По разведанным запасам железных руд железорудная промышленность России занимает первое место в мире. На начало 2002 г. Российская Федерация располагала 172 месторождениями железных руд с запасами по категориям А+В+С1 56,6 млрд т. В структуре запасов преобладают бедные и средние по качеству руды с содержанием железа от 16 до 40%; среднее содержание железа в разведанных рудах составляет 35,87% [1].
Размещение балансовых запасов железных руд по федеральным округам России, объемы их добычи, а также обеспеченность запасами в проектных контурах горных работ разрабатываемых месторождений крайне неравномерны. Почти 59,3% балансовых запасов России находятся в Центральном федеральном округе, где расположен крупнейший железорудный бассейн мира – Курская магнитная аномалия (КМА). В проектных контурах горных работ КМА находится 61,8% балансовых запасов России. На предприятиях этого бассейна в настоящее время добывается 50% сырой руды России.
В Уральском округе сосредоточено 15% запасов балансовых руд России, а добывается 22,7% от общего объема сырой руды в стране. Сибирский округ по обеспеченности балансовыми запасами несколько уступает Уральскому (12,9%); месторождения этого округа вовлечены в разработку в значительно меньшей мере. В наибольшей степени эксплуатируются балансовые запасы Северо-Западного округа (61,9%). Располагая в проектных контурах горных работ 9,1% запасов России, горные предприятия этого округа обеспечили в 2004 г. 18,8% общероссийской добычи.
Станок буровой СБШ-250.
Железная руда в России в настоящее время добывается на 21 предприятии. Как и в предыдущие годы, сохраняется тенденция повышения удельного веса открытой добычи. Ее доля в настоящее время достигает 92,5% (рис.1).
Рис. 1. Добыча сырой железной руды в России в 1990–2004 гг., млн т:
1 – всего сырой руды;
2 – открытым способом;
3 – открытым способом на 8 крупнейших ГОКах.
Для железорудной промышленности России характерна концентрация производства, что проявляется, прежде всего, в увеличении удельного веса добычи на 8 крупнейших ГОКах: Лебединском, Михайловском, Стойленском, Качканарском, Костомукшском, Оленегорском, Ковдорском, Коршуновском. Их суммарный вклад в открытом способе добычи руды в 2004 г. достиг 95,3%. Более 65% железной руды в стране самые ближайшие годы будет добываться в крупных карьерах глубиной более 300 м в условиях крепких и весьма крепких пород, доля которых в вынимаемой горной массе превышает 86%.
Разработка железорудных месторождений открытым способом ведется с применением, главным образом, отечественной техники. Буровое оборудование представлено почти исключительно отечественными буровыми станками, в основном СБШ 250. Экскаваторный парк укомплектован экскаваторами российского производства, за исключением двух экскаваторов САТ 9926, которые в настоящее время эксплуатируются на Михайловском и Костомукшском ГОКах. В значительном количестве на карьерах используются зарубежные электровозы и тяговые агрегаты. Технологический автомобильный парк железорудных карьеров полностью представлен импортными автосамосвалами. Количество автосамосвалов производства стран дальнего зарубежья в общем парке автомобилей железорудной промышленности страны в 2004 г. составляло 17,0%.
Объемы работ, выполняемых горно-транспортным оборудованием на железорудных карьерах, его количество и производительность в различные периоды времени приведены в таблице 1. Для сравнения здесь же представлены показатели оборудования, эксплуатируемого на 8 крупнейших ГОКах страны. Интерпретация данных таблицы будет приводиться в соответствующих разделах статьи.
Таблица 1. Объемы работ горно-транспортного оборудования, его количество и производительность на железорудных карьерах России (1990 – 2004 гг.). В числителе – показатели по железорудной промышленности, в знаменателе – по крупнейшим 8 ГОКам
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Буровое оборудование
Как отмечалось выше, более 86% всего объема вынимаемой горной массы в железорудных карьерах в настоящее время составляют породы и руды крепостью более 14 по шкале М. М. Протодьяконова, требующие применения буровзрывных работ. Для бурения взрывных скважин на карьерах применяют преимущественно мощные буровые станки СБШ 250. На карьерах Михайловского, Лебединского, Костомукшского и Качканарского ГОКов используются, кроме того, буровые станки СБШ 250 МН (МНР), СБШ 270, СБШ 320.
Общее количество этих станков в настоящее время составляет 90% от всего парка, и ими бурится 94,8% всего объема скважин. Инвентарный парк буровых станков на предприятиях железорудной промышленности в 1990 г. составлял 293 единицы. За 1990–2004 гг. он сократился на 43,7% и составляет 165 единиц. Уменьшение количества станков в карьерах происходило значительно медленнее в начале периода (до 1994 г.), чем в дальнейшем. Незначительное пополнение парка буровых станков наблюдается с 1999 г. и по настоящее время, причем это происходило (и происходит) только на крупных предприятиях (рис. 2).
Рис. 2. Парк буровых станков в железорудной промышленности РФ (1) и на 8 крупнейших ГОКах (2) в 1990–2004 гг.
После 1990 г. на карьерах имело место весьма интенсивное сокращение объемов бурения взрывных скважин, в 1998 г. составившее 43% от 1990 года. В последующие годы вплоть до 2004 го прослеживается тенденция наращивания объемов бурения (см. таблицу 1 и рис.3).
Рис. 3. Динамика по годам объемов бурения взрывных скважин на 8 крупнейших ГОКах (1) и на железорудных карьерах РФ (2).
В целом за весь период с 1990 по 2004 гг. уменьшение объемов бурения составило 21,6% (по 8 крупнейшим ГОКам – 12%). Уменьшение объемов бурения в рассматриваемый период объясняется сокращением выемки вскрыши (на 46%), и добычи железной руды (на 24% в 1998 г.). Снижение производительности бурового оборудования происходило медленнее: в 1994 г. на 32%, в 1998 г. на 42% относительно 1990 г. В последующие годы она стала быстро повышаться и в 2004 г. на 8,5% превысила уровень 1990 г., а на карьерах крупнейших ГОКов – на 22,7% (рис.4).
Рис. 4. Динамика годовой производительности среднесписочного бурового станка в 1990–2004 гг.: 1 – на 8 крупнейших ГОКах; 2 – на железорудных карьерах РФ.
Более медленное снижение производительности бурового оборудования, чем объемов бурения, объясняется, наряду со снижением объемов обуриваемой горной массы, постепенным выводом из эксплуатации буровых станков в связи с их полным износом.
Использование парка буровых станков на железорудных карьерах крайне низкое. В целом по железорудной промышленности средний коэффициент использования календарного времени составляет 0,44; по крупнейшим ГОКам он существенно выше – 0,59 (рис. 5).
Рис. 5. Коэффициент использования календарного времени буровых станков в 1990–2004 гг.: 1 – на 8 крупнейших ГОКах; 2 – в железорудной промышленности РФ.
СБШ-250 на заднем плане, на переднем – американский буровой станок «Ingersoll-Rand».
Самый низкий уровень использования бурового оборудования наблюдался в период с 1994 по 1998 г. Если довести коэффициент использования до 0,80 (что имеет место на отдельных крупных предприятиях), то можно в настоящее время на имеющемся оборудовании увеличить объем бурения до 7400 тыс. м, что на 18% больше, чем в 1990 г.
Износ бурового оборудования в железорудной промышленности достаточно высокий. Средневзвешенная величина износа буровых станков на 01.01.01, по данным семи крупнейших ГОКов (за исключением Лебединского), составляла 86,5%. На полностью изношенном буровом оборудовании работают карьеры Оленегорского, Михайловского ГОКов и Бакальского РУ; 60% буровых станков на Костомукшском и Коршуновском ГОКах имеют стопроцентный износ. На Ковдорском ГОКе весь парк бурового оборудования имеет износ 84,5%, самый низкий износ буровых станков на Стойленском ГОКе – 58%. Замена оборудования новыми буровыми станками происходит очень медленно, например, в 2000 г. из семи предприятий только на Костомукшский ГОК поступило 5 буровых станков.
Экскаваторное оборудование
Для погрузки горной массы на железорудных карьерах используются экскаваторы (мехлопаты) ЭКГ 4,6, ЭКГ 5А, ЭКГ 6,3УС, ЭКГ 8И, ЭКГ 10, ЭКГ 12,5, ЭКГ 15. Кроме того, в настоящее время на карьерах Михайловского и Костомукшского ГОКов используются два гидравлических импортных экскаватора САТ 9926. Для отработки высоких уступов, проходки траншей применяются экскаваторы с удлиненным рабочим оборудованием ЭКГ 6,3УС. На карьерах небольшой производственной мощности и на вспомогательных работах применяются экскаваторы с ковшом 4,5 – 5,0 м3. Драглайны с ковшами емкостью от 4 до 15 м3 используются на отвальных работах, переэкскавации и рыхлой вскрыше. Экскаваторный парк за период с 1990 по 2004 г. сократился с 384 до 342 единиц, что составило 11,2% (рис.6).
Рис. 6. Структура экскаваторного парка и количество экскаваторов железорудной промышленности в 1990 – 2004 гг.
Экскаватор ЭКГ-10 и самосвал БелАЗ.
Основными моделями экскаваторов, которые используются на железорудных карьерах, являются ЭКГ 8И, ЭКГ 4,6 (5А). Количество экскаваторов ЭКГ 8И за период с 1990 по 2004 г. снизилось со 199 до 121 (39,2%); экскаваторов ЭКГ 4,6 (5А) – со 142 до 96. Экскаваторы ЭКГ 8И в последние годы интенсивно заменяют экскаваторами ЭКГ 10, число которых к 2004 г. возросло до 79 единиц. Парк экскаваторов ЭКГ 12,5, драглайнов в течение всего рассматриваемого периода оставался неизменным. Количество экскаваторов ЭКГ 6,3УС за этот период возросло на 5 единиц. Три экскаватора ЭКГ 15 эксплуатировались на Лебединском ГОКе до 1996 г., а затем в 2001 г. были выведены из эксплуатации.
Несмотря на значительное сокращение объемов добываемой руды (максимальное в 1997–28,4%) и серьезные финансовые трудности, в 1990–2004 гг. сохранилась тенденция повышения удельного веса применения более мощного экскаваторного оборудования на карьерах. Как следует из рис.7, вместимость ковша среднесписочного экскаватора за этот период повысилась в железорудной промышленности РФ с 6,9 до 7,6 м3, а на 8 крупнейших ГОКах – с 7,8 до 8,5 м3 за счет увеличения числа экскаваторов с ковшами вместимостью 10 – 15 м3. Наибольшее число этих экскаваторов эксплуатировалось на Лебединском, Качканарском, Костомукшском, Михайловском и Оленегорском ГОКах.
Рис. 7. Вместимость ковша среднесписочного экскаватора (м3) на железорудных карьерах РФ (1) и 8 крупнейших ГОКах (2).
Общая вместимость ковшей экскаваторного парка железорудной промышленности в течение всего рассматриваемого периода, несмотря на уменьшение числа экскаваторов, сократилась весьма незначительно и составила в разные годы от 1 до 3% к уровню 1990 г. Это объясняется постоянным выводом из эксплуатации экскаваторов с ковшами малого объема и пополнением экскаваторами с большей вместимостью ковшей (рис. 6 и 8). Максимальное снижение вместимости ковшей наблюдалось с 1996 по 1998 г. (7–11%), когда произошло значительное списание при почти полном отсутствии поступления новых экскаваторов. Аналогично происходила замена экскаваторного парка на крупнейших ГОКах.
Рис. 8. Вместимость ковшей экскаваторного парка железорудной промышленности РФ (1) и 8 крупнейших ГОКов (2) по годам.
Производительность экскаваторного оборудования в течение всего периода соответствует изменению объемов выемочных работ. Максимальная среднегодовая производительность 1 м3 ковша среднесписочного экскаватора была достигнута в 2004 г., составив 88,8% от уровня 1990 г. Основной причиной низкой производительности является сохранение парка экскаваторов на уровне 89% к 1990 г. (рис.9).
Рис. 9. Объем горной массы (млн м3, 1) и среднегодовая производительность 1 м3 ковша среднесписочного экскаватора по горной массе (тыс. м3, 2)
Американский большегрузный автосамосвал «Юнит Риг» (Unit Rig) МТ-3300АС
Использование календарного времени экскаваторного парка железорудной промышленности РФ в среднем составляет 0,5, на крупнейших ГОКах значительно выше – 0,60. На отдельных карьерах, как например, на Стойленском и Ковдорском ГОКах, коэффициент использования календарного времени в среднем составлял, соответственно, 0,75 и 0,71, в отдельные годы достигая 0,81–0,82. Если ориентироваться на средние достигнутые коэффициенты использования календарного времени, то объемы экскавации горной массы на железорудных карьерах могут быть увеличены на 20–25%.
Средневзвешенный износ экскаваторного оборудования, эксплуатируемого на карьерах Михайловского, Стойленского, Костомукшского, Оленегорского, Ковдорского, Коршуновского ГОКов и Бакальского РУ, на 01.01.01 составлял 82,3%. Значительный износ имеют экскаваторы ЭКГ 8И, у которых он находится в пределах от 85 до 100%. Еще более высокую степень износа имеют экскаваторы ЭКГ 4,6 (5А), ЭКГ 6,3 УС, ЭКГ 6/45. Степень износа экскаваторов ЭКГ 10 и ЭКГ 12,5 относительно низка и находится в пределах от 25 до 57%. Практически на каждом предприятии имеется полностью изношенное экскаваторное оборудование.
Автомобильный и железнодорожный транспорт
Перевозка горной массы из забоев в железорудных карьерах России осуществляется автомобильным (в большей мере), железнодорожным, конвейерным и гидравлическим видами транспорта, используемыми как самостоятельно, так и в комбинациях друг с другом. Автомобильный транспорт самостоятельно или в сочетании с железнодорожным применяется на всех железорудных карьерах страны, кроме Первоуральского РУ. Железнодорожный транспорт в настоящее время применяется на большинстве карьеров. Исключение составляют карьеры горно-обогатительного производства ММК, Гороблагодатского РУ, Туканского, Ирбинского, Тейского и Краснокаменского рудоуправлений и рудник «Железный» Ковдорского ГОКа, где для транспортировки руды и вскрыши используются комплексы циклично-поточной технологии. Максимальное снижение объема перевозок автомобильным транспортом произошло в 1998 г. (рис.10).
Рис. 10. Объем перевозок горной массы в железорудных карьерах России по видам транспорта, %:
1 – автомобильный;
2 – железнодорожный;
3 – конвейерный и гидравлический
Максимальный объем перевозок железнодорожным транспортом составил 50,5% к общему объему перевозок в 1998 г. за счет снижения доли автомобильного транспорта. Значительная роль железнодорожного транспорта в перевозках горной массы в карьерах объясняется более низкой стоимостью 1 т·км перевозок по сравнению с автотранспортом. Как следует из рис. 10, начиная с 1998 г. наблюдается устойчивая тенденция снижения доли (34,5% в 2004 г.) железнодорожного транспорта в перевозках горной массы в карьерах и увеличения объемов перевозок горной массы автомобильным транспортом (64% в 2004 г.).
Рис 11. Число автосамосвалов в железорудных карьерах РФ в 1990–2004 гг
Рис 12. Структура парка автосамосвалов в железорудных карьерах РФ в 1990–2004 гг
Парк автосамосвалов на карьерах железорудной промышленности РФ за период 1990–2004 гг. снизился на 232 единицы и составил 65,5% (рис. 11, 12), количество автотонн всего парка за этот период сократилось на 18087, а средняя грузоподъемность среднесписочного автосамосвала возросла до 82 т (рис.13). На крупных карьерах средняя грузоподъемность автосамосвалов увеличилась и к 2004 г. составила 107,5 т, главным образом за счет повышения в автомобильном парке доли большегрузных машин, хотя их среднесписочное число существенно снизилось. Автомобильный парк Костомукшского, Оленегорского, Ковдорского и Коршуновского ГОКов почти полностью укомплектован автосамосвалами грузоподъемностью 120 и более тонн.
Рис. 13. Грузоподъемность 1 среднесписочного автомобиля в железорудной промышленности РФ (1) и на 8 крупнейших ГОКах (2) в 1990–2004 гг.
Автомобильный парк железорудной промышленности России на 83% представлен автосамосвалами Белорусского автомобильного завода.
Автомобильный парк железорудной промышленности на 83% представлен автосамосвалами Белорусского автомобильного завода, и только 17% составляют автомашины заводов дальнего зарубежья. Основными машинами, которые эксплуатируются на карьерах, являются БелАЗ-7519 и БелАЗ 75548 и их модификации грузоподъемностью соответственно 110 и 42,55 т. На карьерах с 1991 г. началось планомерное сокращение количества автомобилей БелАЗ 7519 и замена более совершенными моделями БелАЗ 7512, БелАЗ 75145 и БелАЗ 75131 грузоподъемностью 120 и 130 т.
Более широкое распространение на карьерах различной производительности получили автосамосвалы БелАЗ 75548 и его модификации. Максимума количество этих машин достигло в 1994 г. – 284, сокращение парка этих машин составило в 2004 г. 15% к уровню 1990 г. Автосамосвалы БелАЗ 540 грузоподъемностью 30 т применяются в качестве технологической машины на карьерах малой производительности и на крупных карьерах – в качестве вспомогательной техники. Общее их количество в последние годы сокращалось и в 2004 г. составило 22 единицы.
Производительность автомобильного транспорта на карьерах в 1990–1994 гг. снизилась в среднем на 23%, что соответствует снижению выполняемых объемов горных работ; в 1994–1997 гг. производительность стабилизировалась, испытывая незначительные колебания в разные годы в большую и меньшую стороны (рис.14).
Рис. 14. Среднегодовая производительность 1 т автомобильного парка железорудной промышленности РФ (1) и на 8 крупнейших ГОКах (2).
В 1998–2004 гг. произошло существенное повышение производительности автомобильного транспорта, обусловленное, главным образом, увеличением объемов производства и применением автомобилей большой грузоподъемности. Производительность автосамосвалов в железорудной промышленности в 2004 г. превысила уровень 1990 г. на 30%, а в карьерах крупнейших ГОКов – на 43%. Наиболее высокой производительности автомобильный транспорт достиг на карьерах Михайловского, Стойленского, Лебединского и Оленегорского ГОКов.
Рис. 15. Коэффициент использования календарного времени автомобильного парка на железорудных карьерах РФ (1) и на 8 крупнейших ГОКах (2).
«Россия и другие страны СНГ – один из ключевых перспективных рынков, которому мы уделяем особое внимание»: Роберт Другливер (Robert Droogleever), Генеральный директор ООО «Катерпиллар СНГ»
Средневзвешенный коэффициент использования календарного времени автомобильного парка на железорудных карьерах страны (рис.15) в рассматриваемый период крайне низкий и составляет 0,58. На крупнейших ГОКах страны использование автосамосвалов значительно выше – 0,68. Однако, как показывает анализ работы современных ГОКов, коэффициент использования календарного рабочего времени автомобильного оборудования на некоторых предприятиях достигает 0,80–0,85. Наиболее полно используется автомобильный парк на карьерах Оленегорского (0,76), Лебединского (0,68), Михайловского (0,70), Стойленского (0,67), Ковдорского (0,71) ГОКов. Из этого следует, что при полном использовании оборудования производственные мощности предприятий могут быть значительно увеличены.
Автомобильный парк железорудной промышленности характеризуется высокой степенью износа. Так, например, средняя степень износа автомобильного парка на 01.01.2001 г. на Михайловском ГОКе составляла 84,6, на Стойленском 74,0, Костомукшском 78,8, Коршуновском 59,0 процентов. На Оленегорском ГОКе весь автомобильный парк имеет стопроцентный износ. Кроме того, снижение темпов замены изношенного автомобильного оборудования из-за недостатка у предприятий средств привело к тому, что большая часть парка на карьерах уже морально устарела.
Корпорация TEREX входит в «Большую десятку» наиболее крупных производителей техники в мире. Ее продукция продается более чем в 100 странах мира.
Железнодорожный транспорт на железорудных карьерах используется при перевозке горной массы из забоев главным образом на крупных предприятиях с большим объемом и значительным расстоянием перевозок.
Годовая производительность среднесписочного локомотива в железорудной промышленности РФ превысила уровень 1990 г. уже в 2002 г. главным образом за счет сокращения парка тяговых агрегатов на 41%, а объем перевозок горной массы из забоев за этот период снизился на 18%.
Износ локомотивов и тяговых агрегатов, используемых на карьерах железорудной промышленности, составляет от 43 до 86%, думпкаров – значительно выше: от 67 до 97%, и эта неблагоприятная ситуация с годами усугубляется.
Рассматриваемый период железорудной промышленности России характеризуется следующими особенностями:
- добыча сырой железной руды в 2004 г. составила от уровня 1990 г. 96, 9%, производство товарной руды – 90%; удельный вес открытого способа разработки повысился с 81,9% в 1990 г. до 92,5% в 2004 г.;
- парк горно-транспортного оборудования в период 1990 – 2004 гг. за счет вывода из эксплуатации изношенного и незначительного поступления нового оборудования сократился: бурового на 43,7%, экскаваторного на 11,2, автосамосвалов на 34,5, тяговых агрегатов на 41,0%;
- продолжалось повышение мощности горно-транспортного оборудования на железорудных карьерах: вместимость ковша среднесписочного экскаватора увеличилась с 6,9 м3 в 1990 г. до 7,6 м3 в 2004 г., а на крупнейших ГОКах вместимость ковша составила, соответственно, 7,8 и 8,5 м3, средняя грузоподъемность автосамосвала возросла с 70,2 до 82,0 т, на крупнейших ГОКах – с 87,6 до 107,5 т; суммарная вместимость ковшей экскаваторов на протяжении всего периода практически оставалась неизменной, суммарное количество автотонн парка автомобилей снизилось в 2004 г. относительно 1990 г. на 33,1%, а производительность 1 автотонны возросла на 30%;
- годовая производительность карьерных автосамосвалов и локомотивов в 2004 г. в целом по железорудной промышленности, соответственно, превысила уровень 1990 г. на 30 и 51%, производительность бурового оборудования на 8,4%, производительность экскаваторного составила 97,5% от уровня 1990 г;
- средневзвешенный коэффициент использования календарного времени парка горно-транспортного оборудования железорудной промышленности крайне низок и составляет: бурового оборудования 0,44, экскаваторного 0,50, автомобильного 0,58; однако, как показывает опыт работы ГОКов в настоящее время, эти коэффициенты в отдельные периоды достигали 0,80–0,85, и производственные мощности предприятий могут существенно возрасти;
- перевозка горной массы из забоев на железорудных карьерах РФ преимущественно осуществляется автомобильным транспортом: в 2004 г. его доля составила 64%;
- реконструкции и технического перевооружения на большинстве предприятий за весь период не проводилось, в результате чего износ основных фондов возрос с 45 до 60%, горно-транспортного оборудования достиг: бурового – 86,5, экскаваторного – 82,3, автомобильного – 84,6; тяговых агрегатов – 86, думпкаров – 97%; практически на всех предприятиях имеется в работе оборудование с износом 100%.
Учитывая вышесказанное, а также то, что большая часть руды добывается на предприятиях, которые обеспечены запасами не менее чем на 50–100 лет, имеется возможность в ближайшее время увеличить объемы производства.
Литература
- Сухорученков А. И. Железорудная база черной металлургии//Горн. журн. – № 10.– С. 55 – 57.
- Технико-экономические показатели горных предприятий за 1990 – 2004 гг. – Екатеринбург: ИГД УрО РАН.– 2005.– 430 с.
Автор: Павлов А.И. Павлов О.А.
Источник: Горная техника
