5.1. Для разработки лесосек рекомендуются различные схемы. На выбор схемы оказывают влияние: принятый технологический процесс и вид рубки; вид трелюемой и вывозимой древесины, комплекс машин; рельеф местности и несущие способности почвогрунтов; размеры вырубаемых лесных площадей и пасек.
Схемы разработки лесосек определяют схемы их планировки, размещения трелевочных волоков и валки деревьев на пасеках и лентах.
При выборке схемы разработки лесосек необходимо предусматривать обеспечение безопасных условий труда, возможность создания межоперационных запасов древесины и обеспечения высокопроизводительной работы, машин и оборудования.
Для составления технологической схемы разработки лесосеки можно использовать блочно-модульный принцип формирования из модулей технологических схем:
– разработки делянок, пасек и лент;
– устройство лесопогрузочных пунктов и верхних складов.
5.2. Условия проведения рубок леса (главного пользования, рубок ухода и других) имеют сходство. По этой же причине для различных видов рубок могут использоваться однотипные технологические процессы и машины.
Сплошные рубки главного пользования
5.3. Разработка лесосек с сохранением подроста при валке деревьев на подкладочное дерево бензиномоторной пилой и их трелевка тракторами МЛ-126/127 возможна по технологической схеме, приведенной на рис. 12. Рекомендуется к применению в сосновых насаждениях со средним объемом хлыста до 0,5 м3 при наличии жизнеспособного подроста главной породы более 4000 шт./га.
Если очистка деревьев от сучьев выполняется сучкорезной машиной типа ЛП-30Б, а погрузка хлыстов на лесовозный транспорт челюстным лесопогрузчиком, то погрузочные пункты размером 40х60 м размещаются вдоль лесовозного уса из условия обеспечения нужного направления комлей хлыстов для вывозки и среднего расстояния трелевки.
5.4. Разработка лесосек с сохранением подроста методом узких пасек представлена на рис. 13.
Схема разработки лесосек с сохранением подроста при валке леса на подкладочное дерево бензопилой и трелевке тракторами МЛ-126/127
Схема разработки лесосек методом узких лент с сохранением подроста при валке деревьев бензиномоторной пилой и трелевке хлыстов тракторами
После валки деревьев и обрезки сучьев бензиномоторной пилой трелевка хлыстов осуществляется за вершины. Данная технология рекомендуется в насаждениях со средним объемом хлыста до 0,5 м3, с преобладанием ели, где имеется жизнеспособный подрост хвойных и других ценных пород высотой более 1 м в количестве не менее 1500 шт./га.
Разработку полупасек, после прорубки волоков, начинают с ближнего конца. При работе двумя трелевочными тракторами и достаточных размерах лесосеки возможна организация работ по челночному способу.
5.5. Разработка лесосек порослевого происхождения представлена на рис. 14. Рекомендуется в чернольховых, березовых и других насаждениях, растущих гнездами (группы сросшихся между собой деревьев, от двух до девяти штук от одного корневища) и имеющих развилки на высоте около 1,5 м от поверхности почвы.
Схема разработки лесосек порослевого происхождения при валке леса бензопилами и трелевке тракторами.
В этом случае работы выполняются по правилам разработки буреломно-ветровальных лесосек методом постепенно-выборочной рубки. Очередность валки групп растущих деревьев определяется исходя из конкрентных условий.
Разработку лесосеки ведет бригада в составе двух-трех валочно-сучкорезных звеньев, обслуживающих один трелевочный трактор. Вальщики работают на разных пасеках одновременно, соблюдая очередность разработки и 50-метровую зону безопасности.
Трелевка хлыстов осуществляется как за комель, так и за вершину. Волоки проходят посередине пасек и могут быть криволинейными, поскольку они прокладываются в направлении наибольших просветов между корневищами. На криволинейных участках ширина волока должна быть не менее 7 м.
Разработка пасек звеном, как правило, начинается с того места, где имеются наибольшие просветы между кронами деревьев или отсутствует стена леса. Деревья в гнездах вырубают за два приема. Сначала вырубаются деревья, имеющие естественный наклон стволов в сторону погрузочного пункта (рис. 14,б). При подходе трактора звено участвует в чокеровке хлыстов, которые трелюются за вершину.
Во второй прием в этих же гнездах валят оставшиеся стволы в сторону естественного наклона комлями по направлению трелевки. Как и при выполнении первого приема постепенной рубки, может осуществляться последовательная валка всех оставшихся стволов на пасеке или чередование валки с обрезкой сучьев (рис. 14,а). При этом трелевка осуществляется за комель. От каждого звена трелевка хлыстов осуществляется поочередно.
5.6. Технология лесосечных работ с заготовкой хлыстов и технологической и щепы представлена на рис. 15. Данную технологию целесообразно применять при разработке разновозрастных, двухярусных лесонасаждений со средним объемом хлыста больше или равным 0,2 м3. Суть технологии заключается в том, что в процессе трелевки производят подсортировку деревьев на две сортгруппы. В первую включают деревья, подлежащие очистке от сучьев и вывозке хлыстами на лесные склады (крупномерные), а во вторую – тонкомерные деревья, не пригодные для заготовки деловых сортиментов.
Тонкомерные деревья (вторая сортгруппа) вытрелевываются в последнюю очередь, когда будет обеспечено безопасное расстояние от зоны валки. Они располагаются перпендикулярно или под некоторым углом в отдельном штабеле на свободной части погрузочной площадки и в последующем измельчаются вместе с кусковыми лесосечными отходами на щепу. Полученная щепа по щепопроводу подается непосредственно в кузов автощеповоза.
Схема разработки лесосек с заготовкой хлыстов и технологической щепы
1 – пасека; 2 – трелевочный трактор; 3 – трелевочный волок; 4 – бензиномоторная пила; 5 – рубительная машина; 6 – щеповоз; 7 – тонкомерные и низкокачественные деревья, подлежащие переработке на щепу; 8 – погрузочный пункт; 9 – деревья, подлежащие вывозке в хлыстах; 10 – отходы; 11 – сучкорезная машина ЛП-ЗОВ; 12 – хлысты; 13 – челюстной погрузчик; 14 – лесовозный автопоезд; 15 – лесовозный ус
Несплошные рубки главного пользования
5.7. Разработка лесосек при добровольно-выборочных и равномерно-постепенных рубках возможна по схеме, приведенной на рис. 16.
Схема разработки лесосеки с применением на трелевке леса тракторов с канатно-чокерной оснасткой
1 – трелевочный трактор; 2 – подрост; 3 – пни; 4 – граница пасеки; 5 – деревья, вырубаемые во второй и последующие приемы; 6 – магистральный трелевочный волок; 7 – порубочные остатки; 8 – хлысты; 9 – деревья; 10 – вальщик; 11 – растущий лес; 12 – пасечный волок; 13 – погрузочный пункт
Валка леса при несплошных рубках проводится вдвоем. Валку ведут таким образом, чтобы повреждение подроста и оставляемых на доращивание деревьев было минимальным. Деревья валят в просветы. Для образования просвета вначале проводится валка ближайших к волоку клейменных деревьев. Деревья, которые нельзя повалить вершиной в сторону направления трелевки, валят в том направлении, из которого легче обеспечить вытаскивание хлыста на волоках.
Очистка деревьев от сучьев по данной технологии проводится легкими бензиномоторными пилами (при их отсутствии допускается применение ручной обрубки сучьев топорами).
5.8. Технология разработки лесосек на участках с подростом, предусматривающая комбинированную технологию, представлена на рис. 17. Средняя лента полосы разрабатывается валочно-пакетирующей машиной, а боковые по традиционной технологии бензопилами с привалом деревьев к волоку, проложенному валочно-пакетирующей машиной на средней ленте и последующей трелевкой хлыстов трелевочным трактором. Обрезка сучьев производится легкими бензиномоторными пилами на месте валки. Сучья укладываются на волок.
Схема разработки лесосеки с сохранением подроста по комбинированной технологии на базе ВПМ
1 – магистральный трелевочный волок; 2 – трелевочный трактор; 3 – ленты, разработанные валочно-пакетирующей машиной; 4 – хлысты; 5 – ленты, разработанные по традиционной технологии; 6 – деревья; 7 – порубочные остатки; 8 – пасечный волок; 9 – вальщик; 10 – подрост; 11 – граница пасеки; 12 – растущий лес; 13 – валочно-пакетирующая машина; 14 – деревья, вырубаемые во второй и последующие приемы; 15 – пни; 16 – погрузочный пункт; Ü – направление валки; – направление трелевки
5.9. При группово-постепенных рубках разработка лесосек ведется по технологическим схемам, где на валке леса и очистке деревьев от сучьев применяют бензиномоторные пилы. Первоначально разрубают волоки. После вытрелевки леса с волоков приступают к валке деревьев в “окнах” и “лесовозобновительных кольцах”. Деревья валят вершинами в направлении трелевки в сторону “окна”. Очистка деревьев от сучьев производится на лесосеке легкими пилами, сучья укладываются на волок, хлысты трелюют за вершину.
В сосняках с наличием группового подроста сосны разработка лесосеки ведется по схеме, приведенной на рис. 18,а. Пасечные волоки прорубают так, чтобы они проходили с двух сторон “окна”. В сосняках на песчаных почвах без наличия подроста разработка лесосеки ведется по схеме, приведенной на рис. 18,б.
Схема разработки лесосек при группово-постепенных рубках с групповым подростом сосны (а) и без подроста (б)
1 – трелевочный волок; 2 – подрост; 3 – пень; 4 – поваленное дерево; 5 – окно; 6 – лесовозобновительное кольцо; 7 – хлыст; 8 – порубочные остатки; 9 – погрузочная площадка; 10 – лесовозная дорога
5.10. Проведение полосно-постепенных рубок, особенно в насаждениях со вторым ярусом и крупным подростом, с использованием трелевочных тракторов ТТР-401 (МТП-441), МЛ-126/127 возможно по схемам, приведенным на рис. 19.
Схема разработки лесосек при полосно-постепенных рубках (первый прием)
1 – лесовозный ус; 2 – магистральный волок; 3 – пасечный волок; 4 – поваленные деревья; 5 – вальщик; 6 – растущий лес; 7 – пни; 8 – трактор; 9 – подрост; 10 – порубочные остатки; 11 – погрузочный пункт; (а – двухприемные рубки без сохранения подроста; б – трехприемные рубки с сохранением подроста)
Древостой на лесосеке вырубается в два-три приема. За один прием проводится сплошная заготовка деревьев на полосах, предназначенных в рубку. Волок устраивается в средней части полосы. В порослевых лиственных древостоях предпочтительнее иметь два волока, прокладываемые по границам полосы.
На полосах шириной 15 – 17 м подготавливается один волок по одной из их границ. Полосы разрабатываются узкопасечным методом: валка деревьев ведется вершинами к волоку в направлении трелевки, очистка деревьев от сучьев на полосе, сучья укладываются на волок, хлысты трелюются вершинами вперед.
Технологические схемы разработки лесосек с применением харвестеров
5.11. Харвестер работает в комплексе с одним или двумя форвардерами. В состав технологического процесса входят следующие операции: валка деревьев, обрезка сучьев, раскряжевка хлыстов и пакетирование сортиментов харвестером; сбор и погрузка сортиментов (минипачек) на грузовую платформу форвардера, подвозка и разгрузка их с подсортировкой сортиментов в штабели у лесовозной дороги.
Машина устанавливается на расстоянии примерно в две ширины харвестера от края делянки в нескольких метрах от деревьев. Валят деревья в такой последовательности, чтобы сучья не оказались на пачках сортиментов. Их можно валить по одной из схем, приведенных на рис. 20. Способ, когда деревья валят, если смотреть из кабины, веерообразно и формируют пачки в противоположной от машины стороне либо под стрелой, представлен на рис. 20,а. Способ, когда деревья валят крест-накрест перед машиной, откуда они легко могут быть перемещены к ближайшим пачкам, показан на рис. 20,б.
Плоскость пропила должна быть чуть выше шейки верхнего корня, чтобы пень остался как можно более низким и не образовывались расщепления и сколы. Если дерево не может быть повалено харвестером без повреждения, его следует повалить бензиномоторной пилой вручную. Нельзя двигать грейферный агрегат во время пиления. Ствол необходимо перепиливать полностью, не ломая его. При глубоком снеге агрегат опускают вдоль ствола вальцами.
Основная цель при работе грейферным харвестером заключается в том, чтобы производить обработку деревьев с минимальным их перемещением. Необходимое перемещение дерева осуществляется в процессе обрезки сучьев (подачи). Если грунты слабые, то обработку дерева следует выполнять перед машиной таким образом, чтобы из сучьев образовался защищающий почвенный покров хворостяной настил. На хороших грунтах деревья обрабатываются по обе стороны от машины.
Способы и очередность валки деревьев харвестером
При выполнении сплошнолесосечных рубок без сохранения подроста обе полупасеки могут разрабатываться после прорубки волока либо одновременно с ним. В последнем случае вначале валят деревья, расположенные на волоке. Очередность и направление валки деревьев показаны на рис. 20,в. Они планируются на каждой стоянке харвестера. Необходимо обрабатывать с одной стоянки все доступные деревья, используя для этого вылет манипулятора. Деревья, которые расположены далее 4 м от края волока, как правило, обрабатываются на той же стороне полупасеки. Обрезка сучьев в этом случае производится под стрелой, что сокращает перемещения манипулятора и увеличивает производительность харвестера.
Направление валки выбирается так, чтобы дерево было не только легко обрабатывать, но и удобно формировать пачки сортиментов. В целях облегчения их подбора и подсортировки форвардером оператор харвестера должен укладывать пиловочник и балансы в разные пачки, желательно перпендикулярно к волоку. Место укладки сортиментов определяется до начала валки. Обрабатываемое дерево должно удерживаться как можно ближе к земле, но все же настолько высоко, чтобы срезанные сучья могли свободно падать на землю, не зависая на технологическом оборудовании.
При обрезке сучьев необходимо использовать инерцию и массу дерева. Работая на постоянных оборотах двигателя и добавляя их при необходимости, когда обрезаются толстые сучья, рекомендуется дополнительно делать встречное движение стрелой манипулятора при подаче дерева. Раскряжевку следует производить без расщеплений и сколов, помня, что правильное ее выполнение сохраняет ценность древесины.
5.13. При проведении несплошных рубок харвестером особенно важно всеми способами избегать повреждения почвы, стволов и корней, так как, например, основной целью прореживания является предоставление лучшим деревьям дополнительного пространства для роста. При прореживании однозахватным харвестером деревья не подвергаются предварительному клеймению. У оператора имеется возможность и без клеймения выбирать самые подходящие с биологической и технической точки зрения деревья для прореживания.
Деревья спиливают и валят с учетом расположения групп подроста и оставляемого на доращивание древостоя. Волок при этой технологии может быть как прямолинейным (рис. 21, а), что упрощает трелевку, так и непрямолинейным (рис. 21, б) вследствие огибания харвестером куртин подроста, одиночных деревьев хозяйственно ценных пород и других препятствий. Непрямолинейные волоки снижают ветровую нагрузку на насаждение, однако уменьшают расстояние между технологическими стоянками машины по причине необходимости обеспечения доступности и ограничения повреждений деревьев, остающихся на лесосеке.
В полностью машинизированном методе расстояние между волоками принято 20 м (рис. 21, а). При максимальной зоне обработки звеньев харвестер может обрабатывать всю зону между волоками, где выборочно срезают отдельные деревья. Ширина пасечного волока, с которой полностью удаляют деревья, составляет 4 м.
При втором полностью машинизированном методе расстояние между волоками достигает 30 м. При этом необработанную зону между волоками рубят с так называемой промежуточной зоны, когда харвестер едет между волоками и срезает деревья, которые не достает с них.
Технология с заездами харвестера на полупасеки (рис. 21, в) может рассматриваться как вариант технологии с волоком посередине пасеки с увеличенной ее шириной до четырех эффективных вылетов манипулятора (4R). Заезды на смежных полупасеках необходимо выполнять по дуге, что обеспечивает плавное их примыкание к волоку со смещением на два эффективных вылета манипулятора (2R).
Схемы разработки лесосеки грейферным харвестером при полностью машинизированном методе
Возможность использования харвестера при работе в трех режимах позволяет увеличить расстояние между пасечными волоками до четырех вылетов манипулятора (рис. 21, г). Ширина пасеки по такой технологии равна 6R. Вначале разрабатываются смежные пасечные волоки, отстоящие друг от друга на расстоянии 4R, и прилегающие к ним ленты, досягаемые для манипулятора харвестера. Работа при этом ведется в режиме валка – обрезка сучьев – раскряжевка. Затем харвестер переходит для работы на оставленную между волоками полосу леса.
Перемещаясь по центру этой полосы таким образом, чтобы наносимый ущерб лесу был минимальным, харвестер выполняет только валку деревьев, назначенных в рубку, под прямым углом к волоку вершинами по направлению к ближайшему из волоков. Обрезка сучьев и раскряжевка этих деревьев осуществляется во время повторного прохода харвестера с волоков. Обрезка сучьев производится при этом от вершины к комлю, а раскряжевка – в обратном направлении. Данная технология позволяет сосредоточить на волоке повышенное количество порубочных остатков, сократить трудозатраты на очистку лесосеки от них и рекомендуется на грунтах с невысокой несущей способностью.
Уменьшить длину пасечных волоков на лесосеке позволяет метод работы харвестера со вспомогательным коридором (импровизированным волоком) (рис. 21, д). При работе харвестера на вспомогательном коридоре, как и на волоке, выполняется весь цикл операций: валка, обрезка сучьев, раскряжевка и пакетирование сортиментов. Пачки при этом укладываются на максимальном удалении от машины. Этим обеспечивается доступность пачек, сформированных харвестером при работе на вспомогательном коридоре, для манипулятора форвардера. Форвардер, на который приходится основная часть повреждения почвы, подроста и оставляемого древостоя, работает лишь на волоках, удаленных друг от друга на расстояние примерно 3,5 эффективных вылета манипулятора харвестера.
5.14. В полумеханизированном методе расстояние между волоками составляет 30 м. Харвестер работает на волоке, срезает и обрабатывает деревья на волоке и выборочно по обе стороны от него в зоне вылета манипулятора. Деревья, расположенные в промежуточной зоне, срезают вручную с помощью бензопилы в направлении волока (рис. 22, а) или все деревья в сторону каждого второго волока. Последний вариант уменьшает число проходов харвестера при обработке деревьев. После этого машина с волока раскряжевывает их на сортименты.
Сначала харвестерная головка очищает ствол от сучьев в направлении от вершины к комлю. Затем, опустив хлыст, она подхватывает его за комель и, протаскивая его осуществляет отмер длин, раскряжевку и укладку сортиментов у волока. Для нормальной обработки деревьев, поваленных бензиномоторной пилой при полумеханизированном методе, грейферным харвестером сначала прорезают полосу собственно трелевочного волока, а затем прореживают рабочую зону, доступную данному типу гидроманипулятора.
Потребность в ручной валке можно уменьшить путем выезда машины за пределы волока (рис. 22, б), обеспечивая, таким образом, агрегату больший доступ к деревьям. Этот метод целесообразно применять при интенсивной выборке деревьев, когда от волока уже имеются проходы в лес. Оставшиеся в промежуточной зоне деревья валят бензиномоторной пилой и обрабатывают харвестером при повторном проходе (рис. 22, в).
5.15. На рубках ухода с использованием харвестера можно применять трехступенчатую технологию (рис. 23). На 1-й ступени работы харвестер прорубает трассы трелевочных волоков шириной 3,5 м, расстояние между которыми не менее 40 м. На 2-й ступени ведут выборочную рубку деревьев в зонах, расположенных по обеим сторонам трелевочного волока в зоне манипулятора.
На 3-й ступени вальщик леса бензиномоторной пилой осуществляет выборочную рубку деревьев в зонах, находящихся за пределами радиуса действия манипулятора. Подтаскиванием сваленных бензиномоторной пилой деревьев занимается тот же вальщик, который использует для этих целей радиоуправляемую лебедку, установленную на тракторе. В этом случае функции харвестера сводятся к очистке деревьев от сучьев, раскряжевке стволов и укладке сортиментов у волока. Все три ступени разделены во времени.
Схемы разработки лесосеки харвестером при полумеханизированном методе
1 – харвестер; 2 – поваленные бензопилой деревья; 3 – растущий лес; 4 – волок; 5 – сортименты; 6 – пеньки
Трехступенчатая технология рубок ухода за хвойными насаждениями с использованием харвестера
1 – харвестер; 2 – пачка сортиментов; 3 – технологический коридор для харвестера и форвардера; 4 – лесовозная дорога; 5 – пачки деревьев; 6 – бензиномоторная пила; 7 – радиоуправление лебедкой; 8 – лебедка
5.16. При сплошных рубках главного пользования в крупных лесонасаждениях на лесосеках с хорошей несущей способностью грунтов в пересеченной местности харвестер флангового действия либо полноповоротный харвестер могут разрабатывать ленту шириной около 10 м (рис. 24, а). При использовании валочно-сучкорезно-раскряжевочной машины флангового действия дерево сначала захватывают и срезают валочной головкой, а затем подают в процессорную головку для обрезки сучьев и раскряжевки. Срезание деревьев, как и одномодульным харвестером, осуществляется перед собой и слева по ходу движения машины. Заготовленные сортименты раздельно укладываются в пачки вдоль трелевочного волока справа по ходу движения харвестера. Порубочные остатки возможно укладывать на волок или вдоль него.
По мере удаления харвестера на безопасное расстояние в работу вступает форвардер, который перемещается по волоку, выстланному порубочными остатками, и загружает на себя сортименты, также расположенные справа по его ходу. В такой последовательности разработка лент в окне (пораженной зоне) продолжается до последней ленты. На ней направление валки и обработки деревьев меняется на противоположное, с таким расчетом, чтобы выпиленные сортименты и порубочные остатки оказались в границах окна.
Схемы заготовки сортиментов харвестерами узкими лентами
При достижении безопасного расстояния от харвестера скидером, начиная с ближнего конца лесосеки, осуществляется трелевка пачек долготья в направлении, перпендикулярном к оси волока. По мере обеспечения фронта и безопасных условий работы оставшиеся пачки короткомерных сортиментов загружает на себя и вывозит к месту штабелевки и отгрузки форвардер, который перемещается по пасечным волокам. Ввиду повреждения машинами лесных почвогрунтов на значительной площади лесосеки такая технология работ допускается при последующем искусственном лесовозобновлении.
Схема разработки ветровально-буреломных лесосек
5.20. Схемы разработки лент харвестером, осуществляющим обрезку сучьев после срезания дерева и последующую раскряжевку на сортименты в вертикальном положении (МЛ-20), представлены на рис. 26. Технологический цикл машины при обработке деревьев складывается из следующих приемов: переезда машины со стоянки на стоянку; наводки обрабатывающей головки на дерево; зажима, натяжения, срезания, переноса дерева к месту обрезки сучьев и поднятия на высоту не менее длины выпиливаемого сортимента, вертикальной подачи вниз и обрезки сучьев, переноса дерева к месту отпиливания (раскряжевки) и укладки сортиментов. Операции обрезки сучьев и отпиливания сортиментов с укладкой их в пачки повторяются до полной обработки дерева.
Схема заготовки сортиментов машиной МЛ-20
1 – волок; 2 – границы ленты; 3 – растущий лес; 4 – машина МЛ-20; 5 – порубочные остатки; 6 – сортименты
После обработки деревьев в зоне действия манипулятора машина перемещается на очередную стоянку. Сучья обрезают, когда дерево в вертикальном положении протаскивают через сучкорезное устройство. Такой способ позволяет использовать также силы гравитации, создающие дополнительное усилие протаскивания.
Разработку лесосеки харвестер ведет на полную ширину вылета манипулятора. Схемы возможной работы отличаются между собой местом укладки сортиментов, порубочных остатков на лесосеке и расстоянием между валами порубочных остатков. На рис. 26,а представлена схема, когда и выпиленные сортименты, и сучья укладываются на границе ленты справа по ходу движения машины. Несмотря на некоторое увеличение производительности, данная схема не исключает засорения пачек сортиментов сучьями и затрудняет набор пачки форвардером.
Схема, представленная на рис. 26,в, лишена этих недостатков. После прохода машины и разработки ленты с одной стороны остается вал из сучьев, с другой – сортименты. Если на лесосеке допускается одноразовый проход харвестера, то можно рекомендовать технологическую схему, когда сучья укладываются за машиной на волоке (рис. 26,б). Порубочные остатки укрепляют волок и обеспечивают многократные проходы форвардера.