Выбор схемы технологического процесса

 

В данном разделе необходимо соотнести исходные данные для проектирования со схемой технологического процесса, так как лесосечные работы выполняются с применением различных машин и механизмов, состав которых определяется принятой схемой технологического процесса. В табл. 2.1 представлены наиболее распространенные технологические процессы всех групп лесосечных работ.

Основным признаком, по которому принято классифицировать технологические процессы лесосечных работ является вид вывозимой с лесосеки древесины (сырья). Вывозка древесины с лесосек может производиться в виде целых деревьев (полудеревьев), хлыстов, сортиментов, щепы. 

В целом по России наиболее распространенной является технология лесосечных работ с вывозкой хлыстов. Такая технология характерна, прежде всего, для предприятий, имеющих соответствующие мощности для первичной переработки хлыстов, например нижние лесопромышленные склады. Вместе с тем, в последнее время все большее применение находит технология с вывозкой древесины сортиментами. Это объясняется, прежде всего, истощенностью и снижением качественных характеристик древостоев в освоенных и многонаселенных регионах страны, ухудшением показателей, характеризующих уровень концентрации лесосечного фонда^[1], развитием дорожно-транспортной сети, лесоперерабатывающей инфраструктуры, вовлечением в эксплуатацию низкобонитетных, малоценных лесонасаждений и различных видов несплошныхрубок. Развитию сортиментной технологии лесосечных работ способствует также экспансии на российский рынок зарубежного лесозаготовительного оборудования, в частности многооперационных машин для лесосечных работ (харвестеры, форвардеры). 

В зависимости от набора технологических операций, места их выполнения и вида продукции, вывозимой с лесосеки, технологические процессы лесосечных работ подразделяются на следующие основные группы: хлыстовая технология, технология заготовки полудеревьями, сортиментная технология и технология с углубленной обработкой древесины.

Следует иметь в виду, что в группе технологических процессов с углубленной обработкой древесины теоретически возможно большее разнообразие получаемой продукции, однако в настоящее время эта группа процессов развита слабо.

 Хлыстовая технология заготовки древесины является наиболее распространенной в Российской Федерации в настоящее время, на нее приходится около 80 % всей заготовляемой древесины, а в США и Канаде более 85%. 

Технологический процесс № 1 позволяет свести к минимуму число операций выполняемых на лесосеке и перенести их выполнение на более производительное стационарное оборудование нижних складов и бирж сырья деревоперерабатывающих предприятий, уменьшить трудозатраты на очистку лесосек и использовать сучья, вершины и ассимиляционный аппарат деревьев (хвоя и листья) на производство полезной продукции (топливной и технологической щепы, арболита, хвойно-витаминной муки, и др.).

Таблица 2.1 Технологические процессы лесосечных работ

Группа	№ тех процесса	Операции выполняемые на лесосеке	Вид тре- люемо- го леса	Операции выполняемы на верхнем складе или погрузочном пункте	Вид выво- зимого леса
Хлыстовая	1	В-Фп	Д	П	Д
	2	В-Фп	Д	Ос-П	Х
	3	В-Ос-Фп	Х	П	Х
Заготовка полудеревьями	4	В-Дл-Фп	Пд	П	Пд
	5	В-Фп	Д	Дл-П	Пд
Сортиментная	6	В-Ос-Фп	Х	Р-П	С
	7	В-Фп	Д	Ос-Р-П	С
	8	В-Ос-Р-Фп	С	П	С
	9	В-Ос-Р-Фп-П	-	-	С
С углубленной обработкой	10	В-Фп	Д	Ос-Р-Пр-П	Пм
	11	В-Ос-Р-Фп	С	Пр-П	Пм
	12	В-Ос-Р-ФпРщпоруб ост-П	С -	Ок-Рщ-П -	ЩтехЩтоп

Условные обозначения: В – валка деревьев; Ос – очистка деревьев от сучьев; Р – раскряжевка; Фп – формирование пакета; П – погрузка на лесовозный транспорт; Дл – деление деревьев; Пд – полудеревья; Пр – продольная распиловка; Ок – окорка; Рщ – рубка в щепу; Д – деревья; Х – хлысты; С – сортименты; Щтех – щепа технологическая; Щтоп – щепа топливная; Пм – пиломатериалы.

 

Однако, при трелевке деревьев, особенно за комли, труднее сохранить подрост и предотвратить повреждения оставляемых на корню деревьев. 

При технологическом процессе № 2 происходит концентрация порубочных остатков на территории верхнего склада, что уменьшает трудозатраты на очистку лесосеки, улучшаются условия для применения высокопроизводительных мобильных сучкорезных машин, лучше используется грузоподъемность лесовозного транспорта, однако происходит увеличение числа операций выполняемых в лесу.

 Достоинством технологического процесса № 3 является то, что трелевка хлыстов позволяет уменьшить степень повреждаемости подроста и оставляемых на корню деревьев, появляется возможность использования порубочных остатков для укрепления трелевочных волоков при слабой несущей способности грунтов. Но при этом увеличиваются затраты на последующую очистку территории лесосеки, затруднено и обычно невозможно последующее применение порубочных остатков для производства полезной продукции.

Технология заготовки древесины полудеревьями: технологический процесс № 4, предусматривает, что после валки деревьев, выполняется их деление на два отрезка – комлевое долготье (например, до диаметра ствола 16 см), а также оставшуюся вершинную часть с кроной. Процесс деления выполняется после срезания дерева. Вершинная часть укладывается в пакет, отдельно от комлевой части.

Пакеты долготья и вершинных отрезков формируются вдоль волока. Трелевочная машина, производит раздельный сбор отрезков долготья и вершинной части, и их доставку к верхнему складу или погрузочному пункту в полностью погруженном положении.

Это позволяет не производить очистку деревьев от сучьев на лесосеке или на верхнем складе, что существенно уменьшает трудозатраты на очистку лесосек от порубочных остатков, а также позволяет увеличить объем древесины доставляемой на лесопромышленный склад, до 18 % с каждого гектара лесосеки, чем при вывозке лесоматериалов в виде хлыстов или сортиментов.

Значительно уменьшается загрязненность лесоматериалов минеральными веществами, за счет трелевки в полностью погруженном положении. Уменьшается расход ГСМ, т.к. сопротивление перемещению пачки при трелевке в полностью погруженном положении существенно меньше, нежели полупогруженном или полуподвешенном.

Уменьшаются удельные затраты на проектирование, строительство и эксплуатацию лесовозных дорог (до 18%), за счет увеличения объема древесины, вывозимого с единицы лесопокрытой площади. Уменьшается общая удельная себестоимость заготавливаемой древесины, за счет получения дополнительного объема сверх баланса.

 Технологический процесс № 4 в качестве головной машины предполагает использование ВДМ, способной производить снятие деревьев с пня и их вынос вертикальном положении (как ВПМ) и выполнять операцию деления на комлевой и вершинный отрезки над волоком, что позволяет использовать этот процесс как при сплошных, так и при выборочных рубках, и сохранять подрост. Прототипом такой машины может служить лесозаготовительная машина МЛ-20. Или ВДМ, выполняющей процесс срезания дерева, его валки и деления без выноса на волок, что возможно для случая сплошных рубок без сохранения подроста (см. приложение).

Технологический процесс № 5 предусматривает трелевку деревьев и их деление на комлевой и вершинный отрезки на верхнем складе при помощи процессора.

 Сортиментная технология заготовки леса наиболее предпочтительна для небольших лесозаготовительных фирм, не имеющих своих лесоперерабатывающих площадок, и торгующих древесиной «с колес». Кроме того, она рекомендуется при невозможности использования хлыстовой вывозки леса, например при малых радиусах поворота лесовозной дороги.

При технологической схеме № 6 работы по валке деревьев, очистке их от сучьев и раскряжевке обычно выполняются при помощи ручного моторного инструмента – бензиномоторных пил. Подобная технология распространена на несплошных рубках, при отсутствии у предприятия высокопроизводительных многооперационных машин, позволяет использовать порубочные остатки для укрепления трелевочных волоков и вывозить с лесосеки готовую продукцию, если предприятие торгует круглым лесом. Основным недостатком является большая доля ручного труда на лесосечных работах.

Технологический процесс № 7 имеет недостатки связанные с трелевкой леса деревьями, но позволяет использовать на верхнем складе многооперационные сучкорезно-раскряжевочные машины (также называемые процессорами). 

Технологические процессы № 8 и 9 являются классическим примером, так называемой, «скандинавской» технологии заготовки леса. На валке леса используются либо бензиномоторные пилы, тогда на очистке деревьев от сучьев и раскряжевке применяются процессоры, либо валочно-сучкорезнораскряжевочные машины (также называемые харвестеры). Хотя иногда все технологические операции выполняются при помощи бензиномоторной пилы. На трелевке используются сортиментоподборщики (также называемые форвардеры) с колесным или гусеничным движителем.

Технологический процесс № 9 предусматривает, так называемую, «прямую вывозку леса», т.е. без выделения специальной операции трелевки и перегрузки на лесовозный транспорт. Работа по такой схеме будет эффективной при небольшом расстоянии вывозки (до 10 км) и использовании в качества транспорта леса колесных форвардеров или автолесовозов с хорошей проходимостью.

Технологию с углубленной обработкой древесины можно признать перспективной, ее развитие в настоящее время сдерживается отсутствием мобильной техники, способной качественно и с большой производительностью выполнять деревообрабатывающие операции – продольную распиловку, окорку, рубку в щепу. Разработка такой техники находится сейчас на стадии проектирования и экспериментальных исследований.

Технологические процессы № 10 и 11 предусматривают проведение на лесосеке и погрузочном пункте всех технологических операций по выработке пиломатериалов. В настоящий момент применяется, в основном, в мелких частных лесовладениях за рубежом. На современный момент такая технология заготовки не получила промышленного распространения в связи с отсутствием высокопроизводительной техники способной производить продольную распиловку круглых лесоматериалов в условиях лесосеки.

Технологический процесс № 12 позволяет получать на лесосеке технологическую и топливную щепу. Перспективен в условиях плантационного лесовыращивания. Однако, на современном этапе развития лесопромышленного комплекса получение технологической щепы в условиях лесосеки затруднено из-за отсутствия машин способных производить качественную окорку в данных условиях. Получение топливной щепы из порубочных остатков и целых деревьев в условиях лесосеки активно внедряется в технологический процесс лесозаготовок в последние годы.

Многообразие технологических процессов обусловлено разнообразием условий работы в зависимости от природно-производственных, лесотаксационных, экономических и других факторов.