Применение карьерного комбайна Wiitgen 2100 SM на добыче флюсового сырья

Акционерное Общество «Доломит», расположенное в центре России около г. Данков, эксплуатирует Данковское месторождение флюсовых доломитов. Одним из основных потребителей сырья является Новолипецкий металлургический завод.

Наряду с флюсовым сырьем в одной из частей полезной толщи выделен слой кудеяровского возраста мощностью 10-14 м, в котором оконтурены запасы конвертерных доломитов, пригодных для производства известково-плагиоклазовых огнеупоров — ценного сырья для конвертерного производства Новолипецкого металлургического завода.

Указанный слой включает пять пачек, доломит в которых имеет различный химический состав и физико-механические свойства.

Нижние три пачки (I, II и III) представлены алеврито-песчанистыми, глинистыми, конгломерато-брекчиевыми, средне- и тонкослоистыми, кавернозными, переслаивающимися с известковистыми доломитами, доломитовой мукой и щебнем. Мощность каждой пачки изменяется от 0,8 до 3,5-4,5 м, прочность пород — от 20 до 60 МПа.

Пачка IV мощностью от 1 до 3,8 м представлена буровато-серыми массивными плотными доломитами с микро- и среднезернистой структурой. Пачка распространена не повсеместно. Прочность доломитов составляет 70-90 МПа; по химическому составу они не пригодны для конвертерного производства. В связи с декоративностью используются для производства стеновых материалов.       

Пачка V (верхняя) представлена тонкоплитчатым сильнотрещиноватым доломитом, кавернозным с частыми прослоями доломитовой муки, глинистых доломитов и щебня. Мощность пачки около 2 м; прочность доломитов — 20-40 МПа.

При традиционной, применявшейся ранее на карьере, технологии горных работ с использованием буровзрывного рыхления и экскаваторной погрузки указанный слой разрабатывался валовым способом на всю (10-12 м) высоту уступа, из-за чего выход готовой продукции как сырья для конвертерных огнеупоров, так и облицовочной плитки, был крайне низок. В этих условиях весьма актуальным являлся поиск альтернативных технологий, обладающих лучшими показателями в области селективной выемки.

Новая технология с использованием карьерных комбайнов Wirtgen Surface Miner при разработке скальных пород обеспечивает безвзрывную, тонко слоевую выемку с получением в забое мелкокускового материала, не требующего последующего крупного и среднего дробления, что позволяет повысить выход готовой продукции и снизить затраты производства.

После   выполнения   соответствующих   технико-экономических   расчетов АО «Доломит» в 1997 г. приобрело карьерный комбайн Wirtgen 2100 SМ и в октябре 1997 г. запустило его в эксплуатацию. Первоначально одной из основных задач было установление эксплуатационных параметров работы комбайна и влияние их на фракционный состав горной массы и выход готовой продукции при добыче конвертерного доломита из V пачки.

К началу добычных работ по новой технологии на горизонте +154 м был подготовлен участок размерами по длинной стороне до 500 м при ширине 80-120 м с односторонним съездом на нижележащий горизонт +144 м.

Было решено разделить площадку по ширине на две части с выделением участка первоочередной отработки и в дальнейшем вести работы в два блока и два подуступа. Это объясняется тем, что мощность верхней пачки около 2 м, а ниже залегают доломиты, которые по своим качественным характеристикам не пригодны в качестве конвертерного сырья, но имеют высокие декоративные свойства. Исходя из этого, в первом блоке запасы верхней пачки на всю длину фронта работ при ширине 40-50 м отрабатываются полностью, а запасы доломита следующей (IV) пачки предполагается отрабатывать другим способом (традиционным или с помощью камнерезных машин). После отработки первого блока комбайн перемещается во второй блок, а в первом ведутся работы по добыче декоративных доломитов и соответственно вскрытию нижележащих запасов конвертерных доломитов I—III пачек.

Рельеф поверхности рабочей площадки был осложнен неровностями с перепадом высот от 0.3 до 1.5 м, а в противоположном съезду торце — до 2 м. Для начала работ была выбрана наиболее высокая часть рабочей площадки с размерами по длинной стороне около 100-120 м. Первый и второй проходы комбайном были выполнены вдоль верхней бровки нижележащего уступа со сбросом фрезеруемой горной массы конвейером на нижележащий горизонт. В дальнейшем добываемый доломит грузился комбайном в автосамосвалы БелАЗ-548 грузоподъемностью 40 т.

Маркшейдерской службой предприятия были вынесены профили с уточнением высотных отметок, что позволило с помощью комбайна в первые несколько дней выполнить вспомогательные работы по выравниванию поверхности рабочей площадки и подготовить ее для производительной работы комбайна. При этом отдельные бугры приходилось срезать с двух-трех последовательных проходов при короткой длине, которой в некоторых случаях не хватало для загрузки даже половины кузова автосамосвала.

По мере понижения площадки фронт постоянно увеличивался, хотя с достижением новых отметок работы распространялись на участки с невыровненной поверхностью с локальными выемками и буграми, в результате чего приходилось продолжать профилирование. При этом средние значения глубины фрезерования значительно уменьшались и, как следствие, увеличивалась длина и время погрузки автосамосвала. В этих условиях время погрузки самосвала составляло 9-12 мин при производительности комбайна около 200 т/ч.

Первоначально при фронте работ около 150 м применялась схема с обратным холостым ходом. Рабочая скорость комбайна составляла около 10 м/мин, а транспортная при холостом ходе — 45-50 м/мин. При увеличении фронта работ перешли на схему с разворотом в конце рабочего хода и фрезерованием в обратном направлении. Время на разворот составляло 3.5-4 мин. При ровной поверхности площадки, когда мощность фрезеруемого слоя составляла в среднем 15-20 см, время погрузки автосамосвала изменялось в пределах 5.3-6.5 мин, а производительность комбайна при погрузке достигала 320-370 т/час. С учетом времени на маневры и замену автосамосвалов производительность комбайна снижалась до 280-320 т/час. Мощность фрезеруемого слоя составляла 15.2-17.6 см.

В отдельные периоды времени с комбайном работали 1-3 автосамосвала. Время на замену автосамосвалов изменялось в пределах от 0.5 до 1.2 мин. При средней дальности откатки до места складирования на площадке цеха конвертерного доломита, составляющей около 2.7 км, транспортный цикл составлял 13-15 мин. В течение 3-х дней при работе в одну смену было добыто и отправлено на переработку около 3.5 тыс.т доломитов.

В этот период был изучен фракционный состав доломита и влияние мощности фрезеруемого слоя на выход отдельных фракций. Обобщенные результаты приведены в таблице.

Анализ данных показывает, что при добыче доломитов V пачки кудеяровской толщи наилучшие результаты по выходу готовой продукции (класс 4-16 мм), а также по меньшему количеству класса — 4 мм, получены при мощности фрезеруемого слоя 15 см.

Учитывая, что при традиционной технологии выход готовой продукции после буровзрывной отбойки и всех стадий дробления составлял около 33 %, применение новой технологии обеспечивает значительный эффект за счет повышения этого выхода до 45-47%.

Журнал "Горная Промышленность" №1 1998