Приведен опыт ведущих рудников мира по применению современных горных машин. Раскрыты аспекты использования новых типов буровой, погрузочной и вспомогательной техники в сложных геотехнологические условиях разработки рудных месторождений. Приведены условия перехода на безремонтный режим работы подготовительных и очистных участков шахт.
Современное мировое производство рудного сырья постепенно набирает темпы и расширяет географию экспорта. Благодаря снижению цен на морские перевозки активно ведется разработка платины, золота, урана, железа в Южной Африканской республике; золота и железа в Индии; урана и железа в Германии; марганца, железа, урана в Украине; никеля, меди, железа в России; золота и железа в Бразилии; меди в Замбии; золота, никеля, меди, железа в Канаде; золота, серебра, цинка, меди, свинца, железа в Америке; железа в Австралии и Китае; меди в Польше и Чили; хромита в Финляндии и т.д. Подавляющее большинство стран добывает железную руду и опыт использования современных горных машин имеет большое значение для отечественных горнорудных предприятий, ведущих разработку подземным способом. Украинские производители железорудного сырья представлены следующими горнодобывающими предприятиями. Это ОАО «Криворожский железорудный комбинат» с шахтами им. Ленина, «Гвардейская», «Октябрьская» и «Родина»; ОАО «Сухая Балка» с шахтами «Юбилейная» и им. Фрунзе; ОАО «АрселорМиттал Кривой Рог» с шахтоуправлением им. Артема; ЗАО «Запорожский железорудный комбинат» с шахтами «Проходческая» и «Эксплуатационная» и др.
Последние разработки буровой, погрузочной и вспомогательной техники ведущих производителей применяются на шахтах и рудниках многих стран мира, таких как Канада, Южная Африка, Латинская Америка, Австралия, Польша, Россия и Украина. Основным современным направлением совершенствования горного оборудования шведской «Atlas Copco» и финской «Sandvik Tamrock» компаний является применение на буровых установках и погрузочных машинах компьютеров со специальным программным обеспечением, которое имеет широкие возможности. Современный уровень автоматизации, компьютеризации и программирования требует применения в горнорудном машиностроении новейших разработок. Разнообразие горно-геологических условий подземной разработки месторождений руд черных и цветных металлов во многих странах мира требует применения высокоавтоматизированного, высокопроизводительного и малогабаритного оборудования. В некоторых странах мира открытая разработка месторождений запрещена законодательством. Другие страны переходят на подземную добычу благодаря увеличению глубины разработки, повышению себестоимости добычи, росту экологических проблем и т.д. Подземная добыча руд с учетом этих факторов требует совершенных горных машин, удовлетворяющих требованиям прогрессивных технологий. Поэтому мировой опыт использования бурового, погрузочного и вспомогательного оборудования на ведущих рудниках мира требует всестороннего изучения.
из новых рудников Anglo Platinum Group, расположенном в Южной Африке, является «Waterval», который находится вблизи города Рюстенбурга, в 150 км от Йоханесбурга. Годовая производственная мощность 3,2 млн т руды, мощность пластов 0,6 м с углом падения 9°. Для разработки платиновых руд была выбрана камерно-столбовая система разработки. Очистные камеры высотой 1,8–2 м по размерам очень сжатые. Это означает, что выработки проходят с минимальным сечением и использованием исключительно невысокого оборудования. Проектировщики рудника «Waterval» сотрудничали со многими производителями горного оборудования, способными удовлетворить выдвинутые требования. Результатом сотрудничества стало соглашение на изготовление горного оборудования шведском компанией «Atlas Copco». Оборудование для оснащения забоев это первый шаг к работе в низких по высоте выработках, так что компания «Atlas Copco» должна была повторно воспроизвести версию существующей малогабаритной бурильной установки Boomer S1L. Несколько из первых версий этих машин работают в выработках с высотой до 1,7 м.
Первая из этих моделей была уже опробована в компании Polkowice-Sieroszowice на медном руднике «KGHM» в Польше, где высота выработок 1,6 м. «KGHM» добывает примерно 28 млн т/год медной руды из шахт Lubin, Rudna и Polkowice-Sieroszowice. Часть рудного тела на шахте Rudna все еще пласты до 10 м, и здесь «KGHM» использует погрузочно-транспортные машины Toro 50D и Wagner ST-8BS. За 2–5 лет большое количество мощных пластов будет отработана и компания должна будет уделять внимание добыче руды из тонких пластов. Чтобы удержать рост расходов и максимизировать эффективность добычи, компания переходит к методам подземной разработки залежи с низкой мощностью пласта, схожих с теми, которые отрабатываются в Южной Африке на платиновом руднике. Решение вводить низкие по высоте машины было принято в 1995 г. и рудник «KGHM» тогда начал заказывать соответствующее оборудование. «Atlas Copco» была среди первых компаний-поставщиков, которые предлагали распространные и специальные буровые установки для крепления выработок анкерами. Рудник «KGHM» строил LHD парк главным образом состоящий из машин погрузочно-транспортного типа Toro 400LP LHDs и их прототипов польского производства типа DFM Zanam-Legmet. В таких геотехнологических условиях горные работы превращаются в очень сложные операции. Температура нетронутого массива горных пород достигает почти 55°C. Поскольку шахты рудника «KGHM» показывают высокий геотермический температурный градиент, и машины компании «Atlas Copco» оснащены кондиционерами. Но через низкую высоту выработок, машины имеют навесы, а не кабины, и система кондиционирования была адаптирована для работы с навесами. Управление навесами выполняется гидравлически, что позволяет менять его высоту от 1,4 м при транспортировке машины по горным выработкам до 1,6 м, устанавливаемой при бурении. Для низкой высоты машин с целью улучшения видимости компания разработала смотровую щель, которая может быть открытой, когда навесы опущены. Новая технология позволяет буровым установкам работать более или менее автономно в определенных производственных процессах. Кроме того, оперативная диагностика, разработка программного обеспечения и соответствующего оснащения помогают уменьшить простои и увеличить экономическую эффективность производства. В результате этого, актуальным направлением становится оптимизация таких технологических процессов, как бурение, погрузка и транспортировка.
Неудивительно, что компании, подобные «Atlas Copco» и «Sandvik Tamrock» – главные в направлении более надежного и более производительного бурения. Оба производителя в течение нескольких последних лет создают машины, которые оборудованы сложными системами управления. Результатом этого является использование высокого уровня технологии автоматизации бурения, и компании получили значительное опережение в этой сфере. Самыми последними разработками этих компаний в области бурения являются машины, оснащенные стандартной технологей PC и эксплуатационными программами для выполнения автоматического бурения. «Atlas Copco» объясняет, что использование общих сетей типа Интернет для передачи данных и Iredes для форматирования данных приведет в будущем к интеллектуализации шахт. Оборудование всей техники компьютерами фирма «Atlas Copco» объясняет возможностью связывание в общую сеть передачи данных по шахте, так что схемы бурения могут быть перенесены в необходимое место. Самая последняя разработка компании – приспособление удаленного доступа RRA, соединяющее буровую установку с сетью клиента с целью передачи данных и поиска неисправностей. Система RRA уже используется на шахте в Кеми и позволяет ей получить информацию о буровой установке в любой точке сети шахты через компьютер или в сети Интеренет.
Новейшая техника и оборудование делают шахту по добыче хромита в Кеми (Финляндия) особенной. На данный момент 1,2 млн т руды в год добывается из карьера. В 2004 г. только 20% добычи руды поступало из шахты, остальная часть из карьера. Начиная с 2007 г. вся добыча руды ведется в шахте. Шахта в Кеми создала свою базу данных и извлекает выгоду из последних технологий LAN, применяемых на новых машинах, одной из которых является выбранная буровая установка Boomer L2C, оснащенная опцией «Система удаленного доступа». Эта технология широкополосной сети LAN работает на частоте 1,2 ГГц и позволяет передавать данные от машин непосредственно в офис шахты. Данные относительно бурения, силы подачи, промывки и скорости вращения инструмента могут быть проверены в реальном времени. Систему LAN планируют установить на горизонтах 475 и 500 м, но в недалеком будущем она будет установлена и на других горизонтах шахты. В будущем все оборудование и персонал шахты в Кеми будут иметь маленькие приемники, которые смогут показывать точное их местонахождение в шахте.
Технология LAN улучшает использование оборудования, уменьшает время простоя и делает более эффективным техническое обслуживание. Если машины делают ошибки, на дисплеях в кабине, а также в офисе шахты показывается предупреждение. Из офиса шахты можно войти в контакт с заводом Оребро «Atlas Copco» в Швеции, используя пароль пользователь входит в электронную систему буровой установки и устраняет ошибку. С целью регулирования рабочих параметров компания через беспроводную сеть LAN в шахте устанавливает на буровой установке бортовые компьютеры с новым программным обеспечением. Если возникают незначительные ошибки, то буровая установка может продолжать работать, тогда как с помощью программного обеспечения производится устранение неполадок. Все это – подобно мечте шахтера – осуществляют технологии, решаются вопросы путем нажатия нескольких кнопок.
С 1980 г. компания «Atlas Copco» экспортировала 35 комбайнов для проходки вертикальных выработок типа Robbins 73 RM. Эта техника может бурить вертикальные выработки диаметром 1,8–3,1 м. С целью повышения производительности и получения возможности управлять оборотами двигателей компания разработала и внедрила новый двигатель переменного тока. Впервые подобные двигатели были использованы на двух комбайнах Robbins 73 RM, которые экспортировались в начале 2002 г. в объединение «Норильскникель» (Северная Сибирь, Россия). Преимуществами нового двигателя марки АС является эффективность, надежность и уменьшение эксплуатационных расходов. Возможность изменения скорости разбуривателя особенно эффективна для случаев при широком изменении геологических условий, а именно от крепких горных пород до мягких. Мягкие породы требуют большего крутящего момента, чем твердые. Проходческий комбайн Robbins 73 RM использует полный крутящий момент при низкой скорости, что позволяет замедлить запуск и остановку в диапазоне 0–8 оборотов в минуту. Гидравлическая система двигателя гарантирует замедленность крутящего момента, т.е. без ударов, которые уменьшают срок эксплуатации комбайна. Кроме этого, монтаж и демонтаж такого комбайна требуют минимального количества персонала.
Mindola – ныне самая глубокая шахта замбийского объединения медных рудников (ZCCM). Ее будущее целиком зависит от успешной эксплуатации запасов ниже горизонта 1330 м. В настоящее время это самый глубокий добывающий горизонт. С целью эксплуатации свыше 27 млн т медной руды шахта была углублена для будущей добычи на горизонт 1570 м. Рудная залежь шахты Mindola имеет мощность 8–14 м и угол падения 55°. Современный прогресс в области горного оборудования, технологии взрывных работ, механики горных пород могут увеличить производительность шахты. Поэтому на шахте широко применяют машины типа Cubex DTH, произведенные финской компанией «Sandvik Tamrock». Машины оборудованы поглощающими пневматическими ударниками и предназначены для бурения эксплуатационных скважин диаметром 165 мм и длиной до 80 м. Для транспортировки отбитой руды в шахте применяют погрузочно-транспортные машины типа Toro 300s и Toro 301 с вместимостью ковша 3,5 м3.
Шахта El-Teniente в Чили разрабатывает медную залежь размерами 2,8 км длиной по простиранию, 1,9 км шириной и 1,8 км глубиной. Запасы руды составляют около 4000 млн т и разрабатываются уже 100 лет. Примерно 2800 шахтеров работают на семи горизонтах. Месторождение разрабатывается с использованием системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород. На данный момент шахта имеет почти 1500 км подземных горных выработок и готова приобрести значительное количество горнопроходческого оборудования, поскольку данное направление является основным для развития шахты. Новый парк горного оборудования включает в себя 10 крупных самоходных бурильных установок Axera 05 Rikotus «Sandvik Tamrock», используемых на подготовительных работах и для вторичного дробления руды на транспортных горизонтах. 13 погрузочно-транспортных машин Toro 007 LHDs с вместимостью ковша 5,4 м3 задействованы в погрузке горной массы также при подготовке месторождения. El-Teniente имеет большой опыт работы с погрузочно-транспортными машинами типа Toro 350s и 400s. Это и стало причиной покупки новой машины типа Toro 007s. Также на это повлиял фактор использования в шахте большого спектра буровой техники других марок, таких как Minimatics, Solos и Robolts. Погрузка и транспортировка руды это важнейшие операции при подземной добыче. Для увеличения объемов добычи, уменьшения времени на простои, эксплуатационных расходов и увеличения безопасности обслуживающего персонала необходима автоматизация горного производства. Автоматизация производственных процессов позволяет горнодобывающим компаниям получать существенные доходы от производительности, хотя такая технология очень дорогостоящая. Большой опыт компаний «Atlas Copco» и «Sandvik Tamrock» позволяет автоматизировать процесс погрузки и доставки. И самое важное то, что автоматизированную шахтную технологию «Sandvik Tamrock» уже используют на шахте El-Teniente для управления тремя погрузочно-транспортными машинами типа Toro 0010 LHDs.
Рудник Barrick Goldstrike Mines (BGMI) расположен к северу от маленького города Carlin в штате Невада, США. Большое рудное тело Meikle было разведано в 1989 г. и начало разрабатываться шахтой. Рудное тело включает золотоносную руду высшего сорта, в которой наблюдаются включения силикатных известняков Девона, которые сформировались в виде трещиноватых интрузий. Особенностью подземной разработки на руднике BGMI является широкий спектр вмещающих пород, которые прежде всего способствуют усовершенствованию анкерное крепление горных выработок, с использованием различных растворимых смол. Сегодня шахты BGMI одним большим рудником разрабатывают множество обособленных рудных тел. Залежь Rodeo, которая находится в 1372 м южнее Meikle, простираются приблизительно на 244 м, вертикальная площадь ее примерно 760×300 м. Шахта сооружалась с 1997 по 2001 г., а добыча золотоносной руды началась с 2002 г. В период строительства шахты BGMI велась разработка рудной залежи, которая находится между Rodeo и Meikle.
На основании геологической и геомеханической характеристик для разработки запасов залежи была принята система разработки с закладкой выработанного пространства. Вмещающие горные породы Rodeo являются неустойчивые, поскольку состоят преимущественно из аргиллитов. При проведении подземных горных работ без установки крепления кровля горных выработок деформируется. Крепление горных выработок выполняется с помощью анкеров из расчета 1 анкер на 1,64 м2, а на некоторых участках отложений еще применяется торкретбетон толщиной 38–127 мм. Поэтому в BGMI было принято решение механизировать процесс крепления горных выработок, а также применять и новую анкерную крепь. При разработке залежи Rodeo для крепления горных выработок ежегодно используется 800 анкеров Swellex, разработанных компанией «Atlas Copco». На бурении шпуров под анкера, а также для их установки рудник BGMI применяет установку Axera Robolls производства компании «Sandvik Tamrock». Для возведения торкрет-бетонного крепления используют машины Normet и Spraymec производства этой же компании, машина Normet выполняет вспомогательные операции. Транспортировка бетона к месту его нанесения выполняется с помощью машин типа Spraymec.
Использование новейшей техники открывает возможности более эффективного проведения добычных работ и является главным направлением развития горнорудной промышленности Украины. Частичное или полное использование горного оборудования зарубежного производства позволяет перейти на безремонтный режим работы подготовительных и очистных участков, внедрение рационализации технологических параметров и обеспечение высокой техники безопасности проведения горных работ.
Сообщения
