Угольные разрезы

Энергетическое обследование угольного разреза позволяет определить, как расход электроэнергии и топлива связан с открытой добычей угля, перемещением вскрышной породы, работой экскаваторов, карьерных самосвалов, буровых установок, водоотлива и дробильного оборудования. Особенность разреза заключается в постоянном изменении условий производства: по мере разработки карьера меняются рабочие горизонты, транспортные маршруты, высота подъёма горной массы и соотношение добычи угля и вскрышных работ.

Поэтому увеличение расхода топлива на тонну добытого угля не обязательно означает ухудшение технического состояния машин. Самосвал может перевозить прежнюю массу, но преодолевать более длинный маршрут или больший подъём. Кроме того, рост объёма вскрышных работ увеличивает транспортную нагрузку, которая не отражается непосредственно в количестве добытого товарного угля. Задача обследования — разделить влияние этих условий и установить, какие изменения энергопотребления имеют технологическое объяснение, а какие требуют проверки организации работы оборудования.

Энергетический баланс добычи угля и вскрышных работ

В открытой угледобыче необходимо разграничивать энергию, затрачиваемую непосредственно на добычу угля, и энергию, необходимую для перемещения вскрышной массы. Вскрыша обеспечивает доступ к угольным пластам, но объём перемещённой породы не равен объёму полученной продукции.

Если учитывать весь расход топлива горнотранспортного комплекса только в пересчёте на тонну угля, изменение объёма вскрышных работ будет влиять на показатель даже при неизменной эффективности техники. Например, при увеличении количества перемещаемой вскрыши и сохранении прежнего объёма добычи общий расход топлива может возрасти. Это не доказывает, что самосвалы стали работать хуже: они могли выполнить больший объём технологически необходимой работы.

Специалист использует сменные сведения о добыче угля и перемещении вскрышной массы, сопоставляя их с расходом топлива на соответствующих маршрутах. Отдельно устанавливают, какие машины обслуживают каждый поток и позволяют ли имеющиеся данные разграничить их потребление.

Отношение объёма вскрыши к объёму добычи характеризует изменение структуры горных работ. При существенном изменении этого соотношения энергетические показатели двух периодов необходимо сравнивать с учётом фактически выполненных операций, а не только массы угля.

Результатом становится раздельное представление энергетических нагрузок добычи и вскрыши. Оно позволяет увидеть, связано ли увеличение общего расхода с изменением объёма работ или требуется дальнейшее исследование конкретного технологического звена.

Транспортное плечо и положение рабочих горизонтов

Транспортное плечо — расстояние, которое карьерная техника проходит при перевозке горной массы. Его изменение непосредственно влияет на продолжительность рейса и потребность в топливе. Для угольного разреза важна также разница высот между местом погрузки и пунктом разгрузки.

По мере углубления карьера маршрут от рабочего горизонта до места разгрузки может удлиняться. Одновременно возрастает значение уклонов технологических дорог. Поэтому даже исправный самосвал при одинаковой загрузке способен расходовать больше топлива на перевозку одной тонны материала.

В ходе обследования специалист сопоставляет фактические маршруты, расстояния гружёного и порожнего пробега, высотные отметки, объём перевозки и расход топлива. Для корректного сравнения необходимо учитывать, что движение с грузом и возвращение порожней машины имеют разные энергетические характеристики.

Если расход топлива вырос после изменения маршрута, сначала проверяют, насколько увеличилась транспортная работа. Только после этого можно оценивать влияние эксплуатационного режима или технического состояния машины.

Сравнение без сведений о маршрутах и положении рабочих горизонтов способно привести к ошибочному выводу о неэффективности транспортного оборудования. Для достоверной оценки необходимо рассматривать расход топлива в связи с расстоянием перевозки, изменением высоты и фактической массой груза.

Энергопотребление полного транспортного цикла самосвала

Рабочий цикл карьерного самосвала включает погрузку, движение с грузом, разгрузку, порожний пробег и возможные периоды ожидания. Все эти состояния влияют на общий расход топлива, но только часть времени непосредственно связана с перемещением горной массы.

При обследовании специалист разделяет продолжительность основных операций и сопоставляет её с данными о расходе топлива. Особое внимание уделяется гружёному пробегу, возвращению без груза и холостому ходу.

Например, если два самосвала перевозят сопоставимое количество угля по одинаковому маршруту, но один проводит больше времени в очереди на погрузку, его расход топлива на тонну может оказаться выше. В таком случае причина различия может заключаться в организации транспортного цикла, а не в технической неисправности двигателя.

Для проверки необходимо знать продолжительность ожиданий, фактические маршруты и условия выполнения рейсов. Одной величины сменного расхода топлива недостаточно, чтобы определить, какая часть потребления связана с перевозкой, а какая приходится на остальные режимы.

После разграничения операций можно сопоставлять циклы с близкой загрузкой, расстояниями и дорожными условиями. Если при сопоставимых условиях наблюдаются различия в расходе, появляется основание для более подробной проверки соответствующих машин и режимов эксплуатации.

Взаимодействие экскаваторов и карьерного транспорта

Производительность горнотранспортного комплекса зависит от согласованной работы экскаваторов и самосвалов. Если транспорт прибывает быстрее, чем экскаватор может выполнить погрузку, возникают очереди. Если самосвалов недостаточно, экскаватор может простаивать в ожидании очередной машины.

Оба состояния влияют на энергетические показатели. Работа двигателей во время ожидания увеличивает расход топлива без соответствующего увеличения перевезённого объёма. Простой погрузочного оборудования также изменяет соотношение времени работы и фактической производительности.

Специалист сопоставляет сменные графики экскаваторов и транспорта, продолжительность погрузки, время ожидания и количество выполненных рейсов. Это позволяет установить, какие участки технологической цепочки ограничивают производительность и где возникают несогласованные режимы работы.

При этом очередь у экскаватора не обязательно свидетельствует о недостаточной производительности самой машины. Причина может находиться в распределении транспорта, продолжительности рейсов или организации разгрузки. Поэтому анализ охватывает последовательность операций от погрузки до возвращения самосвала.

Полученные данные помогают определить, требует ли дальнейшего рассмотрения организация транспортных циклов, маршруты движения или взаимодействие техники. Решение должно быть связано с подтверждённым ограничением технологического процесса, а не с общим требованием сократить расход топлива.

Влияние дорожных и погодных условий

Для сопоставления расхода топлива карьерного транспорта необходимо учитывать состояние технологических дорог. Уклоны, дорожные условия и фактическая протяжённость маршрутов могут изменять энергетические затраты при выполнении одинаковой по массе перевозки.

Погодные условия также влияют на сопоставимость транспортных циклов. Поэтому данные за разные периоды нельзя оценивать без проверки условий, в которых работала техника.

Например, увеличение времени рейса при неизменном расстоянии может сопровождаться изменением дорожных условий и режима движения. Если расход топлива также увеличился, необходимо сопоставить эти обстоятельства прежде, чем связывать изменение показателя с неисправностью самосвала.

Для анализа используют сведения о маршрутах, продолжительности циклов, грузоподъёмности машин, погодных и дорожных условиях. Такое сопоставление позволяет выделить периоды с близкими условиями работы и определить, насколько корректно сравнение энергетических показателей.

Энергопотребление экскавации, бурения и дробления

Помимо транспортирования, открытая добыча угля включает работу экскаваторов, буровых установок и оборудования дробления. Энергопотребление этих процессов связано с объёмом выполненных операций и свойствами разрабатываемого материала.

При анализе экскавации специалист сопоставляет часы работы оборудования и объёмы перемещаемой массы. Важно учитывать, что изменение энергетических затрат может быть связано с характеристиками породы, а не только с управлением машиной.

Например, при изменении свойств разрабатываемой породы энергия, необходимая для её разработки, может увеличиться даже при исправном оборудовании. Поэтому повышенный расход не следует автоматически трактовать как следствие неоптимального режима экскаватора.

Для буровых установок и дробления также устанавливают соответствие между продолжительностью работы и фактическими производственными операциями. Эти нагрузки необходимо учитывать отдельно от карьерных перевозок, чтобы изменение одного технологического процесса не искажало оценку другого.

Раздельное рассмотрение экскавации, бурения и дробления позволяет определить вклад соответствующих операций в общую энергетическую модель разреза. Если данные по оборудованию недостаточны, выводы ограничиваются уровнем имеющегося учёта.

Водоотлив и вспомогательные нагрузки разреза

Водоотлив относится к обеспечивающим технологическим процессам. Его энергопотребление определяется необходимостью удаления воды и поддержания условий работы горных участков, поэтому оно не обязательно изменяется пропорционально количеству добытого угля.

При уменьшении добычи потребность в работе водоотливного оборудования может сохраняться. В такой ситуации удельный расход электроэнергии на тонну угля увеличивается, хотя причина изменения показателя связана с соотношением производственной и вспомогательной нагрузки.

При обследовании расход энергии на водоотлив отделяют от основных добычных и транспортных процессов. Это необходимо, чтобы увеличение доли обеспечивающих нагрузок не воспринималось автоматически как ухудшение эффективности экскаваторов или самосвалов.

Возможность изменения режима водоотлива рассматривается только с учётом необходимых условий эксплуатации разреза. Общая задача сокращения энергопотребления не является достаточным основанием для уменьшения работы оборудования, обеспечивающего горные операции.

Особенности конвейерной транспортировки

Если на угольном разрезе используется конвейерная схема, характер энергетической нагрузки отличается от самосвального транспорта. Вместо расхода топлива карьерных автомобилей необходимо рассматривать электрические нагрузки приводного оборудования.

При этом сохраняется основная задача: сопоставить энергопотребление с объёмом транспортируемой массы и условиями её перемещения. Однако данные и способы разграничения потребления будут отличаться от анализа автомобильных рейсов.

Поэтому энергетические показатели конвейерной и самосвальной схем нельзя непосредственно сравнивать по расходу топлива. Сначала необходимо установить границы потребления и фактически выполняемую транспортную работу для каждого варианта.

Такое различие важно при определении состава обследования: тип транспортной схемы влияет на необходимые сведения учёта, исследуемое оборудование и интерпретацию результатов.

Исходные данные для обследования угольного разреза

Для обоснованной оценки энергетических показателей необходимо связать расход ресурсов с объёмами добычи, параметрами транспортирования и режимами работы оборудования. Основными исходными сведениями являются:

• Сменные объёмы добытого угля и перемещённой вскрышной массы. Позволяют разграничить производственные потоки и оценить изменение соотношения вскрышных и добычных работ.
• Расстояния перевозки и высотные отметки. Необходимы для сопоставления транспортной работы при различном положении рабочих горизонтов.
• Топливные данные карьерных самосвалов. Используются для определения расхода при выполнении соответствующих перевозок.
• Часы работы экскаваторов, буровых установок и дробильного оборудования. Помогают связать энергопотребление с продолжительностью технологических операций.
• Маршруты и продолжительность транспортных циклов. Позволяют разделить гружёный и порожний пробег, а также периоды ожидания.
• Сведения о грузоподъёмности техники. Используются для сопоставления циклов с различной загрузкой.
• Данные о продолжительности очередей на погрузке и разгрузке. Необходимы для анализа взаимодействия экскаваторов и транспорта.
• Погодные и дорожные условия. Помогают определить сопоставимость периодов эксплуатации карьерной техники.

Эти сведения позволяют последовательно установить, какая работа была выполнена, сколько ресурсов потребовалось и какие условия повлияли на энергетический показатель.

Если отсутствуют маршруты и параметры транспортных циклов, невозможно достоверно объяснить изменение расхода топлива на перевозку. Если не разграничены объёмы угля и вскрыши, оценка энергоёмкости только по товарному углю может исказить результат.

Результаты энергетического обследования угольного разреза

Результатом обследования становится раздельная энергетическая модель открытой угледобычи. Она показывает связь между добычей угля, перемещением вскрышной массы, работой карьерного транспорта, экскаваторов и вспомогательного оборудования.

В модели отдельно рассматривают топливные затраты на перевозку угля и вскрыши, параметры транспортных циклов, продолжительность ожиданий и производственные режимы. Это помогает определить проверяемые причины изменения энергопотребления горнотранспортного комплекса.

На основании подтверждённых данных можно выбрать направления оптимизации маршрутов, продолжительности циклов и взаимодействия техники. Например, если увеличение расхода связано с изменением транспортного плеча, необходим анализ условий перевозки. Если существенную роль играют очереди, дальнейшее внимание уделяют согласованию работы погрузочного и транспортного оборудования.

При этом нельзя устанавливать величину перерасхода или гарантировать экономию без фактических измерений. Изменение удельного потребления необходимо оценивать с учётом маршрутов, рабочих горизонтов, свойств материала и соотношения вскрышных и добычных работ.

Обследование угольного разреза позволяет определить, какие энергетические затраты обусловлены фактической технологией открытой добычи, а какие требуют дополнительной проверки. Такой результат служит основой для предметных решений по горнотранспортному комплексу, а не для необоснованного сокращения расхода топлива независимо от условий производства.

Для более широкого рассмотрения производственных нагрузок предусмотрено направление «Промышленность». Комплексное обследование относится к услуге «Энергоаудит предприятия». При анализе автомобильной техники может быть полезна задача «Снижение расхода топлива». Распределение энергозатрат по технологическим процессам рассматривается в материале «Структура энергопотребления угольного разреза».