X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

В настоящее время в Жезказганских рудных месторождениях вводится в эксплуатацию подземные рудники, залегающие на больших глубинах, в сложных горно-технических условиях, с низким содержанием ценных компонентов, значительно увеличивается производственная мощность действующих и вновь строящихся шахт и рудников. Отработка промышленных запасов минерального сырья требует применения современных мощных, надежных и высокопроизводительных машин, обеспечивающих комплексную механизацию и автоматизацию основных и вспомогательных технологических процессов.

В последнее время на подземных рудниках Жезказгана происходит полное обновление всего парка подземного самоходного оборудования, особенно бурильных установок, погрузочных и транспортных машин. В этой области осуществлено значительное повышение производительности, скоростей движения и мощности привода применяемого оборудования за счет внедрения новых, высокопроизводительных видов специализированных самоходных машин и особенно мощных комбинированных погрузочно-транспортных машин, позволяющих комплексно выполнять весь объем работ по погрузке и доставке горной массы из очистных и проходческих забоев.

Внедряются дистанционно управляемые погрузочно-транспортные машины на месторождении, где ведутся работы по извлечению междукамерных целиков для повторной отработки оставленных запасов в целиках.

Шахты Жезказгана работают исключительно по новой технологии, где все производственные процессы практически полностью механизированы и автоматизированы. Для бурения шпуров используются самоходные бурильные установки Paramatik H205T, Monomatic, Boomer (Atlas Copco) и др., погрузка руды производится с помощью ковшовых погрузчиков САТ-980G, LН514, ST14; транспортирование горной массы осуществляется большегрузными автосамосвалами TORO-50 и MT2010, MT5020 и др. Широко используются на вспомогательных работах: самоходные полки СП-18, СП-24, для механизированного заряжания шпуров ПМЗШ-2, ПМЗШ-5К, подземные автобусы и др.

Рудные шахты, оснащенные высокопроизводительными современными отечественными и импортными горными машинами, позволяют эффективно разрушать породы самой различной крепости, осуществлять их последующую выемку, погрузку и транспортировку по горизонтальным и наклонным выработкам, дают мощный толчок в развитии экономики Казахстана.

К конструкциям современных горных машин предъявляются высокие требования:

- хорошая мобильность машины и высокие рабочие скорости;

- простота конструкции и удобство управления;

- минимальный удельный расход энергии;

- работа в наклонных положениях, предусмотренных технологическим процессом;

- надежность в работе и высокая износостойкость;

- минимальная металлоемкость;

- широкие внедрения автоматизации;

- удобство технического обслуживания и ремонта.

Разнообразные и сложные горно-технические условия разработки руд цветных металлов предопределяют применение различных по конструктивному выполнению и технологии систем разработки, а они, в свою очередь, определяют широту диапазона необходимых конструкций и типоразмеров машин [1].

К факторам, влияющим на конструктивное выполнение и рабочие параметры машин, относятся:

- высокая крепость и абразивность руд;

- разнообразие площадей поперечных сечений очистных забоев;

- жесткие требования по ограничению загрязнения воздушной среды (пыль, газ, масляный туман);

- крутые повороты, ограниченные площади поперечного сечения выработок, плохая видимость, неровная и обводненная почва, наличие подъемов и спусков, затрудняющих мобильность при перемещении и работе оборудования.

Под комплексом следует понимать совокупность машин, обеспечивающих механизацию всех звеньев технологического процесса, увязанных по их основным параметрам и производительности. В него входят машины для бурения шпуров и скважин, заряжания взрывчатыми веществами (ВВ), погрузки и транспортирования руды, крепления очистных забоев и выработок, зачистки почвы камер, закладки выработанного пространства (когда она входит в технологический процесс очистной выемки и выполняется самоходными машинами). В комплекс не следует включать машины для перевозки людей, грузов и технического обслуживания (краны, топливозаправщики, передвижные мастерские), которые относятся к категории обслуживающих и могут обеспечивать работу нескольких добычных комплексов. Выбранный комплекс машин должен соответствовать горно-технологическим параметрам применяемой системы разработки, и главным образом производительности [2].

В последнее время предпочтение отдают машинам фирмы Atlas Copco (Швеция).

Atlas Copco Boomer - современные мощные самоходные проходческие буровые установки c эргономичным и удобным рабочим местом для оператора. В этой серии компания выпускает машины для обуривания забоя площадью от 6 до 206 м². Уникальная система стрел Atlas Copco отличается широтой условий применения и точностью позиционирования. В зависимости от условий бурения можно подобрать перфоратор с ударной силой от 16 до 30 Вт. Управление осуществляется с помощью гидравлической – DCS (Direct Control System), или компьютерной – RSC (Rig Control System), систем. Установки Boomer нового поколения серий S, M, L, и E изготавливаются по технологии модульной сборки. Многие компоненты установок различного типа взаимозаменяемы [3].

Для бурения глубоких скважин применяются установки добычного бурения Simba- высокорентабельные и производительные агрегаты, отличающиеся большой точностью бурения глубоких скважин. Могут комплектоваться гидравлической (DCS), электронной (EDS) или компьютерной (RCS) системой управления.

Atlas Copco RocketBoomer281 - гидравлическая буровая установка с перфоратором СОР 1838 и стрелой BUT 28 для проходки туннелей и горных выработок.

Особенности конструкции:

- Гидравлическая буровая система со встроенной функцией защиты от заклинивания буровой штанги RPCF (Rotation Pressure Controlled Feed force). Независимые гидравлические насосы для функций удара/позиционирования, вращения и демпфирования позволяют оптимизировать процесс бурения и повысить производительность.

- Перфоратор СОР 1838 с устройством двойного гашения отдачи обеспечивает высокую скорость бурения и увеличивает ресурс бурового инструмента. Надежность работы благодаря системе смазки, включающей смазку внутренних частей перфоратора, герметичность стяжных болтов и сопряженных поверхностей, низкие эксплуатационные затраты и большой срок службы до капитального ремонта.

- Гидравлические податчики серии ВМН 2800 из алюминиевого профиля с двойным дном с высоким сопротивлением кручению. Сменные профили из нержавеющей стали и полимерные вкладыши скольжения обеспечивают большой ресурс и низкие эксплуатационные затраты. Вращение податчика осуществляется на 360º.

- Прочная стрела-манипулятор BUT 28 обеспечивает прямое, быстрое и точное координатное перемещение податчика от шпура к шпуру. Улучшенная конструкция основных пальцевых соединений и новые упорные подшипники на всех шарнирных сочленениях стрелы. Максимальный угол подъема + 65°(- 30°), максимальный угол поворота стрелы ± 35°. Выдвижение стрелы 1250 мм.

- Прочное полноприводное шасси с шарнирно-сочлененной рамой облегчает маневрирование в узких тоннелях и выработках. Гидроусилитель руля, надежные тормоза, централизованная смазка шасси. Четыре стабилизирующих домкрата.

- Базовая комплектация станка включает телескопическую защитную крышу оператора по стандарту FOPS, кабельный барабан, рабочее освещение (2×500 Вт, галогеновые), водяной бустерный насос и гидронасосы с функцией разгрузки для облегчения запуска и снижения пускового тока.

Основные компоненты буровой установки:

1. Гидроперфоратор 1 × СОР 1838МЕ

2. Податчик 1 × ВМН 2800 серия

3. Стрела 2 × BUT 28

4. Буровая система DCS 18-280

5. Шасси DC 10.

Таблица 1. Техническая характеристика перфоратора СОР 1838МЕ-05

Показатели	Параметры
1.Типоразмер хвостовика	R32,R38 или T38
2.Высота до центра бурения, мм	88
3. Энергия удара, кВт	20
4. Частота ударов, Гц	60
5. Гидравлическое давление, макс., бар.	230
6. Система вращения	независимая
7. Частота вращения, об/мин	0-300
8. Крутящий момент, макс., Нм	540
9. Масса, кг	171
10. Уровень шума	< 106 дБ(А)

Установка MinimaticDD420-60 (Sandvik) является одностреловой электрогидравлической буровой кареткой для быстрой и точной выемки породы и проходки туннелей сечением 8 – 44,5 м² [4].

Гидравлически управляемая буровая система с добавлением автоматических функций и различных контрольно-измерительных приборов позволяет обеспечить продуктивную и высококачественную выемку породы. Встроенная система диагностики помогает сократить время, затрачиваемое на техническое обслуживание.

Перфоратор HLX5 обеспечивает высококачественную производительность и долгий срок службы. Универсальная стрела TB 60 имеет оптимально большую зону охвата и полную автоматику параллельности шпуров. Стрела также может использоваться для проведения сбоек и бурения шпуров для анкерной крепи. Мощное 4-х приводное шасси с центральным сочленением обеспечивает хорошо сбалансированное быстрое и безопасное передвижение.

Для очистной выемки полезных ископаемых и проведения подготовительных выработок, а также на строительстве тоннелей различного назначения предназначена погрузочная машина CAT-980 фирмы «Catarpillar» (США). Машина выполнена на пневмоколесном ходу с погрузочным органом нижнего черпания и состоит из силовой установки, гидромеханической трансмиссии, ходовой части, рулевого управления, тормозной системы, ковшового погрузочного органа и кабина управления.

Погрузочно-доставочные машины (ПДМ) Atlas Copco применяют в шахтных условиях. Их размеры оптимальны для подземной эксплуатации, что позволяет этим машинам функционировать в очистном пространстве и в горных выработках. ПДМ способны преодолевать большие уклоны и быстро перемещаться на существенные расстояния. ПДМ представляют собой шарнирно-сочлененные низкопрофильные погрузчики с ковшами большого объема, обеспечивающими высокую производительность при перемещении породы. Atlas Copco выпускает ПДМ с дизельными силовыми агрегатами и с электрическим приводом. Грузоподъемность ПДМ приблизительно на 50 % выше грузоподъемности фронтального погрузчика с аналогичным размером двигателя. Дополнительные преимущества погрузочно-доставочной техники Atlas Copco – устойчивость благодаря увеличенной колесной базе, маневренность и высокая скорость откатки даже при предельных нагрузках [5].

Модельный ряд Atlas Copco охватывает полноприводные ПДМ грузоподъемностью от 3,6 (ST2D) до 15 т (ST1520). Дизельные ПДМ Scooptram маркируются символами «ST», а машины с электроприводом – «EST». Большая часть погрузчиков оснащена запатентованной Atlas Copco тормозной системой SAHR, сохраняющей работоспособность при отказе отдельных элементов и обеспечивающей надежное торможение и продолжительный срок эксплуатации ее частей. Основными критериями выбора погрузчика являются размеры горных выработок, объем ковша, зависящий от плотности руды, и необходимого уровня маневренности ПДМ. Его определяют по плану горных работ, анализируя траектории движения машины и углы ее поворота. Из возможных вариантов погрузчиков выбирают самый производительный.

Высокопроизводительные автосамосвалы MINETRUCK компании Atlas Copco предназначены для транспортирования пород на подземных горных работах.

Компания Atlas Copco предлагает широкий выбор полноприводных шахтных самосвалов для подземных горных работ и проходки туннелей. В модельном ряду представлены самосвалы грузоподъемностью 20 – 60 т с кузовами, рассчитанными на перевозку пород любой твердости. В стандартной комплектации каждой модели предусмотрен кузов с двухцилиндровой подъемной системой. Для работы в труднодоступных местах можно выбрать низкопрофильную модель, модификацию с кузовом Teletram или с системой эжекторного типа. Самосвалы оснащаются тормозной системой SAHR, обеспечивающей надежное торможение и продолжительный срок эксплуатации.

Шахтный самосвал MT5010 имеет рабочую грузоподъёмность 50 тонн, оснащён эргономичной кабиной оператора и готов обеспечить производительность для наиболее крупных подземных выработок [6]. В таблице 2 приведен типоразмерный ряд рудничных самосвалов для доставки в горных выработках и тоннелях сечением от 20 м².

Таблица 2 Типоразмерный ряд рудничных самосвалов МТ Atlas Copco

Самосвал	МТ2010	МТ431В	МТ436В	МТ436LP	MT5020	MT6020
1. Габариты выработки (рекомендуемые) ширина × высота	4,0 × 5,0	5,0 × 4,5	5,0 × 4,5	5,0 × 3,0	5,5 × 5,0	5,5 × 5,0
2. Грузоподъемность, т	20	28,12	32,65	32,65	50	60
3. Рабочая масса (пустой), т	20,5	28	30,6	30,6	42	43,9
4. Ширина по кузову, мм	2172	2795	3050	3353	3200	3440
5. Максимальный радиус поворота, мм	7490	8570	7541	8571	9320	9322
6. Высота по козырьку, мм	2444	2740	2680	2300	2815	2829
7. Высота подъема кузова, мм	4438	5365	5385	5000	6910	7010

Широко используются на вспомогательных работах:

- Анкероустановочные машины Atlas Copco Boltec и Cabletec – полностью механизированные машины для бурения под анкерную крепь. Экономичные и безопасные средства установки анкерных болтов в шахтах, туннелях, подземных электростанциях и складах. Серия Boltec работает почти всеми наиболее распространенными на рынке болтами. Широкий диапазон модельного ряда Boltec позволяет подобрать машину, необходимую для конкретных условий.

- Кровлеоборщик Scamec 2000L (Normet) – автономная самоходная горно-шахтная с дизельным двигателем, предназначенная для оборки сводов и кровли горных выработок. Машина строится на базе шасси NC200 и оборудована специальной стрелой NSB 100, оснащенной кровлеоборочным инструментом. Привод всех механизмов – дизель-гидравлический.

Для ликвидации источников травматизма и улучшения условий труда на рабочих местах предприятий корпорацией «Казахмыс» приняты эффективные меры. Так, для обеспечения безопасности от падения кусков горной массы на подземных рудниках приобретены и эксплуатируются более совершенные торкрет-машины Spraymec, позволяющие увеличить производительность нанесения бетонной смеси в 15 раз и предохранять обнаженные горные породы, подверженные активному выветриванию, от воздействия рудничной атмосферы. Для крепления обнаженной поверхности кровли горных выработок применяются установки Robolt, позволяющие дистанционно проводить бурение под крепление, установку ампул и штанг без присутствия людей в призабойном пространстве.

Список литературы

Скорняков Ю.Г. Системы разработки и комплексы самоходных машин при подземной добыче руд. М.: Недра, 1985., 250 с.

Байконуров О.А., Филимонов А.Т., Калошин С.Г. Комплексная механизация подземной разработки руд. – М.: Недра, 1981, 264 с.

Atlas Copco Boomer. Инструкция по эксплуатации и техобслуживанию. 2009, 125с.

Minimatic DD420-60 Sandvik. Инструкция по эксплуатации и техобслуживанию. 2010, 125 с.

Atlas Copco ПДМ Scooptram. Инструкция по эксплуатации и техобслуживанию. 2010, 118 с.

Atlas Copco (Швеция) MINETRUCK. Шахтный самосвал MT5010. Инструкция по эксплуатации и техобслуживанию. 2012, 132 с.

Код для цитирования: Скопировать