Многоковшовый экскаватор (BWE) — это крупногабаритная тяжелая машина, используемая в открытых горных работах .
Их основная функция — это машина непрерывного действия при крупномасштабных горных работах открытым способом, удаляющая тысячи тонн вскрышных пород в день. Что отличает их от другого крупногабаритного горнодобывающего оборудования, такого как ковшовые цепные экскаваторы , так это использование большого колеса, состоящего из непрерывного ряда ковшей , которые зачерпывают материал при вращении колеса. Они являются одними из крупнейших когда-либо созданных наземных и морских транспортных средств. Bagger 293 массой 14 200 тонн занесен в Книгу рекордов Гиннеса как самый тяжелый наземный автомобиль, когда-либо построенный.
Многоковшовые экскаваторы использовались в горнодобывающей промышленности на протяжении прошлого столетия, причем некоторые из первых были изготовлены в 1920-х годах. [1] Они используются в сочетании со многими другими частями горнодобывающей техники ( конвейерные ленты , разбрасыватели , дробильные станции , системы кучного выщелачивания и т. д.) для перемещения и добычи огромных объемов вскрышных пород (отходов). Хотя общие концепции, лежащие в основе BWE, не сильно изменились, их размер резко увеличился после окончания Второй мировой войны.
В 1950-х годах две немецкие горнодобывающие компании заказали первые в мире чрезвычайно большие BWE и построили три BWE для добычи бурого угля недалеко от Кельна, Германия. Немецкие BWE имели колесо диаметром более 16 м (52 фута), весили 5500 коротких тонн (5000 т) и имели длину более 180 м (600 футов), с восемнадцатью гусеничными агрегатами для передвижения и могли резать полосу длиной более 180 тонн. м (600 футов) одновременно [2]
BWE, построенные с 1990-х годов, такие как Bagger 293, достигли размеров 96 м (315 футов) в высоту, 225 м (738 футов) в длину и веса 14 200 т (31 300 000 фунтов). Само ковшовое колесо может иметь диаметр более 21 м (70 футов) и иметь до 20 ковшей, каждый из которых вмещает более 15 м 3 (20 куб. ярдов) материала. BWE также продвинулись вперед в отношении экстремальных условий, в которых они теперь способны работать. Многие BWE были разработаны для работы в климате с температурой до -45 ° C (-49 ° F). Сейчас разработчики сосредоточивают свое внимание на автоматизации и использовании электроэнергии. [3]
Многоковшовый экскаватор (BWE) состоит из надстройки , к которой прикреплено еще несколько узлов.
Ковшовое колесо, от которого машины получили свое название, представляет собой большое круглое колесо с ковшами, прикрепленное к стреле и способное вращаться. Материал, подобранный режущим диском, передается обратно вдоль стрелы. В ранних ковшовых колесах ячеистого типа материал передавался через желоб, ведущий из каждого ковша, в то время как в более новых конструкциях без ячеек и полуячеек использовался стационарный желоб, через который разгружаются все ковши. [4]
Разгрузочная стрела принимает материал через надстройку от режущей стрелы и уносит его от машины, часто на внешнюю конвейерную систему.
Стрела с противовесом уравновешивает режущую стрелу и консольно закреплена либо в нижней части надстройки (в случае компактных BWE), либо в верхней части (в случае BWE с C-образной рамой среднего размера). В более крупных BWE все три стрелы поддерживаются тросами, проходящими через башни наверху надстройки. [5]
Под надстройкой находились системы движения. На старых моделях это были рельсы, по которым могла двигаться машина, но новые BWE часто оснащаются гусеницами , которые обеспечивают им повышенную гибкость движения.
Чтобы позволить ему выполнять свои обязанности, надстройка BWE способна вращаться вокруг вертикальной оси (поворот). Режущую стрелу можно наклонять вверх и вниз (подъём). Скорости этих операций составляют порядка 30 м/мин и 5 м/мин соответственно. Поворот осуществляется с помощью больших шестерен, а для подъема обычно используется тросовая система. [4]
Масштаб BWE значительно варьируется и зависит от предполагаемого применения. Компактные BWE, разработанные ThyssenKrupp , могут иметь длину стрелы всего шесть метров (20 футов), весить 50 тонн и перемещать 100 м 3 (3500 куб футов) земли в час. Их более крупные модели достигают длины стрелы 80 м (260 футов), весят 13 000 тонн и перемещают 12 500 м 3 (440 000 куб. футов) в час. [6] Самый большой BWE, когда-либо построенный, - это Bagger 293 компании TAKRAF , высота которого составляет 93 метра, длина 225 метров, вес 14 200 тонн и способность перемещать 240 000 м 3 (8 500 000 куб. футов) вскрышных пород каждый день. [1] Были зарегистрированы раскопки 380 000 м 3 (13 000 000 куб. футов) в день. [4] BWE, используемые в Соединенных Штатах, как правило, меньше, чем построенные в Германии. [5]
BWE используются для непрерывного удаления вскрышных пород при открытых горных работах. Они используют свои режущие колеса, чтобы срезать участок земли (рабочий блок), размер которого определяется размером экскаватора. За счет подъема рабочий блок может включать в себя зону как над, так и под уровнем машины (уровень стенда). Поворотом экскаватор может преодолевать горизонтальный диапазон .
Затем вскрышные породы подаются на разгрузочную стрелу, которая передает срезанную землю на другую машину для передачи на разбрасыватель. Это может быть стационарная ленточная конвейерная система или мобильный конвейер с гусеничными гусеницами, аналогичными тем, которые используются на BWE. Мобильные конвейеры, постоянно прикрепленные к экскаватору, берут на себя бремя транспортировки материала от оператора. [4] Вскрышу также можно перегружать непосредственно на поперечный разбрасыватель , который проходит через яму и разбрасывает вскрышу на площадке для отвалки.
Автоматизация BWE требует интеграции множества датчиков и электрических компонентов, таких как GPS , системы сбора данных и возможности онлайн-мониторинга. Цель этих систем — снять часть работы с операторов, чтобы добиться более высоких скоростей добычи. Руководители проектов и операторы теперь могут отслеживать важные данные о BWE и другой технике, используемой в горнодобывающих операциях, через Интернет. Датчики могут определять, сколько материала попадает на конвейерную ленту, а система автоматизации может затем изменять скорость конвейерных лент, чтобы подавать непрерывное количество материала.
Колесные экскаваторы и цепные экскаваторы выполняют работы, которые раньше выполнялись с помощью канатных экскаваторов и драглайнов . В большинстве случаев они были заменены гидравлическими экскаваторами , но по-прежнему используются для очень крупномасштабных операций, где их можно использовать для транспортировки сыпучих материалов или выемки мягких и полутвердых вскрышных пород. [3]
Основное применение BWE приходится на добычу бурого угля (бурого угля), где они используются для удаления вскрышных пород мягких пород без применения взрывных работ. В этом качестве они полезны благодаря своей способности непрерывно доставлять переработчикам большие объемы материалов, что особенно важно, учитывая постоянный спрос на бурый уголь.
Из-за большого спроса на бурый уголь его добыча также стала одной из областей наибольшего развития для BWE. Добавление автоматизированных систем и повышение маневренности, а также компонентов, разработанных для конкретного применения, повысили надежность и эффективность доставки материалов BWE. [3]
Технология ковшовых колес широко используется при транспортировке сыпучих материалов. Реклаймеры с ковшовыми колесами используются для подбора материала, который был помещен штабелером для транспортировки на перерабатывающий завод. Штабелеры/реклаймеры, которые объединяют задачи для сокращения количества требуемых машин, также используют ковшовые колеса для выполнения своих задач.
На верфях ковшовые колеса используются для непрерывной погрузки и разгрузки судов, где они забирают материал со верфи для передачи в систему доставки. Ковшовые цепи можно использовать для выгрузки материала из трюма корабля. Судовой разгрузчик непрерывного действия TAKRAF способен выгружать до 95% материала из трюма судна благодаря гибкой конфигурации копающего оборудования. [1]
В дополнение к другим своим применениям BWE используются в процессах кучного выщелачивания . Кучное выщелачивание предполагает сооружение штабелей измельченной руды, через которые пропускают растворитель для извлечения ценных материалов. Сооружение и удаление отвалов являются очевидным применением технологии штабелирования и рекультивации.
Лишь немногие компании желают или могут производить массивные и дорогие механизмы, необходимые для BWE. [3] Компания Unex, Чешская Республика, до сих пор имеет оригинальные формы для литья и по-прежнему может производить BWE. Однако эти машины были рассчитаны на неограниченный срок службы при непрерывном интенсивном использовании, а добыча полезных ископаемых сейчас менее популярна, поэтому спрос на новые машины невелик. Производители BWE и аналогичных горнодобывающих систем теперь получают некоторую прибыль от проектов по техническому обслуживанию и реконструкции, но также производят крупные стальные детали для других целей. В настоящее время роторные экскаваторы используются в основном в сфере добычи бурого угля для производства электроэнергии, в основном в Германии и Восточной/Юго-Восточной Европе. Компания Unex также осуществила BWE по добыче алмазов из вечной мерзлоты Сибири.
