Погрузка и доставка руды самоходным оборудованием

На долю самоходного оборудования на подземных рудниках России приходится до 60% доставки добываемых руд. Используют следующее самоходное оборудование: погрузочные, погрузочно-доставочные и погрузочно-транспортные машины; погрузчики в комплексе с автосамосвалами и самоходными вагонами; подземные экскаваторы и другие вспомогательные машины (бульдозеры, скреперы).

Наибольшее распространение получили погрузочно-доставочные машины (ПДМ). Самоходные машины выпускают на пневмошинном и гусеничном ходу с дизельным, электрическим и реже с пневматическим приводом. К машинам с дизельным приводом предъявляются высокие требования по очистке выхлопных газов. Они требуют повышенных затрат на проветривание выработок.

По типу рабочего органа и назначению самоходное оборудование подразделяется на:

- погрузчики, рабочий орган которых представлен ковшом или в виде нагребающих рычагов;

- погрузочно-доставочные машины с грузонесущем ковшом (ковш выполняет одновременно роль погрузочного и доставочного органа) и машины с отдельным аккумулирующим бункером;

- транспортные машины с кузовом – автосамосвалы и самоходные вагоны.

Самоходная горная техника успешно применяется при отработке:

· пологих и наклонных залежей с естественным поддержанием очистного пространства, работая непосредственно в открытых камерах;

· мощных и весьма мощных рудных тел этажной или подэтажной выемкой с площадным, торцовым и площадно-торцовым выпуском руды под обрушенными породами;

· горизонтальных и слабонаклонных залежей с искусственным поддержанием очистного пространства; самоходное оборудование движется по слоевым выработкам и закладочному массиву.

Погрузочные машины на гусеничном ходу с нагребающими рычагами используются в основном на проходческих работах (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Погрузочная машина с нагребающими лапами типа ПНБ.

Ковшовые пневмоколесные погрузчики.В числе погрузочных машин на подземных рудниках получили распространение дизельные погрузчики с ковшом емкостью 1-6 м³ фирм «Вагнер» (Германия), «Катерпиллер» (США), «Тамрок» и «Терекс» (Финляндия) (рис. 5.7). Они используются в комплексе с автосамосвалами.

а б

Рис. 5.7. Ковшовые погрузчики.

а – «Катерпиллер»; б – Терекс.

Производительность комплекса машин достигает 2000 т/смену и более. Используются они также и на вспомогательных работах.

Погрузочно-доставочные машины (ПДМ).Данный тип машин наиболее широко распространен и практически вытеснил скреперную доставку. Ковшовые ПДМ в зависимости от емкости ковша делятся на: легкие с полезной грузоподъемностью ковша 2-3 т; средние – 4-6 т и тяжелые – 7-8 т и более. Применяются ПДМ с шарнирно-сочлененной рамой (рис. 5.8) следующих типов: «Торо» (Финляндия), «СТ» (США), «Эймко» (США), «Каво» (Швеция), «СУ-3» из отечественных – ПД-6 и ПД-8.

а б

в г

д

е

Рис. 5.8. Погрузочно-транспортные машины.

а – ПД-6; б – СУ-3; в и г – Торо; д и е – СТ.

Расстояние доставки ПДМ не превышает 150-400 м, на больших расстояниях более эффективно использование автосамосвалов и самоходных вагонов. Так, при работе ПДМ в комплексе с двумя автосамосвалами грузоподъемностью 25 т производительность при длине доставки 1000 м составляет 1000 т/смену и более.

В последнее десятилетие достигнуты большие успехи в автоматизации работы ПДМ [В.Н. Опарин, 2007].

Одним из бесспорных лидеров в области автоматизации ПДМ является компания Sandvik, чья система автоматизации, называемая AutoMine, была доведена до коммерческой реализации раньше других.

Для навигации в этой системе (а также в реализованной несколько позже фирмой Caterpillar аналогичной системе MINEGEM) используется установленный на борту машины лазерный сканер, который во время движения сканирует поверхность выработки, фиксируя изменения ее профиля и позволяя определять местоположение машины в течение миллисекунд. Лазер постоянно обновляет карту выработки, в связи с чем постоянно происходит обмен большими объемами данных. Для их передачи используется беспроводная рудничная локальная компьютерная сеть (11 Мбит/с).

Созданная система позволяет уменьшить количество персонала, так как один оператор способен управлять тремя ПДМ, которые большую часть цикла работают автономно, и только операция зачерпывания выполняется оператором дистанционно при помощи системы видеонаблюдения.

Благодаря ДУ повышается безопасность и улучшаются условия труда оператора, который может располагаться на значительном удалении от работающей ПДМ, например, в офисе на поверхности или вообще в другом часовом поясе. В принципе, возможно из нескольких центров ДУ, расположенных в разных часовых поясах, управлять оборудованием по всему миру. Таким образом, можно обеспечить круглосуточную работу машин, при занятости операторов только в дневное рабочее время.

Другое преимущество автоматизированных ПДМ: машина требует меньше техобслуживания, так как переключение передач выполняется в оптимальный момент, двигатель всегда работает на допустимых оборотах, проскальзывание колес меньше, риск столкновения с бортом выработки или другой машиной практически сведен к нулю.

Недостатком системы AutoMine является ее дороговизна. Монтаж ее осуществляется на специально подготовленном участке или на вновь построенном руднике. Участок рудника с работой автоматизированных ПДМ непременно должен быть отделен от других выработок и доступ персонала тщательно контролируется.

Погрузочно-доставочные машины с грузонесущим (аккумулирующим) кузовом.Машины данного класса загружаются и транспортируют горную массу в собственном кузове (рис. 5.9). В зависимости от грузоподъемности они подразделяются на: легкие «Каво 510», «Каво 511» (Швеция), «Эймко 803» (США) и тяжелые «Джой» (США), «Каво» (Швеция), «ПТ-4» (Россия). Легкие машины с опрокидным кузовом емкостью до 2, 5 м³ обеспечивают производительность от 160 до 600 т/смену при доставке на расстояние до 50 м. Производительность тяжелых машин может достигать более 2000 т/смену при расстоянии доставки до 150 м.

Рис. 5.9. Погрузочно-транспортная машина ПТ-4.

Наличие аккумулирующего кузова предопределяет более сложную конструкцию и ограничивает область применения этих машин транспортировкой мелкокусковой и малоабразивной руды. В настоящее время эти машины вытесняются более производительными ковшовыми ПДМ.

Подземные экскаваторы.Применяются, главным образом, в камерах большого сечения с широким фронтом работ при отработке мощных пологих залежей камерно-столбовыми системами разработки.

Экскаваторы с ковшом емкостью 1-2 м³ работают в комплексе с автосамосвалами. Высота камер при этом должна составлять не менее 6 м. Для стесненных условий выпускают экскаваторы с укороченной стрелой и рукоятью. Производительность на погрузке достигает 700 т/смену. Эти машины получили распространение на рудниках корпорации «Казахмыс» (Республика Казахстан).

Самоходные транспортные машины.Самоходные транспортные машины представлены автосамосвалами и самоходными вагонами (рис. 5.10). Загрузку последних осуществляют ковшовые погрузчики, ПДМ, экскаваторы и вибропитатели.

В последние года самоходные вагоны практически вытесняются автосамосвалами, которые обеспечивают более высокую производительность, надежность и возможность транспортировать руду любой крупности. Автосамосвалы применяются для доставки рудной массы на расстояния 300-1000 м и более к рудоспускам и нередко по уклонам на поверхность.

а б

Рис. 5.10. Подземные автосамосвалы.

а – Торо-40 (Финляндия); б – МоАЗ-7529 (Белоруссия).

В конструктивном отношении автосамосвалы представлены тягачом с шарнирно-сочлененной рамой или жесткой базой с кузовом грузоподъемностью 40-80 т. Они обладают относительно малыми габаритами, большой маневренностью, оборудованы дизельным двигателем и опрокидным кузовом. Производительность, в зависимости от длины транспортирования, составляет 600-1500 т/смену.

На рудниках России распространение получили автосамосвалы с опрокидным кузовом грузоподъемностью 20-40 т типа «Торо 40», и отечественные – «МоАЗ». Данные машины применяются в основном при камерно-столбовых и слоевых с закладкой системах разработки.

Самоходные вагоны.Самоходные вагоны имеют пневмоколесный челноковый ход и кузов-бункер емкостью до 12 м³. Последний оборудуется донным скребковым конвейером, предназначенным для разгрузки перевозимой горной массы. Применение получили вагоны марок «БВС-15» (отечественные) и зарубежные «10С-2Е» (Джой, США) грузоподъемностью 15 и 10 т соответственно.

Как было сказано выше, они имеют ограниченную область применения и используются, в основном, для транспортировки мягких руд (калийные соли). Основными недостатками являются: быстрый износ донного конвейера, большие затраты на энергию; низкая скорость движения и небольшая производительность до 300-500 т/смену при длине доставки 100-200 м.

Обобщая использование самоходного оборудования в условиях подземных рудников, отметим следующие его достоинства: высокая производительность, мобильность, способность к автоматизации, универсальность. Недостатками являются: высокая стоимость оборудования; необходимость в высококвалифицированных специалистах по обслуживанию машин; проходка выработок увеличенного поперечного сечения под СО требует дополнительных затрат на их крепление и поддержание; увеличение затрат на вентиляцию горных выработок в 1, 5-2, 0 раза при использовании машин с дизельным приводом.

Тем не менее, достоинства самоходного оборудования по сравнению с другими видами горных машин, используемых на погрузке и доставке руды очевидны и существенны:

· производительность процесса возрастает на порядок;

· заметно повышается безопасность работ;

· до минимума сокращается объем ручного труда;

· мобильность самоходного оборудования позволяет организовать многозабойность его работы;

· создаются реальные условия для автоматизации процесса.