CC BY
14
УДК 622.271.3
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ САМОХОДНОГО ПЕРЕГРУЖАТЕЛЯ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КАРЬЕРНОГО КОМБАЙНА
И. Н. Сандригайло, С. А. Арефьев, С. И. Чеботарев
Рассмотрена возможность сокращения потерь рабочего времени карьерного комбайна за счет использования в комплексе с ним самоходного перегружателя. Предложены зависимости для расчета объема накопительного бункера самоходного перегружателя для конкретных условий месторождений мрамора и известняка. Показано, что применение рекомендованных технических решений должно привести к росту производительности карьерного комбайна.
Ключевые слова: карьерный комбайн, автосамосвал, самоходный перегружатель, накопительный бункер, погрузочный конвейер, производительность.
Карьерные комбайны способны разрабатывать крепкие породы без применения буровзрывных работ и самостоятельно осуществлять погрузку разрушенной горной массы в транспортные средства [1 - 10]. Благодаря этому их применение позволяет существенно снизить затраты на разработку месторождений полезных ископаемых.
Однако большим недостатком карьерных комбайнов является то, что на эффективность их работы существенно влияют потери времени, затрачиваемого на ожидание автосамосвалов, подаваемых под погрузку [11 -18]. Причем, даже если обеспечивается непрерывная подача к комбайну автосамосвалов, возникают потери времени, связанные с их обменом. Комбайн во время обмена автосамосвалов останавливается, а его погрузочные конвейеры прекращают работу [19 - 21].
Как показывают хронометражные наблюдения за работой карьерных комбайнов различных моделей, потери времени на обмен автосамосвалов составляют до 10-20 % от общего рабочего времени в течение дня. Исключить потери рабочего времени комбайна, связанные с обменом автосамосвалов, можно за счет использования в комплексе с ним самоходного перегружателя.
Значительный положительный опыт применения самоходных перегружателей на гусеничном ходу накоплен на многих угледобывающих предприятиях России, Казахстана, Германии и ряда других стран, где они успешно работают в комплексе с роторными экскаваторами [22 - 27]. Такие перегружатели уже много лет производятся фирмами «Крупп», «Тено-ва» и рядом других.
В комплексе с карьерным комбайном и автосамосвалом предлагается использовать самоходный перегружатель (рис. 1), имеющий накопи-
тельный бункер (1) и погрузочный конвейер (2), размещенные на рабочей платформе (3), а также гусеничный ход (4).
Рис. 1. Комплекс «комбайн-самоходный перегружатель-автосамосвал»
Горная масса отгружается карьерным комбайном в накопительный бункер самоходного перегружателя, где она скапливается во время обмена автосамосвалов. После установки самосвала под погрузку, горная масса поступает из накопительного бункера на конвейер, который перемещает ее и загружает в кузов автомашины.
Объем накопительного бункера (Уб, м ) должен обеспечивать возможность работы карьерного комбайна без остановок, связанных с обменом автосамосвалов. Исходя из этого требования, он может определяться по формуле:
V, = К- [(1о6м + ^) Крез Кр ], (1)
где Оком - объем горной массы, отгружаемой комбайном в течение одной минуты, м /мин; tобш - время, затрачиваемое на обмен автосамосвалов, мин; tк. - время, затрачиваемое на остановку и запуск конвейеров самоходного перегружателя при отъезде и подъезде автосамосвала, мин; Крез -коэффициент резерва времени, связанный с возможными задержками при установке автосамосвала под погрузку, (на основании хронометражных наблюдений рекомендуется принимать Крез = 1,2); Кр - коэффициент разрыхления горной массы; Кн - коэффициент наполнения.
Коэффициенты разрыхления Кр и наполнения Кн определяются свойствами конкретных горных пород на конкретном месторождении.
Объем горной массы, отгружаемый карьерным комбайном в течение одной минуты его работы (Оком, м /мин) зависит от ширины фрезерования (В, м) глубины фрезерования (И, м) и скорости комбайна при фрезеровании (V, м/мин). Он находится по формуле:
О = БИУ. (2)
¿-уком \ /
Опыт показывает, что время, затрачиваемое на обмен автосамосвалов под погрузкой ^обм, мин), зависит от их грузоподъемности (да, т). По-
сле обработки результатов ряда хронометражных наблюдений получена зависимость:
^ = 0,38д,
0,21
(3)
Исходя из сказанного выше, объем накопительного бункера предлагается определять по формуле:
К - [1,2 ВНУК р (+ К)].
(4)
С использованием приведенной формулы был найден объем бункера самоходного перегружателя, который необходимо иметь при добыче мрамора и известняка карьерным комбайном Wirtgen 2500SM, работающим в комплексе с самосвалами различной грузоподъемности, с различной скоростью и глубиной фрезерования (рис. 2).
Гб, м3
15
10
40 50 60 70
— Мрамор ( V-') м/мнн, 11=0Д 5 м)--
— Известняк (V—7 м/мнн, 11=0,4 м)--
80 90 Ял, т
— Мрамор (V—7 м/мнн, 11=0,15 м)
— Известняк (V—^ м/мнн, 11=0,4 м)
Рис. 2. Объем бункера перегружателя в зависимости от грузоподъемности самосвала и режима работы при добыче мрамора и известняка
Одной из наиболее рациональных схем работы комбайна в комплексе с самоходным перегружателем является схема с непрерывным движением по передвигающейся петле. Так как использование самоходного перегружателя позволяет комбайну осуществлять непрерывное фрезерование, двигаясь вдоль отрабатываемой полосы без остановок, его производительность (0ком. час, м /час) при этой схеме может быть найдена по формуле:
60ВНТр
бком. час т
""-, (5)
^р
^оп + у + ^пов + ^под
где Тр - длина прохода комбайна по участку при фрезеровании, м; ¿пов -время, затрачиваемое комбайном на поворот при перемещении из одной полосы в другую, мин; ¿оп - время, затрачиваемое комбайном на опускание
рабочего органа, в начале отработки новой полосы, мин; tпод - время, затрачиваемое комбайном на поднятие рабочего органа, после отработки полосы, мин.
Как отмечалось выше, при работе без самоходного перегружателя (с прямой погрузкой в автосамосвалы) возникают потери времени, связанные с обменом автосамосвалов, а также запуском и остановкой конвейеров комбайна.
При такой схеме работы производительность карьерного комбайна (бкомчас, м3/час) может быть найдена по формуле: , 60ВМр ^ком. час т ^пяьг ^ , -Г' (6)
¿р
^п + V + ^ов +t под
60ВкЬру, 021
+-^I 0,38^0
Яа 1 а к
где у - плотность горной массы, т/м .
С использованием полученных формул можно определить объем горной массы, который будет дополнительно отгружен комбайном в течение часа (А£ком. час, м ), благодаря использованию в комплексе с ним самоходного перегружателя:
Ш = б - б . (7)
ком.час г-'ком.час ¿-^ком.час V /
Зависимость величины А£ком. час от длины отрабатываемого участка и грузоподъемности автосамосвала при разработке месторождений мрамора и известняка комбайном 2500БМ приведена на рис. 3.
час - ^
100 80 60 40 20
200 250 300 350 400 450
-40 т 60 т -80 т -100 т
Ьр, м
--известняк---- мрамор
Рис. 3. Зависимость дополнительно добытого объема горной массы, от длины участка и грузоподъемности автосамосвала при добыче мрамора и известняка
Как видно из графиков, приведенных на рис. 3, при применении на добыче мрамора и известняка карьерного комбайна Wirtgen 2500SM, увеличение его производительности за счет использования самоходного перегружателя может составить от 10 до100 м в час в зависимости от условий работы. Годовая производительность комбайна при круглосуточной эксплуатации может увеличиться на 0,15-1,2 миллиона тонн.
Список литературы
1. Панкевич Ю. Б., Шимм Б., Дженге П. Опыт применения горных комбайнов Wirtgen Surface Miner на угольных разрезах мира // Горная промышленность. 1999. № 3. С. 46 - 52.
2. Пихлер М., Панкевич Ю. Б. Комбайны Wirtgen Surface Miner на открытых горных работах: история развития, масштабы применения и перспективы расширения // Горная промышленность. 2009. № 2. С. 54 - 57.
3. Пихлер М., Дикк Ф., Панкевич Ю. Б. Комбайны Wirtgen Surface Miner на добыче алмазов на Аляске // Горная промышленность. 2009. № 4. С. 15 - 16.
4. Dey K., Pathak K., Sen P., Environmental Acceptability of Wirtgen Surface Miner for Indian Surface Coal Mines, National Seminar on Mining inthe New Millennium, 10 - 12 November 2000, Hyderabad, pp. 136-142.
5. Пихлер М., Панкевич Ю. Б. Опыт добычи известняка комбайнами Wirtgen Surface Miner в Индии // Горная промышленность. 2003. № 3. С. 15 - 21.
6. Комбайны Wirtgen Surface Miner на бокситовом руднике Фрия (Гвинея) / В.А. Кожевников, Н. В. Набока, Б.И. Новоселов, М. Пихлер, Ю.Б. Панкевич // Горная промышленность. 2004. № 1. С. 45 - 48.
7. Пихлер М., Панкевич Ю.Б., Леу С.П. Комбайны Wirtgen Surface Miner на разработке месторождений фосфоритов Республики Узбекистан // Горная промышленность. 2009. № 1. С. 13 - 17.
8. M. Lohk, E. Vali, T. Tohver, Juri-R. Pastarus. Surface Miner technology impact on the Environment // 5th International Symposium „Topical Problems in the Field of Electrical and Power Engineering", Doctoral School of Energy and Geotechnology Kuressaare, Estonia, January 14 - 19, 2008. Pp. 44-47.
9. Future of oil shale mining technology in Estonia / V. Karu, A. Vastrik, A. Anepaio, V. Vaizene, A. Adamson, I. Valgma // Oil Shale, 2008, Vol. 25, No. 2 Special, pp. 125-134.
10. High selective oil shale mining / V. Vaizene, I. Valgma, R. Iskul, M. Kolats, M. Nurme, V. Karu.// Oil Shale, 2013, Vol. 30, No. 2S, pp. 305-325.
11. Пихлер М., Иль А.П., Панкевич Ю. Б. Комбайн Wirtgen 2200 SM на карьере ОАО «Вольскцемент» // Горная промышленность. 2009. № 6. С. 28 - 34.
12. Wirtgen Surface Miner 2200SM pilot-industrial opération at the Dzhtgutinsky limestone open-pit mine / Pikhler M. Guskov V. Pankevich Y. Pankevich M // Russian Mining. 2005. № 3. P. 19 - 23.
13. MohdImran. Variation of production with time, cutting tool and fuel consumption of surface miner 2200 SM 3.8 // International Journal of Technical Research and Applications. Ssue 01 january-feburary 2016. P. 224 - 226.
14. Применение комплекса горного оборудования Wirtgen Group в сложных горнотехнических условиях Пикалёвского карьера / М. Пихлер [и др.] // Горная промышленность. 2010. № 3. С. 32 - 36.
15. Горный комбайн Wirtgen Surface Miner 2500 SM на меловом карьере месторождения «Большевик» ОАО «Вольскцемент» / М. Пихлер, А. П. Иль, Ю. Б. Панкевич, М. Ю. Панкевич // Горная промышленность. 2011. № 5. С. 34 - 38.
16. Опытно-промышленные работы по безвзрывной технологии выемки доломитов комбайнами Wirtgen 2200 SM на карьере «Митино» / М. Пихлер, А. А. Тополев, Р. Б. Моргачев, Ю. Б Панкевич, М. Ю. Панкевич // Горная промышленность. 2011. № 1. С.26 - 28
17. Ввод в эксплуатацию комбайна Wirtgen 2200 SM на ОАО «Ков-ровское карьероуправление» / М. Пихлер [и др.] // Горная промышленность. 2013. № 2. С. 26 - 28.
18. Применение карьерного комбайна Wirtgen 2100SM на добыче флюсового сырья / Ф. В. Карлыханов [и др.] // Горная промышленность. 1998. № 1. С. 38 - 39.
19. Применение карьерного комбайна Wirtgen 2200SM при разработке Восточно-Бейского каменноугольного месторождения / Я. Ю. Ицков [и др.] // Горная промышленность. 2002. № 2. С. 43 - 45.
20. Панкевич Ю. Б., Хартманн Г. Технологические схемы ведения горных работ при использовании комбайнов Wirtgen Surface Miner // Горный журнал. 1995. № 6. С. 30 - 33.
21.Пихлер М., Панкевич Ю. Б. Технология и схемы ведения горных работ при использовании комбайнов 2100 и 2200 SM фирмы Wirtgen GmbH // Горная промышленность. 2001. № 4. С. 13 - 16.
22. Беляков Ю. И. Совершенствование технологии выемочно-погрузочных работ на карьерах. М.: Недра, 1977. 295 с.
23. Беляков Ю. И. Выемочно-погрузочные работы на карьерах. М.: Недра, 1987. 268 с.
24. Владимиров В. М., Трофимов В. К. Повышение производительности карьерных многоковшовых экскаваторов. М.: Недра, 1980. 197 с.
25. Репин Н. Я., Репин Л. Н. Выемочно-погрузочные работы: учеб. пособие. М.: Изд-во Горная книга, 2012. 267 с.
26. Ржевский В. В. Открытые горные работы: производственные процессы: учеб. 8-е изд. М.: Книжный дом ЛИБРОКОМ, 2013. 512 с.
27. Ржевский В. В. Открытые горные работы: технология и комплексная механизация: учеб. 8-е изд. М.: Книжный дом ЛИБРОКОМ, 2014. 552 с.
Сандригайло Игорь Николаевич, канд. техн. наук, доц., arefevsa@yandex.ru Россия, Екатеринбург, Уральский государственный горный университет,
Арефьев Степан Александрович, канд. техн. наук, доц., arefevsa@yandex.ru, Россия, Екатеринбург, Уральский государственный горный университет,
Чеботарев Сергей Иванович, первый заместитель генерального директора, arefevsa@yandex.ru, Челябинская область, Еткульский район, с. Коелга, ЗАО «Коелга-мрамор»
USING SELF-BENDER FOR INCREASING PERFORMANCE CAREER COMBINE
I.N. Sandrigailo, S.A. Arefiev, S.I. Chebotarev
The possibility of reducing the loss of working time of a career combine due to the use of a self-propelled material handler together with it is considered. Dependencies are proposed for calculating the volume of the storage bin of the self-propelled material handler for the specific conditions of marble and limestone deposits. It is shown that the use of the recommended technical solutions should lead to an increase in the productivity of a career combine.
Key words: mining combine, dump truck, self-propelled reloading truck, accumulative bunker, loading conveyor, productivity.
Sandrigailo Igor Nikolaevich, Candidate of Technical Science, Docent, arefevsa @yandex.ru, Russia, Ekaterinburg, Ural State Mining University,
Arefiev Stepan Alexandrovich, Candidate of Technical Science, Docent, are-fevsa@yandex. ru, Russia, Ekaterinburg, Ural State Mining University,
Chebotarev Sergey Ivanovich, Vice General Director, arefevsa@yandex. ru, Chelyabinsk Region, Etkul District, with. Koelga, CJSC "Koelgamramor"
Reference
1. Pankevich Ju. B., Shimm B., Dzhenge P. Opyt primenenija gornyh kombajnov Wirtgen Surface Miner na ugol'nyh razrezah mira // Gornaja promyshlennost'. 1999. № 3. S. 46 - 52.
2. Pihler M., Pankevich Ju. B. Kombajny Wirtgen Surface Miner na otkrytyh gornyh rabotah: istorija razvitija, masshtaby primenenija i perspektivy rasshirenija // Gornaja promyshlennost'. 2009. № 2. S. 54 - 57.
3. Pihler M., Dikk F., Pankevich Ju. B. Kombajny Wirtgen Surface Miner na doby-che almazov na Aljaske // Gornaja promyshlennost'. 2009. № 4. S. 15 - 16.
4. Dey K., Pathak K., Sen P., Environmental Acceptability of Wirt-gen Surface Miner for Indian Surface Coal Mines, National Seminar on Min-ing inthe New Millennium, 10 -12 November 2000, Hyderabad, pp. 136-142.
5. Pihler M., Pankevich Ju. B. Opyt dobychi izvestnjaka kombaj-nami Wirtgen Surface Miner v Indii // Gornaja promyshlennost'. 2003. № 3. S. 15 - 21.
6. Kozhevnikov V. A., Naboka N. V., Novoselov B.I., Pihler M., Pankevich Ju. B. Kombajny Wirtgen Surface Miner na boksitovom rudnike Frija (Gvineja) // Gornaja promyshlennost'. 2004. № 1. S. 45 - 48.
7. Pihler M., Pankevich Ju.B., Leu S.P. Kombajny Wirtgen Surface Miner na raz-rabotke mestorozhdenij fosforitov Respubliki Uzbekistan // Gornaja promyshlennost'. 2009. № 1. S. 13 - 17.
8. M. Lohk, E. Väli, T. Tohver, Jüri-R. Pastarus. Surface Miner tech-nology impact on the Environment // 5th International Symposium „Topical Problems in the Field of Electrical and Power Engineering", Doctoral School of Energy and Geotechnology Kuressaare, Estonia, January 14 - 19, 2008. Pp. 44-47.
9. V. Karu, A. Västrik, A. Anepaio, V. Väizene, A. Adamson, I. Valgma. Future of oil shale mining technology in Estonia // Oil Shale, 2008, Vol. 25, No. 2 Special, pp. 125134.
10. V. Väizene, I. Valgma, R. Iskul, M. Kolats, M. Nurme, V. Karu. High selective oil shale mining // Oil Shale, 2013, Vol. 30, No. 2S, pp. 305-325.
11. Pihler M., Il' A.P., Pankevich Ju. B. Kombajn Wirtgen 2200 SM na kar'ere OAO «Vol'skcement» // Gornaja promyshlennost'. 2009. № 6. S. 28 - 34.
12. Pikhler M. Guskov V. Pankevich Y. Pankevich M. Wirtgen Sur-face Miner 2200SM pilot-industrial operation at the Dzhtgutinsky limestone open-pit mine // Russian Mining. 2005. № 3. P. 19 - 23.
13. MohdImran. Variation of production with time, cutting tool and fuel consumption of surface miner 2200 SM 3.8 // International Journal of Technical Research and Applications. Ssue 01 january-feburary 2016. P. 224 - 226.
14. Primenenie kompleksa gornogo oborudovanija Wirtgen Group v slozhnyh gor-notehnicheskih uslovijah Pikaljovskogo kar'era / M. Pihler [i dr.] // Gornaja promyshlennost'. 2010. № 3. S. 32 - 36.
15. Pihler M., Il' A. P., Pankevich Ju. B., Pankevich M. Ju. Gor-nyj kombajn Wirtgen Surface Miner 2500 SM na melovom kar'ere mesto-rozhdenija «Bol'shevik» OAO «Vol'skcement» // Gornaja promyshlen-nost'. 2011. № 5. S. 34 - 38.
16. Pihler M., Topolev A. A., Morgachev R. B., Pankevich Ju. B, Pankevich M. Ju. Opytno-promyshlennye raboty po bezvzryvnoj tehno-logii vyemki dolomitov kombajnami Wirtgen 2200 SM na kar'ere «Mi-tino» // Gornaja promyshlennost'. 2011. № 1. S.26 - 28
17. Vvod v jekspluataciju kombajna Wirtgen 2200 SM na OAO «Kovrovskoe kar'eroupravlenie» / M. Pihler [i dr.] // Gornaja pro-myshlennost'. 2013. № 2. S. 26 - 28.
18. Primenenie kar'ernogo kombajna Wirtgen 2100SM na dobyche fljusovogo syr'ja / F. V. Karlyhanov [i dr.] // Gornaja promyshlennost'. 1998. № 1. S. 38 - 39.
19. Primenenie kar'ernogo kombajna Wirtgen 2200SM pri raz-rabotke Vostochno-Bejskogo kamennougol'nogo mestorozhdenij a / Ja. Ju. Ickov [i dr.] // Gornaja promyshlennost'. 2002. № 2. S. 43 - 45.
20. Pankevich Ju. B., Hartmann G. Tehnologicheskie shemy vedenija gornyh rabot pri ispol'zovanii kombajnov Wirtgen Surface Miner // Gornyj zhurnal. 1995. № 6. S. 30 - 33.
21.Pihler M., Pankevich Ju. B. Tehnologija i shemy vedenija gor-nyh rabot pri ispol'zovanii kombajnov 2100 i 2200SM firmy Wirt-gen GmbH // Gornaja promyshlennost'. 2001. № 4. S. 13 - 16.
22. Beljakov Ju. I. Sovershenstvovanie tehnologii vyemochno-pogruzochnyh rabot na kar'erah. M.: Nedra, 1977. 295 s.
23. Beljakov Ju. I. Vyemochno-pogruzochnye raboty na kar'erah. M.: Nedra, 1987.
268 s.
24. Vladimirov V. M., Trofimov V. K. Povyshenie proizvodi-tel'nosti kar'ernyh mnogokovshovyh jekskavatorov. M.: Nedra, 1980. 197 s.
25. Repin N. Ja., Repin L. N. Vyemochno-pogruzochnye raboty: ucheb. posobie. M.: Izd-vo Gornaja kniga, 2012. 267 s.
26. Rzhevskij V. V. Otkrytye gornye raboty: proizvodstvennye processy: ucheb. 8-e izd. M.: Knizhnyj dom LIBROKOM, 2013. 512 s.
27. Rzhevskij V. V. Otkrytye gornye raboty: tehnologija i kom-pleksnaja me-hanizacija: ucheb. 8-e izd. M.: Knizhnyj dom LIBROKOM, 2014. 552 s.
УДК 620.1+622.691+622.276+65.11.56
ПРИМЕНЕНИЕ ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМОГО КОМПЛЕКСА
ТЕЛЕМЕТРИИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ХРАНИЛИЩ (ПХГ)
В.Е. Столяров, Н.А. Еремин
Рассмотрены вопросы создания цифровых месторождений как эффективного способа, способствующего оптимизации эксплуатационных затрат и повышению рентабельности газодобывающего месторождения и хранилищ газа (ПХГ). Применение энергонезависимых комплексов телеметрии позволяет без значительных затрат обеспечить оптимизацию добычи и повышение качества оперативного управления за счет получения оперативной информации от существующего скважинного фонда, создать реальную геолого-геофизическую модель месторождения с целью выработки эффективных управляющих воздействий на скважинное оборудование с учетом технологических особенностей месторождения и оборудования. Применение цифровых технологий позволяет обеспечить ситуационное оперативное управление месторождением на стадии падающая добыча с целью рационального использования остаточного пластового давления и эффективную эксплуатацию имеющегося фонда скважин в длительной перспективе. Ожидаемым результатом применения энергонезависимых решений при создании цифровых месторождений является обеспечение диагностики режима эксплуатации продуктивного пласта и увеличение рабочих дебитов, продление сроков эксплуатации месторождений.
Ключевые слова: цифровая экономика, цифровое месторождение, цифровое подземное хранение газа, цифровая скважина, человеческий фактор, газосборные сети, дебит газа, интегрированная модель, информационная модель, геологическая модель, буровые работы, ремонтные работы, кусты скважин.
Цифровая экономика, является значимым и эффективным элементом инновационного развития, обязательной составляющей повышения конкурентоспособности производственно-экономического сектора промышленности, в том числе и нефтегазовой отрасли [8, 9, 16, 20, 25]. В рам-
