ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗАЦИИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ РОССЫПЕЙ

Технические науки / 10. Горное дело

к.т,н., доцент Марков В.С.,

доцент Копырин Р.Р.

Северо – Восточный федеральный университет, Россия

Опыт и пути развития механизации при подземной разработке россыпей криолитозоны

Одним из направлений повышения эффективности подземной разработки многолетнемерзлых россыпей является применение на подготовительных и очистных работах самоходных буровых и погрузочно-доставочных машин.

В связи с распадом СССР ориентироваться на использование на россыпных шахтах самоходного оборудования, разработанного и выпускаемого машиностроительными заводами бывшего СССР, нерационально. Основные предприятия - разработчики и заводы изготовители самоходного оборудования находятся за пределами России и в ближнем зарубежье (Криворожский завод горного оборудования, ВНИПИрудмаш, Востокгормаш и др.). В России находятся предприятия, выпускающие отдельные виды самоходной техники самоходные бурильные установки УБШ, шахтные погрузчики с нагребающими лапами на гусеничном ходу.

Основными поставщиками на мировой рынок самоходных буровых и погрузочно-доставочных машин, как с дизельным, так и электрическим приводом, являются фирмы «Атлас-Копко» (Швеция), «Тамрок» (Финляндия), «Кавасаки» (Япония), «Фандрома» (Польша), «ГХХ Штеркраде» (Германия).

Характерной особенностью зарубежных фирм по выпуску самоходной техники является большое количество различного типа самоходного оборудования и его модификации с учетом разнообразия горно-геологических условий месторождений.

Опытно-промышленная проверка технологии разработки с применением самоходной буровой каретки - «Айр - Мини - Бур» и практике подземной разработки многолетнемерзлых россыпей была проведена в период освоения самоходной техники в 1977-1978;т. ГоКом «Куларзолото». ВНИИ- 1 исследовал эффективность ее применения на экспериментальной шахте №18, строительство которой выполнено по проекту Дальстройпроекта [1-4].

В таблице 1. приведены технические характеристики импортных самоходных машин применяемых на россыпных шахтах Кулара.

Таблица 1.

Техническая характеристика импортных самоходных машин,

применяемых на россыпных шахтах

Показатели	Буровая	каретка	Погрузочно-доставочные машины
	«Айр-Мини Бур»	«Мини матик»	8Т-2Б	«Торо-200Д	«ЛК-1»
Число буровых машин	2	2
Тип буровых машин	Д93-А	Е-400
Глубина бурения, мм	2400	3500-400
Диаметр коронки, мм	36-41	36-42
Длина подачи, мм	2400	3600
Габариты в транспортном положении, мм
Ширина	1630	1550	1564	2000	2200
Высота	1730	1830	1520	1650-2250	2800-2200
Длина	9000	10000	6740	7560	8300
Тип ходовой части		На пневматическом ходу
Тип привода			Дизельный
Мощность привода, кВт (л.с.)	45(33,5)	55(40,4)	86(63, 4)	86(63,4)	115(84,5)
Масса, т	8,4	10,5	11	11,5	12
Преодолеваеный подъем, град.	14	20	29	30	28
Транспортная скорость, км/ч	2,4	5	3,4-19,3	21*	38*
Расход воздуха, м³/мин.	17	25
Вместимость ковша, м			1,2-1,5	2	2
Грузоподъемность, т			2,5-3,5	5	5
Радиус поворота, мм
Внутренний			2650
Наружный	4500	500	4760	5500	6140

* Максимальная скорость

Первый опыт освоения самоходных машин на шахте №18 показал техническую возможность и целесообразность их применения на подземной разработке многолетнемерзлых россыпей. Экономический эффект за период освоения самоходного оборудования (1977-1978гг.) на экспериментальной шахте составил около 480 тыс. руб. [3,4].

Основными производственными процессами при подземной разработке многолетнемерзлых россыпей, для выполнения которых возможно применение самоходного оборудования, являются: бурение шпуров, заряжание шпуров, доставка отбитых кусков, зачистка отработанной площади под актировку, вспомогательные работы по доставке материалов и людей, доставка и заправка машин топливом.

Основным буровым агрегатом при шпуровой отбойке на шахтах России является самоходная буровая установка УБШ-221 П, серийно выпускаемая Дарасунским машиностроительным заводом. На Украине ВНИПИрудмашем и Криворожским заводом горного оборудования созданы новые буровые установки УБШ-322Д и УБШ-532Д, имеющие высокие технические показатели.

Технические характеристики буровых кареток выпускаемых НПО «Криворожрудмаш» представлены в таблице 2.

Таблица 2

Технические характеристики УБШ [5]

Параметры	УБШ-406 (УБШ-315)	УБШ-312А (УБШ-322Д)	УБШ-504	УБШ-501А (УБШ-532Д)
Зона бурения, м; по ширине по высоте	7 5	7 5	9 7,2	9 7,2
Наибольший ход подачи
бурильной головки, м	4	3,9	4	4
Техническая производительность установки, м/ч	85	56	95	75
Габаритные размеры установки в транспортном положении, м Высота Ширина Длина Масса, т	2,0 2,5 12 21	1,9 2,5 11 19	2,5 2,9 13 23	2,5 2,8 13 23

УБШ-406 и УБШ-504 имеют гидравлическую бурильную машину и дизель-электрический привод, УБШ-312А и УБШ-501А - пневматическую бурильную машину и дизельный привод.

Ведущей фирмой Швеции, выпускающее буровое и проходческое оборудование является фирма «Атлас Копко».

Буровые каретки и установки оснащаются пневматическими или гидравлическими перфораторами, а также податчиками и стрелами различных типов.

Гидравлические перфораторы, выпускаемые фирмой, обладают большей скоростью бурения, большим сроком эксплуатации бурового инструмента, меньшим расходом запасных частей и отличаются низким эксплуатационными расходами по сравнению с пневматическими перфораторами. Последние модели гидравлических перфораторов: СОР 1022 НГ) (диаметр шпуров 34-45 мм, масса 100 кг); СОР1038 НL, СОР1038 НВ и СОР1038 НF - для бурения глубоких скважин; СОР420 R (шпуры диаметром 28-45 мм, масса 70 кг.). Кроме того, фирма выпускает цепные, винтовые и телескопические податчики для пневматических и гидравлических перфораторов, применяемых для бурения шпуров и скважин.

Технические характеристики буровых кареток, выпускаемых фирмой «Атлас Копко» приведены в таблице 3. [6].

Примерно 78% общего числа известных зарубежных бурильных установок оснащено вращательно-ударными бурильными машинами, около 17% - вращательными и только 5% - машинами комбинированного действия [7].

Основная тенденция технического развития буровой техники -гидрофикация бурильных машин и установок. Значительным преимуществом электрогидравлического привода является повышение мощности, подводимой к породоразрушающему инструменту, особенно в режиме вращательно-ударного бурения, что увеличивает скорость бурения в 1,5-2,5 раза, снижает расход инструмента на 30-50%.

По сравнению с пневматическими гидравлические бурильные машины имеют ряд преимуществ: машины конструктивно более просты, имеют меньший износ деталей, при их работе не образуется водомасляного тумана, значительно снижаются шум и вибрация, возможность вести плавное регулирование механизмов бурильной машины, независимое автономное энергообеспечение позволяет такие машины на вновь осваиваемых районах, без стационарных пневматических систем.

Таблица 3

Технические характеристики буровых кареток фирмы

«Атлас - Копко»

Марка буровой каретки	Марка пер- перфоратора тора	Марка перфора-тора	Число манипуля торов	Диаметр шпуров, мм	Площадь сечения выработки, м²	Высота бу ровой ка ретки, мм --	Ширина буровой каретки, мм	Масса, т
			На пневмоколесном ходу
Саvоdrill Н 50500	СОР 1022 НЭ	BUT 6	1	31-38	23,3	1700	1400	6,9
-11-11-11 Н550	СОР 1022 НО	BUT 6	2	31-38	24,7	1800	1800	8,95
Вооmег Н 102	СОР 1022 НО	BUT 2	2	31-38	14,7	2100	1850	5,0
-11-11-11 Н 115	СОР 1032 НО	BUT 2	2	35-45	26,7	2250	1850	14,0
-11-11-11 Н125	СОР 1038 НБ	BUT 15	2	43-51	80,4	2800	2500	24,0
-11-11-11 H 170	СОР 1038 ИВ	BUT 15	3	38-51	95,2	2300	2600	27,6
Рготес ТН 530	СОР 1032 НБ	BUT 30	2	43-45	23,1	2000	1700	17,0
-11-11-11 ТR 900	СОР 420 R	TummecR.315	1	43-45	22,4	2100	1600	8,1

В последние годы «Атлас-Копко» выпускает следующие модели установок типа «Вооmег»: для проходки выработок с сечением 6-35 м² - Н 104, Н 126; 8 - 32 м² - «Бумер 252», 8 - 45 м² - «Бумер 282», «Бумер 322»; 16 - 50 м² - Н 1344; 12-90м²-Н 135; 20- 100м²-Н 175; 20 – 140 м²-Н 178; 160-165м²-Н 179.

Основные технические характеристики буровых установок фирмы «Тамрок» приведены в таблице 4 [7].

Таблица 4
Основные технические характеристики буровых установок фирмы «Тамрок»

Показатель			Буровые установки
	"Микрооо	"Моно-	"Мини-	"Паро-	"Макси-	"Супер-	"Дата-
	матик"	матик"	матик"	матик"	матик"	матик"	матик"
Охват, м"	4-10	5-43	8-55	14-85	16-101	20-120	14-120
Буровая система	Серия	Серия	Серия	Серия	Серия	Серия	Серия
	300	500	500	500	500	500	500
Длина установки, м	7,55	9,0	10,8	13,18	13,7	15,0	15,3
Ширина установки	1,3	1,7	1,94	2,6	2,8	3,18	2,5
Высота в транспортном
положении, м	1,6	1,8	2,4	2,69	3,2	3,30	3,20
Скорость горизонталь-
ного передвижения, км/г	15	9	10	9	10	15	15
Угол преодолеваемого
уклона, град	20	18	20	18	15	16	14
Радиус поворота
наружный / внутрений	4,2/2,9	5,6/3,4	5,0/2,6	6,7/3,7	7.0/3,3	10,2/4,4	9,6/4,4

Как видно из таблицы, все ПДМ с равной грузоподъемностью имеют аналогичные технические параметры. Кроме того, практически на всех машинах применяются дизельные двигатели типа " Дойц", а трансмиссия -марки "Кларк".

Из типажного угля ПДМ разработанного НИПИГормашем, грузоподъемностью от 2,3 до 12 т (ПД- 2, ПД- 3, ПД- ЗА, ПД- 5, ПД- 8, ПД- 8, ПД- 12) серийно выпускаются ПДМ с дизельным приводом ПД- 3 и ПД- 5 на ПО "Рудгормаш" (Россия) и ПД- 8 на ПО "Донецкгормаш" (Украина).

В условиях россыпных шахт ПДМ ПД - 5А изготовленная на опытном заводе НИПИгормаш (согласно техническому заданию ВНИИ -1) проходила в 1983-1984 г.г. в одной из шахт ГОК «Куларзолото» опытные испытания. Машина ПД-5А характеризуется следующими основными параметрами: грузоподъемность 6 т, вместимость ковша 3 м , длина 8 м, ширина 2,2 м, высота по капоту 1,36 м, высота разгрузки ковша 1,4 м, максимальная скорость 15 км/ч, радиус поворота 6,5 м, масса 15,9 т, мощность машины 120 кВт (160 л.с).

Испытания показали, что ПДМ ПД-8А работоспособна, соответствует целевому назначению, надежна и эффективна в эксплуатации, проста в управлении, мобильна, маневренна благодаря применению шарнирно-сочлененной рамы в сочетании с гидравлическим ручным управлением. Ходовая часть, трансмиссия, погрузочный орган, рулевое управление и системы двигателя достаточного работоспособны и надежны.

Применение машины ПД-5А резко повысил технико-экономические показатели ведения проходческих и очистных работ в сравнении с переносным оборудованием. Производительность труда на проходческих работах увеличилась в 2,5 раза, на очистных работах - в 3-4 раза. При этом сменная производительность в 1,5-2,0 раза превысил производительность импортных погрузочно-доставочных машин.

Основное преимущество ПД-5А, которое проявилось в условиях россыпных шахт перед зарубежными - малая высота и большая производительность на очистной добыче - в среднем 150 м³/смену [4].

Несмотря на такие положительные результаты на россыпях, в целом в России, машины ПД-5А, как малогабаритные, способные эксплуатироваться в выработках до 2 м, не признаны. Преимущества машины как малогабаритной (малый клиренс, низкая посадка водителя) при эксплуатации в более высоких выработках стали непреодолимыми недостатками [7].

В настоящее время на отечественных рудниках эксплуатируется около 400 погрузочно-доставочных машин грузоподъемностью 8т, среди которых, доля отечественных машин ПД-8 составляет около 25%.

Как показывает анализ эксплуатации самоходного оборудования [1-4, 6, 7, 8], наши ПДМ существенно уступают зарубежным по токсичности отработанных газов двигателей, эргономике (обзорность, удобство в управлении, шум, вибрации на рабочем месте водителя), надежности (наработка на отказ, ресурс капитального ремонта, затраты на ремонт и техобслуживание), эффективности черпания и заполнения ковша, безопасности (надежность тормозов) и т.д. К этому следует добавить высокое качество изготовления, отлично налаженный сервис западных фирм изготовителей ПДМ.

Анализ парка подземного бурового и погрузочно-доставочного оборудования на рудных шахтах России показал, что 60% самоходных буровых станков и бурильных установок, а также погрузочно-доставочных машин, находящихся в эксплуатации зарубежного производства.

Наибольшей популярностью в России применяются буровые установки «Миниматик» («Тамрок»), «Бумер 252», «Бумер 282» (Атлас Копко») и погру-зочно-доставочные машины финской фирмы «Тамрок» типа ТОРО. Следует отметить, что последние модификации машин марки ТОРО отмечаются высокой надежностью, они могут использовать для работы отечественные ГСМ.

Выбор того или иного самоходного бурового и погрузочно-доставочного оборудования определяется в основном следующими факторами: горнотехнические условия работы машин, уровень ее надежности, стоимостью и техническим исполнением.

В таблице 6 приведены комплексы самоходного бурового, погрузочно-доставочного и вспомогательного оборудования отечественных и зарубежных фирм, которые могут найти применение на подземной разработке многолетнемерзлых россыпных и других месторождений.

Вид работы	Высота забоя 2,0 м		Высота забоя 2,0-3,0 м		Высота забоя 3,5-5,0 м			Высота забоя свыше 5,0 м
Бурение шпуров	УБШ-221	"Айр-Мини-бур" Микроматик, Мономатик	УБШ-406	"Boomer" Миниматик	УБШ-406	Миниматик		УБШ-504	Максиматик
Заряжание шпуров	ПМЗШ-2	-	ПМЗШ-2	-	ПМЗШ-2	-		ПМЗШ-2	-
Погрузка и транспортирование породы до транспортного штрека	ПД-2Б ПД-5А ПТ-1ЭШ	ST-2Б ST-5СЛ	ПД-5А ПД-8Б	ST-5А, "Торо-200", ЛК-1, "Вагнер", ГХХ-4.1	ПД-8Б	"Вагнер", "Торо-300", "Торо-350"		ПД-8Б	"Торо-400", "Торо-500" (электропривод)
Транспортирование породы до поверхности	"МоАЗ-7405-9586" и "МоАЗ-9529"	"Блау-Нокс", "АГ"	"МоАЗ-7405-9586" "МоАЗ-9529"	Блау-Нокс", "АГ"	"МоАЗ-7405-9586 "МоАЗ-9529"	Блау-Нокс", "АГ"		"МоАЗ-7405-9586 "МоАЗ-9529"	Блау-Нокс", "АГ"
Вспомогательные работы	ТСШ-2, ЦПКТБ доставка грузов	Мули-Т, Кули, Грука "Олеманн" доставка грузов и перевозка людей	Автобусы ПА-40, 1ВлГ, АП-1, кран ПК-5М Машины для доставки грузов 1-ВОМ-1, заправочные – ГСМ-3, ПСА-5
Осмотр и проведение кровли в безопасное состояние	СП-8А МОК-10	"Унискейлер Т-3"	СП-8А МОК-10	"Унискейлер Т-3"	СП-8А МОК-10	"Унискейлер Т-3"	СП-8А МОК-10		"Унискейлер Т-3"
Зачистка отработанной площади под актировку	ПД-5А ПТ-1ЭШ	ST-2Б ST-5СЛ	ПД-5А ПД-8Б	ST-5А, "Торо-200", ЛК-1, "Вагнер", ГХХ-4.1	ПД-8Б	"Торо-300", "Вагнер", "Торо-350"	ПД-8Б		"Торо-400", "Торо-500"