CC BY
52
ТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
УДК 622.233
ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ БУРОВОЙ ТЕХНИКИ В УСЛОВИЯХ ОЛИМПИАДИНСКОГО
ГОК АО «ПОЛЮС»
INDUSTRIAL RESEARCH OF DRILLING EQUIPMENT OPERATING EFFICIENCY AT OLIMPIADINSKIY GOK OF AO "POLYUS"
Бовин Константин Анатольевич,
аспирант, e-mail: koct.91@mail.ru Bovin Konstantin A., postgraduate Гилёв Анатолий Владимирович, доктор техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, e-mail: anatoliy.gilev@gmail.com
Gilev Anatoly V., Dr. Sc., Professor, Head of Department
Шигин Андрей Олегович, доктор техн. наук, профессор, e-mail: shigin27@rambler.ru Shigin Andrey O., Dr. Sc., Professor Крицкий Дмитрий Юрьевич, аспирант, e-mail: KritskijDY@suek.ru Kritsky Dmitry Y., postgraduate
Сибирский федеральный университет», Красноярск, Россия (660025, Красноярск, пр. Красноярский рабочий, 95)
Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russia (660025, Krasnoyarsk, Krasnoyarskiy rabochiy avenue, 95)
Аннотоция. В данной статье приведен сравнительный анализ эффективности эксплуатации отечественной и зарубежной буровой техники в условиях Олимпиадинского ГОК АО «ПОЛЮС». Представлен анализ средней проходки буровых инструментов в одинаковых условиях на различных буровых станках.Приведены графики стойкости бурового инструмента в зависимости от крепости горных пород при бурении станками, эксплуатируемыми на рассматриваемом предприятии.
Abstract. A comparative analysis of operation efficiency of Russian and foreign drilling equipment in the conditions of the Olympiadinskiy GOK JSC "POLYUS" is presented in the article. The analysis of the average meters driven with drilling tools under the same conditions at various drilling machines is presented in the article. The graphs are presented of the drilling tool life in relation to the strength of the rock drilled by the rigs operating at Olympiadinskiy GOK JSC "POLYUS".
Ключевые слова: техника бурения; буровой станок; эффективность бурения; удельные затраты; шарошечное долото; стойкость бурового инструмента; крепость горных пород.
Keywords: drilling technique; drilling rig; drilling efficiency; unit costs; roller bit, durability of drilling tools; rock hardness.
Базисом всего промышленного производства является горная отрасль, осуществляющая добычу полезных ископаемых и обеспечивающая сырьевые потребности не только России, но и других стран. Основные объемы горной массы подготавливаются к выемке буровзрывным способом, одним из главных производственных процессов которого является бурение взрывных скважин [1].
На карьерах при бурении взрывных скважин основным является шарошечный способ бурения.
В работе [2] отмечено, что зарубежные фирмы
имеют более широкий спектр выпускаемого бурового оборудования, отличающийся высокой универсальностью (возможность комплектации оборудованием как для шарошечного, так и для пневмо-ударного бурения) в сравнении с отечественными производителями.
Мнение отдельных специалистов, что буровые станки зарубежных производителей существенно эффективнее российских, не подтверждается данными ряда потребителей [2]. Анализ эксплуатации отечественного парка тяжелых станков вращательного бурения шарошечными долотами показывает,
Таблица 1 Техника бурения взрывных скважин на Олимпидинском ГОКе Table 1The technique of drilling blast holes in Olimpiadinskiy GOK
f Тип буровых станков Тип бурового инструмента Qсм, м/смену L, м
ТКЗ-ПВ Ш2.36УНА-244,5 760,8
ТКЗ-ПВ V-ACS62X-R1381-244,5 839,1
ТКЗ-ПВ V-ACS32X-R1195-244,5 229
ТКЗ-ПВ-244,5 818,4
ТКЗ-ПГВ-244,5 573,3
9-15 СБШ-250-МНА-32 ТКЗ-ПГВ Ш2.35УМУР1-244,5 AIRP632 (R981)-244,5 AIR632 (R981)-244,5 AIR637 (R976)-244,5 AIR63 (R2029)-244,5 AIRP637 (R2029)-244,5 AIR637 (R982)-244,5 383,8 815,1 776 733,4 1814 1278 1346 1627
f Тип буровых станков Тип бурового инструмента Qсм, м/смену L, м
ТКЗ-ПВ Ш20.01УН - 215,9 1105,2
ТКЗ-ПВ Ш20У - 215,9 1594,8
ТКЗ-ПВ Ш1.44УНЛ - 215,9 1287,5
Atlas Copco DML ТКЗ-ПВ V-ACS62X-R1336 - 215,9 ТКЗ-ПГВ Ш19У - 215,9 ТКЗ-ПГВ Ш19.01У - 215,9 411,2 1311,3 1697,3 1920,3
9-15 AIR632 (R980)-215,9 2584,7
AIRP632 (R980) - 215 2199,3
ТКЗ-ПВ V-ACS62X-R1381 839,1
Atlas Copco Pit Viper ТКЗ-ПВ Ш2.36УНА - 244,5 AIRP727 (R976) - 250,8 456,8 760,8 2238,5
235 ТКЗ-ПГВ Ш2.35УМР1 - 244,5 815,1
AIRP637 (R982) - 244,5 AIR637 (R982) - 244,5 1283 1627
Примечание. Сокращенные обоначения: Qсм - сменная производительность бурового станка; L - Средняя проходка (стойкость) бурового инструмента.
что при бурении крепких пород станки СБШ-250-МНА-32 по среднегодовой производительности мало уступают зарубежным аналогам.
В связи с большим разнообразием физико-механических свойств горных пород и руд изготавливается большой набор типов шарошечных долот, отличающихся по диаметру, виду породоразруша-ющего вооружения, опор и продувочных устройств. Зарубежные конструкции шарошечных долот более разнообразны по ассортименту и отличаются хорошим качеством и высокой стоимостью [2]. Применение дорогих зарубежных шарошечных долот не всегда оказывается экономически выгодным.
Для получения объективной информации о работе техники бурения в реальных условиях проведены промышленные исследования на примере золотодобывающего предприятия Олимпиадинский ГОК АО «ПОЛЮС».
Преобладающим способом бурения взрывных скважин на исследуемом предприятия является ша-
рошечный, с применением отечественных и зарубежных буровых станков и инструментов (табл. 1) По результатам промышленных наблюдений построены графики стойкости бурового инструмента, в зависимости от крепости горных пород при бурении станками, эксплуатируемыми на предприятии (рис. 1-3).
Из рис. 1 следует, что по стойкости шарошечных буровых инструментов лучшие показатели при бурении горных пород станками СБШ-250-МНА-32 имеют: при f=9-10 долота ТКЗ-ПГВ Ш2.35УМУР1 (1123,9 м); при f=11-12 - ТКЗ-ПВ VACS62X R1381 (871,4 м); при f=13-15 - ТКЗ-ПВ VACS62X R1381 (819,4 м).
Из рис. 2 следует, что по стойкости шарошечных буровых инструментов лучшие показатели при бурении горных пород станками Atlas Copco Pit Viper 235 имеют: при f=9-10 долота ТКЗ-ПВ VACS62X R1381 (1085,3 м); при f=11-12 - ТКЗ-ПВ Ш2.36УНА (860,3 м); при f=13-15 - ТКЗ-ПВ VACS62X R1381 (898,5 м).
В качестве критерия оценки эффективности
1200
О
У
х^хУ
V
3 /
2
9 10 11 12 13 14 1S
Крепость горных пород
Рис. 1 Стойкость шарошечных долот при эксплуатации на буровом станке СБШ-250 - МНА-32: 1 -долото ТКЗ-ПГВ Ш2.35УМУР1(ООО «Белгородский»), 2 - долото ТКЗ-ПВ Ш2.36УНА (ООО «Белгородский»), 3 - долото ТКЗ-ПВ V-ACS62XR1381
(OOO «Уралбурмаш»).
Fig. 1 Durability of rolling cutter bits when operating in the drilling rig SBSH-250-MNA-32: 1 - bit TKZ-PGV SH2.35UMUR1 (LLC «Belgorodsky»), 2 - bit TKZ-PVSH2.36UNA (LLC «Belgorodsky»), 3 - bit TKZ-PV V-ACS62XR1381 (LLC «Uralburmash»). 1100
/ У /
Уу^/ / уЪ
2
///
9 10 11 12 13 14 15
Крепость гоных пород
Рис. 2 Стойкость шарошечных долот при эксплуатации на буровом станке Atlas Copco Pit Viper 235: 1 - долото ТКЗ-ПГВ Ш2.35УМУР1 (ООО «Белгородский»), 2 - долото ТКЗ-ПВ Ш2.36УНА (ООО «Белгородский»),), 3 - долото ТКЗ-ПВ V-ACS62XR1381 (ООО «Уралбурмаш»). Fig. 2 Durability of rolling cutter bits when operating in the drilling rig Atlas Copco Pit Viper 235: 1 - bit TKZ-PGVSH2.35UMUR1 (LLC «Belgorodsky»), 2 - bit TKZ-PVSH2.36UNA (LLC «Belgorodsky»), 3 - bit
TKZ-PV V-ACS62XR1381 (LLC «Uralburmash»)
эксплуатации техники бурения приняты удельные затраты на 1 п. м. взрывных скважин, определяемые по формуле [2]:
С = С + С =
С
Ос
С 1д
мс ^ Сд ^
руб./м (1)
где С - удельные затраты на эксплуатацию бурового станка, отнесенные к 1 п.м. пробуренной скважины, руб./м; С2 - удельные затраты на буровой инструмент, отнесенные к 1 п.м. пробуренной скважины, руб./м; СМс - стоимость машино-смены буро-
ш
ш
^ Ю 11 13 13 15
Крепосгь горных пород
Рис. 3. Стойкость шарошечных долот при эксплуатации на буровом станке Atlas Copco DML: 1 - долото ТКЗ-ПГВ Ш19.01У (ООО «Белгородский»), 2 - долото ТКЗ-ПГВ Ш19У (ООО «Белгородский»), 3
- долото ТКЗ-ПВ Ш20У (ООО «Белгородский»), 4 - долото AIRP632(R980) (АО «Волгабурмаш»), 5 - долото AIR632(R980) (АО «Волгабурмаш»), 6 - долото ТКЗ-ПВ V-ACS63Y-R1341 (ОАО «Уралбурмаш»). Fig. 3 Durability of rolling cutter bits when operating in the drilling rig Atlas Copco DML: 1 - bit TKZ-PGVSH19.01Y(LLC «Belgorodsky»), 2 - bit TKZ-PGVSH19Y (LLC «Belgorodsky»), 3 - bit TKZ-PVSH20Y (LLC «Belgorodsky»), 4 - bitAIRP632(R980) (JSC «Volgabur-
mash»), 5 - bit AIR632(R980) (JSC «Volgaburmash»), 6 - bit TKZ-PGV V-ACS63Y-R1341 (LLC «Uralburmash»).
вого станка, руб./см; ÇCM - сменная производительность бурового станка, м/см; Сд - стоимость шарошечного долота, руб.; 1д - стойкость шарошечного долота, м; Сш - стоимость буровой штанги, руб.; 1ш
- стойкость буровой штанги, м.
Удельные затраты на эксплуатацию бурового станка, отнесенные к 1 п.м. пробуренной скважины, определяли по формуле:
С = Смс руб./м. (2)
О-см
Из рис. 3 следует, что по стойкости шарошечных буровых инструментов лучшие показатели при бурении горных пород станками Atlas Copco DML имеют: при f=9-10 долота AIR632(R980) (2616,8 м); при f=11-12 - AIR632(R980) (2552,5 м); при f=13-15
- ТКЗ-ПГВ Ш19У (1544 м).
Стоимость машино-смены бурового станка
определяли по формуле:
С = С + С + С + С + С Смс Сз.п ^ Сам ^ Сэ(т) ' Ст.р ' См >
руб., (3)
где Сз п - затраты на заработную плату экипажа бурового станка, руб./смену; Сам - амортизационные отчисления, руб./смену; Сэ(т) - затраты на электроэнергию или дизельное топливо, руб./см; Стр - затраты на техническое обслуживание и ремонт бурового станка, руб./смену; См - затраты на вспомогательные материалы, используемые при бурении, руб./смену.
Результаты расчета стоимости машино-смены представлены на рис. 4.
Удельные затраты на буровой инструмент, отнесенные к 1 п.м. пробуренной скважины, определяли по формуле [2]:
С2 = £а + Яш. руб./м. (4) 1д 1д
Результаты расчета удельных затрат на буровой инструмент, отнесенных к 1 п.м. пробуренной скважины, даны в табл. 2.
Смс Сот Сам Сэ(т) Сы Стонр Сне Сгп Сам Сэ(т) См Сищ> Cue Cut Cim CM?) Cil Ciaiç
СЕШ J54> МНЛ 32 Allai Capto DML Allas Copeo РИ Viper 2ÎS
Рис. 4. Показатели стоимости машино-смены бурового станка на исследуемом предприятии: Смс -стоимость машино-смены бурового станка, руб./смену; Сзп - сменная заработная плата руб./смену; Сам - сменные амортизационные отчисления, руб./смену; Сэ(т) - расходы на электроэнергию или дизельное топливо, руб./смену; См - расходы на вспомогательные материалы, используемые при бурении,
руб./смену; СТО и р- расходы на ТО и Р, руб./смену. Fig. 4. Cost of machine-shift of the drilling rig at the reviewed company: Cms - cost of the machine-shift of the drilling rig, RUB/shift; Czp - salary/shift, rub /shift; Cam - shift depreciation, RUB/shift; Ce(t) - energy or diesel costs, RUB/shift; Cm - cost of auxiliary materials used for drilling, RUB/shift; Сто and R - technical inspection
and repair costs, R UB/shift.
Таблица 2 Удельные затраты на буровой инструмент, отнесенные к 1 п.м пробуренной скважины
Table 2 Unit costs per drilling tool attributed to 1 running m of drilled borehole.
Тип долота Крепость горных пород
f=9-10 f= 11-12 f= 13-15
СБШ-250-МНА-32
ТКЗ-ПВ Ш2.36УНА 76,22 83,31 103,81
ТКЗ-ПВ V-ACS62X-R1381 79,50 84,81 85,55
ТКЗ-ПВ V-ACS32-R1195-9 280,03 - -
ТКЗ-ПВ - 61,48 -
ТКЗ-ПГВ - 101,29 -
ТКЗ-ПГВ Ш2.35УМУР1 59,72 88,52 116,97
AIRP632 (R981) - 89,21 -
AIR632 (R981) - 93,65 -
AIR637 (R976) - 36,97 -
AIR637 (R982) - 52,52 -
AIR637 (R2029) - 52,88 -
AIRP637 (R2029) - 45,70 -
Atlas Copco DML
ТКЗ-ПВ Ш20У 31,72 39,56 -
ТКЗ-ПВ Ш20.01УН - 46,36 -
ТКЗ-ПВ Ш1.44УНЛ - 40,16 -
ТКЗ-ПВ V-ACS62X-R1336 35,45 47,29 -
ТКЗ-ПГВ Ш19У 25,91 31,56 32,4
ТКЗ-ПГВ Ш19.01У 22,73 33,44 -
AIR632 (R980) 29,28 28,13 -
AIRP632 (R980) 35,07 39,69 -
Atlas Copco Pit Viper 235
ТКЗ-ПВ V-ACS62X-R1381 65,63 78,91 85,85
ТКЗ-ПВ Ш2.36УНА 58,81 73,29 76,17
ТКЗ-ПГВ Ш2.35УМУР1 69,52 83,2 -
AIRP727 (R976) - 36,37 -
AIRP637 (R982) - 53,32 -
AIRP637 (R2029) - 56,71 -
Из рис. 4 следует, что на рассматриваемом предприятии буровые станки типа СБШ-250 с электрическим приводом имеют значительно меньшую стоимость машино-смены, чем зарубежные аналоги с дизельным приводом.
По данным табл.2 видно, что наименьшие удельные затраты на буровой инструмент, эксплуатируемый на буровом станке СБШ-250-МНА-32, имеют: при f=9-10 долота ТКЗ-ПГВ Ш2.35УМУР1, при f=11-12 - AIR637(R976), при f=13-15 - ТКЗ-ПВ V-ACS62X-R1381; эксплуатируемый на станке Atlas Copco DML: при f=9-10 долота ТКЗ-ПГВ Ш19.01У, при f=11-12 - AIR632(R980), при f=13-15 - ТКЗ-ПГВ Ш19У; эксплуатируемый на станке Atlas Copco Pit Viper 235: при f=9-10 долота ТКЗ-ПВ Ш2.35УНА, при f=11-12 - AIRP727(R976), при f=13-15 - ТКЗ-ПВ Ш2.36УНА.
Результаты расчета удельных затрат на бурение 1 п. м. взрывных скважин, произведенные по формуле (1) с учетом значений, полученных при
s 300
расчетах по выражениям (2) и (3), представлены на рис.5-7.
Из рис. 57 следует, что по удельным затратам, приходящимся на бурение 1 п.м. скважины станком СБШ-250-МНА-32, лучшие показатели имеют: при f=9-10 долота ТКЗ-ПГВ Ш2.35УМУР1 (117,34 руб./м); при f=11-12 - ТКЗ-ПВ Ш2.36УНА (136,92 м); при f=13-15 - ТКЗ-ПВ VACS62X R1381 (142,44). По удельным затратам, приходящимся на бурение 1 п.м. скважины станком Atlas Copco DML, лучшие показатели имеют: при f=9-10 долота ТКЗ-ПГВ Ш19.01У, при f=11-12 -AIR632(R980), при f=13-15 - ТКЗ-ПГВ Ш19У. По удельным затратам, приходящимся на бурение 1 п.м. скважины станком Atlas Copco Pit Viper 235, лучшие показатели имеют: при f=9-10 долота ТКЗ-ПГВ Ш2.35УМУР1 (192,12 руб./м); при f=11-12 -ТКЗ-ПВ Ш2.36УНА (213,56 руб./м); при f=13-15 -ТКЗ-ПВ VACS62X R1381 (221,69 руб./м).
250
Cl
lj
ч
200
150
// / / / /
/ / 1 ____о
/
3 / 2 ///
10 11 12 13
Крепость горных пород
14
15
Рис.5 Удельные затраты бурения 1 п.м. станком СБШ-250-МНА-32. Долота: 1 - ТКЗ-ПВ V-ASS62X-
R1381, 2 - ТКЗ-ПВ Ш2.36УНА, 3 - ТКЗ-ПГВ Ш2.35УМУР1, Fig. 5 Unit cost of drilling 1 r. m. by drill rig SBSH-250-MNA-32: 1 - TKZ-PV V-ACS62XR1381, 2 - TKZ-PV
SH2.36UNA, 3 - TKZ-PGV SH2.35UMUR1.
300
I 200
1С TO
с
us p.
150
4
>>
100
6 /
/ / / x
- / / / /
/ ^ 1 / 2 ///
10 11 12 13
Крепость горных пород
14
15
Рис. 6. Удельные затраты бурения 1 п.м. станком Atlas Copco DML. Долота: 1 - ТКЗ-ПГВ Ш19.01У, 2 -ТКЗ-ПВГШ19У, 3 - AIR632(R980), 4 - AIRP632(R980), 5 - ТКЗ-ПВ Ш20У, 6 - ТКЗ-ПВV-ACS62X-R1336.
Fig. 5 Unit cost of drilling 1 r. m. by drill rig Atlas Copco DML: 1 - TKZ-PGV SH19.01Y, 2 - TKZ-PGVSH19Y, 3 - AIR632(R980), 4 - AIRP632(R980), 5 - TKZ-PVSH20Y, TKZ-PV V-ACS62X-R1336.
Крепость горных пород
Рис7 Удельные затраты бурения 1 п.м. станком Atlas Copco Pit Viper 235. Долота: 1- ТКЗ-ПВ V-ASS62X-R1381, 2- ТКЗ-ПВ Ш2.36УНА, 3- ТКЗ-ПГВ Ш2.35УМУР1. Fig. 7 Unit cost of drilling 1 r. m. by drill rig Atlas Copco Pit Viper 235: 1 - TKZ-PV V-ACS62X R1381, 2 -
TKZ-PVSH2.36UNA, 3 - TKZ-PGVSH2.35UMUR1.
Выводы:
1. Полученные экспериментальные результаты свидетельствуют о предпочтительном выборе бурового станка СБШ-250-МНА-32 с буровым инструментом: ТКЗ-ПГВ Ш2.35УМУР1 для пород с f=9-10, ТКЗ-ПВ Ш2.36УНА для пород с f=11-12, ТКЗ-ПВ VACS62X R1381 для пород с f=13-15; бурового станка Atlas Copco DML с буровым инструментом: ТКЗ-ПГВ Ш19.01У для пород с f=9-10, AIR632(R980) для пород с f=11-12, ТКЗ-ПГВ Ш19У; также бурового станка Atlas Copco Pit Viper 235 с буровым инструментом ТКЗ-ПГВ Ш2.35УМУР1 для пород с f=9-10, ТКЗ-ПВ
Ш2.36УНА для пород с Г=11-12, ТКЗ-ПВ УЛС862Х Я1381 для пород с f=13-15.
2. На исследуемом предприятии в связи с меньшими удельными затратами на бурение 1 п.м скважины следует отдать предпочтение отечественным буровым станкам СБШ-250-МНА-32 с электрическим приводом. При этом приведенные удельные показатели работы буровых станков не включали расходы на сооружение и эксплуатацию электрических сетей для станков с электрическим приводом, а также расходы на доставку и хранение дизельного топлива для станков с дизельным приводом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шигин А.О., Гилев А.В. Методика расчета усталостной прочности как основного фактора стойкости шарошечных долот//Вестник Иркутского государственного технического университета. 2012. №3 (62). С. 22-27.
2. Гилев А.В. Повышение эффективности эксплуатации буровой техники на горных предприятиях: монография/ А.В. Гилев, В.Т. Чесноков, И.Р. Белозеров. - Красноярск.: Сиб. федер. Ун-т, 2013. - 372 с.
REFERENCE
1. Shigin A.O., Gilev A.V. Metodika rascheta ustalostnoy prochnosti kak osnovnogo faktora stoykosti sha-roshechnykh dolot//Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2012. №3 (62). P. 22-27.
2. Gilev A.V. Povysheniye effektivnosti ekspluatatsii burovoy tekhniki na gornykh predpriyatiyakh: mono-grafiya/ A.V. Gilev, V.T. Chesnokov, I.R. Belozerov. - Krasnoyarsk.: Sib. feder. Un-t, 2013. - 372 p.
Поступило в редакцию 29.03.2017 Received 29 March 2017
