Новый 32-х кубовый гидравлический экскаватор LIEBHERR R-996 на угольном разрезе Бартон в Австралии

Разработка месторождения Бартон

Разрез Бартон (Burton) расположен в центральной части  австралийского штата Квинсленд (Queensland) в угольном бассейне Боуен (Bowen Basin). Запасы угля в пределах контура разреза на глубину 100 м составляют 55.7 млн.т, из которых 97% приходится на долю коксующихся углей. Уголь высокого качества с низким содержанием золы и влаги. Мощность угольного пласта достигает в среднем 10-11 м, а угол его падения – 22 град. Породы вскрыши представлены в основном песчаниками. Средний коэффициент вскрыши не превышает 4.7 т/т, что для района Квинсленд является весьма низким показателем.

Разрез принадлежит компаниям PORTMAN MINING Ltd. (95% акций) и THIESS CONSTRACTORS (5% акций). Компания THIESS заключила контракт на строительство и эксплуатацию разреза. Общая сумма контракта на строительство разреза проектной мощностью 5 млн.т чистого угля в год составляет $60.1 млн. Строительная часть кроме проведения вскрышных работ включает также работы, связанные со строительством обогатительной фабрики, сооружением дорог, железнодорожной станции, жилья для работников.

На период эксплуатации финансовые расчеты компании PORTMAN MINING с фирмой THIESS будут вестись по жесткой цене за тонну добытого угля, доставляемого на железнодорожную станцию Malcowa, расположенную в 35 км от разреза. Выбор фирмы THIESS в качестве основного производителя горных работ на разрезе обусловлен стремлением компании PORTMAN перенести опыт разработки рудных месторождений (в частности, золоторудных) в угольную промышленность. Объем инвестиций составляет $60 млн., из которых $52 млн. приходится на приобретение горной техники.

По оценкам различных экспертов эксплуатационные затраты на тонну угля при достижении проектной мощности на месторождении Бартон будут на $7 ниже средних показателей других разрезов в районе Квинсленд. Ориентировочно затраты на добычу угля составят $20 за тонну. При этом компания PORTMAN предполагает реализовывать уголь на условиях доставки его до терминала Dalkoymple Boy (169 км от ж.д. станции Южный Макой) по цене $40 за тонну (самая низкая цена в Австралии). Согласно прогнозам это обеспечит компании получение в 1997 г. прибыли в размере $14.7 млн. при производительности разреза по углю 2 млн.т, а в 1998 г. – $22.7 млн.

Выполнение горно-капитальных работ в короткие сроки обусловлено применением нового мощного гидравлического экскаватора R-996 фирмы LIEBHERR с ковшом вместимостью 32 м3 в комплекте с 200-тонными автосамосвалами Cat-789B. Суточная производительность экскаватора R-996 на разрезе достигает 50000 м3 по вскрышным породам. Применение мощного экскаватора позволило исключить традиционную в таких условиях многократную переэкскавацию вскрышных пород драглайнами.

Добыча угля на разрезе была начата в октябре 1996 г. Число работающих при производительности разреза 2 млн.т по углю составляет 130 человек. С увеличением мощности разреза до 5 млн.т число работающих достигнет 200 человек. Продолжительность рабочей смены  – 12 часов при пятидневной рабочей неделе. Рабочие попеременно работают на всех видах горной техники: экскаваторах, драглайнах, автосамосвалах.


Исследование эффективности работы экскаватора R996 на разрезе Бартон

Презентация нового экскаватора R996 Litronic была проведена 18 мая 1995 года на заводе в г. Кольмар во Франции, а уже в феврале 1996 года он был введен в эксплуатацию на разрезе Бартон. Горные работы на разрезе начинались в условиях абсолютной неизученности параметров и характеристик нового экскаватора, изготовленного и поставленного фирмой LIEBHERR первым из машин новой модели. Контроль за работой экскаватора осуществлялся фирмой THIESS CONSTRACTORS, которая начала испытания экскаватора до ввода месторождения в эксплуатацию, чтобы иметь возможность вовремя устранить недостатки в конструкции машины и обеспечить в дальнейшем выполнение запланированного графика разработки месторождения.

На первом этапе работ на разрезе до июня 1996 г. экскаватор был оснащен рабочим оборудованием прямая мехлопата с ковшом вместимостью 28 м3, после чего машина была переоборудована  на обратную мехлопату с ковшом вместимостью 32 м3. Эта ситуация предоставила фирме-производителю уникальную возможность оценить в короткие сроки работу машины с разным рабочим оборудованием в аналогичных горнотехнических условиях эксплуатации.

30 мая 1996 г. сначала были проведены двухчасовые эксплуатационные испытания прямой мехлопаты R-996 на выемке мягких вскрышных пород верхнего уступа. Экскаватор работал в комплексе с тремя автосамосвалами CAT-789 B. Все автосамосвалы были оснащены бортовой системой взвешивания, которая регистрировала каждый загружаемый ковш в самосвал и определяла общий вес загрузки самосвалов за время этого испытания. Информация с бортовых весовых систем в дальнейшем передавалась в кабину экскаватора, что позволяло машинисту контролировать загрузку машин. В течение 2-х часов 46 секунд экскаватором были загружены 50 самосвалов, общее количество загруженных ковшей составило – 252, объем отгруженной горной массы – 10144 т, общее время в работе экскаватора – 1 час 22 мин. 13 сек.; коэффициент наполнения ковша – 0.85; среднее время цикла – 24.4 сек.; среднее время погрузки – 98.7 сек.; средний вес породы в кузове самосвала – 203 т; максимальный вес породы в кузове самосвала – 234 т; среднее время обмена самосвала – 43.3 сек.; максимальная эксплуатационная производительность экскаватора – 5040 т/час.

В процессе испытания было установлено, что трех автосамосвалов недостаточно для полной реализации возможностей R-996, так как долгое время экскаватор простаивал в ожидании очередного автосамосвала под погрузку. С учетом времени работы экскаватора и общего времени испытания коэффициент его использования составил 68%.

Анализ данных времени обмена автосамосвалов и времени ожидания позволил сделать вывод об оптимальных параметрах эксплуатационных показателей самосвалов: время обмена самосвалов должно быть 30 секунд, оптимальное количество самосвалов – 27, возможная производительность – 5450 т/час.

В течение следующих 10.75 часов 12-часовой рабочей смены R-996 загрузил 17920 м3 горной массы, достигнув тем самым производительности 1667 м3/час, включая нерабочее время (время простоев). Средний расход топлива во время этого испытания составил 459 л/час.

Анализ результатов испытаний и работы экскаваторов R-996 позволил дать общую оценку расхода эксплуатационных материалов, представленную в таблице.

Испытания экскаватора R-996 на разрезе Бартон и опыт его использования выявили следующие преимущества новой выемочной машины:

  • высокую производительность – с учетом среднего времени простоя и погрузки эксплуатационная производительность составляет более 5000 т/час; суточная производительность – до 50000 м3/сут;
  • мощную и эффективную систему наполнения и разгрузки ковша – время цикла не более 24-25 секунд;
  • превосходное соотношение мощности и массы, обеспечивающее стабильность во время работы;
  • расположение кабины оператора на правой стороне платформы, что обеспечивает ему наилучшую обзорность при двухсторонней погрузке;
  • высокоэффективную систему контроля, позволяющую добиться низкого расхода топлива при высокой производительности экскаватора.

В настоящее время, менее чем через два года после презентации первого экземпляра гидравлического экскаватора LIEBHERR R-996, выпущено уже 9 машин, включая самый большой в мире понтонный экскаватор (поставленный в США). Экскаваторы R-996 работают на угольных месторождениях Австралии (6 машин), в Индонезии (2 машины).

Техническое устройство экскаватора

LIEBHERR R-996

Для карьеров немецкая фирма LIEBHERR выпускает 6 моделей гидравлических экскаваторов массой от 40 до 550 тонн. Все модели экскаваторов созданы с учетом многолетнего опыта эксплуатации и предназначены для работы в тяжелых условиях при экскавации крепких пород. Эти машины характеризуются высокой эффективностью и долговечностью. Новые модели обеспечивают высокую производительность, а современное электронное оборудование позволяет регулировать мощность двигателя и в то же время обеспечивает защиту двигателя и экскаватора от перегрузок. Фирма выполняет первоклассное обслуживание по всему миру с полной и соответствующей поддержкой своих машин практически в любом месте.

550-тонный гидравлический экскаватор LIEBHERR R—996 Litronic является последней разработкой фирмы. В стандартном исполнении в комплектации прямая мехлопата R 996 оборудован створчатым ковшом емкостью 32.0 м3, предназначенным для экскавации взорванных горных пород насыпной плотностью 1.8 т/м3. Для снижения износа при экскавации крепких вскрышных пород и руды  внутренние стенки ковша и его днище оснащены пластинами из высокопрочной стали. Днище ковша также армировано специальными направляющими, которые снижают сопротивление копанию в твердых грунтах.

Стандартное оборудование обратной мехлопаты включает стрелу длиной 11.75 метра, рукоять длиной 5.0 метров и ковш вместимостью 28 м3 для погрузки сыпучих материалов насыпной плотностью 1.8 т/м3.

40% веса машины сконцентрировано в ходовой части, что обеспечивает высокую устойчивость и стабильность при выполнении работ на карьерах. Для более легкого и быстрого хода каждая гусеница имеет 7 катков. Все эти параметры конструкции ходовой части обеспечивают наилучший контакт с почвой, легкость очистки и высокое тяговое усилие для более эффективного использования мощности тяговых двигателей.

Поворотная платформа представляет собой цельную сварную конструкцию. Все элементы платформы выполнены из полых балок с высоким сопротивлением кручению и изгибу, что придает конструкции особую жесткость и защищает механизмы экскаватора от повреждения.

Силовая установка состоит из двух турбодизельных двигателей Cummins K 1800E мощностью по 2240 kW с водяным охлаждением и регулируемым впрыском топлива. Бак для дизельного топлива вместимостью 13000 л обеспечивает непрерывную работу в течение 24 часов.

При необходимости на экскаваторе могут быть установлены два электродвигателя мощностью по 1250 kW или один мощностью 2500 kW.

Агрегаты оснащены первичными сухими воздушными фильтрами с многоуровневой центробежной предварительной очисткой и автоматическим удалением пыли, а так же фильтрами для микроэлементов.

В стандартную комплектацию R—996 входит система быстрого наполнения масляной системы BANLAW. Дизельные экскаваторы так же оснащаются системой BANLAW для быстрого наполнения масляной системы с производительностью 800 л/мин или системой WIGGINS с производительностью 400 л/мин.

Гидравлическая система состоит из восьми основных насосов, общая производительность которых составляет 6720 л/мин, и четырех вспомогательных производительностью 1652 л/мин. Все насосы управляются и контролируются фирменной автоматической системой контроля производительности и скорости Litronic. Основные насосы оснащены компенсаторами давления, которые снижают давление в системе до минимального, когда установка достигает максимальных значений и подстраивает систему на минимальный расход энергии во время холостого хода. Гидравлическая система всегда использует 100% имеющейся мощности двигателей, не перегружая их.

Кабина машиниста расположена на высоте 7.52 м и имеет специальный лифт, который может поднимать ее еще на 600 мм. Это делает более удобной загрузку автосамосвалов большой грузоподъемности (240 тонн). Система кондиционирования воздуха с подогревом обеспечивает в кабине нормальную температуру +20оС при диапазоне температур воздуха от -40 до +33°С. 5

Статья подготовлена на основе материалов из австралийских журналов  Australia’s Mining Monthly и Rising Stars.

Журнал "Горная Промышленность" №1 1997