Высокопроизводительные экскаваторы ОАО «Уралмаш» для открытых горных работ

ОАО «Уралмаш» является одной из крупнейших в мире фирм по проектированию и производству выемочно-погрузочного оборудования для открытых горных разработок.

Начиная с 1947 года, Уралмашзавод выпустил более 12500 карьерных экскаваторов пятнадцати различных типов с ковшами вместимостью от 3 до 30 м3. Они эксплуатируются на многих предприятиях России, государств СНГ, а также Индии, Германии, Китая, Югославии, Турции, Египта, Румынии и других стран. Всего более 1600 машин было экспортировано в 22 страны мира.

Техническая концепция карьерных экскаваторов, производимых ОАО «Уралмаш», — двухбалочная рукоять и реечный напор, обеспечивают их эффективную эксплуатацию даже в самых тяжелых условиях.

Специалистам в области открытых горных работ хорошо известен надежный, высокопроизводительный экскаватор ЭКГ-5А с ковшом вместимостью 5.2 м3. Начав выпуск этой модели в 1980 году, завод изготовил их более 5000. Сегодня этот экскаватор, представляющий собой дальнейшее развитие всемирно известной модели ЭКГ-4,6Б, успешно применяется на открытых горных разработках, на строительстве гидротехнических сооружений, промышленных объектов, железных дорог в России, СНГ и странах дальнего зарубежья от тропиков до северных широт.

Для более полного удовлетворения потребности горных предприятий на базе ЭКГ-5А в последние годы создан ряд модификаций.

ЭКГ-5В — экскаватор с пневмоударными зубьями, встроенными в ковш, позволяющий производить выемку трещиноватых пород средней крепости и мерзлых грунтов без предварительного буровзрывного рыхления. В настоящее время выпущены и находятся в эксплуатации шесть экскаваторов ЭКГ-5В. Опыт их использования на карьерах показал, что применение данного экскаватора обеспечивает проведение селективной выемки на сложноструктурных месторождениях, снижение потерь и разубоживания, уменьшение затрат на разработку и вредного воздействия на окружающую среду за счет исключения необходимости проведения буровзрывных работ. В отличие от других новых видов оборудования для безвзрывной выемки крепких пород (машин послойного фрезерования, компактных роторных экскаваторов и т.п.) внедрение данного экскаватора на действующих предприятиях не требует коренного изменения технологии отработки месторождения. При использовании ЭКГ-5В его обслуживание и ремонт могут осуществляться на той же ремонтной базе, что и эксплуатирующихся сегодня ЭКГ-5А.

ЭКГ-5Д — экскаватор с дизель-электрическим приводом. Автономность питания позволяет использовать данную машину в районах с плохо развитой инфраструктурой, при отсутствии систем энергоснабжения.

ЭКГ-4УС — экскаватор с удлиненным рабочим оборудованием, позволяющий отрабатывать уступы повышенной высоты.

ЭДГ-3,2.30 — гусеничный драглайн с ковшом вместимостью 3.2 м3 и стрелой длиной 30 метров, предназначенный для использования на карьерах малой и средней мощности, а также выполнения вспомогательных работ на крупных карьерах.

ОАО «Уралмаш» также освоило производство карьерных экскаваторов большой единичной мощности с ковшом вместимостью 20 м3. С 1979 года выпущено 20 машин ЭКГ-20 и ЭКГ-20А, успешно эксплуатирующихся на разрезе «Нерюнгринский» в Якутии и разрезах Южного Кузбасса. В настоящее время с учетом опыта их работы создан проект модернизированного варианта ЭКГ-20А1. Это высокопроизводительная мощная машина, предназначенная для погрузки скальных пород в транспортные средства большой грузоподъемности. Экскаватор ЭКГ-20 специально спроектирован для использования в экстремальных горно-геологических и климатических условиях, что отразилось на выборе его общей компоновки, конструктивных решениях отдельных узлов, в применяемых материалах, наличии специальных систем и устройств, обеспечивающих надежную работу машины при температурах окружающего воздуха до минус 50 градусов. Конструктивное исполнение этого экскаватора отличается простотой, обеспечивает создание больших рабочих усилий, придает машине высокую маневренность и облегчает управление ею. Передовые экскаваторные бригады, эксплуатирующие ЭКГ-20, достигли на вскрышных работах годовой производительности более 4?млн. м3 горной массы.

В 1995 году ОАО «Уралмаш» выпустило и поставило ОАО «Карельский окатыш» новый карьерный экскаватор ЭКГ-12 с ковшом вместимостью 12 м3. Сменные ковши этой машины для тяжелых и легких пород имеют вместимость соответственно, 10, 14 и 16 м3. В конструкции ЭКГ-12 нашли применение последние достижения отечественного и зарубежного экскаваторостроения. Реечный напор с двухбалочной рукоятью и беспалиспастной подвеской ковша, а также двухгусеничная ходовая тележка с раздельным приводом на каждую гусеницу обеспечивают машине надежную высокопроизводительную работу даже в самых тяжелых условиях. Как показал опыт, в этом случае ЭКГ-12 предпочтительнее экскаваторов с канатным напором. Схема подвески стрелы, позволяющая опускать ее до горизонтального уровня и поднимать в рабочее положение без использования дополнительных грузоподъемных устройств и кранов, значительно облегчает обслуживание машины. Экскаватор ЭКГ-12 оптимально сочетается с автосамосвалами грузоподъемностью 80-120 тонн, а также думпкарами грузоподъемностью 105-180 тонн, применяемыми в настоящее время на многих крупных и средних карьерах.

На базе ЭКГ-12 созданы его модификации:

ЭКГ-12В — экскаватор с встроенными в ковш пневмоударными зубьями, позволяющий осуществлять выемку пород без предварительного взрывного рыхления;

ЭДГ-8.50 — гусеничный драглайн с ковшом вместимостью 8 м3 и длиной стрелы 50 метров. Применение таких машин для погрузки горной массы непосредственно в транспортные средства позволяет осуществлять разработку месторождения с уступами повышенной высоты, ускорить проходку вскрывающих выработок, сократить длину транспортных модификаций.

Опыт эксплуатации экскаватора ЭКГ-12 на карьере «Костомукшского РУ» ОАО «Карельский окатыш» показал высокую эффективность его работы в сложных горногеологических и климатических условиях, и в настоящее время в монтаже на разрезе «Междуреченский» находится второй экскаватор ЭКГ-12 с ковшом вместимостью 14 м3.

В последние два десятилетия в мировом экскаваторостроении преобладающей является тенденция к созданию и внедрению крупных гидравлических экскаваторов с оборудованием прямой и обратной лопаты.

Основные преимущества этих машин перед механическими лопатами заключаются в меньшей массе при одинаковой вместимости ковша, большем усилии копания, реализуемом на зубьях, возможности вести селективную выемку за счет управления рабочим органом по всей траектории его движения и высокой мобильности.

Лидером в производстве тяжелых гидравлических экскаваторов в России и государствах СНГ является ОАО «Уралмаш». Начиная с 1978 года, Уралмашзаводом были спроектированы и изготовлены опытные образцы гидравлических экскаваторов ЭГ-12, ЭГ-12А, ЭГ-20 с ковшами вместимостью 12 и 20 м3. Их испытания, проводившиеся на разрезе «Кедровский» в Кузбассе, подтвердили правильность основных конструктивных решений.

Было установлено, что отечественная концепция карьерного гидравлического экскаваторостроения, ориентированная на создание машин с комбинированным электрогидравлическим приводом главных механизмов, просторным кузовом, позволяющим обслуживать механизмы  экскаватора в суровых климатических условиях, имеет значительные преимущества перед зарубежными аналогами, в конструкции которых прослеживается влияние традиций универсальных строительных экскаваторов. Электрический привод ходового и поворотного механизмов рабочего оборудования почти в два раза снижает удельную энергоемкость процесса экскавации по сравнению с испытанными зарубежными аналогами.

Многие технические решения и предложения, разработанные специалистами ОАО «Уралмаш» при создании гидравлических карьерных экскаваторов, находятся на самом современном уровне и не имеют аналогов за рубежом. К ним можно отнести разработки по системам рекуперации энергии, системам стабилизации рабочих режимов, системам фильтрации и охлаждения рабочей жидкости гидропривода.

В последние годы в ОАО «Уралмаш» создан карьерный гидравлический экскаватор ЭГО-4 с рабочим оборудованием типа обратная лопата, отечественным комплектующим оборудованием и гидравлическим управлением, а также выполнен рабочий проект экскаватора ЭГО-4А с импортным комплектующим оборудованием и электрическим управлением. Обе машины имеют автономный дизельный привод и вместимость ковша 4 м3. На базе ЭГО-4 разрабатывается прямая лопата ЭГ-6, имеющая как дизельный, так и электрический привод. Чтобы увеличить технические возможности этой машины, в ее ковше вместимостью 6 м3 предусмотрены активные зубья, имеющие гидропривод.

С 1949 года Уралмашзавод выпустил и поставил на горные предприятия более 240 крупных шагающих экскаваторов-драглайнов с ковшом вместимостью от 14 до 100 м3 и длиной стрелы от 65 до 100 метров. Эти экскаваторы нашли широкое применение на открытых разработках угля, железной и марганцевой руды, горно-химического сырья. 13 шагающих экскаваторов было поставлено на экспорт в дальнее зарубежье, где они зарекомендовали себя как высокопроизводительные, надежные машины, хорошо приспособленные для работы в любых климатических и горно-геологических условиях.

Накопленный опыт использования крупных шагающих экскаваторов производства ОАО «Уралмаш» показал, что при бестранспортных системах разработки их применение позволяет в 2–3 раза снизить затраты на производство 1?м3 вскрыши и в 3–4 раза уменьшить трудоемкость вскрышных работ.

В последние годы в ОАО «Уралмаш» разработаны проекты шагающих экскаваторов нового поколения. Сформирован ряд базовых моделей. Учитывая потребность горнодобывающих отраслей, предложены также модификации базовых моделей — экскаваторы с удлиненными стрелами при несколько меньшей вместимости ковша и экскаваторы с пониженным удельным давлением на грунт. Применение экскаваторов с удлиненными стрелами обеспечивает снижение затрат на вскрышные работы за счет уменьшения коэффициента переэкскавации при бестранспортной системе разработки. Модификация экскаваторов с пониженным на 20–25% давлением может более эффективно использоваться на слабых грунтах и при отвалообразовании.

Новые технические решения, применяемые при создании шагающих экскаваторов-драглайнов, обеспечили снижение эксплуатационных издержек и энергозатрат на экскавацию при значительном росте производительности и эффективности их применения.

На Уралмашзаводе создан один из крупнейших в мире экскаваторов-драглайнов ЭШ-100.100, эксплуатирующийся на разрезе «Назаровский» с 1977 года. Масса машины составляет 10300 тонн, вместимость ковша 100 м3, а длина стрелы 100 метров. При его создании, монтаже и эксплуатации решены многие сложные научно-технические и производственные проблемы.

В 1993 году на угольном разрезе «Тулунский» запущен в эксплуатацию второй по величине шагающий экскаватор, изготовленный ОАО «Уралмаш», ЭШ 65.100 с ковшом вместимостью 65 м3 и длиной стрелы 100 метров. Уже в первый год эксплуатации его производительность составила 10?млн.?м3 горной массы. Экскаватор оснащен гидравлическим механизмом шагания с полным отрывом опорной рамы от грунта посредством четырех подъемных цилиндров, опирающихся на скользящие опоры. Экскаватор при массе 5450 тонн показал хорошую проходимость при движении по слабым грунтам.

В настоящее время серийно выпускается экскаватор ЭШ 20.90, сменивший хорошо зарекомендовавший себя в работе на отечественных и зарубежных горных предприятиях драглайн ЭШ 15.90А. Высокая эффективность применения данных машин определила их широкое использование при добыче угля и руд. В эксплуатации на горных предприятиях сегодня находится 61 драглайн ЭШ 20.90.

В последние годы ряд российских предприятий и ведомств обращались в ОАО «Уралмаш» с просьбами о поставке на производство шагающих экскаваторов с ковшом вместимостью 10–11 м3 и длиной стрелы 70–75 метров. В связи с этим разработана новая модель экскаватора ЭШ 11.75, имеющая повышенную надежность и проходимость за счет более прочного рабочего оборудования, более низкого удельного давления на грунт при работе и передвижении. Экскаватор имеет трехгранную вантовую стрелу, электромеханический ход и скорость передвижения до 200 метров в час.

В 1999 году в ОАО «Уралмаш» будет изготовлен новый крупный шагающий экскаватор ЭШ 40.100 с ковшом вместимостью 40 м3 и длиной стрелы 100 метров для Мугунского угольного разреза ОАО «Востсибуголь».

Всего на сегодняшний день ОАО «Уралмаш» предлагает 13 типоразмеров шагающих экскаваторов и 6 их вариантов с пониженным давлением на грунт. Имея высокий технический уровень, экскаваторы-драглайны, производимые ОАО «Уралмаш», отличаются от машин аналогичного класса зарубежных производителей значительно более низкой ценой, не говоря уже о различиях в стоимости их доставки к месту эксплуатации и затратах, связанных с обеспечением запчастями в период эксплуатации.

В случае, если от горных предприятий будут получены заказы на поставку шагающих экскаваторов с иными параметрами, то рабочие чертежи на требуемую заказчиком модификацию могут быть оперативно разработаны.

Главной задачей экскаваторостроителей в условиях рынка является максимальное удовлетворение требований потребителей. Большой опыт, накопленный ОАО «Уралмаш» в области экскаваторостроения, авторитет завода у горняков, высокий творческий потенциал его конструкторов, исследователей и производственников позволяют успешно справиться с решением этой задачи.

Журнал "Горная Промышленность" №3 1999