Эксказавры ХХ века II. Шагающие гиганты (Драглайн)

Перелыгин В.В.
к.т.н., горный инженер

Эксказавры ХХ века II
Шагающие гиганты

Драглайн, наряду с механическими лопатами, является основным экскавационным оборудованием на открытых горных работах. В предыдущей статье «Эксказавры ХХ века» были рассмотрены гигантские вскрышные механические лопаты типа ЭВГ, которые применялись на угольных разрезах во второй половине прошлого века. Ну а чем же в период техногенной революции отличились драглайны?

Схема экскаватора драглайна, с подвеской ковша на тяговом и подъемном канатах, была предложена еще великим Леонардо да Винчи. Рабочее оборудование современных драглайнов повторяют эту схему. Подвеска ковша с использованием классической упряжи, как показало время, является наиболее удачной для осуществления перевалки породы, различного рода усовершенствования практически не затронули ее. Система подвески позволяет создавать экскаваторы с большими линейными параметрами, дающими возможность получения значительных рабочих радиусов черпания и разгрузки, что так необходимо при проведении горных работ по бестранспортной схеме. Явные конструктивные преимущества механической лопаты, такие как напор, жесткая траектория движения ковша, следствием чего является более высокая производительность, в значительной степени перекрываются преимуществами драглайна – увеличенные рабочие радиусы, возможность работы нижним и верхним черпанием. Приспособленность к верхнему и нижнему черпанию позволяет располагать экскаватор на промежуточном подуступе и вести одновременную отработку значительного по мощности слоя пород, расширяя тем самым технологические возможности использования машины.

Как уже отмечалось в предыдущей статье, создание высокорентабельных технологических систем разработки пластовых месторождений потребовало внедрения бестранспортных схем с использованием высокопроизводительных вскрышных экскаваторов. И поначалу у технологов в большей степени фаворитами явились разнообразные вскрышные лопаты, параметры которых удовлетворяли горно-геологическим условиям того времени. Но ресурс конструкции механической лопаты был выработан довольно быстро, и эстафета была передана драглайнам.
Первый легендарный гигант-драглайн был построен, как и следовало ожидать, американцами. Знакомьтесь – непревзойденный Big Muskie (Bucyrus-Erie 4250W) (см. фото).

В середине 60-х годов компании Central Ohio Coal's в графстве Muskingum штат Огайо потребовалось нарастить объемы добычи угля для удовлетворения возрастающей потребности в энергетике штата. Нужна была некая большая машина, способная вскрыть запасы угля лежащего на глубине более 50 м и сократить при этом эксплуатационные потери. Никакая гигантская вскрышная лопата, а их уже было построено несколько, не могла справиться с такими объемами. Инженеры Bucyrus-Erie в течение 2-х лет (!) спроектировали драглайн согласно заявленным требованиям Central Ohio Coal's. Монтаж экскаватора был начат в 1967 г., и уже 22 мая 1969 г. (затратив более 200000 чел.-часов) Big Muskie был введен в работу.

Весь мир обошли фото с летящего самолета с волнующими видами, на которых огромная стрела соперничает с небольшим небесным облаком. В ковш свободно входил самый тяжелый бульдозер, или 12 легковушек, получался настоящий гараж. Звено тяговой цепи по размеру совпадало с небольшим автомобилем. Обыватель в очередной раз в восторге хлопал в ладоши.
Рекорд исполина до сих пор не побит. Машины такого класса являются уникальными и создаются под конкретное месторождение и на конкретный период его отработки. Отчасти эта уникальность явилась одной из причин чрезмерной дороговизны эксплуатации экскаватора. Но все же применение драглайна привело к вполне удовлетворительной рентабельности добычи угля при значительном текущем коэффициенте вскрыши, порядка 8 куб.м/т. В 1999 г., после отработки всех запланированных объемов на отведенном участке был начат демонтаж машины, которая должна была быть убрана с восстановленных земель. Для укладки стрелы на грунт использовались взрывы, которые разрушили канатную подвеску стрелы (диаметр канатов 127 мм) к величайшему сожалению многочисленных представителей общественного движения за сохранение Big Muskie. За время своей работы драглайн переместил более 460 млн. куб. метров породы.

Сегодня туристам можно увидеть ковш драглайна – памятный мемориал, и нацарапать на нем автограф.

Параметры 4250-W [Big Muskie]

Конструктивная схема 4250-W типична для мощных шагающих экскаваторов фирм Bucyrus и Marion. Стрела выполнена фермовой, с подвеской через наклонную мачту. В США драглайн изначально строился  с фермовыми стрелами, и многолетняя эксплуатация оправдывает этот выбор. Гидравлическая система шагания включает в себя четыре подъемных гидроцилиндра и поперечные цилиндры движения с ходом в 4,2 м, опорные башмаки длиной по 20 м. Привод многодвигательный по системе Г-Д.
В СССР на выпад капиталистических империалистов сразу ответить не смогли, объясняя тем, что нам гиганты не нужны. Не те горно-геологические условия. Только в 1977 г. в марте был введен в работу ЭШ-100.100 на разрезе Назаровский в Красноярском крае (достигнутая добыча в 1982 г. – 15,1 млн. т угля).

На тот период ЭШ-100.100 был самым большим одноковшовым экскаватором в Евразии, одним из крупнейших в мире. В конструкции экскаватора применены такие эффективные решения: цельносварная опорная рама и поворотная платформа; унифицированные конструкции тяговой и подъемной лебедок с цельным барабаном; механизм поворота с приводом от восьми безредукторных установок с двигателями мощностью по 1000 кВт, опорно-поворотное устройство с кованными рельсовыми кругами диам. 21,5 м, шестицилиндровый механизм шагания с четырьмя опорными башмаками и др.

К сожалению, в начале девяностых к уникальной машине уже был потерян интерес, а возможность нажиться на металлоломе отмела все доводы в пользу сохранения экскаватора. Все, что можно сегодня увидеть – остатки машинного отделения на поросшей бурьяном площадке (см. фото). И в первую очередь были порезаны ковши гиганта, так что туристам ничего не осталось. Становится интересно, сколько времени продержались бы в России Великие Пирамиды?
Больше повезло ЭШ-65.100 №1, который с 1994 г. трудится на Тулунском угольном разрезе в Иркутской области. Стрела экскаватора ЭШ 65.100 трехгранной трубчатой конструкции из высокопрочной стали с верхним поясом, сжатыми вaнтовыми канатами аналогична конструкции ЭШ-100.100, четырехопорный гидравлический механизм шагания с четырьмя подъемными и двумя тяговыми цилиндрами, безредукторный привод механизма поворота с шестью тихоходными двигателями по 600 кВт, опорно-поворотное устройство с коническими роликами и коваными рельсами.

УЗТМ предлагает модификацию базовой модели ЭШ-65.100 – экскаватор ЭШ-40.130 с удлиненной стрелой. Разработана конструкция экскаватора ЭШ-100.125 (рабочая масса ≈ 10000 т). Воплотится ли все это в металле? Это вопрос отдельный.
Первые советские мощные драглайны (массой от 600 т и более) напоминали настоящие парусники, их вантовые стрелы были похожи на наклоненные мачты фрегатов и могли даже вдохновить художника-мориниста. Время было романтичное, комсомол ехал покорять тайгу, все соответствовало тогдашнему всеобщему настрою. Но постепенно в процессе строительства новых мощных экскаваторов произошел переход от вантовых стрел с одним трубчатым поясом к трубчатым трехгранным и решетчатым конструкциям, которые показали себя более надежными в эксплуатации. Гиганты ЭШ-100.100 и ЭШ-65.100, и их меньшие собратья ЭШ-40.85, ЭШ-40.100 были оснащены уже трубчатыми трехгранными стрелами, но эстетика все же сохранилась.

Характеристики сверхмощных ЭШ производства УЗТМ

Сегодня ведущие компании Bucyrus International Inc. с входящими в ее состав Marion и Ransomes-Rapier, а так же P&H и УЗТМ предлагают целую линейку сверхмощных драглайнов. Отдельные современные конструкции предполагают возможность оснащения экскаваторов стрелами длиной до 130 м и более.
Ниже представлены некоторые современные модели Bucyrus International Inc., которые нашли применение на горных работах в Северной и Южной Америке, Австралии и Индии.

Сверхмощные драглайны компании Bucyrus International Inc.