"Исследуйте новейшие инжиниринговые и цифровые решения для добычи полезных ископаемых с проектом 'В помощь шахтёру 2024'. Узнайте о передовых технологиях и оборудовании, которые сделают вашу работу безопаснее и эффективнее. Присоединяйтесь к обсуждению в телеграм-канале dprom.online!
ООО «ПромоГрупп Медиа», ИНН 2462214762
Erid: F7NfYUJCUneLu1SFeqvk
Пионерами внедрения автоматизированного сбора данных о работе подвижных горных машин в карьерах стали крупные зарубежные предприятия. Для горнодобывающей промышленности такие решения предлагают Modular Mining [1] и Wenco International Mining Systems [2]. Roy Hill [3] на одном из рудников по добыче железной руды в Австралии применил сквозную цифровизацию рабочих процессов.
Показательным примером использования цифровых технологий в горной отрасли может служить также Vale Brazil [4] в Бразилии, третья по величине горнодобывающая компания и мировой лидер в железорудном бизнесе.
В России цифровизацию открытых горных работ предлагает ГК «Цифра» [5]. На золоторудных предприятиях Олимпиадинского и Наталкинского ГОКов (золотодобывающая компания «Полюс») и на месторождениях Таборный и Гросс (Nord Cold) успешно эксплуатируются системы Wenco.
Если факты успешного внедрения автоматизированного сбора данных о работе горных машин на крупных карьерах достаточно известны, то о применении в России этой современной технологии на малых карьерах с машинами небольшой мощности у авторов настоящей статьи сведений нет. В 2017 году компания «Микросет» [6] приняла решение о внедрении этой технологии на небольшом карьере по добыче россыпного золота на одном из месторождений Магаданской области.
Принятию такого решения способствовали собственные разработки компании и пороговое снижение стоимости технологий для дистанционного сбора данных с передвижных горных машин. Горнотехнические особенности карьера состоят в том, что при небольшой глубине отработки (до 15 м) площадь, охваченная горными работами, превышает 2 км2.
Причём добычные участки карьера разбросаны по всей его площади. Управление горными работами в «ручном режиме» в таких условиях имеет низкую эффективность.
Важным стимулом к выбору этого карьера явилась и активная заинтересованность во внедрении новой технологии Ю. И. Бабия, директора ООО «Гран», в структуру которого входил выбранный карьер.
Структура внедрённого комплекса автоматизированного сбора данных по горнотранспортному оборудованию представлена на рисунке 1.
Рис. 1 – Блок-схема комплекса автоматизированного сбора данных на площади горных работ
Комплекс сбора данных включает:
сеть Wi-Fi;
камеры видеонаблюдения, установленные на горной технике и на стационарных объектах (всего 80 шт.), на рисунке 2 показана видеокамера, закреплённая на капоте бульдозера Д375А;
GPS-контроллеры на всех горных машинах и вспомогательном автотранспорте (всего 80 шт.);
систему учёта заправок оборудования дизельным топливом, установленную на автотопливозаправщиках;
модули оценки эффективности работы (МОЭР) горной техники, установленные на каждый экскаватор, тяжёлый бульдозер и погрузчик (всего 15 шт.);
Диспетчерское программное обеспечение имеет следующие возможности:
Вывод на экраны изображения с камер, установленных на горной технике, в реальном времени и из архива, вывод на экраны видео со стационарных камер в реальном времени и из архива.
Вывод на экран видео и данных с МОЭР, установленных на технике.
Вывод на экран и на печать следующих результатов мониторинга предприятия, а именно модулей:
формирования наряд-заданий, путевых листов;
учёта заправок;
технического обслуживания техники по адаптивным моточасам;
предаварийных ситуаций с двигателями внутреннего сгорания в реальном времени;
формирования графиков и отчётов о работе горного предприятия с текущими и архивными данными за любой период;
расчёта себестоимости перемещения 1 м3 горной массы по каждой единице техники, каждому участку работ, по горному предприятию в целом.
Всего средствами дистанционного сбора данных на предприятии были оснащены следующие единицы подвижного оборудования:
бульдозер-рыхлитель Д375А (4 шт.);
экскаватор гидравлический «обратная лопата» с вместимостью ковша 1 м3 (5 шт.);
экскаватор гидравлический «обратная лопата» с вместимостью ковша 1,5 м3 (1 шт.);
колёсный погрузчик WA-420 с вместимостью ковша 3,0 м3 (1 шт.);
автосамосвал FAW грузоподъёмностью 22 т (КНР) — 3 шт.;
автосамосвал Shacman грузоподъёмностью 20 т (КНР) — 6 шт.;
автосамосвал КамАЗ грузоподъёмностью 20 т — 8 шт.
В диспетчерском пункте в режиме реального времени отображаются все показатели работы машин (чистое время и вид работы, продолжительность простоев, производительность, скорость движения, расход дизтоплива, выявление предаварийных ситуаций с двигателем и проч.). На основе этой информации диспетчер карьера принимает оперативное управленческое решение, позволяющее либо устранить возникший сбой в работе карьера, либо снизить его отрицательное воздействие.
Не менее важной задачей является получение достоверной информации для расчёта себестоимости разработки и перемещения 1 м3 горной массы по прямым затратам. Этот показатель является основным при решении различных технико-экономических задач. В общем виде себестоимость процесса по прямым затратам (С) рассчитывается по выражению
С=З/( V), руб./м3,
где З — прямые затраты машины на выполнение операции в единицу времени, руб.; V — объём горной массы, обработанной машиной за эту же единицу времени, м3.
Дистанционный сбор данных о работе техники и бухгалтерские отчёты предприятия, касающиеся её обслуживания, значительно облегчают выполнение экономических расчётов и повышают их точность.
В зарубежной практике прямые затраты машины в единицу времени (3) названы «издержками владения и эксплуатационными расходами» для машины за один час её эксплуатации [7]. Такой подход к расчёту экономических показателей принят нами и привязан в дальнейшем к данным, получаемым дистанционным способом.
Для российских условий «издержки владения» могут быть представлены амортизацией, величиной лизинговых отчислений или размером арендной платы за машину. В нашей работе в качестве единицы времени приняты 24 календарных часа (машино-сутки). Суточный период учитывает все виды внутрисменных простоев и является при дальнейших экономических расчётах более представительным.
«Эксплуатационные расходы» по машине за сутки надёжнее определять не по нормативам, а по реальным затратам. Так, затраты на заработную плату, техническое обслуживание (ТО), гусеницы и катки, коронки и ножи для бульдозерных отвалов, шины для колёсной техники фиксируются бухучётом предприятия, а затраты на дизельное топливо принимаются на основании дистанционного сбора данных.
В таблице 1 приведён ход расчёта себестоимости машино-суток применяемого на предприятии горнотранспортного оборудования по прямым затратам. При расчётах приняты следующие условия.
Использованы ежесуточные показатели каждой машины за август-октябрь 2020 и 2021 годов (92 дня).
Во избежание загромождения статьи избыточным цифровым материалом данные приведены в усредненном виде не по каждой машине, а по их типам.
При расчёте величины суточной амортизации количество суток работы машин в сезоне принято равным 240, а срок их службы — 7 лет.
Данные о производительности машин (V) снимались с периодичностью три секунды. Эта информация поступала на «ленту событий», автоматически обрабатывалась и выдавалась в виде средних за сутки показателей.
Во всех представленных ниже таблицах показателей горных машин их производительность приведена для породы в целиковом состоянии. Так как при дистанционном сборе данных объём породы измерялся в разрыхлённом виде, то при определении производительности машин вводился коэффициент разрыхления 1,3.
Ниже приведены полученные технико-экономические показатели горных машин.
Бульдозеры Д-375А, 3 шт.
Из трёхмесячных наблюдений выделены дни, когда бульдозеры занимались основной для них работой — это рыхление мёрзлого массива и перемещение разрыхленных пород в бурт. В таблице 2 приведены средне-суточные показатели за период наблюдений, который составлял от 30 суток для бульдозера № 2 до 67 суток для № 6.
За период наблюдений менялись механические свойства пород на различных полигонах, глубина талого слоя при рыхлении, дальности перемещения разрыхлённого слоя (от 20 до 60 м) и другие условия. В связи с этими обстоятельствами «красивые» закономерности получить не удалось, но в целом технико-экономические показатели представляются реальными и достаточно обоснованными.
К этим показателям можно отнести:
суточную производительность на двух совмещаемых и одновременно выполняемых операциях — рыхлении и перемещении породы в бурт — 2 859 м3/сут.;
себестоимость рыхления и перемещения 1 м3 породы (при среднем расстоянии перемещения 31 м) — 37,6 руб./м3.
Гидравлические экскаваторы
Получена и обработана информация по четырём экскаваторам с ковшом 1 м3 и по одному экскаватору с ковшом 1,5 м3. В обработку включены только те сутки, когда экскаваторы работали на загрузке автосамосвалов и не отвлекались на другие работы (таблица 3).
По всем показателям «выигрывает» экскаватор с ковшом 1,5 м3 перед меньшими экскаваторами:
суточная производительность больше на 44%;
количество загружаемых автосамосвалов за сутки больше также на 44%;
себестоимость погрузки 1 м3 породы в автосамосвал меньше на 28%.
Автосамосвалы
Практически все автосамосвалы за период наблюдений (3 месяца) находились в работе.
Среднесуточные показатели работы автосамосвалов за этот период представлены в таблице 4.
Из таблицы 4 следует, что худшие показатели у автосамосвала КамАЗ. Если сравнивать два одинаковых по грузоподъёмности автосамосвала, КамАЗ и Shacman, то КамАЗ уступает конкуренту по следующим позициям:
по количеству выполненных за сутки м3*км — 23%;
по объёму перевозимой породы за один рейс — 8%;
по средней скорости передвижения 18%;
по себестоимости перевозки 1 м3 — 17% (с учётом разницы в дальности транспортировки).
Так, все перечисленные выше показатели у FAW значительно лучше, чем у Shacman, а себестоимость перевозки 1 м3 горной массы на 60% ниже, чем у КамАЗа, хотя дальность транспортировки у КамАЗов была меньше на 12%.
В результате наблюдений получена зависимость себестоимости транспортировки 1 м3 горной массы от расстояния для трёх указанных марок автосамосвалов (Рис. 3). В приведённый график вошли самые разнообразные условия работы карьера, например, перевозка песков из верховий ручьев в долинную часть к промприбору на расстояние более 1,5 км.
Рис. 3. — Зависимость себестоимости перевозки горной массы автосамосвалами от дальности транспортировки(точка на графике соответствует суточному показателю)
Выводы
Удалось разработать и успешно внедрить комплекс автоматизированного сбора данных по горнотранспортному оборудованию на малом карьере в суровых условиях Крайнего Севера.
Получены важные показатели технико-экономического характера по типам машин, позволяющие принимать эффективные управленческие решения.
Технико-экономические характеристики машин компании Caterpillar. Справочник. Издание 3. — США, 2007.
Текст: Ю. И. Бабий, директор ООО «Гран»; В. И. Москалевич, генеральный директор ООО «Микросет»; В. Г. Пятаков, д-р техн. наук, гл. науч. сотр., АО «Иргиредмет»
Спасибо!
Теперь редакторы в курсе.