Исследование вопроса транспортировки полезного ископаемого из нижних горизонтов в условиях карьера кальмакир оао «агмк»

Как правило, на современном этапе развития карьерного автотранспорта в качестве силовых установок применяются дизельные двигатели мощностью до 1120 кВт в сочетании с ГМТ – на автосамосвалах грузоподъемностью до 130–160 т, большей мощности – на самосвалах с ЭМТ грузоподъемностью свыше 180 т. Учитывая общие тенденции повышения производительности, можно ожидать некоторое увеличение мощности силовых установок карьерных самосвалов с целью повышения технической скорости большинства машин на подъемах до 18 км/ч.

Автомобильный транспорт, как транспорт рабочей зоны карьера, в наибольшей степени подвержен воздействию усложняющихся с глубиной горно-технических условий разработки. Основным ограничением применения автомобильного транспорта на глубоких карьерах по-прежнему остается высокая себестоимость перевозки горной массы. Кроме того, карьерный автомобильный транспорт является основным источником негативного антропогенного воздействия на окружающую среду при открытых горных работах.

3.3. Анализ железнодорожного транспорта.

  Многолетний опыт применения электрифицированного железнодорожного транспорта на глубоких карьерах показывает его высокую эффективность при условии использования в предпочтительных горно-технических условиях эксплуатации. Основные преимущества электрифицированного железнодорожного транспорта следующие [20]:

- высокий  средний эксплуатационный коэффициент  полезного действия;

- экономичность  (сравнительно низкая себестоимость  перевозки горной массы) и надежность  в эксплуатации;

- возможность  значительной перегрузки электровозов;

- простота  управления и ремонта. 

Все эти достоинства являются следствием централизованного питания электровозов энергией. Необходимо, однако, отметить, что централизованное энергоснабжение  требует создания довольно крупной  инфраструктуры (тяговые подстанции, контактная сеть и др.), что наряду с высокой стоимостью локомотивов и значительными объемами разноса бортов карьеров для размещения коммуникаций обуславливает высокую капиталоемкость железнодорожного транспорта.

 

Существенными преимуществами электрифицированного железнодорожного транспорта являются также экономия невосполняемого жидкого топлива, практически полное отсутствие загазованности карьера выхлопными газами, незначительная зависимость от климатических условий.

 

 

Вместе  с тем, существует мнение, что именно расширенное использование железнодорожного транспорта стало причиной кризиса отечественной горно-рудной промышленности, выразившегося в отставании вскрышных работ в 80-х годах прошлого века на крупных глубоких карьерах СССР [15]. Объясняется это якобы объективными причинами, основной из которых является сравнительно невысокий (в 1,8 и 6 раз меньше по сравнению с автомобильным и конвейерным соответственно) средний продольный уклон трассы железнодорожного транспорта (0,037). Представляется, что если тенденция увеличения отставания вскрышных работ вследствие использования железнодорожного транспорта и имела место, то в первую очередь это было связано с ошибками в его применении в конкретных горно-технических условиях, неправильными решениями по вскрытию горизонтов карьеров.

 

Основным  направлением развития и совершенствования  карьерного транспорта считается увеличение уклонов путей до 60–80‰, что позволяет  увеличить глубину ввода железнодорожного транспорта в карьеры до 350–450 м, скорость его понижения в 1,4 раза, снизить суммарные затраты на транспортирование горной массы с глубины 300–350 м на 20–25% [22]. В качестве перспективного решения некоторые исследователи предлагают тоннельное вскрытие [16,22]. Реализация этого проекта в современных условиях представляется трудноосуществимой. Это связано, прежде всего, с тем, что он предусматривает значительные капитальные вложения и большой срок строительства тоннеля, что при принятии решений о развитии транспортной системы делает этот вариант заведомо неконкурентоспособным.

 

Если  интенсивное развитие средств автомобильного карьерного транспорта, в особенности  в последние 10–15 лет, во многом связано  с острой конкуренцией на мировом  рынке большегрузных автосамосвалов, то в силу ограниченного применения на зарубежных карьерах железнодорожного транспорта такой конкуренции нет. В настоящее время на глубоких карьерах широкое распространение нашли электровозы и тяговые агрегаты с напряжением 1,65 и 3,3 кВ постоянного тока и 10 кВ переменного тока. Существующие типы тяговых средств по своему техническому уровню и перспективным технологическим требованиям не обеспечивают эффективную их эксплуатацию в глубинной зоне карьера.

 

Достаточно  сказать, что проектные решения  по ним формировались в середине прошлого века. Срок эксплуатации многих локомотивов значительно превышает нормативный. Положение не спасает начавшийся серийный выпуск модернизированного тягового агрегата НП-1. Дело в том, что новшества, примененные в конструкции НП-1, лишь несколько облегчают эксплуатацию агрегата и увеличивают реализуемую силу тяги на 8%. Принципиально новые локомотивы для открытых горных разработок могут быть созданы на основе применения асинхронных и индукторных тяговых двигателей. Это позволит увеличить их мощность на 25–30%, на 30% полезную массу и на 19% производительность, снизить энергетические затраты на подъем горной массы на 6% при уклонах 60‰ и на 13% при уклонах 150 ‰, уменьшить объемы горно-капитальных работ, а также улучшить экологическую обстановку в глубинной зоне карьера.

 

Одним из определяющих ограничений расширенного применения железнодорожного транспорта с повышенными уклонами железнодорожных  путей является значительная величина нормативного тормозного пути на руководящем  уклоне путей, которая была обоснована также в середине прошлого века. Между тем есть разработки, позволяющие за счет применения принципиально новых локомотивных и вагонных тормозных колодок, легированных фосфором, сократить тормозной путь в 1,5–2,0 раза. При этом срок службы колодок в 2,0–2,5 раза выше применяемых в настоящее время, а износ бандажей колесных пар сокращается в 1,3–1,5 раза [23].

 

3.4. Анализ конвейерного транспорта  в карьерах.

 

Третьим основным видом технологического карьерного транспорта является конвейерный. Объемы транспортирования горной массы с использованием конвейерного транспорта на предприятиях Канады, США, Австралии, Чили и других стран в настоящее время составляют до 50% от общего объема добычи минерального сырья. Эффективность применения конвейерного транспорта доказана многочисленными научными и проектными разработками и, отчасти, опытом эксплуатации на карьерах России, Украины, Узбекистана. В настоящее время его применяют на Оленегорском и Ковдорском ГОКах (Россия), Полтавском, Южном, Ингулецком, Центральном, Новокриворожском и Северном ГОКах (Украина), Навоийский ГМК (Узбекистан). Вместе с тем, доля конвейерного транспорта не превышает 10% в общих объемах перевозки скальной горной массы на карьерах стран СНГ. Проблема заключается в различии технологических подходов. Дело в том, что на зарубежных предприятиях применение конвейерного транспорта изначально было ориентировано на полупередвижные дробильные установки с последующим переходом на передвижные. В противоположность этому конвейерные комплексы на горных предприятиях стран СНГ были построены со стационарными дробильными корпусами, что в некоторых случаях становилось препятствием для дальнейшего развития карьера.

Характерным примером может служить прекращение  по этой причине в 2000 г. эксплуатации комплекса циклично-поточной технологии (ЦПТ) на карьере Стойленского ГОКа. На Полтавском ГОКе после многолетней эксплуатации дробильной установки с ограниченной мобильностью вынуждены были перейти на использование передвижного дробильного агрегата фирмы Krupp Fordertechnik, что позволило снизить высоту подъема горной массы автотранспортом до 107 м и высвободить 9 автосамосвалов. Следует отметить, что зачастую негативный опыт применения ЦПТ связан не столько с техническими недостатками собственно конвейерного транспорта, сколько с нерациональными конкретными решениями по выбору способов вскрытия горизонтов карьера под конвейерные подъемники.

В технологических  схемах с открытым размещением конвейеров стационарные и передвижные дробильно-перегрузочные  комплексы примыкают непосредственно к стационарным конвейерным подъемникам, что требует дополнительного разноса борта карьера или оставления постоянных целиков под площадки для их размещения. Разнос бортов карьера увеличивает объем вскрыши, в целиках пород теряется часть полезного ископаемого, что снижает конкурентоспособность конвейерного транспорта. В ИГД УрО РАН разработаны способы вскрытия горизонтов, устраняющие эти недостатки, в частности, за счет совмещения предохранительных и транспортных берм [13]. И все же основной тенденцией для отработки глубоких горизонтов карьеров с применением конвейерного транспорта является переход от стационарных дробильно-перегрузочных пунктов к передвижным дробильно-перегрузочным комплексам, за счет мобильности которых обеспечивается приближение конвейерного транспорта к интенсивно развивающейся рабочей зоне карьера путем оперативного переноса блоков комплексов по мере углубления горных работ. Схемы ЦПТ с передвижными дробильно-перегрузочными комплексами в блочном исполнении позволяют повысить адаптивность транспортной системы карьера к изменяющимся горно-техническим условиям разработки и позволяют перейти в перспективе на гибкие переналаживаемые технологии.

Если  говорить о позитивном опыте строительства  и эксплуатации конвейерной транспортной системы в странах СНГ, то наибольший интерес представляет, прежде всего, применение ЦПТ на карьере Мурунтау (Навоийский ГМК, Узбекистан) [15]. Здесь до дробильно-перегрузочного пункта порода доставляется автосамосвалами грузоподъемностью 136 т, а после дробления – двумя конвейерными линиями по четыре в каждой (каскадная схема) с шириной ленты 2000 мм транспортируется через отвалообразователь в отвалы. С целью адаптации к различиям в режимах работы цикличного и поточного звеньев применяются временные аккумулирующие склады. На третьем этапе формирования транспортной системы карьера предусмотрено введение в состав комплекса автономных модулей-перегружателей с крутонаклонными (до 40°) конвейерами, а также с компактными дробильно-перегрузочными пунктами в комплекте с горизонтальными и слабонаклонными сборочными конвейерами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 5. ВОПРОСЫ  РАЦИОНАЛЬНОГО  НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ТРАНСПОРТА.

5.1. Общие направления  развития транспортных систем  карьеров

Заслуживает внимания развитие представлений о  стратегии формирования транспортных систем карьеров. Существующая основная концептуальная схема формирования транспортных систем глубоких карьеров сформулирована член-корр. Яковлевым В. Л. и заключается в одновременном применении нескольких видов транспорта, их комбинаций и переходе от одних схем транспортирования к другим. При этом области эффективного применения различных видов транспорта вполне определенно зонированы для различных горно-технических условий, в частности, по высоте подъема, расстоянию транспортирования горной массы и т. п. [25]. Эти зоны, хотя и отличаются по высоте для различных групп карьеров, имеют определенные границы, что позволяет говорить о предпочтительных условиях применения различных видов и схем транспорта в глубоких карьерах. Это, в свою очередь, определяет момент перехода на другой вид транспорта или применение комбинации отдельных видов транспорта.

Применение  многотранспортных систем на карьерах становится целесообразным тогда, когда  условия среды изменяются настолько, что система уже не способна обеспечить адекватную реакцию, так как последняя находится за пределами адаптивности отдельных видов транспорта. Вместе с тем, логично сделать предположение, что отдельные виды карьерного транспорта и их комбинации в отношении адаптивности к условиям среды развиваются неравномерно (об этом свидетельствует и накопленный эмпирический материал). Изменениям подвержена и динамика условий среды. Если учесть, что и адаптивность различных видов транспорта к этим изменениям также может резко отличаться, то в какой-то период развития транспортной системы может оказаться, что адаптивность какого-то отдельного вида транспорта будет выше, чем у их комбинаций, или, по крайней мере, достаточной для обеспечения приемлемого уровня функционирования предприятия (рис.1).

Рис. 1. Условная объяснительная схема к  обоснованию маятникового характера  смены парадигм долгосрочного формирования транспортных систем глубоких карьеров

Единственной  реальной альтернативой применению многотранспортных систем на глубоких карьерах в обозримом будущем  может быть использование технологического автотранспорта. Существующая концептуальная схема формирования транспортных систем глубоких карьеров, по-видимому, сохранится для действующих карьеров до конца их отработки в силу большой инерционности таких систем. Что касается долгосрочной перспективы, то нельзя исключать возможности ее смены, имея в виду преимущественное использование монотранспортных систем, в первую очередь автотранспорта. В этом случае можно предположительно говорить о маятниковом характере смены концептуальных схем. Это может привести в дальнейшем к коренным структурным изменениям в стратегии формирования транспортных систем карьеров и идеологии создания новых транспортных средств.

Приходится  констатировать, что сложилось противоречие между необходимостью принятия эффективных  стратегических решений при реализации инвестиционных проектов формирования транспортных систем карьеров и возможностями научно-методической базы. Практика применения утвержденной методики оценки инвестиционных проектов показывает, что применяемые при этом коэффициенты дисконтирования таковы, что при периоде оценки более 7–10 лет отдельные платежи оказывают незначительное влияние на величину интегральных критериев оценки. В качестве примера приведена динамика нынешней стоимости расходов в вариантах развития транспортной системы карьера Ингулецкого ГОКа за 10 лет – с 2000 по 2010 гг. (рис.2).

Рис.2. Экономическое сравнение вариантов транспортирования вскрыши. ИнГОК (2000-2010 гг.)

Если  фактические расходы 1 и 4 вариантов  отличаются на 41%, то рассчитанная с  учетом дисконтирования нынешняя стоимость  расходов – всего на 11,7%. Для соседних 3 и 4-го вариантов фактические расходы отличаются на 16,1%. Нынешняя же стоимость расходов отличается лишь на 3,5%. Подобные результаты получены при сравнении вариантов транспортирования для других карьеров с использованием утвержденных и применяемых в настоящее время критериев оценки инвестиционных проектов. Можно констатировать, что при допустимой точности таких расчетов 10% эти критерии, учитывающие дисконтирование затрат, малопригодны для принятия адекватных решений по долгосрочному формированию транспортных систем карьеров.

В связи  с этим в последние годы активизировались исследования по поиску дополнительных физических критериев оценки эффективности  транспортных систем глубоких карьеров [16]. Одним из таких критериев может  быть величина удельных затрат на подъем 1 т горной массы из карьера, приведенных к первичным энергоресурсам – условному топливу. Установлено, например, что в условиях глубоких карьеров энергетическая эффективность конвейерного транспорта в 1,9–2,2 раза выше, чем электрифицированного железнодорожного, и в 2,4–3,0 раза выше, чем автомобильного. Использование физических критериев имеет определенные преимущества перед денежной оценкой транспортных систем, т.к. они не подвержены инфляции и волюнтаристскому вмешательству. Вместе с тем, физические оценки не подменяют, а дополняют денежные.