Перспективы применения драглайнов на железорудных карьерах России Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

------------------------------------ © И.В. Деревяшкин, 2006

УДК 622.271 И.В. Деревяшкин

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ДРАГЛАЙНОВ НА ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ КАРЬЕРАХ РОССИИ

а более чем сорокалетний период

^ работы, железорудные карьеры России углубились на 250-400 м. Постепенно происходила замена экскаваторов от ЭКГ-4 до ЭКГ-12, железнодорожные вагоны-самос-валы грузоподъемностью от 60 т до 120 т. При этом высота рабочего уступа возросла с 15 м до 18 м. выросло количество разрабатываемых уступов при уменьшении скорости годового подвигания фронта работ [1]. При почти неизменном годовом объеме горных работ (добыча и вскрыша) уменьшилась годовая производительность экскаватора при возросшем количестве экскаваторов в карьере. Выросла протяженность карьерных железнодорожных путей. Количество рабочих горизонтов превысило 20 горизонтов, усложняется организация работ диспетчерской транспортной службы.

На карьерах с внутрикарьерным железнодорожным транспортом долгое время плановые задания выполнялись и перевыполнялись без особого напряжения. В конце 80-х годов для выполнения планов по добыче руды изыскивались решения, направляемые на сокращение годовых объемов вскрышных работ. На ряде карьеров внедрены комбинированные транспортные схемы, апробированы технологии разработки высоких уступов (Ыу<90 м). Но при всем при этом снижалась производительность труда, возрастали удельные затраты на добычу руды.

Исследования показали, что значительное повышение эффективности

разработки железорудных месторождений на действующих карьерах возможно за счет снижения технологических простоев транспортных средств и экскаваторов, повышения высоты разрабатываемых уступов до 40-45 м [2].

Для сохранения производственной мощности карьера по руде в неизменных объемах подготовленных и готовых к выемке запасов, необходимо сокращение количества уступов в карьере, что в конечном итоге упростит организацию транспортирования горной массы из карьера.

Значительное увеличение высоты разрабатываемого уступа (в 2-4 раза) возможно заменой карьерных мехлопат вскрышными мехлопатами или драглайнами (таблица).

При этом следует учесть, что драглайн способен разрабатывать уступ верхним и нижним черпанием (в табл.1 в скобках указана возможная суммарная высота отрабатываемого драглайном уступа двумя подуступами). При это ширина заходки драглайна может быть более 1,3 длины стрелы драглайна, а максимальная ширина заходки в 1,4 раза больше аналогичной при разработке уступа вскрышной мехлопатой [3].

Скорость подвигания фронта работ предопределяет предельно возможные максимальные темпы углубочных работ. Нарушение названной закономерности превышением темпов углубки приведет к нарушению основных показателей и, главное, ритмичности работы карьера.

Типоразмер Высота Площадь Максимальная

экскаватора уступа забоя, м2 ширина заходки, м

ЭКГ-4,6 10,0 150 15,0

ЭКГ-5А 11,0 169 15,8

ЭКГ-8И 17,5 348 19,9

ЭКГ-12,5 17,0 435 25,6

ЭВГ-6 26,8 834 12,3

ЭВГ-15/40 30,0 923 30,8

ЭВГ-35/65 50,0 2497 49,9

ЭВГ-100/70 52,0 2831 54,4

ЭШ-5/45 18,5 (37,0) 851(1700) 46,0

ЭШ-20/65 23,0 (46,0) 1426 (2852) 62,0

ЭШ-20/75 26,0 (52,0) 1846 (3692) 71,0

ЭШ-25/100 35,0 (70,0) 3325 (6670) 95,0

Подтверждением сказанному служит факт высоких темпов углубки достигнутых на ССГОКе, что в дальнейшем привело к двухлетнему восстановлению привычного ритма добычных и вскрышных работ.

Проведенными исследованиями установлено, что снизить удельные затраты на выполнение единицы объемов горных работ в карьере возможно за счет снижения непроизводительных технологических простоев, дальности транспортирования, применения рационального типоразмера горной и транспортной техники. Так заменив карьерную мехлопату драглайном можно увеличить высоту уступа до 40-45 м. Вводом в забой потокоформирующего модуля достигается возможность ведения горных работ драглайном с ковшом 100 м3 и более на транспорт [2, 3, 4]. При этом обеспечивается гибкая связь работы драглайна и транспорта.

При работе на транспорт через потокоформирующий модуль драглайн может отрабатывать забой торцевым, фронтальным и веерным забоем. Наибольший эффект достигается при применении веерного забоя. При этом основные параметры забоя являются функцией от длины стрелы драглайна:

ширина заходки Аз = =(0,85^1,2)Ьст, м; высота уступа Ну = =(0,18^0,45)Ьст, м; шаг передвижки мо-дуля Ьп = (0,5^2,2)Ьст, м. Объем горной массы, отрабатываемой на одно положение потокоформирующего модуля колеблется в пределах: '1 = =(0,5^1,28)Ьст3, м3 [3,5]. Ширина заходки и шаг передвижки транспортных коммуникаций может достигать 260 м.

Отработка широкой заходки (до 260 м) неизменно приведет к расширению рабочей площадки. Однако исследования показали, что, несмотря на расширение рабочей площадки при разработке высокого уступа драглайном угол откоса рабочего борта карьера возрастает до 16° [1]. Увеличение угла откоса рабочего борта карьера обеспечивает продолжительность эксплуатации и сокращает продолжительность погашения карьера на несколько лет [6].

Повышение высоты уступа несомненно повлечет необходимость соответствующего увеличения числа загрузки составов в забое. Но статистика работы транспорта на уступе показывает, что из забоя вывозится один состав в час. Следовательно, сократить скорость под-вигания забоя можно только изменени-

ем режима загрузки состава, за счет сокращения времени загрузки до 4^10 мин. Заданное таким образом сокращение продолжительности загрузки состава возможно внедрением в технологическую цепь «экскаватор-транспорт» промежуточного звена - потокоформирующего модуля секционного типа. Внедрение модуля обеспечит гибкую связь и независимую работу драглайна и транспорта. При это потокоформирующий модуль способен принимать до 10 тыс. м3 разработанной горной массы без одновременной выгрузки и наоборот [4].

Отчетные данные о работе драглайнов на карьерах показывают, что наработка на отказ колеблется от 15 мин до 4 час 40 мин при среднем значении 3 час. 10 мин. Железнодорожный транспорт имеет более стабильный режим работы за счет возможности ввода резервных составов. Коэффициент использования рабочего времени драглайна в среднем составляет 0,5. Конвейерный и гидравлический транспорт также работают около половины рабочего времени, а остальное время находятся в различного рода ремонтах или штатных работах по обслуживанию технологической линии, наработка на отказ при этом сильно отличается от аналогичной величины драглайна. Производительность гидравлического транспортного комплекса должна соответствовать 12^20 тыс. м3/час по пульпе, производительность конвейерной линии должна составлять около 6 тыс. м3/час.

Для внедрения в практику на железорудных карьерах выемочно-погрузочных работ драглайнами необходимо решить ряд технологических задач. Техническое решение необходимо принимать для каждого карьера в отдельности, учитывая конкретные горногеологические условия, производственную мощность карьера и требования по-

требителя к качеству сырья. В конкретных условиях необходимо принять типоразмер драглайна, параметры забоя, уступа, рабочей площадки, конструкцию потокоформирующего модуля и организацию погрузочных работ на транспорт, синхронизацию работ драглайна и транспортных средств, выполнение путеперекладочных работ и передвижки призабойного оборудования.

Предварительные расчеты для карьера ЮГОКа показали, что применение отработки забоя драглайном ЭШ-40/100 при диагональном расположении веерного забоя и отработке уступа 75 м верхним и нижним черпанием, возможно при годовом подвигании фронта работ в 150 м, передвижке транспортных коммуникаций на рабочей площадке уступа 1 раз в год. При этом суммарная протяженность передвижных путей сократится в 5 раз, а путеперекладочные работы будут осуществляться одновременно с выемочно-погрузочными работами. Время отработки забоя на одно положение модуля составит 2-4 месяца, при количестве передвижек модуля вдоль фронта работ на уступе 3-4 раза в год.

Применение разработанных технических и технологических решений на железорудных карьерах обеспечит значительный экономический эффект, который заключается в следующем:

- в 4-5 раз сократится количество рабочих уступов и транспортных горизонтов при уменьшении средневзвешенной высоты вывозки горной массы на 30-40 м;

- сократится в 2-3 раза протяженность передвижных путей в карьере при сокращении количества их передвижек в 2-6 раз в год;

- возрастает производительность ло-комотивосоставов в 1,2-1,3 раза, что позволит сократить парк подвиж-

ного состава в карьере при упрощении организации работ диспетчерской службы;

1. Деревяшкин И.В., Фидель Р.А., Корчагин С.Е. Строительство мощных железорудных карьеров. Проектирование, практика строительства, теоретические изыскания новых технологических решений, М., РУДН., 1998, 197 стр.

2. Кашпар Л.Н., Фидель Р.А. Технология разработки пород драглайнами с погрузкой на транспорт в глубоких карьерах, М., Горный журнал, №10, 1995.

3. Кашпар Л.Н. Выемочно-погрузочные работы драглайном с погрузкой на транспорт, УДН им. П. Лумумбы, 1989, 54 стр.

- возрастает производительность труда в 1,3-1,6 раза, при экономии эксплуатационных затрат.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

4. Деревяшкин И.В., Андрюшин А.В. Взаимосвязь параметров бункерной установки и режимов ее работы с параметрами выемочнопогрузочной и транспортной техники, статья. Горный информационно-аналитический бюллетень, №1, МГГУ, М., 2000.

5. Кашпар Л.Н., Деревяшкин И.В. Обоснование технологии открытой разработки обрушенного подземными работами массива драглайном с погрузкой горной массы в бункер, М., Горный журнал, №6, 1996.

■ Коротко об авторах ----------------------------------------------------------

Деревяшкин Игорь Владимирович - доктор технических наук, профессор кафедры Разработка месторождений полезных ископаемых», Московский государственный открытый университет.

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИИ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

ДИССЕРТАЦИИ

Автор

Название работы

Специальность

Ученая степень

УРАЛЬСКИИ государственный горный университет

СМИРНОВ Расчет устойчивости откосов и подпор- 25.00.20 к. т. н.

Алексей ных стен котлованов городских подзем-

Анатольевич ных сооружений в условиях риска