Современные системы транспортирования руды и породы на горнодобывающих предприятиях

Транспортирование руды и пустой породы является одним из наиболее трудоемких процессов в горной промышленности, на долю которого приходится от 30 до 50% эксплуатационных затрат на добычу. Эффективность работы транспорта зависит главным образом от оптимальности принимаемых технологических решений, а ошибки в его проектировании и установлении параметров в условиях современных масштабов горных работ приводят к большим экономическим потерям. 

Выбор вида горного транспорта определяется главным образом характеристикой транспортируемого груза, расстоянием транспортирования и масштабом перевозок. К основным факторам, определяющим выбор вида транспорта, можно отнести производственную мощность по горной массе, расстояние транспортирования, условия залегания рудного тела, характеристики транспортируемой горной массы, срок отработки месторождения, тип погрузочного оборудования, природно-климатические условия и т.п.
Основные виды горнотранспортного оборудования: железнодорожный транспорт, автомобильный транспорт и конвейерный транспорт.

Железнодорожный транспорт — технологический процесс перемещения горной массы рельсовым транспортом. Основные достоинства связаны с высокой надёжностью и низкой себестоимостью перевозок. Основной недостаток — небольшие преодолеваемые уклоны в грузовом направлении, большие радиусы закруглений.

Автомобильный транспорт — технологический процесс перемещения горной массы с помощью автосамосвалов на отвал, перегрузочный пункт или к приёмному устройству обогатительной фабрики.
Основные преимущества автомобильного транспорта по сравнению с железнодорожным заключаются в высокой маневренности, способности преодолевать значительные уклоны, небольших радиусах поворота, отсутствии трудоёмких работ по передвижке путей и контактной сети, увеличении производительности экскаваторов за счёт сокращения их простоев в ожидании погрузки. Среди недостатков можно выделить: ограничение до 3–4 км расстояния транспортирования грузов, зависимость эксплуатации дорог и подвижного состава от климатических условий, высокая загазованность окружающей среды при работе автотранспортных средств.

Конвейерный транспорт — технологический процесс перемещения горной массы с помощью конвейеров на подземных и открытых разработках месторождений полезных ископаемых. Вариант в основном применяется на объектах большой производственной мощности. Расстояние транспортирования — до 2–3 км, иногда — до 10–20 км.
Конвейерный транспорт обладает многими положительными особенностями, к которым следует отнести прежде всего высокую производительность. В современных конструкциях ленточных конвейеров применяются ленты шириной до 3,0–3,3 м, скорость движения которых достигает 6 м/с при транспортировании скальных и до 12 м/с — рыхлых пород. Указанные параметры позволяют повысить производительность конвейерного транспорта до 40 тыс. т/ч.
Конвейерный транспорт обеспечивает бесперегрузочную доставку грузов, что исключает их потери и разубоживание. Главным же преимуществом конвейеров по сравнению с остальными вариантами горнотранспортного оборудования является возможность полной автоматизации управления их работой, что обуславливает минимальную численность обслуживающего персонала.

Способы решения типичных проблем транспортирования горной массы

Выше рассмотрены основные виды горнотранспортного оборудования. В то же время появляется все больше нестандартных способов решения типичных проблем транспортирования горной массы. Компании выпускают абсолютно новые горные технологии, адаптируют уже имеющиеся методы, но по тем или иным причинам невостребованные. Пример — монорельсовые системы транспортирования (рис. 1).

Принцип функционирования системы — модули, перемещаемые по монорельсу, прикрепленному анкерами к кровле горной выработки.
Система может быть оснащена модулями бурения (рис. 2), погрузки и транспортирования руды и породы при подземной разработке месторождений.

Применение данной технологии позволяет значительно (до 50%) снизить объемы проходческих работ за счет уменьшения сечения выработок. Также в четыре раза сокращается длина вскрывающих наклонных выработок за счет возможности применения монорельсовой системы в выработках с углом наклона до 30°, в то время как при самоходном транспорте угол выработки составляет 8°.

Кроме операций проходки, система широко применяется для ведения очистных работ. Помимо откатки руды, ее можно использовать для закладки выработанного пространства в труднодоступных местах, где применение самоходного оборудования будет затруднительно или невозможно (рис. 3).

С увеличением производительности и глубины разработки у недропользователей появляются сложности с использованием транспортного оборудования с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Несмотря на то что данный вид транспорта очень универсален и мобилен, основным его недостатком является выброс в рудничную атмосферу выхлопных газов ДВС. Для их разбавления до норм ПДК требуется подача значительного количества свежего воздуха в шахту, что ведет к дополнительным экономическим затратам.

Над альтернативами применения в шахте дизельного топлива работают многие компании, например, Vehicle Projects, Trident SA и Battery Electric. Одним из направлений является разработка новых локомотивов на жидком органическом водороде (liquid organic hydrogen carrier, LOHC). Это безопасное и эффективное топливо, отлично подходящее для использования на подземной добыче.

Полевые испытания на объекте Anglo American Platinum прошел один из LOHC-локомотивов с топливными элементами от Hydrogetics. По своей производительности они в целом аналогичны аккумуляторам, заряжаются в течение 10–15 минут один раз в 24 часа эксплуатации. Компания рассматривает возможность адаптации данной технологии для подземных погрузочно-доставочных машин и прочей горной техники (рис. 4).

Усовершенствованием аккумуляторной рельсовой откатки в подземных горных выработках занимается южноафриканская компания Trident SA, которая запустила программу по внедрению литиевых батарей на специализированные локомотивы на смену обычным свинцово-кислотным аккумуляторам (рис. 5).

В компании отмечают, что литиевые батареи имеют ряд преимуществ. Во-первых, для их установки не потребуется модернизация техники, во-вторых, отпадает нужда в отдельных станциях зарядки. Зарядное устройство встраивается в локомотив, а сама зарядка осуществляется от шахтной электросети в специально оборудованных местах.

Срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов — 4–5 лет, комплекта литиевых аккумуляторов — 10 лет. Они устойчивы к ударным нагрузкам и специально предназначены для использования в сложных условиях.

В последние годы широко набирает обороты роботизация и автоматизация процессов перевозки горнорудной массы. Для повышения эффективности и производительности предприятия переходят к технологиям и разработкам, позволяющим удаленно управлять добычными работами и автоматизировать основные процессы. Значительная часть инновационных решений разрабатывается поставщиками оборудования. Главная цель — это «безлюдное горное производство»: применение дистанционного управления машинами и полная роботизация технологического оборудования.

Например, компании Komatsu и Caterpillar занимаются разработкой карьерных роботизированных автосамосвалов, которые могут двигаться по заранее заданным маршрутам (рис. 6). Это позволит снизить потребление топлива, сократить время простоя, связанное с перерывами на отдых и пересменками, и повысить безопасность труда.

Проект внедрения конвейерной системы АО «Иргиредмет»

Традиционным вариантом для золотодобывающих предприятий, разрабатывающих месторождения подземным способом, является транспортирование горнорудной массы самоходным оборудованием с ДВС или электровозная откатка. Конвейерная откатка, как правило, не применяется, так как в основном отсутствуют прямолинейные выработки.

Однако тенденция увеличения глубины расположения запасов, возрастающая стоимость ГСМ и проблемы с вентиляцией горных выработок заставляют недропользователей рассматривать альтернативные варианты.

Так, в 2021 году для одного из золотодобывающих предприятий РФ специалисты Иргиредмета разработали проект внедрения конвейерной системы выдачи горнорудной массы.

Ранее руда выдавалась «на-гора» посредством самосвалов, но с увеличением длины транспортирования и планируемым повышением производительности шахты данная схема стала проблематичной: требовалось увеличение парка горной техники, реконструкция (увеличение сечения) горных выработок, замена главной вентиляторной установки (ГВУ). Всё это потребовало бы значительных капитальных вложений.

Внедрение конвейерной системы позволило избежать этих проблем. Она состоит из комплекса конвейеров, двух концентрационных горизонтов, на которых располагаются временные склады руды и породы, подземного дробильного комплекса (для руды) и поворотного стакера на поверхности, позволяющего производить разгрузку горнорудной массы с конвейеров в отдельные штабели.

Экономические расчеты показали, что применение конвейеров позволит существенно сократить затраты предприятия на закупки ГСМ, а также капитальные расходы на приобретение шахтных самосвалов, реконструкцию выработок и замену ГВУ. В настоящий момент проект прошел все необходимые экспертизы, и недропользователь приступил к его реализации.

Выводы

Несмотря на обширное применение традиционных технологий транспортирования горнорудной массы на основе ДВС, отмечается смещение интересов в сторону использования электроприводных машин и конвейерной техники как более экономичных решений в современных реалиях.

Также отмечается, что в реализации технологического процесса транспортирования руды и породы возрастает доля автоматизации и роботизации, что позволит сократить присутствие человека при выполнении этих небезопасных операций. 

-1+1

• Содержание сайта
• Комментарии
• Главная страница