Эксплуатация горно-транспортных машин на карьерах Севера

ЭКСПЛУАТАЦИЯ 

ГОРНО-ТРАНСПОРТНЫХ 

МАШИН НА КАРЬЕРАХ СЕВЕРА

А.М. ИШКОВ 
М.А. ВИКУЛОВ 
Ю.С. БОЧКАРЕВ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

2-е издание, переработанное и дополненное

Москва

ИНФРА-М

2021

Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом профессионального 
образования в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, 

обучающихся по специальности 21.05.04 «Горное дело» 

(квалификация «горный инженер (специалист)») (протокол № 1 от 20.01.2021)

УДК 622.6(075.8)
ББК 33.16я73
 
И97

Ишков А.М.
И97 
 
Эксплуатация горно-транспортных машин на карьерах Севера : учебное пособие / А.М. Ишков, М.А. Викулов, Ю.С. Бочкарев. — 2-е изд., перераб. и доп. — 
Москва : ИНФРА-М, 2021. — 201 с. — (Высшее образование: Специалитет). — 
DOI 10.12737/1077325.

ISBN 978-5-16-016004-7 (print)
ISBN 978-5-16-108379-6 (online)

В учебном пособии рассмотрены особенности эксплуатации горнотранспорт ных машин на открытых разработках в условиях зоны холодного 
климата, освещены не изученные ранее проблемы эксплуатации этого вида техники, изложены методы определения эксплуатационной надежности техники.
Предлагаемые методы эксплуатации основаны на анализе значительного 
объема статистического материала по отказам техники, работающей на крупных горных предприятиях Республики Саха (Якутия). Количественно и качественно определено влияние низких температур на показатели надежности 
и технико-экономические результаты эксплуатации горно-транспортных машин.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения.
Предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся 
по специальности 21.05.04 «Горное дело», также может быть полезно аспирантам, научным и практическим работникам, специализирующимся в области 
технической эксплуатации горно-транспортных машин.

УДК 622.6(075.8)
ББК 33.16я73

Р е ц е н з е н т ы:
Батугин С.А., доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник Института горного дела Севера Сибирского отделения Российской 
академии наук;
Гуляев В.П., доктор технических наук, профессор Северо-Восточного федерального университета имени М.К. Аммосова

ISBN 978-5-16-016004-7 (print)
ISBN 978-5-16-108379-6 (online)

© Ишков А.М., Викулов М.А., 2014 
© Ишков А.М., Викулов М.А., 
Бочкарев Ю.С., 2021, 
с изменениями 

Введение

Увеличение объемов работ и производительности труда 
на горнодобывающих предприятиях в основном обеспечивается за счет развития открытого способа добычи полезных ископаемых, что неизбежно связано с освоением новых районов 
Сибири и Севера России, характеризующихся жесткими природно-климатическими условиями эксплуатации.
Специфичность горных работ в северных и приравненных 
к ним районах страны заключается в суровом климате (машины используются при температуре окружающего воздуха 
до –60°C), многолетне-мерзлом состоянии горных пород 
и высокой их абразивности в талом состоянии (что приводит 
к повышенной нагруженности узлов и механизмов машин 
и ускоренному износу их ходовой части), высокой интенсивности разработки месторождений (требующей круглогодичного и круглосуточного режимов работы машин), территориальной разбросанности горных объектов, отсутствии к ним 
постоянных дорог, большой отдаленности работающих машин 
от ремонтных баз, низком уровне материальной обеспеченности и технического обслуживания машин из-за оторванности от основных районов страны, высоких издержках производства в связи с высокой стоимостью живого труда и большими транспортными расходами.
Опыт эксплуатации экскаваторов, бульдозеров, карьерных 
автосамосвалов и другой техники при разработке месторождений полезных ископаемых в зонах с холодным климатом 
показывает, что в зимний период по сравнению с летним среднемесячная выработка машин сокращается в 2–3,1 раза, себестоимость перерабатываемой горной массы увеличивается 
в 2–2,6 раза, наработка на отказ уменьшается в 1,6–2,4 раза, 
а частота вынужденных ремонтов и трудоемкость восстановления повышаются в 2,5–3 раза и более.

Введение

При работе горно-транспортных машин в районах Севера 
в зимний период параметр отказов возрастает по сравнению 
с летним периодом в 1,5–2 раза, при этом до 80% общего количества отказов приходится на механическое оборудование 
машин, что связано с хрупкими разрушениями узлов металлоконструкций. Неприспособленность отечественной техники 
к условиям ее эксплуатации в условиях Севера усугуб ляется 
слабым развитием ремонтной базы, низким техническим 
уровнем оснащенности ремонтных служб, недостаточной 
укомплектованностью квалифицированными кадрами, что 
в итоге приводит к низкому качеству ремонта и повышенным 
затратам на эти работы.
Обеспечение работоспособности горно-транспортных 
машин является сложной проблемой, для решения которой 
необходимо проведение комплекса конструкторских, технологических и организационных мероприятий на всех этапах 
эксплуатации.
Изучение методов описания случайных величин, характеризующих параметры процессов технической эксплуатации 
горно-транспортных машин, позволяет дать оценку надежности техники по результатам реальной эксплуатации на основе принципов обеспечения надежности машин как сложной 
системы.
Характеристики надежности техники можно определить 
по результатам изучения статистической информации об отказах деталей и узлов в зависимости от наработки при отрицательных температурах. Данный подход широко распространен 
в инженерной практике и представлен в учебном пособии.
При использовании приведенных в учебном пособии методов по определению эксплуатационной надежности горнотранспортных машин появляется возможность выполнения 
курсовых проектов по разнообразной тематике, отдельные математические модели могут быть применены при проведении 
научно-исследовательской работы студентов, магистрантов 
и аспирантов.

Введение

Вопросами, связанными с эксплуатацией и надежностью 
техники, предстоит заниматься будущим инженерным работникам, ныне студентам, которые обязаны овладеть теоретическими знаниями в области надежности техники, чтобы 
на практике решать прикладные задачи теории надежности.
Содержание учебного пособия сформировано таким 
образом, чтобы обеспечить развитие готовности рацио нально 
эксплуатировать горные машины и оборудование различного 
функцио нального назначения в различных климатических, 
горно-геологических и горнотехнических условиях.
В результате освоения курса студент будет:
знать
 
• основные положения теории надежности горно-транспорт ных машин;
 
• количественные показатели надежности горно-транспортных машин;
 
• теоретические основы сбора и обработки статистической 
информации;
 
• термины теории надежности и их определения;
 
• основные виды отказов горно-транспортных машин;
уметь
 
• рассчитывать количественные показатели надежности 
горно-транспортных машин;
 
• устанавливать законы распределения и параметры исследуемых величин надежности горно-транспортных машин, 
обосновывать их выбор для заданных горно-геологических 
и горнотехнических условий горных предприятий;
 
• анализировать и критически осмысливать полученную информацию по эксплуатационной надежности горно-транспортных машин;
 
• работать с нормативно-технической документацией;
 
• выбирать рацио нальные режимы работы горно-транспортных машин;

Введение

владеть
 
• методами сбора и обработки статистической информации;
 
• методами расчета показателей эксплуатационной надежности горно-транспортных машин.
Учебное пособие предназначено для студентов вузов, обучающихся по специальности 21.05.04 «Горное дело», и может 
быть использовано студентами и аспирантами смежных специальностей.

Глава 1. 
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ 
ГОРНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

1.1. УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ 
ГОРНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН НА КАРЬЕРАХ

Эффективность использования отечественной и зарубежной техники целесообразно рассмотреть на примере ее 
эксплуатации при разработке россыпных месторождений, 
более 70% которых расположены в районах Крайнего Севера 
и приравненных к ним районах.
Эксплуатация горно-транспортных машин в северных 
и приравненных к ним районах страны имеет существенные 
особенности, влияющие на ее эффективность, которые заключаются:
 
• в жестких климатических условиях, когда температура 
окружающего воздуха имеет большую амплитуду с пиковыми значениями до –60°C в зимний период и до +30°C 
в летний период, с быстро нарастающими среднесуточными 
температурами весной и понижающимися осенью;
 
• движении в условиях бездорожья и по временным автомобильным дорогам с грунтовым покрытием;
 
• отсутствии круглогодичного транспортного сообщения 
и отдаленности от промышленных районов;
 
• отсутствии постоянных ремонтных баз и их низкой укомплектованности;
 
• отсутствии постоянного штата рабочих специальностей.
Эксплуатация горно-транспортных машин при таких 
условиях и в труднодоступной местности приводит к зна

Глава 1.  Техническая эксплуатация горно-транспортных машин  

чительным финансовым затратам для поддержания производства. Неплановый простой горно-транспортных машин 
из-за аварийного отказа приводит к дополнительным затратам и риску невыполнения плана. Это оказывает существенное влияние на эффективность добычи полезных ископаемых.
Несмотря на экстремальные температурные условия, 
доля применяемой здесь техники и комплектующей продукции в холодном климатическом исполнении (ХЛ) 
не превышает 20%. Поставляемая техника по конструкции 
и применяемым материалам, как правило, мало чем отличается от стандартных машин, предназначенных для работы в зоне с умеренным климатом. Основные виды техники не поставляются в районы Севера в исполнении ХЛ, 
как того требует действующая нормативно-техническая документация. Все это приводит к значительным непроизводительным издержкам и огромным экономическим потерям 
у предприятий.
В результате анализа эксплуатационных данных по экскаваторам, бульдозерам, карьерным автосамосвалам и другой 
технике, используемой при разработке месторождений полезных ископаемых в зонах с холодным климатом, установлено, что в зимний период по сравнению с летним среднемесячная выработка машин и их наработка уменьшаются в 2–3,1 
раза и в 1,6–2,4 соответственно. При этом себестоимость перерабатываемой горной массы увеличивается в 2–2,6 раза 
(табл. 1.1). Частота вынужденных ремонтов и трудоемкость 
восстановления повышается в 2,5–3 раза и более.
Из-за неприспособленности к работе в районах с холодным 
климатом отечественная техника по сравнению с зарубежной 
имеет худшие технико-экономические показатели. Например, 
у мощных импортных бульдозеров наработка между капитальными ремонтами и часовая производительность выше, 
чем у отечественных машин, соответственно в 2–3,3 и 1,9–2,3 
раза (табл. 1.2), срок службы больше в 1,8–2 раза.

1.1. Условия эксплуатации горно-транспортных машин на карьерах 

Таблица 1.1
Технико-экономические показатели, достигнутые 
при эксплуатации зарубежного бульдозера модели 31В фирмы 
«Фиат-Аллис» (Италия — США) в условиях северо-востока страны

Показатель

Месяц

январь

февраль

март

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

Часовая производительность, м 3
65
61
80
133
124 135 188 146
137

Месячная выработка, тыс. м 3
18,2
15,4 29,6 39,8 36,1 44,9 57,3 46,5 49,6

Эксплуатационные 
затраты на 1 м 3 
горной массы, руб.

1,0
1,03 0,52 0,39 0,44 0,47 0,35 0,50 0,41

Таблица 1.2
Средняя часовая производительность отечественных 
и зарубежных моделей бульдозеров тягового класса 25 и 35

Показатель
Отечественные
Зарубежные

ДЗ-126
(ДЗ-34С) 
ДЗ-129
(ДЗ-94С) Д9Н Д355А-3 31В
Д9Л

Тяговый класс 
трактора
25
35
35
35
35
35

Номинальная 
мощность, кВт
221
250
302
302
313
343

Часовая производительность, 
м 3/ч

50,5
46,2
89,3
90,9
99,4 106,8

В этих машинах решены вопросы быстрого запуска двигателей в условиях низких температур и поддержания опти

Глава 1.  Техническая эксплуатация горно-транспортных машин  

мального температурного режима в кабине машиниста. Они 
имеют лучшие эргономические показатели и уровень ремонтопригодности за счет более высокой технологичности компоновки узлов, широкого применения модульных схем (обеспечивающих удобный доступ и быструю замену узлов), наличия 
четко регламентированных систем технического обслуживания и ремонта, создания комфортных условий для работы 
обслуживающего персо нала.
Оценка технико-экономических показателей различных 
моделей промышленных тракторов в сравнении с отечественным трактором Т-130, выполненная Магаданским 
ВНИИ-1 (табл. 1.3), показывает, что с увеличением мощности двигателя значительно возрастают часовая производительность и годовая выработка машин и снижаются (несмотря на резкое увеличение их балансовой стоимости) приведенные затраты на кубометр горной массы. Исключением 
из этой тенденции является отечественный промышленный 
трактор Т-330, у которого приведенные затраты на 1 м 3 
горной массы возрастают по сравнению с бульдозером Т-130 
в 2,59 раза. Такое положение объясняется малой часовой производительностью и годовой выработкой бульдозера Т-330, 
большой его балансовой стоимостью и низким техническим 
уровнем.

Таблица 1.3
Технико-экономические показатели отечественных 
и зарубежных промышленных тракторов в сравнении 
с отечественным трактором Т-130, %

Показатель

Модель промышленного трактора

Т-130
ДЭТ250М
Т-330
Д388А
«Комацу»

31В 
«Фиат- 
Аллис»

ДУ88А
«Комацу»

Мощность
100
188
206
256
265
387

Масса
100
200
284
278
326
405