Горный комбайн Wirtgen 2200 SM на Михайловском месторождении гипса

Фирма «КНАУФ» апробирует безвзрывную тонкослоевую технологию ведения горных работ

М. Пихлер, президент фирмы Wirtgen International GmbH
Э. Добмайер, директор управления по горному делу стран СНГ фирмы «КНАУФ»
В.В. Ляшенко, зам. директора по горным работам ООО «КНАУФ Гипс Донбасс» (Украина)
Ю.Б. Панкевич, к.т.н., менеджер по продажам ООО «Виртген-Интернационал-Сервис» (Россия)
М.Ю.Панкевич, менеджер по продажам ООО «Виртген-Интернационал-Сервис» (Россия)

Объединение ООО «КНАУФ Гипс Донбасс» разрабатывает Михайловское месторождение гипса, расположенное в Донецкой области (Украина). Запасы Михайловского месторождения по состоянию на 1 января 2007 г. составляли 8649.47 тыс. т, в том числе по категориям: В - 5140.47 тыс. т; Q - 3509.0 тыс. т. Объем внешней вскрыши - 1378.1 тыс. м3, внутренней вскрыши - 193.5 тыс. м3, объем карста -517.4 тыс. м3. Коэффициент закарстованности - 16.3%. Объемная масса гипса - 2.25т/м3.

В настоящее время серьезной проблемой на месторождении является ограниченность сырьевой базы, т.к. Западный участок Михайловского месторождения, обладающий наибольшими запасами гипса, находится в непосредственной близости от гражданских и производственных зданий и сооружений и не может отрабатываться по традиционной технологии с применением буро-взрывных работ (БВР). Аналогичные проблемы имеются и на некоторых других разведанных участках. Наряду с ограниченной возможностью применения БВР, разработка месторождения осложняется сложным строением пласта гипса мощностью 25-30 м, включающим слои глин, доломитов, песчаников мощностью от 0.5 до 2.5 м.

Для получения высококачественной товарной продукции необходимо осуществление селективной выемки полезного ископаемого, что практически невозможно существующей горной техникой в рамках традиционной технологии.

Добыча полезного ископаемого традиционной технологией производилась с предварительным рыхлением гипса буровзрывным способом скважинными зарядами. На бурении наклонных скважин диаметром 90 мм используется буровой станок HFZ Universal, оборудованный бурильным молотом Zimmerman HFZ-85 (на базе автомобиля Unimog 435 фирмы Mercedes-Benz). Погрузка разрыхленного взрывом полезного ископаемого в автосамосвалы осуществлятся фронтальным колесным погрузчиком Caterpillar 980. Для транспортировки полезного ископаемого на завод применяются автосамосвалы Menedes Actros грузоподъемностью 20 т и Volvo FM12 грузоподъемностью 30 т. Мягкая вскрыша разрабатывается гидравлическим экскаватором Liebherr.

Учитывая невысокую крепость полезного ископаемого негабаритные куски до требуемого размера предусмотрено дробить гидромолотом Marathon HM-1500, смонтированным на стреле универсального гидравлического экскаватора Liebherr R 944.

Анализ мирового опыта разработки месторождений карбонатного сырья и гипса показывает, что в США, ЮАР, Польше, Латвии, Югославии, Индии и ряде других стран наметился переход на безвзрывную тонкослоевую выемку горных пород с использованием карьерных комбайнов Wirtgen Surface Miner, обеспечивающую высокую эффективность добычных работ.

Следует отметить, что разработка Западного участка Михайловского месторождения начиналась в конце 1980-х годов безвзрывным способом с помощью комбайна для подземных горных работ. Залежь гипса отрабатывалась уступами высотой 3-4 м, но из-за низкой производительности и невозможности ведения работ в зимнее время работы были остановлены.

Возможность безвзрывной разработки массивов горных пород позволяет значительно снизить отрицательное воздействие горного производства на окружающую среду, повысить безопасность горных работ, расширить сырьевую базу горнодобывающих предприятий за счет вовлечения в отработку запасов полезного ископаемого в целиках взрывоопасных зон, которые при традиционной технологии практически безвозвратно теряются.

Ознакомившись с трехлетним опытом эксплуатации безвзрывной тонкослоевой технологии на Джегутинском карьере ОАО «Кавказцемент», а также на карьерах фирмы American Gypsum (США), дирекция управления по горному делу стран СНГ фирмы «КНАУФ» и руководство Объединения ООО «КНАУФ Гипс Донбасс» приняло решение об апробации этой технологии на Михайловском месторождении гипса.

В соответствии с договором с фирмой «Виртген-Сервис» (Киев) комбайн был доставлен на карьер. К этому времени была подготовлена площадка размерами 300x60 м.

Горный комбайн Wirtgen 2200 SM был запущен в работу 19 мая 2008 года. Одновременно проводилось обучение персонала практическим навыкам работы на комбайне и техническому обслуживанию.

Учитывая сложную структуру пласта полезного ископаемого, комбайном с самого начала его работы осуществлялась селективная выемка гипса.

Комбайн в основном работал с отсыпкой штабелей с последующей отгрузкой в автосамосвалы сложенного в штабели материала колесным погрузчиком. Гипс (породы белого цвета) транспортировался на завод стеновых плит, а прослойки из глин, доломитов и песчаников (породы коричневого цвета) - в отвал.

Первоначально были изучены схемы прямой погрузки автосамосвалов комбайном. Время погрузки автосамосвала Menedes Actros грузоподъемностью 20 т составляло в среднем 2 мин., Volvo FM 12 грузоподъемностью 30 т - 3 мин. 15 сек. При этом в автосамосвалы загружалось в среднем, соответственно, 22 т и 31 т, что свидетельствует о лучшем использовании грузоподъемности автосамосвалов при их работе в комплексе с комбайном Surface Miner.

Из-за недостатка транспортных средств впоследствии вынуждены были перейти на схему отсыпки горной массы в штабели через конвейер комбайна. В этом случае одновременно осуществлялось профилирование микрорельефа площадки. За период с 26 мая по 5 июня 2008 г. было вывезено на завод около 7 тыс. т гипса.

Скорость рабочего хода комбайна Vp при работе с глубиной фрезерования около 20 см варьировалась в пределах 15-18 м/мин. При указанных параметрах производительность комбайна составляла около 400 т/час.

С целью определения выхода различных фракций добытого гипса были выполнены соответствующие рассевы при работе комбайна с различным рабочим инструментом. Барабан был оснащен резцами типа WSM-19 с твердосплавной вставкой К-19 мм (табл. 2), а затем перешли на резцы типа W48 со вставкой К-15 мм и удлиненным вылетом в 100 мм (табл. 3). Как видно из представленных данных (см. табл. 2, 3) максимальное количество мелочи (0-20 мм) получается при работе комбайна со скоростью 7.5 м/мин (около 44%). При этом минимальное значение чистоты камня составляет 86.6% (табл. 4).

* * *

Проведенные опытно-промышленные испытания показали, что увеличение скорости фрезерования способствует повышению выхода крупных фракций примерно на 4%, а переход на резцы типа W48 со вставкой К-15 мм и удлиненным вылетом в 100 мм - увеличению выхода крупных фракций на 10% и сокращению выхода мелких фракций на 15%.

Выполненные в лаборатории завода исследования по чистоте выемки гипса комбайном подтвердили значительное повышение качества получаемой продукции.

Журнал "Горная Промышленность" №3 2008, стр.46