В глубине Лёссового плато северной Шэньси проект расширения подземных выработок крупной угольной шахты столкнулся с серьезными трудностями. По мере увеличения глубины разработки потребовалось расширить старые узкие выработки сечением 3×3 метра до новых размеров 6×5 метров, чтобы обеспечить проезд интеллектуального горного оборудования и соблюсти нормы безопасности вентиляции. Однако породы твердости f=10 на участке строительства стали непреодолимой «железной стеной», замедляющей работу стандартных проходческих комплексов.
Породы с коэффициентом прочности f=10 имеют твердость по шкале Мооса выше 7,5, плотную структуру и повышенную износостойкость, что создает серьезную нагрузку на режущий инструмент проходческих машин. Статистика начального этапа проекта показала, что при использовании обычных резцов на каждый метр проходки расходовалось почти 10 штук, суточный расход достигал 50 резцов. Частые остановки для замены инструмента стали обыденностью и занимали более двух часов каждый день. Это нарушало ритм проходческих работ, из-за чего срок строительства отставал на 35%, а также значительно росли расходы на персонал и простои оборудования. Кроме того, быстрый износ стандартных резцов провоцировал цепочку проблем: расшатывание держателей резцов, усиленная вибрация режущего барабана комбайна и сопутствующие риски для безопасности. В итоге проект оказался в сложной ситуации: низкая производительность, высокие затраты и повышенная опасность работ.
Чтобы устранить трудности при проходке твердых пород, рабочая группа провела масштабные исследования и полевые испытания, в итоге выбрав высокоэффективные резцы Mailinmatt как основное решение. Данные резцы разработаны специально для работы с твердыми породами и полностью удовлетворяют требованиям резания пород f=10 благодаря трем ключевым технологическим нововведениям.
Твердосплавные головки изготовлены на основе наноразмерного карбида вольфрама с инновационным добавлением редких металлов ниобия и тантала. После высокотемпературного спекания при 1200 °C они приобретают сверхвысокую твердость (более HV1600) и отличную ударную вязкость, эффективно выдерживая интенсивные удары при резании твердых пород.
Самостоятельно разработанная двухкамерная вакуумная сварка обеспечивает металлургическое соединение атомарного уровня между сплавной головкой и корпусом резца, прочность сварного шва на 40% выше отраслевых норм, что коренным образом исключает типичные дефекты обычных резцов — выпадение и скол зубьев.
Оригинальная конструкция спиральных каналов в сочетании с клиновидной вершиной обеспечивает эффективную одновременную работу резания и удаления бурового шлама: клиновидная часть концентрирует нагрузку для быстрого разрушения пород, а спиральные каналы ускоряют вывод отходов. Это предотвращает повторный износ из-за скопления породы на вершине, значительно повышая производительность резания и ресурс резцов.
Твердосплавные головки изготовлены на основе наноразмерного карбида вольфрама с инновационным добавлением редких металлов ниобия и тантала. После высокотемпературного спекания при 1200 °C они приобретают сверхвысокую твердость (более HV1600) и отличную ударную вязкость, эффективно выдерживая интенсивные удары при резании твердых пород.
Самостоятельно разработанная двухкамерная вакуумная сварка обеспечивает металлургическое соединение атомарного уровня между сплавной головкой и корпусом резца, прочность сварного шва на 40% выше отраслевых норм, что коренным образом исключает типичные дефекты обычных резцов — выпадение и скол зубьев.
Оригинальная конструкция спиральных каналов в сочетании с клиновидной вершиной обеспечивает эффективную одновременную работу резания и удаления бурового шлама: клиновидная часть концентрирует нагрузку для быстрого разрушения пород, а спиральные каналы ускоряют вывод отходов. Это предотвращает повторный износ из-за скопления породы на вершине, значительно повышая производительность резания и ресурс резцов.
На практике резцы Mailinmatt продемонстрировали превосходные, превосходящие все ожидания свойства при разрушении горных пород. После того как проходческий комбайн Sany EBZ260 с установленными этими резцами начал работу на участке твердых пород, поломки и сколы режущих головок практически прекратились, а износ держателей резцов снизился на 60%. Статистика показывает, что суточный расход резцов резко сократился с 50 до 9 штук, то есть на 87,5%, а расход на один метр проходки опустился ниже 1,5 резцов. Одновременно сокращение простоев для замены инструмента позволило вдвое увеличить непрерывное время работы комбайна, суточная производительность проходки выросла в два раза по сравнению с прежними показателями. Отставание по графику строительства постепенно ликвидировано, фактические темпы работ даже превысили плановые показатели.
«Резцы Mailinmatt не только устранили нашу актуальную проблему, но и обеспечили реальный рост производительности», — отметил технический руководитель проекта. Он привел расчеты: расходы на закупку резцов снизились более чем на 80%, затраты на персонал по замене инструмента сократились на 70%, расходы на техническое обслуживание оборудования упали на 40%, а общие комплексные затраты на строительство уменьшились на 40%.
На сегодняшний день проект расширения выработок угольной шахты успешно завершен. Благодаря стабильной работе в условиях пород f=10 резцы Mailinmatt стали эталоном производительности в сфере проходки твердых пород и представляют собой воспроизводимое и тиражируемое эффективное решение для аналогичных горных проектов.
На сегодняшний день проект расширения выработок угольной шахты успешно завершен. Благодаря стабильной работе в условиях пород f=10 резцы Mailinmatt стали эталоном производительности в сфере проходки твердых пород и представляют собой воспроизводимое и тиражируемое эффективное решение для аналогичных горных проектов.