Анализ опыта применения комбайнов послойного фрезерования при открытой разработке месторождений цементного сырья

Анализ деятельности горнодобывающих предприятий, разрабатывающих месторождения цементного сырья, позволяет выявить пути совершенствования фрезерной технологии в сложных горно-геологических условиях. При подготовке горных пород к выемке буровзрывным способом непрерывная валовая выемка, без разделения слоев горной массы, позволяет значительно увеличить производственную мощность карьера. Однако эффективная разработка месторождений цементного сырья со сложным геологическим строением в таких горнотехнических условиях маловероятна. Ключевая технологическая особенность использования машин послойного фрезерования заключается в уникальной конструкции и параметрах ступенчатого рабочего органа, а также рабочей зоны горного комбайна. Для повышения производительности машин послойного фрезерования необходимо принимать оптимальные параметры рабочего органа, которые способствуют применению поточной или циклично-поточной технологии разработки при минимальном количестве вспомогательных операций и холостых проходов комбайна. Рассмотрены основные факторы, влияющие на определение области рационального применения фрезерных комбайнов и их эффективность при открытой разработке сложноструктурных месторождений цементного сырья. На основе проведенных исследований доказано, что безвзрывной способ открытой разработки сложноструктурных месторождений цементного сырья с применением комбайнов послойного фрезерования обеспечивает повышение безопасности ведения горных работ, улучшение качества добываемого минерального сырья для производства цемента, получение конечного продукта непосредственно в забое, отказ от вторичного дробления сырья перед отгрузкой на завод, снижение кондиционной мощности полезных ископаемых и отрицательного воздействия технологического процесса на окружающую среду.

Фомин С. И., Лелен А. Анализ опыта применения комбайнов послойного фрезерования при открытой разработке месторождений цементного сырья // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 1. – С. 128–140. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_1_0_128.

Фомин Cергей Игоревич¹ — д-р техн. наук, профессор, горный инженер, e-mail: fominsi@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-0939-1189,
Лелен Алекса¹ — горный инженер, аспирант, e-mail: s215134@stud.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0003-1358-1142,
¹ Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II.

Лелен Алекса, e-mail: s215134@stud.spmi.ru.

1. Пихлер М., Панкевич Ю. Б. Технология и схемы ведения горных работ при использовании комбайнов 2100 и 2200 SM фирмы Wirtgen gmbh // Горная промышленность. — 2001. — № 4. — С. 51—53.

2. Чебан А. Ю. Классификация конструкций карьерных комбайнов // Недропользование XXI век. — 2015. — № 5 (55). — С. 64—69.

3. Еленкин В. Ф., Клементьева И. Н. Исследование влияния эффективного коэффициента сухого трения на момент сопротивления вращению шнеков очистного комбайна при вынужденных гармонических колебаниях движущего момента // Горная промышленность. — 2014. — № 1 (113). — С. 112—113.

4. Kramadibrata S., Simangunsong G. M., Widodo N. P., Wattimena R. K., Tanjung R. A., Wicaksana Y. Rock excavation by continuous surface miner in limestone quarry // Geosystem Engineering. 2015, vol. 18, no. 3, pp. 1—13.

5. Арсентьев А. И. Производительность карьеров. — СПб., 2002. — 85 с.

6. Анисимов К. А., Никифоров А. В. Современные технологии отработки алмазоносных месторождений // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2023. — Т. 334. — № 1. — С. 196—208. DOI: 10.18799/24131830/2023/1/3837.

7. Afeni T. B., Akeju V. O., Aladejare A. E. A comparative study of geometric and geostatistical methods for qualitative reserve estimation of limestone deposit // Geoscience Frontiers. 2021, vol. 12, no. 1, pp. 243—253.

8. Jovanović В., Milosevic D., Čanović V., Konc-Janković K. Management of the limestone mining and deposition process at the open pit Mutalj for the purpose of achieving the necessary quality // Mining and Metallurgy Engineering Bor. 2016, no. 1, pp. 51—54. DOI: 10.5937/mmeb1601051J.

9. Vu T., Bao T., Drebenstedt C., Pham H., Nguyen H., Nguyen D. Optimisation of long-term quarry production scheduling under geological uncertainty to supply raw materials to a cement plant // Mining Technology. 2021, vol. 130, no. 3, pp. 146—158.

10. Bralić N., Malvić T. Cement raw material reserve calculation — Geological sections vs. structural maps approaches, case study from Southern Croatia // Minerals. 2022, vol. 12, no. 8, article 1056. DOI: 10.3390/min12081056.

11. Al-Anweh A. M., Abu-Zeid M. M., El-Anbaawy M. I., Al-Akhaly I. A. Characterization and quality evaluation of cement raw materials and their possible substitutes in Yemen // Arabian Journal of Geosciences. 2022, vol. 15, no. 14. DOI: 10.1007/s12517-022-10527-2.

12. Виноградов И. П., Смелянский И. В. Определение потерь руды при проектировании технологии послойного фрезерования наклонных залежей сложного строения / Новая наука: проблемы и перспективы: Сборник статей Международной научно-практической конференции. — Стерлитамак: РИЦ АМИ, 2015. — С. 184—188.

13. Będkowski T., Kasztelewicz Z., Sikora M. Technical and economic analysis of mechanical rock extraction based on 'Raciszyn' deposit // Inzynieria Mineralna. 2016, vol. 17, no. 2, pp. 107—112.

14. Виноградов Ю. И., Хохлов С. В., Зигангиров Р. Р., Мифтахов А. А., Суворов Ю. И. Оптимизация удельных энергозатрат на дробление горных пород взрывом на месторождениях со сложным геологическим строением // Записки Горного института. — 2024. — Т. 266. — С. 241—245.

15. Murzahanov K., Khokhlov S., Vinogradov Y., Sokolov S. Experience and practical results of marmorized limestone reserves re-evaluation // Test Engineering and Management. 2020, vol. 82, pp. 3248—3252.

16. Origliasso C., Cardu M., Kecojevic V. Surface miners: Evaluation of the production rate and cutting performance based on rock properties and specific energy // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2014, vol. 47(2), pp. 757—770.

17. Liu P., Zhou W., Cai Q., Shi X., Xu G. The thin coal seam (TCS) mining technology for open pit mines in China // Geotechnical and Geological Engineering. 2018, vol. 36, pp. 1—11.

18. Ordin A. A., Schwabenland E. E. Evaluation of technological parameters for apatite extraction by surface miners // Journal of Mining Science. 2016, vol. 52, no. 2, pp. 293—299.

19. Грабский А. А., Плеханов Ф. И., Кантович Л. И., Пушкарев И. А. Исследование нагруженности и диформативности элементов многосателлитной планетарной передачи карьерного комбайна // Горный журнал. — 2018. — № 4. — С. 82—86.

20. Volk H.-J. Wirtgen drivers the development of surface mining // Procedia Engineering. 2016, no. 138, pp. 30—39.

21. Zajączkowski M. Technological and economic analysis of the application of surface miner on the example of a limestone deposit in Poland // Inżynieria Mineralna. 2021, vol. 48, no. 2. DOI: 10.29227/IM-2021-02-21.

22. Bodziony P., Kasztelewicz Z., Sawicki P. The problem of multiple criteria selection of the surface mining haul trucks // Archives of Mining Sciences. 2016, vol. 61, no. 2. DOI: 10.1515/amsc2016-0017.

23. Швабенланд Е. Е. О потенциале фрезерных комбайнов непрерывного действия при разработке месторождений открытым способом // Рациональное освоение недр. — 2014. — № 1. — С. 54—60.

24. Prakash A., Sita Ramachandra Murthy V. M., Bahadur Singh K. A new rock cuttability index for predicting key performance indicators of surface miners // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2015, vol. 77, pp. 339—347.

25. Dey K., Ghose A. K. Predicting “cuttability” with surface miners — A rockmass classification approach // Journal of Mines, Metals and Fuels. 2008, vol. 56, no. 5-6, pp. 85—91.

26. Шемякин С. А., Матвеев Д. Н., Чебан А. Ю. Экономическое обоснование эффективности безвзрывной селективной выемки полезного ископаемого и вмещающих пород с использованием технико-технологических комплексов на основе фрезерных комбайнов // Горный журнал. — 2015. — № 2. — С. 43—46.

27. Фомин С. И., Лелен А. Н. Обоснование параметров эксплуатационного блока при разработке месторождений цементного сырья комбайнами послойного фрезерования // Рациональное освоение недр. — 2023. — № 3. — C. 20—25. DOI: 10.26121/PОН.2022.73.20.001.