CC BY
21
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дьяконов В.А., Федоров В.М., Шерстов В.А. ООО «Сахаолово» на пути укрепления экономики и наращивания объемов производства. - Горный журнал, 2006, №3. - С. 93-98.
2. Рубанов И. Сказ об олове. - Эксперт, №26, 2005. - С. 90-92.
3. Федоров В.М., Шерстов В.А. Развитие сурьмяной отрасли промышленности республики Саха (Якутия). - Горный журнал, №4, 2006. - С.50.
— Коротко об авторе -
Григорьев В.П. - Институт региональной экономики Академии наук РС (Я), г. Якутия.
--^^ —--© И.К. Егоров, 2008
И.К. Егоров
ПОДЗЕМНЫЙ КОЛЕСНЫЙ СКРЕПЕР
настоящее время прогрессивные, богатые горные пред-Х-# приятия, добывающие алмазы и золото не заслуженно отказываются и принижают роль переносного оборудования, таких как, перфораторы и скреперные установки.
Применяемое в данное время дорогостоящее, опасное, трудно обслуживаемое самоходное, импортное оборудование хотя и повысило показатели очистных, проходческих и горно-разведочных ра-
219
бот, степень механизации горных работ и прочие скоростные показатели, но с другой стороны ухудшило технику безопасности, экологическую чистоту горного производства, усложнило проветривание забоев, оснащенных дизельными самоходными машинами. Повысилось пожароопасность и взрывоопасность забоев, кроме того, отходы ГСМ загрязняют подземные выработки, дневную поверхность. За счет проведения специальных выработок и выработок большого сечения, спиральных съездов, гаражей, мастерских, заправочных усложнилась технология ведения горных работ, а значит и стоимость разведуемого или добываемого сырья. В десятки раз повысилось себестоимость подземных и разведочных работ.
Такие расходы могут нести богатые предприятия: АК «Алро-са», ОАО «Нижне - Ленское», ОАО «Алмазы Анабара», ЗАО «Полюс» и др.
Например, комбайны, внедренные на руднике «Интернациональный», работающие в комплексе с самоходным дизельным оборудованием снижают свою экономическую эффективность, а это ставит под сомнение саму идею внедрения комбайнов. Хотя идея внедрения комбайнов не нова, она перекочевала в АК «Алроса» с угольных шахт или россыпных месторождений «Кулара», где ранее комбайны эффективно применялись в комплексе со скреперными установками, но практическая новизна и результат новой комбайновой технологии представляет громадный шаг в технологии разработки кимберлитовых месторождений и заслуживает высокой оценки [1].
Естественно, инженерная мысль требовала испытать комбайны с самоходными вагонами ШСВ, погрузочно-доставоч-ными машинами и скреперными установками с емкостью ковша 4 м3.
Первоначально технология ведения подземных горных работ комбайнами в комплексе с ШСВ (шахтный самоходный вагон) типа ВС-15 казалась идеальной, но проверочный расчет [2], приведенный ниже и эксплуатационные испытания вагона показали его низкую надежность.
Шахтный самоходный вагон хорошо вписывался в принятый цикл проходки:
Vцикл = ВН^ = 4,550,3 = 6,75 м3, что меньше емкости вагона Vшсв = 9 м3,
220
Где Vцикл - объем породы, вынимаемый комбайном; В =4,5 м, ширина очистной выработки; Н = 5 м, высота очистной выработки; d = 0,3 м, толщина отбиваемого слоя за 1 цикл.
При отсутствии самоходного вагона, согласно планограммы работ машинисты комбайна проводят осмотр комбайна, производят замену быстросъемных деталей и резцов. При длительном отсутствии вагона (внеплановый простой из-за отказа) машинисты приступают к установке анкерной крепи, актировке или заготовительным работам для последующей заливке очистной выработки гидравлической закладкой.
В алмазодобывающей промышленности самоходные вагоны нашли бы основное применение не только при разработке мощных вертикальных рудных тел, где высота очистных выработок достигает 5 м, но и при разработке горизонтальных россыпных месторождений мощностью до 4 м., средней длине откатки 100-150 м, максимальной длине 200-300 м. [3]. Вагоны разгружаются в рудоспуски, из которых руда через люки направляется на локомотивную откатку, а затем скиповым подъемом она выдается на дневную поверхность.
Во время погрузки вагона или ковша ПДМ машинист отключает двигатель для уменьшения выхлопных газов в тупиковом забое (рис. 1).
1. Время погрузки (Тп) самоходного вагона зависит от технической производительности комбайна и крепости пород (££):
Qlт = 10 м2 в мин. при £ = 2 Q2т = 1,0 м3 в мин. при £2 = 6 Q3т = 0,25 м3 в мин. при £ =10. т п1 = (60 ^ШСв ■ Кн ■ Кр ■ Км)/Qlт = =(60- 9,0- 0,95 ■ 1,1 ■ 1,25)/10 =70 с. Т п2 = (60■Vшсв . Кн ■ Кр ■ Км)/Q2T = =(60 ■ 9,0 ■ 0,95 ■ 1, 1 ■ 1, 25)/1,0 = 700 с. Т п 3 = (60 ■Vшсв КнКрКм)/ Qзт = =(609,00,95 1,1 1,25)/0,25 = 2821,5 с.
где Кн = 0,95 - коэффициент наполнения кузова; Кр = 1,1 - коэффициент учета ремонтов и техобслуживания; Км = 1,25 -коэффициент маневров во время погрузки.
2. Время движения ШСВ остается постоянным, например при Ь макс.= 0,2 км.
Т дв= 3600 ■ Ь макс (1/Угр + 1/Vпор)К дв =
221
=3600- 0,2 (1/8,5 +1/10) 1,35 =210 с.
где Угр=8,5 км/ч и Упор=10 км/ч - скорости груженого и порожнего вагона; К дв=1,35 - коэффициент, учитывающий разгон, замедление, снижение скорости самоходного вагона.
3. Время оборота ШСВ будет, изменятся в зависимости от времени погрузки комбайном, т.е. в зависимости от технической производительности комбайна и от крепости кимберлитовых руд; Т1об = Тдв + Т п1 + Тр = 70 + 210 + 25 = 300 с. или 5 мин.
Т2об = Т дв + Тп2 + Тр = 700 + 210 + 25 = 840 с. или 14 мин. Т3об=Тд. + Тп3 + Тр = 2821,5+210 +25 = 3056,5 с. или 50,9 мин.
4. Определяем (К) число самоходных вагонов на один комбайн;
N1 вагоНов = Т1 об./ Т п 1 = 360/70 = 5,0 вагонов N 2вагонов = Т2 об/ Т п 2 = 1000/700 = 1, 5 вагонов ~ 2 вагона N 3вагонов =Т3 об./ Т п 3 = 3056/2821,5= 1,0 вагон.
5. Возможная производительность добычного комплекса (Ор) состоящего из одного комбайна типа АМ - 105 и двух самоходных вагонов 5ВС - 15;
Ор = Кв(3600.УшсбКнв Тсм)/Тоб =2(3600. 9. 0,95. 6)/840 = =439,71 м3/см
6. На практике данная производительность не была достигнута из-за низкой надежности и не эффективной эксплуатации ШСВ, который из-за не благоприятных условий оказался не работоспособным. Основные узлы вагона: рама, скребковый конвейер, ходовая часть, кузов преждевременно выходят из строя из-за коэффициента перегрузки, т. к. вагон был предназначен для транспортировки угля и легких пород. Электрооборудование выходит из строя из-за окисления сероводородом, и другими вредными веществами, негативно влияющими на все узлы ШСВ.
В угольной промышленности скребковые конвейеры и перегружатели рекомендуются применять только для транспортирования угля и легких пород, например, каменной соли. А для тяжелых кимберлитовых пород нужно определить Кпер - коэффициент перегрузки вагона:
К пер Оким / ОдОП 2,44/1,4 1,7
где Оким=2,44 т/м - насыпная масса кимберлитовой руды; Одоп 1,4 т/м3- допустимая для вагона с донным конвейером масса руды.
Самоходные вагоны на подземных горных работах себя не оправдали. Поэтому руководство ЗАО «Алроса» решило от них отка-
222
заться и перейти на погрузочно-доставочные машины. В настоящее время на руднике "Интернациональный" погрузка и доставка руды от комбайнов (АМ-75; АМ-85;АМ-105) до рудоспусков осуществляется погрузочно-доставочными машинами типа "Б8Т-6"(Швеция), "Т0Я0-500Б"(Финляндия), "ТОЯО-
400Е"(Финляндия). Из этого следует, что производительность и эффективность комбайнов зависит не только от крепости пород, но и производительности погрузодоставочных машин.
Чтобы обеспечить непрерывность процесса добычи руды, необходимо держать под погрузкой у комбайна, как минимум две по-грузодоставочные машины, а по мере увеличения длины доставки три ПДМ. Очевидно, что с увеличением числа погрузодоставочных машин на обслуживание одного комбайна возрастает опасность ведения подземных горных работ. Кроме того, если это дизельная ПДМ, возрастает и загазованность горных выработок (особенно тупиковых), также увеличиваются экономические затраты, так как только одна импортная погрузодоставочная машина стоит около 1,5 млн дол., включая затраты на ее содержание, резину, ЗИП, запчасти, ремонт, техническое обслуживание, и расходы на горючесмазочные материалы.
Для того чтобы обеспечить непрерывность работы комбайна и в тоже время сохранить минимальное число погрузодоставочных машин, была предложена бункерная и контейнерная доставка [3] рудной массы от комбайнов к рудоспускам, позволяющей иметь только одну ПДМ.
В условиях многолетнемерзлых россыпей показали высокую надежность, работоспособность, не восприятие сурового климата, вредных веществ и экономичность скреперные установки типа 55 ЛС-2С, 75 ЛС-2С, 100 ЛС-2С при работе с ковшами емкостью 1,54,0 м3. Их недостаток волочение груза по почве выработки. Подземные колесные скреперы не имеют этот недостаток.
Коэффициент трения-сцепления Ктс породы об почву выработки равняется 0,6-0,7, коэффициент трения-качения колес Ктк колес - 0,2-0,3. При Ктс/Ктк = 0,6/0,2 = 3 возможно применение более тонких канатов, технический проект на изготовление подземного колесного скрепера показывает возможность трехкратного увеличения длины транспортирования скреперными установками.
Экономический эффект можно достичь освободившись от опасных и дорогостоящих машин за счет конструирования, проек-
223
тирования и внедрения подземного колесного скрепера (ПКС) (рис. 2).
Предполагаемый нами подземный колесный скрепер является транспортным устройством, циклического действия. Он предназначен для транспортирования руды (породы) различной крупности - 100-300 мм.
Он имеет небольшой объем кузова 4 м3, не имеет перегружающего устройства, и является саморазгружающимся с канатной тягой, имеет привод скреперной установки. Поэтому имеет одновременно достоинства скреперной установки и машины:
- простота устройства;
- надежность работы;
- легкость перемещения с одного места на другое, т.е. простота монтажа и демонтажа;
- незначительные расходы на ремонт;
- невысокая стоимость оборудования.
Основные недостатки:
- значительный износ каната;
- снижение производительности с увеличением длинны доставки.
Эффективность скреперной доставки зависит от мощности лебедки, длины доставки и от организации работ, метода разгрузки скреперного ковша. Погрузка ПКС производит под люком
224
Рис. 2. Схема доставки руды ПКС: 1 - комбайн; 2 - лебедка; 3 - рудоспуск; 4 -эстакада; 5 - скреперный ковш; 6 - защитная труба для троса; 7 - отклоняющий шкив; 8 - отклоняющий барабан; 9 - замки; 10 - буфер; 11 - световая и звуковая сигнализация
рудоспуска или машины ПНБ с нагребающими лапами, возможна погрузка комбайнами типа АМ-105.
СШВ снабжен для разгрузки коротким скребковым конвейером, поэтому в плане имеет прямоугольную форму.
ПКС имеет в днище встроенную короткую скреперную установку, служащую для его разгрузки, поэтому в плане имеет квадратную форму. Это дает ему возможность одноразовой разгрузки нагруженной породы.
Рабочий и холостой канаты ПКС производят две операции: в начале тянут нагруженную тележку со скрепером до пункта разгрузки или до рудоспуска. Затем рабочий канат отцепляется от прицепного устройства тележки и прицепляется к коушу (серьге) скрепера, далее скрепер сам разгружает нагруженную тележку. Холостой канат также отсоединен от тележки и соединенный задней стенкой скрепера ставит в исходное положение.
225
После разгрузки тележки оба каната отсоединяются от скрепера и присоединяются к тележке, затем тележка подается под погрузку к комбайну, погрузочной машине или рудоспуску.
Метод разгрузки скреперного ковша на эстакаде под углом 45о (рис. 2), позволяет открыть магнитные защелки борта ковша и разгрузиться под действием силы тяжести выгружаемых пород (схема 2 на рис. 2).
Если вмещающие породы слабые, представлены каменной солью то комбайн легко проходит наклонные съезды к рудоспускам, установленным вокруг трубки. При развороте на 180о скреперный ковш разгружается вниз, в рудоспуск, как описано выше.
На горизонтальной плоскости ПКС разгружается как прицепной скрепер [4] для открытых горных работ, а руда выталкивается из скреперного ковша с помощью гидроцилиндров или канатов лебедки.
Увеличение канатоемкости барабанов скреперной установки за счет применения более износостойких и утоньшенных канатов подтверждается техническим проектом на изготовление подземного колесного скрепера, выполненного в Московском техническом университете им. Н.Э. Баумана.
Рекомендуется испытания подземных колесных скреперов провести на горнодобывающих предприятиях Якутии, например на золоторудном месторождении «Вьюн» или алмазной россыпи «Со-лур».
--СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Егоров И.К. Механизм разрушения кимберлитов комбайнами и сохранность кристаллов// Горный информ.- аналит. бюллетень. 2005. №1.
2. Егоров И.К. Определение производительности зарубежных комбайнов на рудниках в зоне многолетней мерзлоты// Горный информ.- аналит. бюллетень 2004, №9.
3. Ранне в А. В. Устройство и эксплуатация дорожно-троительных машин. -М.: Издательский центр «Академия», 2003. - С. 119.
4. Тихонов Н.В. Транспортные машины горнорудных предприятий. - М.: Не-дра,1985. [ТТШ
— Коротко об авторе -
Егоров И.К. - кандидат технических наук, доцент, Якутский государственный университет.
226
