Ввод в эксплуатацию первого бурового станка DM-H на разрезе «Нерюгинский»

Карпов А.В., к.э.н. , фирма INGERSOLL-RAND

Десятого октября 1997 г. в торжественной обстановке, в присутствии представителей компаний NISSHO IWAI, AVTEX, ГУП «ЯКУТУ-ГОЛЬ» и INGERSOLL-RAND состоялся пуск в эксплуатацию первой буровой установки DM-H фирмы INGERSOLL-RAND. В соответствии с ранее подписанным контрактом на разрез «Нерюнгринский» должно быть поставлено пять установок данного класса, две из которых уже переданы заказчику (серийные номера 4240 и 4247), третья находится в стадии сборки и испытаний на разрезе, а четвертая и пятая в пути. Поставка пяти станков данного класса по меркам производителей бурового оборудования является достаточно большим контрактом - сумма рамочного контракта по данной сделке составила около 15 млн. долл. США, что налагает большие обязательства на все участвующие стороны. Фирма INGERSOLL-RAND хочет выразить свою признательность представителям компании NISSHO IWAI в лице г-на Йошио Хара и г-на Миура Оки, а также представителям компании AVTEX г-ну Мамаю В.Ф. и г-ну Пронину С.Л. за финансовую помощь, оказанную в осуществлении этой сделки, а также за дружескую поддержку с их стороны.

Фирма INGERSOLL-RAND обеспечила не только изготовление бурового оборудования, но и поставила его на условиях CIP до г. Нерюнгри. Для транспортировки негабаритного оборудования фирма INGERSOLL-RAND привлекла компанию MATRIX, которая обеспечила поставку груза под охраной через порт С.-Петербург до места назначения. Имеющийся опыт показал, что INGERSOLL-RAND и MATRIX способны обеспечить прохождение негабаритного оборудования через порт С.-Петербург и далее по территории Российской Федерации. В процессе транспортировки груза между всеми участвующими сторонами поддерживалась связь с применением современных телекоммуникационных средств.

В дальнейшем, после поступления оборудования на монтажную площадку фирма INGERSOLL-RAND осуществляла шеф-монтаж с участием инженера фирмы и персонала ГУП «ЯКУТУ-ГОЛЬ». Предварительно, в соответствии с условиями контракта, группа инженеров и механиков с разреза «Нерюнгринский» прошла подготовку по обслуживанию и эксплуатации станка DM-H на сборочном заводе в Гарлан-де, штат Техас, США.

На все буровое оборудование, поставленное по данному контракту, фирма предоставила двухгодичную гарантию. Кроме этого, для успешной эксплуатации оборудования предусмотрена должность сервис инженера по обслуживанию станков и создание склада запчастей в г. Нерюнгри.

Установка DM-H, разработанная в начале 1980 г. как машина нового поколения с применением гидравлического привода, проста и надежна в управлении, обслуживании и эксплуатации. Ее конструкция постоянно модернизируется с целью наиболее полного удовлетворения требований заказчика и соответствия изменяющимся условиям ведения горных работ. В настоящее время буровое оборудование INGERSOLL-RAND является одним из наиболее передовых на мировом рынке.

Установка DM-H специально сконструирована для проведения буровых работ на угольных разрезах, железорудных карьерах и карьерах по добыче медных руд. Первый буровой станок DM-H (ранее называемый DM70) изготовлен и поставлен в 1979 г. До сих пор этот станок находится в эксплуатации, как и 90 других станков данной модели, реализованных с момента запуска установки в серийное производство. Некоторые из них работают более 13 лет и до настоящего времени находятся в прекрасном состоянии.

DM-H разработана в качестве установки для бурения скважин диаметром 311 мм, хотя возможно ее использование для бурения скважин меньшего диаметра (до 251 мм), а также большего диаметра (в однозаходном исполнении - до 381 мм). Станок может комплектоваться как дизельным, так и электрическим приводом.

На установке DM-H используется ходовая часть экскаваторного типа с встроенными планетарными редукторами. Каждая гусеница имеет привод поршневого гидравлического мотора фиксированной производительности мощностью 336 кВт. Оба двигателя управляются отдельно, поэтому каждая гусеница может приводиться в движение независимо. Пружинно-гидравлические тормоза входят в стандартную комплектацию машины. Подвеска плавающего типа позволяет установке передвигаться на грунте с минимальной нагрузкой на главную раму. В стандартной конфигурации машина поставляется с четырьмя домкратами, работающими по схеме трех точек. Два го-ризонтирующих домкрата смонтированы со стороны бурения установки на линии, проходящей через центр скважины. Два других домкрата закреплены в кормовой части на поперечном модуле и связаны между собой так, чтобы работать как один домкрат. Это устраняет возможность скручивания рамы при выравнивании и обеспечивает такую же устойчивость, как система горизонтирования по трем точкам.

Стандартная нагрузка на долото достигает величины 49896 кг. Вращатель с гидравлическим приводом обеспечивает вращающий момент до 17590 Н/м. Установка выпускается в одно- и много-заходном вариантах. В многозаходном варианте возможна поставка с буровыми штангами 13.7 и 15.24 м. В многоза-ходном варианте общая глубина бурения может достигать 76.5; 75 и 90 м в зависимости от выбранных опций и диаметра штанги. В однозаходном варианте установка поставляется в двух опциях с буровой штангой 16.8 м и 19.8 м. Общий вес установки достигает 127000 кг и
может изменяться в зависимости от выбранных опций. Система избыточного давления вентиляции нагнетает чистый профильтрованный воздух в машинный отсек для предотвращения попадания пыли и грязи и поддержания условий циркуляции потока свежего воздуха.

Силовая установка целиком в сборе смонтирована на резиновой подушке на дополнительной раме для компенсации ударных нагрузок, что обеспечивает возможность силовой установке «плавать» независимо от главной рамы, снижая нагрузки на ее основные компоненты при бурении и перемещении. Функция главного привода осуществляется электромотором или дизельным двигателем, укомплектованным двусторонним валом. Один конец вала приводит в действие воздушный компрессор, а другой -гидравлические насосы. Дизельный двигатель с жидкостным охлаждением производится фирмами CATERPILLAR или CUMMINS; воздушный компрессор - компанией INGERSOLL-RAND. Производительность базового блока составляет 39.6 м3/мин. По выбору возможна поставка компрессоров от 29.7 м3/мин до 73.6 м3/мин; при максимальном давлении в ресивере (без нагрузки) 690-758 кПа.

Все буровые и вспомогательные операции, а также перемещение установки DM-H осуществляются при помощи гидроприводов. Поток, исходящий от главного гидравлического насоса контролируется с консоли оператора. Два поршневых двунаправленных насоса переменной производительности подают энергию к вращателю, системе быстрой подачи, системе поднятия и опускания мачты, перемещения и к системе автоматического горизонтирования.

Установка DM-H отличается наличием насоса медленной подачи со сбалансированным давлением и переменной производительностью для обеспечения постоянного усилия подачи бурового снаряда. Оператор задает желаемые параметры, а насос регулирует производительность, компенсируя изменение прочности пород и поддерживая необходимое усилие подачи для достижения оптимальной производительности.

На установке используется мачта открытого типа, сваренная из труб прямоугольного сечения. Карусель манипулятора буровых штанг расположена внутри мачты. Мачта с полным набором буровых штанг в карусели и под вращателем поднимается или опускается за одну минуту с помощью двух гидравлических цилиндров.

Энергия вращения передается на долото от двух аксиальных поршневых гидравлических двигателей переменной производительности, мощностью по 231 кВт. Скорость вращения плавно изменяется от 0 до 150 об/мин при максимальном моменте 17890 Нм.

На стандартном многозаходном станке DM-H возможна установка карусели емкостью от одной до четырех буровых штанг. Замена буровых штанг осуществляется с консоли оператора. Специальная система «Ки-лок» полностью предотвращает неожиданное выпадание буровой штанги.

Все операции контролируются из кабины, включая запуск, управление и выключение силовой установки. Все рычаги и контрольные приборы смонтированы на консоли. Электрический обогреватель и флюоресцентное освещение является стандартными, как и тонированные безопасные стекла, термическая изоляция, избыточное давление и профильтрованный воздух. Затемненные лампы накаливания подсветки консоли с регулятором для бурения в ночных условиях предусмотрены для предотвращения ослепления оператора. Уровень шума внутри кабины не превышает 85 дб.

Установка DM-H может быть адаптирована почти для любых условий бурения путем добавления различных опций, в том числе: системы наклонного бурения с шагом 5° до 20° или 30°; системы сухого или мокрого пы-леподавления; карусели дополнительной емкости; центральной системы смазки; центральной системы пожаротушения; системы смазки долота; дистанционного управления перемещением установки; комплекта для холодной погоды; системы автоматического горизонтирования; автоматической системы бурения; мониторинговой системы и др.

В качестве свободной от оплаты опции на буровой установке серийный номер 4240, пущенной в эксплуатацию в октябре месяце этого года на разрезе «Нерюнгринский», установлена система AQUILA DM 1/3. Данная система устанавливается на буровых станках фирмы INGERSOLL-RAND DM-M3 и
DM-H. Система AQUILA DM 1/3/5 в полной комплектации работает как: монитор контроля за бурением; контроллер автоматического бурения; средство по руководству бурением на базе системы глобального позиционирования. Система AQUILA состоит из ряда компонентов, которые взаимодействуют различными способами для достижения разнообразных целей. Часть системы AQUILA DM 1 выполняет следующие функции контроля за бурением:

• автоматическое определение необходимости замены штанги;

• показ параметров бурения на экране;

• выбор способа отображения информации на экране дисплея;

• ввод производственной информации, в том числе: горизонт, сетка, смена, фамилия машиниста, серийные номера шарошки и штанги, номер скважины;

• просмотр на экране файлов с данными скважин, например, сколько времени требуется для бурения скважин или какова глубина пробуренной скважины.

Часть системы AQUILA DM 5 (не установлена на станке 4240, поставленном на разрез «Нерюнгринский») является системой руководства бурением, в которой используются датчики системы глобального позиционирования. Кроме этого, данная часть системы AQUILA управляет перемещением станка на новую скважину путем отображения положения шарошки относительно сетки скважин на горизонте.

Машинист бурового станка в основном работает с двумя компонентами системы: с экраном дисплея на жидких кристаллах и с ручным терминалом. На экране показывается различная информация в зависимости от стадии бурения и от того, какие составляющие системы AQUILA задействованы. Информация на дисплее помогает машинисту откалибровать вращатель, ввести информацию о смене, направлять бурение и контролировать его. Для этого на экран выводятся различные меню с опциями. Ручной терминал используется машинистом для ввода информации в систему. Кроме этого, машинист может пользоваться другими компонентами системы: выключателем остановки автоматического управления и выключателем питания. Выключатель остановки автоматического управления имеет простую, но важную функцию. Он используется для изменения управления бурением с автоматического на ручное. Выключатель остановки автоматического бурения является выключателем безаварийной работы и имеет наивысший приоритет в системе. При выходе из строя системы автоматического бурения по любой причине, нажатие на этот выключатель восстановит полное ручное управление для машиниста. В случае отказа, если выключатель остановки автоматического бурения не отключает режим автоматического управления бурением системы DM-3, используется аварийный выключатель, устанавливаемый изготовителем бурового станка.

Выключатель питания позволяет машинисту отключить систему AQUILA без отключения питания бурового INGERSOLL-RAND.

Журнал "Горная Промышленность" №2 1997