CC BY
7
40. Dmitrievsky A.N., Eremin N.A., Shabalin N.A. SPE-166815-MS Hydrocarbon potential of the Enisei-Khatangsk Region with in Taimyr Autonomous district (TAD) and the extreme of its development // The second SPE arctic and extreme environments technical Conference Exhibition. Moscow, 15-17 Octaber2013 (SPE AEE, 2013). DOI: 10.2118 / 166815-MS EDN: SLNXMH.
41. Rift systems of the Russian eastern Arctic shelf and Arctic deep-water bases: link between geological history and geodynamics / A.M. Ni-kishin, E.I. Petrov, N.A. Malyshev, VP. Ershova / / Geodynamics & Tectono-physics. 2017. T. 8. Ns 1. C. 11-43. EDN: YPOZGP.
УДК 622.62
СТАБИЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ ПАРКА ГОРНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН НА РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ В КРИОЛИТОЗОНЕ
Ю.С. Бочкарев, И.В. Зырянов
Выполнен анализ динамики добычи песков на россыпных алмазоносных месторождениях криолитозоны. Установлены факторы, оказывающие влияние на безотказность карьерных автосамосвалов на прииске «Маят» Анабарского района Якутии. Приведены рекомендации по эксплуатации карьерных автосамосвалов при разработке россыпных месторождений в криолитозоне.
Ключевые слова: карьерный автосамосвал, количество отказов, россыпные месторождения, криолитозона, зависимость, стабильность.
Введение
Вектор развития горнодобывающей промышленности направлен на Север, где освоение запасов месторождений имеет особенности, обусловленные суровым северным климатом, большими расстояниями и плохо развитой транспортной инфраструктурой, мерзлым состоянием горных пород.
Запасы россыпей больших размеров разрабатываются открытым раздельным способом с использованием землеройной и автотранспортной техники. Вскрыша складируется бульдозерами в отвалы, пески в кучи для погрузки в карьерные автосамосвалы. Модельный ряд транспортных средств представлен самосвалами БелАЗ, Caterpillar, Perlini, Howo, Volvo, Scania, КрАЗ, КамАЗ. Более 70 % составляют БелАЗы [1].
Наиболее широко такая технология используется на алмазоносных россыпях Анабарского, Жиганского, Мирнинского и Нюрбинского районов, разрабатываемых ОАО «Алмазы Анабара», АО «АЛМАР», ПАО «АЛРОСА».
Обзор ранее выполненных исследований [2 - 18] показывает, что большинство работ направлено на повышение эффективности эксплуатации карьерных автосамосвалов на глубоких карьерах.
Приведенные факты делают актуальным, необходимым, теоретически и практически значимым исследование вопросов эксплуатации карьерных автосамосвалов, используемых при разработке россыпных месторождений в криолитозоне.
Производственные показатели группы «АЛРОСА»
АЛРОСА - мировой лидер алмазодобывающей промышленности. В 3-м кв. 2021 г. объем добычи составил 8,8 млн карат [19]. Около 20 % алмазов извлекается из россыпных месторождений, где наблюдается сезонный рост. В теплое время года объем извлекаемых алмазов составляет более 40 % от общего (рис. 1).
100% 80% 60% 40% 20% 0%
1 кв. 2 кв. 3 кв. 4 кв. 1 кв. 2 кв. 3 кв. 4 кв. 1 кв. 2 кв. 3 кв.
2019 2019 2019 2019 2020 2020 2020 2020 2021 2021 2021
ш открытый ЕЗ подземный 0 россыпи
Рис. 1. Структура добычи алмазов группы «АЛРОСА» по способам
разработки
Сезонное изменение объемов добычи алмазов объясняется тем, что алмазоносные пески, заготовленные в холодное время года в больших объемах, промываются в теплое время года.
Объем добычи песков на приисках ОАО «Алмазы Анабара» в теплое время года увеличивается на 20 % (рис. 2).
250 --
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Месяцы
Рис. 2. Гистограмма распределения объема добычи песков на приисках ОАО «Алмазы Анабара» по месяцам года
Такая динамика добычных работ характерна при разработке россыпных месторождений в криолитозоне.
С 2015 года происходит планомерное увеличение объемов добычи песков на приисках ОАО «Алмазы Анабара». В период с 2019 по 2021 год произошло некоторое уменьшение, которое связано с понижением спроса на алмазную продукцию и пандемией короновирусной инфекции. На 2022 год поставлена задача выйти на докризисный объем добычи по пескам (рис. 3).
Рис. 3. Гистограмма распределения объема добычи песков на приисках ОАО «Алмазы Анабара» по годам за 10 лет
Приведенные данные свидетельствуют о том, что разработка россыпных месторождений составляет немаловажную роль в общей структуре горного производства группы «АЛРОСА».
Материалы и методы исследования
В исследовании использованы статистические данные о температуре окружающего воздуха, объемах добычи песков и отказах карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540 серии А. Приведены сведения о количестве отказов БелАЗов за период назначенного срока службы (5 лет) с начала введения в эксплуатацию.
Календарный год разделен на два равных периода - теплый (май -сентябрь) и холодный (ноябрь - март), апрель и октябрь являются переходными месяцами.
Исследование выполнялось с использованием статистического и регрессионного анализа, обобщения.
Условия работы
Горные участки прииска «Маят» ОАО «Алмазы Анабара» находятся в Анабарском районе Республики Саха (Якутия). Климат района резкоконтинентальный. Продолжительность теплого времени года 5 месяцев: май, июнь, июль, август и сентябрь. Оставшиеся месяцы составляют холодное время года.
Согласно климатическому районированию по ГОСТ 16350-80 Ана-барский район относится к местностям с очень холодным климатом [20]. Среднегодовая температура составляет -17 °С, минимальная (январь-февраль) достигает -57 °С, максимальная (июнь-июль) +30°С. В районе ме-
сторождения в весенний и осенний периоды года происходят резкие перепады температуры воздуха до 20 °С (в течение суток). Динамика изменения температуры воздуха приведена на рис. 4. Данные взяты из метеожурнала прииска «Маят».
40
20 О 0 Н^-20
-40
-60
1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361
Дни
-день -ночь
Рис. 4. Динамика изменения температуры воздуха на прииске «Маят»
по дням за один год
Характерна сезонная смена направлений воздушных течений. Зимой преобладают ветры юго-восточного, северо-западного направления со скоростью 1...2 м/с, летом - восточного со скоростью до 5 м/с.
Зимой отмечаются до 50 дней с метелями. Мощность снежного покрова достигает 2,0 м. Количество осадков летом составляет в среднем 1,3 мм/день вплоть до засухи. Годовое количество составляет 215.252 мм.
Территория месторождений - слаборасчлененное плато с речными долинами и абсолютными отметками 140.200 м. Район относится к северной зоне лесотундры. Растительный слой развит слабо.
Мощность многолетней мерзлоты превышает 350 м, деятельного слоя - до 0,5.0,8 м. На склонах южной экспозиции грунт оттаивает на глубину 0,5.1,2 м, северной - до 0,3 м.
Разработка залежей в теплое время года происходит по мере их от-тайки. Месторождения являются подрусловыми, поэтому обводненность типична для таких условий (рис. 5).
При таянии мерзлоты образуется полужидкая смесь из воды и различных видов грунтов на рабочих площадках. Попадание грязи в узлы ходовой части карьерных автосамосвалов из-за негерметичности сальников приводит к их абразивному изнашиванию. Несущая способность грунтов ухудшается, появляются провалы, из-за чего повышается сопротивление качению колеса, что увеличивает нагрузку на двигатель и узлы трансмиссии.
Рис. 5. Рабочие площадки: 1 - рудный склад; 2 - добычной блок
Дороги на рабочих площадках являются временными, относятся к забойным, отвальным. Сопротивление качению колеса на них в 6 - 8 раз больше, чем на откаточных дорогах. Повышенное сопротивление движению приводит к увеличению расхода топлива на 20...40 % [21].
Работа на прииске «Маят» организована вахтовым методом. Длительность заезда составляет 3-4 месяца, межвахта - 2-3 месяца. Численность личного состава работников на прииске в течение года непостоянна (рис. 6). Сезонное изменение связано с тем, что работников завозят и вывозят на прииск по мере необходимости. В холодное время года проводятся изыскательские работы, на прииск завозят проходчиков, буровиков. В период промывочного сезона численность остается постоянной.
600
0 ..................
1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361
Дни
Рис. 6. Гистограмма распределения численности личного состава на прииске «Маят» по дням за один год
В работе [22] для оценки условий работы предлагается использовать единый критерий - «экстремальность», который сформирован на основе двух факторов - жесткости климата и энергонагруженности транспортного средства, зависящего от горно-технических (физико-механическая характеристика грузов, дальность транспортирования и высота подъема груза) и дорожных условий (качество и тип дорожного покрытия, величина продольного и поперечного уклона дороги, количество поворотов и их радиус).
Согласно количественным характеристикам критерия «экстремальность» условия эксплуатации карьерных автосамосвалов на прииске «Ма-ят» являются экстремальными и имеют специфику, заключающуюся в: 1) суровых климатических условиях (температура воздуха от -57 °С до +30°С с серьезными знакопеременными перепадами до 20 °С); 2) бездорожье (движение по полужидкой смеси из воды и различных грунтов, что приводит как абразивному изнашиванию узлов ходовой части, так и повышенной нагрузке на двигатель и узлы трансмиссии); 3) отсутствии постоянного штата рабочих специальностей и водителей.
Статистический анализ отказов карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540
Отказы имеют тенденцию к увеличению в теплое время года почти в 1,5 - 2,0 раза из-за ухудшения дорожных условий (рис. 7). На карьерах такое не наблюдается.
в о оаз 250 200 150
к т о — — — —
о в —
т с е ч 100 — — — — у = -2,7005х2 + 38,013х + 73,114 R2 = 0,93 — — —
и л 50
оК 0 — — — — — —
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Месяцы
Рис. 7. Гистограмма распределения отказов, приходящихся на парк карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540 по месяцам за один год
Смесь из воды и различных грунтов являются причиной как абразивного изнашивания узлов ходовой части, так и повышенного сопротивления движению.
Абразивному изнашиванию подвергаются подшипники ШСЛ (шарнир скольжения линейный) в узлах подвески, ведущего и переднего моста, рулевого управления и рабочие поверхности гидроцилиндров.
Повышенные нагрузки из-за большого сопротивления движению испытывают карданные передачи, двигатель, гидромеханическая и согласующая передачи, бортовые редукторы, коронные и ведущие шестерни.
Количество отказов за нормативный срок службы (5 лет) увеличивается почти в 2,0 раза (рис. 8). Во второй год работы происходит некоторое снижение количества отказов, которое связано с устранением «детских болезней». Подобное наблюдается и при использовании карьерных самосвалов на карьерах.
о «
н о (и ЕГ
к £
50
§ 40
I 30 и
Й 20 10 0
1
4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58
Месяцы
Рис. 8. Гистограмма распределения отказов, приходящихся на парк карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540 по месяцам за 5 лет
и ее линейный тренд
Производительность среднесписочной машины уменьшается в теплое время года почти в 1,5 раза (рис. 9). Некоторое повышение производительности в июле и августе связано как с улучшением дорожных условий, так и со стремлением выполнить план в связи с завершением промывочного сезона.
90 75
^ 60
со
^ 45
с
а 30 15 0
у = 1,0624х2 - 14,455х + 102,41 R2 = 0,91
1
23
4
5
9
10 11 12
678 Месяцы
Рис. 9. Изменение производительности среднесписочного карьерного автосамосвала БелАЗ-7540 по месяцам за один год
На основе выполненного статистического анализа установлено, что на работу карьерных автосамосвалов БелАЗ-7540, используемых на горных участках прииска «Маят», оказывают влияние условия эксплуатации и срок службы.
Заключение
С целью повышения стабильности работы карьерных автосамосвалов необходимо выполнить комплекс мероприятий, направленных на снижение параметра потока отказов за счет:
- конструктивно-технологической доработки уплотнений шарнирных соединений узлов подвески, ведущего и переднего моста, рулевого управления и защиты рабочих поверхностей гидроцилиндров;
- изменения стратегии технического обслуживания путем оптимизации ее периодичности с учетом условий эксплуатации и срока службы;
- регулировки рабочего парка машин с учетом дорожных условий.
Выполнение разработанных рекомендаций обеспечит повышение
безотказности карьерных автосамосвалов примерно на 20%, что позволит повысить эффективность производства за счет сокращения количества фактически задействованных машин.
Список литературы
1. Ермаков С.А., Потехин А.В. Анализ применяемых способов разработки и оборудования на россыпных месторождениях Якутии // ГИАБ. 2012. № S7. С.218-224.
2. Исследование эксплуатации автосамосвалов БелАЗ-7540 в условиях Севера / Ю.С. Бочкарев, М.А. Викулов, А.М. Ишков, И.И. Седалищев // ГИАБ. 2015. №7. С. 151-157.
3. Балашова Н.В. Вахтовый метод организации работ: особенности применения // Экономика труда, 2021. Т.8. №4. С.459-474. DOI: 10.18334/et.8.4.112007.
4. Власов Ю.А., Спирин Е.Н., Ляпин А.Н. Анализ причин низкой эксплуатационной надежности карьерных автосамосвалов // Научное обозрение. Технические науки. 2016. № 5. С.37-44.
5. Волков А.В. Перспективы освоения месторождений стратегических металлов в Арктической зоне Республики Саха (Якутия) // Золото и технологии. 2020. № 1.
6. Самойленко А.Г., Черкасов В. Б., Пронин А.С. Влияние профиля автодороги на производительность автосамосвала // ГИАБ. 2018. № S50. С.230-236. DOI 10.25018/0236-1493-2018-12-50-216-236.
7. Повышение эффективности использования автосамосвалов в условиях карьеров на открытых горных работах / С.Е. Гавришев, А.Д. Кольга, И.А. Пыталев, Т.М. Попова // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2019. Вып. 3. С. 161-170.
8. Вуейкова О.Н., Ларин О.Н. Вопросы повышения эффективности работы карьерного автотранспорта // Вестник Оренбургского государственного университета, 2011. №10 (129). С.20-25.
9. Чебан А.Ю. Анализ технического оснащения горных предприятий, ведущих разработку рудных месторождений золота и серебра в Амурской области и Хабаровском крае // Современные инновационные технологии подготовки инженерных кадров для горной промышленности и транспорта. 2018. № 1 (5). С.49-54.
10. Косолапов А.И., Малофеев Д.Е., Кузнецов Д.В. Обоснование условий применения технологических комплексов для разработки рудных месторождений в суровых климатических условиях // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2015. № 2. С.4-11.
11. Кузин Е.Г., Пудов Е.Ю., Дубинкин Д.М. Анализ отказов узлов карьерных самосвалов в условиях эксплуатации // Горное оборудование и электромеханика, 2021. № 2 (154). С.55-61. DOI: 10.26730/1816-4528-20212-55-61.
12. Pawan Y., Suprakash G., Deepak K. Measurement and analysis of performance of mining dump trucks // International Journal of Vehicle Performance, 2020. № 6. PP.129-150. DOI: 10.1504/IJVP.2020.10028993.
13. Зырянов И.В., Решетников С.В., Попов В.В. О рациональном критерии срока службы карьерных самосвалов // Горный журнал. 2014. №1. С.15-18.
14. Зырянов И.В. Золотухин Г.К. Нормативы технических характеристик базовых агрегатов карьерных автосамосвалов до капитального ремонта // Горная техника. 2014. №1. С.60-64.
15. Повышение эффективности применения почасовой горной техники на Мирнинском ГОКе АК «АЛРОСА» / И.В. Зырянов, С.В. Решетников, Г.К. Золотухин, В.Е. Данилова // Горный журнал. 2017. №3. С.55-63.
16. Методика нормирования расхода топлива автосамосвалами в глубоких карьерах / И.В. Зырянов [и др.] // Известия Уральского государственного горного университета. 2017. № 4(48). С.66-71.
17. Зырянов И.В. Тарасов П.И., Тарасов А.П. Многозвенные автопоезда на горных работах. Екатеринбург: Изд-во «Джи-Лайм», 2018. 268 с.
18. Совершенствование добычи и переработки алмазосодержащих руд / И.В. Зырянов [и др.]. Якутск: Издательский дом СВФУ, 2020. 720 с.
19. Отчет об операционных результатах Группы АЛРОСА за 3 квартала и 9 месяцев 2021 г. 19 с. URL: http://www.alrosa.ru/ documents/ операционные результаты/?#2021 (дата обращения: 12.04.2021).
20. ГОСТ 16350-80. Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей [Электронный ресурс]. Введён постановлением № 5857 Государственного комитета СССР по стандартам от 17 декабря 1980 г. Доступ из электронного фонда нормативно-технической и нормативно-правовой информации Консорциума «Кодекс». URL: https://docs.cntd.ru/document/1200004579 (дата обращения: 15.03.2021).
21. Потапов М.Г. Карьерный транспорт: учебник для вузов по специальности «Открытая разработка месторождений полезных ископаемых». 4-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1980. 264 с.
22. Зырянов И.В. Методы повышения надежности систем карьерного автотранспорта в экстремальных условиях эксплуатации. М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2003. 120 с.
Бочкарев Юрий Семенович, доц., ys.bochkarevas-vfu.ru, Россия, Якутск, СВФУ имени М.К. Аммосова,
Зырянов Игорь Владимирович, д-р техн. наук, зав. кафедрой, [email protected], Россия, Мирный, СВФУ им. М.К. Аммосова
STABILISA TION OF THE OPERATION OF FLEET THE MINING AND TRANSPORT MACHINERY AT PLACER DEPOSITS IN CRYOLIZONE
Yu.S.Bochkrev, I.V. Zyryanov
In the article analyzes the dynamics of mining in placer diamond-bearing deposits of cryolithozone. Factors influencing the reliability of quarry dump trucks at the mine «Mayat» of Anabar district of Yakutia have been identified. The recommendations for the exploitation of quarry dump trucks in the development ofplacer deposits in cryolitosone are given.
Key words: quarry dump trucks, number of failures, gravel deposits, cryolithozone, relationship, stability.
Bochkarev Yuri Semenovich, assoc., [email protected] , Russia, Yakutsk, NEFU named after M.K. Ammosov,
Zyryanov Igor Vladimirovich, doctor of technical sciences, head of chair, [email protected] , Russia, Mirny, NEFU named after M.K. Ammosov
Reference
1. Ermakov S.A., Potekhin A.V. Analysis of applied methods of development and equipment at placer deposits of Yakutia // GIAB. 2012. No. S7. pp.218-224.
2. Investigation of operation of BelAZ-7540 dump trucks in the conditions of the North / Yu.S. Bochkarev, M.A. Vikulov, A.M. Ishkov, I.I. Sedalishchev // GIAB. 2015. No. 7. pp.151-157.
3. Balashova N.V. Shift method of work organization: application features // Labor Economics, 2021. Vol.8. No.4. pp.459-474. DOI: 10.18334/et.8.4.112007.
4. Vlasov Yu.A., Spirin E.N., Lyapin A.N. Analysis of the causes of low operational reliability of quarry dump trucks // Scientific vision. Technical sciences. 2016. No. 5. pp.3744.
5. Volkov A.V. Prospects for the development of deposits of strategic metals in the Arctic zone of the Republic of Sakha (Yakutia) // Gold and Technologies, 2020. No. 1.
6. Samoylenko A.G., Cherkasov V. B., Pronin A.S. The influence of the highway profile on the performance of a dump truck // GIAB. 2018. No. S50. pp.230-236. DOI 10.25018/0236-1493-2018-12-50-216-236.
7. Improving the efficiency of using dump trucks in open pit mining / S.E. Gav-rishev, A.D. Kolga, I.A. Pytalev, T.M. Popova // Proceedings of Tula State University. Earth sciences. 2019. Issue 3. pp.161-170.
8. Vueikova O.N., Larin O.N. Issues of improving the efficiency of career vehicles // Bulletin of the Orenburg State University, 2011. No. 10 (129). pp.20-25.
9. Cheban A.Yu. Analysis of the technical equipment of mining enterprises leading the development of gold and silver ore deposits in the Amur region and Khabarovsk Krai //
Modern innovative technologies for training engineering personnel for mining and transport, 2018. No. 1 (5). pp.49-54.
10. Kosolapov A.I., Malofeev D.E., Kuznetsov D.V. Substantiation of the conditions for the use of technological complexes for the development of ore deposits in harsh climatic conditions // Izvestia of higher educational institutions. Mining Journal, 2015. No. 2. pp.4-11.
11. Kuzin E.G., Pudov E.Yu., Dubinkin D.M. Analysis of failures of mining dump truck units in operating conditions // Mining equipment and electromechanics, 2021. No. 2 (154). pp.55-61. DOI: 10.26730/1816-4528-2021-2-55-61.
12. Pawan Y., Suprakash G., Deepak K. Measurement and analysis of performance of mining dump trucks // International Journal of Vehicle Perfor-mance, 2020. No. 6. PP.129150. DOI: 10.1504/IJVP.2020.10028993.
13. Zyryanov I.V., Reshetnikov S.V., Popov V.V. On rational criteria for the service life of quarry dump trucks // Mining Journal, 2014. No. 1. pp.15-18.
14. Zyryanov I.V. Zolotukhin G.K. Standards of technical characteristics of basic aggregates of quarry dump trucks before overhaul // Mining equipment, 2014. No. 1. pp.6064.
15. Improving the efficiency of hourly mining technology at the Mirninsky GOK of AK "ALROSA" / I.V. Zyryanov, S.V. Reshetnikov, G.K. Zolotukhin, V.E. Danilova // Mining Journal, 2017. No.3. pp.55-63.
16. Methodology for rationing fuel consumption by dump trucks in deep pits / I.V. Zyryanov [et al.] // Izvestiya Ural State Mining University, 2017. No. 4(48). pp.66-71.
17. Zyryanov I.V. Tarasov P.I., Tarasov A.P. Multi-link auto-trains in mining operations. Yekaterinburg: Publishing house "G-Lime", 2018. 268 p.
18. Improving the extraction and processing of diamond-bearing ores / I.V. Zyryanov [et al.]. Yakutsk: NEFU Publishing House, 2020. 720 p.
19. ALROSA Group Operating Results Report for 3 quarters and 9 months of 2021 19 p. URL: http://www.alrosa.ru / documents/ operational results/?#2021 (accessed 12.04.2021).
20. GOST 16350-80. The climate of the USSR. Zoning and statistical parameters of climatic factors for technical purposes. [Electronic resource]: Introduced by Resolution No. 5857 of the USSR State Committee on Standards of December 17, 1980. Access from the electronic fund of regulatory, technical and regulatory information of the Consortium "Codex". URL: https://docs.cntd.ru/document/1200004579 (accessed: 03/15/2021).
21. Potapov M.G. Quarry transport: textbook for universities on the specialty "Open mining of mineral deposits". 4th ed., reprint. and additional M: Nedra, 1980. 264 p.
22. Zyryanov I.V. Methods of increasing the reliability of quarry vehicle systems in extreme operating conditions. Moscow: Publishing House "Ore and Metals", 2003. 120 p.
