ЦПТ: взгляд изнутри

Реклама. ООО «СГП», ИНН 4205054533
Erid: F7NfYUJCUneLtX7kGY5f

Два года назад «Карельский окатыш» запустил в опытно-промышленную эксплуатацию рудную линию комплекса циклично-поточной технологии (ЦПТ) – первая из трёх. Само предприятие оценило этот проект как один из самых крупных в своей истории. На самом деле, это событие для отрасли в целом: в России работают всего несколько комплексов ЦПТ, однако есть предпосылки к тому, что объектов этих будет становиться всё больше и больше.

Сотрудники компании ООО «СГП» принимали участие в реализации проекта и получили уникальный и весьма ценный опыт. Как оказалось, далеко не все нюансы можно просчитать, стоя на берегу, некоторые особенности открываются только тем, кто смотрит на объект изнутри.

Обобщая опыт различных проектов ЦПТ, с докладом на форуме «Сеймартек-2024» выступил руководитель инженерно-исследовательского центра ООО «СГП» Антон Власов. Он обратил внимание на то, что внедрение ЦПТ в любом случае подразумевает изменение, а конкретно усложнение технологической схемы предприятия. Ведь как строится работа при традиционной цикличной технологии?

Горную массу готовят к выемке — как правило, речь идёт о комплексе БВР, далее следует этап экскавации, транспортировки автосамосвалами на рудный склад или отвал, после чего руда идёт на обогащение.

При внедрении ЦПТ в этой схеме появляются по меньшей мере ещё два элемента: между транспортировкой и складами «вклиниваются» дробильное и конвейерное оборудование, а число самосвалов на объекте сокращается.

ЦПТ работает по следующему алгоритму. Автосамосвалы доставляют горную массу к дробилкам, после дробления конвейер поднимает её на дневную поверхность, где складирующие машины формируют рудные штабели или отвал вскрышных пород.

Так вот, объясняет Антон Власов, переход на ЦПТ означает не просто появление нового оборудования, речь идёт об изменении всего технологического процесса: от запасов до товарной продукции. Во всяком случае, ЦПТ открывает массу возможностей оптимизации производства.

А, может быть, просто не нужно всё усложнять и лучше остаться на старой доброй цикличной технологии? Специалисты объясняют, что здесь ключевым фактором является глубина карьера. А открытые горные выработки, говорит Антон Власов, становятся всё глубже и глубже. Особенно характерна эта тенденция для карьеров, где добывают руду, содержащую чёрные металлы. 500-метровые открытые горные выработки уже становятся нормой, при таком раскладе плечо откатки автосамосвалов превышает 5-7 км, и использовать этот транспорт становится экономически невыгодно.

Основными эффектами от внедрения ЦПТ являются уменьшение себестоимости за счёт меньшего использования дорогого автомобильного транспорта и сокращение выбросов углекислого газа. Антон Власов называет конвейерный транспорт реальной альтернативой автомобильному, хотя и отмечает, что переход на ЦПТ подразумевает существенные капитальные затраты. По данным открытых источников ПАО «Северсталь» известно, что проект обошёлся «Карельскому окатышу» в 11 млрд рублей.

В целом ЦПТ — это не панацея, технология имеет как достоинства, так и недостатки (таблица 1). Но всё же увеличение глубины карьеров — это общая тенденция отрасли, так что можно предположить, что число проектов внедрения ЦПТ будет расти.

Задачи для горняков и строителей

«Этот проект интересен в том числе и тем, что здесь пересекаются строительство и горное дело. Только то, что горняки измеряют в метрах, строители считают в миллиметрах, и это удивительный контраст. Как бы то ни было, для реализации проекта необходимо привлекать дополнительные машины и оборудование», — отметил Антон Власов.

Посмотрим, например, на этап бурения. Конечно же, на карьере есть секция буровых станков, только вот горняки работают с диаметрами бурения 200-250 мм, что недопустимо для строительного сооружения. Чтобы сейсмика не разрушила ниши под дробилки, диаметр необходимо было уменьшать до 50-100 мм, для чего привлекалась именно строительная техника. На некоторых участках приходилось использовать даже технологии алмазного бурения — как раз тогда, когда важно было сохранить каждый миллиметр массива. Эти работы также потребовали привлечения дополнительного оборудования.

Ещё одна особенность горно-подготовительных работ — необходимость вести их на уклонах до 18 градусов на площадке ограниченных размеров. Добычная техника: экскаваторы с прямой лопатой и крупнотоннажные самосвалы — не может работать в таких условиях, и к делу привлекли шарнирно-сочленённые самосвалы.

Другим дополнительным и абсолютно незаменимым видом оборудования стал мощный гидромолот. Специалист «СГП» с улыбкой отметил, что ровные линии на объекте возможны только на планах, созданных проектным институтом. Реально же при взрывных работах образуются как негабаритные куски породы, так и выемки, поэтому гидромолот почти всегда находится в работе.

В процессе строительно-монтажных работ участникам проекта также приходилось считаться с теми особенностями, которые задают работы горные. Во-первых, в карьере постоянно идут БВР. Во-вторых, карьерная и строительная техника должна была ездить по одним и тем же маршрутам. Более того: под откосами на стеснённой площадке должны были находиться люди, что вовсе не предусмотрено карьерными работами, в процессе которых сотрудники практически всегда перемещаются на технике.

Горно-геологические условия в целом заметно осложняли ход строительства: речь идёт об обводнённости, трещиноватости массива, заколах. Это значит, что в процессе подготовки участка необходимо было выполнить работы по заоткоске, исключению осыпей, механизированной оборке. На рисунке 1 запечатлён процесс установки сетки для защиты персонала от осыпей.
Самым интересным построенным объектом Антон Власов назвал площадку дробильных машин — так называемый карман.

Дробилка, которую необходимо было установить в карьере, имеет высоту более 25 м. Кроме того, в районе площадки постоянно работают самосвалы, то есть речь идёт о постоянных динамических нагрузках, к которым добавляется сейсмическое воздействие взрывов.

Какие решения для обустройства такого рода ниш опробованы в индустрии? Антон Власов рассказал, что существуют несколько вариантов. Классика в данном случае — это строительство железобетонных конструкций. Кроме этого, возможно укрепление уступов анкерами или сеткой, укрепление массива горных пород инъектированием специальных растворов, габионных конструкций, а также комбинация названных решений.

Специалист обратил внимание на опыт китайской добывающей компании, которая выбрала как раз комплекс технологий (рисунок 2). Этот вариант является не только интересным с точки зрения проектирования — он дешевле традиционной подпорной стены.

Рассказывая обо всём этом, Антон Власов стремился подчеркнуть специфику проектов внедрения ЦПТ — явления пока нового для российской промышленности. Эксперт обратил внимание на то, что горная отрасль задаёт свою специфику, и даже с учётом тщательной проработки проекта и предварительных изысканий в процессе его реализации открывались нюансы, которые невозможно было предусмотреть на старте. Срок воплощения подобных проектов начинается от 4 лет.

ЦПТ меняет всё, но вернёмся к утверждению

Антона Власова о том, что ЦПТ меняет всю технологическую цепочку, реализованную в карьере. Специалист настаивает: не стоит воспринимать внедрение ЦПТ как процесс установки на объект дробилки и системы конвейеров. Нет, речь идёт о комплексном проекте, и изменения коснутся этапов не только добычи, но также переработки и обогащения.

Эксперт «СГП» обращает внимание на то, что важно не только построить ЦПТ, но и загрузить внедрённое оборудование. Это определяет в числе прочего стабильную и эффективную работу дробилки. То есть следует уделить внимание ритмичному движению автосамосвалов, которые и подают руду в бункер дробилки. Важно, чтобы не было ни очередей, ни незагруженного оборудования. Решить эту задачу позволяют современные системы горного планирования и диспетчеризации — к ним тянется ниточка от ЦПТ.

Кроме того, при переходе на ЦПТ ужесточаются требования к крупности горной массы. Если в карьере реализована классическая цикличная технологий, то размер куска регулируется фактически только ёмкостью ковша экскаватора. А вот приёмный бункер дробилки может вместить фрагмент породы размером до 1,5 м. Это означает, что предприятию нужно менять подход к БВР: исключать как негабарит, так и переизмельчение горной массы при взрыве. Последнее тоже не идёт дробилке на пользу: она начинает подпрессовываться, и элементы конструкции выходят из строя раньше срока.

ЦПТ заставляет также пересмотреть инструменты управления качеством. Ведь когда на карьере реализована цикличная технология, для получения шихты широко используются перегрузочные склады, где каждый самосвал разгружается в заданном секторе. При переходе на ЦПТ автомобильные перегрузочные склады исключаются, весь поток руды из забоя сразу идёт на поточную часть технологии. То есть предприятию теперь требуется перегрузочный склад, а этот инструмент позволяет эффективно работать с шихтой.

Антон Власов вновь обратил внимание на опыт китайского добытчика железной руды. В своём карьере, где внедрена ЦПТ, тот в перезгрузочных узлах конвейеров установил магнитные сепараторы, что позволило дополнительно извлекать из пустых вскрышных пород руду (рисунок 3).
Кроме того, если этап крупного дробления уже реализован в карьере, значит, на фабрике от него можно отказаться.

Ещё одна тема, которую затронул Антон Власов, — это появление лещадных фрагментов при дроблении породы. С такой проблемой сегодня сталкиваются многие предприятия, в частности те, кто перерабатывает руду Курской магнитной аномалии. Сложность в числе прочего состоит в том, что лещадные куски способны создать продольные прорывы конвертной ленты, а такой инцидент чреват продолжительным ремонтом.

Антон Власов видит несколько шагов к решению этой проблемы. Для начала имеет смысл корректировать геометрию и конструкцию перегрузочных устройств. Специалист попросил производителей конвейерного оборудования обратить на это особое внимание. Да, в техзадании может быть прописано, что процент лещадности небольшой, однако такие куски всё же попадаются и впоследствии застревают в перегрузочных устройствах.

Кроме того, говоря о проблеме лещадности, представитель «СГП» ещё раз напомнил о необходимости равномерной загрузки дробилки — в этом случае появление таких кусков породы фактически исключается. Вариантом решения (довольно дорогостоящим, но эффективным) может стать организация в карьере дополнительного участка дробления. Ну а кроме того, особое значение приобретают КИПы прорыва ленты.

Ещё одной актуальной задачей при переходе на ЦПТ становится обеспечение безопасности работы персонала и санитарных требований. Ведь на одной площадке концентрируются опасные производственные факторы горной части (обрушение горной массы, движение больших транспортных средств, поражающие факторы взрывных работ) и дробильно-конвейерного оборудования (движущиеся части машин и механизмов, падение с высоты).

Плюс к тому маневровые площадки для разгрузки автосамосвалов в дробилки, участки дробления и перегрузки горной массы, открытые склады дроблёного материала становятся очагами повышенного пылеобразования. Это значит, что на стадии проектирования необходимо предусмотреть комплекс мер по пылеподавлению. Антон Власов обратил внимание на технологии «сухого тумана», опыт внедрения которых показал их высокую эффективность.

И, конечно же, большое значение имеет культура эксплуатации нового оборудования: организация обслуживания и ремонтов комплекса в условиях действующего карьера. Это опыт сейчас формируется, и от него в первую очередь зависит эффективность внедрения ЦПТ.

Антон Власов, канд. тех. наук, руководитель инженерно-исследовательского центра ООО «СГП»

«Современная горная отрасль столкнулась с многочисленными вызовами. Помимо всем известных сложностей, вызванных санкционными ограничениями, отмечу усложнение горно-геологических условий, увеличение глубины отработки, снижение содержания ценных компонентов в руде. Мы приступили к отработке месторождений, которые прежде находились в забалансе, добыча перемещается на Север.

Отсюда возникает задача адаптации существующих технологий горнодобывающей отрасли к новым реалиям, поиск и внедрение новых решений.

Для этого требуется объединение научно-исследовательской деятельности, проектно-изыскательских и конструкторских работ, нужны квалифицированные эксперты, в том числе в узких областях.

Крайне важны выявление наиболее актуальных задач, чёткая их постановка, контроль и актуализация в процессе работы. Для этого требуется привлечения специалистов с производственным опытом, разрабатываемые решения должны быть понятными и реализуемыми. Именно поэтому на базе проектно-изыскательской организации „СГП” и появился инженерно-исследовательский центр.

Задача этого подразделения состоит в том, чтобы объединять различных специалистов для решения поставленных нестандартных задач. Объединение усилий и компетенций проектной организации и специалистов инженерно-исследовательского центра позволяет реализовывать крупные проекты

Основные направления деятельности центра следующие:

• решение практических задач, требующих исследовательских работ;
• развитие и внедрение циклично-поточной технологии в карьерах;
• цифровые технологии проектирования, имитационные модели;
• функции технического заказчика комплексных объектов;
• сопровождение научно-исследовательских работ;
• создание экспертного сообщества;
• просветительская созидательная деятельность».

Текст: Кира Истратова по материалам ООО «СГП». Источник фото ООО «СГП».

Спонсор статьи: ООО «СГП»
650066, Кемеровская область-
Кузбасс, г. Кемерово,
пр. Октябрьский, 28б
тел. 8 (3842) 45-11-11,
8 800 -700-12-90
e-mail: info@sgp.su

198320, г. Санкт-Петербург, Красное
село, ул. Юных Пионеров, 38а,
оф.231
тел.+7-909-522-65-11
e-mail: vlasov@sgp.su

www.sgp.su