Генералы угольных карьеров

Древняя легенда почти стала реальностью в феврале 2001 года. Жители города Юлиха (Julich, федеральная земля Северный Рейн–Вестфалия, Германия ) и окрестных поселков, с удивлением задрав головы, смотрели, как через поля и автотрассы медленно движется колосс высотой с 35-этажный дом.

Большая дорога для «Bagger-288»

Но хотя этот исполин выполз действительно из земных недр — из огромного угольного карьера Hambach, никакого Апокалипсиса не ожидалось. Потому что это был не разгневанный мифический титан, а совершенно мирный роторный экскаватор «Bagger-288» — самый большой представитель своего класса техники. Он был построен немецкой компанией «Thyssen Krupp Fordertechnik» в 1978 году для работы в угольных карьерах.

Как известно, полезные ископаемые можно добывать как шахтным методом, так и открытым — разрабатывая карьеры. Но чтобы добраться до пластов, к примеру, угля, сначала необходимо снять (вскрыть) солидный слой «пустой» (вскрышной) породы. Для таких целей и используют вскрышные экскаваторы. Если же экскаваторы черпают полезные ископаемые, тогда их называют добычными. Вообще, экскаваторы классифицируются как по назначению, так и по конструкции и способу передвижения. Обычный ковшовый экскаватор, средние и маленькие модели которых наверняка воочию видел каждый из нас, работают по системе «зачерпнул – поднял – повернул стрелу – высыпал». При этом сразу возникает вопрос, куда высыпать эту породу? Если нет возможности отваливать ее тут же рядом, нужны несколько самосвалов для ее вывоза.

У роторных экскаваторов такой проблемы нет. В отличие от работы одноковшовых экскаваторов, цикл роторных таков: укрепленные на непрерывно вращающемся роторе ковши по очереди черпают породу, которая высыпается на начинающуюся у ротора ленту транспортера, проходящую через всю стрелу экскаватора. Эта стрела передвигается (очень медленно) вверх-вниз, в зависимости от расположения слоя вырабатываемой породы, а также влево или вправо во время непосредственно выработки. С первого транспортера порода поступает на следующий, расположенный в «хвосте» роторного экскаватора — разгрузочный конвейер. Обычно пустую породу не вывозят, а сваливают рядом с карьером, и в этом случае к экскаватору добавляют еще одну машину — отвалообразователь. При добыче полезных ископаемых к экскаватору могут прицепить специальные перегружатели, магистральные конвейеры и другую вспомогательную технику. Роторные экскаваторы вообще поражают своими размерами, но «Bagger-288» в этом отношении просто шокирует. Его высота — 96 метров, длинна с отвалообразователем — почти четверть километра, а масса достигает 13 500 тонн! Для сравнения: это больше водоизмещения броненосца «Потемкин» .

Ковши «Bagger-288» относительно скромного объема (6,6 кубометров), но зато их у него целых 18 штук, расположенных на огромном колесе-роторе диаметром 21,6 метра, который делает до 48 об/мин, загребая за день 240 000 кубометров породы. Этого, пожалуй, достаточно, чтобы насыпать дамбу, способную перекрыть Волгу в районе Нижнего Новгорода. Правда, для управления этим колосом достаточно команды из всего четырех человек: старшего смены, двух сменяющих друг друга экскаваторщиков (пока один управляет махиной, другой обходит и проверяет ее узлы) и координатора ленточных конвейеров. Для удобства их работы прямо на экскаваторе сооружена комната отдыха с кухней и туалетом — благо свободного места там достаточно. Применение таких исполинов себя оправдывает. На трех открытых карьерах Hambach, Garzweiler и Inden ежегодно добывается около ста миллионов тонн бурого угля.

Отечественные конструкторы не слишком отставали от немецких. В СССР в свое время были созданы роторные экскаваторы ЭРШРД-5000 (5000 кубометров в час) и ЭР-5250 (до 10 000 кубометров в час), лишь немного уступающие «Bagger-288» в размерах. Зато они гораздо легче его по массе и могут работать в самых жестких условиях Сибири и Средней Азии .

Вообще-то, эти гигантские машины передвигаются только по дну карьера. На большие расстояния их перемещают разобранными на части. И лишь в отношении «Bagger-288» было сделано исключение. Дело в том, что между карьерами Hambach и Garzweiler расстояние всего 22 километра. Немцы просчитали, что разбирать, а потом снова монтировать этот колосс будет накладней и сложнее, чем запустить его своим ходом. Ход у «Bagger-288» гусеничный, но очень медленный — всего 1 км/час. Впрочем, эта машина предназначена не для того, чтобы на ней гоняли. А вот благодаря двенадцати гусеницам шириной 3,8 метра каждая, давление экскаватора на грунт всего 1,7 кГ/см² . Правда, учитывая общий вес махины, для нее все же пришлось создавать специальную трассу, чтобы экскаватор не устроил на своем пути экологический Апокалипсис.

Грузовиками, бульдозерами и прочей мелкой (с точки зрения машиниста Bagger-288) техникой засыпали русла ручьев, а также накрыли песчано-щебневыми подушками асфальтовые дороги и железнодорожную ветку — чтобы их просто не раздавило. Поля, через которые предстояло шествовать экскаватору, на всякий случай предварительно засеяли травой — для укрепления почвы. Заодно пришлось временно демонтировать линии электропередач, а также подвести к «Bagger-288», потребляющему при движении сотни киловатт, отдельный кабель. Нужно отдать должное немецкому порядку: если бы у нас после продвижения такой машины на годы осталась бы широкая полоса разрухи, то немцы заметали все следы позади экскаватора всего за сутки, включая расчистку ручьев! Перемещение «Bagger-288» проходило через населенную территорию, и тысячи людей сбежались посмотреть на столь редкое и необычное зрелище. Ведь не каждый день мимо их окон проезжают механизмы размером и массой с броненосец!

Музей в ковше

Bagger-288, бесспорно, лидирует по своим размерам, однако в весовой категории у него был достойный конкурент. Им стал самый большой в истории одноковшовый шагающий экскаватор «4250W», прозванный «Big Muskie». В середине 60-х годов американская компания «Central Ohio Coal's» решила резко увеличить добычу угля в штате Огайо. Для того, чтобы быстро добраться до пластов, лежавших на глубине 50 метров, компании понадобилась сверхмощная машина. Инженеры «Bucyrus-Erie» остановили свой выбор на гигантском драглайне — экскаваторе, у которого ковш подвешен на тросах. Сборка экскаватора была начата в 1967 году, и уже 22 мая 1969 года он приступил к работе. Тогда машина произвела настоящий фурор и стала местом паломничества фото- и киножурналистов, поражая всех своими размерами. Внутри её корпуса (46х49х40 метров) могли бы разместиться два Белых Дома (один на другом), причем этот корпус раз за разом поворачивался вместе со стрелой. Зрелище действительно стоящее того, чтобы его увидеть и запечатлеть! А среди огромных механизмов и соединяющих этажи и площадки лестниц немудрено было и заблудиться.

Один только ковш «Big Muskie», подвешенный на 95-метровой стреле стальными тросами (диаметром 127 мм), весил 230 тонн и мог зачерпнуть 168 кубометров породы! Весил экскаватор около 13 500 тонн — то есть столько же, сколько и Bagger-288. Вот только далеко бы он уйти не смог. Этот титан неуклюже передвигался с помощью специальных 20-метровых башмаков (похожих на лыжи), приводимых в движение подъемными и поперечными гидроцилиндрами. По сути, экскаватор как бы шагал, отсюда и название этой системы. Увы, он был полностью нетранспортируемым, поэтому в 1999 году, после выработки карьера, экскаватор, добывший за 30 лет 460 миллионов кубометров породы, демонтировали. Сейчас от него остался только его исполинский ковш, который, благодаря своим размерам, был превращен в своеобразный музей под открытым небом, в котором единственным и самым впечатляющим экспонатом является он сам.

Титаны на колесах

Понятно, что работать в паре с такими исполинами сможет далеко не каждый самосвал, поэтому кроме гигантских экскаваторов во многих карьерах можно встретить и гигантские грузовые автомобили. Конечно же, мы сразу вспоминаем о «БелАЗах» — предмете гордости советского автомобилестроения, и героях множества анекдотов. Фраза «столкнуться с БелАЗом» всегда вызывала гомерический хохот — под ними спокойно могли проехать «Жигули». С каждой новой моделью их грузоподъемность и размеры росли, и сегодня машиностроители выпускают «БелАЗ-75306», способные принять в свой кузов 220 тонн породы. Да прибавьте 156 тонн, которые весит сам автомобиль. Как и на большинстве суперсамосвалов, он имеет электротрансмиссию: дизельный двигатель в 2300 л.с. вращает генератор, который дает ток на ведущие электродвигатели. Этого хватает, чтобы автомобиль развил скорость 45 км/ч — больше и не нужно, учитывая сложность управления подобной техникой и особенности грунтовых дорог. Впрочем, специальные электронные системы, управляющие гидроусилителями руля и тормозов, освобождают водителей от излишних усилий, так что главное для них — не зевать.

Но «БелАЗы» — далеко не самые большие самосвалы в мире. Старейшим из работающих зарубежных автогигантов по-прежнему остается «Terex 33-19 Titan», созданный еще в 1974 году компанией «General Motors», США . Этот трехосный богатырь высотой семь метров с полным кузовом может достигать веса в 650 тонн, так что для управления им требуется хорошая сноровка. Еще больше берет на себя «Caterpillar797», способный нести на своих плечах более 400 тонн. Масса пустого грузовика — 260 тонн, одна только его покрышка диаметром 3,7 метра весит пять тонн, а в кузове свободно разместился бы хороший каменный дом. Правда, он повергает в ужас не столько своими размерами или мощностью, сколько своим расходом топлива — 783 л на 100 км! Это заставило конструкторов поставить на него 7-кубометровый бак для горючего. Крутящий момент на колеса самосвала «Caterpillar797» передаются от двух двигателей общей мощностью 3400 л.с. с четырьмя турбонагнетателями работают через 7-скоростную механическую коробку передач, хотя считается, что электротрансмиссия обеспечивает более плавный ход (столь необходимый для подобной техники). На тяжелых автомобилях ставят коробки с пятнадцатью и даже большим количеством ступеней. Реальную максимальную скорость «Caterpillar797» также не удается определить, так как на нем установлена электронная система ограничения скорости (не более 65 км/час), Учитывая не только массу, но и габариты самосвала: 14,5 м в длину, 9 м в ширину и более 7 м в высоту, — это разумное решение.

Ряды супер-самосвалов также пополнились немецким «Liebherr T282B», который был создан по заказу горно-обогатительных комбинатов Австралии , Южной Африки и Канады . Его грузоподъемность — 336 тонн, масса самого автомобиля — 222 тонны. 20-цилиндровый двигатель мощностью 3650 л.с. (который сам весит 10 тонн) позволяет ему разгоняться до 64 км/ч. Когда гигант поднимает свой кузов, тот возвышается над землей на высоте шестиэтажного дома! Существуют проекты суперсамосвалов грузоподъемностью 500 и более тонн, однако конструкторы пока что намерены остановиться у этой черты. На это есть ряд объективных причин.

Конечно, такая исполинская техника позволяет значительно ускорить разработку недр и снизить себестоимость продукции — если применить ее позволяли условия карьера. Действительно, эксплуатировать гигантский экскаватор в паре с суперсамосвалом оказалось успешней и выгодней, чем использовать две дюжины обычных экскаваторов и грузовиков. Однако пока что поступательное развитие титанов остановилось у черты эффективности: дальнейшая гигантомания пока что может привести только к резкому удорожанию техники, и потребителю будет выгоднее содержать два-три 300-тонных самосвала вместо одного «пятисотника». К тому же, есть еще одна проблема. Создать кузов любого размера и самый сильный двигатель сегодня несложно, но вот выдержит ли массу в 1000 и более тонн грунтовая дорога? Впрочем, над этим уже размышляют лучшие инженерные умы, и, возможно, в ближайшее будущее первые «тысячники» все-таки выйдут на испытания.

Читайте также в журнале «Вокруг Света»:

• Работать на новый век
• Богучанское лето
• Морестроители