Опыт эксплуатации карьерных экскаваторов ЭКГ-12 в России

А.А. Крагель, главный конструктор экскаваторов ООО «Уралмаш"Инжиниринг»

С.Я. Обросов, главный механик ОАО «Холдинговая компания «СДС"Уголь»

И.Н. Сандригайло, доцент, к.т.н., Уральский государственный горный университет

Впоследние годы в России существенно увеличились объемы добычи минерального сырья. Так если в 2000 г. суммарная добыча сырой железной руды составляла 224.8 млн. т, то в 2007 г. было добыто уже 282.6 млн.т. Причем значительная доля прироста приходится на крупные горнодобывающие предприятия. Сегодня около 89% объема добычи железной руды в Российской Федерации приходится на восемь горно-обогатительных комбинатов, имеющих карьеры производственной мощностью до 40–50 млн. т в год. Увеличение объемов горных работ на карьерах должно сопровождаться соответствующим ростом единичной мощности используемого выемочно-погрузочного и транспортного оборудования. Однако анализ показывает, что интенсивное внедрение в последние десятилетия на отечественных горнодобывающих предприятиях автосамосвалов большой и особо большой грузоподъемности не сопровождалось их оснащением экскаваторами c соответствующей вместимостью ковша. Так, на железорудных карьерах России за период с 1990 по 2007 год при увеличении грузоподъемности среднесписочного карьерного автосамосвала на 19.1 тонн, вместимость ковша среднесписочного экскаватора возросла всего лишь на 1.2 м3 (с 6.9 до 8.1 м3).

Карьерный экскаватор ЭКГ/12 (№2) на разрезе Междуреченский

Карьерный экскаватор ЭКГ/12 (№2) на разрезе Междуреченский

Результатом этого стала нарастающая диспропорция между вместимостью ковша экскаватора и кузова автосамосвала. На крупных горнодобывающих предприятиях погрузка горной массы в автосамосвалы грузоподъемностью 120–130 т осуществляется в основном экскаваторами, оснащёнными ковшами с вместимостью 6.3–10 м3 за 6–9 циклов. В то время как научно-обоснованной и подтверждённой всем мировым опытом признана погрузка за оптимальное число циклов, равное 3–4. В противном случае снижается эффективность работы всего погрузочно-транспортного комплекса. Чтобы избежать этого в условиях крупных российских железорудных карьеров необходимо ускоренное внедрение экскаваторов с ковшами вместимостью 12–15 м3, в наибольшей степени соответствующих распространённым на таких предприятиях автосамосвалам грузоподьемностью 120–130 т и думпкарам грузоподъёмностью 105–180 т.

Карьерный экскаватор-мехлопата ЭКГW12, производимый ОАО «Уралмашзавод», представляет классический образец такой машины, оснащённой ковшами вместимостью 12–14 м3. При создании этой мехлопаты за основу была принята техническая концепция, реализованная ранее на всех экскаваторах Уралмашзавода: рукоять двухбалочная, напор реечный, ход двухгусеничный с мощным раздельным приводом на каждую гусеницу.

Использование данной технической концепции имеет особое значение в связи с тем, что увеличение объёмов добычи минерального сырья в России сопровождалось существенным осложнением горнотехнических условий разрабатываемых и проектируемых месторождений. Так, средневзвешенная (по добыче) глубина железорудных карьеров за период с 1990 по 2009 год увеличилась почти на 100 м, с 178 до 276.2 м. Более 65% железной руды в Российской Федерации добывается сегодня на открытых рудниках, имеющих глубину более 300 м. С ростом глубины карьеров увеличивалась почти до 90% доля крепких и весьма крепких пород в общем объеме извлекаемой горной массы, возросли структурная геологическая блочность пород и их плотность.

Отечественный и мировой опыт работы карьерного выемочно-погрузочного оборудования подтверждает, что при разработке крепких скальных пород в сложных забоях наиболее целесообразными и эффективными становятся карьерные экскаваторымехлопаты с реечным напором, двухбалочной рукоятью в сочетании с бесполиспастной подвеской ковша, характеризующиеся существенно большей жесткостью конструкции, особенно ценной при разработке тяжёлых забоев. За рубежом доля таких машин в общем объеме поставок карьерных экскаваторовмехлопат составляет более 70%.

Модернизированный ЭКГ/12А в карьере ОАО «Карельский Окатыш»

Модернизированный ЭКГ/12А в карьере ОАО «Карельский Окатыш»

Представляя собой новую базовую модель, карьерный экскаватор ЭКГW12 имеет ряд конструктивных особенностей, обеспечивающих его эффективную и надежную работу в рудных и угольных карьерах:

- ковш имеет размеры, согласованные с габаритами самосвалов и железнодорожных думпкаров; форма ковша способствует более полному заполнению его породой и минимизирует просыпи при её выгрузке в транспортные средства; передняя стенка, коромысло, плита и петли днища, а также зубья изготовлены из высокомарганцовистой стали 110Г13Л, что гарантирует надёжность и прочность ковша при больших динамических нагрузках;

- используемые планетарные редукторы поворота платформы экскаватора более компактны, чем цилиндрические, и рассчитаны на весь срок службы экскаватора;

- электропривод главных механизмов выполнен по системе «генератор-двигатель» с управлением от трёхфазных реверсивных тиристорных возбудителей;

- система управления обеспечивает адаптацию к горно-техническим условиям работы экскаватора, что в значительной степени снижает динамические нагрузки на механическое оборудование, потребление электроэнергии, утомляемость машиниста и, в конечном счете, способствует повышению надёжности и производительности машины;

- гусеничный механизм хода – малоопорного типа с поднятыми ведущими колёсами; мощность индивидуальных приводов каждой гусеницы, вполне достаточна для включения движения обеих гусениц в противоположных направлениях, что позволяет разворачивать машину практически на месте, а принудительная вентиляция двигателей механизма хода обеспечивает неограниченный режим работы привода при передвижении экскаватора по трассам перегона и площадкам со скоростью до 1.1 км/ч;

- двухъярусная двойная кабина; в нижней кабине размещены слесарный верстак и стеллажи для хранения инструмента, расходных материалов и мелких запчастей; верхняя кабина состоит из двух помещений – рабочего и бытового;

рабочее помещение оборудовано виброизолированным креслопультом с двухкоординатными ручными командоконтроллерами.

Отечественный и зарубежный опыт показывает, что именно такие конструктивные решения позволяют обеспечить мобильную и эффективную работу экскаватора в самых тяжелых забоях с погрузкой как в карьерные автосамосвалы, так и в железнодорожные думпкары.

Головной образец (№1) экскаватора ЭКГW12 эксплуатируется с октября 1996 года в карьере Костомукшского ГОКа, ОАО «Карельский окатыш» на вскрышных и добычных работах при разработке крепких сланцев и кварцитов крепостью по шкале профессора М.М. Протодъяконова, 10–20 и плотностью 2.89–3.34 т/м3. По трудности разработки они относятся к IV–V категориям. Горные породы предварительно рыхлили буровзрывным способом с удельным расходом ВВ 0.421 кг/т. Взорванная горная масса отгружалась в карьерные автосамосвалы БелАЗ-7519 грузоподъемностью 110 тонн.

Средняя продолжительность цикла погрузки при угле поворота экскаватора 90° составила 27.1 сек. Наибольшая сменная производительность, достигнутая за этот период – 5400 м3. Опытная эксплуатация ЭКГW12 подтвердила правильность принятых конструктивных решений. После годичной работы и успешных приемочных испытаний экскаватор был принят в промышленную эксплуатацию.

Таким образом, экскаватор ЭКГW12 (№1) работает на Костомукшском ГОКе уже четырнадцатый год, где показывает неизменно хорошие производственные результаты. О высокой надёжности экскаватора свидетельствует тот факт, что за весь период эксплуатации машине не потребовался капитальный ремонт.

В сентябре 2009 года на Костомукшском ГОКе введен в эксплуатацию модернизированный экскаватор ЭКГW12А. Уже в первые месяцы работы его производительность составила 200 тыс. м3 в месяц.

Большой опыт эксплуатации мехлопат ЭКГW12 накоплен угольными карьерами страны.

Двенадцать экскаваторов ЭКГW12 успешно эксплуатируются в настоящее время в Кузбассе на угледобывающих разрезах: «Черниговец», «Красногорский», «Кедровский», «Калтанский», «Краснобродский», « Междуреченский», «Сибиргинский», демонстрируя высокие производительность и надёжность.

Так, на разрезе ЗАО «Черниговец», имеющем наибольший парк ЭКГW12 (3 машины), первая из мехлопат работает с октября 2002 года. Этот экскаватор использовался на выемке песчаников крепостью по шкале профессора М.М. Протодъяконова до 10 и плотностью 2.35 т/м3. Подготовка горной массы к выемке и погрузке осуществлялась буровзрывным способом. Погрузка породы производилась в автосамосвалы БелАЗW7512 и БелАЗW75131 грузоподъёмностью 120 т и 130 т, соответственно. Производительность ЭКГW12 уже в начальный период его эксплуатации на разрезе ЗАО «Черниговец» достигала 3007.8–3229.0 тыс. м3 в год.

В 2006 году, учитывая хорошие результаты работы первой из мехлопат ЭКГW12, для разреза ЗАО «Черниговец» были приобретены еще два экскаватора.

Анализ работы всех трёх мехлопат ЭКГW12 на разрезе показывает (cм. табл.), что их производительность значительно превышает производительность экскаваторов других моделей, работающих в сходных горнотехнических условиях. Производительность, фактически достигнутая экскаваторами ЭКГW12 на разрезе ЗАО «Черниговец», соответствуют производительности зарубежных аналогов, работающих в сопоставимых горнотехнических и организационных условиях.

Конструкторы Уралмашзавода продолжают совершенствовать экскаватор. Так, у модернизированного ЭКГW12А вместимость основного ковша увеличена с 12 до 14 м3. Вместо полиспастной использована вантовая система поддержки стрелы. Увеличена мощность двигателей подъёма и напора. Оптимизированы режимы работы механизмов и узлов. Повышен коэффициент технической готовности машины за счёт использования новых систем: автоматической смазки, информационной системы, системы автоматических защит а также низковольтного комплектного устройства с цифровой системой управления приводом.

Устанавливаемая на экскаваторе система смазки Lincoln обеспечивает автоматическую подачу густой смазки к осям опорных, поддерживающих и ведущих колёс ходовой тележки, к основным механизмам на поворотной платформе и стреле, к балкам рукояти, зубчатому венцу и рельсовому кругу механизма поворота в заданном режиме, позволяя существенно сократить время на вспомогательные работы и внутрисменное текущее обслуживание машины.

На ЭКГW12А установлены две IP-камеры с большими углами обзора. Одна из них расположена в кузове экскаватора и направлена на барабаны подъёмной лебёдки, вторая – находится под поворотной платформой и направлена на кабельный барабан. Изображения, передаваемые этими камерами выводятся на монитор видеосистемы, расположенный в кабине машиниста.

Новая информационная система обеспечивает машиниста данными (в непрерывном режиме) о текущем состоянии экскаватора и технологических параметрах, т.е. о массе горной породы в ковше и в транспортной машине, находящейся под погрузкой, о числе циклов и производительности экскаватора.

В результате модернизации конструкции экскаватора ЭКГW12 его производительность возросла на 18%. На очереди новая модернизация, в результате которой предстоит заменить систему привода «генератор-двигатель» на статические преобразователи, что положительно скажется на технических показателях машины.

Опыт крупномасштабной эксплуатации экскаваторов ЭКГW12 на горных предприятиях России, а также сравнение достигнутых показателей с отечественными и зарубежными аналогами показывают, что по своему техническому уровню, рабочим параметрам и надёжности эта машина находится на уровне лучших мировых образцов карьерного выемочно-погрузочного оборудования. Использование экскаваторов этой модели для технического переоснащения действующих карьеров, а также оснащения строящихся предприятий позволит существенно повысить производительность труда и эффективность разработки месторождений открытым способом.

Журнал "Горная Промышленность" №6 (94) 2010, стр.24