CC BY
89
УДК 621.879.3:622.271.4 © В.Н. Макаров, К.Ю. Анистратов, 2019
Достижение наивысших рекордных показателей месячной производительности экскаваторов ЭКГ-18 на разрезах ЗАО «Стройсервис»
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-1-20-26
МАКАРОВ Владимир Николаевич
Канд. техн. наук, технический директор ЗАО «Стройсервис», 650055, г. Кемерово, Россия, e-mail: makarov@stroyservis.com
АНИСТРАТОВ Константин Юрьевич
Доктор техн. наук, начальник управления ООО УК «УЗТМ-КАРТЭКС», 115035, г. Москва, Россия, e-mail: K.Anistratov@yandex.ru
В июле-августе 2018 г на угольных разрезах ЗАО «Строй-сервис» - «Березовский» и «Барзасское товарищество» -зафиксированы наивысшие показатели месячной производительности экскаваторов ЭКГ-20 «Уралмашзаво-да» - 1 млн 18 тыс. т и 771 тыс. т соответственно. Известно, что производительность экскаватора зависит от его технических характеристик: вместимости ковша, усилий копания, скорости вращения платформы, времени цикла. При этом немалое значение имеет и соответствие технических параметров экскаватора, заложенных в конструкцию машины, параметрам горных работ, зало-
женных в проект разработки месторождения и формируемых в процессе развития горных работ в карьерном пространстве. Эксплуатационная производительность экскаваторов одной и той же модели, работающих на разных площадках, может отличаться, так как зависит от определенного набора факторов.
В статье приводится методика расчета часовой эксплуатационной производительности экскаваторов ЭКГ-18 и ЭКГ-20 при различных значениях времени цикла, коэффициента наполнения ковша, времени обмена самосвалов, коэффициента сменного времени и др., а также для различных организационно-технологических и природно-технологических условий ведения горных работ Ключевые слова: ПАО «Уралмашзавод», ЗАО «Стройсервис», ООО «Разрез «Березовский», ООО СП «Барзасское товарищество», экскаватор ЭКГ-18, экскаватор ЭКГ-20, производительность экскаватора, вместимость ковша, горные работы.
ВВЕДЕНИЕ
ООО «Разрез «Березовский» входит в группу предприятий ЗАО «Стройсервис» с февраля 2005 г. Предприятие добывает уголь коксующихся и энергетических марок в границах Березовского, Прокопьевского и Бунгурского каменноугольных месторождений с запасами 155 млн т. Производственная мощность разреза превышает 6 млн т угля в год.
Участок открытых горных работ «Березовский Восточный» находится в северной части Бунгуро-Чумышского геолого-экономического района Кузбасса в границах Березовского каменноугольного месторождения. Угленосные отложения участка включают 21 пласт угля. Подавляющее большинство угольных пластов являются рабочими. Общая суммарная мощность всех угольных пластов участка составляет 37,7 м. Мощности угольных пластов изменяются от 0,85 до 5,83 м.
Экскаватор ЭКГ-18 производства ПАО «Уралмашзавод» (заводской номер № 6) введен в эксплуатацию в ООО «Разрез «Березовский» с 31 октября 2016 г. (рис. 1).
Рис.1. Экскаватор ЭКГ-18 № 6 с ковшом вместимостью 20 м3 (БАЕ2:1) в забое с погрузкой в автосамосвалы грузоподъемностью 230 т на разрезе «Березовский» ЗАО «Стройсервис»
Таблица 1
Основные технические параметры экскаватора ЭКГ-18
1 Параметры 1 Значения 1
Номинальная вместимость ковша 16-22,0
(при плотности породы 1,8 т/м3, SAE 2:1)
Полезная весовая нагрузка в ковше, т 40
Максимальный радиус копания, м 22,2
Максимальная высота копания, м 16,4
Максимальная высота разгрузки ковша, м 10,7
Максимальная глубина копания, м 1,5
Клиренс, м 0,9
Радиус вращения хвостовой части кузова, м 10,6
Максимальный преодолеваемый угол, градус 12
Масса рабочая, т 750
Масса противовеса, т 82
Максимальная скорость передвижения, км/ч 1,01
Тип привода напора Реечный
Давление на грунт (при стандартных звеньях), кПа 245
Продолжительность цикла (угол 90°), с 27
Мощность основного трансформатора, кВА 1600
Тип электропривода Переменный ток, асинхронные электродвигатели
Разрез ООО СП «Барзасское товарищество» входит в группу предприятий ЗАО «Стройсервис» и введен в эксплуатацию 17 марта 2006 г. на участках Глушинского угольного месторождения. Годовой уровень добычи угля коксующихся и энергетических марок превышает 1,5 млн т.
Участки открытых горных работ «Барзас-ский» и «Барзасский-2» Глушинского каменноугольного месторождения расположены в северной части Кемеровского геолого-экономического района Кузбасса. Угленосные отложения участка включают шесть пластов угля. Подавляющее большинство угольных пластов являются рабочими. Общая суммарная мощность всех угольных пластов участка составляет 22,9 м. Мощности угольных пластов изменяются от 1,07 до 5,96 м.
Экскаватор ЭКГ-18 производства ПАО «Уралмашзавод» (заводской номер № 13) введен в эксплуатацию в ООО СП «Барзас-ское товарищество» в октябре 2017 г. (рис. 2)
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
ОДНОКОВШОВЫХ ЭКСКАВАТОРОВ
Производительность экскаватора зависит от его технических характеристик: вместимости ковша, усилий копания, скорости вращения платформы, времени цикла; технических параметров экскаватора, заложенных в конструкцию машины (табл. 1,2, рис. 3), и их соответствия параметрам горных работ, заложенным в проект разработки месторождения и формируемым в процессе развития горных работ в карьерном пространстве: высоте уступа и развала горной массы, ширине рабочей площадки, объему взрывного блока, ширине транспортных берм.
Техническая часовая производительность экскаватора с номинальной полезной весовой нагрузкой О^ определяется количеством отгруженных в течение
Таблица 2
Линейные размеры экскаватора ЭКГ-18
1 Параметры 1 Обозначение 1 Значения 1
Наибольший радиус копания, м 0 22,2
Наибольшая высота копания, м С 16,4
Наибольший радиус разгрузки, м В 19,6
Наибольшая высота разгрузки, м A 10,7
Радиус копания на уровне стояния, м E 14,9
Радиус по головным блокам, м H 16,05
Радиус вращения хвостовой части, м I 10,6
Общая ширина поворотной платформы с кабиной, м 1. 12,25
Габаритная высота по головным блокам, м С 17,67
Габаритная высота по двуногой стойке, м K 12,74
Просвет под поворотной платформой, м J 3,36
Просвет под нижней рамой, м M 0,85
Уровень глаз оператора N 8,22
часа самосвалов N¡u: грузоподъемностью Оас, количеством циклов погрузки в самосвал N и массой породы в ковше тк:
Оэ = N х N х т , м3/ч.
^ Т ц ас к'
Масса породы в ковше вместимостью Ек зависит от насыпной плотности в ковше рнк и коэффициента наполнения ковша К :
нк
т = г х Е х К , т.
к нк к нк
Количество циклов погрузки в самосвал:
N = О / (г х Е х К ).
ц ас нк к нк
Количество загруженных самосвалов зависит от времени цикла Т и времени обмена самосвалов гм:
N = 3600 / (Т X N + г).
ас 4 ц ц м^
Продолжительность рабочего цикла гц одноковшового экскаватора при условии совмещения операций складывается из времени черпания времени поворота к месту разгрузки гп, времени разгрузки ковша гр и возвращения ковша в забой ?: т = г + г + г +г.
ц ч п р з
Время обмена самосвалов г зависит от типа самосвалов, количества самосвалов на линии, расстояния транспортирования, типам подъезда и организации перевозок в карьере. На рис. 4 представлен паспорт забоя технологической карты разреза «Березовский» для двухсторонней погрузки самосвалов экскаваторами ЭКГ-20.
При ритмичной подаче транспорта под двухстороннюю погрузку и достаточном размере рабочей площадки для маневров машин время обмена может достигать минимальных значений гм = 0-20 с, что определяет выход экскаватора на высокие показатели производительности.
Часовая эксплуатационная производительность экскаватора:
О = К х о х г , м3,
^э см ^ 1 м7 7
где рм - плотность породы в массиве, т/м3.
Черпание у канатного экскаватора происходит благодаря усилию напорного механизма, расположенного на стреле, и его подъемным канатам от подъемных лебедок. Траектория черпания при этом сохраняется постоянной.
Поворот экскаватора к месту разгрузки и обратно в забой обусловлен технической характеристикой механизма поворота. Сокращение времени поворота возможно только при уменьшении угла поворота.
Время набора ковша экскаватора гч зависит от гранулометрического состава взорванной горной массы, прочности пород и высоты уступа.
Коэффициент использования рабочего времени оборудования Ксм характеризует организационно-технологические условия работы комплектов оборудования в эксплуатационном пространстве карьера и определяется структурой режимных и технологических простоев, характерных для данного типа и модели оборудования.
При эксплуатации комплектов оборудования целью управления горными работами является обеспечение минимального времени внутрисменных простоев Твсп по организационным и технологическим причинам в течение смены Тсм для обеспечения максимального времени основной работы Тра6 и соответственно часовой эксплуатационной производительности Оэ:
К = (Т - Т ) / Т = Т „ / Т .
см 4 см всп' см раб см
Годовой объем работ V определяется: часовой технической производительностью ОТ экскаватора, технические характеристики которого соответствуют параметрам горных работ; коэффициентом использования рабочего времени Ксм и временем работы на линии этой единицы техники Трл (табл. 3):
V = О ■ К ■ Т , м3.
г ^ эт см рл'
Надежность работы карьерной техники характеризуется временем работы техники на линии Трл, которое зависит от конструкции, качества изготовления техники и уровня принятой системы управления техническим состоянием оборудования. Время работы на линии отражает готовность экскаватора реализовывать свой потенциал.
В табл. 3 представлены расчетные значения часовой эксплуатационной производительности экскаватора ЭКГ-18 с ковшом вместимостью 20 м3 ^АЕ 2:1) при различных значениях времени цикла Тц = 28-34 с, коэффициента наполнения ковша К = 90-100%, времени обмена са-
Таблица 3
Расчет производительности экскаватора ЭКГ-18 с вместимостью ковша 20 м3 (SAE 2:1) для природно-технологических условий ведения горных работ на разрезе «Березовский» и фактически достигнутых показателей в августе 2018 г.
ЭКГ-20, ЭКГ-20, «Барзасское
Показатели Обозначение «Березовский» товарищество»
Komatsu HD 830 БелАЗ-75131
Порода Вскрыша Вскрыша
Полезная нагрузка в ковше, т П т 40 40
Вместимость ковша экскаватора БАЕ 2:1 (расчетная), м3 26,47 25,42
Вместимость ковша экскаватора БАЕ 2:1 (принятая), м3 Е К 20 20
Грузоподъемность, т 1а 231,20 130,00
Масса самосвала без груза, т m а 162,50 107,10
Плотность породы, т/м3 2,04 2,55
Коэффициент разрыхления в ковше К рк 1,35 1,42
Насыпная плотность (принятая) 1,51 1,80
Коэффициент наполнения ковша К нк 1,00 1,10
Насыпная плотность (расчетная), т/м3 p г нк 1,51 1,79
Полезная масса груза в ковше, т м к 30,22 35,36
Объем груза в ковше по целику, м3 к 14,81 13,87
Коэффициент разрыхления в кузове К ра 1,30 1,42
Геометрический объем в кузове с «шапкой», м3 V а 162 92
Количество загруженных ковшей п 7,65 3,68
Расчетное количество ковшей загрузки в самосвал пк 8 4
Масса груза в кузове при полных ковшах, т м а 241,78 141,44
Полная масса самосвала с грузом, т м + а 404,28 248,54
Использование самосвала по грузоподъемности, % 104,58 108,80
Время цикла, с г ц 28,00 29,00
Время на установку самосвала под погрузку, с г м 17 28
Время загрузки самосвала, с г п 241,40 127
Количество самосвалов за час непрерывной работы, шт. N а 14,91 28,35
Техническая производительность экскаватора, т/ч оэ 3 605,63 3 508
Техническая производительность экскаватора по целику (максимальная), м3/ч О 3Т„ 1 767,47 1 375
Время регламентированных простоев в течение смены (смена экипажа, обед и прочие перерывы), ч Т псм 1,33 1,0
Коэффициент использования экскаватора в течение К см 89 92
смены, %
Часовая эксплуатационная производительность, т оч 3 206,01 3 215,7
Часовая эксплуатационная производительность О ^чц 1 581,57 1 261,06
по целику, м3
Коэффициент технической готовности экскаватора К ЭТГ 0,95 0,95
Время технической готовности (месячная, август 2018 г.), ч Ттг 704,00 708,1
Коэффициент использования экскаватора во времени, % Кэ ип 0,92 87%
Продолжительность рабочей смены, ч Т см 12 12
Количество рабочих смен в сутки п см 2,00 2
Время работа на линии в месяц 647,68 616
Календарный фонд времени (август 2018 г.), ч 744 744
Месячная производительность (расчетная), тыс. м3 П мес р 1 018 777
Месячная производительность (фактическая - РЕКОРД), П рекорд 1 018 771
тыс. м3
Время работы экскаватора на линии в среднем, ч Т Э рл 7 621,20 7 610
Календарный годовой фонд времени экскаватора, ч РФ ф тах 8 760,00 8 760
Коэффициент использования календарного фонда 0,87 0,87
времени (основная работа, годовой)
Годовая производительность экскаватора, тыс. т Огэ 24 433,64 24 474
Годовая производительность экскаватора по целику ещ 11 977,27 9 597,87
в среднем (достижимая), тыс. м3
1 200
1 000
800
600
ч
о
о п.
400
200
-00
25 45 65 85 105 125 145 165 Время обмена автосамосвалов —•— Ксм = 0,89--Ксм = 0,73 Ксм = 0,63
185
205
Рис. 5. Зависимость месячной
производительности экскаватора ЭКГ-18 от времени обмена самосвалов при продолжительности цикла 28 с и различных значениях коэффициента сменного времени К
Таблица 4
Структура простоев экскаватора ЭКГ-18 № 6 в ООО «Разрез «Березовский» и ООО СП «Барзасское товарищество» в 2018 г.
Показатели ООО «Разрез «Березовский» ООО СП «Барзасское товарищество»
Август Июль
Простои на техническое обслуживание и ремонт, ч 20,6 35,6
Аварийный, ч 13 28,1
ТО (плановый ремонт), ч 7,6 7,5
Отсутствие запасных частей, ч 0,0 0,0
Время технической готовности, ч/мес. 723,4 708,4
Коэффициент технической готовности, % 97 95
Технологические и организационные простои, ч 79,6 83,4
Техническое обслуживание ЛЭП, выполнение переключений, ч 1,0 0,0
Проведение взрывных работ, ч 1,3 0,0
Климатические условия, ч 0,0 0,0
Отсутствие автомобилей (ожидание транспорта), ч 0,0 0,3
Отсутствие электроэнергии, ч 11,2 0,9
Подчистка подъезда к экскаватору бульдозером, ч 1,7 2,6
Перегон, ч 1,7 17,8
Прочие простои, ч 0,7 0,0
Обед, ПЗО, внутрисменное ТО, заправка, ч 62,0 62,0
Время чистой работы, ч 643,8 625,0
Фонд календарного времени, ч 744 744
Коэффициент использования во времени, КИП ф, % 87 84
Выполненный объем работ, м3/мес. 1 018,0 771,0
Часовая эксплуатационная производительность, м3 1 580,0 1 233,7
5
мосвалов ^ = 17-75 с и коэффициента сменного времени Ксм = 63-89% при экскавации пород плотностью 2,04 т/м3 при коэффициенте разрыхления в ковше Кр = 1,35 в самосвалы грузоподъемностью 231,2 т типа Komatsu НР 830.
В зависимости от различных организационно-технологических условий часовая эксплуатационная производительность при одинаковой насыпной плотности породы в ковше может изменяться от 1579 м3/ч (для времени цикла Т = 28 с, времени обмена t = 17 с, при К = 100% и
^ ц 1 м 1 н
Ксм=89%) до 697 м3/ч (для времени цикла Т =28 с, време-ниобмена t = 75 с, при К = 90% и К = 63%«).
м н см
Время обмена и коэффициент использования во времени Ксм определяют месячную и, соответственно, годовую производительность экскаваторов. Максимальная эффективность обеспечивается при двухсторонней погрузке, при которой время обмена самосвалов может достигать минимальных значений (рис. 4, 5).
В табл. 4 представлен расчет показателей работы экскаваторов ЭКГ-20 для природно- и организационно-технологических условий разрезов «Березовский» и ООО «СП Барзасское товарищество», которые характеризуются соответственно: насыпной плотностью
р1 = 1,51 т/м3 и р1 = 1,79 т/м3; типом самосвала БелАЗ-75306
1 нк ' 1 нк '
и БелАЗ-75131, двухсторонним и односторонним типом погрузки в самосвалы, временем цикла экскаватора Т1 = 28 с, Т2 = 29 с, коэффициентом использования рабочего времен и К1 = 0,89 и К2 = 0,92.
1 см ' см '
АНАЛИЗ РАБОТЫ ЭКСКАВАТОРОВ ЭКГ-18
НА РАЗРЕЗАХ «БЕРЕЗОВСКИЙ»
И ООО СП «БАРЗАССКОЕ ТОВАРИЩЕСТВО»
Из анализа работы экскаватора ЭКГ-18 № 6 на разрезе «Березовский» установлено, что техническая готовность машины составляет КТГ = 95%. Время аварийных простоев в работе составило 13 ч в месяц, что составляет 2% от календарного фонда времени (см. табл. 4).
Месячная производительность экскаватора при погрузке карьерных самосвалов Komatsu НР 830 грузоподъемностью 222 т в августе 2018 г. составила 1018 тыс. м3. В расчете на время основной работы Трл = 643 ч/мес. (см. табл. 3), часовая эксплуатационная производительность составила 1581,2 м3.
Из анализа структуры организационных и технологических простоев (см. табл. 4) установлено, что на долю простоев на буровзрывные работы и переключения приходится 2,31%, на перегоны - 1,63%.
Из сравнения фактических показателей часовой эксплуатационной производительности экскаватора ЭКГ-18 № 6 6рЭкКГ-18 = 1580 м3/ч с расчетными, выполненными по представленной методике (см. табл. 3), установлено, что на раз-
резе «Березовский» в августе 2018 г. при двухсторонней по груз ке в а втоса мос валы грузо подъем ностью 231,2 т достигнута производительность, близкая к технически возможной часовой эксплуатационной производительности этой модели экскаваторов при коэффициенте использования сменного времени (среднемесячный) Ксм = 89%.
При этом высокая техническая готовность экскаватора ЭКГ-18 на уровне ТТГ = 704 ч, КТГ = 95% обусловлена высокой надежностью машины и подготовленностью экипажа и механической службы предприятия.
На разрезе ООО СП «Барзасское товарищество» в июле 2018 г. при погрузке экскаватором ЭКГ-18 № 13 в карьерные самосвалы грузоподъемностью 130 т БелАЗ-75131 была достигнута наивысшая для этого экскаваторно-автомобильного комплекса месячная производительность - 771 тыс. м3 при односторонней погрузке.
При односторонней погрузке взорванной горной массы плотностью в массиве 2,55 т/м3 средняя продолжительность цикла составила Тц = 29 с при минимальном обмене самосвалов /м = 28 с для тупикового подъезда. Эксплуатационная часовая производительность составила 1261 м3, время работы на линии Т = 616 ч при ТТГ= 708 ч, КТГ= 95%.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Достижение наивысших показателей работы экскава-торно-автомобильных комплексов на разрезах ЗАО «Стройсервис» обеспечено высокой оперативной эффективностью работы горного надзора, соответствием сформированных параметров горных работ (ширины рабочей площадки и параметров развала горной массы) требуемым параметрам для обеспечения максимальной производительности машины, высокой квалификацией машинистов при их стабильной ежесменной работе в течение месяца.
Показатель месячной производительности 1018 тыс. м3 при средней эксплуатационной производительности по III категории 1581,2 м3/ч является в настоящее время достигнутым рекордом производительности для экскаватора ЭКГ-18 (ЭКГ-20) с ковшом вместимостью 20 м3 (SAE 2:1) при погрузке в автомобильный транспорт III категории.
SURFACE MINING
UDC 621.879.3:622.271.4 © V.N. Makarov, K.Yu. Anistratov, 2019
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2019, № 1, pp. 20-26 Title
ACHIEVEMENT OF THE HIGHEST RECORD INDICATORS OF THE MONTHLY PRODUCTION OF EKG-18 EXCAVATORS AT OPEN-PIT MINES OF "STROYSERVICE" JSC
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-1-20-26 Authors
Makarov V.N.1, Anistratov K.Yu.2
1 "Stroyservice" JSC, Kemerovo, 650055, Russian Federation
2 UK "UZTM-KARTEKS" LLC, Moscow, 115035, Russian Federation
Authors' Information
Makarov V.N., PhD (Engineering), Technical Director, e-mail: makarov@stroyservis.com
Anistratov K.Yu., Doctor of Engineering Sciences, Head of Department, e-mail: K.Anistratov@yandex.ru
Abstract
In July-August 2018, the coal open-pit mines of "Stroyservice" JSC -"Berezovsky" and "Barzasskoye tovarishchestvo" - recorded the highest monthly performance of the EKG-20 "Uralmashzavod" excavators - 1 million 18 thousand tons and 771 thousand tons, accordingly. It is known that the excavator performance depends on its technical characteristics: bucket capacity, digging efforts, platform rotation speed and cycle time. Thus, of considerable importance is the compliance of the excavator technical parameters assumed in the design of the machine with the
parameters of mining operations assumed in the field development project and being formed in the progress of mining operations in the quarry space. The operational performance of excavators of the same model which are operating at different sites may differ, as it depends on a certain basket of factors.
The paper presents a method for calculating the hourly operational performance of the EKG-18 and EKG-20 excavators at various values of cycle time, bucket filling ratio, dump truck exchange time, shift time index etc., as well as for various organizational, technological and natural-technological conditions of conducting mining operations.
Keywords
"Uralmashzavod" PJSC, "Stroyservice" JSC, "Berezovsky" Open-pit mine" LLC, "Barzass tovarishchestvo" JV LLC, EKG-18 excavator, EKG-20 excavator, Excavator performance, Bucket capacity, Mining operations.
