроны деревьев ложились на волок или вблизи него, что позволяет обрубщикам сучьев и чокеровщикам работать на волоке и вблизи него, где в зимнее время снег обмят.

   Таким образом, для снижения  затрат на разработку, подготовку  и содержание волоков, пасека  должна быть широкой, а для  облегчения труда обрубщиков сучьев и сбора сучьев ширину следует уменьшать. Оптимальной шириной  пасеки при работе без сохранения подроста, но с обрубкой и сбором сучьев на лесосеке, а также при работе на лесосеках с глубоким снегом является ширина 35-45 м.

Способы разработки пасек

   Способ разработки пасек  зависит, прежде всего, от того, каким образом производится трелёвка за комли или за вершины. За комли трелюют деревья, а за вершины – хлысты.

   Схемы разработки пасек  приведены на  рис.4. при методе  узких пасек главной задачей  является сохранение подроста. Делянка  разбивается на пасеки шириной,  равной средней высоте древостоя. По середине каждой пасеки прокладывается волок шириной 5 м. валку деревьев на волоке начинают с ближнего конца, деревья валят вершинами по направлению к погрузочным площадкам, после отхода вальщика на безопасное расстояние или перехода на другой волок, обрубают сучья и трелюют хлысты за вершины.

   Вальщик валит деревья  сначала с одной полупасеки (рис. 4, а), при этом валка начинается  также как на волоке с ближнего  к погрузочному пункту конца.  Вальщик, переходя от дерева  к дереву, перемещается поперёк полупасеки от волока к середине пасеки, а затем обратно и т.д. при этом он стремится валить каждое дерево так, чтобы большая часть кроны попала на волок, а угол между деревом и волоком был наименьшим (не более 30º).

                         Рис.4 Схемы разработки пасек

                         а - метод узких пасек, б – за вершины широкими пасеками, в – за комли лентами,         

                              параллельными волоку, г – за  комли лентами под углом к  волоку, д – на подкладочное

                              дерево

   После того, как вальщик отойдет на расстояние более 50 м., обрубщики сучьев приступают к обрубке или их обрезке бензосучкорезами. Сучья, обрубленные с той части кроны, которая находится над волоком, остаются на волоке, а сучья, которые обрубаются с крон, находящихся на пасеке, должны быть собраны и перенесены на волок. Собранные сучья уплотняются при проходе трактора, трелюющего хлысты с более удалённых участков волока. Порожний трактор разворачивается на месте, на участке, где  нет подроста, трос растаскивается вдоль волока на расстояние 20-25 м. и зачокеренные за вершины хлысты, при формировании пачки вытягиваются сквозь подрост.

   Разработка без сохранения подроста, но с трелёвкой за вершины мало отличается от метода узких пасек. Пасека (рис.4,б) может иметь в этом случае ширину 34-45 м. , деревья валят под углом 45-60º к волоку. Поскольку сразу всю полупасеку за один заезд взять сложно, то её делят на ленты шириной 8-10 м. и разработку проводят последовательно, сначала ленту у волока, после трелёвки следующую ленту и т.д.

   При  разработке пасек без сохранения  подроста возможен сход трактора  с волока.

   Разработка  пасек лентами, параллельными  волоку ( рис.4, в), применяется при  трелёвке за комли. С полос шириной 5-8 м. валят деревья кронами на волок, а с последующих полос – кронами на вырубку. Деревья валят под углом 45-60º к волоку. Пачка набирается трактором на ленте, затем после формирования пачки, трактор выходит на волок.

   Волоки, кроме первого, при этом методе разработки заранее не разрубаются. Ленты разрабатываются  с постепенным удалением от волока, каждая последующая лента отрезается от стенки леса. После того, как стенка леса удалится от волока на 50-60 м., трактор накатывает следующий волок. Этот метод применяется при хорошем грунте летом и неглубоком снеге зимой.

   Разработка  пасек лентами под углом к  волоку (рис.4, г) также применяется  при трелёвке за комли. Волоки  в этом случае разрубаются  заранее. Разборку волока начинают с дальнего конца, первые деревья валят в свободные промежутки между стоящими деревьями. Затем ведётся разработка полупасек шириной 8-10 м., которые примыкают к волоку под углом 45-60º. Разработку начинают с дальнего конца полупасек. Вальщик валит деревья на пасечной ленте, начиная от волока и кончая серединой пасеки. За один проход, т.е. на одной ленте должно быть свалено столько деревьев, сколько необходимо для набора одной пачки трактором. Трактор при разработке пасеки таким способом не сходит с волока. Этот метод применяется при глубоком снеге зимой и на слабых грунтах летом. При методе необходима очень чёткая увязка валки с трелёвкой. После валки деревьев на одной ленте необходимо сразу же  стрелевать их, иначе нельзя валить деревья на следующей ленте. Создать межоперационный  запас при этом невозможно и происходят простой тракторов в ожидании, когда вальщик свалит деревья или вальщика, пока трактор стрелюет деревья.

   Разработка пасек с подкладочным  деревом (рис.4, д) разрабатывается  лентами под углом к волоку. Предварительно вдоль ленты валится так называемое подкладочное дерево, на которое в дальнейшем валят деревья с ленты. Вершинами деревья валят на волок. На одной ленте (дерево) валят 10-12 деревьев. Применение подкладочного дерева облегчает чекеровку, так как комли сваленных на него деревьев  приподняты.. при этом методе возможно сохранение подроста в средней части пасеки.

   Общая протяжённость волоков  на лесосеке может быть определена  по формуле: ,

     где L – общая протяжённость волоков на лесосеке, м

     S – площадь лесов, га

     B – средняя ширина пасеки, м.

   При определении ширины  проезжей части на прямолинейном  участке волока необходимо учитывать габаритную ширину трактора, общую ширину ленты, занимаемую волочащимися комлями ( при трелёвки), а также в связи с отклонением трактора от первоначального следа и выхода трактора с волока в с вязи с образованием глубокой колеи. Обычно ширина трелёвочного волока при любых способах рубок главного пользования должна быть не менее 5 м., а на косогорах не менее 7 м. На эту ширину и прорубаются как магистральные, так и пасечные волоки. Минимальная ширина волока должна быть такой, чтобы между трактором и деревьями  по краям волока оставался достаточный разрыв ( не менее 1,2-1,5 м.). Волок шириной менее 5 м. не допустим при габарите современных тракторов, так как в этом случае при отклонении от середины волока трактор приближается к стоящим деревьям, что опасно для тракториста. Разрыв между трактором и деревьями также нужен для обеспечения обзорности и для отхода рабочих при встрече с движущимся трактором.

   По одному следу трактор  может ходить лишь при небольшом  числе рейсов, т.е. на середине  и в конце пасечных волоков.  Отклонение от первоначального  следа здесь не превышает 0,5 м., но на магистральных волоках вследствие многократных проходов отклонения о первоначального следа даже на плотных грунтах достигает 0,8-1 м.

   Минимальная ширина волока  по условиям техники безопасности  складывается из ширины трактора (2-2,5 м.) и ширины разрывов (1,2-1,5 м.), т.е. общая ширина волока должна быть не менее 5-5,5 м.

   В процессе разработки  лесосеки общая ширина волока  увеличивается  вследствие повреждения  растительного слоя деревьями  при их валке, а также трелюемыми  деревьями и хлыстами. Если трактор не сходит с волока, то он вынужден разворачиваться на волоке перед набором каждой пачки, т.е. через каждые 20- 25 м. для набора пачек с одной полупасеки и то же самое, при наборе с другой. В результате общая ширина полосы, на котором частично или полностью повреждён растительный слой, находится в пределах 5,5-9 м.

Трелёвка леса

   Трелёвкой называется перемещение  деревьев, хлыстов или сортиментов от места валки до лесопогрузочного пункта. Необходимость этой операции очевидна, так как лесовозным автомобилям или узкоколейным транспортом нельзя взять древесину непосредственно на лесосеке, её предварительно необходимо собрать.

   Трелевка является транспортной  операцией. Но она резко отличается  от других видов транспортных  операций. В связи с тем, что  трелёвочные средства перемещаются по обширной территории и работают на одной лесосеке в течение короткого времени, капитальные затраты на устройство пути не делаются. Трелёвка производится в исключительно трудных условиях  при полном бездорожье, на любых грунтах летом или по заснеженной целине зимой, с преодолением многочисленных препятствий в виде пней, валежника, валунов и т.д.

   Благодаря трелёвке достигается  концентрация древесины в определённых  местах у лесовозных дорог,  что позволяет применить в  лесу современные технические средства: автомобили и узкоколейный железнодорожный транспорт на вывозке, челюстные погрузчики на погрузке, сучкорезные машины на обрезке сучьев.

   Существуют различные средства  и способы трелевки. Их можно  классифицировать следующим образом:

       - по виду трелёвки  – за комли, за вершины;

       - по техническим  средствам – гусеничные тракторы, колёсные тракторы, канатные установки,  технически возможна трелёвка  вертолётами, в редких случаях  трелёвка производится лошадями;

      - по способу формирования пачки – чокерная, бесчокерная

       - по характеру перемещения груза – волоком, в полупогружённом, полуподвешенном, погружённом и подвешенном состоянии.

   Различие в видах трелёвочных  средств вызвано большим разнообразием  производственных условий, в которых производятся лесозаготовки.

   Основным трелевочным механизмом  является трактор. В нашей стране  применяются гусеничные трактора, за рубежом – колёсные. В соответствии  с правилами техники безопасности  трелёвочные тракторы можно применять на склонах крутизной не более 25º, а зимой и в сырую погоду до 15º. В горных условиях на крутых склонах или там, где применение тракторов ограничивается лесохозяйственными требованиями, применяются канатные установки различных систем.

   Главным требованием к трелёвочным тракторам является проходимость, которая должна обеспечивать работу трактора практически на любых лесных грунтах с преодолением обычных для условий лесосеки препятствий: пней, валежника, микронеровностей, валунов, болотистой местности и т.д.

   Трелёвочные тракторы оснащаются  специальным оборудованием. Кабина  трактора выносится обычно верёд  или размещается в средней  части, что необходимо для установки  на тракторе технологического  оборудования и размещения конца  трелюемой пачки.

   В настоящее время применяются  несколько разновидностей технологического  оборудования. Оно разделяется на  две принципиально различные  группы: оборудование для бесчокерной,  т.е. полностью механизированной  трелёвки и оборудование для  чокерной трелёвки, при которой применяется ручной труд. Технологическое оборудование для бесчокерной трелёвки подразделяется в свою очередь на две подгруппы: для поштучного формирования пачки (гидроманипуляторы, зажимные коники, трососъёмники, погрузочные рычаги, платформы) и для трелёвки заранее подготовленной пачки (пачковые захваты).  

             Рис.5 трелёвочные тракторы

             а – ТТ-4, б – ТДТ-55, 1-погрузочный щит, 2-лебёдка, 3-кабина, 4-двигатель, 5-рама, 6-ходовая    

             система, 7-толкатель

             Рис.6 трелёвочные тракторы 

             а – ТБ-1, б – ЛП-18А, 1-рама, 2- ходовая система, 3-толкатель, 4-кабина, 5-двигатель, 6-

                 манипулятор, 7-коник, 8-трососъёмник, 9-щит, 10-захват

   К технологическому оборудованию также относятся бульдозерные толкатели, которые служат для выравнивания комлей, штабелёвки хлыстов или деревьев, сдвига пачек, расчичтки волоков. Техническая характеристика трелёвочных тракторов приведена в таблице 1

          Табл.1