Сегодня, в условиях роста урбанизации и устойчивой зависимости экономики от минералов, металлов и угля, полезные ископаемые пользуются наибольшим спросом за всю историю. В большинстве случаев добыча ресурсов происходит в труднодоступных местах со сложными климатическими условиями, в связи с чем возникает острая потребность в различных производительных, надежных средствах механизации и современных технологиях. Основной транспортной единицей на объектах горнодобывающей промышленности являются самосвалы.
Все современные самосвалы делятся на три вида по месту применения: карьерные, сочлененные и для подземных работ. Характерным отличием сочлененных самосвалов от карьерных становится повышенное требование к маневренности, что выражается в наличии выключателя межколесного дифференциала и наличии шести колес. Подземные работы требуют выгрузки или перемещения взорванных пород, которые неизбежно возникают при поиске полезных ископаемых или строительстве туннелей. Самосвалы подземного типа можно использовать на открытых работах, однако эффективность будет невысока.
Карьерный же самосвал – вид сверхтяжелых автомобилей, предназначенных для погрузки и транспортировки породы при добыче полезных ископаемых в тяжелых условиях. Увидеть такую крупную машину можно лишь в карьерах, так она не может пользоваться обычными дорогами, и ее сборка осуществляется непосредственно на месте последующей работы. Подавляющее большинство востребованных на рынке погрузочных карьерных машин обладает грузоподъемностью от 40 до 120 т, однако существуют и сверхгиганты, вмещающие до 450 т груза.
Покупка машины данного типа — крупное и затратное вложение даже для обладающего соответствующими мощностями предприятия, и для работы в карьерах в основном используются арендованные и бывшие ранее в употреблении карьерные самосвалы.
Специфика проводимых работ определяет ведущие характеристики для крупной спецтехники в каждом конкретном случае, на которые и стоит обращать внимание в первую очередь. К таким характеристикам относятся: грузоподъемность, масса самосвала (включая соотношение передней и задней части), потребление топлива, максимальная скорость, мощность и маневренность.
- Грузоподъемность крупного карьерного самосвала чаще всего составляет от 40 до 120 т, у сверхгигантов — 300 и более. Чем больше грузоподъемность, тем больше топлива будет расходовать самосвал, и тем более мощный двигатель ему нужен, чтобы свободно передвигаться по карьеру. Рассчитывая грузоподъемность, важно отмечать также объем кузова: у двух самосвалов при одинаковой грузоподъемности он может быть разным.
- Масса загруженного карьерного самосвала может составлять до 500-600 т, разгруженного – около 200. Помимо этого, само собой разумеющегося влияния на максимальную скорость и требования к мощности двигателя, масса крупного самосвала может быть также определяющим фактором в выборе при работе на нестабильных породах.
- Потребление топлива– производная от мощности и грузоподъемности карьерного самосвала характеристика, заложенная в бюджет обслуживания машины. Кроме того, карьерные самосвалы с высоким потреблением топлива должны чаще проходить техосмотр. Объем бака крупного карьерного самосвала может составлять 3000-5000 литров и более.
- Максимальная скорость карьерных самосвалов варьирует от 55 км/час до примерно 110 км/час. Быстрые автомобили обладают более мощным двигателем и расходуют больше топлива. Разгоняться до максимальной скорости карьерному самосвалу приходится не часто, и вместе с максимальной скоростью приходится рассчитывать также рабочую скорость, позволяющую выполнить все необходимые работы в срок.
- Мощность двигателя напрямую влияет, насколько легко крупной машине будет передвигаться по карьеру и перевозить груз. Мощные самосвалы потребляют больше ресурсов и дороже в обслуживании.
- Маневренность достигается установкой управляемых колесных пар.
Большинство карьерных самосвалов имеют полный привод, что уже обеспечивает хорошую управляемость, однако для работы в экстремальных условиях возможно дополнительное расширение.
А что же важно для потребителей? Во-первых, при огромных габаритах машины должны обладать оптимальной маневренностью, а также проходимостью и устойчивостью, что важно для передвижения по серпантину горных дорог. Также важно, чтобы обеспечивались минимальные затраты на сооружение временной дороги для перемещения и транспортировки груза. Само собой, большую роль играет мощность, грузоподъемность и уровень расхода топлива, и если первые два показателя тем больше, тем лучше, то третий наоборот.
В настоящее время выпуском карьерных самосвалов занимается ряд крупных мировых производителей. На российском рынке представлены образцы как зарубежного, так и отечественного производства.
Если говорить о «ближних» иностранцах, то это Белорусский и Могилевский автомобилестроительные заводы, которые выпускают мощную спецтехнику разного назначения. Марка «БелАЗ» известна еще с советских времен: своего первенца, БелАЗ-540, завод выпустил в 1961 году, самосвал мог перезвонить до 40 т грузов, и на тот момент это была большая грузоподъемность. Сегодня грузоподъемностью 40-50 т обладают средние карьерные грузовики, а в более тяжелой весовой категории идет борьба за грузоподъемность, увеличение которой сокращает расходы владельцев.
Среди зарубежных концернов, специализирующихся на производстве такого вида карьерной техники, ведущими принято считать такие компании, как Hitachi Construction Machinery, Liebherr, Caterpillar, Terex и Komatsu, выпускающие широкий модельный ряд карьерных экскаваторов.
Кирилл Мищенков, менеджер по продажам карьерной техники Hitachi Construction Machinery Eurasia
– Hitachi Construction Machinery входит в тройку крупнейших мировых производителей строительной и горной техники. В линейке техники для горнодобывающих предприятий присутствуют самосвалы с тяговым электроприводом переменного тока собственной разработки – три модели серии EH грузоподъемностью от 181 до 296 т.
Благодаря знаниям инженеров, технологиям и огромному кросс-индустриальному опыту группы компаний Hitachi, Ltd. эти самосвалы обладают множеством преимуществ. Так, передовые технологии реализованы в системе тягового электропривода переменного тока, разработанной для высокоскоростных поездов, а позже успешно примененной и в карьерных самосвалах. Такой подход можно считать уникальным, так как в рамках группы компаний сотрудники разных подразделений могут делиться ноу-хау и развивать собственную технологичную базу. Третье поколение самосвалов Hitachi оснащается наиболее технологически продвинутой системой управления электроприводом, включающей в себя функцию предотвращения блокировки колес при движении по скользким участкам дороги, уникальную систему снижения продольных колебаний при наезде на неровности дороги или резком торможении, а также предотвращение бокового увода. Все это делает движения самосвала более предсказуемыми и безопасными.
Также примером инновационных технологий Hitachi является система периферийного видеонаблюдения Aerial Angle, которая повышает безопасность на объекте, предоставляя водителю хороший обзор под разными углами в сочетании с системой распознавания окружающих объектов. Все эти разработки повышают надежность самосвалов Hitachi и их готовность к длительной эксплуатации в самых жестких условиях.
Помимо этого, производитель предлагает решения по дистанционному управлению парком техники Hitachi, которые разработаны компанией Wenco International Mining Systems, входящей в группу Hitachi. Эта система позволяет отслеживать оперативную информацию по каждой машине и ее состояние, предоставляя горнодобывающим предприятиям возможность предотвращать многие неисправности и своевременно проводить профилактическое обслуживание своей техники. Это, в свою очередь, оказывает положительное влияние на коэффициент технической готовности горных машин.
Вопрос повышении класса экологичности техники для России стоит не так остро, как на Западе, но тем не менее, Hitachi Construction Machinery, следуя глобальному тренду снижения вредного воздействия на атмосферу, разрабатывает в этом направлении различные решения. Для горнодобывающей промышленности компания предлагает электрические экскаваторы, которые не производят выбросов вредных веществ. Они довольно популярны среди недропользователей России и СНГ. Самосвалы Hitachi могут быть укомплектованы системой питания от контактной сети (Trolley). Эта технология позволяет переключаться с питания от ДВС на питание от контактной сети во время подъема вверх по склону. Вследствие этого происходит сокращение времени рабочего цикла, снижение выбросов вредных веществ и увеличение срока службы двигателя.
В регионах России с суровым климатом особенно актуальна техника, способная бесперебойно работать при низкой температуре. Машины Hitachi Construction Machinery разрабатываются с учетом локальных требований к эксплуатации, поэтому горные самосвалы, поставляемые в Россию и дополнительно оборудованные «пакетом для холодного климата», имеют подогрев охлаждающей жидкости ДВС, масляного поддона двигателя, зеркал и отапливаемую кабину оператора.
Помимо этого, при необходимости производитель совместно с местным дилером может оснастить самосвалы дополнительным оборудованием для соответствия местным условиям при реализации конкретного проекта.
Основными производителями карьерных самосвалов в России являются концерн Тракторные Заводы (торговая марка «Четра»), машиностроительная корпорация «Уралмаш», ОАО «Ижорские заводы» и группа «ГАЗ» (дивизион «Спецтехника») – торговая марка ТВЭКС и ЧСДМ.
Единственный способ, которым эти массивные машины могут окупить свою стоимость, – это бесперебойная и безаварийная работа 7 дней в неделю, 24 часа в сутки. Как только самосвал попадает на рудник или в карьер, он отрабатывает свою стоимость. Но, само собой, выбрать машину, которая станет действительно эффективным инструментом выполнения рабочих задач, не так просто.
Преобладающее количество активно используемых в настоящее время карьерных самосвалов имеет грузоподъемность до 155 т, в меньшей степени в открытой разработке месторождений участвуют гиганты весом 200–300 т. Впрочем, активно применяются и подземные самосвалы для закрытой добычи ископаемых, поэтому сейчас в продуктовом портфеле практически каждого крупного производителя горной спецтехники есть самосвальная техника.
Самосвалы г/п от 30 до 60 т широко и успешно используются в небольших строительных и угольных карьерах с подготовленными технологическими дорогами, а также при строительстве крупных ирригационных сооружений. Однако в последние годы в данном диапазоне грузоподъемности в местах эксплуатации наблюдается массовое внедрение специализированных автосамосвалов на базе шоссейных грузовых автомобилей (Scania, Reno, Volvo, Tatra, Howo и др).
Данный вид машин отличается увеличенными мощностью двигателя и объемом кузова, усилением рамы и элементов подвески по сравнению с классическими шоссейными самосвалами, но общая компоновочная схема не имеет принципиальных отличий от шоссейного варианта – количество мостов от трех и более, лимитированные габариты по ширине, устройство рамы, трансмиссии и подвески. Надо отдать должное производителям данного вида автотранспорта, так как г/п шоссейных самосвалов сравнялась уже с г/п классических карьерных, то есть от 30 т и выше. При этом цена на новый автомобиль ощутимо ниже, чем на карьерный той же грузоподъемности.
Стремясь снизить капитальные затраты, владельцы предприятий все чаще присматриваются к данным машинам, приобретают их для замещения и обновления парка карьерных самосвалов. И, как утверждают представители компаний-производителей, после перехода на новый вид транспорта экономические показатели автоперевозок не только не возрастают, но даже и снижаются. Однако скоротечные оценки не всегда объективны, и перед принятием решения о замене одного вида машины на другой надо постараться качественно рассмотреть и сравнить все показатели.
Важно понимать, что карьерный автотранспорт эксплуатируется в самых разнообразных климатических, горно-геологических и дорожных условиях, так как большая часть горнодобывающих предприятий в России расположена в зонах резко континентального климата. Низкая (до –40 °С и ниже) температура зимой с сильным ветром, высокая температура летом (до +40 °С). В горной местности самосвалы работают при пониженном атмосферном давлении, что снижает мощность двигателей и увеличивает расход топлива.
Классический рамный автосамосвал был создан конкретно под условия сложной дорожной обстановки горного предприятия, и речь тут идет в первую очередь не о проходимости вязких заболоченных или запесоченных участков – речь в большей степени о профиле дороги. Для карьерного автотранспорта характерны небольшие расстояния перевозки (от 1 до 5 км), движение по дорогам со сложно-переменным профилем и большим числом крутых поворотов, по временным дорогам с плохим покрытием.
Продольный профиль карьерных дорог представляет собой чередование подъемов и спусков разной величины и длины. Продольные уклоны дорог достигают 10–12%, а на отдельных коротких участках и более того (как в поперечном, так и продольном направлении). Двигаясь по такой дороге, самосвал испытывает воздействие знакопеременных опрокидывающих моментов, поэтому для него важен показатель отношения высоты центра тяжести груженого автомобиля к его ширине. Колея у карьерных самосвалов ощутимо шире, чем у шоссейных, а центр тяжести груза внутри грузовой платформы значительно ниже, чем в кузове шоссейного самосвала. Следствием этого является бóльшая устойчивость «карьерника» при опрокидывании и соответственно бóльшая скорость транспортировки, меньшие требования к состоянию поперечного профиля дороги.
Становой хребет самосвала – его рама. Рама карьерного самосвала разительно отличается от рамы обычного грузового автомобиля, так как выполнена таким образом, чтобы выдерживать высокие ударные и скручивающие нагрузки. Профиль карьерных дорог требует применения колес большого диаметра и ширины, что увеличивает дорожный просвет и влияет на тяговые характеристики. В то же самое время увеличение высоты машины уменьшает ее устойчивость, поэтому профиль рамы сконструирован так, чтобы максимально снизить центр тяжести груженого автомобиля.
Традиционно карьерные самосвалы создаются для работы в комплексе с карьерными экскаваторами. Следует отметить, что в процессе проектирования конструкторы стараются увязать самые различные параметры. Конечно, важным является правильное соотношение размеров ковша и кузова транспортного средства. Ширина кузова должна позволять производить эффективную разгрузку ковша без просыпей, регулировать укладку горной массы. Имеет значение количество разгружаемых ковшей. Подсчитано, что наибольшая эффективность работы экскаваторно-автотранспортного комплекса достигается при условии, когда количество разгружаемых ковшей в кузов транспортного средства составляет три – пять.
Соответственно, связаны и размеры рабочей площадки с рабочими параметрами экскаватора и радиусами поворота самосвала. В стесненных условиях рабочей площадки карьерный самосвал должен становиться под загрузку и покидать ее при минимуме маневров. При этом установку самосвала следует производить с таким расчетом, чтобы экскаватор работал с наименьшим углом поворота, обеспечивая при этом наивысшую производительность.
Неслучайно ведущие мировые производители карьерной техники (Caterpillar, Komatsu, Hitachi, Liebherr) предлагают сегодня потребителю комплексное решение, а именно связку экскаватор – самосвалы собственного производства, утверждая, что максимально увязывают параметры техники между собой. Или, как это делают БЕЛАЗ и «ИЗ Картэкс», объединяются для проектирования совместного экскаваторно-автотранспортного комплекса. Если сравнить наименьший радиус поворота у карьерного самосвала и у шоссейного той же грузоподъемности, то у последнего радиус поворота будет больше на 1 м и более, что в итоге потребует расширения площадки, усложнения отработки забоя, лишних перемещений экскаватора. В итоге это приводит к потерям рабочего времени, усложнению процесса отработки на конкретном участке.
Конечно, ощутить преимущества работы хорошо подобранного комплекса можно только при условии высокой интенсивности горных работ, а это не всегда достижимо по причине экономических реалий, компетентности топ-менеджмента и проч.
Конструкция современных самосвалов ведущих мировых производителей обеспечивают наработку на линии в течение первых 5 – 7 лет не ниже 6000 час./год (kисп > 80%), что соответствует годовой наработке более 7200 час. Оптимальный срок службы самосвалов класса Сat-777, Terex TR100 Кomatsu 785D составляет 10 – 12 лет (при наработке на линии за срок службы – 60 – 70 тыс. час.).
Вместе с тем, растущая потребность горных предприятий в надежной работоспособной технике, позволяющей точно прогнозировать технико-экономические показатели работы экскаваторно-автомобильных комплексов, обусловливает необходимость перехода на более надежную, и, как правило, более дорогую импортную технику.
Резюмируя, отметим следующее. Согласно прогнозу аналитиков компании Global, вплоть до 2021 года ожидается рост глобального рынка карьерных самосвалов среднем на 6.1%. Причина в первую очередь в увеличении объемов добычи полезных ископаемых в Китае, Индии и России.
В настоящее время доля перевозок автомобильным транспортом на карьерах России достигла 75% от всего объема транспортируемой горной массы, при этом укрепилась основная тенденция – рост грузоподъемности самосвалов. Многочисленные исследования показателей работы карьерных самосвалов различных производителей на отечественных и зарубежных карьерах указывают также и на экономическую целесообразность формирования парков карьерных автосамосвалов грузоподъемностью от 90 т для работы с экскаваторами, оснащенными ковшами вместимостью 8–12 м3. Следовательно,
инвестиционные проекты, связанные с приобретением машин мирового класса и высокими затратами в начальном периоде, по основным критериям эффективности представляются более привлекательными, чем менее затратные изначально проекты благодаря высокой производительности и наработки на линии каждой транспортной единицы в течение всего срока её службы. Как говорится: «Скупой платит дважды», и карьерные самосвалы точно не та техника, на которой стоит экономить. В связи с этим экспертами отмечается примечательная тенденция роста аренды по всему миру, так как стоимость карьерных самосвалов далеко не низкая, и зачастую для клиентов экономически целесообразнее брать машины у поставщиков на прокат.
Global подчеркивает, что высокая рентабельность вторичного рынка является одним из основных драйверов роста на рынке карьерных самосвалов, ведь, не смотря на долговечность, стареющие машины нуждаются в модернизации и капитальном ремонте, а в ряде случаев и в замене.
