Владимир Дюкарев
Первый вице-президент, генеральный директор АК "АЛРОСА"
Игорь Зырянов
Заместитель начальника технического отдела

    Горное дело, металлургия и производство техники и оборудования для этих отраслей образуют целостный хозяйственный комплекс. В условиях, когда спрос и предложение определяются потребностями и возможностями каждого из партнеров, емкий, сбалансированный рынок может быть сформирован лишь их слаженными усилиями. Отставание хотя бы одного звена сдерживает развитие других частей комплекса. И наоборот: импульс, побуждающий успешнее действовать кого-либо из партнеров, благоприятно сказывается на экономике предприятий-смежников.
    Так сложилось в последние годы, что немалая часть рынка горнодобывающей техники оказалась утраченной для отечественных производителей. Предприятия горной отрасли по разным причинам пошли на широкое использование зарубежных машин – как теперь ясно, не всегда с достаточными на то основаниями. Средства, позарез необходимые отечественным машиностроителям для укрепления производственной базы, расширения ассортимента выпускаемой техники и оборудования, достаются их конкурентам.
    Сегодня горняки накопили немалый опыт эксплуатации и отечественной, и зарубежной техники, причем в самых разных горно-геологических и климатических условиях. Появилась возможность и необходимость сравнивать показатели работы, достоинства и недостатки разных видов машин. Такой подход, на наш взгляд, вполне оправдан, а выводы заслуживают внимания. В публикуемой ниже статье, открывающей новую тему, анализируются результаты эксплуатации карьерных автосамосвалов, произведенных белорусскими, японскими и американскими предприятиями, на горно-обогатительных комбинатах компании "АЛРОСА".

    Коренные алмазоносные месторождения АК "АЛРОСА" разрабатываются карьерами глубинного типа, имеющими в настоящее время форму усеченного конуса (глубина 400 – 450 м, размеры оснований 140 – 600 х 160 – 600 м и 1000 – 1600 х 1200 – 2000 м по диагоналям). При этом величина средневзвешенного уклона на Удачнинском ГОКе при ежегодном увеличении глубины карьера в среднем на 18 – 20 м достигает 50 – 60 промилей, время движения груженых машин составляет до 65 % продолжительности транспортного цикла.
    Начавшаяся в 1959 году отработка трубки "Мир" открытым способом с использованием транспортных систем на основе большегрузных самосвалов позволила обеспечить страну в кратчайшие сроки необходимым сырьем. Успешное решение этой народнохозяйственной задачи в значительной степени стало возможным благодаря созданию в тот период отечественных специальных высокопроизводительных карьерных самосвалов грузоподъемностью 25 – 40 т.
    В 60-х годах на карьере "Мир" предпринимались попытки внедрения конвейерного транспорта руды на обогатительную фабрику ь 2, а в 1968 году проводились промышленные испытания троллейвозов на базе МАЗ-525. Однако новая техника из-за ее несовершенства и организационных неурядиц не была внедрена. Кроме того, применение других видов транспорта затруднено из-за горнотехнических особенностей отработки кимберлитовых карьеров – размещения более 60 – 70 % горной массы в зоне эффективного действия автомобилей, т.е. на глубине до 200 м, и высоких темпов понижения горных работ, достигающих на полосе разноса до 65 м в год.
    Новые виды транспорта (конвейерный, дизель-троллейвозный, автомобильно-клетьевой) оказываются неконкурентоспособными в верхней зоне карьера (глубина менее 100 – 150 м) по сравнению с автомобилями, поскольку последние постоянно совершенствуются в конструктивном исполнении узлов, повышении грузоподъемности.
    В нижней зоне карьера (на глубине более 100 – 150 м) иногда проявляются преимущества комбинированных видов транспорта. Однако при затягивании сроков их проектирования и внедрения в карьере может оказаться недостаточно объемов горной массы, чтобы окупить дорогостоящие системы.
    Мирнинский и Удачнинский ГОКи включают карьеры "Мир" и "Удачный". В Айхальский ГОК входят два карьера: "Сытыканский" (расстояния транспортирования руды и вскрыши соответственно 31,6 и 2,6 км) и "Юбилейный" (4,4 – 6 и 2,9 км). Наличие двух карьеров позволяет перераспределять машины, обеспечивая тем самым их непрерывное использование.
    Первоначально с учетом накопленного производственного опыта, приспособленности ремонтных баз, а в определенной степени – из-за отсутствия валютных средств предполагалось применять в кимберлитовых карьерах только автосамосвалы БелАЗ, но в конце 70-х годов возникла необходимость резко увеличить транспортные перевозки. Тогда самосвалы особо большой грузоподъемности (более 70 т) только начинали выпускаться, и было принято решение о закупке машин НD-1200 фирмы "Комацу", что позволило увеличить грузооборот на Удачнинском ГОКе в 2,3 раза.
    Практически с этого момента началось испытание и внедрение отечественных и зарубежных моделей большегрузных автосамосвалов. Специалисты компании (тогда – ПНО "Якуталмаз") стремились укомплектовать автомобильный парк самосвалами БелАЗ-7519, адаптированными к условиям алмазоносного месторождения трубки "Удачная", но при этом, к сожалению, столкнулись с несколько пассивным отношением специалистов завода к совершенствованию выпускаемой техники.
    Результаты делового сотрудничества с фирмой "Комацу" свидетельствуют о более заинтересованном подходе. В 1979 – 1980 годах на Удачнинский ГОК поступили 30 автосамосвалов НD-1200. Практически с начала эксплуатации стали наблюдаться частые отказы несущих конструкций машин. Фирма приняла рекламации, заменив в течение года за свой счет 27 рам.
    Тогдашнее отношение специалистов Белорусского автозавода к проблеме создания автосамосвалов для глубоких карьеров Якутии следует рассматривать через призму плановой экономики, когда вся готовая продукция распределялась централизованно, и вопрос о рынке сбыта не был актуальным.
    В начале 90-х годов отношения между бывшими советскими предприятиями меняются, и одним из примеров делового и творческого сотрудничества компании и Белорусского автозавода явилось создание (впервые в СНГ) двух самосвалов БелАЗ-75125 грузоподъемностью 120 т, оснащенных импортными силовыми модулями (двигателями КТА 38С и генераторами фирмы "КАТО" и Маrathon), которые прошли приемочные испытания в условиях карьера "Юбилейный" Айхальского ГОКа (в 1994 – 1995 гг.) и в настоящее время выпускаются серийно.
    Парк технологического автотранспорта АК "АЛРОСА" представлен моделями самосвалов в количестве 256 единиц, что составляет 50 % всей работающей горной техники (табл. 1).

    Такое многообразие моделей автосамосвалов создает определенные трудности при их эксплуатации, текущем обслуживании и ремонте. Из всего существующего семейства большегрузных автомобилей нужно определить модели, более приспособленные для работы в условиях конкретных кимберлитовых месторождений, более производительные и экономичные, с минимальными трудозатратами на ремонт. Своеобразным сертификатом качества машин являются высокие технико-экономические показатели их эксплуатации (табл. 2).
    Исследования, проведенные институтом ЯкутНИПРОалмаз, подтверждают целесообразность отработки коренных алмазоносных месторождений с использованием транспортных схем на основе автомобилей при глубине 520 м (карьер "Мир") и 610 м (карьер "Удачный"). Поэтому в ближайшие 5 – 10 лет в качестве наиболее эффективных и распространенных моделей технологического автотранспорта для кимберлитовых карьеров Якутии следует рассматривать самосвалы грузоподъемностью 40 – 55 и 120 – 140 т. Первые будут представлены машинами БелАЗ-7548 и БелАЗ-7555.
    Более чем 25-летний опыт эксплуатации 40-тонных автосамосвалов показал их хорошую приспособленность к условиям коренных алмазоносных месторождений, достаточно высокие технико-эксплуатационные показатели (табл. 2). С учетом геометрической формы карьеров, когда основные объемы вскрыши сосредоточены на верхних горизонтах, нижние можно отрабатывать с применением машин именно этой грузоподъемности. Эффект достигается как за счет сокращения перевозок пустых пород (уменьшается ширина транспортных берм), так и благодаря применению более рационального типа экскаваторно-автомобильного комплекса.
    Что касается класса особо тяжелых машин, то компания, практически определив рациональную их грузоподъемность – 120 – 140 т, еще не закончила обоснование целесообразной и эффективной модели самосвала. Это связано с постоянным совершенствованием карьерных машин как с механическим, так и с электрическим приводом.
    Проблема является достаточно сложной, так как необходимо учитывать капитальные и эксплуатационные затраты, экологические, эргономические показатели, фактические сроки службы машин, вопросы безопасности. Приоритетность модели самосвала зависит также и от наличия встроенных бортовых и других систем, обеспечивающих эффективную эксплуатацию. Так, на автосамосвалах КАТ-786, НD-1200, D-510Е установлена система измерения массы перевозимого груза, которая состоит из датчиков давления в цилиндрах подвески и бортового компьютера и позволяет не только определять вес каждой загрузки, но и анализировать транспортный процесс целиком, фиксируя время погрузки, разгрузки, движения с грузом и без него и ряд других показателей. Это позволяет отказаться в дальнейшем от стационарной системы "Карат", которая функционально обеспечивает накопление подобной информации, но требует значительно больших эксплуатационных затрат и имеет меньшую точность замеров.

    В настоящее время в условиях Айхальского ГОКа проходят испытания автосамосвалы БелАЗ-7555 и БелАЗ-75131 грузоподъемностью 130 т, имеющие в своем составе бортовой компьютер.
    Опыт эксплуатации автосамосвалов особо большой грузоподъемности предопределил необходимость установки кабины типа "ROPS". Это обеспечивает безопасную работу водителей. Так, на карьере "Удачный" в период гололеда на подъеме наблюдаются случаи пробуксовки впереди идущих машин, что порождает возможность столкновений.
    При транспортировании породы в отвалы с нижних горизонтов карьера автосамосвалы БелАЗ-75191 останавливались до четырех раз из-за перегрева тяговых электродвигателей. Наблюдались случаи перегрева узлов электромеханической трансмиссии автосамосвалов НD-1200. Этим и вызвано решение о целесообразности испытаний в условиях Удачнинского ГОКа автосамосвалов фирмы "Катерпиллар" САТ-785 с гидромеханической трансмиссией.
    В ближайшие годы на карьерах АК "АЛРОСА" в качестве основных будут использоваться следующие модели машин: "Мир"- БелАЗ-75481; "Сытыканский" -БелАЗ-754831; "Юбилейный" – БелАЗ-75125, Дрессер 510Е; "Удачный" – НD-1200 и САТ-785.
    Автомобильный транспорт наряду с явными преимуществами обладает рядом крупных недостатков: создает загазованность в карьере, имеет высокую трудоемкость, потребляет дорогостоящие ресурсы – топливо, шины, запчасти. Поэтому и сегодня продолжается поиск эффективных альтернативных видов транспорта для нижней зоны кимберлитовых карьеров.
    Специалистами УНИПРОмеди и ИГТМ АН Украины предложено на карьере "Юбилейный" использовать автомобильно-клетьевые подъемники АНК-120, предназначенные для автосамосвалов грузоподъемностью 120 – 136 т. При этом самосвалы применяются в качестве сборочного и магистрального монотранспорта (в период остановок подъемников).
    Автосамосвалы, используемые в качестве сборочного транспорта, работают на дне глубокого карьера, так как проектируемые подъемники целесообразны при глубине 120 м и более. На нижних горизонтах автомашины доставляют породу от экскаватора к автомобильной клети. При этом расстояние транспортирования по временным дорогам с неровностями, крутыми уклонами и просыпями не превышает 1 – 1,5 км. Однако отсутствие эффективных решений по строительству объектов подъемника и, как следствие, более высокие капитальные затраты по сравнению с автомобильным транспортом (на 9 – 20 %) не позволят выявить все преимущества комбинированного транспорта.
    Специалисты института ЯкутНИПРОалмаз совместно с научно-производственной фирмой "ЭЛЛРОМ" оценили возможность применения в карьере "Юбилейный" дизель-троллейвозного транспорта на базе автосамосвала Дрессер 510Е. Расчеты показали, что этот способ эффективен лишь при перевозке руды с верхних горизонтов на фабрику.
    Важнейшая задача при разработке перспективных видов машин – снижение негативного воздействия на окружающую среду и человека. Например, карьер "Удачный" по причине загазованности в 1988 году простоял 145 часов, в 1989 – 1108, в 1990 – 1529, в 1991 – 1894, 1992 – 2340, в 1993 – 1958, в 1994 – 1985, в 1995 – 2116, в 1996 – 1286, в 1997 – 1479, в 1998 году – 1302 часа (при средневзвешенной высоте подъема горной массы 200 – 450 м).
    Эта проблема особенно актуальна для карьера "Юбилейный", глубина которого в 1999 году достигла 110 м, а возможности естественного проветривания очень ограничены из-за низкой среднегодовой скорости ветра (3,5 м/с) и значительной продолжительности штилевого периода (11 %). Поэтому поиск альтернативного транспортного средства или технического решения, например использование средств индивидуальной защиты, для перспективного карьера остается практической задачей, чтобы в будущем обеспечить стабильную работу его горнотранспортного комплекса. Необходимо уже сейчас заниматься созданием специальных малотоксичных дизелей, внедрять электронные средства управления, оснащать автомобили эффективными нейтрализаторами отработанных газов. Положительную роль здесь могут сыграть также автомобили, работающие на сжатом газе. Не исключено применение машин с турбовинтовыми установками, имеющими в 10 раз меньшие по сравнению с дизельными двигателями весовые характеристики и позволяющими сократить до 60 % выброс отработанных продуктов.
    Хотелось бы особо отметить важность проектирования, строительства и эксплуатации технологических автодорог в условиях Крайнего Севера. В настоящее время технологические автодороги с твердым покрытием составляют всего 10 %, что отражается на производительности подвижного состава и приводит к увеличению затрат на содержание и ремонт. Остальные дороги имеют щебеночное покрытие. Их необходимо постоянно поддерживать в рабочем состоянии путем подсыпки и планировки, что не всегда соблюдается и приводит к увеличению неровностей и разрушению полотна. Кроме того, автодороги, не имеющие твердого покрытия, в летний период нуждаются в обеспыливании.
    На горно-обогатительных комбинатах компании помимо автодорог с капитальным покрытием, ведущих на обогатительные фабрики и отвалы, было устроено бетонное покрытие на спиральном съезде карьера "Удачный". Опыт эксплуатации показал, что такое покрытие в стесненных условиях кимберлитовых карьеров не всегда оправдано – срок службы в несколько раз меньше нормативного. Из-за трудностей с организацией эффективного водоотвода земляное полотно и основание дорожной одежды оказались переувлажненными. В результате дорожная конструкция потеряла прочность, на поверхности появились трещины и провалы, и уже через два года эксплуатации во многих местах наблюдалось полное разрушение покрытия. Эксплуатация автодорог с блочным покрытием вне карьера (дороги на фабрики, отвалы) также характеризуется небольшим сроком службы. 35-летний опыт строительства и содержания технологических автодорог в условиях кимберлитовых карьеров Якутии указывает на экономическую целесообразность применения чернощебеночного покрытия.
    Предметом дальнейших исследований должны стать разработка и создание эффективных средств диагностики карьерных автодорог. Формирование диагностической базы дорожных служб будет способствовать созданию надежной системы управления качеством ремонта автодорог и учета необходимых для этого ресурсов.
    В заключение необходимо отметить, что кардинальное решение транспортной проблемы на кимберлитовых карьерах Якутии возможно лишь при комплексном подходе, предусматривающем разработку принципиально новых моделей горнотранспортных машин, конструктивное совершенствование силовых установок, обоснование стратегии и тактики организации ремонтов в изменяющихся условиях хозяйствования, использование перспективных видов топлива и систем диагностики, решение других смежных вопросов.
    Для реализации такого подхода АК "АЛРОСА" готова сотрудничать со всеми заинтересованными фирмами и организациями.