Как повысить производительность гидравлических отбойных молотков в горнодобывающих операциях?

Показатель, изменивший подход карьеров к оценке отбойных молотков

На протяжении большей части истории отрасли отбойных молотков производительность измерялась в тоннах породы в час. Это разумный показатель — простой, наглядный и позволяющий сравнивать различные машины. Проблема заключается в том, что он скрывает реальный фактор затрат. Два отбойных молотка могут обеспечивать одинаковую производительность в тоннах в час, при этом расходуя совершенно разное количество топлива, вызывая различную интенсивность износа долот и требуя разных интервалов технического обслуживания. Более быстрый молоток, при котором долото изнашивается за 40 часов, обходится дороже в расчёте на тонну по сравнению с несколько более медленным молотком, срок службы долота которого составляет 120 часов.

Стоимость за тонну быстро становится отраслевым стандартом для оценки производительности гидромолотов в горнодобывающей промышленности и карьерах. Смена метрики меняет то, что подлежит оптимизации. В рамках показателя «тонны в час» ответом на низкую производительность является приобретение более мощного гидромолота. В рамках показателя «стоимость за тонну» решением может стать эксплуатация существующего гидромолота при правильном рабочем давлении, замена инструмента на подходящий для конкретного размера валунов или установка опорной системы у дробилки для исключения использования экскаватора первичного дробления при устранении заторов. Каждое из этих изменений обходится дешевле, чем покупка нового оборудования.

В горнодобывающей промышленности дробилка редко является единственным ограничивающим фактором производительности смены. Экскаватор, который тратит 40 минут в смену на устранение засоров дробилки вместо дробления породы на основном забое, теряет примерно 10 % своего производительного времени — и делает это в наиболее опасной зоне на участке. Первый вопрос заключается в том, где находится узкое место: на забое или у дробилки, поскольку меры по устранению каждого из этих узких мест принципиально различны.

Пять рычагов повышения производительности — текущая практика, улучшенная практика и измеренный эффект

В приведённой ниже таблице рассматриваются пять переменных, оказывающих наибольшее влияние на производительность дробилок в горнодобывающей промышленности. В столбце «Проблема текущей практики» описано то, что обычно происходит на участках, а не то, что должно происходить. В столбце «Улучшенная практика» указано конкретное изменение. В столбце «Измеримый эффект / источник» приведены данные из полевых исследований, если таковые имеются.

Какой вклад вносит техника управления оператора — и где она достигает своих пределов

Техника оператора является одним из крупнейших источников вариаций производительности горных отбойных молотков и при этом одной из наименее обсуждаемых тем. Один и тот же отбойный молоток, один и тот же носитель, одна и та же горная поверхность — и при этом разница в объёме добычи между опытным и неопытным оператором за смену может составлять 25–30%. Большая часть этой разницы обусловлена частотой переустановки оборудования. Опытный оператор «читает» валун — ищет естественные трещины, линии напластования и плоскости расщепления — и наносит первый удар в точку, где трещина будет распространяться наиболее эффективно. Неопытный оператор устанавливает инструмент на ближайшую ровную поверхность и продолжает работу до тех пор, пока что-нибудь не разрушится, что зачастую занимает значительно больше времени.

Практическое обучение основано на правиле «15–30 секунд». Если отбойный молоток работает в одной точке в течение 30 секунд, а оператор не наблюдает проникновения, трещин, пыли или расслоения, работу следует остановить и изменить положение инструмента. Это важно не только для повышения производительности: продолжительное воздействие в одной точке вызывает интенсивный локальный нагрев (температура в точке контакта при длительной работе превышает 500 °C), в результате чего закалённый слой на рабочей кромке зубила теряется уже в течение одной смены. Удар под новым углом после переустановки способствует распространению трещины, а не шлифованию поверхности. После переустановки дайте машине поработать на холостом ходу при высоких оборотах в течение 60 секунд перед следующим ударом, чтобы температура масла восстановилась.

Регулируемые по скорости отбойные молотки решают часть этой задачи на уровне оборудования. Когда ход отбойного молотка можно регулировать, операторы могут подстраивать частоту под твёрдость материала — высокую частоту для более мягкого известняка и низкую — для гранита — без необходимости вручную оценивать и корректировать положение. Это снижает как разброс результатов между разными операторами, так и объём тепла, выделяемого на тонну перерабатываемого материала. На предприятиях, где смены продолжаются 10–12 часов при работе с твёрдой породой, автоматическая регулировка хода оправдывает свою повышенную стоимость, поскольку рост производительности накапливается в течение всей смены, а не только в те моменты, когда оператор внимательно следит за процессом.

Один конкретный метод, который операторы карьеров постоянно недостаточно используют: на этапе вторичного дробления крупных валунов сначала размещайте зубило у края валуна, а не в его центре. Работа от края создаёт свободную поверхность и способствует распространению трещины поперёк материала, а не концентрации энергии в одной точке посредине, где окружающая порода поглощает эту энергию. То же самое правило применимо и на первичной рабочей поверхности: начинайте обработку каждого нового валуна с видимого естественного шва или трещины, а не с геометрически удобной центральной точки. Породы раскалываются вдоль своей внутренней структуры. Задача отбойного молотка — найти эту структуру, а не преодолевать её.