Карьерные самосвалы: дела в гору

Горняки, пожалуй, — самые консервативные из всех тех, кого можно назвать «потребителями» спецтехники. С началом санкционного давления большинство из них пытались по возможности поддерживать работоспособность своих парков техники, представленных машинами известных брендов Caterpillar, Hitachi, Komatsu, Liebherr, Volvo и т. д.

Параллельный импорт как самих машин, так и запчастей к ним обходился недёшево. Цена вопроса дала повод если ещё не развернуться к китайским брендам в полной мере, то хотя бы повернуть в их сторону голову. Конкретно в сегменте карьерных самосвалов нашлись и другие причины для пересмотра принципов.

Когда задул ветер с Востока

Среди карьерных самосвалов наиболее востребоваными в нашей стране были и остаются модели на жёсткой раме. Именно они в подавляющем большинстве используются при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом и потому считаются «классикой».

Чтобы заднеприводные тяжёлые самосвалы грузоподъёмностью 135 т и выше не скользили и под тяжестью собственных грузов, не сползали с маршрутов, дороги в системных карьерах строят основательно — с соблюдением всех углов наклона, допускаемых технологией, качественными отсыпкой, грейдированием и уплотнением.

Выгрузку такие самосвалы ведут тоже на специально подготовленных площадках с ровной поверхностью и плотным грунтом или же на отвалах, где за состоянием поверхности в зоне разгрузки следят тщательным образом.

По сути, когда речь идёт о транспортировке больших объёмов взорванной горной массы и руды, у жёсткорамников с колёсной формулой 4х2 альтернатив нет. И говорить о том, что самосвалы с шарнирно-сочленённой рамой являются полноценными конкурентами жёсткорамникам, не стоит — у них свое предназначение. При той же грузоподъёмности они обойдут жёсткорамную «классику» по проходимости.

Поэтому шарнирно-сочленённые самосвалы применяют на производственных площадках, где присутствует бездорожье или качество дорог из-за их слабой несущей способности оставляет желать лучшего (гипсовые и цементные карьеры, глиноземы). Шарнирно-сочленённая рама плюс в большинстве случаев полный привод на три моста дают главный эффект: эти самосвалы хорошо преодолевают бездорожье.

Однако за улучшенную проходимость приходится платить повышенным расходом топлива, а также снижением ходимости узлов. Тут как раз самосвалы с жёсткой рамой и демонстрируют своё коронное преимущество — более низкие удельные затраты.

С ростом эксплуатационных расходов на машины западных брендов и особенно шарнирно-сочленённые самосвалы добывающая отрасль заинтересовалась поиском альтернатив для перевозки горной массы. Реальное решение представилось в виде трёхосных самосвалов, которые, как оказалось, широко распространены именно в Китае.

Если смотреть статистику ввоза карьерных самосвалов за последние лет пять, видно, что рынок машин грузоподъёмностью до 100 т вырос, и рост этот был обеспечен увеличением популяции как раз трёхосных самосвалов. Китай последние годы начал активно продвигать трёхосники на российский рынок, и, благодаря относительно низкой их стоимости, они потеснили жёсткорамники.

За три последних года росту доли самосвалов на трёх осях в общей массе карьерных способствовал и тот фактор, что ввоз шин для большегрузов в современных условиях оказался сильно затруднён.
Некоторые карьеры нерудных материалов, до недавних пор использующие только шарнирно-сочленённые машины, уже переключились на смешанный парк самосвалов.

Технику привлекают к транспортным работам, ориентируясь на сезон и погодные условия. В распутицу действуют шарнирно-сочленённые самосвалы, а по более стабильным грунтам на работу выходят трёхосники — так сокращаются производственные затраты и снижается себестоимость перевозки тонны породы.

Дадим газу?!

Из-за стремления к экономии на транспортировке горной массы присматриваются горняки и к переходу на технику на альтернативном топливе. Интерес к газомоторным самосвалам и технике чисто на электрической тяге у наших горняков безусловно имеется, но сегодня это воспринимается всё ещё как экзотика.

В частности, переход на более дешёвый природный газ сопряжён с рядом проблем. В качестве газомоторного топлива могут быть использованы пропан-бутан или же метан.

Пропан-бутан тяжелее воздуха. В случаях утечки он может накапливаться в низинах или даже полостях машины, что при попадании в контакты электромеханической трансмиссии практически гарантирует катастрофические последствия. Поэтому для техники, работающей в карьере, может быть использован только метан, который легче воздуха.

Далее, в транспортном средстве газ может храниться либо в компримированном (сжатом) виде, либо в сжиженном. При прочих равных условиях в самосвал можно заправить сжиженного природного газа (СПГ) в 3 раза больше, чем сжатого. Поэтому процесс заправки СПГ занимает меньше времени, и оптимальным газомоторным топливом автоматически становится СПГ.
Однако для его использования нужно основательно подготовить сам самосвал уже потому, что в качестве топливного бака придётся использовать криогенную ёмкость (температура СПГ при атмосферном давлении составляет -161,5 °С).

Предусмотреть надо и систему подготовки СПГ перед его подачей в камеру сгорания: жидкий газ должен испариться, чтобы получилась газообразная составляющая, которая затем при определённых температуре и давлении смешается с воздухом. Процесс непростой.

Помимо таких технологических аспектов, существует ряд обстоятельств, которые ограничивают широкое использование СПГ на карьерной технике, в частности:

• отсутствуют заводы по производству СПГ в тех местах, где машины эксплуатируются;
• требуются серьёзные вложения в создание инфраструктуры в местах эксплуатации (доставка, хранение, заправка самосвалов и сервис этого оборудования);
• высокая цена самосвалов на газомоторном топливе по сравнению с дизельными моделями.

В итоге имеем парадокс: продавцы газа не видят смысла строить заводы по сжижению газа там, где нет потребителей, покупатель не заказывает газовую технику, так как её негде и нечем заправлять, а производители самосвалов, соответственно, в отсутствие спроса не производят машин, работающих на СПГ.

Альтернативу технике, работающей только на газе, могут составить гибриды. Установка дополнительного оборудования на дизельный двигатель для перевода его в газодизельный режим работы делает эту идею вполне жизнеспособной.

Но всё упирается в один существенный недостаток такой системы: необходимость установки на самосвал, помимо дизельной топливной системы, ещё и газовой. А это потребует создания и двух инфраструктур для хранения и заправки самосвалов обоими видами топлива.

Тем не менее ведущие производители самосвалов продолжают активно работать над совершенствованием технологий использования газомоторного топлива, в том числе и СПГ в качестве основного. Есть надежда, что в обозримом будущем доля машин на гибридном топливе будет увеличиваться.

Однако оптимизм здесь должен быть всё же умеренным: в силу особенностей процесса сгорания газа в газодизельных двигателях доля замещения дизтоплива газом в лучшем случае достигает 60%. К тому же на данный момент сколько-нибудь достоверных сравнительных испытаний машин на газомоторном, смешанном и дизельном топливе за исключением чисто теоретических выкладок мы не имеем. А производители, даже если и располагают такими данными, по понятным причинам не стремятся их афишировать. Проведение независимых испытаний пока не представляется возможным.

В борьбе за экологию

Зелёная повестка заставляет производителей техники заниматься разработкой машин на электрической тяге. Горняков такие технологии интересуют не только в разрезе глобальной цели защиты окружающей среды, но и в существенной мере ввиду борьбы с загазованностью в самих карьерах.

Загазованность в карьерах — бич современности. Большая часть карьеров проектировалась под конкретные технологии и машины ещё в советские времена. За последующие десятилетия мощности производственных площадок успели измениться, да и в 1990-е годы их сильно перестроили. Благодаря высокой производительности и эффективности самосвальной откатки, стало доступным извлечение руды с глубин, ранее считавшихся недосягаемыми при добыче открытым способом.

Глубина некоторых карьеров сегодня уже достигает 1 км. В условиях высокого атмосферного давления, особенно зимой, загазованность в нижней части карьеров запредельная. Искусственные системы вентиляции тут становятся неэффективными, единственный выход — снижать выбросы.

Переход на СПГ позволил бы сократить выбросы некоторых вредных составляющих в 5 раз, но в идеале нужно внедрять технику на электрической тяге. Здесь по стечению обстоятельств китайские производители в первых рядах и уже готовы предложить горнодобывающую технику от самосвалов до экскаваторов на аккумуляторах.

У этой технологии свои пределы возможностей. Во-первых, перейти полностью на аккумулятор пока невозможно: зарядка идёт 8 часов, то есть на это время машина выпадает из производственного цикла. Возможное решение — использование съёмных аккумуляторов и систем их быстрой смены. А, во-вторых, существенная часть карьеров в нашей стране располагается в северных территориях, что сопряжено с низкими температурами эксплуатации. Ёмкости аккумуляторов не позволяют использовать машину на северах в течение длительного времени.

Троллейные системы — решение далеко не из новых. И, помимо требований к организации путей проезда и установки контактной сети, главное условие их целесообразного использования — наличие необходимых резервов в самой системе энергоснабжения. Инвестиции в создание инфраструктуры и затраты на её содержание должны быть тщательно просчитаны.

Ещё надо учесть такой момент: в европейской части России и части Западной Сибири горные предприятия запитываются из общей энергосистемы, а в таких удалённых регионах, как Якутия, Чукотка, Магаданская область основной источник электроэнергии — дизельные станции. Получается, что смысла переходить там на троллейную систему как такового и нет, если для пополнения электроэнергетических сетей будет сжигаться то же дизельное топливо.

Предложение крепчает

Как видим, условия ведения бизнеса заставляют горняков изменять своим многолетним принципам, предусматривающим работу на машинах популярных мировых брендов. Однако китайские производители умело и оперативно заполняют образующиеся ниши.

С уходом с российского рынка большой тройки (Hitachi, Сaterpillar, Komatsu) освободившуюся долю рынка наряду с «БелАЗ» осваивают XCMG, Sany, NHL, Shantui и др. Активно в освоение рынка включился и ключевой партнёр компании «Технодом» — LiuGong.

Все эти бренды тщательно работают над расширением собственных линеек машин для горнодобывающего сегмента и в общей совокупности уже предлагают карьерные самосвалы практически всех категорий грузоподъёмности — от 45 и даже до 360 т. Компонентная база у них опирается на импортируемые или же изготавливаемые по лицензии в Китае комплектующие западных производителей.

Если говорить о компании LiuGong, то наряду с мощными фронтальными погрузчиками 890Н и 8128Н (грузоподъёмность 9 и 12 т соответственно), а также экскаваторами 990F и 9125F (ковши до 7 куб. м) российским горнякам сегодня предлагают карьерные самосвалы: жесткорамный DR50C грузоподъёмностью 45 т и трёхосные DW90A и DW105A грузоподъёмностью 59 и 70 т соответственно. ООО «Технодом» совместно с LiuGong разрабатывает новые модели машин, которые в настоящий момент востребованы на рынке.

100-тонный самосвал уже проходит испытания в Китае, скоро приедёт на обкатку в нашу страну. В проекте 200-тонник. Выпущен прототип самосвала с шарнирно-сочленённой рамой грузоподъёмностью 40 т DA45C.

В числе лидеров компания LiuGong и по разработке машин на чисто электрической тяге. В частности, в ряду горных самосвалов уже испытывают жёсткорамные DR50CE и DE100C, трёхосный DW105A-E.

Восточные партнёры не останавливаются и продолжают наращивать свои продуктовые портфели с учётом интересов российских промышленников. Качество предлагаемых ими машин приятно удивляет и продолжает улучшаться. Сегодня можно констатировать тот факт, что китайские производители выросли существенно, а российские горняки пересматривают своё былое отношение к машинам из КНР.