Применение горного комбайна Wirtgen модели 2200 SM на добыче нерудного металлургического сырья

М. Пихлер, президент фирмы Wirtgen International GmbH Ю.Б.Панкевич, к.т.н., эксперт фирмы Wirtgen International GmbH

П.В.Халло, Коммерческий директор ОАО «Бериславский завод строительных материалов»

Сырьевой базой Бериславского завода строительных материалов, специализирующегося на поставках минерального сырья для металлургической, химической и строительной отраслей промышленности Украины, служит Архангельское месторождение известняка, расположенное в 60 км от г. Кривой Рог.

К потребителям известняка относятся Новокриворожский ГОК (компания «АрселорМиттал»), который использует известняк фракций 20(40)-120 мм как компонент для изготовления агломерата (другие металлургические заводы Украины используют известняк в мартеновском и доменном производствах). Завод «Крым-Сода» использует известняк фракций 50-100 мм для производства кальцинированной соды. Ряд силикатных заводов потребляют известняк для получения силикатного кирпича.

Полезная толща месторождения представлена различными по химическому составу и прочностным свойствам слоями известняка, которые перекрыты скальной вскрышей (тонкоплитчатый известняк, сгруженный в глинах). Мощность покрывающих пород 3.8 м.

Первый (от поверхности) продуктивный слой мощностью 2.8 м, представлен неравномерно перекристаллизованным известняком, прочностью 25-32 МПа, трещиноватым, сложенным в виде крупных плит 30x40x5 см и глыб размерами до 1x0.5 м. Содержание глинистого материала - до 10%. Второй слой, мощностью 4.4 м, представлен двумя различными частями: верхняя - мощностью 2.3 м, относительно прочными известняками 25-30 МПа, трещиноватыми, с содержанием глины до 5%; нижняя - мощностью 2.1 м - монолитными известняками малой прочности (1-8 МПа). Второй и третий слои разделены прослоем вмещающих пород мощностью 0.6 м, представленным глинистым рыхлым известняком.

Третий слой мощностью 1.8 м, представлен монолитным, среднепрочным (8-12 МПа) известняком; четвертый слой мощностью 2.4 м - известняком раковичным, монолитным, слабо-трещиноватым, прочностью 20-30 МПа.

Полезная толща подстилается мягким мергелеподобным доломитом.

В настоящее время разработка месторождения ведется по технологии без применения буровзрывных работ, в соответствии с которой подготовка горной массы к выемке осуществляется механическим зубом-рыхлителем, навешиваемым на ковш экскаватора Cat 345. Экскаватор, после послойного рыхления известняка, ведет его выемку и отсыпку в локальные штабели. Из штабелей известняк вынимается погрузчиками Cat 950 (2 ед.), доставляющими его на две сортировочные установки Chieftain 1400.

Годовой объем добычных работ на Архангельском карьере составляет около 800 тыс. т. Однако потребность Украины в карбонатном сырье вызывает необходимость поиска способов кратного увеличения производственной мощности карьера. Вместе с тем, с учетом необходимости селективной выемки известняков из различных пластов и слоев, применяемая технология становится существенным препятствием для наращивания объемов кондиционной продукции. Эти обстоятельства подтолкнули к совершенствованию технологии ведения горных работ.

В результате, по договоренности с фирмой Wirtgen International, в декабре 2007 г. - январе 2008 г. на карьере были проведены опытно-промышленные работы по добыче известняков безвзрывной тонкослоевой технологией с использованием горного комбайна модели 2200 SM.

Одна из основных задач, решаемая при проведении указанных работ - установить возможность управления выходом различных фракций известняка и ведение процесса его фрезерования без измельчения добываемой горной массы до некондиционных (по крупности) фракций. Дело в том, что до настоящего времени все комбайны Wirtgen SM, поставленные в СНГ, использовались на предприятиях, где требования к фракционному составу сводились к получению в забое максимальной доли продукта крупностью не более - 40-50 мм, чтобы
исключить последующие стадии крупного и среднего дробления. На Архангельском карьере стояла обратная задача: не допуская переизмельчения, обеспечить максимальный выход товарных видов продукции (по кондициям предприятия общий выход товарной продукции должен составлять свыше 40%).

Эксплуатация комбайна Wirtgen 2200 SM началась 29 ноября 2007 года и в течение двух дней проводилась по следующей схеме. Комбайн в забое загружал автосамосвалы, которые доставляли горную массу на площадку, где происходил учетный рассев по фракциям +120; 40-120; 0-40 мм. Расчеты показали, что в этот период выход товарной продукции не превышал 26%. Так как такой выход был ниже требуемого, было принято решение об изменении технологической схемы (фото 2).

В соответствии с новой схемой (фото 2) отбитый известняк при рабочем проходе комбайна с его конвейера укладывался в длинный линейный штабель, откуда затем колесными погрузчиками вынимался и доставлялся на сортировочную установку. Работа по такой схеме в течение 10 смен позволила довести выход товарной продукции до 37.6%.

Существенное повышение выхода кондиционных фракций объясняется тем, что комбайн перед началом и по окончании загрузки транспортного средства останавливал свое
движение, при этом находящийся в рабочей камере известняк подвергался переизмельчению за несколько холостых оборотов барабана.

Схема со штабелированием известняка признана производительной и рекомендована в качестве базовой для дальнейшего развития предприятия.

На следующих этапах работ была уменьшена скорость вращения рабочего барабана и он был оснащен более тонкими резцами с вылетом 100 мм (стандартные резцы имеют вылет 77 мм). Все это привело к дополнительному повышению выхода кондиционных фракций известняка. Испытания были проведены по всем слоям известняка на месторождении.

Всего было добыто около 30 тыс. м3. При оснащении сортировочной установки ситами с ячейками 20 и 100 мм получены следующие результаты рассева: 0-20 - 35%; 20-100 -53% и фракция +100 мм - 12%. Общая наработка комбайна составила 350 машино-час. В зависимости от схемы работы его производительность изменялась в пределах 250-360 т/час, а расход дизельного топлива - 60-70 л/час.

Проведенные опытно-промышленные работы дают весомые основания к предположению, что для достижения еще более высоких показателей добычи известняков комбайн для данного месторождения необходимо оснастить так называемым угольным барабаном с увеличенным вдвое (по сравнению со стандартным барабаном) расстоянием между резцами.

Журнал "Горная Промышленность" №1 2008, стр.66