Новое в технике и технологии на карьерах холдинга ЗАО «ЕВРОЦЕМЕНТ груп»

В.А. Гуськов, к.э.н., Действительный член АГН, Руководитель Департамента горных работ ЗАО «ЕВРОЦЕМЕНТ груп»

ЗАО «ЕВРОЦЕМЕНТ груп» – международный вертикально интегрированный промышленный холдинг, в августе 2012 г. отметил своё десятилетие. Холдинг, созданный на базе четырёх цементных заводов, уже через четыре года имел в своём составе 16 цементных заводов полного цикла в России, Украине и Узбекистане и вошёл в восьмёрку крупнейших цементных компаний мира. Кроме цементных заводов, действуют заводы по производству бетона, железобетонных изделий, карьеры по добыче нерудных материалов и компании, специализирующиеся в сфере промышленного строительства.

Горное хозяйство холдинга «ЕВРОЦЕМЕНТ груп» состоит из 24 карьеров по добыче карбонатного сырья с общими утверждёнными запасами 3 млрд т, 4 карьеров по добыче и переработке природного камня, из которых два находятся в эксплуатации и два – в стадии проектирования. Запасы природного камня составляют около 1,8 млрд т. На момент вхождения в состав Холдинга цементные заводы располагали парком горнотранспортного оборудования: экскаваторов – 130 ед.; большегрузных карьерных самосвалов – 229 ед.; бульдозеров – 123 ед. Из общего количества 88 экскаваторов имели срок службы свыше 20 лет, а 32 экскаватора проработали свыше 30 лет и требовали списания. Более 80% от общего количества автосамосвалов составляли автомобили грузоподъёмностью 30 тонн и сроком службы от 10 до 18 лет. В таком же крайне изношенном состоянии находился бульдозерный парк, более 60% которого составляли машины со сроком службы от 10 до 18 лет.

№5 (105) 2012

Была разработана программа реконструкции и технического перевооружения предприятий. В ходе выполнения инвестиционной программы на карьеры холдинга поступил 31 экскаватор. В качестве базовой модели на вскрышных и добычных работах с погрузкой в автомобильный транспорт приняты карьерные гидравлические экскаваторы Hitachi ЕХR1200, а также Liebherr 974. Данные машины с усиленной ходовой частью и рабочим оборудованием типа прямая и обратная лопата, с ковшами вместимостью до 6 м3 и эксплуатационной массой до 111 т предназначены для работы в тяжёлых условиях.

Для пополнения и частичной замены изношенных машин автомобильного парка закуплено 190 автосамосвалов БЕЛАЗ грузоподъёмностью 45 т, а на карьеры с низкой несущей способностью пород, шарнирно-сочленённые автосамосвалы Volvo и Сaterpillar. Парк бульдозеров пополнился новыми мощными машинами отечественного производства и высокопроизводительными и маневренными бульдозерами D6R и D8R фирмы Сaterpillar.

016 1

Один из крупных карьеров «Яблоневый овраг» ЗАО «Жигулёвские стройматериалы» отрабатывает пласт известняка мощностью 50 м. На этом предприятии вскрышные породы представлены рыхлыми отложениями мощностью до 8 м и скальными разностями мощностью 100 м, а также пластом доломитов мощностью 150 м. Доломиты учтены в балансе как полезное ископаемое и перерабатываются на дробильносортировочной фабрике для получения щебня. В настоящее время заканчивается подготовка участка с запасами известняка, обеспечивающими работу цементного завода на десятилетний срок. В контуре горного отвода остаётся участок площадью 54 га, запасы известняка в котором составляют 83 млн т. До полной отработки карьера необходимо вывезти 28 млн м3 скальной вскрыши и 93 млн м3 доломита. Учитывая необходимость в ближайшие три года увеличить добычу доломитов, принято решение применить на добыче известняков и вскрышных работах гидравлические экскаваторы Terex RН-90, два из которых уже поступили на карьер.

Эти экскаваторы будут разрабатывать породы без предварительного их рыхления. Экскаваторы Terex оборудованы кинематикой Tri-Power, обеспечивающей повышенные усилия подачи ковша на забой и выемки грунта без роста общих затрат энергии экскаватором. Система Tri-Power снижает нагрузку на рабочие механизмы, уменьшает износ ковша и гарантирует высокое заполнение ковша, а также позволяет очень легко выполнять точное управление агрегатами, облегчая тем самым работу машиниста экскаватора. После проведения испытаний экскаваторов Terex RН-90 и достижения высоких показателей по разработке доломитов, имеющих более высокую крепость, в карьер будет поставлен экскаватор Terex RН 120-Е – самая распространённая машина в классе 250 т.

016 2

В карьеры, применяющие буровзрывные работы, поступили буровые станки Atlas Copco, а также гидравлические экскаваторы фирмы Hitachi, оборудованные гидромолотами для разделки негабаритов, позволившие полностью отказаться от вторичного взрывного их дробления. Эти экскаваторы, оснащённые ковшами вместимостью от 1,4 до 1,9 м3, отрабатывают карстовые воронки, находящиеся в толще полезного ископаемого.

Широкое распространение на работах, связанных с рекультивацией нарушенных земель, перемещением клинкера, получили колёсные погрузчики Dressta 560C с удлинённой стрелой и ковшом вместимостью 5,5 м3. Максимальная высота погрузки при угле наклона ковша 45° позволяет погрузчику эффективно работать с карьерными автосамосвалами грузоподъёмностью 45 т.

В начале 1990-х годов при разработке месторождений карбонатного сырья на цементных заводах США, Индии, Австралии и ряда других стран наметился переход на новую технологию горных работ, обеспечивающую за счёт безвзрывной тонкослоевой выемки с использованием горных комбайнов высокую эффективность ведения добычных работ.

После изучения специалистами «ЕВРОЦЕМЕНТ груп» мирового опыта работы машин подобного типа, было принято решение о целесообразности их внедрения на ЗАО «Недра» в Карачаево-Черкесии. В тот период на предприятии сложились определённые предпосылки для этого. Основные причины – рост цены на производство буровзрывных работ и специфика региона, где применение взрывчатых материалов связано с дополнительными проблемами по обеспечению безопасности.

Наиболее успешным новатором в настоящее время является компания Wirtgen (Германия), которая уже на протяжении 30 лет создаёт и внедряет горные комбайны Wirtgen Surface Mining (SM). Исторически так сложилось, что концепция Wirtgen SM прошла наибольшую апробацию в мире, комбайны этой фирмы зарекомендовали себя лучше, нежели машины конкурентов. Стоит добавить, что в России к тому времени уже существовал развитый фирменный сервис в лице ООО «Виртген-Интернациональ-Сервис», способный поддержать работоспособность машин на карьерах, где используются комбайны. Впервые в России горные комбайны были применены на Джегутинском месторождении цементного сырья, расположенного в Карачаево-Черкесской Республике и составляющего сырьевую базу цементного завода ОАО «Кавказцемент» – одного из крупнейших поставщиков цемента для нужд народного хозяйства Центра и Юга России и ближнего зарубежья.

Большая мощность известняковой толщи месторождения была вскрыта семью уступами на глубину 110 м. Плотность известняка при естественной влажности в целике составляет 2,42 т/м3, естественная влажность 5%, предел прочности на сжатие 18,4–56,1 МПа, на растяжение 2,0–5,3 МПа. Разработка велась с применением традиционной технологии горных работ с буровзрывной подготовкой горных пород к выемке. Бурение скважин производилось станками СБР-160. Проведение БВР осложнялось рядом факторов, к основным из которых относятся повышенная обводнённость, разнопрочный массив пород и ограничения на массу одновременно взрываемых зарядов ВВ. На выемочно-погрузочных работах использовались экскаваторы ЭКГ-5А. В последние годы в связи с ростом цен на оборудование, материалы и услуги резко повысились затраты на производство, вопросы снижения издержек производства стали весьма актуальными и обусловили изыскание менее затратных технологий горных работ.

В результате переговоров между холдингом ЗАО «ЕВРОЦЕМЕНТ груп» и фирмой Wirtgen было принято решение о проведении опытно-промышленных испытаний по безвзрывной технологии добычи цементного сырья с использованием комбайнов Wirtgen SM. Первым для проведения таких испытаний был выбран Джегутинский карьер известняков в Карачаево-Черкесии.

Основной целью опытно-промышленных работ было установление принципиальной возможности и целесообразности разработки месторождений цементного сырья горными комбайнами и определение в этих условиях эксплуатационных параметров работы, определяющих их технологическую и эксплуатационную производительность. Для проведения испытаний была выбрана серийная машина Wirtgen 2200 SM, с персоналом, осуществляющим управление комбайном и его технологическое обслуживание. Предварительно, для уточнения прочностных свойств известняка Джегутинского месторождения, определяющих возможность эффективной безвзрывной, тонкослоевой разработки массива, были проведены испытания образцов горных пород.

Полученные в результате испытаний значения предела прочности при сжатии по изученным образцам известняка (прочность на сжатие от 18,4 до 56,1 МПа и на растяжение от 2,0 до 5,3 МПа) в сочетании с тонкослойным массивом, разбитым на мелкие отдельности, позволяли с уверенностью рассчитывать на эффективную работу комбайнов всех типоразмеров.

Для высокопроизводительной работы комбайнов необходимо создание выровненной рабочей площадки, обеспечивающей сток воды во время частых дождей в этой местности. Постепенное выравнивание рабочей площадки обеспечило работу комбайна с постоянной максимальной стружкой, что позволило сократить время погрузки горной массы в каждый автосамосвал. Благоприятные горнотехнические условия Джегутинского карьера (невысокая крепость пород, значительная трещиноватость и слоистость) позволили комбайну поддерживать высокую – от 8 до 15 м/мин. – рабочую скорость и соответственно высокую производительность. Техническая производительность, в большей степени зависящая от горнотехнических условий конкретного массива, составила в среднем около 50 т/ч, а эксплуатационная около 380 т/ч с колебаниями в пределах от 270 до 530 т/ч. В ходе опытных работ производилось взвешивание автосамосвалов. Установлено, что при загрузке автосамосвалов комбайном масса перевозимого груза в кузове каждого автосамосвала была на 5–7% выше, чем при загрузке экскаватором, что объясняется большей долей мелких фракций и соответственно большей плотностью укладки материала в кузове. При этом плавная и безударная погрузка равномерно измельчённой горной массы в кузов автосамосвала обеспечивает лучшие условия для эксплуатации подвижного состава и практически исключает динамическое воздействие на несущие элементы конструкции машин.

В настоящее время комбайны работают по двум технологическим схемам.

Первая – с непосредственной загрузкой отбитой горной массы в автосамосвалы.

Вторая – с укладкой добываемого комбайном известняка сзади по ходу движения комбайна, в так называемые «валки», которые имеют существенный недостаток – небольшую высоту, что снижает производительность колёсных погрузчиков, которые затем перегружают известняк в автосамосвалы. Однако для минимизации воздействия фактора малой высоты перегружаемого валка на эксплуатационную производительность одноковшового погрузчика была предложена схема, при которой первую заходку комбайн выполняет при работе фрезерного барабана, но без включения ленточного транспортёра. Переходя на вторую заходку, транспортёры включаются и при малом угле поворота конвейерной консоли отбитые породы укладываются поверх уже созданного валка от проходки первой заходки. Затем отсыпаются породы третьей и четвёртой заходок. После этого комбайн переходит на другую сторону от первого валка и также отсыпает ещё две заходки, но уже с другой стороны. В результате создаётся штабель большой высоты, и колёсные погрузчики используются с большой эффективностью.

На карьерах Холдинга систематически проводится работа по совершенствованию технологии производства буровзрывных работ. Проведены серии опытных взрывов по внедрению в производство новых, наиболее дешёвых водоустойчивых взрывчатых веществ. Внедрены в производство эмульсионный состав АС-25 П-120, АС-32П, гексонит ВП-3, вместо дорогостоящих граммонитов 30/70 и 79/21 и гранулотола. Внедрены в производство взрывных работ современные системы неэлектрического взрывания «ЭДИЛИН» и «СИНВ» с целью снижения сейсмического воздействия на объекты, расположенные во взрывоопасной зоне – жилые здания и сооружения. Проведённые инструментальные замеры сейсмики с привлечением специалистов ООО «Взрывтехнология» подтверждают снижение сейсмического воздействия до 30% с одновременным улучшением качества подготовленной взрывом горной массы, уменьшением звукового эффекта и снижением пылеобразования. Достигнутые результаты позволили увеличить объёмы взрываемых блоков, что привело к сокращению общего количества массовых взрывов, снижению непроизводительных простоев и перегонов карьерной техники.

На цементных заводах Холдинга проводится большая работа по увеличению производственных мощностей за счёт внедрения современных энергосберегающих технологий производства цемента и модернизации оборудования. Соответственно расширяется сырьевая база, разведываются и осваиваются новые участки.

В связи с общим объёмом производства, увеличением мощности действующих предприятий, разрабатывающих месторождения и перерабатывающих добываемое полезное ископаемое, серьёзно встал вопрос о нестыковке законодательства о недрах с земельным и лесным законодательствами. Предприятиями цементной отрасли очень остро ощущается проблема расширения сырьевой базы.

Действующие на предприятиях карьеры практически отработаны, и сейчас необходимо активно заниматься получением права недропользования на новые месторождения либо расширением существующих горных отводов.

При этом предприятия сталкиваются с серьёзными проблемами. Законодательства, регулирующие вопросы землепользования и недропользования, в своё время не были приведены в соответствие. Это привело к тому, что в ходе земельной реформы земельные участки, покрывающие участки недр государственного фонда и предоставленные в пользование и разработку цементным заводам, были переданы в собственность физических и юридических лиц без какоголибо обременения.

Исторически сложилось, что большинство месторождений покрыто землями сельскохозяйственного назначения, переданными в коллективную собственность либо уже выкупленными у бывших колхозников сельскохозяйственными предприятиями.

В таком случае недропользователь попадает в кабальную зависимость от собственника этих земель, который диктует условия получения предприятием доступа к государственным недрам.

При этом необходимо учитывать, что при подготовке документации об утверждении перечня объектов лицензирования и выставлении месторождения на конкурс или аукцион, органы Федерального агентства по недропользованию получают соответствующие согласования землепользователя и всех контролирующих органов. Вместе с тем законодательно никаких обязательств землепользователь не имеет, несмотря на то, что земельный участок покрывает недра, находящиеся в государственной собственности.

Необходимо совершенствование нормативно-правовой базы посредством принятия и изменения с целью закрепления принципов, оснований и порядка процедур принятия решений в области оформления прав землепользования в границах горных отводов, поскольку отсутствие чётких критериев создаёт условия для злоупотреблений, мешает добросовестным субъектам рынка и не позволяет государству осуществлять деятельность по совершенствованию организационноадминистративного и экономического регулирования взаимоотношений между недропользователями в контексте обеспечения устойчивого развития промышленности России. Для стабильной работы промышленного комплекса, использующего природные ресурсы, в частности цементного производства, государство должно законодательно закрепить порядок предоставления права пользования недрами безотрывно от права землепользования.

Это возможно путём законодательного закрепления использования государством своего права на изъятие земель для государственных и общественных нужд с целью добычи полезных ископаемых, перевода их в земли промышленности. И делать это необходимо до включения месторождения в перечень объектов лицензирования и выставлять на конкурс (либо аукцион) месторождение единым лотом – с правом недро- и землепользования.

Журнал "Горная Промышленность" №5 2012, стр.16