CC BY
47
© Ю.М. Овешников, Ю.В. Субботин, Г.М. Циношкин, 2015 УДК 622.882
Ю.М. Овешников, Ю.В. Субботин, Г.М. Циношкин
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАБОТ НА ХАРАНОРСКОМ УГОЛЬНОМ РАЗРЕЗЕ С ЦЕЛЬЮ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
Представлены результаты исследований деятельности Харанор-ского угольного разреза за период с 1992 по 2013 гг., в частности, выполнены анализ технического состояния парка автосамосвалов, анализ динамики вскрышных и добычных работ. Предлагаются технические мероприятия по обновлению автомобильного парка, снижению доли железнодорожной вскрыши и увеличению доли автотранспортной вскрыши. Излагаются данные о создании и реализации вскрышного комплекса с применением современного горнотранспортного оборудования.
Ключевые слова: угольный разрез, железнодорожная и автотранспортная вскрыша, плановые и фактические объемы вскрышных работ, автосамосвал, сменная производительность автосамосвала.
В топливно-энергетическом балансе страны уголь, наряду с нефтью и природным газом, играет существенную роль. Его доля составляет 14-16%. Причем разведанные запасы угля (75%) превосходят нефтяные и газовые (25%) в три раза, а, следовательно, имеют более долгосрочную перспективу его добычи и потребления [6, 8].
Уголь добывается в семи федеральных округах и 25 субъектах России. В результате широкомасштабного вовлечения в открытую разработку крупных угольных месторождений РФ объемы добычи угля неуклонно возрастают: (2001 г — 265 млн т, 2010 г — 323 млн т, 2011 г — 323,5 млн т, 2012 г — 353 млн т, 2013 г — 352 млн т, 2014 г — 356 млн т) и по прогнозам к 2020 году достигнут 430 млн т: в Кузнецком — 170-180 млн т; в Канско-Ачинском — 80-115 млн т; на месторождениях Восточной Сибири и Дальнего Востока — 85-100 млн т; на месторождениях Европейской части — 35-45 млн т [1, 5, 9].
488
Угольное топливо — это основной и надежный энергоресурс восточных территорий России, поэтому вовлечение в хозяйственный оборот местных топливно-энергетических ресурсов с максимальным использованием потенциала приоритетных действующих угольных разрезов, является важнейшей энергетической задачей для создания надежной и эффективной системы топливоснабжения потребителей Сибири и Дальнего Востока [8].
В Забайкальском крае к таким приоритетным предприятиям по добыче бурого угля относится ОАО «Разрез Харанорский» Сибирской угольной энергетической компании «СУЭК», разрабатывающий открытым способом одноименное буроугольное месторождение (рис. 1).
Разведанные запасы бурого угля Харанорского месторождения составляют 1 105 915 тыс. т — 25% от общих разведанных запасов угля в Забайкальском крае [2, 3, 4].
В ближайшее десятилетие на «Основном» участке карьерного поля № 2 будут отрабатываться три угольных пласта (сверху вниз): Новый II, Новый 1б и Новый 1а. На карьерном поле № 3 два угольных пласта — Новый 1б и Новый 1а. Принятые к выемке пласты, как правило, сложного строения со значительным содержанием породных прослоек. Поэтому при выборе добычного оборудования принимается во внимание необходимость широкого внедрения прогрессивных, особенно непрерывных технологических процессов производства.
Для выполнения добычных работ на разрезе применяются роторные экскаваторы марки ЭР-1250 ОЦ и ЭРП-1600 (рис. 2) теоретическая производительность которых соответственно равна 1250 м3/ч и 1600 м3/ч. Погрузка угля в основном производится в вагоны МПС непосредственно в забое (рис. 3, а). На отдельных участках, где невозможно завести железнодорожные пути
Рис. 1. Открытая разработка Харанорского буроугольного местродения
489
Рис. 2. Добыча бурого угля роторным экскаватором
в угольные забои, погрузку угля предусматривается производить роторным экскаватором К-650 (рис. 3, б) и ЭКГ-8И в автосамосвалы БелАЗ, которые подвозят уголь к ближайшим железнодорожным забойным тупикам, откуда он отгружается в вагоны МПС.
В результате работы роторных экскаваторов на Харанорском буроугольном разрезе за смену добывается до 13 тыс. т угля, а годовая производительность достигает 9,5 млн т [7].
Высота добычных уступов, отрабатываемых роторными экскаваторами, колеблется в пределах 10-16 м. Минимальная мощность уступа для экскаватора ЭР-1250 ОЦ может приниматься
а б
Рис. 3. Схема ведения добычных работ роторными экскаваторами: а — ЭР-
1250 ОЦ с погрузкой в средства железнодорожного транспорта; б — К-650 с погрузкой в автосамосвал
490
Рис. 4. Погрузка вскрышных пород в автомобильный транспорт
1,0 м. Паспортная ширина заходки — 20-26 м. Угол откоса рабочего уступа равен 70, нерабочего — 50.
Объемы добычи угля непосредственно связаны с производством вскрышных работ, которые в основном выполняются по транспортной схеме механическими лопатами ЭКГ-12,5, ЭКГ-8И, ЭКГ-4У с вывозкой пород вскрыши автомобильным (рис.4) и железнодорожным транспортом (рис. 5), а также по бестранспортной схеме — с применением драглайнов ЭШ-10/70, ЭШ-15/80, ЭШ-20/90 (рис. 6) [3, 5, 7].
Высота уступа при использовании шагающих экскаваторов принята 30 м, что удовлетворяет рекомендациям ВНИМИ по условиям устойчивости бестранспортных отвалов и обеспечивает производственную мощность участка в объеме 3,0 млн т. угля в год. Ширина заходки вскрышных экскаваторов по бестранспортной схеме составляет 60 м.
Драглайны используются для перевалки пород вскрыши в выработанное пространство, а также для зачистки пласта при наличии неровностей в его кровле и в условиях сильной обводненности.
Ограничивающим условием при бестранспортной схеме экскавации пород вскрыши является обеспечение устойчивости внутренних отвалов.
Анализ статистического материала, обобщение результатов ранее выполненных исследований, проведенных на действующем предприятии ОАО «Разрез Харанорский» показывают, что транспортирование вскрышных пород на разрезе является одним из наиболее напряженных технологических процессов, и от того насколько успешно выполняются вскрышные работы в значительной степени зависят технико-экономические показатели добычи угля.
Среднегодовые объемы вскрыши в период 1992-2001 гг. составили 17,4 млн м3 [7]. При этом наблюдаются незначительные
491
Рис. 6. Схема экскавации вскрышных пород драглайнами ЭШ-10/70 и ЭШ-15/80
колебания бестранспортной вскрыши — 1,86-4,85 млн м3/год и существенное изменение транспортной — 9-15 млн м3/год (в том числе: значительное возрастание объемов вскрыши с применением автотранспорта — 7,35-13,7 млн м3/год и их
492
снижение с использованием железнодорожного транспорта — 6,4-1,14 млн м3/год).
Начиная с 2001 г и по настоящее время Харанорский буро-угольный разрез находится в состоянии, характеризующимся высоким износом основного горного выемочно-погрузочного и транспортного оборудования, снижением объемов вскрышных работ и их отставанием, а также ограничением готовых к выемке запасов угля (табл. 1).
Анализ технического состояния автосамосвалов на начало 2001 года показывает, что средневзвешенный процент износа в целом по парку автосамосвалов составляет 70,47%, в том числе по БелАЗ-7519 — 72%, а по БелАЗ-7523 — 63%.
Кроме того в среднем 42% автосамосвалов имеют износ более 80%, в том числе по маркам: 73% грузоподъемностью 110 т и 11% — 42 т. В среднем в рабочем состоянии находится от 18 до 22 автосамосвалов в целом по парку БелАЗов — в равной степени по маркам. Максимум по автотранспортной вскрыше — 64,4% или 13,7 млн м3/год был достигнут в 2001 г.
При годовой добыче угля роторными экскаваторами с погрузкой угля в железнодорожные вагоны МПС достигшей в 2001 г 9,5 млн т, общие годовые объемы вскрыши составили 21,95 млн м3, из них: бестранспортная — 4,85 млн м3, транспортная — 17,1 млн м3 (в том числе с применением автотранспорта 13,7 млн м3 и железнодорожного транспорта 3,4 млн м3).
Таблица 1
Характеристика оборудования по состоянию на 1.01.2001 г.
Оборудование Количество Степень износа, %
Экскаваторы
ЭР-1250 (ЭРП-1600) 7 86
ЭКГ-4,6 (5А) 4 88
ЭКГ-4У (8И) 16 97
ЭКГ-12,5 7 82
ЭШ-10/70 (13/50) 6 92
ЭШ-15/80 (20/90) 2 70
Итого 42 88
Автосамосвалы
БелАЗ-7523 (42 т) 20 63
БелАЗ-7519 (110 т) 19 72
Итого 24 79
493
Рис. 7. Динамика вскрышных работ на Харанорском разрезе в 2001-2013 гг.
В период 2002-2014 гг. на разрезе начался процесс технического перевооружения — старое, выработавшее свой ресурс горное оборудование (экскаваторы, тепловозы, автосамосвалы) списывается. Поэтому в 2002 г среднегодовые объемы вскрыши в целом по разрезу снизились в 2,5 раза по сравнению с 2001 г. и в среднем за год составили 8,8 млн м3 [7].
График изменения объемов вскрышных работ с 2001 по 2013 год приведен на рис. 7.
Минимальный годовой объем вскрыши приходится на 2005 г. — 2,9 млн м3: автотранспортная — 2,2 млн м3, железнодорожная — 0,7 млн м3, бестранспортная — 0.
В 2011 г. объемы вскрыши достигли максимального значения — 14,5 млн м3: автотранспортная — 8,7 млн м3, железнодорожная — 4,7 млн м3, бестранспортная — 1,1 млн м3. При этом сохранилась тенденция увеличения автотранспортной вскрыши.
Соотношение средних объемов вскрыши (2001-2013 гг.) при использовании бестранспортной и транспортной (автомобильный и ж/д транспорт) системам разработки представлены на рис. 8, табл. 2.
За период 2005-2013 гг. сохранилась тенденция увеличения
автотранспортной вскрыши.
Анализ выполненных исследований показал, что для
Рис. 8. Доля производства вскрышных работ по видам (2001-2013 гг.), %
494
Таблица 2
Среднегодовые, максимальные и минимальные объемы вскрыши
Вид вскрыши Среднегодовой объем вскрыши, тыс. м3 / % Объем вскрыши, тыс. м3 / %
тах тт
Бестранспортная 987/9 3924/18 (2001 г.) 0/0 (2005, 2007, 2008, 2013 гг.)
Автотранспортная 6631/62 13928/64 (2010 г.) 2058/70 (2005 г.)
Железнодорожная 3038/29 4860/33 (2011 г.) 697/18 (2004 г.)
Общая вскрыша 10 656/100 21 271 (2001 г.) 2944 (2005 г.)
повышения экономической эффективности открытой разработки Харанорского буроугольного месторождения, необходимо выполнить техническое перевооружение разреза.
Во-первых, требуется замена железнодорожной вскрыши на автотранспортную, а во-вторых — замена всего существующего парка экскаваторов и самосвалов, применяемых на вскрыше на более производительные.
Создание вскрышного комплекса с применением передовых технологий и современного горнотранспортного оборудования на ОАО «Разрез Харанорский» является актуальной научной задачей. Поэтому к началу 2013 года на разрезе в эксплуатацию введены большегрузные автосамосвалы БелАЗ-7512 (грузоподъемностью 120 т), БелАЗ-75131 (грузоподъемностью 130 т), БелАЗ-75302 (грузоподъемностью 220 т) (табл. 3, рис. 9).
Рис. 9. Погрузка вскрышных пород в большегрузный автосамосвал
Таблица 3
Автопарк новых автосамосвалов на вскрыше (1.01.2013 г.)
Оборудование
БелАЗ-7512 емность 120
(грузоподъ-
т)
БелАЗ-75131 емность 130
(грузоподъ-т)
БелАЗ-75135 емность 130
(грузоподъ-т)
БелАЗ-75302 емность 220
(грузоподъ-т)
Итого
Количество
10
5
2
2
1
495
Таблица 4
Варианты комплектации оборудования вскрышного комплекса
Варианты набора оборудования Номер варианта I II III IV V
Тип воспроизводства Локальное воспроизводство Комплексное воспроизводство
Экскаватор Существующий набор оборудования + БелАЗ-75131 (4 ед.) ЭКГ-18 (2 ед.) РС-5500 (2 ед.) Р&Н-2800 Харнешфегер (1 ед.) Р&Н-2800 Харнешфегер (1 ед.)
Автосамосвал БелАЗ-75306 (9 ед.) Холпак 830Е (6 ед.) БелАЗ-75306 (9 ед.) Холпак 830Е (6 ед.)
Критерии оценки Суммарные капитальные затраты, млн руб. 216 1310 1574 1151 1447
Суммарные эксплуатационные затраты, млн руб. 2154 1895 1685 1682 1596
Себестоимость 1 м3 вскрыши, руб. 42,0 37,8 32,34 32,29 30,6
Чистый дисконтированный доход (МРУ), тыс.руб. 76 817 77 269 140 929 409177 389 850
МРУ к базовому варианту, тыс.руб. 0 452 64 112 332 359 313 032
Оптимальный вариант Вариант V
В основе принципа выбора нового оборудования заложены: высокая производительность, технико-экономические показатели, опыт работы нового оборудования на других предприятиях России (табл. 4) [3].
Предложены варианты комплектации оборудования вскрышного комплекса. Наиболее оптимальным из рассмотренных вариантов комплектации современного горнотранспортного оборудования вскрышного комплекса является V вариант.
Ожидаемые результаты инвестирования: ликвидация железнодорожной вскрыши; оптимизация численности персонала вскрышного комплекса; исключение затрат на производство БВР; увеличение коэффициента использования оборудования; снижение затрат на вспомогательные и ремонтные работы, в связанных с эксплуатацией железнодорожного транспорта; увеличение производительности труда вскрышного комплекса на участке «Объединенный фронт».
Себестоимость вскрышных работ по существующей и предлагаемой схеме разработки представлена на рис. 10.
Производственно-технические показатели по предлагаемой схеме выполнения вскрышных работ приведены в табл. 5.
Сравнительная оценка использования основного горнотранспортного оборудования при производстве вскрышных работ по существующей схеме и предлагаемому варианту применения вскрышного комплекса, а также месячная производительность
Рис. 10. Величина затрат на производство вскрыши по вариантам
497
Таблица 5
Основные производственно-технические показатели по вскрышному комплексу на 2010-2014 гг.
Показатели 2010 2011 2012 2013 2014
Автосамосвал E830 Холпак
Количество, ед. 2 1 1 1 1
Экскаватор P&H2800 ХРС
Количество, ед. 1 - - - -
труда рабочих занятых на вскрыше и их численность приведены в табл. 6.
Таким образом, создание вскрышного комплекса с применением передовых технологий и современного горнотранспортного оборудования на ОАО «Разрез Харанорский» позволит:
1. Повысить производительность труда на вскрыше на 190%.
2. Снизить затраты по вскрыше на 26%.
3. Окупить за счет чистой прибыли и реализации высвобождаемой базовой техники увеличение потребности в капитальных затратах за 2,1 года.
4. Получить внутреннюю норму доходности IRR для данного варианта равной 72,4%.
Выполненный анализ производства вскрышных работ и современного состояния карьерного транспорта применяемого на Харанорском буроугольном разрезе, выявил закономерности снижения среднегодового объема железнодорожной вскрыши
Таблица 6
План ввода объектов основных средств производства вскрыши
№ п/п Наименование Существующая схема Предлагаемый вариант ±
1 Вскрыша транспортная всего, тыс. м3: 52 100 52 100 0
автотранспортная 34 600 52 100 +17 500
железнодорожная 17 500 0 -17 500
2 Количество экскаваторов 9 2 -7
3 Количество локомотивов 4 0 -4
4 Количество думпкаров 36 0 -36
5 Количество автосамосвалов 13 9 -4
6 Численность комплекса, (с учетом 258 89 -169
вспомогательных цехов)
7 Производительность, м3/чел./мес 3366 9757 +6391
498
на 3% в год и увеличения доли использования автомобильного транспорта на 5% в год.
Выполненный анализ месячной работы экскаваторно-ав-томобильного комплекса, подтверждает необходимость усовершенствования процессов автотранспортной вскрыши на основе замены устаревших моделей автосамосвалов на новые, позволяющей увеличить производительность среднестатическо-го автосамосвала на 690 м3/смену.
Критический анализ технического состояния автосамосвалов показал, что средневзвешенный процент износа в целом по парку автосамосвалов составляет 70,47%. Приведенные показатели свидетельствуют об экономической целесообразности замены базовой техники на новую, поэтому создание вскрышного комплекса с применением передовых технологий и современного горнотранспортного оборудования на ОАО «Разрез Харанор-ский» является актуальной научной задачей.
Для повышения экономической эффективности открытой разработки Харанорского буроугольного месторождения, необходимо выполнить техническое перевооружение разреза — во-первых, требуется замена железнодорожной вскрыши на автотранспортную, а во-вторых — замена всего существующего парка экскаваторов и самосвалов, применяемых на вскрыше.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мисевра О.А. Угольно-энергетический баланс Восточной Сибири и Дальнего Востока / О.А. Мисевра, М.И. Щадов. — М.: МГГУ, 2003. — 472 с.
2. Наркелюн Л.Ф. Комплексное использование ископаемых углей / Л.Ф. Наркелюн, В.Ф. Офицеров. — Чита: ЧитГТУ, 2000. — 271 с.
3. Овешников Ю.М. Пути повышения эффективности разработки Ха-ранорского буроугольного месторождения / Ю.М. Овешников, Г.М. Ци-ношкин, А.Г. Самойленко // Научный симпозиум «Неделя горняка-2009», посвящен 90-летию со дня образования МГА-МГИ-МГГУ, 26-30 января 2009 года, г. Москва, С. 193-198.
4. Скурский М.Д. Недра Забайкалья / М.Д. Скурский. — Чита: РАЕН, 1996. — 695 с.
5. Субботин Ю.В. Управление качеством бурых углей Харанорского месторождения. / Ю.В. Субботин, Ю.М. Овешников, Г.М. Циношкин, А.Г. Самойленко // ГИАБ. — 2012. — № 4 — С. 64-72.
6. Томаков П.И. Открытая разработка угольных и рудных месторождений / П.И. Томаков, В.В. Манкевич. — М.: МГГУ, 2000. — 612 с.
499
7. Циношкин Г.М. Анализ производства вскрышных работ на Хара-норском угольном разрезе в период 1992-2001 гг. / Г.М. Циношкин // Вестник Забайкальского государственного университета. —2014. — № 6 (109). — С. 57-66.
8. Щадов М.И. Угольная промышленность на пороге XXI века: проблемы и возможности устойчивого развития / М.И. Щадов // Горный журнал. — 1998. — № 11, 12. — С. 3-8.
9. Энергетическая стратегия России до 2020 года: утверждена распоряжением Правительства РФ от 28 августа 2003 года № 1234-р. — М., 2003. — 103 с.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Овешников Юрий Михайлович — д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой ОГР, ЗабГУ, Чита, e-mail: [email protected]
Субботин Юрий Викторович — д-р техн. наук, профессор кафедры ОГР, ЗабГУ, Чита, e-mail: [email protected]
Циношкин Георгий Михайлович — исполнительный директор ОАО «Разрез Харанорский» СУЭК, Чита, e-mail: [email protected]
UDC 622.882
PERFECTION OF WORKS' TECHNOLOGIES ON KHARANORSKY COAL STRIP MINE FOR THE PURPOSE OF ENSURING THE MAXIMUM EFFICIENCY
Oveshnikov Yury M., Doctor of Engineering Sciences, Professor, Transbaikal State University, Head of the Department of Open Mining Operations, Chita, e-mail: [email protected]
Subbotin Yury V., Doctor of Engineering Sciences, Professor of Chair of Open Mining Operations, Transbaikal State University, Chita, e-mail: ogr_chitgu@ mail.ru
Tsinoshkin Georgy M., Executive Director of Open Joint Stock Company «Khara-norsky strip mine» Siberian Coal Energy Company, Chita, e-mail: ogr_chitgu@ mail.ru
There are the results of researches of activity of Kharanorsky coal strip mine from 1992-2013 are presented. The analysis of technical condition of park of dump trucks, the analysis of dynamics of overburden and mining works are executed. Technical actions are offered for updating of
500
fleet of vehicles, decrease in a share of a railway overburden and increase in a share of a motor transportation overburden. There are the data on creation and realization of an overburden complex with use of the modern mining-transport equipment.
Key words: coal strip mine, railway and motor transportation overburden, planned and actual volumes of overburden works, dump truck, replaceable productivity of a dump truck.
References
1. Misevra O.A. Coal and power balance of Eastern Siberia and the Far East, Moscow, Moscow State Mining University, 2003, 472 p.
2. Narkelyun L.F. Complex use of fossil coals, Chita, Chita state technical university, 2000, 271 p.
3. Oveshnikov Yu.M. Proceedings Scientific symposium «Week of the min-er-2009», is devoted to the 90 anniversary from the date of education the Moscow mining academy — the Moscow mining institute — the Moscow state Mining University, Moscow, 2009, January 26-0, pp. 193-198.
4. Skursky M.D. Subsoil of Transbaikalia, Chita,Russian Academy of Natural Sciences, 1996, 695 p.
5. Subbotin Yu.V. Mining information and analytical bulletin, 2012, no. 4, pp. 64-72.
6. Tomakov P.I. Open-cast mining of coal and ore fields, Moscow, Moscow state Mining University, 2000, 612 p.
7. Tsinoshkin G.M. Bulletin of Transbaikal state university, 2014, no. 6 (109), pp. 57-66.
8. Shchadov M.I. Mining Magazine, 1998, no. 11, 12, pp. 3-8.
9. Power strategy of Russia till 2020: it is approved as the order of the Government of the Russian Federation of August 28, 2003, no. 1234-r, 103 p.
501
