Таковы предварительные результаты эксплуатации очистных комбайнов, оснащённых модернизированными шнеками, которые сейчас работают в шахтах «Комсомольская» и «Заполярная» компании «Воркутауголь». По мнению её руководства, инновация уже зарекомендовала себя с самой лучшей стороны, продемонстрировав «отличную безотказную работу» в течение года.
К числу основных деталей и узлов горных машин, на которые выпадает повышенная нагрузка при добыче угля и которые в связи с этим чаще всего выходят из строя, безусловно, относятся так называемые шнековые исполнительные органы. Они выполнены в форме барабана с резцами по краям и отвечают непосредственно за процесс отделения полезного ископаемого от массива. Для того, чтобы повысить их износостойкость, специалисты Санкт-Петербургского горного университета императрицы Екатерины II и компании «Горный инструмент» несколько лет назад создали коллаборацию, в которой первые отвечают за научное сопровождение совместных идей, а вторые – за их воплощение в «железе».
«Мы с коллегами пришли к однозначному выводу, что увеличения времени межремонтных периодов и, как следствие, роста эффективности добычи, можно добиться, прежде всего, за счёт совершенствования геометрии исполнительных органов и схемы расстановки резцового инструмента. Это позволит не только сократить неравномерность выпадающей нагрузки на резцы, но также увеличить выход крупных фракций угля, уменьшить пылеобразование и удельный расход энергии на разрушение массива», – пояснил научный руководитель проекта, доцент кафедры машиностроения Денис Задков.
Это подтверждает и другой участник научной группы - профессор Виктор Габов. По его мнению, сегодня отраслевая методика расчёта расстановки резцового инструмента устарела и нуждается в совершенствовании. Именно над этим и работали несколько лет подряд учёные петербургского вуза, комбинируя физические эксперименты и методы численного моделирования.
«В настоящее время с учётом развития горного оборудования и инструмента, появления большого разнообразия тангенциальных поворотных резцов требуется корректировка схемы их расстановки. В частности, угла наклона резцедержателей, износ корпусов которых является причиной почти двух третей вынужденных простоев по причине ремонта исполнительных органов», - говорит Виктор Габов.
Доцент кафедры машиностроения Алексей Прялухин, рассказал, что учёные Горного университета «провели множество прорисовок и реализаций численного моделирования», которые позволили выявить закономерности между расположением инструмента на шнеке и скоростью его выхода из строя. Итогом этой работы стало создание профильного программного обеспечения и изготовление на площадке компании «Горный инструмент» нескольких комплектов инновационных шнеков для угольных шахт Кузбасса и Республики Коми.
В Воркуту, в частности, было поставлено три таких комплекта. Два – на шахту «Комсомольская» и ещё один – на шахту «Заполярная». Окончательные итоги их работы будут подведены несколько позже, однако предварительный анализ уже был проведён в ходе недавнего совещания, прошедшего в самом восточном городе Европы.
Заместитель главного механика компании «Воркутауголь» Алексей Барташус, в частности, отметил «отличную безотказную работу модернизированных шнеков». Учитывая, что они функционируют без малого год, это вовсе не преувеличение, ведь, как пояснили эксперты, среднее время наработки на отказ серийных исполнительных органов не превышает шести месяцев. Их возвращение в строй, с учётом времени, необходимого на ремонт и транспортировку, занимает, как минимум, два дня. А объём добычи в зависимости от мощности пластов составляет в шахтах Коми от 1300 до 6-7 тысяч тонн в сутки. То есть размер упущенной выгоды даже при нынешних, далеко не самых высоких ценах на уголь, которые в Китае сейчас держатся на уровне чуть выше $100 за тонну, из-за простоя всего лишь одного комбайна может превышать 100 миллионов рублей.
«Инновационные исполнительные органы уже по предварительным данным обеспечивают гарантированную наработку 1 миллиона тонн добытой горной массы, что соответствует современным, довольно жёстким требованиям добывающих предприятий. Шнеки показали хорошие результаты даже при замещении угольного пласта породой. С момента ввода в эксплуатацию ни один резцедержатель не вышел из строя, в результате чего было зафиксировано двукратное увеличению времени наработки на отказ, что обеспечивает выполнение плана и исключает потери добычи», - подчеркнул Денис Задков, комментируя итоги визита в Воркуту.
Исполнительный директор компании «Горный инструмент» Константин Голдаев сообщил, что за период с 2020 года на предприятии было модернизировано и изготовлено более 45 исполнительных органов для очистных комбайнов и более чем 200 для проходческих. Он также поделился планами достигнуть повышения межремонтного ресурса исполнительных органов по сравнению с серийными шнеками в три и более раза, то есть довести срок их безотказной эксплуатации до 18-36 месяцев, что обеспечит гарантированную наработку 3-5 миллионов тонн горной массы в зависимости от горно-геологических условий.
Генеральный директор компании Сергей Прокушенко рассказал, что его специалисты освоили производство исполнительных органов для любых отечественных и зарубежных очистных и проходческих комбайнов. Причём, в процессе их изготовления применяются современные методы 3D-сканирования и компьютерного моделирования.
«Главное наше достижение заключается в том, что мы можем выбирать оптимальную систему резания в зависимости от тех или иных горно-геологических условий. Учёные Горного университета создали и сейчас совершенствуют методику и программный продукт, которые позволяют автоматизировать процесс расчёта параметров шнековых исполнительных органов для каждого конкретного заказчика. Индивидуальный подход и высочайшая продуктивность нашего партнёрства позволяют гарантированно повысить производительность труда при угледобыче», − подчеркнул Сергей Прокушенко.
Он особо отметил, что работа над дальнейшей модернизацией инновационной системы разрушения горного массива очистными комбайнами продолжится. К ней, как и прежде, будут привлекаться не только сотрудники петербургского вуза, но и его студенты. Для многих из них эта тема станет лейтмотивом дипломных проектов.