Доклад модернизация горной техники

Обновлено: 05.07.2024

В связи с продолжающимся усложненнием горно-геологических условий добычи в первом квартале 2013 года руководством предприятия были проанализированы различные варианты повышения производительности. По результатам анализа было принято решение о закупке 3 гидравлических экскаватора класса 350 тонн с обратной лопатой (емкость ковша 22 м 3 ) и 10 самосвалов грузоподъемностью 170 тонн. В ходе конкурса было принято решение приобрести 10 самосвалов ЕН3500АСII и 3 экскаватора ЕХ3600 у японской компании Hitachi. Приобретенное горное оборудование по своему классу является самым крупным на горнодобывающих предприятиях на территории РФ и позволит компании существенно снизить операционные затраты.

Применение современных методов горного планирования

Для качественного и своевременного планирования горных работ в августе 2013 года была создана производственная служба (горнотехнический отдел) и начато внедрение и использование современных геоинформационные систем Surpac и Whittle.

С целью снижения потерь металла при добыче песков и разубоживания на месторождении проводится опережающее эксплуатационное опробование песков бурением скважин методом обратной продувки (RC - Reverse Circulation). Данные бурения поступают в лабораторию для промывки проб и минералогического анализа. По результатам составляются база данных эксплуатационной разведки и эксплуатационная модель, которые служат основой для планирования и отработки добычных участков с использованием инструментов Surpac и Whittle.

Программное обеспечение Whittle используется для календарного и стратегического планирования горных работ, для определения и оптимизации экономической эффективности проектов открытых горных работ с максимальной прибылью и учетом реальных ограничений всех технологических переделов.

Whittle обеспечивает надежные результаты и широко применяется для оценки масштаба проекта, технико-экономических обоснований, планирования и переоценки всего цикла горно-технологических работ.

Применение системы диспетчеризации WENCO

Впервые приобретенный горнотранспортный комплекс Hitachi вместе с имеющимся парком вспомогательного оборудования требует эффективных решений его рационального использования. Одним из решений является автоматизированная система управления горнотранспортным комплексом компании Wenco.

Wenco - лидер на рынке систем диспетчеризации для открытых горных работ по производству надежного, эргономичного, адаптивного и эффективного продукта.

Система управления парком машин и оборудования ведет сбор и учет первичной информации, анализирует ее и предлагает свои рекомендации либо в автоматическом режиме распределяет транспортный комплекс для достижения заданных плановых показателей и снижения эксплуатационных расходов.

Внедрение системы диспетчеризации будет проходить в 3 этапа. Сдача системы в промышленную эксплуатацию запланирована в конце первого полугодия 2015 года.

Запуск обогатительного комплекса. Новые технологические решения в рамках модернизации производства. Инновации на россыпных месторождениях.

ОАО "АС "Амур" в 2013 г. совместно с институтом ТОМС выполнила ряд НИР по изучению технологических свойств сырья с определением наиболее эффективных технологий переработки. При выборе оптимальной технологии переработки принималось во внимание не только свойства сырья, но и особенности его переработки в условиях действующего производства. По результатам данных исследований был выпущен технологический регламент и принято решение о модернизации процесса обогащения в два этапа, с реализацией в 2014 и 2015 г.г.

В рамках выполнения первого этапа артель старателей "Амур" заключила контракт на поставку шести модулей центробежной гравитации с вводом в эксплуатацию в июне 2014 г. Данные модули прзволят увеличить извлечение ценного компонента не менее чем на 10%. В дальнейшем приобретенное оборудование будет использоваться при эксплуатации нового горно-промывочного комплекса, строительство которого определено вторым этапом модернизации.

В рамках выполнения последнего, был заключен договор на поставку трёх технологических линий большой единичной мощности с общей производительностью 5,6 млн.м3 в год, с запуском в эксплуатацию в 2015 г. В качестве основной технологии обогащения будут применены центробежные концентраторы, которые уже доказали свою высокую эффективность и эксплуатационную надёжность на многих предприятиях. Применение нового оборудования позволит снизить эксплуатационные затраты, численность обслуживающего персонала и увеличить извлечение ценного компонента

Абдрахманов Азат Ахтямович 1 , Сафин Георгий Григорьевич 2 , Великанов Владимир Семенович 3
1 Магнитогорский государственный технический университет имени Г. И. Носова, студент
2 Магнитогорский государственный технический университет имени Г. И. Носова, студент
3 Магнитогорский государственный технический университет имени Г. И. Носова, доцент кафедры горных машин и транспортно-технологических комплексов

Аннотация
В статье рассматриваются технологии, используемые в горной промышленности, позволяющие повысить уровень производительности, надежности, безопасности горного оборудования.

Abdrakhmanov Azat Akhtyamovich 1 , Safin Georgy Grigoryevich 2 , Velikanov Vladimir Semenovich 3
1 Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov, student
2 Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov, student
3 Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov, associate professor of mountain cars and transport and technological complexes

Abstract
This article discusses the technology used in the mining industry , to improve performance , reliability , security, mining equipment.

Современный мир стремительно меняется с помощью внедрения инновационных технологий. Технологии, разработанные в конце 20 века и в начале 21 века, проходят этап внедрения практически в каждой сфере деятельности человека, одна из них – горная промышленность.

Горное дело претерпело значительные изменения с доисторических времен, когда человек занимался добычей и обработкой природных ископаемых почти вручную, теперь горные инженеры используют множество различной специфической техники, такие как: буровые станки, манипуляторы бурильных установок, экскаваторы, автосамосвалы, дробилки, мельницы, сепараторы, флотационные машины и другие [1].

Предприятия изготовители своевременно модернизируют свою технику для повышения уровня безопасности и производительности.

Новые технологии позволяют повысить уровень безопасности и производительности, а также разрабатываются современные учебные тренажеры и системы для обучения персонала горному оборудованию.

Рассмотрим современные системы и учебно-тренировочные комплексы, используемые как в экскаваторах, так и для обучения оператора экскаватора, а также программные продукты, которые способны подобрать экскаваторно-автомобильные комплексы на основе различных заданных параметров.

Современные экскаваторы оснащаются такими системами как:

– информационно-диагностическая система. Предоставляет оператору экскаватора основные контрольные параметры, которые выводятся на сенсорный дисплей, установленный в кабине. Технология заключается в том, что датчики ведут контроль над: технологическим циклом работы, параметрами электроприводов (значения напряжений и токов главных приводов), работой фильтровентиляционной системы, температурой масла в редукторах главных механизмов, давлением фильтровентиляционной системы, а также сообщает о нарушениях нормальных режимов работы оборудования и т.д. Она получила популярность за счет предупреждения поломок узлов и механизмов, возможности диагностирования и определения причин наступления аварийной ситуации, визуальный контроль машинным отделением и недоступных для обзора зон, визуальный контроль состояния зубьев ковша и другие [2, 3].

– система онлайн-мониторинга вибрации экскаватора. Датчики этой системы могут быть установлены в местах расположения подшипников, коробки передач и на двигателях. Благодаря анализу сигналов, полученных с датчиков, можно определить недостаток смазки, развитие дефектов подшипников, редукторов, выявить проблемы с центровкой, конструкцией, производственный брак и другое. С помощью системы можно определить назревающие проблемы, спланировать техническое обслуживание с минимальной остановкой в работе. Если анализ покажет, что основной элемент вскоре выйдет из строя, то его можно вовремя заменить. Первыми производителями, которые применили данную систему совместно с инфакрасным анализом, анализом смазки и ультразвуковым контролем, являются P&H Mining Equipment. Примененная система позволила сократить время на техническое обслуживание [4].

– электрическая система управления Centurion. Система, разработанная компанией Joy Global, может повысить производительность аналогового экскаватора. При сохранении высокого крутящего момента на низкой скорости, обеспечивается повышение скорости перемещения во всех направлениях. Оператор теперь не должен ждать действия системы напора вслед за системой подъема, чтобы пройти уступ, затем поместить ковш над кузовом карьерного самосвала и возвратиться в состояние со сложенной стрелой быстрее обычного. Технология была внедрена в экскаваторы компании P&H. Она позволила сократить на 10-15% времени погрузки транспортного оборудования, повысить на 10-15% скорость выемки, сократить время цикла, повысить эксплуатационную готовность электрооборудования [7].

Для повышения производительности, качества работы и безопасности компании, кроме технологий внедрения разрабатывают также различные учебно-тренировочные комплексы и программы.

– тренажерный комплекс PRO3 –B. Комплекс был разработан компанией Immersive Technologies, которая имеет в своем альянсе таких производителей как: CATERPILLAR, KOMATSU, HITACHI, LIEBHERR. Тренажеры компании занимают лидирующие место в обучении персонала горной технике. Тренажерный комплекс PRO3-B является мировым стандартом, может симулировать любую наземную технику, обладает высокой эргономичностью, имеет сплошной угол обзора 180 о , также может быть как стационарным, так и транспортируемым [9].

–компьютерные обучающие системы. Позволяют проводить обучение на стационарных ПК без использования специального оборудования. Одна из них является система, разработанная магистром МГТУ им. Г. И. Носова. Система разработана на движке Unity и может быть установлена на любые ПК. Она симулирует работу экскаватора обратной лопаты. Основной задачей системы является разработка сценарий действия пользователей [10].

При выборе оптимального экскаватора в производственных условиях возможно применение таких программных продуктов как:

– TALPAC, которая позволяет моделировать и оптимизировать работу экскаваторно-автомобильных комплексов, может вычислять производительность парка оборудования в долгосрочном и краткосрочном периодах. Система имеет один недостаток – она не может подобрать оптимальную машину для заданных условий эксплуатации[11].

– Расчет ресурса металлоконструкций ЭКГ. В программном продукте реализована возможность расчета ресурса металлоконструкций экскаваторов типа ЭКГ, который определяется приведенным числом циклов нагружения, с учетом действительных нагрузок, возникающих при экскавации горной массы. Разработанный авторами программный продукт позволяет оценивать техническое состояние металлоконструкций экскаваторов, их долговечность и прогнозировать безопасную работу. В программе учитываются предельные нагрузки, которые зависят не только от характеристик экскавируемых пород, но и от качества подготовки забоя и горной массы, квалификации операторов, скорости подъема ковша [12].

Перечисленные системы и комплексы – это часть из внедренных технологий, которые используются в современной горной промышленности. С помощью них значительно возрастают производительность, безопасность, надежность горной техники, а тем самым улучшаются показатели предприятия в целом. Они позволяют предприятию экономить средства на техническом обслуживании, на обучении персонала, а также на выборе оптимальной техники.

Наверное, первый и достаточно неутешительный итог деятельности российских предприятий горного машиностроения за последние пятнадцать лет: ожидаемого технологического прорыва не случилось. Причин несколько. Это и мировой экономический кризис, и усложнение международной политической обстановки, и сохранившаяся у многих крупных промышленников привычка покупать заграничное. Впрочем, это объяснимо: несмотря на то что зарубежная техника для горной промышленности значительно дороже российской (по данным ученых НТЦНИИОГР (г. Челябинск), в общем случае в 5–26 раз), в среднем она обеспечивает производительность в 1,5–2 раза выше российских аналогов.

Выпуск современных высокопроизводительных горных машин определяет весь технический прогресс в горной промышленности страны. Повышение их качества, надежности и долговечности является залогом их конкурентоспособности на международном уровне.

Часто причиной невысокого качества и характеристик изделий является традиционная ориентация на черные металлы, когда использование неметаллических конструкционных материалов составляет всего 3–5% от общего объема.

И здесь мы в значительной степени отстаем от передовых стран, таких как, например, США, где доля неметаллических материалов в горном оборудовании составляет 15–20%. Между тем использование неметаллических материалов снижает вес оборудования, уменьшает энергозатраты на его производство и повышает срок службы на 25–30%.

А между тем речь идет о промышленной безопасности нашей страны! Сложность нынешней ситуации усугубляется тем, что разрабатываемые недра – наши, а технологии, сервис, специалисты – в основном иностранные. В частности, данные по Кузнецкому угольному бассейну свидетельствует, что до 85% горной техники – западного и китайского производства, 65–70% затрат на добычу и обогащение угля приходится на оборудование, запасные части и сервис зарубежных производителей или, другими словами, фактически из трех шахт или разрезов два работают на чужие страны.

И совсем не случайно, что в структуре экспорта России в 2017 г. доля машин, оборудования и транспортных средств составила всего 6,02% (в 2016 г. – 6,39%). В то же время эта позиция в структуре импорта заняла 45,62% (в 2016 г. – 44,26%). Основная доля поставок России в 2017 г. пришлась на минеральные продукты (60,37%), металлы и изделия из них (10,43%).

Справедливости ради стоит отметить, что все бывшие республики СССР в той или иной степени зависимы от импортной техники. Так, в Казахстане на долю машиностроительной продукции приходится 3,4% от общего объема экспорта и 40,6% – от импорта [2]. Доля казахстанского оборудования составляет около 13%, остальные 87% потребностей страны покрываются за счет зарубежных поставок [3]. И какие бы аргументы ни приводились по росту технологического потенциала, надо признать, что пока Россия – сырьевая страна. И не нужно, на наш взгляд, стыдиться этого: и Канада, и Чили, и ЮАР – страны с преобладанием сырьевого сектора над технологическим. По совокупному запасу полезных ископаемых на душу населения Россия превосходит США в 2–3 раза, Германию – в 5–6 раз, Японию – в 18–20 раз. Горно-нефтяной комплекс дает 78% ВВП России, а перевозка полезных ископаемых составляет 80% всех российских грузоперевозок!

Проблемой освоения месторождений полезных ископаемых в России является низкая плотность населения (9 чел/км2, в то время как в Европе – 165 чел/км2). Более того, свыше 70% объемов горно-металлургического комплекса приходится на северные районы России, где заселенность еще ниже [4].

Одновременно происходит и усложнение условий отработки месторождений полезных ископаемых. Наблюдается явная тенденция к росту глубины залегания продуктивных пластов и, следовательно, усложнению горнотехнических условий отработки. Это хорошо видно на примере разработки новых калийных месторождений (рис. 1). При добыче, транспортировке и переработке исходного сырья на обогатительных фабриках и металлургических заводах теряется до 40% полезных компонентов. Вот почему отношение к каждой технологической операции, в частности, к оснащению их высокопроизводительным оборудованием, должно быть очень серьезным.

Рис. 3 Общий вид комбайна типа СПКВ

Во-вторых, у комбайна СПКВ более простая и эффективная система удаления отбитой породы из забоя. В-третьих, цена в четыре (!) раза ниже.

Рис. 4 Электровоз шахтный К-17М

Модернизации подвергся и сам шахтный электровоз Кu14МА (рис. 4), что обеспечило ему ряд преимуществ над базовым вариантом (модификация получила индекс К-17М):

увеличение тягового и тормозного усилия на 20%;
замена электрооборудования постоянного тока на переменный с частотным регулированием (реализовано на стандартных электродвигателях и преобразователях частоты);
модульная компоновка силового оборудования с возможностью оперативной замены отдельных силовых электрических модулей;
наличие двух раздельных каналов питания силового оборудования (возможна работа на одном двигателе);
предусмотрено резервное питание (10 с тяги без контакта с сетью) на суперконденсаторах;
установлен бортовой компьютер с регистратором параметров работы электровоза; - дистанционное управление и электронная система безопасности.

Как видим, мы вполне способны поставлять на рынок конкурентоспособные продукты. Но в нынешних условиях, когда в Россию хлынул поток техники иностранного производства, отечественные машиностроители определенно нуждаются в протекционизме. В этой связи в прессе периодически поднимаются вопросы о необходимости введения или, наоборот, отмены специальных защитных мер защиты.

Очевидно, что полное эмбарго на импорт обернется колоссальными стратегическими потерями для России и большими издержками на сохранение неэффективных производств. В то же время нельзя не признать, что конкуренция полезна, однако в условиях существующих провалов внутреннего рынка она становится разрушительной для отечественных предприятий. Неразвитость инфраструктуры и высокие административные барьеры в действительности только усиливают позиции импортеров в ущерб внутреннему производителю.

На наш взгляд, оздоровление российского машиностроения должно носить комплексный характер, сочетающий элементы двух вышеотмеченных позиций.

Во-первых, действие защитных мер следует ограничивать по времени, например, до 3–5 лет (такова продолжительность среднего инвестиционного цикла, в который способны встать на ноги рыночно ориентированные предприятия).

Во-вторых, необходимо привлекать капитал зарубежных инвесторов или открывать совместные предприятия с крупными иностранными машиностроительными компаниями по выпуску новейшего горно-шахтного оборудования.

Для сведения: в Польше и Чехии, например, иностранные инвестиции составляют $ 1,5–2 тыс./год на жителя страны, а в России – всего $ 50–100, т.е. в 20–30 раз ниже. Здесь, на наш взгляд, более предпочтительный вариант сотрудничества состоит в разработке новой горной техники совместно со странами бывшего социалистического лагеря, прежде всего с Польшей, Чехией и Словакией. Машины этих производителей в среднем в 2 раза дешевле западных аналогов. А что касается качества – они ненамного уступают им в надежности.

В-пятых, продолжать совершенствовать механизмы государственной поддержки и стимулирования инновационной деятельности отечественных машиностроителей. В последние годы Минпромторгом многое сделано для развития этой стратегически важной для экономики нашей страны отрасли, но пока, к сожалению, можно констатировать, что остановить падение внутреннего спроса на продукцию российских производителей не удалось.

Сегодня изменения затронули все отрасли промышленности, и инновации в горном деле также имеют место. Чтобы сохранить конкурентоспособность и существовать долгие годы, необходимо поднять горнодобывающую отрасль на обновлённый уровень.

Это можно сделать:

Путём технического перевооружения и внедрения современного оборудования;
Применением новых технологий при разведке и переработке ископаемых;
Повышением квалификации рабочего персонала и инженерно-технических кадров.

Многие крупные горнодобывающие предприятия формируют специализированные группы или отделы, занимающиеся оптимизацией и инновацией на производстве.

Последние инновации в оборудовании и запчастях в горной промышленности

Уровень производительности труда в горнодобывающей отрасли главным образом тормозится состоянием машин и оборудования. Поэтому инновационные технологии чаще разрабатывают именно поставщики оборудования.

Технологические решения, к которым прибегаю крупные холдинги для повышения эффективности производства — создание автоматизированных процессов:

Обнаружения месторождений;
Управление их выемкой.

В идеале они стремятся к полной роботизации оборудования.

Новые технологии позволяют осуществлять разработку месторождений на ранее не рентабельных участках.

Применение беспилотников

Одна из современных машин, появившихся на горнодобывающем рынке — это беспилотный самосвал от Volvo. Он предназначен для работы в шахтах, имеет GPS-оборудование и лазерные радары. Машина способна транспортировать сыпучий груз автономно.

Другой беспилотник, от компании Scania, оснащён функциями, позволяющими ему объезжать препятствия и производить разгрузку самостоятельно. Разработчики данной машины гарантируют повышение производительности труда на горнодобывающих предприятиях до 20%.

Автоматизация и компьютеризация

Технологические преобразования коснулись и наземного горнодобывающего оборудования. Так, буровые станки имеют автоматическую систему, которая регулирует скорость и перемещает буры. А в экскаваторы встроены микропроцессоры, способные передавать и записывать информацию.

Еще одна важная разработка учёных — система мониторинга горного массива.

Главная цель аппарата — безопасность людей, которые работают при добыче ископаемых.

На основании данного инновационного проекта создан датчик, состоящий из компонентов, имеющих программное обеспечение. Датчик способен принимать сигналы от горных массивов, которые впоследствии обрабатываются сервером. Это позволяет опознать участки с повышенной аварийностью.

А используя метод слепого бурения от Master Drilling можно создавать шахты до 14 м в ширину и до 2 км в глубину, что обеспечивает доступ в шахту людей, материалов и крупного оборудования. Данная установка работает там, где отсутствует доступ к месторождению, и бурение производится с поверхности. Также она используется при освоении новых месторождений.

На базе Томского физико-технического института был изобретён универсальный способ дезактивации хвостов переработки руд редкоземельных металлов. Суть метода заключается в применении ионно-обменных смол и твердых экстрагентов, которые синтезированы учёными института. Он позволяет обезвредить хвосты и снизить затраты на переработку. Разработчики считают, что эффективность и дешевизна этого метода даёт возможность применять его в горнодобывающих отраслях разных стран.

Инновации в добыче драгоценных металлов

С каждым годом запасы легко-добываемых драгоценных металлов уменьшаются, и встаёт необходимость разработки месторождений на трудно доступных участках. Именно поэтому инновации в горном деле при добыче драгметаллов сегодня активно применяются.

Но последнее новшество — это воздействие рентгеновскими лучами. Всего несколько секунд, и драгоценный металл становится радиоактивным материалом, который можно обнаружить специальным детектором. Данный метод:

Наиболее точен;
Им легко управлять автономно, с помощью портативного устройства, что позволяет добраться в труднодоступные участки.

Повышение добычи золота и производство жёлтого драгметалла в России в последние время привело к изменению мировых статистических показателей, и корректировке списка стран, лидирующих по добыче золота в мире.

Инновации в добыче алюминия

Сегодня актуальной проблемой является перенос производства под землю. Это приведёт к уменьшению затрат на подъём алюминий-содержащих масс на поверхность, а отходы можно будет размещать в отработанном пространстве.

Инновации в добыче угля

Основными направлениями инноваций в горноугольной отрасли являются:

Внедрение компьютерных программ, которые с успехом применялись в рудной промышленности, они способны производить трёхмерное моделирование ресурсов и оптимизацию горных процессов;
Использование технологии КГРП (комплексная глубокая переработка пластов).

Выставки инноваций в горном деле

MiningWorld Russia — будет проходить 17-19.04 в г. Москва. В выставочном зале представят спецтехнику, используемую при добыче, обогащении и транспортировке ископаемых.
Expomin — с 23 по 27.04 в Чили, Сантьяго. На выставке будут представлены композиции по электротехнике и электронике, элементы комплексов предназначенных для буровых работ и для лабораторных исследований.
WAMPEX — с 30.05 по 1.06 в Гане, Аккра. Инновации в горном оборудовании, технологии переработки месторождений и их транспортировке.
Уголь России и майнинг 2018 — с 5 по 8 июня в России, г. Новокузнецк. На выставке можно ознакомиться с технологиями проходки, подземного строительства, измерения и поддержания климатического режима.
IME Xinjiang — с 18 по 20.07 в Китае, Сиань. Будет представлено буровое оборудование, техника для транспортировки, запчасти для буровых систем.
Рудник — с 9 по 11.10 в России, Пермь. Выставка специализированных систем, используемых при добыче минералов.
CICEME — время проведения 21-23.11 в Китае, г. Пекин. На выставке будет представлена техника для горнодобывающей отрасли: спасательные кабины, шахтовые системы, оборудование для переработки угля и контроля газа в шахте.

Инновации увеличивают рентабельность и производительность на горнодобывающих предприятиях, приводят к сокращению затрат.

Часто недостаток денежных средств для инвестиций в горном деле приводит к торможению в развитии и внедрении новых технологий. Однако, при условии обоснованности в необходимости данных мероприятий, сроки окупаемости новых технологий являются короткими или средними, что доказывает большую эффективность этого направления.

Читайте также: