Передовые технологии карьера Marble Cliff
На примере карьера Marble Cliff можно проследить этапы изменения технологии добычи и переработки полезного ископаемого, оценить условия функционирования горного предприятия, расположенного в черте города.
Карьер Marble Cliff, расположенный на территории г.Каламбуса, столицы шт. Огайо, США, разрабатывает месторождение карбонатных пород. Карьер принадлежит компании American Aggregates, которая производит нерудные строительные материалы в 3 штатах. Эта компания только в районе Коламбуса разрабатывает 4 карбонатных и 1 песчано-гравийное месторождения. Карьер Marble Cliff начал функционировать в начале 50 гг. и дважды (в 1973 и 1991 г.) был реконструирован.
Эксплуатируемое месторождение является сырьевой базой для производства строительных материалов и некоторых других видов продукции. Оно состоит из нескольких горизонтов. Верхний горизонт мощностью 15 м представлен высококачественными известняками и в основном отработан. Средний горизонт мощностью 4.5 м сложен доломитизированными известняками, не пригодными для использования в бетоне и асфальтобетоне. Были периоды, когда породы этого горизонта рассматривались как внутренняя вскрыша или усреднялись с породами нижнего горизонта при выпуске щебня. Последний горизонт мощностью 12 м также сложен доломитизированными известняками, пригодными для производства щебня, применяемого из-за включений пирита только в фундаментах. В почве месторождения залегают некондиционные доломиты.
Карьер занимает площадь 240 га. Объем запасов равен 18 млн.т. Имеются перспективы прироста запасов. Месторождение примыкает к реке Сайото, но оно не обводнено. Карьерное поле граничит с территориями, застроенными промышленными и жилыми зданиями. Соседство с жилыми кварталами заставляет обратить внимание на охрану фауны в выработанном пространстве, уменьшение шума и частичное сохранение ландшафта, что достигается благодаря изменению схемы вскрытия и увеличению ширины берм. Эти мероприятия, увеличивающие затраты на эксплуатацию, находят поддержку администрации города и других местных структур.
Производительность карьера составляет около 1.4 млн.т в год и 900 т в час. В соответствии со спросом максимальный объем выпуска продукции достигнут в 1994 г., что объясняют очень хорошими погодными условиями, позволившими выполнять строительные работы на большинстве объектов в более продолжительный чем обычно период. В 1995 г. производительность снизилась по отношению к минувшему году на 2%. Режим работы карьера сезонный при круглогодовой отгрузке продукции. Работы прекращаются примерно на 3 месяца, с середины декабря до середины марта. Зимний период считается неблагоприятным для производства щебня, несмотря на более мягкую чем в средней полосе России зиму. На время простоя часть персонала увольняется и получает пособие по безработице. Остальные работники заняты отгрузкой продукции со складов и ремонтом. Работы ведутся в 3 смены. Поскольку вблизи карьера имеются жилые постройки, добычные работы ведутся в полторы смены днем, а оставшиеся 1.5 смены считаются ремонтными.
В первый период работа предприятия была осложнена значительным выходом негабарита и засоренностью горной массы. Переработка на стационарном ДСЗ осуществлялась с 4-х стадийным дроблением. К 1990 г. верхний горизонт был отработан. Более половины оставшихся запасов оказалось в зоне, занятой асфальтовым и цементным заводами. Погрузчики и самосвалы были изношены, их надлежало в течение 3 лет заменить. Ухудшение геологических условий и рост потребности в щебне вызвали необходимость в изменении технологии переработки сырья, поскольку применявшиеся конусные дробилки не могли обеспечить получения качественной продукции. А размещение оставшихся запасов в разных частях карьерного поля требовало применения мобильного оборудования в модульном исполнении. Часть запасов располагалась на площади, занятой ДСЗ, оборудование которого не могло обеспечить выпуск качественного щебня из сырья с ухудшившимися свойствами.
Поэтому была разработана программа, оцененная в 4 млн. долларов, которая предусматривала реконструкцию карьера и строительство нового ДСЗ, соответствующих современному представлению о технологии переработки карбонатных пород и системе управления технологическими процессами. Новое решение предусматривало перенос перерабатывающего комплекса в карьер, размеры выработанного пространства которого позволяли разместить большое количество оборудования и склады продукции, строительство дробильно-сортировочного комплекса (в отличие от предыдущего стационарного) в открытом исполнении, замену автомобильного транспорта в карьере конвейерным. Как и в предыдущих проектах, создавался промежуточный склад. Для увеличения объема запасов цементный завод, оборудование которого морально устарело и требовало для своего обслуживания большого числа рабочих, был демонтирован.
Основу новой технологии, сданной в эксплуатацию в сентябре 1991 г., составляет самоходный дробильный агрегат (СДА) с щековой дробилкой с размером приемного отверстия 1067х1219 мм. СДА оснащен вибропитателем размером 1525х6100 мм и разгрузочным консольным конвейером с шириной ленты 1067 мм. Агрегат смонтирован на гусеничном ходу. Между СДА и полустационарными конвейерами размещаются 3 передвижных ленточных конвейера, снабженных колесами, что облегчает их передвижку.
До 1991 г. на карьере применялась традиционная технология ведения горных работ. Полезное ископаемое разрабатывалось одним уступом с буровзрывным способом подготовки массива к выемке. Горную массу из развала колесные погрузчики с ковшами вместимостью 9.1 м3 грузили в самосвалы грузоподъемностью 45 т. Парк погрузчиков составлял 3 единицы, а самосвалов 7 единиц, из которых 1 погрузчик и 2 самосвала считались резервными. На горных работах и переработке сырья были заняты 50 рабочих и 5 работников надзора. Производительность карьера составляла 450-550 т за час работы.
После реконструкции буровзрывные работы, которые производит подрядная компания, сохранились. Условиями контракта оговорен предельно допустимый выход негабаритных кусков породы 5%. Выемка и доставка горной массы до СДА производится погрузчиками 992С и 988В с ковшами вместимостью 10.3 и 8.4 м3.
СДА при идеальных условиях перерабатывает более 900 т/ч, в среднем 450-720 т/ч. Загружая СДА, погрузчик заезжает на пандус. Пандус отсыпается погрузчиком из горной массы, а основой пандуса служит перевернутый кузов самосвала. Такая конструкция пандуса упрощает процесс передвижки приемного пункта. Переезд гусеничного СДА с системой передвижных конвейеров на новый блок занимает всего 1 смену. Обычно передвижка СДА производится по радиусу окружности.
От СДА система передвижных, полу- и стационарных конвейеров с шириной ленты 1067 мм, длиной 500 м и более (в зависимости от расположения очередного отрабатываемого участка) доставляет горную массу к промежуточному складу конусного типа с подштабельной галереей. Емкость склада около 20 тыс.т. В галерее круглого сечения установлено 2 питателя, скорость движения которых регулируется автоматически. Питатели загружают конвейер, материал с которого поступает на горизонтальный двухситный грохот размером 1830х6100 мм. Верхний продукт с обоих сит направляется в роторную дробилку размером 1270х1626 мм, которая работает в замкнутом цикле со второй стадией грохочения. Продукт дробления поступает в промежуточный бункер емкостью 63 т и затем на два трехситных грохота размером 1830х6100 мм. Верхний продукт с обоих грохотов загружается в вертикальную дробилку ударного действия. Часть мелких фракций перерабатывается с промывкой. Производительность ДСЗ превышает 900 т/ч, составляя в среднем 630-720 т/ч.
Работа ДСЗ, точнее его части, начиная от промежуточного склада, контролируется с пульта при помощи компьютера. Компьютерный контроль обеспечивает регулирование скорости питателей, производительности ДСЗ и его частей. Автоматизированы пуск и остановка комплекса. Предусмотрено, что при команде «остановка» происходит разгрузка от породы всех аппаратов системы. В числе контролируемых и регулируемых параметров является производительность, скорость движения, сила тока.
Принятие новой технологии обуславливает: сокращение числа работников, независимость работы карьера и перерабатывающего комплекса вследствие устройства промежуточного склада, возможность получения щебня кубообразной формы благодаря установке дробилок ударного действия с горизонтальным и вертикальным валом. Форме зерен щебня и однородности продукции придается очень большое значение.
В смену в карьере работают: машинист бурового станка (работник подрядной фирмы), 2 машиниста колесных погрузчиков, машинист СДА, механик, обслуживающий конвейеры и стационарный ДСЗ, и оператор ДСЗ у пульта с компьютером и системой промышленного телевидения. Негабаритные куски породы погрузчики перемещают в штабель, где их разрушает гидромолот, смонтированный на шасси экскаватора. Гидромолот с одним машинистом обслуживает несколько карьеров и перевозится на трейлере. В таблице приведены фактические показатели работы карьера до и после реконструкции, объясняющие некоторые причины роста производительности труда и повышения эффективности производства.
