Повышение энергоэффективности работы горных предприятий с помощью применения при расчетах фракционно-энергетических моделей

Рассмотрена актуальная для горных предприятий проблеме энергоэффективности производства. Проанализированы виды работ, на которые приходятся наибольшие энергозатраты. В частности, подробно рассмотрены технологические процессы бурения и взрывания горной породы, а также основные подходы к расчету параметров бурения. Показаны преимущества и недостатки существующих моделей. Предложена новая фракционно-энергетическая численная модель, позволяющая решать как оперативно-расчетные, так и прогнозные задачи. Подробно изложены теоретические основы фракционно-энергетической модели буровзрывных работ. Описывается разработанный метод расчета, основанный на физических закономерностях подобия параметров буровзрывных работ, позволяющий в рамках единого теоретического подхода рассчитывать по текущим значениям входных параметров бурения выходные параметры буровзрывных работ. Представлен алгоритм текущего управления параметрами бурения. Результаты вычислительных экспериментов представлены в виде таблиц. Приведен анализ расчетных рациональных параметров режимов бурения. Показано, что рационализация параметров режима бурения позволяет снизить осевую нагрузку и энергоемкость бурения, а также увеличить размер среднего осколка бурового шлама. Установлено, что снижение осевой нагрузки и энергоемкости бурения пропорционально повышает стойкость долот, что снижает затраты на бурение.

Александров В. Г., Сиземов Д. Н., Темкин И. О., Иванников А. Л. Повышение энергоэффективности работы горных предприятий с помощью применения при расчетах фракционно-энергетических моделей // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 12. – С. 118–134. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_12_0_118.

Александров Виктор Германович — канд. с-х. наук, Кыргызско-Российский Славянский университет, Бишкек, Кыргызстан, e-mail: vigal47@rambler.ru,
Сиземов Дмитрий Николаевич — канд. техн. наук, технический директор, ООО «Вист Майнинг Технолоджи», e-mail: etros@yandex.ru,
Темкин Игорь Олегович¹ — д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой, e-mail: igortemkin@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0001-8150-6529,
Иванников Александр Любимович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: ivannickov@bk.ru, ORCID ID: 0000-0003-4680-4584,
¹ НИТУ МИСИС.

Иванников А.Л., e-mail: ivannickov@bk.ru.

1. Krasyukova E., Aynbinder I., Ivannikov A. A rational approach to the management of underground mining in complex hydrogeological and geomechanical conditions based on a risk assessment // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021, vol. 684, no. 1, article 012006. DOI: 10.1088/1755-1315/684/1/012006.

2. Jastrzębska M., Kazimierowicz-Frankowska K., Chiaro G., Rybak J. New frontiers in sustainable geotechnics // Applied Sciences (Switzerland). 2023, vol. 13, no. 1, article 562. DOI: 10.3390/ app13010562.

3. Rzazade U., Deryabin S., Temkin I., Kondratev E., Ivannikov A. On the issue of the creation and functioning of energy efficiency management systems for technological processes of mining enterprises // Energies. 2023, vol. 16, no. 13, article 4878. DOI: 10.3390/en16134878.

4. Lisin E., Kurdiukova G. Energy supply system development management mechanisms from the standpoint of efficient use of energy resources // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021, vol. 666, no. 6, article 062090. DOI: 10.1088/1755-1315/666/6/062090.

5. Rogalev N., Rogalev A., Kindra V., Naumov V., Maksimov I. Comparative analysis of energy storage methods for energy systems and complexes // Energies. 2022, vol. 15, no. 24, article 9541. DOI: 10.3390/en15249541.

6. Tsvetkov P., Samuseva P. Heterogeneity of the impact of energy production and consumption on national greenhouse gas emissions // Journal of Cleaner Production. 2024, vol. 434, article 139638. DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.139638.

7. Shcherbatov I., Lisin E., Rogalev A., Tsurikov G., Dvořák M., Strielkowski W. Power equipment defects prediction based on the joint solution of classification and regression problems using machine learning methods // Electronics (Switzerland). 2021, vol. 10, no. 24, article 3145. DOI: 10.3390/electronics10243145.

8. Сергунин М. П., Еременко В. А. Обработка структурных геологических моделей алгоритмами искусственного интеллекта // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 9. — С. 56—67. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_9_0_56.

9. Ilyushin P., Gerasimov D., Suslov K. Method for simulation modeling of integrated multi-energy systems based on the concept of an energy hub // Applied Sciences (Switzerland). 2023, vol. 13, no. 13, article 7656. DOI: 10.3390/app13137656.

10. Rogalev A. N., Sokolov V. P., Sokolova J. V., Milukov I. A., Bratukhin A. G. Methodology of reasonable application of digital technology for creating competitive high-tech products // International Journal of Mechanical Engineering and Technology. 2018, vol. 9, no. 10, pp. 670—678.

11. Sizemov D. N., Temkin I. O., Deryabin S. A., Vladimirov D. Y. On some aspects of increasing the target productivity of unmanned mine dump trucks // Eurasian Mining. 2021, vol. 36, no. 2, pp. 68—73. DOI: 10.17580/em.2021.02.15.

12. Моргоева А. Д., Моргоев И. Д., Клюев Р. В., Хетагуров В. Н., Гаврина О. А. Краткосрочное прогнозирование электропотребления обогатительной фабрики // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 5-1. — С. 157—169. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_ 51_0_157.

13. Егоров В. В., Волокитин А. Н., Угольников Н. В., Соколовский А. В. Обоснование параметров и технологии производства буровзрывных работ, обеспечивающих требуемую кусковатость // Горная промышленность. — 2021. — № 3. — С. 110—115. DOI: 10.30686/1609-91922021-3-110-115.

14. Исайченков А. Б. Оптимизация сопряженно выполняемых технологических процессов вскрышных работ при применении современных экскаваторно-автомобильных комплексов (на примере разреза «Тугнуйский»): Автореф. дис. … канд. техн. наук. — М., 2017. — 23 с.

15. Вохмин С. А., Курчин Г. С., Шевнина Е. В., Кирсанов А. К., Костылев С. С. Прогнозирование гранулометрического состава отбитой горной массы при отработке месторождений открытым способом // Известия вузов. Горный журнал. — 2020. — № 1. — С. 14—24. DOI: 10.21440/0536-1028-2020-1-14-24.

16. Gadikor Joel Optimization of drilling and blasting practices at a western us open pit copper mine // Graduate Theses & Non-Theses. 2018, vol. 168. https://digitalcommons.mtech.edu/grad_rsch/168.

17. Жариков С. Н. Взаимосвязь удельных энергетических характеристик процессов шарошечного бурения и взрывного разрушения массива горных пород: Автореф. дис. … канд. техн. наук. — Екатеринбург, ИГД УрО РАН, 2011. — 25 с.

18. Teale R. The concept of specific energy in rock drilling // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics. 1965, no. 2 , no. 1, pp. 57—73. DOI: 10.1016/01489062(65)90022-7.

19. Перетолчин В. А. Вращательное и шарошечное бурение скважин на карьерах. — М.: Недра, 1983. — 175 с.

20. Буткин В. Д., Гилев А. В. Выбор и рациональная эксплуатация буровых инструментов и станков на карьерах: монография. — Красноярск: СФУ, 2010. — 236 с.