СОВРЕМЕННЫЕ
ПРОХОДЧЕСКИЕ БУРОВЫЕ УС
ТАНОВКИ ПРОИЗВОДСТВА АО
«МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ Х
ОЛДИНГ»
Данный материал является продолжением статей, опубликованных в
номерах №2/2018 и №4/2018 о разработке, внедрении в серийное производство
на площадках АО «Машиностроительный холдинг», г. Екатеринбург (далее АО
«МХ»), самоходных гидроперфораторных проходческих установок, а также о
технических характеристиках и особенностях буровой проходческой установки DFB1. В этой статье предоставлена краткая информация о ходе испытаний первых
опытных образцов, общем итоге, а также о дальнейших планах АО «МХ».
ЗАВОДСКИЕ ИСПЫТАНИЯ
Перед отправкой к потребителям опытные образцы установок DF-B1 прошли
предварительные заводские испытания.
Испытания проводились как на полигоне АО «МХ», так и на щебеночном карьере
под Екатеринбургом. Во время испытаний проверялись скорость передвижения,
маневренность, минимальные углы поворота, преодолеваемые продольные и
поперечные уклоны, а также тестовое бурение в породах крепостью 14–16 по
шкале М.М. Протодьяконова. Каждая установка, прежде чем отправиться к
потребителю, набурила порядка 1000 шпурометров.
СТАРТ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ
Первая буровая установка с января 2019 г. проходила промышленные
испытания в ТОО «Корпорация Казахмыс» в Казахстане.
Казахмыс – крупная горнорудная и металлургическая компания. Основными
видами деятельности являются добыча и переработка медной руды, реализация
драгоценных металлов и другой попутной продукции, получаемой при добыче и
переработке меди. ТОО «Корпорация Казахмыс» – это крупнейший производитель
меди в Казахстане.
Недалеко от города Сатпаев в Карагандинской области действуют три медных
рудника: Северо-Жезгазганский (СЖР), Южно-Жезгазганский (ЮЖР) и ВосточноЖезгазганский (ВЖР). Ввод в эксплуатацию первой проходческой установки DF-B1
проводился на шахте «Анненская». Эта одна из самых крупных шахт, входящих в
состав ВЖР.
Испытания проводились шесть календарных месяцев, с января по июнь 2019 г. По
техническому заданию от заказчика установка DF-B1 имеет специальное
полуавтономное исполнение – бурение производится без использования шахтной
водяной сети. Очистка шпура производится при помощи воздушно-водяной смеси.
Вода выполняет только функцию пылеподавления. Вынос шлама из шпура
происходит за счет подачи сжатого воздуха. Для этого в воздушную систему
установлен компрессор повышенной производительности – 3 м3/мин, который
используется после бурения для подключения зарядной техники. Для стабильной
работы воздушной системы применены два ресивера по 100 л. Для воды
установлен автономный бак емкостью 700 л.
Промышленные испытания проводились в условиях проходческих забоев шахты
«Анненская» с целью определения надежности и эффективности работы буровой
установки DF-B1, возможности снижения стоимости бурения одного метра шпура,
затрат на обслуживание и ремонт оборудования. Для мониторинга испытаний
была создана рабочая группа из технических представителей ТОО «Корпорация
Казахмыс». Специалисты АО «МХ» в свою очередь организовали на шахте
сервисное обслуживание с постоянно присутствующим инженером и склад
расходных материалов и запасных частей, необходимых для обслуживания
буровой установки в течение испытательного срока. Перед началом испытаний
было проведено обучение специалистов ВЖР правилам эксплуатации и
обслуживания оборудования силами испытателей и сервисных инженеров АО
«МХ».
При проведении промышленных испытаний буровой установки DF-B1
определялись следующие показатели:
• технико-эксплуатационные показатели: скорость бурения, техническая и
эксплуатационная производительность;
• уровень безопасности эксплуатации и обслуживания оборудования;
• соответствие продукции мировым стандартам по эргономичности и безопасности
применения;
• степень адаптации продукции к горно-геологическим и горнотехническим
условиям рудников корпорации;
• расход бурового инструмента;
• наличие или отсутствие конструкторских недостатков и рекомендации по их
устранению.
Во время испытаний проводилось бурение забоя горизонтальными и наклонными
шпурами диаметром 43 мм, глубиной 3,2 м, а также вертикальных шпуров 2,3 м
для анкерного крепления. Бурение вертикальных шпуров осуществлялось
благодаря наличию телескопического податчика.
Специалистами ТОО «Корпорация Казахмыс» отдельно отмечено, что емкости
водяного бака хватает для бурения одного забоя без дозаправки, а также для
очистки буровой установки при помощи собственной мойки высокого давления.
Компрессор повышенной производительности также справлялся с поставленными
задачами. Аварийных ситуаций (заклинивания штанг) из-за плохой очистки шпура
ни разу не возникало.
При помощи установки DF-B1 проводились буровзрывные работы по проходке
капитальных и подготовительных штреков, сечением 22,8 м2 и 18,6 м2
соответственно. Бурение проводилось в две рабочих смены. По забою бурилось,
как правило, от 33 до 37 шпуров и до 23 шпуров для анкерной крепи. В основном
за одну смену обрабатывался один цикл при прохождении выработки: установка
анкерной крепи, бурение забоя и шпуров под анкеры, зарядка и взрывание,
откатка. Зарядка шпуров проходческого забоя производилась с помощью
установленного на буровой установке компрессора и порционного зарядчика РПЗ0,6. Данный зарядчик предназначен для работы с гранулированным взрывчатым
веществом (АС-6, АС-8) на основе аммиачной селитры. При наличии
подготовленных участков на установке DF-B1 удавалось отбурить и зарядить два
забоя.
За период испытаний отбурено по забою 24 035 шп.м (шпурометров), под
анкерное крепление 4 530 шп.м, всего 28 565 шп.м. Пройдено 460 м
выработки. Механическая скорость бурения (с учетом забуривания)
составила 119 – 128 шп.м/ч. По результатам хронометража зафиксирована
техническая скорость бурения 2,26 шп.м/мин. Коэффициент технической
готовности (КТГ) за весь период испытаний, согласно данным АИС
«Monitoring», составил – 0,89.
Во время испытаний буровой установки DF-B1 выявлено:
• по технико-эксплуатационным показателям, таким как скорость бурения,
техническая и эксплуатационная производительность, установка не уступает
зарубежным аналогам;
• уровень безопасности эксплуатации и обслуживания соответствует требованиям
корпорации;
• ремонтопригодность, трудоемкость и частота обслуживания соответствуют
требованиям корпорации;
• расход бурового инструмента в рамках установленного лимита;
• по эргономичности и безопасности применения соответствует мировым
стандартам и требованиям корпорации;
• соответствие габаритных размеров сечениям и радиусам поворотов выработок.
Во время испытаний специалисты АО «МХ» получили большой опыт по
внедрению и эксплуатации проходческих установок в конкретных горногеологических условиях. В начальный период, в связи со значительными
перепадами напряжения шахтной сети, электрическая часть буровой установки
выходила из строя. Защита, предусмотренная первоначально, не справлялась с
возникающими перепадами. В связи с этим специалистами АО «МХ» были
проведены срочные работы по изменению электрической схемы защиты от
перепадов напряжения. Данные мероприятия значительно уменьшили количество
простоев и позволили в дальнейшем выйти на плановые показатели по бурению.
Во время испытаний мы также приобрели неоценимый опыт по эксплуатации
ходовой части в подземных условиях.
В связи с тем, что на подземных рудниках корпорации встречаются существенные
перепады и уклоны, тягового усилия установки, настроенного на максимальный
уклон в 15°, было иногда недостаточно. Благодаря гидростатической трансмиссии
при помощи специалистов Bosh Rexroth проведена перенастройка гидросистемы,
что значительно увеличило тяговое усилие ходовой части и позволило добиться
высокой проходимости буровой установки без уменьшения скорости
передвижения.
После шести месяцев эксплуатации буровой установки был подписан акт
промышленных испытаний, где отмечено, что испытания проведены в
полном объеме и считаются завершенными. За время промышленных
испытаний буровой установки DF-B1 производства АО «МХ» на шахте
«Анненская» ВЖР фактический показатель КТГ (0,89) соответствует
плановому показателю КТГ (0,8–0,9) ТОО «Корпорация Казахмыс». Все
технические и эксплуатационные показатели соответствуют требованиям
корпорации по условиям эксплуатации буровых установок.
В акте испытаний отмечено, что проходческая установка DF-B1 в сравнении с
применяемыми в настоящее время буровыми установками имеет ряд
существенных преимуществ:
• благодаря водяному баку емкостью 700 л установке не требуется выезжать из
забоя для дополнительной заправки, что увеличивает производительность
бурения и не требует участия вспомогательной техники. На применяемых буровых
установках с емкостью бака не более 400 л необходимо выезжать из забоя для
дополнительной заправки до двух раз или требуется участие вспомогательной
техники;
• компрессор с повышенной производительностью 3 м3/мин позволяет
производить хорошую продувку (очистку) шпура при бурении с использованием
малого количества воды (только для пылеподавления). Также этот компрессор
позволяет производить вспомогательные операции – подключение к зарядной
установке для оптимизации (ускорения) процесса заряжания скважин;
• в базовую комплектацию входит автономная мойка высокого давления для
мытья установки в любых местах и условиях. На применяемых буровых
установках мытье производится на стационарной точке. Буровая проходческая
установка DF-B1 продолжает успешно эксплуатироваться на шахте «Анненская»
ВЖР ТОО «Корпорация Казахмыс». На 20.12.2019 г. набурено по забою 61 500
шп.м, по креплению – 11 400 шп.м и в сумме 72 900 шп.м. Пройдено
приблизительно 1400 м выработки с бурением под анкерное крепление.
ПРОДОЛЖЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ
Вторая проходческая установка DF-B1 проходила промышленные
испытания в ПАО «Гайский ГОК» на шахте «Новая». Гайский горнообогатительный комбинат – это крупнейшее горнодобывающее предприятие
Урала. Основной вид деятельности: добыча медно-колчеданной руды и ее
переработка на собственной обогатительной фабрике. Гайский ГОК входит в
состав Уральской горно-металлургической компании (УГМК).
Вторая проходческая установка DF-B1 была выполнена в стандартной
комплектации. Очистка шпура осуществляется за счет промывки водой из
шахтной сети при помощи дожимного насоса. Компрессор производительностью 1
м3/мин предназначен в основном для смазки хвостовика перфоратора и для
окончательной очистки шпура (продувки).
Продолжительность промышленных испытаний составляла шесть месяцев, с
июня по ноябрь 2019 г. Испытания проводились с целью определения
возможности эффективного использования буровой установки DF-B1 в условиях
рудника ПАО «Гайский ГОК» при бурении горизонтальных, вертикальных и
наклонных шпуров диаметром 45–64 мм и глуби-ной до 3200 мм. Буровзрывные
работы проводились на горизонтах 1205 м и 1310 м шахты «Новая». Руды
представлены вторичными кварцитами с коэффициентом крепости f = 12–16 по
шкале проф. М.М. Протодьяконова и высокой абразивностью.
Перед началом испытаний специалисты ПАО «Гайский ГОК», задействованные на
эксплуатации буровой установки DF-B1, прошли полный курс обучения. В
программу обучения входили: техника безопасности, принцип работы буровой
установки, гидравлическая и электрическая схемы, управление, бурение и
проведение технического обслуживания. Обучение состояло как из теоретической,
так и практической части.
Для успешного проведения испытаний и дальнейшей эксплуатации установки DFB1 на руднике была организована сервисная служба из специалистов АО «МХ».
Для увеличения времени бесперебойной работы установки непосредственно на
горизонте 1230 м был организован сервисный пункт АО «МХ». Этот пункт
включает в себя: склад ГСМ, слесарный участок для мелкого ремонта, участок для
технического обслуживания перфоратора, склад РВД, запасных частей и быстро
изнашиваемых деталей.
Испытания проходческой установки DF-B1 проводились на участке буровзрывных
работ ¹16 в три смены. Проходческие работы выполняла бригада из специалистов
ПАО «Гайский ГОК» в количестве 8 человек.
На горизонте 1205 м были пройдены заезды в буровые орты сечением 14,3 и 16,3
м2, в отрезные панели сечением 16,9 м2 и заезды на вентиляционный восстающий
сечением 14,3 м2.
На горизонте 1310 м были пройдены подобные выработки, но еще была
выполнена более сложная проходка, которая требовала как высокого мастерства
от машинистов буровых установок, так и надежности применяемого оборудования
– это заезд-сбойка на ствол шахты «Новая».
Объем бурения в смену по забою в среднем составлял 156,8 шп.м (шпурометров)
– 49 шпуров по 3,2 м. Зарядка шпуров сыпучими ВВ (граммотолом) проводилась
при помощи зарядчика РПЗ. Глубина бурения и количество шпуров под анкерное
бурение зависели от горно-геологических условий. Максимально под анкерное
крепление пробурено 180 шп.м за смену.
Всего за 6 месяцев эксплуатации установкой DF-B1 было набурено 57 174
шп.м. Пройдено 1015 м выработки с фактическим объемом породы 15 322
м3. Коэффициент технической готовности КТГ составил 0,93, что
соответствует плановому показателю КТГ ПАО «Гайский ГОК».
Работа буровой проходческой установки DF-B1 за 6 месяцев была оценена
специалистами ПАО «Гайский ГОК» по следующим критериям:
• уровень безопасности эксплуатации и обслуживания оборудования
соответствует требованиям предприятия;
• расход нормируемых материалов (буровой инструмент) и быстро изнашиваемых
запасных частей по сравнению с аналогами – в рамках установленных лимитов;
• коэффициент технической готовности (КТГ) – высокий, отвечает требованиям
предприятия;
• степень адаптации буровой установки к горно-геологическим и горнотехническим
условиям рудника – высокая, отвечает требованиям предприятия;
• геометрические размеры буровой установки соответствуют сечениям и радиусам
поворота горных выработок предприятия;
• конструктивные недостатки отсутствуют;
• буровая установка эффективна и целесообразна для дальнейшего применения в
условиях предприятия.
Во время эксплуатации второй буровой установки DF-B1 в ПАО «Гайский ГОК»
было подтверждено, что недостатки, которые были выявлены при испытаниях
первой установки в условиях ТОО «Корпорация Казахмыс», устранены полностью.
Главным итогом шестимесячной работы стало завершение промышленных
испытаний в полном объеме, определенном программой испытаний. Итог –
буровая проходческая установка DF-B1 производства АО «Машиностроительный
холдинг» успешно прошла испытания и пригодна для эксплуатации в условиях
рудника ПАО «Гайский ГОК».
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На данный момент на подземных рудниках России эксплуатируются
высокопроизводительные гидроперфораторные буровые проходческие установки
только зарубежного производства. Результаты эксплуатации первых проходческих
установок АО «МХ» показали, что возможно выпускать российские буровые
установки, которые не уступают по техническим характеристикам аналогичным
установкам ведущих зарубежных фирм.
В конце 2019 г. нашим предприятием выпущена еще одна – третья – установка
DF-B1. На 2020 г. в планах АО «МХ» предусмотрено изготовление еще восьми
одностреловых проходческих установок DF-B1 различных исполнений.
Параллельно с этим конструкторским бюро ведутся работы по расширению
линейки буровых установок: разработка двухстреловой установки DF-B2 и
разработка установки более высокого класса DF-C1 с возможностью обуривать
забои сечением до 60 м2.