Проходческие комбайны для Куларских россыпей

Луняшин П. Д., горный инженер, начальник технического отдела ГОКа «Куларзолото» в 1979–1988 гг.
Золотодобыча, №235, Июнь, 2018

Золотой Кулар, простоявший более 20 лет, начал свое возрождение — уже 5 горных компаний купили лицензии на доработку оставшихся от предшественников запасов. А их оказалось немало: только по категории С1 на государственном балансе числилось более 17,0 тонн золота при среднем содержании 1,79 г/м3 — при современном состоянии минерально-сырьевой базы, когда многие старательские артели работают на содержаниях 0,2 г/м3 и ниже, это очень высокие показатели.

Можно отметить, что за годы работы ГОКа «Куларзолото» (1963–1994) большинство запасов, разведанных геологами, подтверждались, несмотря на определенные потери, связанные на первых порах с несовершенной техникой и технологиями обогащения, а также с промывкой больших объемов песков в неблагоприятные периоды времени.

Значительная часть запасов на ряде недоработанных месторождений располагается на глубинах более 20 м, торфа представлены сложными для отработки тяжелыми вязкими галечниками. Отработка запасов открытым способом в таких условиях оказалась неэффективной. Производительность на транспортировке торфов низкая, удельный расход взрывчатки при вскрыше в зимний период порой превосходил ее расход на подземной добыче, а качество взрывов, несмотря на большую работу специалистов комбината по совершенствованию буровзрывных работ, оказывалось недостаточным для производительной работы техники.

Таких запасов на месторождениях Кристалл, Конечный, Мамонья, Суор-Уйалаах насчитывается почти 7 тонн при среднем содержании 4,8 г/м3. Все они сейчас оказались в распределенном фонде недр. Очевидно, что даже при совершенной и мощной современной технике для открытых работ без подземной добычи не обойтись. Для отработки глубокозалегающих запасов, по предварительной прикидке (точнее установит ТЭО), предстоит пройти не менее 20–25 наклонных стволов под углами 8–12 градусов и длиной более 4000 п.м.

В этой связи необходимо рассматривать возможные технологии подземных работ и вспомнить накопленный опыт. Для отработки многолетнемерзлых россыпей подземные работы начали широко применяться в северных регионах со времен Дальстроя. Шахтами отрабатывали россыпи, залегающие на глубине даже 8–10 м. При отсутствии техники и такая вскрыша была весьма трудоемким и длительным процессом. Проще было не делать объемную вскрышу, а извлечь только пески. Кроме того, зимой в шахтах намного теплее (минус 6–8 °С по сравнению с минус 50 на поверхности), что было спасением для плохо одетых заключенных. Мерзлые пески в шахтах рыхлили взрывным способом и выдавали на поверхность тачками, позже — скреперами и транспортерами. Недостаток подземного способа заключался в том, что применение взрывных работ в шахтах требует значительных затрат ручного труда и не обеспечивает высокой производительности проходки выработок и добычных работ. Однако в СССР этот способ применялся повсеместно и успешно совершенствовался.

С 1977 г. в ГОКе «Куларзолото» при проходке наклонных стволов начали применять горнопроходческие комбайны, которые прежде использовались только в угольных шахтах и при положительных температурах. При сравнении вариантов оборудования был выбран горнопроходческий комбайн ГПК-3 (ГПКС), имеющий относительно небольшую массу (19,0 т), приемлемую производительность и подходящие технические характеристики для работы в условиях многолетнемерзлых россыпных месторождений Кулара.

При проходке стволов длиной до 100 м в проходческое звено входили машинист комбайна и скреперист (выдача породы осуществлялась скреперными лебедками 55ЛС-2С); при возрастании длины ствола звено увеличивалось на одного-двух скреперистов. Вентиляция забоев осуществлялась вентиляторами СВМ-6М. Замеры воздуха, проведенные работниками ВГСЧ, показали, что при проходке в илисто-глинистых отложениях содержание пыли в забоях не превышает допустимых норм.

Поначалу проходку стволов комбайнами осуществляли в основном в льдистых или илисто-глинистых отложениях с коэффициентом крепости по Протодьяконова 2–4; в более крепких породах и при появлении кварцевых включений комбайн останавливали и дальнейшую работу вели буровзрывным способом. Комбайнами проходили 50–60% общей длины стволов. С 1979 г. были начаты работы по проходке стволов в илисто-глинистых породах с включением (до 30%) гальки, щебня, кварца, при этом был использован приобретенный опыт эксплуатации комбайнов. Было установлено, что относительно неблагоприятными условиями при проходке стволов комбайнами следует считать участки с коэффициентом крепости пород 4–6, с включениями валунов и глыб кварца до 10% при крупности до 200 мм. Среднесменная скорость проходки по таким породам не превышала 1,5 м (при работе по илистым породам без включений скорость составляет 3,8–5,5 м в смену), при этом расход резцов составил 0,12 шт./м3, а выход резцов из строя за счет выкрашивания твердого сплава составлял 12–15%.

Наиболее рациональной была признана схема отработки забоя от центра последовательными поперечными ходами с понижением, отработкой контура обходом по периметру; последней отрабатывают подошву выработки. Мощность разрушаемого слоя за один проход исполнительного органа составляла 250–350 мм (при работе в илисто-глинистых отложениях — 500–600 мм).

При проходке участков илисто-глинистых отложений с включениями кварца крупностью свыше 200 мм (до 20%) среднесменная скорость проходки составила 1,0–1,2 м, удельный расход резцов — 0,35 шт./м3, выход резцов из строя за счет выкрашивания твердого сплава — 25%.

Наиболее неблагоприятные условия проходки — на участках с включениями гальки, щебня, кварца (свыше 20%) крупностью до 500 мм. Среднесменная скорость проходки стволов в этих условиях составила 0,5–0,75 м, удельный расход резцов 1,9 шт./м3, выход резцов из строя за счет выкрашивания превысил 50%. На участках с включениями обломков кварца крупностью более 80–100 мм среднесменная скорость проходки не превышала 0,5 м, удельный расход резцов — свыше 2 шт./м3. Основная причина выхода из строя резцов — выкрашивание твердого сплава под действием ударных нагрузок при встрече резца с кварцем. Процесс разрушения таких пород сопровождается обильным пылевыделением. Комбайн в этих случаях работает с максимальной нагрузкой.

Было установлено, что проходческие комбайны типа ГПК-3 наиболее целесообразно применять на льдистых и илисто-глинистых породах с кварцевыми включениями размером не более 20 мм (до 10%).

Технологическая схема «комбайн - скреперная установка» (со скрепером вместимостью 2–3 м3) имеет существенные недостатки. Фотохронометражные наблюдения показали, что вынужденный простой комбайна на ожидание скрепера составляет 35–40% от времени цикла. При проходке стволов длиной более 200 м приходится применять двойное скреперование, а свыше 400 м — тройное; состав звена увеличивается до 4 человек, при этом резко снижается производительность труда.

Технологическая схема «комбайн - погрузочно-доставочная машина» применялась на стволах с углом наклона до 8°, причем простои комбайна из-за цикличности работы машин достигали 45–50% времени. При проходке стволов с уклоном 12–14° из-за высокой льдистости пород почва выработки становилась гладкой и скользкой, в связи с чем не обеспечивались безопасные условия работы машин, в этих условиях не выручали даже цепи. В ряде случаев комбайны использовались на улучшении качества поверхности горных выработок после проведения буровзрывных работ, что снижало заколообразование и затраты на крепление.

На Куларе смогли решить вопрос организации проходки наклонных стволов и в сложный для подземных работ летний период, что позволило сократить простои (на 30%) дорогостоящего оборудования с высоким уровнем амортизации.

Несмотря на значительные капитальные затраты, эффективность проходческих комбайнов оказалась довольно высокой: за первые 5 лет экономический эффект от внедрения нового оборудования составил около полумиллиона рублей (по курсу тех лет свыше 700 тыс. долларов США).

Внедрение проходческих комбайнов ГПК-3 на комбинате позволило получить следующие показатели: снизить удельный вес буровзрывного способа проходки наклонных стволов до 23–25%; сократить затраты на поддержание крепления стволов в период эксплуатации (стволы, проходимые с помощью комбайнов, имеют правильную сводчатую форму без нарушений кровли и сохраняют устойчивость длительный срок); повысить степень механизации проходческих работ до 95–98%; повысить скорость проходки стволов в 1,8–3,0 раза; повысить производительность труда проходчиков в 3,5–4 раза; снизить себестоимость проходки 1 п.м. ствола на 10–15%; повысить безопасность работ.

За внедрение этой технологии сотрудники комбината удостоились бронзовых медалей ВДНХ. Объемы комбайновых работ доходили до 7% от общих объемов проходки подземных горных выработок. В 1980 г. из 5326 м наклонных стволов комбайнами пройдено 4197 м (79% от общего объема проходки стволов). Выработка на одну списочную машину составила 1076 м, производительность труда на проходке шахт глубиной до 25 м — 14 м3/чел.-смену, а при глубине 60–120 м — 5,8 м3/чел.-смену.

Дальнейшее совершенствование механизированной проходки требовало внедрения мощных проходческих комбайнов типа 4ПП-2 производства Ясиноватского машиностроительного завода, в большей степени отвечающих условиям разработки пород с коэффициентом крепости до 6, но в связи с экономическим кризисом и распадом СССР развитие перспективной технологии не получило развития. Для совершенствования комбайнового способа проходки стволов планировалось внедрение средств непрерывной доставки пород из забоя, особенно при проходке выработок длиной более 150–200 м, что позволяло повысить скорости проходки стволов в 2,5–3 раза. Эти планы остались не выполненными из-за экономического кризиса и распада СССР.

В связи с началом нового этапа освоения Кулара имеет смысл вернуться к оценке использования проходческих комбайнов не только на проходке наклонных стволов, но и на повторной отработке глубокозалегающих россыпей, которые нецелесообразно разрабатывать открытым способом. Содержания золота в оставшихся целиках на некоторых месторождениях достигали 25–50 г/м3, потери в которых при применявшейся камеро-лавной системе составляли 12–15%. За прошедшие 40–45 лет после отработки этих месторождений горные выработки были затоплены водой, которая почти наверняка замерзла, а комбайны с высокой эффективностью позволят обеспечить доступ к оставленным целикам. Но этот вопрос, конечно, нуждается в изучении. Бывали случаи, когда находящаяся под высоким давлением вода не замерзала в течение длительного времени и создавала опасности при горных работах.

 Изменились за прошедшие годы и проходческие комбайны. Так, Копейский машиностроительный завод выпускает усовершенствованный аналог применявшихся на Куларе комбайнов — 1ГПКС. Ходовая часть получила раздельный гидравлический привод гусениц, что обеспечило комбайну высокую маневренность и удобство в управлении. 1ГПКС выпускается в нескольких модификациях, в т.ч. с устройствами для удержания машины на уклонах с углом наклона до минус 25° по падению. Усовершенствовано крепление резцов, улучшилась их конструкция, масса комбайна увеличена до 26–28 т (в зависимости от модификации), что повышает эффективность при работе на более крепких породах. Отмечу, что даже выпускавшиеся более 40 лет назад комбайны Копейского завода отличались высокой надежностью в работе зимой даже при температурах наружного воздуха до минус 50 °С.

Возможность применения горнопроходческих комбайнов в современных условиях, когда все риски лежат на инвесторах и недропользователях должна определяться внимательным изучением опыта прошлых лет и тщательными инженерно-экономическими расчетами. А куларское золото терпеливо ждет своего часа…


-1+0
Просмотров статьи: 712, комментариев: 6       

Комментарии, отзывы, предложения

Геолог, 20.09.18 09:13:04 — Знающим

Применялись ли комбайны при проходке выработок по не мерзлым речникам?

Старый, 20.09.18 09:42:44 — Геолог, 20.09.18

Да, конечно. Комбайн состоял из мужика с кайлом, лопатой и тачкой. После проходки 30-50 см, навесные орудия у комбайна заменялись инструментом для крепления выработки.

Старатель, 20.09.18 10:06:58 — Всем

Очень хорошая идея для отработки россыпей с большой вскрышей!!!

13, 21.09.18 03:34:29 — Геолог

да конечно, только их предварительно надо заморозить

Рационализатор, 21.09.18 06:11:15 — 13, 21.09.18

Хорошая идея, почему бы и нет? Холода в Якутии сколько хочешь.

Юрий, 08.10.18 07:29:52 — всем

в конце 80 начале 90х в Охотске полностью и успешно (вообще без БВР) отработана россыпь глубина 60м, температура -1,7 град (камерно-лавная технология) с применением ГПКС+ПД5+ МОАЗ.

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Проходческие комбайны для Куларских россыпей»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "один прибавить 2":

подписаться на комментарии