Комбайны Wirtgen Surface Miner на разработке месторождений фосфоритов Республики Узбекистан

М. Пихлер, президент фирмы Wirtgen International GmbH (Германия) Ю.Б. Панкевич, к.т.н., эксперт фирмы Wirtgen International GmbH С.П. Леу, главный инженер карьера Ташкура (Республика Узбекистан)

Сырьевой базой действующего Кызыл-Кумского фосфоритного рудника является Джерой-Сардаринское месторождение фосфоритов, расположенное на севере Навоийской области Республики Узбекистан. При этом в качестве первоочередного к промышленной эксплуатации принят участок Ташкура, разработка которого намечена девятью карьерными полями (участками), последовательно вводимыми в эксплуатацию по мере их отработки.
 
 Первыми разработке подлежат карьерные поля №1; №2 и №3, что обусловливается, с одной стороны, минимальными объемами покрывающих пород и с другой – сосредоточением в них около 47% всех запасов участка Ташкура. Продуктивную толщу слагают два пологозалегающих пласта зернистых фосфоритов мощностью 0.35–1.0 м, разделенных пачкой слабофосфатизированных разнопрочностных мергелей мощностью от 8 до 13 м. Фосфориты характеризуются невысокой прочностью – 20–35 МПа.

Комбайны Wirtgen Surface Miner

Комбайны Wirtgen Surface Miner

Небольшая мощность двух фосфоритных пластов, невысокое качество руды и наличие вредных примесей в виде карбонатов предопределили применение комбайновой тонкослоевой технологии горных работ, обеспечивающей селективную высококачественную выемку полезного ископаемого из недр.
 
Предусмотренная проектом технология разработки с использованием рыхлительно-бульдозерных агрегатов (РБА) характеризуется высокими потерями и разубоживанием (10% и 22.4% соответственно).
 
Новая технология добычи с использованием карьерных комбайнов Wirtgen Surface Miner (SM) обеспечивает тонкослоевую выемку, что позволяет не только снизить потери и разубоживание, но и повысить качество добываемых руд и, как следствие, повысить извлечение полезного компонента при обогащении.
 
 Первоначально рассматривался вариант бестранспортной системы разработки месторождения с использованием на вскрышных работах мощных шагающих экскаваторов. При этом производительность карьеров по руде, ограниченная в основном технологическими параметрами вскрышных работ, была принята в размере 250–350 тыс. т/год. Это предопределило выбор самого малого из типоразмерного ряда комбайнов Wirtgen 2100SM, две еденицы которых были закуплены в 1996 г. и введены в эксплуатацию в 1997 году.
 
 Дальнейший ввод новых карьеров в эксплуатацию и наращивание их производительности по руде в условиях транспортной системы разработки способствовали значительному росту объемов горных работ, которые в настоящее время составляют около 20 млн. м3 по вскрыше и 2млн.т по руде. Это потребовало мощного погрузочно-доставочного и транспортного оборудования: большегрузных колесных погрузчиков и карьерных автосамосвалов повышенной грузоподъемности.
 
 На начало 2009 г. на месторождении в общей сложности было добыто свыше 11 млн. тонн руды. При этом можно выделить следующие этапы технического переоснащения: 1997–2002 гг. – применение на добыче комбайнов Wirtgen 2100 SM (среднегодовой объем добычи 0.25–0.35 млн. тонн); 2002–2005 гг. – расширение комбайновой добычи за счет двух комбайнов фирмы MAN TAKRAF модели MTS-250 №1 и №2 (суммарный среднегодовой объем добычи 0.5–0.8 млн. тонн) и 2006–2008 гг. – ввод в эксплуатацию комбайна Wirtgen 2500 SM, что позволит довести годовые объемы добычи до 2 млн. тонн.

Работа комбайна Wirtgen 2500 SM в комплексе с автосамосвалами САТ785

Работа комбайна Wirtgen 2500 SM в комплексе с автосамосвалами САТ785

За 5 лет (2002–2006 гг.) с помощью комбайна фирмы MAN TAKRAF модели MTS-250 №1 было добыто всего около 1.7 млн. тонн руды. Затем, с ростом объемов добычи в конце 2006 г. был закуплен второй комбайн MTS-250. Вторым комбайном в 2007–2008 годы было добыто соответственно 610–670 тыс. тонн руды и наработано 6–6.8 тыс. моточасов. В течение 2008 г. было проведено несколько хронометражных замеров работы комбайнов на руде прочностью 10–40 МПа как при погрузке в автосамосвалы САТ-777, так и при работе в штабель (по бестранспортной системе).

 Техническая производительность комбайна при работе с прямой погрузкой в транспорт составила 293 т/час, эксплуатационная– 231 т/час. При работе MTS-250 с укладкой руды в штабель его техническая производительность составила около 300 т/час, эксплуатационная – 200 т/час. При работе на руде прочностью 20–50 МПа замеры не производились в связи с имевшей место высокой вибрации комбайна.

 Недостаточная надежность комбайна MTS-250, неспособность производительно работать по породам прочностью 50–80 МПа потребовали перейти на другой тип комбайна. Поэтому в сентябре 2008 г. на карьер был поставлен комбайн Wirtgen 2500SM. Первоначально были выполнены приемочные испытания, с целью подтверждения прогнозных эксплуатационных параметров и технической производительности в производственных условиях карьера Ташкура.

 Работы велись по первому и второму фосфоритным пластам руды с прочностью 30–50 МПа. Фронт работ и ширина забоя-площадки на отрабатываемых добычных блоках составляли, соответственно, 150 и 50 м.

 Ширина добычной заходки комбайна Wirtgen 2500 SM по фоспластам была принята равной ширине фрезерного барабана (2.5 м), длина участка фрезерования принималась из условия выемки определенной порции руды при различных режимах фрезерования.

 В сентябре 2008 г. были проведены хронометражные наблюдения работы комбайна Wirtgen 2500SM в комплексе с автосамосвалами САТ-777 и САТ-785. С целью изучения эксплуатационных параметров и влияния их на производительность комбайна при различных режимах работы, назначались интервалы рабочих скоростей комбайна при фрезеровании от 3 до 9 м/мин и изменялась глубина фрезерования с максимальной (на всю мощность фоспласта – 0.5–0.6м) до 0.2 м. (табл. 1).

0014

Расчеты на основе данных хронометражных наблюдений показывают, что в горно-геологических условиях карьера Ташкура при рабочей скорости движения выше 5 м/мин техническая производительность комбайна 2500SM по руде прочностью 30–50 МПа значительно превышает гарантированно прогнозируемую – 315–260 м3/час. Эксплуатация комбайна в комплексе с автосамосвалами САТ-777 и САТ-785 показала технологическую возможность прямой загрузки данных автосамосвалов.

Опытные работы очередной раз только подтвердили, что производительность комбайна возрастает с увеличением скорости и глубины фрезерования. При этом выявлен большой резерв увеличения производительности комбайна, обеспечиваемый возможностью увеличения скорости фрезерования. Увеличение скорости фрезерования достигается увеличением числа оборотов фрезерного барабана путем взаимной переустановки шкивов на приводе барабана. Специалисты компании Wirtgen в октябре 2008г. во время эксплуатации комбайна Wirtgen 2500 SM подобным образом увеличили скорость вращения фрезерного барабана до 104 об/мин.

 Для определения влияния линейной скорости фрезерования на выход различных классов крупности руды проведены специальные испытания при скоростях вращения фрезерного барабана – 104об/мин и 52об/мин (табл. 2). Испытания проводились при работе комбайна с отсыпкой руды в штабель. Изменение скорости вращения фрезерного барабана от 52 до 104 об/мин на техническую производительность комбайна не повлияло. В процессе работы комбайна при различных режимах фрезерования отобраны пробы, гранулометрический состав которых был исследован в ЦЗЛ ГМЗ-2.

Табл. 2 Хронометраж эксплуатационных параметров работы комбайна Wirtgen 2500 SM (Iфосфопласт крепостью 40—45 МПа)

Ситовой анализ добытой комбайном руды при скоростях вращения фрезерного барабана 52 и 104 об/мин показал:

  • при рабочей линейной скорости фрезерования 3 м/мин выход и классы крупности руды отличаются незначительно (выход крупных классов с увеличением скорости вращения фрезерного барабана уменьшается на 0.4–1.4%);
  • при увеличении скорости фрезерования от 1 м/мин до 10м/мин (с глубиной фрезерования 0.55 м), выход класса +40 мм возрастает практически в 10 раз (от 3.4% до 36.3%), при этом выход мелких фракций (– 5 мм) в тех же пробах уменьшается в 1.5 раза (от 41.3% до 27.8%);
  • при увеличении скорости от 3 м/мин до 10 м/мин (с глубиной фрезерования 0.55 м) выход класса + 40 мм возрастает в 1.8 раза (от 20.2% до 36.3%), при этом выход мелкой фракции (– 5 мм) в тех же пробах уменьшается незначительно (от 14.5% до 13.6%);
  • выход фракции в отобранных пробах соответствует значениям приложения №1 к контракту на проведение испытаний комбайна (до 72% фракции размером не более 60 мм).


 Таким образом, в ходе приемочных испытаний установлено, что фактически достигнутая техническая производительность и выход фракций руды, добываемой комбайном Wirtgen 2500SM, в горно-геологических условиях карьера Ташкура соответствует предусмотренным в контракте значениям.

Журнал "Горная Промышленность" №1 2009, стр.13