ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 622.232.8
DOI: 10.18503/1995-2732-2022-20-3-54-63
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы). Анализ открытых горных работ в современных условиях показывает непрывное совершенствование карьерного оборудования. При этом технологические особенности разработки месторождений почти не ограничивают его мощность и энерговооруженность. Вместе с тем такое развитие связано с усложнением условий разработки, ростом глубины карьеров, сокращением площади рабочего пространства, перемещением вектора производства в районы с неблагоприятными климатическими факторами. С учетом этого определение оптимальной модели оборудования достаточно затруднено. Используемые методы. Применены аналитический обзор, численные расчеты, сопоставительная оценка. Новизна. Представлены результаты исследований по обоснованию подхода и критериев для выбора структуры технологического комплекса карьерного оборудования, включающего буровой станок, гидравлический или электрический экскаватор по типу «механическая лопата», автосамосвалы и прочее вспомогательное оборудование. Результат. Установлено, что основой для выбора оптимальных условий их эксплуатации является оценка динамики производительности экскаваторов и автосамосвалов в зависимости от периода года и срока эксплуатации, прочностных характеристик пород, типоразмеров, количества ковшей, загружаемых экскаватором в автосамосвал, расстояния перевозок, организационных простоев во времени цикла работы с учетом влияния климата. Показаны экономические критерии для выбора оптимального сочетания экскаватора и автосамосвала в комплексе. Доказано, что удельные накопленные затраты на приобретение и эксплуатацию оборудования комплекса за срок эксплуатации экскаватора экономически характеризуют обстоятельства перехода денежных средств в состояние горной массы, экскавируемой из массива и перемещаемой на определенное расстояние. Практическая значимость. На примере некоторых моделей гидравлических и электрических экскаваторов, имеющих различный нормативный период эксплуатации и технические характеристики, выполнена сравнительная оценка в сопоставимых условиях. При этом определены оптимальные условия их эксплуатации в сочетании с автосамосвалами.
Ключевые слова
комплексы горнотранспортного оборудования, электрический экскаватор по типу «механическая лопата», гидравлический экскаватор, автосамосвал, срок службы карьерной техники, карьер, добыча руды
Для цитирования
Кузнецов Д.В., Косолапов А.И. Методология обоснования горнотранспортного оборудования для рудных карьеров // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. №3. С. 54-63. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-3-54-63
1. Кузнецов Д.В., Косолапов А.И. Оптимизация па-раметров технологических комплексов рудных карьеров: монография. Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2020. 188 с.
2. Burt C.N., Caccetta L. Equipment Selection for Min-ing: With Case Studies. Cham: Springer International Publishing, 2018. 155 p.
3. Сытенков В.Н. Сопоставительный выбор экскава-торов типа «механическая лопата» с канатным и гидравлическим перемещением рабочего органа // Горное дело. 2014. № 1. С. 14-22.
4. Комленович Д. Многокритериальный подход к выбору горного оборудования // Горное дело. 2017. № 2. С. 10-19.
5. Kumykova T.M., Kumykov V.K. Method of Shaping Loading-and-Transportation System in Deep Open Pit Complex Ore Mines. // J. Vin. Sci. 2018. No. 53. Pp. 708-717. DOI: 10.1134/S1062739117042702.
6. Kolesnikov V., Katsubin A., Martyanov V., Dopr A. Features of the Excavation and Loading Equipment of Various Types in the Development of Inclined and Steep Beds. E3S Web of Conferences, 2019, no. 105, pp. 1-5. DOI: 10.1051/e3sconf/201910501023.
7. Kuznetsov D.V., Kosolapov A.I. Economic and tech-nological aspects of interrlation between open pit depth and mining transport parameters. Isvestia vysshikh uchebnykh zavadenii. Gornyi zhurnal. 2020, no. 3, pp. 87-95. DOI: 10.21440/0536-1028-2020-3-87-95.
8. Kuznetsov D.V., Kosolapov A.I. Research of the influence of the excavating and automotive equipment complexes parameters on the speed of faces advance // Earth and Environmental Science. 2021. No. 626. Pp. 1-6. DOI: 10.1088/1755-1315/626/1/012020.
9. Подэрни Р.Ю. Мировой рынок поставок современ-ного выемочно-погрузочного оборудования для открытых горных работ // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015. № 2. С. 148-167.
10. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Произ-водственные процессы. М.: Либроком, 2010. 512 с.
11. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Техно-логия и комплексная механизация. М.: Либроком, 2010. 551 с.
12. Кулешов А.А. Мощные экскаваторно-автомобиль-ные комплексы. М.: Недра, 1980. 317 с.
13. Горное дело: Терминологический словарь / К.Н. Трубецкой, Д.Р. Каплунов и др. М.: ИПКОН РАН, 2016. 635 с.
14. Журавлев А.Г. Вопросы оптимизации параметров транспортных систем карьеров // Горный инфор-мационно-аналитический бюллетень. 2020. № 3-1. C. 583-601. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-31-0-583-601.
15. Koptev V.Yu. Justification of choosing an effective model of a dump truck // Modern Engineering and Technology. 2014. No. 5. Pp. 23-25.
16. Parhizkar A. Location theory applied to optimize the position of road exit(s) in open pit mining (case study). // Arabian Journal of Geosciences. 2018. Vol. 11. Pp. 796-797. DOI: 10.1007/s12517-018-4165-3
17. Jin C., Yi T., Shen Y., Khajepour A., Meng Q. Com-parative study on the economy of hybrid mining trucks for open-pit mining // IET Intelligent Transport Systems. 2019. No. 13 (1). Pp. 201-208. DOI: 10.1049/iet-its.2018.5085.
18. Liu G., Chai S. Optimizing open-pit truck route based on minimization of time-varying transport energy consumption // Mathematical Problems in Engineering. 2019. No. 1. Pp. 1-12. DOI: 10.1155/2019/6987108.
19. Baiany D.M., Zhang L., Xia X. An Optimization Ap-proach for Shovel Allocation to Minimize Fuel Con-sumptio in Open-pit Mines: Case of Heterogeneous Fleet of Shovels // IFAC Papers On Line. 2019. No. 52 (14). Pp. 207-212. DOI: 10.1016/j.ifacol.2019.09.196.
20. Kuznetsov D.V., Kosolapov A.I. Justification criteria for open pit mine depth and mining/haulage machinery parameters // Earth and Environmental Science. 2019. No. 262. Pp. 1-4. DOI: 10.1088/1755-1315/262/1/012038.
21. Smirnov K.A. Simulation of rectilinear motion of a four-wheel car-like robot with an electromechanical drivetrain // Mechanisms and Machine Science. 2019, no. 73, pp. 2671-2679. DOI: 10.1007/978-3-030-20131-9_264.
22. Upadhyay S.P., Tabesh M, Moradi Afrapoli A, Aska-ri-Nasab H. A Simulation-based algorithm for solving surface mines, equipment selection and sizing prob-lem under uncertainty // CIM Journal. 2021. Vol. 12. Pp. 36-46. DOI: 10.1080/19236026.2021.1872995.
23. JoshiD, Paithankar A, Chatterjee S, Equeenuddin Sk. Integrated Parametric Graph Closure and Branch-and-Cut Algorithm for Open Pit Mine Scheduling under Uncertainty // Mining. 2022. No. 2. Pp. 32-51. DOI: 10.3390/mining2010003.