Карьерные комбайны несут в себе огромный потенциал для экономии при угледобыче

Значительные преимущества технологии открытой разработки Wirtgen:

• селективная добыча
• отказ от взрывных работ
• срезание, дробление и погрузка в один заход
• максимальная разработка месторождения
• снижение транспортных расходов

Для применения карьерных комбайнов всегда необходимо предварительно рассмотреть требования конкретного проекта касательно общей суммы расходов и проанализировать всю технологическую цепочку.

Wirtgen предлагает карьерные комбайны различных классов мощности для селективной добычи полезных (сырьевых) ископаемых, таких как уголь, известняк, боксит, гипс, соль, фосфат и т.д. Помимо добычи, карьерные комбайны применяются для прокладки трасс при строительстве дорог и сооружении рельсовых путей, для восстановления проезжей части и формирования подошвы туннелей. Кроме того, в сферу применения этих машин входит точное фрезерование траншей и каналов, а также нивелирование поверхностей.

В сотрудничестве с Рейнско-Вестфальским техническим университетом Ахена (RWTH) компания Wirtgen провела исследование в каменноугольном карьере в штате Квинсленд, Австралия. При этом результаты добычи карьерных комбайнов за четырехмесячный период сравнивался с различными показателями производительности метода рыхления и наваливания. Традиционная система добычи в точке добычи включает в себя два бульдозера для рыхления и открытого складирования породы, а также одного колесного погрузчика для погрузки материала на большегрузные автомобили с полезной нагрузкой 130 – 190 т. В рамках исследования карьерный комбайн 4200 SM был интегрирован в работу предприятия и применен для селективной добычи угля и вскрышной породы. Фактическое достижение заранее поставленных целей непрерывно проверялось. В оценочном листе (см. рис. 1) отображаются преимущества, достижимые в случае применения карьерного комбайна в открытом угольном карьере.

По сравнению с тремя добычными машинами, которые работали в карьере до исследования, применение карьерного комбайна позволило значительно сократить шумовую эмиссию.

Добыча при помощи карьерного комбайна 4200 SM также позитивно отразилась на эмиссии пыли. В отличие от бульдозеров и колесных погрузчиков, которые по отдельности генерировали большие объемы пыли, ухудшающей рабочие условия, карьерный комбайн во время работы удерживает всю пыль внутри корпуса фрезерного барабана. Дополнительному снижению количества создаваемой пыли или ее связыванию способствует встроенная система подачи воды для орошения (система подавления пыли).

Кроме того, анализ обеих систем добычи показал, что затраты на топливо – а также и выбросы CO2 – в случае применения карьерных комбайнов оказались ниже прибл. на 65%, чем при традиционном методе. Меньшее количество задействованных машин также позитивно сказывается на управлении рисками, поскольку вместе со снижением количества машин снижается и риск несчастных случаев в карьере.

Лучшую эргономику и оптимизированные рабочие условия обеспечивает виброизолированная кабина карьерного комбайна. В сравнении с традиционной системой, вибрация от 4200 SM по австралийскому стандарту AS 2670-2001 классифицируется как низкая.

Как правило, пласты имеют различную толщину и разделяются породными прослойками. Для максимального повышения экономичности при добыче угля важнейшее значение имеет точное разделение различных материалов. Это позволяет значительно сократить затраты на переработку. На увеличение издержек влияет также такой фактор как доля зерна мелкой фракции, поскольку его переработка значительно дороже, чем переработка крупной фракции.

В целом во время эксплуатации карьерного комбайна в австралийском карьере размер зерна 100 проб по 30 тонн был проанализирован и подвергнут сравнению с размером зерна при добыче традиционными добычными машинами на идентичном выемочном поле. При этом были выявлены значительные преимущества добычи при помощи карьерного комбайна, поскольку во фракциях менее 2 мм содержалось на 14% меньше мелких частиц, чем у традиционных систем добычи. При размерах зерна менее 1 мм доля требующих переработки мелких частиц была ниже прибл. на 22%, а при размерах зерна менее 0,5 мм – даже на 36%. Дальнейшая экономия достигается путем значительного уменьшения количества зерна избыточной крупности. Таким образом, всего 17% добытого карьерными комбайнами материала пришлось отделять в грохоте на гусеничном ходу, а при добыче бульдозерами это количество составляло 26%.

Рассматриваемое месторождение содержит линзы сидерита (сидеритовые интрузии), в основном в граничных поверхностях между пластами и породными прослойками. При традиционном методе добычи это часто приводило к сложностям, поскольку сидеритовые линзы имеют высокую прочность и их сложно извлекать или измельчать. При этом бульдозеры часто производят зерно избыточной крупности, которое приводит к закупорке грохота. Иная картина наблюдается в случае применения карьерного комбайна, поскольку он без проблем режет и измельчает даже те пласты, в которых содержатся сидеритовые интрузии. Этот материал затем может экономно перерабатываться на перерабатывающем заводе.

Кроме того, возможно снижение потерь и разубоживания угля при добыче в карьере. В результате улучшается разработка месторождения и, наконец, повышается товарооборот.

Карьерные комбайны Wirtgen способны в один заход срезать, измельчать и перегружать материал непосредственно на грузовой или большегрузный автомобиль. Это экономит время и дополнительно снижает затраты на технологическое оборудование и топливо. Благодаря применению 4200 SM потребление топлива на кубический метр добытого материала в австралийском карьере снизилось на 65%. Применение карьерного комбайна позволило снизить затраты на оплату труда на 60%, а затраты на открытую разработку каждой тонны – на 50 % в сравнении с традиционным методом добычи.

Оценочный лист наглядно отображает, что эксплуатирующая карьер компания, проанализировав всю технологическую цепочку, может путем применения карьерного комбайна получить выгоду в виде огромной экономии средств. Эта экономия не в последнюю очередь является результатом более экономичной переработки угля. Уже описанное снижение количества требуемых добычных машин и персонала и предотвращение дополнительных затрат на транспортировку и переработку пустой породы также в значительной степени ведут к положительному общему итогу для карьерных комбайнов.

Применение карьерных комбайнов позволяет принципиально отказаться от буровзрывных работ. В результате полезные ископаемые можно эффективно добывать даже вблизи жилых районов, общественных дорог или трубопроводов. Возможна также добыча ресурсов в буферных зонах и зонах отчуждения, а также в дополнительных тонких пластах.

Планирование взрывных работ и устранение их последствий в большинстве случаев сопряжены со значительными трудозатратами, большими расходами и выполнением требований соответствующих органов. Иными словами, отказ от буровзрывных работ несколько упрощает жизнь ответственным лицам. Эксплуатирующим компаниям больше не нужно заботиться о соответствующих разрешениях, сертифицированных специалистах для выполнения взрывных работ или сопутствующей документации.

Следует отметить, что отказ от буровзрывных работ получает положительный отклик у общественности и к эксплуатирующей компании в таком случае никто не испытывает никакой враждебности.

Прочие преимущества отказа от буровзрывных работ:

• повышение безопасности шахты, т.к. не требуется складировать взрывчатые вещества

• не требуется обработка негабаритных кусков породы после взрыва

• снижение влияния на окружающую среду вибрации, пыли или шума

• отсутствие перерывов на взрывные работы или производственных простоев

• улучшенная стабильность откосов

• снижение количества камнепадов

• улучшенная рекультивация откосов

Положительный эффект имеет применение карьерных комбайнов и на водоотлив на месторождении. Получаемые поверхности резания являются ровными и чистыми, а также они могут срезаться с уклоном. Водоотвод таким образом дополнительно улучшается и снижается проникновение воды в грунт.

Большим фактором затрат при открытой разработке является логистика. Добыча при помощи карьерных комбайнов Wirtgen позволяет получать ровные поверхности, служащие стабильными подъездными путями для быстрой транспортировки добытого материала. Это позволяет увеличить производительность транспорта. Снижается также износ шин, рам и амортизаторов благодаря ровным дорогам. Настолько ровным, что возможно даже применение обычных грузовых автомобилей, не предназначенных для бездорожья. При этом эксплуатирующая карьер компания получает выгоду за счет привлекательного эффекта масштаба.

За прошедшие годы Wirtgen провела дальнейшие крупномасштабные полевые испытания на тему измельчения материала и связанной с ним потери качества. В рамках одного из этих исследований был проанализирован фракционный состав угля и осадочных руд на восьми различных добывающих предприятиях. Для этого около 8 000 т материала было классифицировано с целью сравнения материала, добытого карьерным комбайном, с материалом, добытым традиционным способом.

Все исследования показали, что применение карьерных комбайнов Wirtgen ведет к заметному улучшению с точки зрения экономичности, качества конечного продукта, охраны окружающей среды и безопасности.

При проектировании добычи открытым способом необходимо точно определить, как выгодно внедрить применение карьерного комбайна в технологическую цепочку, чтобы оптимально использовать обеспечиваемый им потенциал получения прибыли.