Современные тенденции в проектировании циклично-поточной технологии на карьерах

© С.П. Решетняк, 2015

УЛК 622.271:349.5 С.П. Решетняк

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В ПРОЕКТИРОВАНИИ ЦИКЛИЧНО-ПОТОЧНОЙ ТЕХНОЛОГИИ НА КАРЬЕРАХ

Приведена систематизация технологических схем автомобильно-конвейерного транспорта взорванных скальных и полускальных горных пород, изложены современные примеры реализации схем циклично-поточной технологии. Собраны данные по применению крутонаклонных конвейеров в горной промышленности. Приведена информация о наиболее передовых технологиях строительства подпорных стенок на дробильно-перегрузоч-ных пунктах карьеров. Сформулированы характерные тенденции в развитии схем циклично-поточной технологии.

Ключевые слова: карьер, автомобильно-конвейерный транспорт, внутри-карьерное дробление, крутонаклонный конвейер, подпорные стенки.

Двтомобильно-конвейерный транспорт полускальных и скальных горных пород (или циклично-поточная технология) получил достаточно широкое распространение на современных карьерах. Начало применения циклично-поточной технологии (ЦПТ) датируется 1956 годом, когда фирма Кгирр впервые установила дробилку непосредственно в карьере для перегрузки известняка с цикличного вида транспорта (автомобильного) на поточный (конвейер). С тех пор количество применённых на карьерах систем ЦПТ исчисляется десятками, перевалив за сотню.

По виду применяемых дробильно-перегрузочных комплексов (ЛПК) схемы циклично-поточной технологии можно разделить на стационарные, полустационарные (или передвижные) и самоходные.

На крепких скальных породах обычно применяются конусные и щёковые дробилки крупного дробления. Существуют ещё и конусно-валковые дробилки, применимые на крепких породах, однако из-за недоработанности конструкции в настоящее время их не используют. На породах средней и малой крепости применяются шнеко-зубчатые, валковые, молотковые и роторные дробилки. В случае применимости по свойствам горных пород наиболее перспективно применение шнеко-зубчатых дробилок в силу их компактности и относительно небольшой массы, что позволяет без большого труда переставлять их с места на место в карьере.

Ввиду динамичности рабочих мест технологического оборудования в карьерах, наиболее перспективны полустационарные

или передвижные дробильно-перегрузочные комплексы. В качестве средств перемещения ЛПК один раз в 4—6 лет на новое место применяются специальные тележки особо большой грузоподъёмности. Обосновано и перемещение ЛПК поблочно с места на место буксировкой карьерными автосамосвалами.

Компания Tenova TAKRAF (Германия) за последние 20 лет поставила на карьеры 25 передвижных и самоходных комплексов ЦПТ. Среди них можно выделить передвижной комплекс для дробления нефтеносных песков производительностью 14 тыс. т в час для компании CNRL Horizon, самоходный комплекс для дробления 12 тыс. т в час вскрышных пород для австралийской компании Clermont и комплекс производительностью также 12 тыс. т в час для казахстанского разреза Восточный [1].

Компания MMD также поставляет на рынок передвижные и самоходные комплексы на базе шнеко-зубчатых дробилок собственной конструкции, среди комплексов можно выделить самоходный агрегат производительностью 14 тыс. т в час, поставленный на китайский карьер Pingshuo [2].

Немецкая компания FAM реализовала на узбекском угольном разрезе Ангренский самоходный комплекс для транспортирования вскрышных пород, что позволит увеличить производительность разреза по углю до 6,4 млн т в 2015 году.

Metso Minerals изготовила для компании Полюс Голд самоходный комплекс Lokotrack LT160E производительностью 1300 т золотоносной руды в час.

Немецкая фирма ThyssenKrupp Industrial Solutions поставит для Коашвинского карьера Восточного рудника АО «Апатит» комплекс оборудования для конвейерного транспорта и укладки вскрышных пород в отвал. Комплекс состоит из двух конвейеров и отвалооб-разователя, на отвале формируются высокие ярусы. Лробильный комплекс характеризуется небольшой высотой, что снижает затраты на строительство дорог к загрузочному бункеру дробилки.

На отметке 280 м Коашвинского карьера будут располагаться основание дробильного комплекса и заезд на концентрационный горизонт, куда самосвалами будут доставлять вскрышные породы — скальную и моренную горную массу. После дробления порода попадает на конвейер длиной 3480 м и транспортируется на вновь образованный отвал №4. Там порода перегружается на приёмную консоль отвалообразователя, подаётся на стрелу и разгружается в штабель высотой до 50 м.

кз Таблица оо

Основные примеры применения крутонаклонных конвейеров для транспорта горной массы

Карьер, компания, местонахождение, год применения Материал, насыпная плотность, т/м3 Производитель ность, т/ч Угол подъёма, град. Высота подъёма, м Длина, м Ширина ленты, мм Скорость ленты, м/с Мощность привода ленты, кВт

верхней нижней

Triton Coal Со, шт. Вайоминг, США, Уголь 2540 60 32,9 56,7 1524 5,33 149 224

Majdanpek, Югославия Медная руда, 2,08 4000 35,5 93,5 173,7 2000 2,67 450 900

Bethenergy, шт. Зап. Вирджиния, США, 1991 Каменный уголь после обогащения, 0,8 726 90 76,2 90,2 1372 2,79 112 112

Valley Camp of Utah, шт. Юта, США Уголь до обогащения 1089 65 30,7 44,2 1372 3,56 93,2 93,2

Montague Sys, шт. Вайоминг, США, 1993 Каменный уголь, 0,88 1950 57 59,4 90,8 1829 3,66 186 298

Turris Coal Со, шт. Иллинойс, США, 1993 Каменный уголь, 0,88 1361 90 102 113 1524 4,57 298 298

Perini, шт. Масачусетс, США, 1993 Песчаные породы туннелебуровой машины, 1,1-1,3 1266 90 70,1 83,8 1372 3,56 186 186

Commonwealth Edison, шт. Иллинойс, США Уголь 635 45 38,1 69 1219 3,05 75 75

Island Creek, США, 1992 Отходы обогащения угля, 1,28 454 41 174,8 454,2 914 2,3 Н. д. Н. д.

Cementos Veracruz, Мексика, 1992 Горячий клинкер на заводе, 1,36 715 35 41,3 198,9 1219 1,7 Н. д. Н. д.

Colver Power Plant, США, 1994 Каменный уголь, 1,12 260 60 48,5 75 762 2,3 Н. д. Н. д.

QualiTech steel, США, 1998 Железная руда на сталелитейном заводе, 2,2 180 68 67,6 91 914 1,2 Н. д. Н. д.

Terra Nova Technologies, Мексика, 2000 Мешая руда на укладке в штабель для выщелачивания, 2,8 2500 35 30 79 1524 2,66 Н. д. Н. д.

Мурунтау, Узбекистан, 2007 Золотосодержащая руда, 1,75 2500 40 30 75 2000 3,15 Н. д. Н. д.

Мурунтау, Узбекистан, 2011 Золотосодержащая руда, 1,75 3500 37 270 960 2000 3,15 1260 3780

Оленегорский, АО «Олкон», Мурманская область, Россия, 2015 Железная руда, 1,9-2,2 1200 36 124 215 1600 2,9 110 710

Реализация пpoекта пoзвoлит cнизить cебеcтoимocть и увеличить oбъёмы дoбычи py,obi за cчёт coкpашения затpат на тpанcпop-тиpoвкy вcкpыши автocамocвалами. Bвoд кoмплекcа в экотлуата-цию запланиpoван на cеpединy 2017 гoда. Aналoгичные пpедлo-жения пo cтpoительcтвy кoмплекcа ЦПT c пеpедвижными дpoбил-ками были pазpабoтаны для Koашвинcкoгo каpьеpа Гopным ин-cтитyтoм KHU PAH бoлее 20 лет назад [3].

В 2015 году в Poccии ЦПT иcпoльзyетcя на Бачатcкoм и Tал-динcкoм yгoльныx pазpезаx, Oленегopcкoм и Koвдopcкoм желею-pyдныx каpьеpаx. Hа пocледнем, в cвязи co cнижением oбъёмoв вcкpышныx pабoт, ocтанoвлен и пoдгoтавливаетcя к пеpенocy на нo-вoе меcтo вcкpышнoй дpoбильнo-пеpегpyзoчный кoмплекc, кoтopым за 15 лет пеpевезенo бoлее 155 млн т жальнык пopoд. Pyдный гом-плегс ЦПT Koвдopcкoгo каpьеpа тpебyет удлинения, к 2015 году им выданo из каpьеpа на магнетитoвyю oбoгатительнyю фабpикy oкoлo 350 млн т кoмплекcнoй pyды. Oкoлo 230 млн т железнoй py^i былo дocтавленo на дpoбильнo-oбoгатительнyю фабpикy AO «Oлкoн» кoмплекcoм ЦПT Oленегopcкoгo каpьеpа за 35 лет pабoты.

В пocледнее вpемя пoлyчили, накoнец, пoдтвеpждение cвoей pабoтocпocoбнocти и эффективнocти кpyтoнаклoнные кoнвейеpы (KHK) c вoзмoжным yглoм ra^ora к гopизoнтy дo 90° [4, 5]. ^p-вым в PÔ ташй кoнвейеp пpименён на Oленегopcкoм каpьеpе AO «Oлкoн». Mиpoвым pекopдcменoм цикличнo-пoтoчнoй теxнoлoгии c KHK является pабoтающий на зoлoтopyднoм каpьеpе Mypynray в Узбекиcтане KHK-270 кoнcтpyкции Hoвoкpаматopcкoгo маши-нocтpoительнoгo завoда (Укpаина) c выгатой пoдъёма пo веpтика-ли 270 м. Koнвейеp ycтанoвлен пoд yглoм 36о к гopизoнтy и пpедназначен для тpанcпopта 13 млн т pyabi в гoд [6].

Pяд гopныx пpедпpиятий на ocнoве ycпешнoй pабoты там-плекcа ЦПT в Узбекиcтане пpoявляет интеpеc к пpименению KHK на cвoиx каpьеpаx, cpеди ниx Koвдopcкий, Mиxайлoвcкий, Стойленжий и pяд дpyгиx мoшныx глyбoкиx каpьеpoв. Cледyет oтметить, чтo pанее на Cтoйленcкoм железopyднoм каpьеpе pабo-тала ЦПT c двумя мoщными кoнycными дpoбилками и двумя па-pаллельными кoнвейеpными тpактами, oднакo из-за неyдачнoгo pаcпoлoжения кoмплекcа, тopмoзившегo pазвитие каpьеpа, OTcre-ма ЦПT была демoнтиpoвана.

Ocнoвные затpаты пpи pазмещении в каpьеpаx кoмплекcoв ЦПT вязаны c oбopyдoванием и cтpoительными pабoтами пo пoдгoтoвке дpoбильнoгo и кoнцентpациoннoгo гopизoнтoв, pаc-пoлагаемыx на бopтy каpьеpа.

Помимо фундаментов под технологическое оборудование основной конструкцией при строительстве дробильно-перегру-зочных комплексов является подпорная стенка. Традиционно такие стенки представляют собой весьма дорогостоящие железобетонные сооружения значительной высоты. Так, например, стандартная высота стенок составляет 15-20 м, и они должны выдерживать вес гружёных карьерных самосвалов в несколько сотен тонн. В условиях карьера АО «Михеевский ГОК» потребовалась стенка высотой порядка 30 м. Предложенное компанией ООО «Габионы Маккаферри СНГ» решение об использовании армог-рунтовой насыпи с применением блоков системы «Террамеш» и георешёток РагаНпк 500 Ь и Рагадг^ 200 L позволило удешевить строительство в 2,5 раза [7].

Приближается время промышленного применения беспилотного горного оборудования, причём не только в промышленно развитых странах, но и в нашей стране. В первую очередь, это карьерные автосамосвалы завода БелАЗ, составляющие основу автотранспорта отечественных карьеров. Белорусские автостроители уже начали испытания по переоборудованию своих автосамосвалов для эксплуатации в автономном режиме. Начаты испытания беспилотного грузовика на заводе КамАЗ и автономного бульдозера на заводе Четра. По нашему мнению, в первую очередь целесообразно применение безлюдных технологий в схемах циклично-поточной технологии, обладающих высоким потенциалом автоматизации.

Заключение

В настоящее время наблюдаются следующие основные тенденции в развитии циклично-поточной технологии на открытых горных работах.

1. Рост доли использования поточной составляющей транспорта крепких скальных породах по сравнению с прежним преимущественным применением конвейеров на карьерах с полускальными породами.

2. Рост применимости мощных шнеко-зубчатых дробилок на скальных породах, более лёгких и менее габаритных по сравнению со щёковыми и конусными дробилками в комплексах циклично-поточной технологии.

3. Начало широкого промышленного применения крутонаклонных конвейеров в схемах циклично-поточной технологии. Подтверждённая эффективность применения крутонаклонных кон-

вейеров, располагаемых по нормали к нерабочему борту карьера, решает проблему оптимального вскрытия глубоких карьеров.

4. При строительстве дробильно-перегрузочных пунктов происходит отказ от сооружения капитальных железобетонных подпорных стенок у мест разгрузки автосамосвалов в бункера у дробилок, и осуществляется переход на использование габионов или армированных георешётками грунтов.

5. Отмечено начало промышленной реализации безлюдных горных технологий, что позволит значительно уменьшить значимость человеческого фактора, в том числе при использовании циклично-поточной технологии.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шарфенберг Н. Опыт применения комплексов циклично-поточной технологии Tenova TAKRAF, Н. Шарфенберг, А. Великанов // Майнинг Репорт. Глюкауф на русском языке, 2014, №4, С. 36-39.

2. IPCC in focus / International mining, 2015, February, p. 14-24.

3. Мельников Н.Н., Усынин В.И., Решетняк С.П. Циклично-поточная технология с передвижными дробильно-перегрузочными комплексами для глубоких карьеров. Апатиты, изд. Кольского научного центра РАН, 1995, 192 с.

4. Решетняк С.П. Перспективы циклично-поточной технологии на карьерах. // Горная техника 2015. Каталог-справочник, выпуск № 1 (15) -Санкт-Петербург, изд. Славутич, 2015, - С. 52-59.

5. Решетняк С.П. Опыт и перспективы проектирования карьеров с автомобильно-конвейерным транспортом скальной горной массы. // Мир дорог, спецвыпуск 2015-2016 гг., - С. 36-45.

6. Снитка Н.П., Коломников С.С., Сытенков В.Н. Крутонаклонные конвейеры. Реалии инновационного развития технологии открытых горных работ // Рациональное освоение недр, 2011, №2, С. 48-53.

7. Оленичев Д.В. Использование армогрунтовых конструкций для создания элементов транспортной инфраструктуры ГОКов. // Горная промышленность, 2014, №1, С. 92-93. В5Ш

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

Решетняк Сергей Прокофьевич - Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, ООО «СПб-Гипрошахт», reshetnyak@spbgipro.ru.

UDC 622.271:349.5

PRESENT-DAY DESIGN TENDENCIES OF CYCLICAL-AND-CONTINUOUS METHODS FOR OPEN PIT MINING

Reshetnyak S.P., Dr. Sci. (Eng.), Mining Institute of the Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences, OJSC SPb-Giproshakht, Russia.

The author gives systematization of flowsheets for truck-conveyor transporting of blasted hard and semi-hard rocks and describes modern case studies of applying cyclical-and-continuous method schemes. Data on steep angle conveyors use in mining has been collected. The information is given on the most advanced technologies for supporting walls construction on feeder-crushing units. Specific trends in the development of the schemes for cyclical-and-continuous method are formulated.

Key words: open pit mine, truck-conveyor haulage, cyclical-and-continuous method, steep angle conveyor, support walls.

REFERENCES

1. Sharfenberg N., Velikanov A. Opyt primenenija kompleksov tsyklichno-potochnoj tekhnologii Tenova TAKRAF (Experience in the use of complexes of cyclic-flow technology Tenova TAKRAF). Mining Report. Glukauf in Russian. 2014, no 4, P. 36-39.

2. IPCC in focus / International mining, 2015, February, P. 14-24.

3. Mel'nikov N.N., Usynin V.I., Reshetnjak S.P. Tsyklichno-potochnaja tekhnologija s drobil'no-peregruzochnymi kompleksami dlja glubokikh kar'erov (Cyclic-flow technology with mobile crushing-reloading complexes for deep pits). Apatity, publ. Kol'skogo nauchnogo tsentra Rossijskoy akademii nauk, 1995, 192 p.

4. Reshetnyak S.P. Perspektivy tsiklichno-potochnoy technologhii na kar'erah (Prospects of cyclic-flow technology in open pits). Gornaya tekhnika 2015. Catalog-handbook, vol. no 1 (15), Saint-Petersburg, publ. Slavutich, 2015, P. 52-59.

5. Reshetnyak S.P. Opyt i perspektivy proektirovanija kar'erov s avtomobil'nym transportom skal'noy gornoy massy (Experiences and perspectives, open pit planning with automobile-conveyor transport rock mass). Mir dorog, special vol. 2015-2016, P. 36-45.

6. Snitka N.P., Kolomnikov S.S., Sytenkov V.N. Krutonaklonnye konveyery. Realii innovatsyonnogo razvitija technologii otkrytykh gornykh rabot (Steeply inclined conveyors. The realities of innovation development technology of open mining works). Ratsional'noe osvoenie nedr, 2011, No 2, P. 48-53.

7. Olenitchev D.V. Ispol'zovanie armogruntovykh konstruktsiy dlja sozdanija elemen-tov transportnoy infrastructury GOKov (Use of ground reinforced structures to create elements of the transport infrastructure and beneficiation operations). Gornaja promyshlen-nost', 2014, no 1, P. 92-93.