CC BY
41
УДК 622.271
Циношкин Георгий Михайлович Georgy Tsinoshkin
АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВА ВСКРЫШНЫХ РАБОТ НА ХАРАНОРСКОМ УГОЛЬНОМ РАЗРЕЗЕ В ПЕРИОД 1992-2001 гг.
THE PRODUCTION ANALYSIS OF CAPPING ON KHARANORSKY COAL DEPOSIT DURING 1992-2001
Представлен обзор выполнения вскрышных работ при комбинированной системе разработки — бестранспортной и транспортной с применением автомобильного и железнодорожного транспорта. Обоснована необходимость расширения области применения бестранспортной системы разработки, а также списания в период 2002-2020 гг. изношенного горного оборудования и приобретения новых экскаваторов ЭР-1250 (1-2 шт.), ЭШ-10/70 (3-4 шт.), ЭКГ-15 (1 шт.), ЭКГ-10 (4-5 шт.), ЭКГ-4У (2-3 шт.), ЭКГ-5А (2-3 шт.)
There is a review of stripping dispatch at the combined system of non transport and transport development with the employment of road and railway transport. It is proved that the expansion of non transport system development is necessary as well as writing-off during 2002-2020 of the worn-out mining equipment and purchase of new excavators ER-1250 (rotary bucket excavator) (1-2 pieces), by ESh-10/70 (walking excavator) (3-4 pieces), EKG-15 (crawler mounted excavator) (1 piece), EKG-10(crawler mounted excavator) (4-5 pieces), EKG-4U(crawler mounted excavator) (2-3 pieces), EKG-5A (crawler mounted excavator) (2-3 pieces)
Ключевые слова: бестранспортная, железнодорожная и автотранспортная вскрыша, плановые и фактические объемы вскрышных работ, автосамосвал, сменная производительность автосамосвала
Key words: non transport, capping of railway and road transportation, planned and actual volumes of capping, dump truck, replaceable productivity of a dump truck
В топливно-энергетическом балансе страны уголь, наряду с нефтью и природным газом, играет существенную роль. Его доля составляет 14.. .16 % (в Европейской части России — около 5,5 %). Причем разведанные запасы угля (75 %) превосходят нефтяные и газовые (25 %) в три раза, поэтому имеют более долгосрочную перспективу его добычи и потребления [6].
Как энергоноситель и минеральное сырье, уголь имеет большое значение для всех ведущих отраслей промышленной индустрии — коксохимии, металлургии, электро- и теплоэнергетики, сельского и
коммунально-бытового хозяйства. Уголь является одним из основных источников получения электрической и тепловой энергии. В России на электростанциях генерируется 29...36 % добываемого угля, 10.17 % — используется в сельском хозяйстве и стройиндустрии, 18.20 % — в коксохимической промышленности, 21.26 % — в металлургии и других отраслях, 13.17 % — расходуется на коммунально-бытовые нужды [9, 10].
В настоящее время Россия по производству товарного угля занимает лишь четвертое место в мире — 268 млн т/год после
Китая — 1 310 млн т/год, США — 940 млн т/год и Индии — 285 млн т/год [10].
Анализ статистического материала, обобщение результатов ранее выполненных исследований показывают, что потребность в буроугольном топливе ежегодно возрастает.
Согласно «Энергетической стратегии России на период до 2020 г.», в ближайшее десятилетие спрос на бурые угли со стороны
тепло- и электроэнергетики увеличится в 1,5...2 раза, что в среднем составит 60...75 млн т/год. Поэтому к 2020 г. объемы добычу бурого угля планируется довести до 105.142 млн т/год [1, 8].
Балансовые запасы угля для открытой разработки весьма значительны и позволяют поддерживать добычу угля на достигнутом уровне в течение 100 лет (табл. 1) [9].
Таблица 1
Балансовые запасы углей для открытой разработки
Бассейн Запасы углей, млрд т Удельный вес, %
всего в т.ч. коксующихся
Канско-Ачинский 119,30 - 71,430
Иркутский 12,10 1,9 7,250
Кузнецкий 11,80 1,9 7,100
Южно-Якутский 0,40 0,3 0,240
Подмосковный 0,06 - 0,035
Прочие 23,30 0,1 13,945
ИТОГО 167,06 4,2 100,000
Забайкальский край расположен на крайнем юго-востоке Сибири и занимает значительную и уникальную в физико-географическом отношении территорию России восточнее оз. Байкал.
Площадь Забайкальского края составляет 431,5 тыс. км2. На его территории открыто более 150 угольных месторождений и углепроявлений [6].
Площадь выходов всех видов углепро-явлений составляет 44,3 тыс. км2 (более 10 % территории области). Ресурсы углей Забайкальского края оцениваются в 6,9 млрд т. Из них 35 % относятся к каменным, а 65 % — к бурым углям (табл. 2) [8].
В Забайкальском крае разведано 23 месторождения бурых углей и 9 каменноугольных месторождений.
Разведанные запасы твердого топлива составляют 4,4 млрд т (63 %) [6]. Они числятся на Государственном балансе Российской Федерации по категориям А, В, С1, С2.
В Забайкальском крае, где твердое ископаемое топливо является основным энер-
гоносителем, суммарные объемы добычи угля в 2013 г. составили 21,7 млн т.
Разработка месторождений угля осуществляется пятью крупными и пятью малыми разрезами. Несмотря на то, что разведанные запасы угля в Забайкалье составляют 1,2 % общероссийских, по
/"' Г) /"•' о о о
добыче Забайкальский край стоит на четвертом месте среди угленосных регионов России.
Наиболее важным и перспективным для промышленного освоения является Ха-ранорское месторождение. Это основная эксплуатируемая топливно-энергетическая база Забайкальского края, запасы бурого угля здесь составляют 1 105 915 тыс. т (25 % от общих разведанных запасов угля в крае) [4, 6, 7].
Месторождение разрабатывается открытым способом. Проектная глубина Ха-ранорского разреза составляет 240 м. Предельный коэффициент вскрыши равен 8,4 м3/т.
Таблица 2
Ресурсы углей Забайкальского края по состоянию на 01.01.1999 г., тыс. т
Месторождение Балансовые запасы Прогнозные ресурсы Всего запасов и ресурсов
Бурые угли: 2 190 629 81 000 3 081 629
Харанорское 842 215 263 000 1 105 915
Татауровское 495 564 117 000 612 564
Приозерное 188 792 - 188 792
Пограничное 187 467 - 187 467
Уртуйское 115 189 5 000 120 189
Тарбагатайское 34 824 69 000 103 824
Прочие месторождения 325 908 437 000 762 908
Каменные угли: 2 162 019 1 728 000 3 890 019
Апсатское 976 459 1 249 000 2 225 459
Красночикойское 583 236 - 583 236
Олонь-Шибирское 239 595 - 239 595
Зашуланское 172 953 - 172 953
Букачачинское 136 786 - 136 786
Шимбеликское 24 153 - 24 153
Читкандинское 15 632 447 000 462 632
Нерчуганское 8 639 16 000 24 639
Урейское 4 566 16 000 20 566
Всего 4 352 648 2 619 000 6 971 648
Добычные работы на разрезе производятся роторными экскаваторами ЭР-1250, ЭРП-1600 и механическими лопатами ЭКГ-4У (8И), ЭКГ-5А с погрузкой угля в железнодорожные вагоны МПС и автотранспорт.
Вскрышные работы на разрезе за период с 1992 по 2001 гг. в основном производились по транспортной схеме мехлопатами ЭКГ-12,5, ЭКГ-8И, ЭКГ-4У с вывозкой пород вскрыши автомобильным и железнодорожным транспортом (рис. 1, 2), а также по бестранспортной системе разработки с применением драглайнов ЭШ-10/70, ЭШ-15/80, ЭШ-20/90 (рис. 3).
Количество и степень износа горнотранспортного оборудования, используемого на разрезе, приведены в табл. 3 [5].
На разрезе применяются автосамосвалы БелАЗ-7519 грузоподъемностью 110 т и БелАЗ-7523 грузоподъемностью 42 т.
Ряд преимуществ автомобильного транспорта по сравнению с железнодорожным способствуют его более широкому применению на разрезе:
— автономность, независимость от внешних источников питания энергией;
— мобильность, что позволяет применять автомобильный транспорт в сложных условиях залегания;
— возможность транспортирования горных пород с самыми различными физико-механическими свойствами;
— высокая маневренность вследствие относительно небольших радиусов поворота и габаритов машин;
— ускорение ввода участков в эксплуатацию благодаря простоте устройства временных заездов в период строительства и уменьшению затрат при строительстве на 20... 25 % по сравнению с железно дорожным транспортом;
— меньшая (в 4...5 раз) трудоемкость отвалообразования по сравнению с железнодорожным транспортом;
— возможность более производительно использовать экскаваторы, работающие совместно с автосамосвалами, благодаря значительному сокращению их простоев из-за ожидания транспортных средств;
— упрощение и удешевление путевых работ в карьере, так как протяженность автодорог в одних и тех же условиях на 30...40 % меньше длины железнодорожных путей, а трудоемкость и стоимость их сооружения, содержания и ремонта гораздо ниже [3].
Рис. 1. Элементы рабочей площадки по вскрыше при работе ЭКГ-12.5 (ЭКГ-8И)
на автомобильный транспорт
Рис. 2. Элементы рабочей площадки по вскрыше при работе ЭКГ-12.5 (ЭКГ-8И)
на железнодорожный транспорт
Рис. 3. Схема экскавации вскрышных пород драглайнами ЭШ-10/70 и ЭШ-15/80
Таблица 3
Характеристика оборудования по состоянию на 01.01.2001 г.
Оборудование Количество, экз. 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 55
БелАЗ-7519 (110 т) 15 58
Итого 35 57
Тепловозы
ТЭМ-2У 4 70
ТЭМ-7 5 90
ТЭ-3 5 75
2ТЭ-10В 8 70
М-62 2 78
Итого 24 79
Основные недостатки автомобильного транспорта:
— более высокая, по сравнению с железнодорожным транспортом, стоимость транспортирования горной массы, поэтому его применение целесообразно лишь при небольшой дальности транспортирования — не более 2...3 км;
— зависимость от климатических и дорожных условий;
— сложность эксплуатации при низких температурах воздуха, снегопаде, гололеде, тумане, дожде;
— потребность в высококвалифицированном обслуживающем персонале;
— большие выбросы загрязняющих веществ и значительная загазованность, создаваемая автомобилями в разрезе;
— высокая стоимость автосамосвалов.
Анализ технического состояния автосамосвалов показывает, что средневзвешенный процент износа в целом по парку авто-
самосвалов составляет 79,47 %, в том числе по БелАЗ-7519 - 92 %, по БелАЗ-7523 -63 %. Кроме того, 42 % автосамосвалов имеют износ в 80 % и более, в том числе по маркам более 73 % — 110 т и 11 % — 42 т.
В среднем, в рабочем состоянии находится 18...22 автосамосвалов в целом по парку БелАЗов — в равной степени по маркам.
За период с 1992 по 2001 гг. на разрезе объем вскрышных работ составил 174,13 млн м3 — на 0,5 % меньше плановых из-за кризисных лет в 1998-2000 гг., в том числе автотранспортная вскрыша — 102,7 млн м3, или 59 % от общего объема, железнодорожная вскрыша — 39,0 млн м3 (22 %) и вскрыша по бестранспортной системе разработки — 32,4 млн м3 (19 %).
Максимальные годовые объемы вскрыши достигнуты в 1992 г. — 22,25 млн м3, минимальный объем вскрышных работ — 11,63 млн м3 приходится на первый кризисный 1998 г. (табл. 4).
Таблица 4
Объёмы вскрышных работ по видам транспорта за период 1992-2001 гг.
Вид транспорта на вскрыше Объем вскрыши, млн м /год /%
среднегодовой 1992 г. 1998 г.
Автомобильный 10,27/59 11,0 7,35
Железнодорожный 3,9/22 6,4 2,42
Бестранспортный 3,24/19 4,85 1,86
Всего 17,41/100 22,25 11,63
Среднегодовой объем вскрышных работ за указанный период составил 17,4 млн м3 [3].
Наблюдается тенденция к снижению объемов железнодорожной вскрыши и повышение доли автотранспортной вскрыши. Так, в 1992 г. доля железнодорожной
вскрыши составляла 28,4 % от общего объема вскрышных работ, в 1997 г. она снизилась до 16,7 %, в 1999 г. — до 9,0 % и только в 2000 и 2001 гг. повысилась до 15,3 и 17,2 % соответственно (рис. 4).
Рис. 4. Динамика вскрышных работ на Харанорском разрезе в 1992-2001 гг.
Неуклонно возрастала доля автотранспортной вскрыши: в 1992 г. она составляла 49,4 %, в 1997 г. - 66,2 %, несколько снизилась в 2000 г. - 58,8 % и в 2001 г. - 64,4 % Изменение объёмов бестранспортной вскрыши не имеет устойчивого тренда, они колеблются относительно средней её доли 19 от 13,8 % в 1995 г. до 21,8 % в 1992 г. и до 25,9 % в 2000 г.
По автотранспортной вскрыше минимальный 7,35 млн м3 и максимальный 13,7 млн м показатели достигнуты в 1998
и 2001 гг. соответственно по железнодорожной вскрыше минимальный — 1,14 млн м3, максимальный 6,4 млн м в 1999 и 1992 гг. соответственно, и по бестранспортной вскрыше 1,86 млн м3 и 4,85 млн м3 в 1998 и 1992 гг. соответственно.
Плановые и фактические объёмы вскрышных работ по видам транспорта заметно различаются (рис. 4): если фактические объёмы бестранспортной вскрыши всегда были выше плановых ( иногда в несколько раз) , то фактические объёмы же-
лезнодорожной вскрыши были всегда ниже плановых ( в отдельные годы в несколько раз).
Фактические объёмы автотранспортной вскрыши были на 5...7 % выше плановых в период 1992-1997 гг. В кризисные 1998-2000 гг. фактические объёмы этого вида транспорта были существенно ниже плановых, что отразилось на соотношении плановых и фактических показателей вскрышных работ в целом по разрезу.
Анализ работы экскаваторно-автомо-бильного комплекса на вскрыше выполнен, по фактическим данным, за апрель 2001 г. В этом месяце добыто 772 тыс. т угля и выполнены вскрышные работы в объёме
Значительны соотношения максимальной и минимальной сменных про-изводительностей — для автосамосвалов БелАЗ-7523 они составляют 5,35 (один автосамосвал) и 4,98 (парк), а для автосамосвалов БелАЗ-7519 — 4,72 и 6,04 соответственно, что свидетельствует о значительных резервах повышения эффективности автотранспортной вскрыши.
1360000 м3, в том числе с применением автотранспорта 802000 м3. В отчетном месяце работало 7... 13 автосамосвалов Бе-лАЗ-7519 (110 т) из 19 и 6...11 БелАЗ-7523 (42 т) из 20.
Среднемесячная сменная производительность автосамосвалов БелАЗ- 7519 выше, чем автосамосвалов БелАЗ-7523 в 2,92 раза, а парка в целом — в 3,58 раза (табл. 5).
В то же время по минимальной сменной производительности одного автосамосвала это соотношение составляет 3,27, по максимальной — 2,88, а парков, наоборот, — 2,7 и 3,27 соответственно.
Таблица 5
Рост объемов вскрыши парком автосамосвалов и одним автосамосвалом ( в среднем) происходит достаточно стабильно (рис. 5, 6) и вполне может быть представлен линейными зависимостями
V = аП, (1)
где а — коэффициент пропорциональности,
м3/сут;
/ — время от начала месяца, сут.
Основные показатели автотранспортной вскрыши на Харанорском
разрезе в апреле 2001 г.
Показатели Тип автосамосвалов
БелАЗ-7523 БелАЗ-7519
1. Среднесменная производительность, м3 / смену: - одного автосамосвала 366 1072
- парка автосамосвалов 2880 10310
2. Минимальная производительность, м3 /смену:
- автосамосвала 104 340
- парка автосамосвалов 1008 2720
3. Максимальная производительность, м3 /смену:
- автосамосвала 556 1604
- парка автосамосвалов 5024 16440
4. Выполненные объемы вскрыши за месяц, м3/смену: - одним автосамосвалом 21958 64316
- парком автосамосвалов 173020 618640
V, м'
3 70КХ
1 ! 3 !> 5 в 7 5 9 1С 11 и « -5« 16 113 1? П 1й 20 2" 22 23 ¿6 25 Ж П 28 Сутки
Рис. 5. Нарастающие объёмы вскрыши парком автосамосвалов в апреле 2001 г.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Сутки
Рис. 6. Нарастающие объёмы вскрыши одного среднестатистического автосамосвала в апреле 2001 г.
Коэффициенты пропорциональности составляют: для нарастающих суточных объемов парка автосамосвалов 110 т — 20,7*103 м3/сут; для нарастающих суточных объемов парка автосамосвалов 42 т — 5,8*103 м3/сут.
Аналогично можно вычислить коэффициенты для суммарных объемов вскры-
ши среднестатистическим автосамосвалом БелАЗ-7519 и БелАЗ-7523.
Вместе с тем, среднемесячная сменная производительность парка автосамосвалов колеблется относительно среднего значения довольно значительно (рис. 7).
Рис. 7. Среднесменная производительность парка автосамосвалов
в апреле 2001 г.
Так, при среднем значении сменной производительности (за месяц) парка автосамосвалов БелАЗ-7519 10290 м3/смену максимальные значения достигают 16500 м3/смену (160 %), а минимальные — 2572 м3/смену (25 %), по парку БелАЗ-7523 при средней производительности 2857 м3/ смену максимальное значение — 5021 м3/ смену (195 %), а минимальное — 1000 м3/ смену (30 %).
Еще более высокие колебания наблюдаются при анализе среднесменной производительности среднестатического автосамосвала (рис. 8). Так, при среднесменной
производительности 1096 м3/смену (Бе-лАЗ-7519), максимальнаая составляет 1640 м3/смену (150 %) и минимальная 340 м3/смену (31 %).
По БелАЗ-7523 среднее значение — 350 м3/смену, максимальное — 570 м3/сме-ну (162 %) и минимальное 100 м3/смену (28 %).
Эти различия объясняются влиянием нестабильных метеоусловий, характерных для апреля — снежные бури, туман, плохая видимость, оледенение, особенно в ночные смены (рис. 8).
V, мЗ/сменд 180 О -
* -Л лс 1 1 .--» \ 1
У XV А
X Л
— днев.пр.
ночн.пр.
—* ср.произ.
днев.пр.
г*- ночн.пр.
ср.произ.
1 2 3 4 5 в 7 8 в 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Рис. 8. Среднесменная производительность одного среднестатического
автосамосвала в апреле 2001 г.
Анализ выполненных исследований производства вскрышных работ на Хара-норском угольном разрезе в период 19922001 гг. показал, что необходимо расширить область применения бестранспортной системы разработки, а также в период
Литература_
1. Самойленко А.Г. Статистический анализ зольности и влажности угля Харанорского буроу-гольного месторождения // Вестник ЗабГУ. № 3 (106). Чита: ЗабГУ, 2014. С. 24-32.
2. Андрейчук Д.А. Эколого-экономические аспекты состояния угольной промышленности Читинской области // Вестник ЧитГУ. Вып. 36. Чита: ЧитГУ, 2004. С. 74-81.
3. Авдеев П.Б., Овешников Ю.М., Циношкин Г.М., Самойленко А.Г. Геотехнологические проблемы разработки Харанорского буроугольного месторождения // Горный информационно аналитический бюллетень, № 4. М.: Горная книга, 2012. С. 24-28.
4. Гулидов Р.В., Калашников В.Д. Угольные ресурсы в стратегическом развитии ТЭК Дальнего Востока России // Горный журнал, 2006, № 4. С. 46-48.
5. Мисевра О.А., Щадов М.И. Угольно-энергетический баланс Восточной Сибири и Дальнего Востока. М.: МГГУ, 2003. 472 с.
6. Наркелюн Л.Ф., Офицеров В.Ф. Комплексное использование ископаемых углей. Чита: ЧитГТУ, 2000. 271 с.
7. Овешников Ю.М., Циношкин Г.М., Самойленко А.Г.Пути повышения эффективности разработки Харанорского буроугольного месторождения // Научный симпозиум «Неделя горняка-2009», посвящен 90-летию со дня образования МГА-МГИ-МГГУ, 26-30 января 2009 г., г. Москва, С. 193- 198.
8. Скурский М.Д. Недра Забайкалья. Чита: РАЕН, 1996. 695 с.
9. Томаков П.И., Манкевич В.В. Открытая разработка угольных и рудных месторождений. М.: МГГУ, 2000. 612 с.
10. Яковлев В.Л. Мировые и Российские тенденции в производстве и потреблении минерального сырья // Известия вузов. Горный журнал № 2, 2006. С. 25-29.
Коротко об авторе _
Циношкин Г.М., аспирант, Забайкальский государственный университет, г. Чита, РФ
Научные интересы: открытые горные работы, разработка угольных месторождений
2002-2020 гг. списать изношенное горное оборудование и приобрести новые экскаваторы ЭР-1250 (1-2 шт.), ЭШ-10/70 (3-4 шт.), ЭКГ-15 (1 шт.), ЭКГ-10 (4-5 шт.), ЭКГ-4У (2-3 шт.), ЭКГ-5А (2-3 шт.).
_References
1. Samoilenko A.G. Vestnik ZabGU. (Transbaikal State University Journal). no 3 (106). Chita: ZabGU, 2014. P. 24-32.
2. Andreichuk D.A. Vestnik ChitGU. (Chita State University Journal). Vyp. 36. Chita: ChitGU, 2004. P. 74-81.
3. Avdeev P.B., Oveshnikov Yu.M., Tsinoshkin G.M., Samoilenko A.G. Gorny informatsionno anal-itichesky byulleten. (Mining information-analytical bulletin ). no 4. Moscow: Gornaya kniga, 2012. P. 2428.
4. Gulidov R.V., Kalashnikov V.D. Gorny zhur-nal. (Mining journal). 2006, № 4. P. 46-48.
5. Misevra O.A., Shhadov M.I. Ugolno-energet-ichesky balans Vostochnoy Sibiri i Dalnego Vostoka. (Coal and energy balance of Eastern Siberia and the Far East). Moscow: MGGU, 2003. 472 p.
6. Narkelyun L.F., Ofitserov V.F. Kompleksnoe ispolzovanie iskopaemyh ugley. (Complex of fossil coal use). Chita: ChitGTU, 2000. 271 p.
7. Oveshnikov Yu.M., Tsinoshkin G.M., Samoilenko A.G. Nauchny simpozium «Nedelya gornyaka-2009», posvyashhen 90-letiyu so dnya obrazovaniya MGA-MGI-MGGU, 26-30 yanvarya 2009g. (Scientific Symposium "Miner's Week-2009", devoted to the 90 anniversary from the date of MGA-MHI-Moscow State Mining University formation, 2630 January 2009). Moscow, P. 193- 198.
8. Skursky M.D. Nedra Zabaikaliya. (The interior of Transbaikalie). Chita: RAEN, 1996. 695 s.
9. Tomakov P.I., Mankevich V.V. Otkrytaya raz-rabotka ugolnyh i rudnyh mestorozhdeniy. (Open cast mining of coal and ore deposits). Moscow: MGGU, 2000.612 p.
10. Yakovlev V.L. Izvestiya vuzov. Gorny zhur-nal (Proceedings of institutions. Mining journal). no 2, 2006. P. 25-29.
_ Briefly about the author
G. Tsinoshkin, postgraduate, Transbaikal State University, Chita, Russia
Scientific interests: open cast mining, development of coal fields
