«Золотая» перевозка, или Как карьерные дороги «крадут» деньги добытчиков?

Система приоритетов существует на каждом предприятии. На горнодобывающих объектах Казахстана сегодня в первую очередь уделяют внимание безопасности труда, экологическим аспектам и автоматизации ряда процессов. Поэтому чаще всего в разряд «менее приоритетных» задач попадает строительство новых и эксплуатация действующих технических карьерных дорог.

Чего уж тут: в мировом рейтинге стран по качеству автодорог Казахстан занимает лишь 93-е место (уточняет информационный канал «Хабар 24»), и как-то люди справляются. А карьерные самосвалы — это не легковые автомобили, проедут даже по самым «убитым» трассам на добывающем объекте.

Дороги, крадущие ресурсы

Последнее мнение ошибочно. Тем более что свою лепту вносит резко континентальный климат Казахстана с температурой, колеблющейся до -40 зимой и до +40 летом, с пыльными бурями в жаркий период, переносящих высокоабразивные кремневые и кварцевые компоненты.

Таким образом, низкое качество покрытий технологических дорог вкупе с природными особенностями способны превратиться в настоящих убийц времени, транспорта и крупногабаритных шин.

В научной работе «Обоснование конструктивных параметров технологических дорог угольных разрезов» от специалистов Кузбасского государственного технического университета, опубликованной еще в 2010-х годах, указано, что 80% шин не достигают оптимального срока службы из-за механических повреждений. Причём это отмечено в условиях российских дорог, которые эксперты также оценивают очень невысоко. В условиях РК процент если не выше, то примерно такой же.

Чтобы сократить объёмы порезов КГШ водители часто начинают ездить медленнее. Это ведёт к тому, что, во-первых, возрастает коэффициент сопротивления качению (а вместе с ним и расход ГСМ), а во-вторых, увеличивается время доставки груза.

Если и эти затраты кажутся допустимыми, то вот пример в цифрах.

Эксперты Tensar Academy подсчитали (на примере меднорудной компании в Великобритании), что если самосвал с грузоподъёмностью 250 тонн совершит рейс не за 22, а за 20 минут, то за час он перевезёт на 75 тонн рудной массы больше. Если таких более скоростных машин будет 10, то это ещё плюс примерно 3000 тонн.

Безусловно, учитываем коэффициенте вскрыши 4:1, содержание меди в руде и затраты на её извлечение, а также стоимость металла на рынке. Но даже с этими затратами выходит, что вместе с потерей нескольких минут на этапе доставки, добывающая компания лишается и дополнительных 10-12 млн долларов в год.

«Убитые» дороги превращаются буквально в «золотые».

Строить с заделом на будущее

Одна из проблем на текущих карьерах РК — устаревшие дороги. Многие предприятия работают со времён СССР, и пусть местные внутрикарьерные дороги строили как постоянные, за это время они пережили уже два, а то и три своих срока.

Поэтому такие дороги имеет смысл перестраивать. Безусловно, с учётом общих объёмов перевозок, ведь, в свою очередь, и самосвалы с превышенным объёмом груза плохо влияют на состояние полотна.

Инженеры на карьерах, а также специалисты, работающие с карьерной техникой, в один голос утверждают, что техническая постоянная карьерная дорога должна иметь основание определённой толщины, состоящее из кусков взорванной горной массы с верхним слоем из материалов мелкой фракции. При этом должны быть соблюдены допустимые значения радиусов круговой кривой на криволинейных участках, продольных и поперечных уклонов, что позволит обеспечить достаточную эксплуатационную скорость и водоотведение с полотна дороги. Безусловно, чтобы соответствовать требованиям безопасности, необходимо также сформировать по краям дорог грунтовые валы.

Если более детально остановиться на вопросе толщины покрытия, то в различных научных работах эксперты предлагают такое соотношение типов покрытий с объёмом транспортировки (млн т/год):

• до 0,5 тонн — достаточно покрытия из мелко­раздробленных скальных вскрышных пород;
• от 0,5 до 2 тонн — применяется щебень и гравий;
• от 2 до 10 — рекомендуются чернощебёночные и черногравийные однослойные покрытия толщиной до 30-50 см;
• от 10 тонн — цементобетонные и асфальтобетонные настилы толщиной до 1 м.

Кто-то может сделать оговорку, что иногда принципиально важное значение имеют сроки строительства дорожного полотна. Укладка двухслойных асфальтобетонных покрытий (с учётом обязательных этапов подготовки земляного слоя, очистки полосы, обеспечения водоотводов и укрепления обочин и уступов) занимает от нескольких месяцев.

Ускорить процесс, а в некоторых случаях даже повысить стойкость дорожного полотна помогают экструдированные георешётки. Она предотвращает деформацию технологических дорог, потому что щебень буквально «застревает» в ячейках геосинтетического материала. По некоторым оценкам, прямая экономия при строительстве может составить до 40%.

Если же на объекте наблюдается присутствие рыхлых почв или повышенная влажность, то георешётки помогут снизить глубину колеи.

Альтернативой георешётки может стать метод укрепления грунтов при помощи с органических и минеральных вяжущих. Такая технология даёт возможность использовать для устройства слоёв дорожных оснований местную почву. Как уточняют авторы статьи, опубликованной на сайте ООО «Национальные ресурсы», «при стабилизации получается морозостойкий слой верхнего или нижнего дорожного основания. На нижний обычно кладут другие слои основания, а на верхний — асфальтобетонный слой покрытия». Окончательно полотно формируется смешением «на месте» с использованием самоходных колёсных ресайклеров.

К слову, помимо такой техники для формирования качественного дорожного полотна на добывающем предприятии должен быть и грейдер. Эта техника к тому же может пригодиться и в будущем уже для ремонтных дорог.

В крайнем случае можно передать задачу строительства технологических работ на аутсорс профильным компаниям, которые либо занимаются дорожно-строительной деятельностью, либо осуществляют её как сопутствующую, например вместе с продажей профильной карьерной техники. Или можно ограничиться арендой необходимой техники. Такие услуги, в частности, оказывают как частные компании, так и официальные дилеры международных брендов.

К слову
Многие учёные настаивают на том, что решить проблему некачественных карьерных технических дорог позволит создание на объектах добычи производственного подразделения дорожно-эксплуатационной службы, оснащённого соответствующими специалистами, техникой и методами планирования и контроля качества и объёмов дорожно-строительных работ.

Для этого профильным учреждениям образования стоит усилить подготовку специалистов по строительству и содержанию карьерных дорог.

В ответе за дороги, которые проложили

Далее придётся в определённый период проводить необходимый профилактический ремонт дорожного полотна. Это, безусловно, тоже будет стоить времени и денег, но вложения окупятся тем, что дорога сохранит своё хорошее состояние ещё на некоторое количество лет. А также, как мы писали выше, это исключит преждевременный выход их строя подвески карьерных машин или КГШ.

В мероприятия по содержанию будут также входить сезонные работы, такие как предотвращение обледенения и пылеобразования.

Эксперты напоминают, что формирование ледяной корки ведёт к резкому уменьшению коэффициента сцепления шин с поверхностью скользкой дороги (до 0,08-0,12), снижению скорости движения и, следовательно, сокращению производительности автотранспорта на 30-40% и повышению стоимости перевозок.

Как уточняют учёные Карагандинского технического университета имени Абылкаса Сагинова и как писал ещё советский академик Владимир Ржевский, особенно опасно обледенение участков дорог с уклонами более 4-5%, на кривых радиусом менее 80-100 м и пересечениях дорог в связи с резким увеличением длины тормозного пути машин.

Устранять проблему можно как химическими средствами, так и тепловым методом путём плавления льда устройствами, установленными на транспортной технике. Для повышения коэффициента сцепления используют фракционные материалы (песок, хвосты обогащения, шлак, каменные высевки) крупностью не более 5-8 мм трущихся деталей, особенно двигателя (пробег до капитального ремонта уменьшается с 90-100 до 15-25 тыс. км).

Пылеобразование (помимо нарушения санитарных норм) как негативно влияет на скорость транспорта (из-за снижения видимости), так и приводит к ускоренному износу трущихся деталей, особенно двигателя (пробег до капитального ремонта уменьшается с 90-100 до 15-25 тыс. км).

В карьерах, расположенных в пустынных районах с засушливым жарким климатом, в летне-осенний период запыленность общей атмосферы достигает более высоких уровней (6–8 мг/м3), а в кабинах машинистов экскаваторов запылённость в указанное время года может составлять от 10-15 до 30 мг/м3.

При этой проблеме поможет орошение проезжей части дорог водой, обработка щебёночных, гравийных и грунтовых дорог гигроскопическими солями и органическими вяжущими.

Также на состояние дорожного полотна влияет корректный подбор шин, в частности смена ГКШ в конкретный сезон. Как уточняют эксперты, если в летний и весеннее-осенний период оснащать технику решениями типа шипов противоскольжения или цепей, это снизит показатели фрикционности шины, а также приведёт к созданию неровностей на дорожном полотне.

Некоторые эксперты считают, что можно действовать иначе, подбирать специальные шины, которые бы «гасили» неровности дороги, тем самым позволяя команде карьеров «потянуть» с дорожным ремонтом или снизить процент поддерживающих профилактических мероприятия. Для этого рекомендуют применять специальные безвоздушные шины. Суть их конструкции заключается в формировании системы тяг, работающих на растяжение и обеспечивающих подвешивание оси.

Таким образом, сжатый воздух для поддержания формы колеса не требуется. Как указано в работе «Современные технологические и конструктивные решения в карьерном транспорте» за авторством учёных Института горного дела УрО РАН, «освоение возможности управлять свойствами элементов такой шины позволит также изменять её упругость, влияя на свойства подрессоривания масс автомобиля, а также увеличивая или уменьшая площадь контакта с автодорогой, и таким образом управлять давлением в пятне контакта, а следовательно, коэффициентами сопротивления качению и сцеплению колёс с дорогой».

То есть такие технологичные решения теоретически могут продлить жизнь и подстроиться под особенности уже нового полотна. Однако это требует изучения и испытания в условиях различных карьеров.

Оптимально использовать при подборе «обуви» для самосвалов такую формулу: чем твёрже дорога, тем выше давление в шине и тем более плотный рисунок протектора должен быть. Имеет смысл изучить сезонные условия в карьере и подбирать ГКШ уже для них. Но для этого нужна определённая гибкость со стороны шиномонтажа на объекте.

Справка
Отметим, что мероприятия по предотвращению пыления чаще всего прописаны в технической документации по освоению месторождения. Так, например, в открытом Плане горных работ отработки запасов месторождения Коунрад, подготовленном ТОО «Корпорация Казахмыс», указано, что для полива отвалов и автодорог для доставки воды к карьерам применяется поливочная машина на базе HOVO ZZ3259N в количестве 1 шт.

Поливооросительная машина предназначена для обеспечения транспортировки и распыления воды с целью повышения безопасности транспортных работ и улучшения экологических условий работы в карьере.

Расход воды принят согласно «Методическим рекомендациям по технологическому проектированию горнодобывающих предприятий открытым способом разработки».
Для пылеподавления отвалов и автодорог используется техническая вода в объёме 29 700 м3/год, на гидрозабойку скважин при проведении взрывных работ — 60 м3/год.

Текст: Мария Бобова