Опыт применения низкопрофильной роботизированной погрузо-доставочной машины XLPD при отработке маломощных пластообразных рудных тел Рудника 8 ПАО «ППГХО» им. Е.П. Славского»

DOI: http://dx.doi.org/10.30686/1609-9192-2019-6-148-44-48

О.А. Исьянов, начальник отдела управления производством и операциями АО «Атомредметзолото» (Урановый холдинг «АРМЗ», Горнорудный дивизион Госкорпорации «Росатом»)

А.С. Марчев, руководитель направления отдела управления производством и операциями АО «Атомредметзолото» (Урановый холдинг «АРМЗ», Горнорудный дивизион Госкорпорации «Росатом»)

А.Н. Рабольт, заместитель генерального директора главный инженер ПАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение имени Е.П. Славского» (ПАО «ППГХО им. Е.П. Славского»)

И.В. Мерескин, заместитель главного инженера по ремонтам ПАО «ППГХО»

Общие сведения о демонстрационном полигоне

Шахтное поле рудника №8 включает в себя Мало-Тулукуевское и частично Юбилейное месторождения. Разрабатываемые пластообразные рудные тела контролируются пологим межпластовым срывом на контакте туфов и туфопесчаников с подстилающими их конгломератами, и составляют примерно 30% от балансовых запасов рудника. По форме в плане рудные тела представлены узкими лентами шириной от 20 до 150 м и протяженностью от первых сотен метров до 800–1400 м, ограниченными тектоническими швами. Общее падение залежей – под углами 5–10°, реже 15–20° Средняя мощность рудных тел по месторождению составляет 1,62 м. Руды, как правило, неустойчивые и требуют крепления рамами НДО с разбежкой 1–1,5 м.

Необходимость и цели проведения демонстрации возможностей XLPD

До настоящего времени рудниками ПАО «ППГХО» в большей степени отрабатывались маломощные и средней мощности крутопадающие рудные тела при применении системы разработки нисходящие слои с твердеющей закладкой, с порядком отработки сверху-вниз. Доля других систем была незначительна из-за неустойчивого характера руды и вмещающих пород, и IV группы сложности по морфологии. С введением в работу Рудника №8 в эксплуатацию стали вовлекать маломощные пластообразные рудные тела, которыми представлена часть его запасов (рис. 1).

Рис. 1 3D модель выработок и рудных тел 6 и 7 горизонтов Рудника №8 с указанием крутопадающих и пластообразных рудных тел

Рис. 1 3D модель выработок и рудных тел 6 и 7 горизонтов Рудника №8 с указанием крутопадающих и пластообразных рудных тел

Первые очистные блоки указанной морфологии мощностью 1,5–2 м были отработаны заходками сечением 3>4 м с применением существующего на руднике доставочного оборудования (ПД-2Э). Типовое сечение заходки при ведении горных работ в пластообразных рудных телах со стандартным оборудованием представлено на рис. 2.

Рис. 2 Типовое сечение заходки при применении на доставке горнорудной массы машины ПД-2Э

Рис. 2 Типовое сечение заходки при применении на доставке горнорудной массы машины ПД2Э

Опыт ведения очистных работ на пластах определил особенности схем подготовки очистных блоков, рациональную ширину заходок и их расположение относительно рудных тел. Однако, высокое разубоживание руды (более 43%) привело к необходимости поиска оборудования, соответствующего текущим горно-геологическим условиям.

В качестве наиболее подходящего образца для данных условий и существующих размеров капитальных выработок выбрана дизельная низкопрофильная роботизированная погрузочно-доставочная машина XLPD (рис. 3) компании DOK-ING (Хорватия).

Рис. 3 Внешний вид низкопрофильной роботизированной погрузочно доставочной машины XLPD: а – внешний вид; б – габаритные размеры; в – пульт дистанционного управления

Рис. 3 Внешний вид низкопрофильной роботизированной погрузочно-доставочной машины XLPD:
а – внешний вид; б – габаритные размеры; в – пульт дистанционного управления

Основным преимуществом данной модели является ее компактность, позволяющая вести горные работы в пластообразных рудных телах с минимальной прирезкой пустых пород по вертикали (табл. 1).

Табл. 1 Технические характеристики погрузочнодоставочной машины XLPD

Табл. 1 Технические характеристики погрузочнодоставочной машины XLPD

Сомнение в целесообразности применения XLPD вызывала ее относительно низкая скорость перемещения (до 5 км/ч), поэтому между ПАО «ППГХО» и компанией DOK-ING было достигнуто соглашение о проведении демонстрации возможностей низкопрофильной роботизированной погрузочнодоставочной машины XLPD на площадке ПАО «ППГХО» со следующими целями:

1. Проверка соответствия основных параметров машины требованиям технологического процесса ведения очистных работ (преодолеваемый уклон, допустимый размер сечения горных выработок, содержание окиси углерода и окислов азота в отработавших газах);

2. Проверка ПДМ на работоспособность (продолжительность беспрерывной работы в течение смены);

3. Определение технической производительности ПДМ;

4. Определение наработки машины на отказ и время на проведение регламентных ТО.

По результатам демонстрации следовало оценить эффективность применения данного типа ПДМ и целесообразность её приобретения.

Место и ход проведения демонстрационных возможностей

Местом проведения демонстрации возможностей XLPD был выбран блок №8-708, на котором к моменту начала проведения демонстрации была уже выполнена подготовка и велись очистные работы с применением стандартного оборудования (ПД-2Э). Оруденение на выбранном участке представлено неустойчивой пластообразной слабонаклонной залежью с углом падения 10–12°, мощностью 1,6–1,8 м. Горные работы велись в заходках №№ 5, 7, 9 (рис.4). Транспортировка горной массы осуществлялась из заходок с отрицательным уклоном 8–12°, далее по слоевому орту вниз под углом до 20°. Разгрузка выполнялась в рудоспуск 8-707/1 или на почву транспортного штрека. Управление машиной во все время проведения демонстрации осуществлял квалифицированный оператор-механик компании DOK-ING.

Рис. 4 План горных выработок на участке проведения демонстрации возможностей низкопрофильной погрузочно-доставочной машины XLPD

Рис. 4 План горных выработок на участке проведения демонстрации возможностей низкопрофильной погрузочно-доставочной машины XLPD

Первые дни работы в блоке машины XLPD показали несоответствие формы ковша условиям отработки. Навешанный «коробчатый» ковш был разработан для сыпучих руд платиновых рудников ЮАР, алмазных рудников Канады и медных рудников Чили. Для ПАО «ППГХО» была предложена иная форма ковша, характеризующаяся наличием «языка», что позволило облегчить его внедрение в отбитую горную массу.

После оперативного согласования с заводом-изготовителем предложение было реализовано. В результате изменения конфигурации достигнуто существенное улучшение внедрения ковша в горную массу и увеличение наполнения его объема. Загрузка ковша из навала отбитой горной массы осуществлялось с первого черпания без дополнительных манипуляций. Однако добиться зачистки груди забоя, сопоставимой при применении ПД-2Э при отрицательных уклонах не удалось. В значительной степени на это повлияла различная кинематика подъема ковша XLPD и ПД-2Э.

Возможными решениями являются: проведение заходок снизу-вверх и приобретение опыта оператора по зачистке груди забоя. Также наращивание «языка» повлияло на способность разгрузки на горизонтальной поверхности. Появилась необходимость на месте разгрузки подкладывать под гусеницы деревянную стойку (создавать эстакаду) для возможности полного опорожнения ковша на почву. На времени цикла данный факт не отразился.

Машина XLPD при движении по горизонтальным горным выработкам под нагрузкой вела себя стабильно, траектория движения соответствовала заданной оператором. Загрузка ковша осуществлялась в заходках с отрицательным уклоном 8–10°. Движение задним ходом – «кормой» вперед после черпания под нагрузкой по заходке и уклону не вызывало затруднений.

При движении вниз по уклону ковшом вперед с углом 20–25° наблюдались незначительные просыпи горной массы на почву. После выявления данной проблемы движение вниз по уклону осуществлялось только «кормой» вперед. Преодоление уклона 20–25° вверх порожняком по глинистой влажной почве ковшом вперед также вызывала затруднения в виде сползаний. Однако при движении кормой вперед данные проблемы самоустранялась. Завод-изготовитель также сообщил, что данная проблема может быть решена путем установки гусениц глубокого профиля.

Минимально необходимые расстояния на сопряжениях между стойками крепи были определены 2,6 мета по штреку, 3,5 м по заходке. Отмечалась более эффективная работа XLPD на сопряжениях без крепления, при нахождении оператора под защитой крепи НДО в транспортном штреке. Во время работы оператор управлял, находясь на расстоянии 3–10 м от погрузчика. Это позволяло ему контролировать работу машины, находясь в закрепленной части выработки, не допускать несанкционированный доступ посторонних людей в рабочую зону (рис. 5).

Рис. 5 Работа погрузочнодоставочной машины XLPD в блоке: а, б, в – черпание горнорудной массы в заходке; г – выезд из очистной заходки на транспортный штрек; д – разбор «заваленного» сопряжения на транспортном штреке

Рис. 5 Работа погрузочно-доставочной машины XLPD в блоке:
а, б, в – черпание горнорудной массы в заходке; г – выезд из очистной заходки на транспортный штрек; д – разбор «заваленного» сопряжения на транспортном штреке

Устойчивость XLPD при транспортировке горной массы по наклонным горным выработкам в условиях подземного рудника №8 не вызывала нареканий. Демонстрация возможностей машины проводились на рыхлых и глинистых почвах, движение по которым осуществлялось без соскальзывания. Возникали проблемы на участке движения с поворотом в уклон под углом более 20°. Данная проблема решалась движением «кормовой» частью вперед.

Техническое обслуживание машины во время демонстрации возможностей не вызывало проблем. Ежесменно, как и на всех дизельных ПДМ, осуществлялась смазка, проверялся уровень масла, продувались фильтры, проверялось крепление шлангов. Отличием от обслуживания колесных машин является ежесменное «простукивание» траков на предмет утери болтов. Время на ежесменное обслуживание XLPD составляло порядка 30–40 минут. За период проведения демонстрации возможностей серьезных поломок зафиксировано не было (замена фитинга, протяжка шланга высокого давления, ремонт фонаря, утеря двух болтов трака). Принимая во внимание стандартные узлы и агрегаты, установленные на машине, а также широко используемый на подземных машинах двигатель Deutz высокая ремонтопригодность машины XLPD не вызывает сомнений.

Рис. 6 Сечение выработки с крепью НДО при использовании на доставке низкопрофильной погрузочнодоставочной машины на гусеничном ходу XLPD

Рис. 6 Сечение выработки с крепью НДО при использовании на доставке низкопрофильной погрузочнодоставочной машины на гусеничном ходу XLPD

Результат проведения демонстрационных возможностей

В результате проведенной демонстрации получены показатели, представленные в табл. 2. Во время проведения демонстрации высота стандартной заходки в 3 м была снижена до высоты 1,8–2,0 м, соответствующей средней мощности рудного тела (рис. 6).

Табл. 2 Результат проведения демонстрационных испытаний

Табл. 2 Результат проведения демонстрационных испытаний

Основываясь на результатах проведенной демонстрации, для последующей реализации, предложена схема подготовки и отработки блоков с применением XLPD (рис. 7):

Рис. 7 Рекомендуемая схема подготовки и отработки блока с применением погрузочно-доставочной машины XLPD

Рис. 7 Рекомендуемая схема подготовки и отработки блока с применением погрузочно-доставочной машины XLPD

- Отработка пласта ведется от одного фланга к другому. Пласт по простиранию ортами разбивается на блоки длиной 100–200 м в зависимости от наличия подготовительных выработок на откаточном горизонте и объема запасов.

Два соседних орта сбиваются между собой транспортным штреком в верхней части залежи из которого проходятся очистные заходки по падению. Опыт ведения очистных работ по восстанию и простиранию оказался неудачным изза нарастания горного давления в нижней части залежи по мере ведения работ, по этой же причине в нижней части залежи не проходится оконтуривающий рудный штрек, позволяющий существенно упростить вентиляцию в блоке;

- Проведение подготовительных и нарезных выработок в блоке осуществляется с применением ПД-2Э. Для отгрузки горно-рудной массы из заходок малой высоты применяется XLPD;

- Порядок отработки заходок в блоке двухстадийный, блок разбивается на первичные и вторичные очистные заходки шириной 4 м и высотой 1,8–2 м; первичные заходки погашаются твердеющей закладкой, вторичные – породой от проходческих работ или изоляцией;

- Доставка горной массы XLPD осуществляется на короткое плечо от груди забоя до транспортного штрека с разгрузкой на его почву (то есть в зоне прямой видимости оператора без его дополнительных перемещений). С почвы транспортного штрека руда подбирается ПД-2Э и транспортируется к блоковому рудоспуску.

Рекомендуемая схема отработки позволит:

- максимально эффективно использовать ресурс XLPD;

- иметь большой фронт работ для постоянной загрузки роботизированного комплекса;

- облегчить работу оператора;

- вести работы в максимально возможных безопасных условиях.

Основные преимущества и недостатки машины XLPD, экономический эффект от проведенных работ при демонстрации возможностей

В процессе демонстрации возможностей XLPD выявлены преимущества и недостатки, представленные в таблице 3.

Табл. 3 Выявленые преимущества и недостатки

Табл. 3 Выявленые преимущества и недостатки

При использовании низкопрофильного погрузчика уменьшается объем пустой породы, который ранее в составе руды перерабатывался на гидрометаллургическом заводе. Это прямые дополнительные затраты для предприятия, пустая порода не содержит ценного компонента, и любой дополнительный объем переработки значительно увеличивает затраты. В связи с тем, что основная доля затрат на руднике не зависит от снижения или роста объемов добычи, являясь условно-постоянными при определенном уровне деятельности, основной эффект (70%) от применения XLPD связан со снижением затрат при переработке руд.

Рис. 8 Распределение экономических эффектов от работы XLPD

Рис. 8 Распределение экономических эффектов от работы XLPD

На рис. 8 приведен удельный вес каждого передела в общее снижение затрат.

Экономические расчеты показывают, что в существующих условиях затраты на приобретение комплекса типа XLPD окупаются за 1,5 года.

Заключение

По результатам демонстрации многофункциональный робототехнический комплекс XLPD показал свою эффективность при отработке пологопадающих рудных тел, технические характеристики соответствуют заявленным, достигнутая производительность сопоставима с производительностью ПДМ, применяемых на руднике, разубоживание в отрабатываемых заходках снижено на 33%, безопасность ведения горных работ существенно повышается. Комиссией по проведению демонстрации возможностей XLPD ПАО «ППГХО» комплекс рекомендован к применению на рудниках объединения.

Список литературы:
1. Белоусов А.С., Алексеев О.Н. Технологические схемы подготовки отработки маломощных урановых пластов // Горный информационно(аналитический бюллетень. 2017. №9. С. 102–108.
2. Дадиев М. Н. Отработка вертикальных жилообразных и пластообразных урановых рудных тел с применением высокопроизводительных самоходных погрузочно(доставочных машин // Вестник ЗабГУ. 2014. №10. С. 27–33.
3. Рогизный В.Ф., Внуков Д.А. Разработка тонких россыпей с применением низкопрофильного оборудования // Золото и технологии. 2019. №2.
4. Потемкин С.В. Разработка россыпных месторождений. М.:1990.
Ключевые слова: погрузочно-доставочная машина, низкопро0 фильный погрузчик, гусеничный, поземный, роботизация, произ0 водительность, ковш, гусеничный ход, дизельный привод

Журнал "Горная Промышленность" №6/2019, стр.44