Правила добычи полезных ископаемых открытым способом
Вопросы обеспечение требований законодательства
Добыча полезных ископаемых традиционно является деятельностью, сопряженной с повышенными рисками для работников профильных предприятий и в целом для экономики отрасли. Несмотря на то, что в последние годы появляется всё больше решений для предотвращения нештатных ситуаций при открытой и подземной добыче, не все горнодобывающие компании Российской Федерации спешат внедрять перспективные технологии в области промышленной безопасности.
Зачастую предприятия ограничиваются решениями «для галочки», которые формально может и соответствуют правилам и нормам законодательства, но по сути не отвечают требованиям закона и вызовам времени. В итоге, невнимание к прогрессивным технологиям, экономия средств, непонимание степени своей ответственности за последствия и даже нежелание её нести, приводят к плачевным результатам. В то же время у предприятий есть все возможности избегать пагубных последствий инцидентов при сравнительно невысоких затратах. Достаточно осознавать, что от того, как организован контроль за персоналом и техникой на объектах добычи, зависят жизни сотрудников, сохранность оборудования, эффективность труда и, в конечном счёте, прибыль предприятия. Столь же необходимо следить за современными решениями и пробовать их в деле. В этой статье мы попытаемся рассмотреть некоторые высокотехнологичные решения и посоветовать оптимальные варианты для обеспечения должного уровня промышленной безопасности при ведении открытых горных работ на разрезах и карьерах.
Для начала проиллюстрируем общее состояние открытой горной добычи, обратившись к Годовому отчету о деятельности Ростехнадзора за 2017 год. Как сообщает федеральное ведомство, на территории Российской Федерации в активной эксплуатации находится боле 1800 карьеров. Динамика объемов добычи за последние 17 лет пусть не стабильно, но все же коррелирует с количеством несчастных случаев. Однако, если ещё 5 лет назад процентное соотношение «добыча-инцидент» начало снижаться, то сегодня мы опять наблюдаем удручающую статистику. Только за 2017 год при объеме добычи горной массы в 1284 млн кубометров количество аварий составило 4 случая, а смертей – 56 случаев. К сожалению, «за кадром» остаются случаи травмирования, которых на порядок больше. Но даже при отсутствии точных данных о таких инцидентах, отчет явно дает понять, что практически за каждым инцидентом стоит совокупность факторов, среди которых: отсутствие производственного контроля и пренебрежение требованиями промышленной безопасности.
В дальнейшем разговоре о требованиях, как и было обозначено в теме статьи, необходимо акцентировать внимание на нормах законодательства. Общим для открытой и подземной добычи полезных ископаемых является Приказ Ростехнадзора от 11.12.2013 N 599 «Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности “Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых”».
В Пункте 597 данного Приказа говорится о том, что «При использовании средств позиционирования для обеспечения безопасной эксплуатации технологического транспорта и добычного оборудования, контроля скоростных режимов и взаимного расположения горнотранспортных средств и исполнительных механизмов» должны соблюдаться следующие условия: непрерывная передача координат и скоростей движения в диспетчерский пункт с отображением навигационных параметров на терминалах операторов; точность позиционирования. При этом точность позиционирования должна составлять: для карьерного автомобильного транспорта и бульдозеров – не более 3 м; для железнодорожного транспорта – не более 1 м; для исполнительных механизмов буровых станков и добычного оборудования – не более 0,1 м; для персонала – не более 3 м.
Отдельно в Приказе 599 уточняется: «Персонал, находящийся на объекте ведения горных работ, должен быть оснащен индивидуальными средствами позиционирования с непрерывной передачей местоположения персонала в диспетчерский пункт. Программное обеспечение должно обеспечивать своевременную сигнализацию и оповещение персонала об опасности столкновений, возможных наездов, приближении к опасным зонам, нарушений технологических параметров и режимов эксплуатации горнотранспортного оборудования».
Последние требования из перечисленных выше представляют наибольшую трудность в практической реализации. Если для позиционирования транспорта на рынке высоких технологий существует достаточно систем, позволяющих обеспечивать контроль местонахождения подвижной техники с необходимой точностью, то для решения задачи позиционирования персонала есть очевидный дефицит профильных решений, которые могли бы отвечать всем требованиям Приказа 599. Даже при технической возможности обеспечивать точность позиционирования до 1-3 метров, далеко не все решения способны одновременно гарантировать стабильную обратную связь, аварийное оповещение о нештатных ситуациях и, тем более, предупреждать об опасности столкновений людей с техникой и приближении горнорабочих к опасным зонам. Попробуем вкратце разобрать популярные решения и рассмотреть альтернативу, способную комплексно решать поставленные задачи.
В числе наиболее распространенных систем автоматизации процесса добычи горной массы и обеспечения промышленной безопасности на карьерах можно выделить Modular, (АСУ ГТК) Wenco и разработки компании «ВИСТ Групп». Например, Modular бесспорно стоит на первых местах, если речь идет об управлении горнотранспортным комплексом. В том же направлении работает Wenco, предлагая компаниям действительно качественные решения для автоматизации горного производства с упором на транспорт и оборудование. Не менее надежная репутация сохраняется у «ВИСТ Групп», которая поставляет широкий спектр решений – в том числе, для контроля сближений техники и персонала.
Однако, снова напоминая о требованиях Приказа 599, стоит отметить, что, например, решения последней упомянутой компании имеют ограничение в виде 5-метровой точности, тогда как требуемый в России предел – 3 метра. К тому же, технологии всех перечисленных систем нацелены именно на контроль транспорта и только во вторую очередь на контроль персонала. Ведь в случае с обеспечением безопасности рабочих должны предъявляться более строгие требования к точности в определении местоположения, к оперативности при передаче информации и к другим деталям, которые более первостепенны в антропогенном смысле. Иными словами, перечисленные системы не могут гарантировать предотвращение инцидентов, когда в зоне внимания человек, а не машина.
В результате анализа и сравнения этих и других поставщиков систем, декларирующих повышение уровня безопасности при добычи полезных ископаемых, на мой взгляд стоит обратить пристальное внимание на альтернативу в виде системы RealTrac. Горнодобывающим компаниям, которые заинтересованы в точном контроле персонала, она должна быть интересна по причине способности решать гораздо более широкий круг задач. Преимущество системы RealTrac состоит в том, что она многофункциональная и заключает в себе возможность надежно контролировать персонал – ровно в соответствии требованиями Приказа Ростехнадзора N 599. Благодаря применяемым технологиям, оборудованию и программным решениям, система RealTrac помогает точно позиционировать персонал, предупреждать горнорабочих об опасных сближениях с техникой и оповещать о нештатных ситуациях. Сверх того, в этой системе передача данных на разрезе или карьере реализуется с помощью продукта «RealTrac Передача данных». Данный продукт позволяет организовать передачу данных от персонального трекера горнорабочего по каналу Wi-Fi или LoRa. Все это позволяет интегрировать систему безопасности на аппаратном уровне со сторонними датчиками (например, температуры, давления и т.д.) и на программном с SAP, ERP, CRM и другими системами управления горнодобывающим предприятием. То есть в данном случае реализуется функция контроля всех процессов по принципу «единого окна», а не с помощью разрозненных систем.
Описывая особенности тех или иных систем и выделяя оптимальные варианты, мы, конечно, не вправе навязывать читателям конкретное решение. Безусловно, очень многое зависит от реальных условий и специфики работы конкретного предприятия. Однако, главный совет – не стоять на месте и пробовать новые возможности, не дожидаясь указки сверху или, когда случится следующий инцидент. На рынке информационных технологий, в том числе для горной добычи, сейчас нет риска стать жертвой обмана или потратить деньги зря. Каждая серьёзная компания-поставщик готова предоставить вам возможность протестировать свои решения, чтобы вы лично убедились в достоинствах или обнаружили недостатки. Самое важное, не стоять на месте и знать, что игнорирование требований безопасности и отрыв от современных технологий – это тупиковый путь в никуда для компании из любой отрасли и любого масштаба.
Источник: https://proteh.org/
Добыча полезных ископаемых составляет важную часть экономики многих государств, включая Россию. Кроме подземной добычи ее важную часть составляет разработка открытым способом — в том случае, если залежи располагаются сравнительно неглубоко. Для этого используются современные технологии, применяется множество видов карьерной спецтехники.
Трудно сказать, когда человечество начало разработку первого в своей истории карьера. Но наверняка это произошло раньше, чем был вырыт первый рудник: добывать ископаемые, находящиеся непосредственно под поверхностью, а то и на ней, — много проще. Так или иначе, будет верным сказать, что человечество эволюционировало вместе с технологией добычи полезных минералов и строительных материалов. В ходе разработки карьера вынимаются и подвергаются сортировке миллионы тонн породы, что не может не влиять на состояние окружающей среды, как минимум — в местном масштабе. Тем не менее потребность цивилизации в полезных ископаемых, начиная с угля и заканчивая драгоценными металлами, век от века растет — а соответственно, растут и масштабы добычи.
К положительным сторонам добычи полезных ископаемых открытым способом нужно отнести такие факторы, как простота подготовительных (вскрышных и других) работ, относительная безопасность участников производственного процесса, сравнительно невысокие затраты на изыскательские работы и собственно добычу, большая производительность при извлечении породы.
Однако, помимо достоинств, у открытой разработки есть и свои недостатки. К ним относятся большое число работающей в карьере техники и оборудования, а значит, и немалые затраты на его приобретение и обслуживание. С углублением котлована растут и расходы на разработку залежей: доставка породы на обогатительный комбинат или пункт предварительной сортировки требует все больших усилий и все более длинных маршрутов для техники, следовательно, растут и затраты компании-разработчика.
Технологический цикл добычи полезных ископаемых открытым способом начинается с геологоразведки.
Необходимо не только найти залежи, но и оценить их объем, состав породы и глубину залегания на предмет целесообразности добычи. Далее проводятся предварительные работы на месте будущих разработок, которые включают в себя осушение (иногда обводнение) территории, прокладку коммуникаций (подъездные пути, электричество, связь, Интернет), выкорчевывание леса и возведение административных и вспомогательных построек. Сколько времени проходит с момента завершения геологоразведки до окончания предварительных работ, однозначно сказать нельзя: это зависит от инвестиций в будущий карьер, характера местности, климатических и погодных факторов.
Карьерный экскаватор
При добыче полезных ископаемых открытым способом — будь то залежи угля, марганца, руд, содержащих металлы, — широко используют карьерные экскаваторы — машины циклического действия, малосвязные или черпающие разрушенные породы и перемещающие их последовательно, прерывая копание на время перемещения породы. Вскрытие месторождений, выемка минералов и их последующая погрузка в транспортные средства — основные функции этих машин. Наряду с гигантскими многоковшовыми шагающими экскаваторами, роторными и канатными электрическими машинами наибольшее распространение при разработках открытым способом получили гидравлические карьерные экскаваторы на гусеничном ходу. Характерный образец машин этого типа — Liebherr R9250. Оснащенный ковшом объемом 15 кубометров, он отлично подходит для работы с самосвалами 100-тонного класса. В зависимости от условий работы модель оснащается дизельной либо электрической силовой установкой мощностью 287 л.с.. Скорость вращения поворотного мотора — 8 оборотов в минуту. Машина может оснащаться как прямой, так и обратной лопатой и способна работать даже при экстремально низких температурах: до минус 40—50 градусов Цельсия. У модели R9250, как и у других машин семейства экскаваторов Liebherr, низкий центр тяжести и большая глубина копания: 8,7 метра. Полная масса машины — 253,5 тонны.
Собственно разработка карьера начинается со вскрышных работ.
Необходимо удалить поверхностный, пустой слой породы, под которой находятся залежи полезных ископаемых. Для этого слоями удаляется грунт, в результате чего по периметру будущего карьера образуется каскад уступов. Если раньше для этих целей широко применялись буровзрывные работы, то сегодня для вскрышных работ чаще используется специальная техника, прежде всего — экскаваторы и погрузчики, а для вывоза пустой породы — карьерные самосвалы. Чем тоньше поверхностный слой — тем более эффективны горные работы: эффективность разработки открытым способом определяется соотношением перемещенной пустой породы к результату добычи. Количество кубических метров снятого грунта делится на тоннаж изъятого ископаемого.
Карьерный погрузчик
Обладающие куда более внушительными размерами, чем их строительные собратья, эти землеройно-транспортные машины на колесном или гусеничном ходу имеют в качестве главного рабочего органа ковш вместимостью до 10 кубометров и более, шарнирно закрепленный на конце стрелы и разгружающийся вперед. К функциям карьерных погрузчиков относятся рыхлительные и бульдозерные работы, резка и транспортировка породы, а также ее загрузка в кузов самосвала.
Современные машины этого типа имеют эксплуатационную массу до 62 тонн. Кроме фронтального ковша в качестве сменного оборудования для карьерных погрузчиков используются бульдозерный нож, рыхлитель, грузоподъемная платформа и другие агрегаты.
Яркий представитель семейства карьерных погрузчиков — модель именитого японского производителя спецтехники Komatsu WA600-8. Этот карьерный погрузчик имеет эксплуатационную массу 55 тонн и оснащен ковшом объема 7,03 кубометра. Оригинальный силовой агрегат погрузчика SAS6D170E-7 мощностью 529 лошадиных сил соответствует стандартам экологичности Tier 4 Final. По словам компании-разработчика, модель имеет целый ряд улучшений сравнительно с техникой Komatsu предыдущих поколений — в частности, у WA600-8 существенно улучшена обзорность кабины, а кресло оператора снабжено функцией подогрева.
Та же самая техника используется для непосредственной добычи полезных ископаемых.
В настоящее время из соображений экономической целесообразности многие процессы автоматизируются — например, все более широкое распространение получают беспилотные самосвалы, не требующие наличия водителя и часто вообще не имеющие кабины; встречаются и объекты, где управление процессом добычи осуществляется полностью дистанционно («умный карьер»). При более высоких первоначальных затратах такой подход гарантирует значительную экономию на оплате труда персонала, а кроме того, обеспечивает безопасность жизни и здоровья сотрудников добывающего предприятия. Тем не менее даже работа в технически оснащенном карьере по-прежнему считается довольно тяжелой, а порой и экстремальной для человеческого организма и поэтому требует высокой физической и психологической стабильности. В то же время вред от работы в карьере для человеческого организма намного меньше, чем в шахте, а уровень травматизма — существенно ниже.
Полезные ископаемые, добываемые в карьере, подвергаются дроблению и сортировке на месте либо транспортируются самосвалами в перевалочные пункты и далее — на обогатительные комбинаты. Вывоз породы из карьера осуществляется карьерными самосвалами; наиболее вместительные образцы этой техники способны транспортировать около пятисот тонн груза — однако по дорогам общего пользования эта техника в силу своих габаритов передвигаться не может, поэтому к месту работ ее обычно доставляют в разобранном виде, по железной дороге, автотрассе или морским транспортом.
Карьерный комбайн
На смену буро-взрывным методам при разработке полезных ископаемых открытым способом все чаще приходят карьерные комбайны, позволяющие не только добывать материал, но и погружать его напрямую в грузовики либо укладывать в отвалы. Если самосвал занят другой работой, срезанная комбайном порода подается по конвейеру и отсыпается в отвал. Именно так работают комбайны компании Wirtgen. В зависимости от угла поворота их конвейера материал может складироваться в один отвал с 3—5 заходов срезания породы. В дальнейшем материал загружается в кузов самосвала с помощью карьерного погрузчика. В зависимости от высоты полученного отвала при помощи фронтального погрузчика возможно выполнять погрузку материала.
Наиболее производительные карьерные комбайны Wirtgen для разработки мягких и крепких горных пород 4200SM рассчитаны на глубину фрезерования до 830 и 650 миллиметров при ширине фрезерования 4,2 метра. Кроме своей основной задачи — добычи угля, известняка, боксита, железной руды, фосфатов, горючего сланца, кимберлита, соли — эти карьерные комбайны способны эффективно работать в строительстве, включая дорожное. В частности, этим машинам по силам выполнение таких функций, как прокладка трассы для строительства дорог и сооружения рельсового пути, точное фрезерование траншей, плоскостей и откосов, фрезерование каналов, формирование подошвы тоннеля и восстановление дорог.
Открытым способом добывают множество ценных ископаемых: уголь, янтарь, мрамор, алмазы — список можно продолжать очень долго. А разработка карьера может продолжаться от нескольких лет до многих десятилетий. Например, разработка карьера Бингем-Каньон в США, штат Юта, глубина котлована которого в настоящее время составляет 1200 метров, продолжается с 1863 года.
На особенности добычи влияет множество факторов; горняки говорят, что двух идентичных карьеров в принципе не существует. Тем не менее большинство этих сооружений имеет ряд общих элементов; среди них — рабочий и нерабочий борт; дно или подошва — нижняя площадка уступа; нижний и верхний контуры; вскрышные и очистные уступы; площадки (ниже откоса, выше откоса); пункт приема породы; транспортные коммуникации. Периметр подошвы карьера определяется удобством добычи породы и ее погрузки в карьерные самосвалы.
Карьерный самосвал
Карьерные самосвалы — разновидность внедорожных машин этого типа, используемых при разработке месторождений открытым способом. Из-за внушительных размеров их эксплуатация на дорогах общего пользования невозможна — и к месту работ их доставляют в разобранном виде. Наиболее целесообразной для тяжелых самосвалов признана схема с двумя осями, с разгрузкой назад, с задним или полным приводом Отдельный подкласс карьерных самосвалов составляют машины шарнирно-сочлененной конструкции, для которых используется трехосная схема. Например, такие, как выпускает южноафриканская компания Bell — каждый пятый шарнирно-сочлененный самосвал в мире сходит с ее конвейера. Главная особенность этой техники — наименьшая масса во всех классах грузоподъемности, что достигается благодаря применению высокопрочного сварного шасси из легированной стали и долговечных, оптимизированных для уменьшения веса, компонентов. Среди других особенностей — мощные двигатели Mercedes Benz и трансмиссии со встроенным замедлителем ZF и Allison. Одна из популярных моделей — BELL B50D с колесной формулой 6×6 при собственной массе 34,5 тонны способна перевозить 45,4 тонны груза. Она оснащена дизельным двигателем мощностью 523 л.с. и 640-литровым топливным баком. Из систем безопасности самосвала нужно отметить автоматический горный тормоз, функцию быстрой заливки топлива с сухим затвором и мониторинг давления в шинах и защиту кабины от опрокидывания и падающих предметов.
Как уже было сказано выше, добыча полезных ископаемых не проходит даром для экологии.
Устройство карьера разрушает ландшафт, складывавшийся веками, а порой и тысячелетиями. Выкорчевываются многие гектары лесов, осушаются озера, производятся взрывные работы, изменяется уровень грунтовых вод. Тысячи кубометров почвы, которые могли бы быть использованы в сельскохозяйственных целях, в ходе вскрышных работ превращаются в отвалы. В зависимости от химического состава грунта отвалы могут содержать элементы, опасные не только для растительного и животного мира, но и для здоровья людей, живущих в близлежащих населенных пунктах. Их жители также страдают от высокого уровня шума, загрязнения сточных вод и выбросов угарного газа от двигателей спецтехники и оборудования.
Несмотря на то, что добыча полезных ископаемых открытым способом наносит ощутимый вред окружающей среде, вредные последствия от нее можно минимизировать. Для этого выработанные карьеры часто заполняют водой, создавая искусственные водоемы, а на прилегающих территориях проводят рекультивацию, засаживая их деревьями и кустарниками. Что касается отвальных пород, из них нередко получают минеральные удобрения, глинозем, а также некоторые виды строительных материалов. Все эти меры позволяют не только частично компенсировать ущерб, нанесенный природе открытыми разработками, но зачастую и получить экономическую выгоду. В мире год от года растет число предприятий, специализирующихся, занятых окультуриванием территории выработанных карьеров и переработкой отходов добычи.
Дробильное оборудование
Нередко первичная переработка полезных ископаемых выполняется непосредственно на месте добычи. Для этого используется различное дробильно-сортировочное оборудование. Например, для обработки известняка и других материалов с невысокой абразивностью хорошо подходят роторные дробилки с горизонтальным валом Telsmith первичного и вторичного дробления. Они сконструированы с большим запасом прочности и имеют цельный массивный ротор, что является их основным преимуществом сравнительно с представленными на рынке аналогами, а также большую камеру дробления, которая обеспечивает высокую производительность и кубовидную форму материала на выходе. Наиболее производительная из дробилок для первичного дробления — Telsmith 6071 с приводом мощностью 800—1500 л.с., которая имеет производительность 1000—2100 тонн в час. Дробилка эксплуатационной массой 89 тонн рассчитана на максимальный размер входящего куска 1422 мм. Из дробилок для вторичного дробления наиболее производительная — Telsmith 5263 с приводом мощностью 300 л.с,; ее производительность достигает 320 тонн в час. Эта модель рассчитана на максимальный размер входящего куска 406 мм; вес дробилки — 22 тонны.
Источник: https://proteh.org/