Инновационное оборудование в угольной промышленности: современное состояние и перспективы развития
Л.С. Плакиткина, к.т.н., Заведующая лабораторией научных основ развития и регулирования угольной и торфяной промышленности ИНЭИ РАН (г. Москва)
К.И. Дьяченко, к.т.н., старший научный сотрудник ИНЭИ РАН (г. Москва)
В последнее десятилетие в угольной промышленности отмечается рост добычи угля. В соответствии с «Программой развития угольной промышленности России на период до 2030 г.», добыча угля в 2030 г. должна увеличиться до 480 млн т, производительность труда – в 5 раз.
Однако угольная промышленность России сталкивается с системными ограничениями интенсивного роста производства, основными из ряда которых являются:
– недостаточные мощности предприятий угольного машиностроения;
– необходимость воспроизводства новой горной техники на уровне, обеспечивающем инновационное развитие отрасли.
Количество машин и оборудования, выпускаемого отечественными машиностроительными заводами, существенно снизилось по сравнению с дореструктуризационным пери-одом. Произошло также падение удельного количества единиц выпускаемой отечественной горной техники, приходящегося на миллион тонн добытого угля. В связи с этим многие угольные компании вынуждены работать на старом, изношенном оборудовании, средний возраст которого иногда достигает 25-ти лет. Такое положение существенно снижает конкурентоспособность угольных компаний, особенно на внешнем рынке.
Во многих случаях используемое отечественное оборудование по параметрам энерго-вооруженности и производительности не позволяет угледобывающим предприятиям «выходить» даже на проектную мощность. Более того, отечественное оборудование не всегда возможно использовать в сложных горно-геологических условиях отработки запасов угля. Подобное отставание не только негативно сказывается на экономике угольных компаний, но и тормозит их техническое перевооружение.
Основные инновационные решения в области технического перевооружения угольных предприятий России предусматривают создание и внедрение современного инновационного отечественного оборудования, а при его отсутствии – приобретение импортного [1].
Однако отечественное оборудование не всегда отвечает требуемым параметрам надежности и наработки на отказ.
Например, в современных очистных комплексах наиболее слабыми звеньями, прежде всего по параметрам надежности и ресурса, являются забойные скребковые конвейеры и очистные комбайны. Удельный вес простоев из-за их отказов составляет 70–80 % от простоев всего размещенного в лаве и примыкающих выработках оборудования.
Основными причинами низкой эффективности эксплуатации широко применяемого до настоящего времени устаревшего отечественного горно-шахтного оборудования являются:
– недостаточный расчетный ресурс и, как следствие, низкая в сравнении с машинами современного уровня надежность (2,5-5 тыс. час. против 15-40 тыс. час.);
– низкая энерговооруженность очистных комбайнов (160-200 кВт против 360-600 кВт у современных комбайнов);
– недопустимо высокая, превышающая нормы более чем в 3 раза, трудоемкость технического обслуживания устаревшего оборудования;
– отсутствие на большинстве шахт квалифицированных кадров для его обслуживания и ремонта.
Таким образом, поднять производительность труда на новый уровень можно только осуществляя техническое перевооружение добывающего, проходческого и транспортного оборудования. Новое оборудование должно стабильно работать в сложных горно-геологических условиях шахт, а его ресурс, надежность и производительность – в 2-3 раза превышать аналогичные существующие показатели.
Интенсификация производства в условиях концентрации горных работ возможна в случае: комплексной механизации всех (включая вспомогательные) технологических процессов, максимальном сокращении ручного труда, обязательном обеспечении безопасных и соответствующих санитарным нормам условий работы обслуживающего персонала.
Именно таким принципиальным подходом руководствуются при создании горно-шахтного оборудования для комплексной механизации шахт в промышленно развитых странах.
Инновационные решения, используемые импортными производителями горно-шахтного оборудования, направлены на:
– повышение управляемости, маневренности и проходимости
– для экскаваторов и технологического транспорта разрезов;
– создание комфортной обстановки для машиниста (кондиционирование и обогрев кабины, удобное место машиниста, повышение эргономики) – для экскаваторов и прочего транспорта;
– повышение уровня роботизации и автоматизации, в т.ч. управление бортовым компьютером, а также возможность удаленного управления – для надземного транспорта, очистных и проходческих комбайнов, шахтных электровозов, конвейеров и др;
– оснащение системами навигации – для экскаваторов и технологического транспорта разрезов;
– увеличение надежности и достижение более высокой производительности – для очистных и проходческих комбайнов, бурильных установок, технологического транспорта, в т.ч. для самосвалов – увеличение грузоподъемности, для экскаваторов – увеличение объема ковша.
Основными направлениями в области использования современных инновационных решений и модернизации горно- шахтного оборудования, приведены на рисунке 1.
Помимо этого, перспективным направлением в развитии оборудования является массовое применение композиционных материалов, а также использование вместо гидравлического регулирования высокочастотного регулирования в кинематических процессах используемого оборудования.
Применение высокочастотного регулирования приведет к повышению энергоэффективности оборудования. К примеру, в ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» подсчитали, что почти 26,4 млн кВт/ч, или около 45 млн руб. (по состоянию на март 2014 г.), составляет экономичский эффект от внедрения мероприятий по программе энергосбережения и повышения энергоэффективности, которая реализуется в компании с 2012 г. В частности, на ОФ «Кедровская» в рамках модернизации одной из дробилок, был применен частотно- регулируемый привод, использование которых не только снижает расход электроэнергии (почти на 30%), но и увеличивает срок службы оборудования, упрощает его обслуживание и позволяет регулировать производительность.
Увеличить выпуск отечественного оборудования можно путем создания производственных кластеров на территории России и новых машиностроительных фирм и компаний. В настоящее время не создано ни одного развитого машиностроительного кластера. Все усилия в данном направлении носят пока проектный, либо неформализованный характер и не доведены до практической реализации.
Анализ отечественных производителей техники и оборудования показывает, что помимо внутреннего рынка, для отечественных производителей открыт и стран ближнего зарубежья, что позволит иметь устойчивый спрос на производимое оборудование.
В частности, в марте 2013 г. ООО «Юргинский машиностроительный завод» завершил изготовление крепи типа «МКЮ4У-10/20» для шахтоуправления «Покровское» (Украина), где секции крепи предназначены как для новой лавы этого шахтоуправления, так и для других лав, так как они максимально соответствуют аналогичным горно-геологическим условиям украинских шахт. По своим техническим характеристикам новые крепи превосходят эксплуатируемое в настоящее время во многих странах СНГ оборудование. Другим про-дуктом, которым «Юрмаш» планирует завоевать рынок (или хотя часть его), может стать российский очистной комбайн нового поколения – «К750Ю».
Основными отечественными заводами по производству горно-шахтного оборудования в РФ являются:
– Машиностроительная Корпорация «Уралмаш» – Дивизион «Горное оборудование» ООО «Уралмаш – Инжиниринг»;
– ООО «Юргинский машзавод»;
– ООО «Завод ГШО»;
– ЗАО «Русская горно-насосная компания»;
– Группа компаний «Горная Техника»;
– Тульский завод горно-шахтного оборудования; ООО «Завод имени М.И. Калинина»;
– ЗАО «НПП имени М.И. Платова»;
– Компания ООО «ИЗ-КАРТЭКС» им. П.Г. Коробкова»;
– ОАО «Александровский машиностроительный завод» (ОАО «АМЗ»).
Основные проекты по созданию, внедрению и распространению современного отечественного горного оборудования на российских предприятиях приведены на рисунке 2.
Кроме этих проектов, новинками горношахтного оборудования России и стран СНГ, впервые представленными в 2013-2014 гг. на выставках «Уголь России и Майнинг», явились: щебнеразбрасыватель «ЩК-7547» (ООО «Автотехинмаш»); стеклопластиковый «БРС» к де-газационным трубам; замерно-затворные узлы, резьбовое соеднинение трубопроводов, об-садные колонны (ЗАО «Научнопроизводственное предприятие Алтик»); газоанализаторы «СПУТНИК-1» (ПО «Электроточприбор»); шахтный аккумуляторный электровоз «АРП2Т»; электровоз шахтный контактный «4КА» (ЧАО «ПКФ «Амплитуда»); радиостанции «Entel HT822 ATEX»; цифровые радиостанции «Motorola», «Vertex»; беспроводные сети передачи данных с подвижных объектов, системы беспроводного широкополосного доступа для орга-низации каналов передачи голоса, данных, видео и др. (ООО «Неман»); вертикально-армирующее устройство, двухкамерная ампула, минеральная композиционная забойка и программное обеспечение «Расчет анкерной крепи » (ООО «РАНК 2»); преобразователь частоты среднего напряжения III-го поколения (ЗАО «ТрансЭлектроТехРегион Сибирь»); микропроцессорная аппаратура шахтной стволовой сигнализации «МАСС», лазерный указатель направления «УНЛ-01» («Китрейд»); лебедки скреперные шахтные (ОАО «Кропоткин-ский машиностроительный завод»); рудничный аккумуляторный электровоз «ЭРА» (ООО «Первая промышленно-торговая компания») и многое другое.
Для возрождения производства отечественного оборудования в промышленном масштабе, удовлетворяющем потребности угледобывающих предприятий России и полностью замещающем импорт, необходимо, практически, заново восстановить систему организации научных и конструкторских работ по созданию проходческой техники с учетом огромного отечественного и зарубежного опыта в этом направлении; сосредоточить изготовление новых машин на предприятиях с высокоэффективной технологией; углубить подготовку инженерных и научных кадров с учетом требований рыночной экономики.
Представляется целесообразным сосредоточить деятельность по созданию проходческих комплексов на базе отечественных комбайнов, прежде всего циклического (избирательного) действия, обеспечивающих повышение темпов проходки в 3–4 раза при доведении коэффициента надежности конструкции до 0,9 и соблюдении требований безопасности горных работ. Кроме того, необходимо сосредоточить научные исследования на создании исполнительных органов проходческих комбайнов для разрушения крепких пород, для чего использовать последние достижения в области гидроструйной технологии, вибрационной техники и других физических процессов.
Конструктивные решения, технические характеристики и параметры нового поколения очистной, проходческой и транспортной техники должны максимально соответствовать ее комплексному применению к действующим и строящимся шахтам.
В условиях жесткой конкуренции и наличии спроса производители горно- шахтного оборудования и сервисные центры пытаются, в свою очередь, соответствовать всем требованиям, чтобы завоевать потребителей, а поэтому, предлагают не только свою продукцию, но и соответствующий сервис.
К примеру, американская компания «Joy Global Inc», поставляющая в Россию технику фирм «Joy Mining Machinery» и «P&H Mining Equipment» для подзем-ных и наземных горных работ, начала строительство нового сервисного центра в Прокопьевском районе Кемеровской области.
Ожидается, что новый кузбасский сервис- центр станет базовым предприятием системы комплексного сопровождения оборудования компаний «Joy Mining Machinery» и «P&H Mining Equipment», эксплуатируемого на территории России и Казахстана.
После слияния в 2011 г. двух ведущих производителей горного оборудования («Bucyrus International Inc» и «Caterpillar Inc») на рынке сервисных услуг открылись новые перспективы по обслуживанию оборудования, в частности, фирмы «CAT» (карьерных самосвалов, колесных погрузчиков, гусеничных бульдозеров, автогрейдеров, колесных тракторов-скреперов, подземных погрузчиков, подземных самосвалов, подземных бурильных установок и др.).
Компании были переданы обязательства по обслуживанию гидравлических экскаваторов на территории от Урала до Дальнего Востока, что привело к резкому увеличению парка обслуживаемого оборудования. Вследствие этого годовой оборот компании увеличился вдвое.
Для успешной реализации поставленных задач в области технического перевооружения необходимы новые подходы к организации работ, заключающиеся в организации гибких специализированных объединений. Кроме этого, могут применяться различного вида меры воздействия на угольные компании, такие как государственный запрет на использование устаревших технологий, разработку и утверждение классификатора инновационных техно-логий и инновационных продуктов, разработку и утверждение годового и пятилетнего реестра инновационных технологий, поддерживаемых государством, применение механизмов ускоренной амортизации на оборудование, машины и технологии, имеющие инновационный характер [2].
