Совершенствование технологии разработки сложноструктурных карбонатных месторождений с применением модернизированных карьерных комбайнов

Для сложноструктурных карбонатных месторождений характерна высокая изменчивость качественных характеристик слоев полезной толщи, в связи с чем для получения наибольшего экономического эффекта при разработке подобных запасов необходимо обеспечить качественную селективную выемку сырья. Карбонатные массивы сложены преимущественно породами невысокой прочности, селективную послойную массовую выемку которых можно эффективно вести с применением карьерных комбайнов, однако наличие отдельных слоев относительно прочных пород затрудняет осуществление механического рыхления, снижает производительность комбайнов и может привести к их поломкам. Для разработки пологих сложноструктурных пластов предлагается технико-технологическое решение с применением модернизированного карьерного комбайна, обеспечивающего предварительное разупрочнение слоя прочных пород посредством агрегата для нарезания прерывистых щелей с подачей в них раствора поверхностно-активных веществ (ПАВ), с последующим механическим рыхлением разупрочненного слоя. Механическое рыхление слоев, сложенных породами невысокой прочности, ведется без их предварительного разупрочнения. Предложена зависимость по определению ширины прерывистых щелей для размещения в них необходимого объема раствора ПАВ. Комбайн также оснащен накопительным бункером, обеспечивающим возможность безостановочного рыхления массива при замене автосамосвалов под погрузкой. Реализация предлагаемого решения позволит увеличить производительность выемки и снизит себестоимость добычных работ.

Чебан А. Ю. Совершенствование технологии разработки сложноструктурных карбонатных месторождений с применением модернизированных карьерных комбайнов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 7-1. – С. 15–24. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_71_0_15.

Исследования проводились с использованием ресурсов Центра коллективного пользования научным оборудованием «Центр обработки и хранения научных данных Дальневосточного отделения Российской академии наук», финансируемого Российской Федерацией в лице Министерства науки и высшего образования РФ по проекту № 075-15-2021-663.

Чебан Антон Юрьевич — канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: chebanay@mail.ru, Институт горного дела Дальневосточного отделения РАН, ORCID ID: 0000-0003-2707-626X.

1. Сафронов В. П., Зайцев Ю. В., Сафронов В. В., Панкратов А. В. Селективная система разработки известняков — перспектива расширения ассортимента продукции горного предприятия // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. — 2015. — № 7-2. — С. 160—168.

2. Fomin S. I., Vinogradov I. P., Lapshin N. S. Determining length of mining front in non-blast open mining of complex structure carbonate deposits // Journal of Engineering and Applied Sciences. 2020, vol. 15, pp. 94—98. DOI: 10.36478/jeasci.2020.94.98.

3. Стромоногов А. В. Оптимизация безвзрывной технологии разборки карбонатных массивов Русской платформы на блочный камень // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № 9. — С. 185—190. DOI: 10.25018/0236-1493-2017-9-0-185-190.

4. Trubetskoi K. N., Zakharov V. N., Galchenko Y. P. Naturelike and convergent technologies for developing lithosphere mineral resources // Herald of the Russian Academy of Sciences. 2020, vol. 90, no. 3, pp. 332—337. DOI: 10.1134/S1019331620030065.

5. Volk H-J. Wirtgen drivers the development of surface mining // Procedia Engineering. 2016, no. 138, pp. 30—39. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.02.049.

6. Рыльникова М. В., Швабенланд Е. Е. Особенности управления качеством рудной массы при разработке сложноструктурных месторождений апатитовых руд с применением комбайновой выемки // Рациональное освоение недр. — 2019. — № 2-3. — С. 80—86. DOI: 10.26121/ RON.2019.48.54.012.

7. Валиев Н. Г., Сандригайло И. Н., Арефьев С. А., Чеботарев С. И. Оценка возможности применения и режимов работы карьерных комбайнов при разработке месторождений мрамора // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2020. — № 2. — С. 88—99.

8. Burkhardt M., Kim E., Nelson P. P. EMI database analysis focusing on relationship between density and mechanical properties of sedimentary rocks // Geomechanics and Engineering. 2018, vol. 14, no. 5, pp. 491—498. DOI: 10.12989/gae.2018.14.5.491.

9. Ditlef A., Lima H. M., Cunha E. R., Souza F. R. A feasibility study of surface miner // Research, Society and Development. 2022, vol. 11, no. 13, article e307111335619. DOI: 10.33448/rsdv11i13.35619.

10. Kumar C., Kumaraswamidhas L. A., Murthy V. M. S. R., Prakash A. Experimental investigations on thermal behavior during pick-rock interaction and optimization of operating parameters of surface miner // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2020, vol. 133, article 104360. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2020.104360.

11. Клементьева И. Н., Кузиев Д. А. Современное состояние и перспективы развития конструкций карьерных комбайнов для безвзрывной послойной выемки прочных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 2. — С. 123—128. DOI: 10.25018/02361493-2019-02-0-123-128.

12. Ocak I., Seker S. E., Rostami J. Performance prediction of impact hammer using ensemble machine learning techniques // Tunnelling and Underground Space Technology. 2018, vol. 80, pp. 269—276. DOI: 10.1016/j.tust.2018.07.030.

13. Пихлер М., Гуськов В. А., Панкевич Ю. Б., Панкевич М. Ю. Комбайн Wirtgen Surface Miner 2200SM на Кувмогорском карьере известняка ОАО «Михайловский цементный завод» // Горная промышленность. — 2006. — № 1. — С. 23—28.

14. Пихлер М., Панькин А. Н., Филиппов А. А., Панкевич Ю. Б., Панкевич М. Ю. Тонкослоевая безвзрывная технология добычи нерудных строительных материалов комбайном Wirtgen 2200SM на ОАО «Ковровское карьероуправление» // Горная промышленность. — 2011. — № 6. — С. 44—53.

15. Чебан А. Ю. К вопросу об определении производительности карьерных комбайнов в различных условиях эксплуатации // Системы. Методы. Технологии. — 2014. — № 3. — С. 145—148.

16. Латышев О. Г., Корнилков М. В. Направленное изменение фрактальных характеристик, свойств и состояния пород поверхностно-активными веществами в процессах горного производства. — Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2016. — 407 с.

17. Рассказов И. Ю., Секисов А. Г., Чебан А. Ю. Повышение эффективности разработки сложноструктурных месторождений при опережающей выемке особо богатых руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 4. — С. 5—19. DOI: 10.25018/0236_ 1493_2023_4_0_5.

18. Панишев С. В., Хосоев Д. В., Матвеев А. И. Повышение эффективности разработки вскрышных пород и углей Эльгинского месторождения Якутии путем их разупрочнения с использованием поверхностно-активных веществ // Горная промышленность. — 2021. — № 1. — С. 98—104. DOI: 10.30686/1609-9192-2021-1-98-104.

19. Чебан А. Ю. Совершенствование технологии разработки сложноструктурных месторождений с применением машин послойного фрезерования // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2023. — № 2. — С. 357—367.

20. Yucong P., Quansheng L., Qi L. Full-scale linear cutting tests to check and modify a widely used semi-theoretical model for disc cutter cutting force prediction // Acta Geotechnical. 2020, vol. 15, no. 6, pp. 1481—1500. DOI: 10.1007/s11440-019-00852-4.