CC BY
115
© В.Л. Яковлев, А.П. Тюлькин, Г.Д. Кармаев, 2002
УДК 621.867
В.Л. Яковлев, А.П. Тюлькин, Г.Д. Кармаев
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ КРУТОНАКЛОНЫХ КОНВЕЙЕРОВ В ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
азвитие открытой добычи минерального сырья сопровождается непрерывным возрастанием глубины карьеров, ухудшением горногеологи-ческих и горнотехнических условий разработки, концентрацией горных работ. Основной объем добычи руд приходится на крупные карьеры глубиной 250300 м и более, конечная проектная глубина разработки которых 500-600 м. В перспективе основной объем выемки горной массы на карьерах будет осуществляться путем освоения глубоких горизонтов.
С увеличением глубины карьеров усложняются условия транспортирования с нижних горизонтов, характеризующиеся увеличением дальности перевозок и высоты подъема горной массы, ростом средневзвешенных уклонов и ограничением пропускной способности внутрикарьерных транспортных коммуникаций и снижением надежности горнотранспортного оборудования. Снижение производительности оборудования на каждые 100м понижения горных работ составляет: в экскаваторно-автомобильных комплексах -экскаваторов - 10-15%, автосамосвалов - 25-39%; в экскаваторно-железнодорожных комплексах - экскаваторов -1719%, локомотивосоставов - 8.5-20%. Высота рабочей зоны увеличивается до 250-300 м, уменьшается ширина рабочих площадок, снижается обеспеченность готовыми к выемке запасами до 0.4-1.0 месяца, увеличивается угол погашения бортов карьера.
Исследования подтверждают, что компенсировать отрицательное влияние фактора увеличения глубины разработки на экономические показатели горнорудных предприятий, обеспечить поддержание и наращивание объемов добычи руды возможно за счет реконструкции горнотранспортных систем карьеров и внедрения гибких технологических схем разработки с высокоманевренной и производительной горно-транспортной техникой, максимально адаптированной к внутрикарьерной инфраструктуре. Эффективность
Р дальнейшей разработки крупных карьеров определяется правильностью стратегии выбора технологии и техники при производстве горных работ на глубоких горизонтах. Для большинства карьеров приоритетным направлением разработки глубоких горизонтов карьеров остается цикличнопоточная технология (ЦПТ), эффективность которой доказана многочисленными научными и проектными разработками, опытом эксплуатации систем ЦПТ на зарубежных и отечественных карьерах.
Применение ЦПТ в условиях постоянно возрастающей глубины открытых разработок позволяет достичь высокой концентрации производства, улучшить показатели использования горно-транспортного оборудования, обеспечить высокую степень автоматизации технологических процессов и повысить эффективность работы предприятия в целом.
Удельное энергопотребление применяемой на железорудных карьерах СНГ ЦПТ по сравнению с цикличной технологией ниже на 14-16%. Распределение энергопотребления по основным технологическим процессам ЦПТ в среднем составляет: транспортирование горной массы -75-80%, дробление - 8-10%, экскавация - 16-18%.
Проведенные исследования формирования рабочей зоны крупных железорудных карьеров России и Украины (19 карьеров) позволили выявить закономерности погоризонтно-временного распре-деления объемов добычи руды и выемки вскрыши в целом по карьеру, а также для зон ЦПТ. Для зон применения ЦПТ погоризонтные годовые объемы добычи руды и породы составляют 1.5-2.5 млн.т при высоте уступов 12-15 м, диапазон изменения рабочей зоны - от 60 м до 230 м и более. Например, анализ данных пространственно-временного изменения параметров рабочей зоны Центрального карьера АО «Карельский окатыш» свидетельствует, что с увеличением текущей глубины разработки до 350 м общая высота рабочей зоны увеличивается до 340 м, средне-взвешанная годовая нагрузка на горизонт по вскрышным работам снижается с 4.3 до 2.1 млн т, а по добычным работам: - с 3.6 до 0.8 млн т в год.
С позиции обеспечения оптимального формиро-вания рудных и породных грузопотоков в системах ЦПТ в нижней зоне глубокого карьера следует иметь в работе более одного ДПП, которые по мере углубления карьера необходимо периодически перемещать, обеспечивая сборочному авто-транс-порту рациональные условия работы.
Формирование технологических грузопотоков на каждый дробильно-перегрузочный пункт (ДПП) следует осуществлять не более, чем с 5-7 горизонтов. Условия формирования рабочей зоны глубоких карьеров и пространственновременное распределение объемов скальной горной массы диктуют необходимость применения в системах ЦПТ специализированных дробильно-перегрузочных установок (ДПУ) блочно-модульного исполнения производительностью 600, 1000 и 1350 м3/ч, конструкция которых обеспечивает их периодическое перемещение в карьерном пространстве по мере углубления карьера.Применение ДПУ производительностью 2000 м3/ч ограничивается средней зоной карьеров (до глубины 250-300 м), при среднегодовых погоризонтных объемах руды или породы не менее 3-4 млн т.
Наиболее полная реализация эффективности новых систем ЦПТ с передвижными (переносными сборноразборными) ДПУ достигается при использовании крутонаклонного конвейерного подъема, адаптированного к параметрам глубоких карьеров. В настоящее время крутонаклонные конвейеры различных конструкций используются более чем на 50 предприятиях мира. По сравнению с традиционными ленточными конвейерами, КНК способны перемещать сыпучие материалы под углом до 500-600 и более. Эта особенность крутонаклонных конвейеров позволяет до минимума сократить объемы горно-капитальных работ при подготовке трассы на борту карьера, исключив необходимость дополнительного разноса борта, имеющего место при обычных конвейерах.
Результаты анализа научно-технической и патентной информации свидетельствуют, что принципиальное отличие в конструктивном исполнении ленточных конвейеров, используемых для крутонаклонного подъема горной массы и других сыпучих материалов, заключается в принятом техническом решении по удержанию груза от скатывания при углах подъема более 180. Существуют следующие виды крутонаклонных ленточных конвейеров (КНЛК) с рифлеными лентами, обеспечивающими подъем груза под углом б = до 25-270; с поперечными перегородками (б = до 900); трубчатого типа (б = до 30-50°); с прижимной лентой (б = до 50900).
В ранее выполненных ИГД УрО РАН НИОКР (совместно с институтами Гипроникель и УкрНИИпроект) определены параметры КНЛК с прижимной лентой и трубчатых КЛНК применительно к условиям глубоких горнорудных карьеров. Результаты конструкторских проработок показали, что трубчатый КНЛК по основным параметрам значительно уступает КНЛК с прижимной лентой: по максимальной высоте подъема в 2-3 раза (предельная высота подъема
- 80-85 м); по производительности в 1.8-3.2 раза (максимально возможна производительность - 6.5-7.0 млн т/год. Кроме того, конструкция трубчатого конвейера предполагает использование специальных тросов с повышенной устойчивостью на истирание, а ограничения по минимально допустимым величинам радиусов переходных вертикальных кривых по трассе конвейера требуют устройства в карьере горизонтальных площадок для размещения узлов загрузки конвейера шириной до 75-80 м. С учетом совокупности указанных факторов, а также ряда сложных конструктивных решений по отдельным составным частям конвейера, исключается возможность эффективного применения трубчатых КНЛК в глубоких карьерах.
Исследованиями Горного бюро США установлено, что для горнодобывающих пред-приятий наиболее предпочтительным видом крутонаклонного подъема горной массы (в сравнении со скиповыми подъемниками, цепными и ковшовыми элеваторами, шнековыми конвейерами и другими установками) являются двухконтурные ленточные конвейеры типа «сэндвич» с принудительным прижатием верхней ветви ленты специальными механическими устройствами. Аналогичное мнение, основанное на достаточно глубоком анализе преимуществ и недостатков двухконтурных конвейеров со стационарно установленными прижимными элементами, высказываются рядом отечественных специалистов.
Характерным примером практического применения данной конструкции конвейера является меднорудный карьер "Майданпек" (Югославия), где в 1992 году введен в промышленную эксплуатацию дробильно-конвейерный комплекс с КНЛК типа "сэндвич", характеризующийся следующими параметрами: производительность - 4000 т/ч, угол наклона - 35,50, ширина грузонесущей и прижимной лент - 2000 мм, скорость движения лент - 2.67 м/с, высота подъема одним ставом - 93.5 м, мощность привода грузоне-сущей ленты - 2х450 кВт, а прижимной ленты - 450 кВт, размер транспортируемых кусков - до 250 мм. КНЛК разработан и изготовлен фирмой "Continental Conveyor and Eguipment" (США), достигшей наибольших успехов в создании крутонаклонных конвейеров типа "сэндвич". Проектом намечено установить на карьере "Майданпек" второй
аналогичный КНЛК последовательно первому, с вводом на более глубокие горизонты.
На угольном разрезе фирмы "Triton" (США) находятся в эксплуатации КНЛК типа "сэндвич" со следующими параметрами: ширина лент - 1500-2000 мм, скорость движения лент -2.5-4.7 м/с, угол наклона - до 600, мощность привода грузоне-сущей ленты - до 900 кВт, а прижимной - до 120 кВт, высота подъема - 100 м, производительность - 1900-4000 т/ч.
Другие исследователи полагают, что наиболее целесообразным в конструктивном отношении будет крутонаклонный конвейер ленточно-цепного типа с удерживающими перегородками без днищ. При этом конвейерная лента является только грузонесущей, движущейся за счет сил трения с транспортируемым материалом и перегородками, которые приводятся в движение тягоприводным цепным контуром. Основными недостатками данной конструкции крутонаклонного конвейера являются:
• Сравнительно невысокая скорость движения грузоне-сущего полотна, обусловленная требованиями устойчивой работы цепного тягового контура. По этой причине, для обеспечения требуемой производительности требуется существенно повысить погонную нагрузку на конвейере по сравнению с двухконтурными ленточными конвейерами типа «сэндвич». В результате, при равных прочностных параметрах тяговых элементов практически пропорциональное уменьшение высоты подъема материала конвейером с полотном ленточно-цепного типа.
• Реализация принципа перемещения грузонесущей ленты за счет сил трения с транспортируемым материалом и перегородками неизбежно приведет к повышенному абразивному износу рабочей обкладки грузонесущей ленты и существенно снизит срок ее службы.
• При загрузке конвейера крупнодробленной скальной горной массой перегородки будут испытывать большие динамические нагрузки, что в определенной мере отразится на их долговечности.
• Конструктивное обеспечение требований повышения надежности и увеличения ресурса работы ленточно-цепного конвейера приведет к значительному увеличению его стоимости.
Таблица 1
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРИМЕНЕНИЯ КОНВЕЙ СКАЛЬНОЙ ГОРНОЙ МАССЫ НА КАРЬЕРЕ КАЧАРСКОГО ГОКА * (Нп = 120М, Qг =
Наименование показателей Ти
Ленточный двухконтурный с прижимными катками Л
Угол наклона конвейера, град. 35
Длина наклонной части конвейера, м 210
Ширина ленты, м : - грузонесущего контура - - прижимного контура 2,0 2,0
Тип конвейерной ленты: - - грузонесущего контура - прижимного контура РТЛ-2500 РТЛ-1500
Мощность привода, кВт 2890
Масса конвейера, т 450
Капитальные затраты, % 100
Эксплуатационные расходы, % 100
* - технико-экономические расчеты выполнены ИГД УрО РАН совме
Дополнительно следует отметить, что анализ опыта эксплуатации пластинчатых и скребковых конвейеров, ковшовых элеваторов свидетельствует о низкой надежности работы и долговечности цепных тяговых органов, которые не соответствуют техническим требованиям предъявляемым к оборудованию карьерного конвейерного транспорта.
По нашему мнению, крутонаклонные конвейеры с комбинированным полотном ленточно-цепного типа с перегородками имеют крайне ограниченную перспективу применения на карьерах и особенно при использовании в комплексах циклично-поточной технологии (ЦПТ) на глубоких карьерах. Это подтверждается, в частности, результатами технико-экономической оценки эффективности применения альтернативных вариантов крутонаклонного конвейерного подъема скальной горной массы в условиях Качарского карьера (табл. 1).
Из табл. 1 следует, что пластинчатый конвейер с поперечными перегородками по своим основным техникоэкономическим показателям значительно уступает всем другим рассмотренным типам конвейерных подъемников. Лучшими технико-экономическими показателями обладает крутонаклонный двухконтурный конвейер с движущимися прижимными элементами в виде гофр, основными преимуществами которого являются:
• Надежное удержание транспортируемого материала от скатывания по желобу ленты в хвостовую часть конвейера, достигаемое за счет использования совместного эффекта глубокой желобчатости и прижатия.
• Снижение динамических нагрузок на линейном ставе при прохождении крупнодробленного материала через роликоопоры, так как прижимные элементы (в виде гофр) движутся вместе с грузом и обладают хорошей демпфирующей способностью. Вследствие этого существенно (на 30-40%) уменьшается абразивный износ грузоне-сущей и грузоудерживающей лент.
• При равной ширине ленты обеспечивается более высокая производительность конвейера вследствие увеличения использования сечения гру-зонесущей ленты за счет ее желобчато-сти.
Установлено, что в связи с неравномерной загрузкой ленты по длине конвейера прижимные элементы должны обладать упруго-эластичными свойствами. Исследованиями ИГД УрО РАН установлено, что реализация этого условия обеспечивается, если ленту грузоудерживающего контура выполнить из одной плоской (несущей) ленты и прикрепленной к ее внутренней поверхности в виде гофр второй ленты. Далее приведены основные положения по определению параметров новой конструкции КНЛК с движущимися прижимными элементами в виде гофр. Под гофрой подразумевается часть гофрированной ленты между смежными участками крепления ее с плоской несущей лентой.
К основным параметрам гофры относятся: высота на холостой ветви ленты
грузоудерживающего контура и высота на рабочей ветви ленты, длина гофры, ширина и толщина средней ее части. Высота гофры - максимальное расстояние между ее наружной поверхностью и плоской несущей лентой. На холостой ветви ленты грузоудерживающего контура высота гофры определяется глубиной желоба ленты грузонесущего контура на наклонном участке транспортирования. На рабочей ветви ленты высота гофры зависит от толщины слоя транспортируемого материала в желобе грузонесущей ленты, которая, в сою очередь, является функцией неравномерности подачи материала на конвейер и может изменяться по длине линейного става. Длина гофры - расстояние между смежными участками крепления ее к плоской несущей ленте грузоудерживающего контура.
При взаимодействии с транспортируемым материалом гофры деформируются на величину, равную высоте груза в желобе грузонесущей ленты. Давление от гофр передается на плоскую ленту и на ролики, которые удерживают ее прижатой к боковым кромкам ленты грузонесущего контура. Благодаря определенному давлению и взаимодействию с роликами, несущая плоская лента с гофрами (грузоудерживающий контур) уравновешивает распорное давление, создаваемое горной массой.
При известном угле наклона р транспортирования груза необходимая сила прижатия q™ горной массы грузоудерживающим контуром находится из выражения 0,5 qtgP
qnK — (0,5q + qnn h
2 f1
где qjm - нагрузка на горную массу от собственного веса лент грузоудерживающего контура, даН/м; q - нагрузка от перемещаемого груза, даН/м; fit - приведенный коэффициент трения между грузом и лентой.
Существенное влияние на величину необходимой q™
Таблица 2
ЗНАЧЕНИЕ СИЛЫ ПРИЖАТИЯ МАТЕРИАЛА ГРУЗОУДЕРЖИВАЮЩИМ КОНТУРОМ КРУТОНАКЛОННОГО КОНВЕЙЕРА
Производительность конвейера, т/ч (ширина грузонесущей ленты, м) Скорость движения ленты, м/с Необходимая сила прижатия (даН/м) при угле наклона конвра, град
45 60
1,6 102 355
2.0 76 279
2000 2,5 49 211
(Вг=1,2-1,4) 3.15 26 155
4,0 7 108
5,0 0 75
1,6 245 751
2,0 195 600
4000 2,5 140 464
(Вг=1,2-2,0) 3.15 104 361
4,0 66 269.
5,0 49 211
1,6 398 1158
2,0 294 902
6000 2.5 231 717
(Вг=1,4-2,4) 3,15 162 548
4,0 126 429
5,0 94 337
Примечание. Коэффициент трения между грузом и лентой принят f -=0,5.
Рис. 1. Схема к расчету параметров гофр грузоудерживающего контура: а - участок захвата транспорти-руемого материала грузоудерживающим контуром; б - участок линейного става конвейера. I - грузонесущая лента; П -грузоудерживающий контур с гофрированной лентой, / - форма гофры в начальной стадии «захвата» транспортируемого материала; 2 - при достижении ею критического состояния, силы: qпк - прижатия, Fск - скатывания, Fтp - трения.
Рис.2. Изменение критической силы Р в зависимости от от высоты гофр: 1,2 — при ширине грузонесущей ленты Вг = 2000 и 1200 мм соответственно.;
кроме угла в и производитель-ности конвейера Q оказывает скорость движения конвейерной ленты (табл. 2). Этот фактор крайне важен при выборе главного параметра конвейеров - ширины лент грузонесущего и грузоудерживающего контуров.
На участке перехода гофрированной ленты с холостой ветви на рабочую на гофру начинает действовать нормальная сила давления со стороны транспортируемого материала и в дальнейшем идет процесс постепенного увеличения силы давления до величины, обеспечивающей удержание материала от скатывания на наклонном участке трассы конвейера (рис.1). За счет перераспределения нарастающей силы давления на поверхность гофры происходит изменение ее формы.
Сила давления, необходимая для сжатия гофры (по теории устойчивости - критическая сила давления, участок гофры АВ при определенных допущениях представлен в виде прямого стержня), составит (рис. 2):
P =
п2 EI в И2 h2
где Е - модуль упругости участка АВ гофры при ее сжатии, даН/см2; 1в = ВЧг3/12- момент инерции сечения участка АВ гофры, см4; ^ - коэффициент приведения длины, зависящий от условий закрепления стержня на его концах; ЬГ - высота деформированной гофры на рабочей ветви грузоудерживающего контура (в рассматриваемом случае - расстояние между крайними точками Аі и Ві гофры, рис. 1), см; В — ширина гофры, см.
Транспортируемый материал, расположенный между двумя соседними гофрами, удерживается на конвейере за счет сил трения между горной массой и обжимающими ее поверхностями гофры и грузонесущей ленты.
Максимально допустимое расстояние между участками крепления смежных гофр
1г =
2/П EI в
/I hrqsinР
Расстояние между гофрами в значительной мере зависит от производительности конвейера и наиболее существенно изменяется в диапазоне углов в=20-50°
Величина этого расстояния должна приниматься с учетом растягивающих усилий, возникающих в местах крепления гофр к несущей ленте при огибании ими концевых ба-
1200
900
600
500
\ 1
^ 2
10
15
рабанов. В большинстве случаев при перемещении по поверхности барабанов они не испытывали растягивающих нагрузок. Кроме того, расстояние между гофрами должно выбираться таким, чтобы исключить просыпание транспортируемого материала с выположенной грузонесущей ленты при подходе ее к разгрузочному барабану.
Для повышения грузоудерживающего эффекта целесообразно выполаживать поверхность горной массы в желобе грузонесущей ленты. В результате экспериментальных исследований (моделирования) установлено, что увеличение угла наклона боковых роликов дает удовлетворительные результаты формирования плоской (горизонтальной) поверхности крупнодробленой горной массы в желобе лен-ты.Предельный угол наклона боковых роликов в роликоопоре рекомендуется определять по формуле
а = arcctg
2
Irjdp - 0,1 Н(а1 + P) - 0,51;
sin ф
Р
Вг - lp 2
- 0,1 |(sin а1 + cos а^ф) + 0,5lРtgф
где а - угол наклона боковых роликов в роликоопорах линейного става грузонесущего контура, град; бі - угол наклона боковых роликов в роликоопорах на участке загрузки транспортируемого материала, град, ф - угол откоса транспортируемого материала на ленте, сформированный на участке загрузки, град; 0,1 - ширина боковых кромок грузоне-сущей ленты, свободных от материала, м.
Наряду с увеличением поверхности соприкосновения прижимных элементов с транспортируемым материалом, установка на линейном ставе роликоопор с большим углом наклона боковых роликов повышает силу трения горной массы с грузонесущей лентой за счет эффекта глубокой желобчатости.
Результаты теоретических исследований позволили обосновать принципиальную конструктивную схему крутонаклонного конвейера с грузоудерживающим контуром из гофрированной ленты. Конвейер позволяет транспортировать крупнодробленую горную массу с размером отдельного куска до 400 мм под углом 45-60°, а мелкокуско-вый материал - до 90° (рис. 3).
Ширина ленты грузонесущего контура
Вг = lp +
sin а
lP +(bP - lP )(sin а1 - cos а1)
г
0,5tgф
Рис. 3. Линейный став крутонаклонного конвейера с прижимными движущими элементами в виде гофр: 1 - лента грузонесущего контура, 2 - лента грузоудерживающего контура, 3 - гофра.
где bp =(F/0,096 + 0,214tg ф)а5 -
бочая ширина гру-зонесущей ленты, м; F = Q/3600Vy -площадь поперечного сечения навала транспортируемого материала на гру-зонесущей ленте, м2; Q — производительность конвейера, т/ч; V— скорость движения ленты, м/с; у— насыпная плотность транспортируемого материала, т/м3.
Ширину ленты грузоудерживающего контура следует определять из соотношения lp + (Вг - lp) cos a > Bn ^ lp + (Br - lp) cos a.
В остальном расчет и выбор необходимых параметров и элементов исследуемого конвейера согласуется с известными методами расчета двухконтурных крутонаклонных конвейеров.
Один из основных параметров, характеризующих приспособленность конвейера к условиям разработки глубоких карьеров, - максимально допустимая по техническим возможностям высота подъема транспортируемого материала одним ставом. Предельная высота подъема горной массы с использованием КНЛК с прижимными элементами в виде гофр в значительной мере определяется его производительностью, скоростью движения ленты и прочностью выпускаемых промышленностью конвейерных лент и составляет 130-500 м (рис. 4). С увеличением угла наклона конвейера от 30 до 90° предельная расчетная высота подъема увеличивается на 7,5%, при уменьшении длины транспортирования в 1,8 раза. По сравнению с обычными ленточными конвейерами с углом наклона 16°, металлоемкость исследуемого крутонаклонного конвейера с углом наклона 42-45° при одинаковой высоте подъема горной массы в идентичных условиях эксплуатации снижается на 30-40%. Удельная мощность привода крутонаклонного конвейера при подъеме 1 т горной массы на высоту 1 м при производительности
1000 т/ч равна 63,2 Вт/(т-м), при 6000 т/ч - 233,0 Вт/(т-м). При одинаковой высоте подъема транспортируемого материала расчетная мощность привода исследуемого крутонаклонного конвейера на 7-10% ниже мощности приводов применяемых на карьерах ленточных конвейеров с углом наклона 16°.
В перспективе этот тип конвейеров может получить широкое применение при удлинении конвейерных линий действующих и строительстве новых комплексов ЦПТ на железорудных карьеров. Одним из первых объектов где возможно внедрение КНЛК является АО «Карельский окатыш». ИГД УрО РАН совместно со специалистами комбината выполнено ТЭО применения КНЛК в составе комплексов ЦПТ с полустационарными ДПУ в Центральном карьере, с обоснованием основных параметров, места размещения и этапов ввода ЦПТ с КНЛК. С учетом перспектив развития горных работ и транспортной системы карьера и на основе результатов повариантного сравнения к дальнейшей реализации выделено два этапа размещения комплексов ЦПТ с КНЛК: на временно-нерабочем участке борта в северном торце карьера с внутрикарьерной перегрузкой в железнодорожый транспорт (этап 1) и продолжительностью работы на одном месте 10-12 лет (этап 1); размещение в более поздние сроки на постоянном участке южного борта карьера с последующим поэтапным удлинением конвейеров по мере понижения горных работ и эксплуатацией комплекса до конца отработки запасов в карьере
В соответствии с разработанными предложениями в составе пускового комплекса ЦПТ с КНЛК производительностью до 12 млн т руды в на гор.-20 м предусматривалась одна дробильно-перегру-зочная установка ДПУ-1000 (изготовитель АО «Уралмаш») производительностью до 2500 т/ч, оборудованная конусной дробилкой ККД-1350/150 ГВП (с гидравлическим верхним подвесом дробящего конуса). Руда с гор.+20 м - гор.-35 м автосамосвалами грузоподъемностью 110 т доставляется на концентрационный горизонт (гор.-5 м) и разгружается в приемный бункер ДПУ (полезная вместимость бункера 150 м3). Дробленная руда крупностью до 350-400 мм подается передаточным конвейером (ширина ленты 1600 мм, мощность привода 100 кВт) на КНЛК и далее на гор.+85 м перегружается на складской ленточный конвейер, которым через разгрузочную тележку подается на приемную консоль укладчика. Возможна прямая загрузка думпкаров, а при отсутствии локомотивососта-ва - руда складируется в штабель с последующей отгрузкой руды со склада в локомотивосоставы экскаватором ЭКГ-8 (ЭКГ-12,5). На момент ввода комплекса ЦПТ в эксплуатацию средневзвешанное расстояние транспортирования сборочным автотранспортом на участке "забой - ДПУ" не превысит 1.3 км, что в 2 раза меньше чем в базовом варианте (автомобильно-железнодорожный транспорт) (рис. 5).
Основные параметры крутонаклонного конвейера с прижимной гофрированной лентой представлены ниже.
Рис. 4. Изменение предельной высоты подъема Н и удельной мощности привода конвейера N в зависимости от его производительности
Q: р = 45°, V = 3,15 м/с, у =2,2 т/м3.
Техническая характеристика двухконтурного крутонаклонного конвейера с прижимной гофрированной лентой (патент ИГД УрО РАН)
Производительность, т/ч Угол наклона конвейера, град.
Высота подъема одним ставом, м Длина конвейера, м Ширина ленты, мм
- грузонесущей
- прижимной Тип ленты:
- грузонесущей
- прижимной Скорость движения ленты, м/с
- рабочая
- ремонтная
Тип рабочей роликоопоры жесткая трехроликовая Угол наклона боковых роликов, град.:
- на загрузочном участке 30
- на наклонном участке 50
Мощность привода, кВт:
- грузонесущей ленты 1200
- прижимной ленты 400
Тип привода:
- грузонесущей ленты двухбарабанный, трехприводной
- прижимной ленты однобарабанный, одноприводной Диаметры приводных барабанов, мм 1640 (климатическое исполнение У1, ГОСТ 15150-69)
Общая масса конвейера (без ленты), т 245
Конструктивное исполнение предлагаемого крутонаклонного конвейера с прижимной гофрированной лентой позволяет
2500 до 45 до 120 190
1400
1200
РТЛ-3150
РТЛ-2500
2.5
0.5
Рис. 5. Расположение рудного комплекса ЦПТ с крутонаклонным конвейером на временно-нерабочем участке северного борта Центрального карьера АО «Карельский окатыш» (этап 1): 1 - передвижная дробильно-перегрузочная установка ДПУ-1000, 2 - крутонаклонный конвейер КНЛК-2500, 3 - передаточный конвейер, 4 - складской конвейер, 5 -укладчик-погрузчик УП2С-2500, 6 - рудный склад
осуществлять подъем скальной горной массы одним ставом на высоту до 120 м, прямую перегрузку с одного КНК на другой -на горизонтальных площадках шириной 26-30 м.
В качестве альтернативного рассмотрен вариант ЦПТ с использованием обычных ленточных конвейеров с углом наклона до 160 с размещением их в полутраншее на запад-ном борту с выходом на площадку ДПУ в северном торце карьера. Для реализации этого варианта необходима выемка дополнительных вскрышных пород для размещения дробильно-конвейерного оборудования в объеме не менее 12 млн.м3, а с учетом корректировки трассы автосъездов объем дополнительной вскрыши существенно возрастет. Общая длина внутрикарьерной конвейерной линии по сравнению с крутонаклонными конвейерами увеличивается в 2.3-2.5 раза.
В целом результаты технико-экономических расчетов показали высокую эффективность применения внутрикарьерных комплексов ЦПТ с КНЛК и полустационарными ДПУ в условиях карьера АО «Карельский окатыш». Так, внедрение головного комплекса (этап 1) позволит сократить объем текущей вскрыши на 5.0 млн м3, а при размещении ЦПТ с КНК на постоянном южном борту (этап 2) объем вскрыши в конечных контурах сократщается на 17.6-18.0 млн.м3 по сравнению с существующей технологической схемой разработки с использованием автомобильно-железнодорожного транспорта (базовый вариант). Расход дизтоплива сокращается в 1.8-2.5 раза, металлоемкость КНЛК по сравнению с применением конвейеров с углом наклона до 160 ниже на 12-18%. Согласно совместному комерческому предложению (АО «Уралмаш’, ИГД УрО РАН, АО «Южуралмаш», АО «Тяжмаш’) подготовку трассы, поставку оборудования, его монтаж, наладку и ввод в эксплуатацию пускового дробильно-конвейерного комплекса с полустацио-нарной ДПУ и КНЛК в условиях Центрального карьера АО «Карельский окатыш» возможно осуществить за 2-2.5 года.
Таким образом, решение проблемы отработки глубоких горизонтов карьеров тесно связано с совершенствованием технологических схем ЦПТ. Требованиям разработки глубоких горизонтов карьеров в наибольшей мере отвечают системы ЦПТ с использованием передвижных (полустационарных) дробильноперегрузочных установок блочно-модульного исполнения и крутонаклонных ленточных конвейеров, обеспечивающих быстрый монтаж комплексов при переходе на циклично-поточную технологию, а также их демонтаж при переносе на новый концентрационный горизонт с понижением горных работ. Технико-экономические расчеты и данные по зарубежным фирмам свидетельствуют о высокой эффективности и перспективах систем ЦПТ с КНЛК.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Яковлев Виктор Леонтьевич - член-корр. РАН, директор Института горного дела УрО РАН.
Тюлькин А.П. — доцент, кандидат технических наук, Уральская государственная горно-геологическая академия. Кармаев Г.Д. — кандидат технических наук, Института горного дела УрО РАН.
