Машины для добычи угля

23.04.202323.04.2023 admin 0 Comments

Карьера в карьере: техника и технологии для добычи угля открытым способом

Самым древним способом добычи полезных ископаемых являются открытые горные выработки. Так, примерно в VI тысячелетии до н. э. появились первые примитивные горнопроходческие инструменты, а в IV тысячелетии на территории Северной Эфиопии, Кавказа, Индии и Синайского полуострова извлекали полиметаллические руды с целью получения бронзы.

От ручного труда до повсеместной механизации

Во время активного возведения пирамид в Древнем Египте появились первые большие карьеры, в античный период на открытой местности добывался мрамор. В средние века наметилась тенденция открытой добычи цветных металлов. Центрами выработок стали территории современных Испании, Италии и российского Урала. Уже к XVIII веку разработки россыпных месторождений карьерным способом на Урале и в Сибири обрели особую популярность.

Со временем широкое распространение получила добыча больших объемов ресурсов в шахтах и каменоломнях, и по сей день данный способ добычи является превалирующим. Но когда речь идет о неглубоком залегании породы, рентабельнее разрезы и карьеры. Популярность открытой добычи связана в первую очередь с ее экономической эффективностью. Так, извлечение полезных ископаемых в карьерах в три раза дешевле для угольных и в два раза – для рудных месторождений, чем шахтный. Кроме этого, при разработке месторождений карьерным способом отпадает необходимость в таких затратных и трудоемких этапах, как обустройство шахт или прокладывание тоннелей. Кроме этого, по производительности карьеры обгоняют шахты в два, а то и в три раза, а объем потерь полезных ископаемых снижается в пять раз!

Самой собой, настоящий прогресс в отрасли был бы невозможен без создания полноценных карьерных машин и налаживания основных процессов производства, таких как выемка, погрузка, транспортировка и образование отвалов.

Первые экскаваторы стали использоваться на карьерах, начиная с XIX века, а наступление XX столетия ознаменовалось бурным развитием открытой разработки месторождений в США и Германии. В России же дела обстояли не так радужно: практически до середины прошлого века преобладал ручной труд, частично механизированный за счет использования в качестве транспорта тачек.

На территории СССР первые крупные карьеры для добычи угля, цветных и черных металлов были обустроены с 1928 по 1941 годы. Вместе с тем совершенствовались и методики проведения взрывных работ. Так, в 20-х годах горняки отказались от средневекового пороза в пользу аммонала, в 30-х заменили его динамоном, во время Второй мировой войны, на годы которой пришелся существенный рост объемов добычи, использовали оксиликвит. В послевоенное время, когда экономика активно восстанавливалась, расширились масштабы механизации процессов на карьерах, было унифицировано экскаваторное и транспортное оборудование, а при взрывных работах стал применяться игданит.

В настоящее время открытая разработка месторождений позволяет удовлетворить порядка 65 % от объема мирового потребления сырья как рудного, так и нерудного происхождения, а также 35 % топлива твердого типа. Около 90 % бурых и 20–30 % каменных углей также извлекаются в разрезах, 75 % железных руд и порядка 80 % руд цветных металлов, 90 % других ископаемых и строительных материалов добываются в карьерах. Наибольшее распространение открытая добыча широко получила в США, Китае, Австралии, Канаде и ряде европейских стран. На территории Российской Федерации на долю добычи руд как черных, так и цветных металлов в карьерах приходится до 93 %, угля – 66 % и практически 100 % строительных материалов.

Угольный Клондайк

По последним данным, предоставленным Центральным диспетчерским управлением ТЭК (ЦДУ ТЭК), добыча угля в России в марте 2018 г. увеличилась по сравнению с показателем марта 2017 г. на 8,3 % – до 36,962 млн т, экспорт вырос на 0,9 % – до 15,638 млн т. Поставки российского угля на внутренний рынок увеличились на 17,8 % до 17,275 млн т. При этом в марте 2018 г. отмечено падение импорта угля на 41,5 % до 1,253 млн т.

Добыча крупнейших угольных компаний за отчетный период составила: СУЭК – 9,865 млн т (+6,5 %), УК «Кузбассразрезуголь» (входит в УГМК) – 3,921 млн т (+3,2 %), ХК «СДС-Уголь» – 2,133 млн т (-3,8 %), компания «Востсибуголь» – 1,283 млн т (+5,4 %), УК «Южный Кузбасс» (входит в «Мечел») – 635,3 тыс. т (–12,4 %), ХК «Якутуголь» (входит в «Мечел») – 704,1 тыс. т (-10 %). Значительная часть внутреннего рынка, а также экспорта приходится на долю Кузнецкого угольного бассейна – одного из крупнейших в России и в мире.

В бассейне, расположенном в Западной Сибири на территории Кемеровской области, находится 58 шахт и 36 угольных разрезов.
Крупнейшей компанией на Кузбассе, специализирующейся на добыче угля открытым способом, является ОАО «УК «Кузбассразрезуголь». В ее состав входят шесть угольных разрезов: «Кедровский», «Моховский», «Бачатский», «Краснобродский», «Талдинский», «Калтанский». Балансовые запасы УК составляют более двух млрд т угля. Ежегодно предприятия компании добывают свыше 45 млн т топлива.

Около 50 % добываемого угля реализуется на экспорт. Активными потребителями угля Кузбасса на внешнем рынке являются Нидерланды, Корея, Китай, страны Азии, на внутреннем – жители Западной Сибири, Урала, Европейской части России. Благодаря увеличению масштабов производства по добыче угля открытым способом популярность продукции Кузнецкого угольного бассейна возрастает. Уголь, добытый в разрезах, дешевле, чем из заглубленных месторождений в шахтах, поэтому данный вид продукции предпочитают закупать частные лица и мелкие предприниматели. Добывается как высококачественный, так и уголь низких сортов, что позволяет потребителям приобретать соответствующую целям продукцию.

Как мы уже говорили выше, открытый способ добычи угля невозможен без применения специализированной техники, которая адаптирована специально для данного вида промышленности. Впрочем, и здесь все не так просто: критериев выбора машин и оборудования множество.

Технологии добычи

Начнем с того, что добыча полезных ископаемых открытым способом осуществляется с применением разных подходов и технологий. В свою очередь на выбор того или иного производственного процесса влияет ряд факторов.

Во-первых, в зависимости от положения и формы залежей относительно поверхности земли различают следующие методы разработки месторождений:

Во-вторых, по критерию положения рабочей зоны, а также перемещения фронта работ выделяют следующие методы:

В-третьих, в соответствии используемым видам горного и транспортного оборудования выделяют следующие технологии:

Вне зависимости от типа освоения залежей в карьерах присуща идентичная общая схема работ. Слои пустых пород разделяются на уступы, которые снимаются сверху вниз, при этом верхние слои опережают нижние. Выработанное пространство увеличивается по мере перемещения рабочих уступов. В целом технологические процессы предусматривают отделение горных пород от полезных ископаемых, погрузку и вывоз горной массы, размещение пустой породы в отвалах.

Все начинается с геологоразведки. Уже после утверждения и запуска проекта проводятся подготовительные работы: рубка и корчевание леса, обводнение или осушение местности, строительство складских, административных и производственных объектов, коммуникаций, водопроводных и канализационных сетей. Трудоемкость процесса зависит от топографических особенностей, климатических условий, степени обводненности.

Затем наступают непосредственно добыча, включающая выемку полезных ископаемых, их транспортировку и отгрузку на склады или на обогатительные комбинаты с использованием спецтехники.

В чем сила, брат?

Как мы уже говорили ранее, современный карьер – это высокотехнологичное предприятие, обладающее высокой степенью механизации. На месторождениях работают высокопроизводительные машины, предназначенные для выемки, дробления, перевозки и складирования породы и полезных ископаемых. Данные процессы производятся как разными горными машинами, так и комплексными агрегатами, которые выполняют сразу несколько функций.

Самые распространенные виды карьерной техники, используемые для строительной/горнодобывающей промышленности, – это экскаваторы разных типов, самосвалы большой/средней грузоподъемности, тракторы, погрузчики, бульдозеры, грейдеры. Все они различаются по типу, мощности, грузоподъемности и техническим параметрам, обеспечивая определенный спектр выполняемых задач, высокую производительность, упрощение технологического процесса и массу других преимуществ.

Выбор конкретных машин зависит от целого ряда условий, таких как степень крепости пород, форма пластов полезных ископаемых, геологические условия, рельеф и даже климат. Также оказывает влияние система разработки месторождения и режим проведения горных работ. Не последнюю роль играют и капитальные затраты, объемы прибыли и производительность труда.

С целью повышения эффективности освоения месторождений в карьерах внедряется комплексная механизация, характеризующаяся неразрывностью коммуникаций от точки забоя до пунктов разгрузки руды. Еще одно обязательное условие – машины, задействованные на бурении, выемке и погрузке, отвалах и вспомогательных задачах, должны соответствовать друг другу по показателям производительности и мощности.

Занятный факт: на выбор конкретной техники оказывают большое влияние национальные традиции отрасли. К примеру, в США операторы угольных разрезов отдают предпочтение большим экскаваторам, тогда как в Германии чаще используют транспортно-отвальные комплексы. В большинстве случаев в качестве техники для выемки и погрузки породы во всем мире используются экскаваторы, прямые мехлопаты и погрузчики шарнирно-сочлененного типа.

Особенностью поточной технологии открытой разработки месторождений является повсеместное использование роторных экскаваторов и самоходных дробилок, масса которых может достигать 600 т. Применение дробильных агрегатов, как мобильных, так и стационарных, размещаемых в разгрузочно-приемных пунктах, позволяет операторам шире использовать конвейерные системы.

Основной же транспортной единицей в карьерах по-прежнему являются самосвалы. Преобладающее количество таких машин имеет грузоподъемность до 155 т, в меньшей степени в открытой разработке месторождений участвуют гиганты (200–300 т). Кроме того, активно применяются железнодорожные 360-тонные агрегаты, думпкары с грузоподъемностью порядка 180 т. Есть среди карьерных машин и настоящие колоссы, мировые рекордсмены по габаритам и мощности среди экскаваторов, погрузчиков и самосвалов. Понятно, что задействование большого количества дорогих и мощных машин, колоссальные объемы работ предопределяют не только то, что карьерная добыча предельно эффективна, но и то, что она является достаточно затратным процессом. Подробнее о самосвалах мы поговорим дальше на страницах журнала.

Следующими по популярности идут мощные экскаваторы, которые обеспечивают расчистку территории, рытье котлованов, погрузку и массу другой работы. В большинстве своем используется два вида техники – дизельные и электрические модификации машин экскаваторного типа, но последние из них вызывают массу трудностей при эксплуатации, поэтому наиболее распространенными типами считаются машины на дизеле. Хотя среди преимуществ электрического экскаватора – большая грузоподъемность, снижающая затраты на добычу полезных ископаемых.

В качестве наглядного примера обратимся к уже упомянутому выше Бачатскому разрезу – одного из крупнейших в Кузнецком бассейне. Его строительство началось в 1948 г. в семи километрах от старинного села Бачаты, по которому протекает река Большой (Черновой) Бачат. На сегодняшний день его годовая добыча составляет свыше 8 млн 700 тыс. т.

Техническая база разреза включает в себя парк необходимого основного и вспомогательного оборудования, а также объекты ремонтного хозяйства – комплекс ремонтных, складских зданий и сооружений, объектов электроснабжения. По последним данным, на разрезе задействованы 29 экскаваторов, девять локомотивов, три буровых станка, 24 бульдозера тяжелого типа, а также 63 автосамосвала, в том числе самый крупный в странах СНГ в своем сегменте «БелАЗ-75600» грузоподъемностью 320 т массой 560 т.

В 2011 году на разрезе были запущены в эксплуатацию 35 кубовый китайский экскаватор WK-35 и американский Р&Н-4100 ХРС с объемом ковша 57 куб. м. Энергетические угли перерабатываются с 2002 г. на обогатительной фабрике «Бачатская энергетическая» мощностью три млн т угля в год и двух сортировочных комплексах ДСК-1 и ДСК-2, на каждом из которых перерабатывается 1,5 млн т угля в год. Коксующиеся угли перерабатываются с 2008 г. на обогатительной фабрике ОФ «Бачатская коксовая» с перерабатывающей мощностью 3 млн т угля в год. Разубоженный уголь из забоев автосхемы автосамосвалами вывозится на склады участка переработки и обогащения. Завершается реконструкция комплекса обогатительной установки с отсадочной машиной «Батак», что позволит увеличить извлечение товарного угля из углесодержащей массы РГМ с 350 тыс. до 750 тыс. т в год.

Импортные тенденции

Ввиду высокой востребованности карьерной техники данное направление машиностроения занимает сейчас крайне серьезную нишу. Среди производителей карьерной техники особо выделяются Белорусский и Могилевский автомобилестроительные заводы, на протяжении многих лет выпускающие мощную спецтехнику разного назначения. Среди зарубежных концернов ведущими производителями признаны Hitachi-Euclid, Liebherr, Caterpillar, Terex и Komatsu, выпускающие широкий модельный ряд карьерных машин и техники.

Одними из признанных лидеров мировой автоиндустрии в области производства, которую занимает карьерная спецтехника, являются американские компании Caterpillar и Terex, хорошо известные на российском рынке. Следующими по мощности производимых машин, их высокой продуктивности и техническим параметрам являются такие концерны, как немецкая компания Liebherr и японские производители техники Komatsu Hitachi. Основными производителями специализированной техники в России являются концерн «Тракторные Заводы» (торговая марка «Четра»), машиностроительная корпорация «Уралмаш», ОАО «Ижорские заводы» и группа «ГАЗ» (дивизион «Спецтехника») – торговая марка ТВЭКС и ЧСДМ.

Как сообщают эксперты, на рынке карьерного оборудования и техники в настоящее время превалируют образцы иностранного производства. Дабы не быть голословными, обратимся к цифрам. Данные об импорте на рынке карьерной технике в 2017 году предоставлены компанией ID-Marketing (www.id-marketing.ru). В исследовании рассмотрены следующие позиции: тяжелые гидравлические экскаваторы, большие горные гидравлические экскаваторы, тяжелые колесные погрузчики, тяжелые гусеничные бульдозеры. Данные об объемах импорта еще одних карьерных тружеников – самосвалах, мы раскроем в отдельном материале.

Результаты изложены в таблице. Красным цветом выделен общий объем импорта по конкретному виду техники за год, шт. Зеленым – темп прироста 2017 года к 2016, %.

Так, согласно исследованиям ID-Marketing, наибольший прирост объема поставок наблюдается в сегменте тяжелых гидравлических экскаваторов (147, 60 %). Общий объем поставок равен 827 единицам техники Лидирующие позиции занимают машины корейского производства (43, 53 %) рынка, 33, 49 % занято японскими экскаваторами, на долю китайских машин приходится 18,86 %, и только 4,11 % рынка представлены машинами производства других стран. Если говорить о брендах, то в текущем году наметилась занятная тенденция. 44, 38 % общего рынка занимают машины различных марок, увеличив долю присутствия на 198, 37 % по сравнению с 2016 годом. Далее следует HYUNDAI – его доля составляет 24,06 %, увеличив долю на 145, 68 % по сравнению с 2016 годом, затем KOMATSU (17,78%), прирост составил 133, 33 %. Большая доля поставок (38, 57 %) приходится на Москву, еще 14, 87 % – на Московскую область. 20, 31% от общего числа машин закуплены Приморским краем, что на 2300 % больше, чем в 2016 году.

Среди компаний лидирующие позиции у KOMATSU. В 2017 году бренд увеличил прирост на рынке на 122, 5 %, поставив 89 машин и заняв тем самым 57, 42 % рынка. На 214,29 % (до 14, 19%) возросла доля присутствия концерн LIEBHERR, поставив 22 экскаватора.

В 2017 году в Россию поставлено 45 тяжелых колесных погрузчиков, что на 55, 17% больше, чем в 2016. 16 из них шведского производства (35, 56% от общего рынка, что на 166,67 % больше, чем в 2016). 33,33 % занимает Япония (15 машин). Увеличив свою долю на 15,38 % по сравнению с 2016 годом. На 50 % увеличил объем поставок США – 12 машин, что составило 26,67 % от общей доли рынка. Главным покупателем также является Москва (15 машин и 33, 33% рынка соответственно). Затем следует Калужская область( 13 машин, 28,89 % и увеличение доли на 116, 67 %). Впервые начались поставки в Новосибирскую область – 5 машин (11,11 %). На долю остальных регионов приходится 26,67 %( 12 машин). Среди брендов лидирует VOLVO (16 машин, 35, 56 рынка с увеличением доли на 1 67, 76 % по сравнению с 2016 годом). 13 машин поставил KOMATSU (28,89с приростом на 85,71 %). 20% у CAT (9 машин, прирост на 85, 71%).

Рынок импорта тяжелых гусеничных бульдозеров в 2017 году возрос незначительно – на 35, 83% и составил 254 машины. Среди стран-поставщиков машин данного класса все также лидирует Япония – 39,76 %, хотя позиции снизились по сравнению с 2016 годом на 4,72%.

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

В первых «Звёздных войнах» воображение зрителей будоражил Sandcrawler, огромный «дом», передвигающийся на множестве гигантских гусениц. Но мало кто знает, что когда создавался знаменитый фильм Лукаса, в Германии строили самодвижущийся «объект», намного превосходящий по размерам фантастический песчаный корабль.

Основным предназначением гигантского аппарата является снятие верхнего слоя земли, для открытия угольных пластов. Именно этим он и занимался сразу после постройки в карьере Hambach, который находиться на западе Германии. Помимо этого при необходимости он также в состоянии добывать сам уголь, однако основной его работой является именно снятие верхних слоев земли.

Кликабельно 5000 рх

Зовут его Bagger 288. Его вес составляет примерно 13,5 тысяч тонн, длина — 240 метров, высота — 96 метров (примерно как 35-этажный дом), а ширина — 46 метров.

Bagger — по-немецки — это экскаватор, в данном случае — роторный.

Один только ротор, которым этот монстр срезает угольный пласт, способен внушить трепет.

Высота ротора равняется восьми этажному зданию. В день гигантских экскаватор в состоянии перебрать 240 тысяч тонн земли или угля. При такой работе, в случае если он будет добывать уголь в месторождении Hambach, то он сможет его полностью выработать в течении 23 лет.

Ротор состоит из 18 ковшей по 6,6 кубометров каждый. Это колесо делает по 48 оборотов в минуту. За день он перелопачивает 240 тысяч кубометров породы, что примерно соответствует наполнению чаши футбольного стадиона на высоту 10-этажного дома.

Одним из самых любопытных моментов в конструкции является энергообеспечение гиганта. Какие двигатели могут стронуть его с места? Оказывается — и гусеницы, и ротор и прочие механизмы в действие приводит сонм электромоторов, общей мощностью в десятки мегаватт — как у небольшого города. Эту энергию экскаватор черпает из промышленной энергосети по длинному толстенному кабелю.

Ну а если машине нужно переехать на новый участок работ? Это целая занимательная история.

Пересечение федерального шоссе 55 во время знаменитого 22-километрового перехода 2001 года

Говорить о перемещении в пределах карьера неинтересно. В жизни этой машины был один случай, когда она своим ходом переехала на 22 километра — из одного угольного карьера в другой.

Прямо через поля, федеральные автотрассы, несколько мелких шоссе и речушек, линии электропередач и одну железнодорожную линию.

Это было в 2001 году, когда суперэкскаватор впервые сменил место работы — карьер Hambach на карьер Garzweiler.

Так вот. На борту Bagger 288 есть огромная катушка с силовым кабелем, длиной один километр. По мере движения его подключали к различным участкам промышленной электросети.

Нужно сказать, что благодаря 12 гусеницам шириной по 3,8 метра, давление монстра на грунт составляет 1,7 килограмма на квадратный сантиметр, так что колосс вполне мог идти по полям.

Но, что интересно, нужные участки заблаговременно засеяли травой. Чтобы почва во время дождей не перенасыщалась влагой и сохраняла несущую способность. А во многих местах ещё и насыпали песчаные «подушки».

Дороги и железнодорожную ветку засыпали песком и щебнем высотой в метр, при этом движение останавливали всего на полдня — так быстро насыпали и удаляли гравийные «подушки». Речушки также засыпали камнями.

Кабели ЛЭП, под которыми, конечно, не мог пройти такой гигант — демонтировали и сразу ставили назад, как только монстр проезжал мимо. На это время поставщики энергии направляли её к потребителям по альтернативным сетям.

В общем — справились за 3 недели. Это быстро, если учесть, что у Bagger 288 максимальная скорость составляет 10 метров в минуту.

Кстати, в тот знаменательный переход путешествие из карьера в карьер совершали сразу два роторных экскаватора, но собрат нашего героя был несколько меньше и более чем в полтора раза легче, так что его поступь не вызвала такого ажиотажа.

А вот перемещение Bagger 288 собирало днём и ночью сотни зевак. К описанию машины нужно добавить, что одновременно на нём работает смена численностью в четыре человека. Всего смен три, так что колосс работает круглосуточно.

Это два экскаваторщика, сменяющих друг друга, координатор ленточных конвейеров, поставляющих уголь от ротора к месту погрузки, и глава отряда.

Чтобы во время многочасовой смены им не приходилось спускаться с небес (а как ещё назвать колосс высотой со скромный небоскрёб) на землю — прямо внутри экскаватора устроена кают-компания с туалетом и кухней, большим запасом воды.

Экскаваторщик сидит в маленькой кабинке, расположенной недалеко от ротора, прямо на гигантской «руке» сооружения. Он управляет машиной (как ротором, так и движением всего колосса) с помощью джойстиков, напоминающих компьютерные. Ему помогают системы навигации и видеонаблюдения.

Работа эта не так проста: нужно следить, чтобы ковши оптимально наполнялись, стенки разреза шли ровно и не обрушивались, чтобы ротор не повредился посторонними включениями (твёрдыми породами, которые встречаются в пластах) и так далее.

Пока один экскаваторщик «воюет с углём», второй не сидит без дела — он обходит машину по многочисленным лестницам и переходам, следит за состоянием механизмов, что-то подправляет и чистит.

Старший группы также не скучает — разрабатывает «стратегию битвы», а особенно интересно бывает, когда ему приходится спускаться вниз и «прокладывать путь» для монстра, перемещающегося с одного участка карьера на другой.

В общем, сработанная немцами машина, вызывает уважение. Это одно из тех сооружений, которые почтительно именуют «настоящая сталь Круппа». Помните пушки-сверхгиганты Первой и Второй Мировых войн? Видимо, пригодился тот опыт.

И сделана машина буквально на век — по прогнозу специалистов, если не будет непредвиденных обстоятельств, этот экскаватор проработает до своего сотого дня рождения.

Bagger 288 – это не только роторный экскаватор для добычи полезных ископаемых, но и дом. Чтобы спустится с рабочего места, которое находится практически на самой его верхушке, рабочему придется пройти немалый путь. Поэтому внутри гиганта соорудили небольшую квартирку для отдыха и утоления нужд трудящихся.

Экскаватору Bagger 288 требуется внешний источник электропитания в виде электростанции мощностью 16,5 МВт. Ежедневно машина способна откапывать яму размером с футбольное поле и глубиной 30 м. Передвигается Bagger 288 на трех гусеничных основаниях, причем каждая гусеница имеет ширину 3,8 м. Именно поэтому, несмотря на титанический вес машины, давление, которое она оказывает на квадратный сантиметр почвы, совсем невелико, что позволяет экскаватору ездить по открытой земле, гравию и даже травяному покрытию, не оставляя глубоких следов.

В самые огромные машины можно записать Bagger 293, построенного в 1995 году. Его вес составил 14200 тонн, габариты остались такими же, как у его предшественника. Так что тут спорное первое место. Было увеличено количество ковшей до 20 штук объемом 15 кубов.