Шагающие драглайны

А.В. Груздев, технический директор дивизиона «Горное оборудование» ООО «Уралмаш - Инжиниринг» И.Н. Сандригайло, доцент, к.т.н., Уральский государственный горный университет

Многолетний опыт эксплуатации крупных шагающих экскаваторов-драглайнов на горных предприятиях мира свидетельствует о высокой эффективности этих машин.

К важнейшим их преимуществам следует отнести возможность осуществления не только выемки, но и доставки пород в ковше непосредственно во внутренние отвалы за счет большой длины стрелы. При этом, благодаря возможности экскавации как нижним, так и верхним черпанием обеспечивается разработка месторождений с большой мощностью вскрыши и высокими уступами, а низкое удельное давление на грунт при работе и передвижении позволяет осуществлять эксплуатацию экскаватора при низкой несущей способности грунтов.

Эти особенности крупных драглайнов, наряду с высокой производительностью и надежностью, обеспечили значительное их распространение на карьерах и разрезах мира. Cегодня в России находится в эксплуатации 91 крупный драглайн с ковшом вместимостью от 15 до 100 м3 и длиной стрелы 90-100 м. Все эти машины выпущены Уралмашзаводом, входящим в настоящее время в ЗАО Машиностроительная корпорация «Уралмаш» (МК «Уралмаш»).

 

Только на угледобывающих предприятиях Российской Федерации, где драглайны эксплуатируются более пятидесяти лет, ими по бестранспортным схемам перемещается около 30% от общего объема всех вскрышных пород.

За пределами России 243 крупных драглайна работают на горных предприятиях 12 стран мира, перемещая каждый год 3360 млн. м3 горной массы. Наибольшие парки таких машин эксплуатируется в США, Австралии, ЮАР, Канаде и Индии. Только в одних США 101 крупный драглайн ежегодно переваливает 1450 млн. м3 горной массы.

Основными тенденциями в развитии драглайнов длительное время являлось увеличение вместимости ковша и длины стрелы. Однако, в последние годы направление по созданию все более крупных драглайнов, по-видимому, исчерпало свои возможности, что определяется экономической целесообразностью. Дальнейшее развитие этого вида техники связано с совершенствованием ее конструкции. Это, в первую очередь, объясняется тем, что увеличенные затраты на особо крупные экскаваторы-драглайны не компенсируются пропорциональным возрастанием их производительности за границами некоторого предельного значения мощности машины.

На сегодняшний день крупные шагающие экскаваторы-драглайны выпускают только три производителя в мире. Это МК «Уралмаш», находящаяся в России, и американские фирмы Bucyrus и P&H.

Являясь одним из крупнейших в мире производителей шагающих драглайнов, Уралмашзавод с 1949 года выпустил и поставил на горные предприятия более 250 крупных машин с ковшом вместимостью от 11 до 100 м3 и длиной стрелы от 65 до 100 м. Эти экскаваторы нашли широкое применение на открытых разработках угля, железных и марганцевых руд, бокситов и горно-химического сырья.

Десятки шагающих экскаваторов были поставлены в Индию, Монголию, КНДР и страны СНГ, 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 Уралмашзавода 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.

Высокие технологические параметры шагающих драглайнов, производимых МК «Уралмаш», обеспечиваются рядом оригинальных конструкторских решений. К ним относятся:

- трехгранная стрела из трубчатых поясов, соединенных между собой распорками из труб и вантами из предварительно натянутых канатов. По сравнению со стрелами решетчатой конструкции, применяемыми другими экскава-торостроительными фирмами, трехгранные вантовые стрелы Уралмашзавода имеют меньшую массу, проще в изготовлении и монтаже;

- гидравлический механизм шагания, имеющий меньшую массу по сравнению с механическим ходом и обеспечивающий возможность изменения длины шага и плавность передвижения, что снижает динамические нагрузки на металлоконструкции и другие узлы экскаватора при его перемещении;

- сравнительно невысокая поворотная платформа, образующая с надстройкой единую пространственную силовую конструкцию и отличающаяся меньшей массой и значительно меньшим объемом сварочных работ при монтаже экскаватора.

Драглайны оснащены автоматической централизованной системой смазки, обеспечивающей долговечность механизмов и узлов экскаватора с минимальными потерями мощности на трение и позволяющей экономично расходовать смазочные материалы. Информационно-диагностическая система на микропроцессорной базе позволяет контролировать расход электроэнергии, загрузку и наличие вентиляционного потока электрических машин, температуру подшипников и обмоток возбуждения, наладочные параметры.

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

В 1993 году на разрезе «Тулунский» запущен в эксплуатацию второй по величине шагающий экскаватор, изготовленный Уралмашзаводом - ЭШ65.100 с ковшом вместимостью 65 м3 и длиной стрелы 100 м. Уже в первый же 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 т показал хорошую проходимость при движении по слабым грунтам. В 1999 году на УЗТМ изготовлен и поставлен на разрез «Му-гунский» новый крупный шагающий экскаватор ЭШ-40.100 с ковшом вместимостью 40 м3 и длиной стрелы 100 м.

С 2003 года в Монголии на разрезе «Шивээ-Овоо» эксплуатируется новый драглайн ЭШ-25.90. Экскаватор снабжен самой современной цифровой системой управления, информационно-диагностической системой и системой смазки фирмы Lincoln (Германия).

Регулярным спросом пользуется 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 связи с потребностью российских горных предприятий в шагающих экскаваторах с ковшами вместимостью 10-11 м3 и стрелой 70-75 м МК «Уралмаш» 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 ван-товую стрелу, электромеханический ход и скорость передвижения до 200 м/час. Первый такой драглайн уже в течение 6 лет успешно работает в ЗАО «Надеждинское» (ОАО «Лен-золото»). Второй ЭШ-11.75 эксплуатируется на разрезе «Степной» компании «Русский уголь», а третий - на разрезе «Майкубенский» в Республике Казахстан.

В последние годы 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 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. Всего на сегодняшний день МК «Уралмаш» предлагает 13 типоразмеров шагающих экскаваторов и 6 их вариантов с пониженным давлением на грунт.

При высоком техническом уровне, экскаваторы-драглайны, производимые МК «Уралмаш», выгодно отличаются конкурентной ценой от машин аналогичного класса зарубежных производителей.

 

Журнал "Горная Промышленность" №5 (81) 2008, стр.6