Мировые тенденции развития структуры парка карьерной техники

К.Ю. Анистратов, к.т.н., директор ООО «НТЦ «Горное дело» (Москва)

Анализ мирового потребления основных видов твёрдых полезных ископаемых свидетельствует о практически непрекращающемся росте. В различные периоды развития мировой промышленности, с характерными экономическими прогрессом и регрессом в отдельных регионах мира, наблюдались колебания спроса на минеральное сырьё. Однако общий тренд суммарных объёмов его потребления в разрезе последних 40 лет характеризуется положительной динамикой, обусловленной увеличением численности населения планеты и неуклонным промышленным ростом.

За период 1970–2010 г.г. объёмы добычи основных сырьевых ресурсов характеризовались постоянным ростом: угля – в 2 раза, железной руды – в 3.1 раза, медной руды – в 2.4 раза, бокситов – в 7.3 раза, никеля в 2 раза (рис. 1).

Рис. 1 Тенденции мировой добычи основных рудных полезных ископаемых

Рис. 1 Тенденции мировой добычи основных рудных полезных ископаемых

Рис. 1 Тенденции мировой добычи основных рудных полезных ископаемых

Рис. 1 Тенденции мировой добычи основных рудных полезных ископаемых

В 2010 г. мировой объём добычи золота достиг 2652 т. При этом, основными его производителями стали Китай, Австралия, США, ЮАР, Россия (рис. 2).Рис. 2 Динамика мировой добычи золота за период 1992–2010 гг.

Несмотря на снижение доли угля в общем энергетическом балансе планеты, учитывая рост энергопотребления, главным образом за счёт интенсивного индустриального роста в Китае и Индии, объёмы добычи угля в мире в ближайшие 10–20 лет будут возрастать и превысят 7 млрд. т в год. При этом, открытым способом будет добыто 80% угля (рис. 3).Рис. 3 Динамика мировой добычи угля (данные Международного энергетического агентства)

В угольной промышленности России действует свыше 270 добывающих предприятий, в том числе 108 шахт и 167 разрезов, годовые производственные мощности которых составляют более 350 млн. т. За последние 10 лет объёмы добычи российского угля выросли на 70 млн. т. Программой долгосрочного развития угольной промышленности России к 2030 г. предусмотрен дальнейший рост объёмов добычи угля до 400 млн.т в год (рис. 4).Рис. 4 Динамика добычи угля в России с перспективой до 2030 г.

Процесс слияния и поглощения добывающих компаний, а также производящих горное оборудование, начавшийся в 1995–1999 гг., постепенно завершается.

Мировые горнодобывающие компании Rio Tinto, Anglo American, BHP Billiton, Vale, Inco Ltd. и другие – постоянно расширяются и наращивают объёмы добычи полезных ископаемых, используют накопленный собственный и приобретённый опыт, интеллектуальные и финансовые ресурсы. К 2011 году мировой машиностроительный комплекс, производящий горное оборудование для открытых горных работ, был сконцентрирован в четырёх гигантских корпорациях: Caterpillar, Komatsu, Hitachi, Liebherr. Большая часть горного оборудования для подземных работ в основном производится на заводах, принадлежащих Atlas Copco, Sandvik, Joy.

После поглощения в 2010 г. фирмой Caterpillar компании Bucyrus появилась крупнейшая мировая компания по производству карьерной и подземной техники, на долю которой будет приходиться более 70% всех карьерных самосвалов грузоподъемностью более 130 т, более трети всех карьерных экскаваторов и буровых станков.

Таким образом, совершенствование продукции этих компаний будет определять перспективу технологии как открытой, так и подземной разработки месторождений.

На данном этапе развития, а также в ближайшем будущем, именно технологические характеристики техники определяют и будут определять реализацию уже разработанных способов ведения горных работ и обеспечивать создание новых технологий разработки и управления горным производством.

В свою очередь технологические параметры горного оборудования определяются техническим прогрессом в совершенствовании их конструкций, основанных на использовании новых конструкционных материалов и систем автоматизации управления, как самих машин, так и технологических операций горных работ.

Крупные карьеры ведущих горнодобывающих компаний по добыче угля, железной руды, меди в 1990-х годах перешли на использование экскаваторно-автомобильных комплексов на основе мощных экскаваторов с ковшами вместимостью свыше 20 м3. Причём, несмотря на превалирование мировых продаж гидравлических экскаваторов (рис. 5), угольные и железорудные карьеры в сегменте экскаваторов с ковшом вместимостью более 35 м3 отдают предпочтение канатным экскаваторам.Рис. 5 Соотношение количества выпущенных в 2000–2010 гг. гидравлических и канатных экскаваторов карьерного типа

Практика показывает, что срок службы электрических экскаваторов в 2–3 раза больше, чем гидравлических, и составляет более 150–180 тыс. рабочих часов, то есть 25–30 лет. Экономически эффективная наработка современных гидравлических экскаваторов не превышает 60 тыс. час. Затраты на приобретение канатных машин (из опыта поставок 2011 г. в Россию экскаваторов Bucyrus) составляют 20–21 долл. за кг массы экскаваторов, при 15.5–16 долл./кг – гидравлических машин.

Эксплуатационные расходы для канатных экскаваторов в два раза меньше, что обеспечивают снижение себестоимости добычи полезного ископаемого. Так, на разрезах Кузбасса и Бурятии, удельные затраты на эксплуатацию в первые пять лет канатных экскаваторов P&H и Bucyrus с ковшом 25–41 м3 составляют 3.5–5 руб./м3, а гидравлических в классе 8–34 м3 – более 8 руб./ м3.

Новейшие модели канатных мехлопат: Cat 7495HF (Buсyrus 495HF); P&H 2800XPC

Новейшие модели канатных мехлопат: Cat 7495HF (Buсyrus 495HF); P&H 2800XPC

Новейшие модели канатных мехлопат: Cat 7495HF (Buсyrus 495HF); P&H 2800XPC

Примечательно, что, учитывая устойчивый спрос на канатные экскаваторы с ковшом более 25 м3, компании P&H и Bucyrus прекратили выпуск экскаваторов «лёгкого» класса на своих производственных мощностях. Производственная стратегия, принятая обеими компаниями заключается в изготовлении на заводах США экскаваторов тяжёлого класса с ковшами 25–60 м3. Производство экскаваторов с ковшами 10–20 м3 переведено на дочерние предприятия в Китае, Индии, Бразилии.

Производительность канатных экскаваторов в классе весовой нагрузки ковша более 80 т (80–120 т) достигает 15–20 млн. м3 в год при погрузке в карьерные самосвалы грузоподъёмностью 200–360 т.Рис. 7 Динамика выпуска карьерных канатных экскаваторов фирмами P&H и Bucyrus: а) экскаваторы с ковшами вместимостью 18—25 м3 и более 25 м3; б) общий объём производства экскаваторов с ковшами более 18 м3 фирмами P&H и Bucyrus

 

Анализ данных поставок канатных мехлопат на предприятия горной промышленности мира в период 1978–2008 гг. [1], показывает, что именно канатные мехлопаты определяют структуру грузоподъёмности парка технологического автомобильного транспорта (рис. 8).Рис. 8 Динамика грузоподъёмности автосамосвалов (а) и вместимости ковшей канатных мехлопат и гидравлических экскаваторов (б), поставленных на горные предприятия мира в период 1978–2008 гг.

Однако, карьерные гидравлические экскаваторы имеют свои технологические преимущества, определяющие устойчивый спрос на различные типоразмеры в диапазоне вместимости ковша от 4 до 35 м3. Эти машины позволяют осуществлять выемку пород верхним и нижним черпанием, выполнять погрузку в транспорт, стоящий как на горизонте установки экскаватора, так и выше или ниже его, отличаются высокой мобильностью и многофункциональны.

Гидравлические экскаваторы обеспечивают высокую эффективность селективной разработки сложно-структурных месторождений, возможность обслуживания нескольких забоев для усреднения добываемой руды, эффективную разработку обводнённых залежей (в их числе – техногенных месторождений в виде отходов обогащения руд), безвзрывную выемку полускальных пород.

В настоящее время в мире выпускается порядка 50 моделей карьерных гидравлических экскаваторов четырьмя ведущими производителями карьерной техники (рис. 9).Рис. 9 Структура предложений на рынке карьерных гидравлических экскаваторов с ковшом более 15 м3

Рис. 9 Структура предложений на рынке карьерных гидравлических экскаваторов с ковшом более 15 м3

В 2000 г. выпуск гидравлических экскаваторов для горных предприятий уже в 3–5 раз превышает производство канатных мехлопат (cм. рис. 5, рис. 10).Рис. 10 Сравнительная динамика поставок на мировые рынки гидравлических и канатных экскаваторов с ковшами вместимостью более 12 м3

Соответственно структура предложений на рынке карьерных самосвалов, обусловлена выпуском средств их загрузки горной массой. В настоящее время в мире выпускается 69 моделей карьерных самосвалов с жёсткой рамой 29^ю различными производителями в классах более 30 т и 33 модели самосвалов грузоподъёмностью 90–363 т – семью основными производителями (рис. 11).Рис. 11 Структура предложений на рынке карьерных самосвалов грузоподъёмностью более 90 т

Диаграмма на рис. 12 отчетливо показывает мировую тенденцию роста грузоподъёмности парка карьерных самосвалов (по классам 130–360 т). Если в начале века суммарная грузоподъёмность парка (без учёта самосвалов производства ПО «БЕЛАЗ» и заводов Китая) оценивалась в 102 тыс. т (без учёта ранее выпущенных), то в 2010 г. она выросла более чем в 80 раз (см. табл.). Максимальный объем выпуска пришёлся на 2008 г., когда на заводах мира было изготовлено 1414 автосамосвалов. Общую динамику роста грузоподъёмности карьерных самосвалов, производимых всеми фирмами мира, иллюстрирует рис. 13. Необходимо отметить, что оптимальный срок службы современных карьерных самосвалов грузоподъёмностью более 200 т превышает 100 тыс. час. [2].Карьерный самосвал Caterpillar 797B грузоподъёмностью 345 т

Карьерный самосвал Caterpillar 797B грузоподъёмностью 345 т

Рис. 12 Диаграмма изменения выпуска карьерных самосвалов в мире (без учёта продукции ПО «БЕЛАЗ» и заводов Китая)

Рис. 13 Общая динамика роста грузоподъёмности карьерных самосвалов, производимых всеми фирмами мира

Структура распределения рынка карьерных самосвалов между производителями представлена на рис. 14, где Caterpillar занимает ведущую роль – около 70% в классах более 130 т.

С учётом самосвалов, выпускаемых заводом ПО «БЕЛАЗ» структура парка выглядит иначе, т.к. на долю белорусских машин приходится 26% мирового производства. На рис. 13 представлена также диаграмма, характеризующая распределение мирового парка большегрузных карьерных самосвалов по отраслям горной промышленности .Рис. 14 Структура мирового парка карьерных самосвалов грузоподъемностью более 130 т: а) без учёта продукции ПО «БЕЛАЗ»; б) с учётом продукции ПО «БЕЛАЗ»; в) по отраслям горной промышленности

022 18

Рис. 14 Структура мирового парка карьерных самосвалов грузоподъемностью более 130 т: а) без учёта продукции ПО «БЕЛАЗ»; б) с учётом продукции ПО «БЕЛАЗ»; в) по отраслям горной промышленности

Рис. 14 Структура мирового парка карьерных самосвалов грузоподъемностью более 130 т: а) без учёта продукции ПО «БЕЛАЗ»; б) с учётом продукции ПО «БЕЛАЗ»; в) по отраслям горной промышленности

На сегодняшний день примерно 40% всего объёма перевалки вскрыши на карьерах США производится драглайнами с ковшом более 30 м3 (до 120 м3). Общий объём перевалки мощными драглайнами только на 56 разрезах США превышает 500 млн. м3.

На мировом рынке пять основных производителей буровых станков Bucyrus, Sandvik, Atlas Copco, Reichdrill, P&H выпускают 40 моделей карьерного типа (рис. 15).Рис. 15 Структура предложений на рынке буровых станков для карьеров

Рис. 15 Структура предложений на рынке буровых станков для карьеров

Выводы:

1. В течение последних 40 лет прослеживается устойчивый рост объёмов добычи практически всех твёрдых полезных ископаемых открытым способом;

2. Вскрышные и добычные работы на карьерах выполняются преимущественно экскаваторно-автомобильными комплексами большой единичной мощности, производительностью от 700 до 1400 тыс. м3 в месяц.

3. Главная тенденция развития структуры мирового парка карьерной техники характеризуется увеличением доли карьерной техники большой единичной мощности:

- экскаваторов одноковшовых с полезной нагрузкой свыше 60 т (30 м3),

- самосвалов грузоподъёмностью свыше 220 т ;

- драглайнов с ковшом 30–100 м3.

4. Важнейшая тенденция развития мирового рынка, проявившаяся в последние несколько лет – концентрация производства горного оборудования и, в частности, карьерной техники в руках нескольких мировых машиностроительных компаний вследствие их слияния и поглощения, при существенном расширением ассортимента карьерной техники (моделей и модификаций), предназначенных для различных природно-технологических условий разработки месторождений.


 

ЛИТЕРАТУРА:

1. Chris Ryan. Modeling the Optimal Haul Truck Retirement Age. "18th International Symposium On Mine Planning And Equipment SelectionMpes 2009

2. Самолазов А.В., Паладеева Н.И., Беликов А.А. Основные тенденции развития экскаваторноавтомобильных комплексов. М. Горная Промышленность, №4/2009. с. 2023

Журнал "Горная Промышленность" №6 (100) 2011, стр.22