Погрузочные, погрузочно-сортировочные и дробильно-сортировочные комплексы для угольных карьеров

А.Н.Земсков, д.т.н., И.Г.Полетаев, НПО горного и нефтяного машиностроения (г. Пермь)

В настоящее время в мире открытым способом добывается более 50% полезных ископаемых, в т.ч. около 100% строительных материалов, 75% горнохимического сырья, 70% угля, 60% руд черных и 50% цветных, редких и радиоактивных металлов [1].

Производственная мощность угольных разрезов колеблется в широких пределах: в Кузнецком бассейне: от 1 до 8.5 млн. т/год, в Канско-Ачинском буроугольном бассейне: 10-30 млн. т, в Минусинском угольном бассейне -0.8-2.4 млн. т, в Восточной Сибири и Якутии - 0.5-15 млн. т/год.

Одним из важнейших направлений совершенствования технологии ведения открытых работ является концентрация за счет строительства крупных карьеров (более 30 млн. т/год), реконструкция и модернизация действующих предприятий путем строительства мощных погрузочно-сортировоч-ных и дробильно-сортировочных комплексов [1-6].



Вместе с тем, большое различие в горнотехнических условиях разработки многих месторождений и особенности транспортировки и отгрузки полезных ископаемых приводят к необходимости применения различных комбинаций погрузочно-доставочного и дробильно-сортировочного оборудования [5]. При этом, большое значение при доставке угля со дна разрезов придается применению комбинированного транспорта: автомобильного с железнодорожным; автомобильного с конвейерным; автомобильного со скиповым подъемом и т. д.

Достоинством схем комбинированного транспорта является возможность использовать различные виды транспорта только на тех участках, где они наиболее эффективны. Оценка экономических показателей работы карьеров свидетельствует, что правильно выбранный вид транспорта существенно влияет на показатели работы карьера (табл. 1).

Следует отметить, что при значительных грузооборотах и больших глубинах карьеров схемы комбинированного транспорта уступают место схемам полной конвейеризации с дополнительным дроблением пород передвижными дробильными агрегатами непосредственно в экскаваторном забое.

Прогрессивность и экономичность работы и развития угольных карьеров зависит от того, насколько полно в проектах будут учтены последние достижения горной науки, техники и технологии.



Строительство современных карьеров и погрузочных комплексов обходится в десятки и сотни миллионов рублей. Поэтому даже небольшая ошибка в проектировании может привести к перерасходу капитальных вложений и к увеличению эксплуатационных расходов.

Согласно распоряжения по Министерству путей и сообщений России («Российские железные дороги») с 1 июля 2003 г. на угольных разрезах ведется планомерный переход на бесковшовую разгрузку угля в железнодорожные вагоны. Ранее погрузка углей с открытых складов в железнодорожные вагоны производилась преимущественно экскаваторами ЭКГ-5, однако этот способ характеризовался выходом из строя большого количества вагонов из-за повреждений их корпуса. В связи с этим в последнее время возросло внимание к строительству современных погрузочно-сортиро-вочных и дробильно-сортировочных комплексов, предназначенных для получения рядового и сортового угля и погрузки его непосредственно в железнодорожные вагоны.

В настоящее время на угольных разрезах Кузбасса эксплуатируются дробильно-сортировочные комплексы с годовой производительной мощностью порядка 0.7-2 млн. т/год, с максимальной производительностью до 500 т/час. (табл. 2).

Обычно оборудование комплексов позволяет выполнить следующие операции: загрузку рядового угля экскаваторами типа ЭКГ-4у, ЭКГ-5А с открытого склада в самоходный приемный бункер, разделение на классы:

0-13;    0-25; 25-50; 50-150; 50-200; 50-300 мм на колосниковом грохоте и дробления в двухвалковой дробилке, доставка угля наклонным конвейером в инерционный грохот ГИСЛ-82А и погрузка в железнодорожные вагоны.



Сотрудниками научно-производственного объединения горного и нефтяного машиностроения (НПО Горнефтемаш, г. Пермь), входящего в состав Западно-Уральского машиностроительного концерна, выполнены ТЭО и разработано несколько комплектов проектно-конструкторской документации на погрузочные комплексы (ПК) и сортировочно-погрузочные комплексы (СПК) разной производительности. Разработаны ПК -от простейших, производительностью

1-1.5    млн. т/год и доставляющих уголь из буртов открытого склада на борту карьера до железнодорожных вагонов - до сложных СПК, производительностью до 13 млн. т/год, осуществляющих дробление, сортировку и доставку угля со дна карьера до железнодорожных вагонов. Для последнего случая предусмотрены две схемы подготовки и транспортирования полезного ископаемого: использование дробильно-сортировочного оборудования, например, норвежской фирмы «Нордберг», производительностью 1600 т/час на дне карьера с последующей транспортировкой угля конвейерами по однолинейной и двухлинейной схемам.

По данным фирмы KRUPP (Германия) дробление на месте с помощью самоходных дробилок и непрерывная транспортировка материала с помощью конвейеров приводит к сокращению затрат на основных производственных процессах по отделению полезных ископаемых от массива, погрузке, транспортировке до 60%. Кроме того, эти установки более экологически чистые.



Принципиальная схема доставки угля со дна карьера «Молодежный» департамента «Борлы» корпорации «Ка-захмыс» с их складированием в склады временного хранения (бурты) и непосредственно в железнодорожные составы представлена на рис. 1. Следует заметить, что емкость складов временного хранения принимают в зависимости от его назначения и местных условий. Обычно емкость складов составляет от 3 до 10 объемов суточной добычи. Высоту склада принимают в зависимости от типа, свойств угля и сроков его хранения. Так, например, для бурых украинских углей при длительном хранении высота склада равна 2.5 м, а при хранении не свыше 10 суток 3.5 м; для Кузбасса высота склада обычно составляет 6-8 м (при содержании серы в угле порядка 3%).

Детально проработаны две основные схемы:

-    с отгрузкой угля во временные склады;

-    с отгрузкой угля в железнодорожные вагоны.

По сравнению с известными аналогами предлагаемые ПСК и ДСК обеспечивают погрузку сыпучих материалов в передвижной бункер с минимальной высотой погрузки сразу с нескольких участков и разгрузку их одновременно в нескольких точках (рис. 2). ПСК и ДСК могут эксплуатироваться при
сложном рельефе местности в суровых климатических условиях, при температуре от -40°C до +40°С.

Модульный сортировочно-погрузочный комплекс (рис. 2) состоит из передвижного (самоходного) бункера-питателя емкостью 12 м3, горизонтального и наклонного ленточных конвейеров, колосникового грохота, двухвалковой дробилки, инерционного грохота. На задней стенке бункера крепится вибратор для предотвращения зависания угля в бункере от налипания глины. Для предотвращения смерзания угля предусмотрен подогрев с помощью саморегулирующейся нагревательной ленты типа «Фристон-Супер»*.



Бункер снабжен колосниковой решеткой 280X280 мм и четырьмя приводами для перемещения его по рельсам шириной 3.2 м. Погрузка и последующая выгрузка угля из бункера осуществляется скребковым питателем на стационарный горизонтальный ленточный конвейер КЛП-120, с горизонтального конвейера уголь класса 0-300 мм поступает в колосниковый грохот, где разделяется на фракции 0-150 мм и 150-300 мм. С колосникового грохота продукт поступает в двухвалковую дробилку ДГГ-10 и дробится до класса 0-150 мм. Из грохота и дробилки уголь класса 0-150 поступает на наклонный стационарный ленточный конвейер КЛН-120. Конвейер КЛН-120 предназначен для приемки угля с грохота и двухвалковой дробилки и загрузки его в инерционный грохот ГИСЛ-82 А, где происходит его классификация на 3 класса: 50-150, 25-50, и 0-25 мм и погрузка всех классов сразу в железнодорожные вагоны. Техническая характеристика бункера ПСК и конвейеров приведены в табл. 3.



Состав комплекса может быть скомпонован из одного или нескольких модулей с возможностью обеспечения необходимой производительности до-
статочным количеством модулей (рис. 3).



Выполненными исследованиями установлено, что существующая схема погрузочно-сортировочного комплекса с использованием экскаватора для погрузки угля в железнодорожные вагоны может быть успешно заменена погрузочно-сортировочной схемой горизонтального и наклонного конвейеров с погрузкой угля с открытого склада погрузчиком-бульдозером (экскаватором) в передвижной (самоходный) бункер-питатель. При этом возможны два варианта:

-    с погрузкой угля экскаватором в передвижной бункер-питатель;

-    с погрузкой угля погрузчиком-бульдозером в передвижной бункер-питатель с сортировкой угля на классы - 0-300 мм и выше.

При сравнении технических решений оказалось, что более совершенен второй вариант. Он обеспечивает устойчивую и ритмичную работу предприятия, при этом один комплекс обеспечивает мощность отгрузки до 3.3 млн. т/год.

Использование передвижного дробильно-сортировочного комплекса с конвейерной транспортировкой угля втрое увеличивает его производительность по сравнению с традиционным способом и применением автотранспорта. Экономическая эффективность от внедрения конвейерного транспорта применительно к ранее отмеченному разрезу «Молодежный» корпорации «Казахмыс» (мощность разреза 13 млн. т в год) приведена в табл. 4.

Как видно из табл. 4, увеличение затрат на строительство окупается за счет снижения эксплуатационных затрат.

Для выполнения перегрузочных, погрузочных, транспортных работ, создания открытых складов угля на поверхности и погрузки угля с открытых складов в транспортные средства используются модульные механизированные погрузочные и сортировочно-погрузочные комплексы с многоточечной погрузкой и разгрузкой рядового и сортового угля с применением конвейерных перегружателей типа ПЛТ-1000, радиальных перегружателей, передвижных перегружателей ПП-22 и промежуточных ленточных конвейеров ПК-1500, серийно выпускаемых Пермским заводом горношахтного машиностроения.

При отгрузке рядового угля из открытых складов предусмотрено использование заглубленных передвижных перегружателей типа ПП-22, которые загружаются углем с помощью бульдозеров, например, фирмы Liebherr [7].

В связи с необходимостью получения углей различной крупности требуется применение дробилок и грохотов на определенных стадиях процесса. При выборе дробильного оборудования обязательно соответствие разных стадий последовательного дробления по размеру куска, т. к. максимальный кусок в разгрузке предыдущей дробилки не должен превышать максимально допустимую крупность материала в питании последующей дробилки, принимаемую равной 0.8—0.85 ширины приемного отверстия [8]. Для оснащения дробильно-сортировочных комплексов могут быть использованы следующие дробилки и дробильные установки:

-    дробилки-грохоты барабанные ДГБ-28 производства ОАО «Завод Труд» (г. Новосибирск) для избирательного дробления кусков угля до 500 мм по заданному классу крупности (25—200 мм), производительностью 150—400 т/ч., с одновременным удалением недробимой породы и посторонних предметов (металла, дерева и т. д.);

-    дробилки зубчатые валковые ДК-6-150 М, производства Пермского завода ГШМ, предназначенные для дробления кусков каменного угля, калийной соли, кокса, с размером до дробления 0.8X1.0X1.0 м и с коэффициентом до 6 единиц крепости по шкале проф. М.М.Протодьяконова, производительностью 160—260 т/ч.,

-    дробилки крупного дробления с дозатором непрерывной подачи ДЕВ 1212 компании DOSCO Overseas Engineering Ltd. (Англия) для дробления кусков размером 1.2X1.2 м любой длины, пород крепких и средней крепости, с конечным продуктом от 100 до 450 мм; при скорости переработки до 1000 т/ч;

-    дробилки двухвалковые шнеко-зуб-
чатые ДШЗ-1000/320, ДШЗ-1300/320 Ново-Краматорского машиностроительного завода (Украина) для дробления кусков угля, породы размером от 200 до 1500 мм при производительности от 90 до 2000 м3/час;

-    установки дробильно-классифика-ционные ДКУ- 1М (молотковые) СКБ завода «Гидромаш» производительностью до 2100 м3/ч.;

-    дробилки ММД-1300 (фирма DOSCO) для дробления пород плотностью 2.2—2.5 производительностью 2000 м3/ч и др.

При этом наиболее эффективной организацией технологических процессов является поточное производство, которое может быть непрерывным, например, в случае применения конвейерного транспорта, цикличным, функционирующим в определенном ритме, как в случае эксплуатации автосамосвалов и бульдозеров.

Пути совершенствования погрузочных, погрузочно-сортировочных и дробильно-сортировочных комплексов должны идти в следующем направлении:

-    создание модульных механизированных комплексов;

-    увеличение мощности магистральных линий конвейеров при обеспечении увеличения точек погрузки и разгрузки угля и породы с нескольких участков одновременно в несколько вагонов и внешние отвалы;

-    создание передвижных бункеров с минимальной высотой загрузки;

-    применение облегченных материалов для отдельных элементов комплексов;

-    сокращение числа комплексов путем увеличения их производительности;

-    применение технических и технологических решений, повышающих безопасность работ.

ЛИТЕРАТУРА

1.    Анистратов Ю.И., Анистратов К.Ю. Проектирование карьеров. Учебное пособие для вузов. М.: изд-во НПК «Гемос Лтд.», 2002. - 176 с.
2.    Волотковский В.С., Кармаев Г.Д., Драя М.И. Выбор оборудования карьерного конвейерного транспорта. М.: Недра, 1990. - 192 с.
3.    Томаков П.И., Манкевич В.В. Открытая разработка угольных и рудных месторождений. Учебное пособие. М.: изд-во МГГУ, 2000. - 611 с.
4.    Русский И.И. Отвальное хозяйство карьеров. М.: Недра, 1971. - 240 с.
5.    Транспорт на открытых горных разработках /Андреев А.В. и др. М.: Гос. науч.-техн. изд-во лит-ры по горному делу, 1962. - 392 с.
6.    Новая техника для угольных предприятий /Земсков А.Н., Липкин Г.З., Аликин В.И. и др. //Уголь, 2004, № 6 -    с. 41-43.
7.    Анистратов К.Ю., Разуменко В.Н. Бульдозеры LIEB-HERR для работы с углем //Уголь, 2004, № 9. - с. 54-56
8.    Береков Д.И. Дробильное оборудование обогатительных и дробильных фабрик. ГНТИ литературы по черной и цветной металлургии, Свердловск, 1958. - 296 с.

Журнал "Горная Промышленность" №2 2006