Использование гидравлических экскаваторов типа «Обратная лопата» в сложных горно-геологических условиях

В последнем случае для устойчивого зацепления необходимо пружинящее соединение валов. На начальном этапе компьютерного моделирования средствами САПР зацепление с круговым профилем зуба является наиболее приемлемым. Программа Solid Works позволяет выполнить анимацию зацепления и провести анализ кинематики в модуле Motion.

Однако проектирование целого числа зубьев с изменяющейся геометрией от практической подгонки размеров до возможности создания теоретических рекомендаций простым смещением центра делительной окружности привело к формуле золотого сечения, широко применяемой в архитектуре.

Объяснить отсутствие в производстве готовой шестерни с различным шагом зубев довольно просто: в такой геометрии нарушается принцип равнопрочности, более тонкие зубья, естественно, могут ломаться. Однако в данном случае, при использовании в механизме формования круглых прессформ, соединенных с шестернями зубчатого зацепления, и при отсутсвии внешнего приводного механизма (поточная масса является толкателем шестерен) за счет увеличения трения и поверхности зацепления произойдет изменение окружной скорости и, соответсвенно, скорости вращения колес.

Полученные шестрени обладают некоторым преимуществом по сравнению с обычными некруглыми шестернями, основное назначение которых - изменение окружной скорости. Это преимущество состоит в более производительнаой работе за счет увеличения контактной поверхности зацепления.

Вопросов о прочности и технологии изготовления таких шестерен на сегодня не существует.

X

УДК 622.271

И.Г. Шестаков, С.В. Косых

ШЕСТАКОВ Иннокентий Георгиевич - заместитель директора по производству разрезоуправления «Новошахтинское» (ОАО «Приморскуголь»). E-mail: ShestakovIG@suek.ru, КОСЫХ Сергей Владимирович, заместитель главного инженера по горным работам Разрезоуправления «Новошахтинское» (ОАО «Приморскуголь», п. Новошахтинский Михайловского района Приморского края). E-mail: KosyhSV@suek.ru © Шестаков И.Г., Косых С.В., 2012

Использование гидравлических экскаваторов типа «обратная лопата» в сложных горно-геологических условиях

Представлен положительный опыт внедрения гидравлических экскаваторов типа «обратная лопата» в сложных горно-геологических условиях Павловского буроугольного месторождения. Рассмотрены преимущества гидравлического экскаватора перед экскаватором-мехлопатой. Показаны практические результаты технического перевооружения горных работ разреза «Павловский № 2».

Ключевые слова: сложная гипсометрия, обводненные условия, гидравлические экскаваторы, рациональное недропользование, качество угля, снижение затрат.

The use of hydraulic excavators such as "backhoe" in complicate conditions of ground. Innokentiy G. Shestakov, Sergey V. Kosykh ("Novoshakhtinsk" JSC "Primorskugol").

The scientific article presents the positive experience of introducing hydraulic excavators such as "backhoe" in complicate conditions of ground. Pawlowski brown coal field. The advantages of a hydraulic excavator tofor-ward shovel. Shows the practical results of technical re-cut mining operations, "Pawlowski № 2". Key words: complex hypsometry, watered conditions, hydraulic excavators, rational use of mineral resources, coal quality, reducing costs.

В условиях рыночных отношений остро стоит вопрос качества добываемого угля и полноты его извлечения, снижения затрат при проведении горных работ.

Производство горных работ на участке «Павловский» Павловского буроугольного месторождения, отрабатываемом разрезом «Павловский № 2» разрезоуправления (РУ) «Новошахтинское» ОАО «Приморску-

МАШИНОСТРОЕНИЕ 169

голь», затруднено сложными горно-геологическими и горнотехническими условиями: такой же гипсометрией всех четырех отрабатываемых угольных пластов и наличием в них породных прослоев, переменными углами падения пластов (2-5° в центре мульды, 8-15° - на выходах пластов под наносы и в зонах их примыкания к поднятиям фундамента, 25-45° - на отдельных локальных участках карьерного поля).

Горные работы на разрезе осложнены наличием трех водоносных горизонтов (надугольный, угольный, подугольный), водовмещающими породами которых являются песчано-галечниковые отложения, песчаники, угольные пласты, породы коры выветривания фундамента. Водопритоки затрудняют выемку угля и негативно сказываются на устойчивости отвалов нерабочего борта. Общий приток воды на разрезе «Павловский № 2», по данным РУ «Новошахтинское», составляет: максимальный (летний период) - 4000 м3/ч, минимальный (зимний период) - 1300 м3/ч.

Проблемой становится и состояние горнотранспортного оборудования, основная часть которого имеет большой износ и длительный срок службы эксплуатации. Общий процент износа экскаваторов, задействованных в основном технологическом процессе, составляет 89%, в результате чего снижается степень их технической готовности, затрудняется поддержание существующих нагрузок на экскаваторный парк, что приводит к частым аварийным простоям [2].

Опыт работы показывает, что в сложных горно-геологических условиях при селективной выемке слож-ноструктурных наклонных угольных пластов эксплуатация экскаваторов-мехлопат типа ЭКГ неэффективна. Технические возможности экскаваторов ЭКГ таковы, что использование их на проходке водоотводных и дренажных канав, устройстве водосборников не дает эффекта полного осушения пласта, что приводит к снижению теплотворной способности угля. При использовании экскаваторов-мехлопат требуется привлечение дополнительного оборудования для осушения породоугольных массивов, подготовки рабочих площадок и поддержания автомобильных дорог по почве пластов, для чего необходимы значительные ресурсы.

Положительный опыт практического применения доказывает целесообразность частичной замены экскаваторного парка типа ЭКГ на гидравлические экскаваторы типа «обратная лопата». В целях более рационального ведения горных работ и сокращения производственных расходов с 2004 г. на разрезе «Павловский № 2» начато внедрение в технологию горных работ гидравлических экскаваторов РС-400, Solar-450 и HITACHI ZX-650 типа «обратная лопата» с вместимостью ковша до 4 м3. Согласно программы технического перевооружения горных работ РУ «Новошахтинское» на 2010-2015 гг., предусматривается внедрение на производстве добычных и вскрышных работ карьерных гидравлических экскаваторов: Kom-atsu PC-1250 (на добыче) и HITACHI ЕХ-2500 (на автотранспортной вскрыше).

Применение гидравлических экскаваторов обосновывается наличием у них ряда значительных преимуществ по сравнению с мехлопатами [1], таких как:

- более высокая приспособленность для работы в обводненных условиях (при более низком удельном давлении гусениц на грунт имеется возможность установки экскаватора и технологического автотранспорта на горизонте выше уровня воды и возможность самостоятельной подготовки сети дренажных выработок в забое);

- сокращенная на 8-10% продолжительность единичного рабочего цикла;

- повышенное усилие резания ковшом;

- широкий диапазон траектории перемещения ковша (возможность работы с верхним и нижним черпанием, с верхней и нижней погрузкой);

- лучшее наполнение ковша при работе в забоях небольшой мощности;

- высокие мобильность и маневренность, более высокая скорость перемещения при перегонах в новый забой;

- снижение потерь угля при селективной выемке в кровле и почве пласта, при отработке пласта крутого падения;

- улучшение качества угля со снижением его влажности за счет создания локальной системы водопони-жения в добычном забое.

За время работы гидравлические экскаваторы типа «обратная лопата» показали высокую производительность и надежность. По своим рабочим параметрам они полностью соответствуют системе разработки, применяемой при отработке данного месторождения, и хорошо сочетаются с используемыми на разрезе механизмами и горнотранспортным оборудованием. Их технические характеристики позволяют даже в крепких пачках угля производить подготовку зумпфов для водоотливных установок (глубиной 4-5 м) и водоотливных канав (глубиной 3-4 м) для водопонижения и осушения обводненных породоугольных массивов. В соответствии с проектом разработки месторождения, при вскрытии и отработке пласта нормативные потери угля по контакту залежи (в почве и кровле пласта) составляют 10%. Приобретение и дальнейшая

эксплуатация гидравлических экскаваторов типа «обратная лопата» позволяет снизить уровень этих потерь до 7,3%. Сокращение потерь угля на разрезе «Павловский № 2» представлено на рисунке.

В 2010 г. по инвестиционной программе в рамках технического перевооружения горных работ разреза «Павловский № 2» был приобретен электрогидравлический экскаватор HITACHI EX-2500 типа «обратная лопата». Данный экскаватор с января 2011 г. эксплуатируется на участке «Центральный» при вскрытии выходов IV и I пластов на автотранспорт, где условия залегания угольных пластов характеризуются сложной гипсометрией почвы, наличием сбросо-сдвиговых нарушений, а также на подготовке к выемке и осушению вскрышных и добычных забоев [3].

Сравнение по итогам 2011 г. показателей работы экскаваторов, задействованных на производстве автотранспортной вскрыши, свидетельствует, что эксплуатация одного экскаватора HITACHI EX-2500 позволяет заменить несколько экскаваторов-мехлопат (см. таблицу). Снижение фактических затрат на 1м3 автотранспортной вскрыши при внедрении экскаватора HITA-

Потери угля на разрезе «Павловский № 2»

Сравнительная характеристика производительности экскаваторов за 2011 г.

CHI ЕХ-2500 составило 5,54 руб.

При внедрении гидравлических экскаваторов типа «обратная лопата» на добыче угля и автотранспортной вскрыше на разрезе «Павловский № 2» были получены следующие результаты.

1. Сокращение численности персонала добычных комплексов на 8 человек.

2.Увеличение коэффициента использования экскаваторного парка до 0,8 за счет высвобождения из технологии изношенного оборудования, что, в свою очередь, снизило финансовые затраты на выполнение текущих, средних и капитальных ремонтов.

3. Снижение нормативных потерь угля при его зачистке в кровле и почве пласта (с 10 до 7,3%).

4. Улучшение качественных характеристик отгружаемой потребителям продукции: снижение зольности за 2011 г. с 21,4 до 20,5 %, влажности с 41,5 до 41,4%.

Положительные результаты практического внедрения дают основание для расширения области применения гидравлических экскаваторов типа «обратная лопата» в сложных горно-геологических условиях.

Показатель ЭКГ- 10 ЭКГ-15 HITACHI EX-2500

Вместимость ковша, м3 10 15 15

Объем переработанной горной массы, тыс. м3 1181 1373 5032

Среднемесячная производительность, тыс. м3/мес 98 114 419

Среднемесячная производительность в расчете на 1 м3 вместимости ковша, тыс. м3/мес/ 1 м3 9,8 7,6 27,9

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Анистратов К.Ю. Карьерные экскаваторы - гидравлика или канат? // Уголь. 2010. №2 6. С. 31-35.

2. Дьяконов А.В., Емец И.И., Хажиев В.А. Повышение эксплуатационной надежности горного оборудования в условиях роста его производительности // Уголь. 2011. №2 3. С. 52-54.

3. Кукаренко А.И., Ломовцев В.В., Дьяконов А.В., Шестаков И.Г., Постоялкин В.А., Косых С.В., Ковшура С.В., Соболева Е.Е., Хажиев В.А. Роль организации производства при техническом перевооружении // Уголь. 2011. №2 6. С. 70-72.

х