Аннотация
Актуальность и цель исследования. В настоящее время в России происходит формированию новых центров добычи угля с постепенным смещением угледобычи в восточную часть страны. Повышение требований к обеспечению экологической и промышленной безопасности горных работ при сохранении приемлемого уровня экономической эффективности производства предопределяет необходимость изыскания новых геотехнологических решений, оптимизации параметров горных работ и оборудования, техники и технологий. Вскрышные породы многих дальневосточных угольных разрезов представлены мелкозернистыми наносными породами, которые в талом состоянии легко разрабатываются карьерными экскаваторами, однако в холодное время года при промерзании их прочность и сопротивление выемке многократно возрастают, что приводит к необходимости применения буровзрывных работ. Известны различные способы и оборудование для механического разрушения мерзлоты, однако при значительной глубине промерзания откосов уступов возникают проблемы с их безвзрывной подготовкой к выемке. Цель работы. Создание эффективного и компактного сменного рабочего оборудования для гидравлического экскаватора, обеспечивающего возможность ослабления массива промерзшего на глубину до 2,0–2,5м щелями, при этом конструктивная схема машины должна обеспечивать возможность нарезания щелей в откосах уступов с криволинейной поверхностью. Результаты. В статье предлагается усовершенствованная схема ослабления поверхности промерзших уступов с применением гидравлического экскаватора с комбинированным сменным рабочим оборудованием, включающим фрезу, термогорелку и рыхлитель. Разупрочнение сезонно промерзшего поверхностного слоя уступа ведется путем нарезания щелей, которое производится на всю глубину промерзания, при этом разупрочнение откоса осуществляется наклонными щелями, а разупрочнение рабочей площадки - горизонтальными щелями вдоль уступа. Первоначально щель нарезает фреза. В случае если глубина промерзшего слоя превышает глубину щели, нарезаемой фрезой, то посредством термогорелки производится термическое воздействие на оставшийся промерзшим слой, в результате которого происходит оттаивание мерзлоты, после чего рыхлитель прорезает углубочную щель в оттаявшей породе, что обеспечивает разупрочнение промерзшего слоя на всю глубину. Выводы. Предлагаемые способ и оборудование для подготовки к выемке сезонно промерзших уступов позволяют упростить технологический процесс ведения открытых горных работ в зимнее время, снизить себестоимость добычи полезного ископаемого и уменьшить отрицательное воздействие на окружающую среду.
Ключевые слова
Вскрышные работы, откос уступа, мерзлота, нарезание щелей, гидравлический экскаватор, фрезерный рабочий орган, термогорелка.
1. Плакитина Л.С. Современное состояние и перспективы развития добычи в период до 2030 г. в основных бассейнах и месторождениях, расположенных в Дальневосточном ФО // Горная промышленность. 2014. № 1. С. 12–20.
2. Чебан А.Ю. Выемочная техника, задействованная на угольных разрезах в южной части Дальневосточного региона // Вестник Тихоокеанского государственного университета. 2013. № 3. С. 081–084.
3. Плакитин Ю.А., Плакитина Л.С., Дьяченко К.И. Анализ развития угольной промышленности в Дальневосточном федеральном округе в 2000-2015 гг. // Горный журнал. 2017. № 2. С. 12–16.
4. Байсаров Р.С. Проблемы и перспективы реализации приоритетных проектов освоения угольных месторождений Восточной Сибири и Дальнего Востока // Горная промышленность. 2016. № 2. С. 20–25.
5. Трубецкой К.Н. Решение проблем экологически сбалансированного освоения месторождений открытыми геотехнологиями // Горный журнал. 2018. № 6. С. 71–76.
6. Starke L. Breaking New Ground: Mining, Minerals and Sustainable Development. London: IIED, 2016, 480 p.
7. Чебан А.Ю. Совершенствование безвзрывных циклично-поточных технологий добычи полезных ископаемых // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2016. Т. 14. № 2. С. 5–9.
8. Frank U. Multi-perspective enterprise modeling: foundational concepts, prospects and future research challenges. Software & Systems Modeling. 2014, vol. 13, no. 3, pp. 941–962.
9. Василец В.Н., Лапаев В.Н., Пикалов В.А. Проблемы повышения объемов и эффективности производства на разрезе «Заречный» в условиях открыто-подземной разработки // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2015. № 1. С. 9–15.
10. Чебан А.Ю. Селективная разработка Эльгинского угольного месторождения с применением выемочно-сортировочного комплекса // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2017. № 4. С. 247–254.
11. Хоютанов Е.А., Гаврилов В.Л. Повышение полноты извлечения запасов сложноструктурных пластов с учетом зольности угля в приконтактных зонах // Вестник Забайкальского государственного университета. 2016. Т. 22. № 10. С. 20–28.
12. 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.
13. Анистратов Ю.И., Анистратов К.Ю., Щадов М.И. Справочник по открытым горным работам. М.: НТЦ «Горное дело», 2010. 700 с.
14. Шемякин С.А., Домнин Ю.В., Крадинов И.С. Ковши одноковшовых гидравлических экскаваторов для разработки мерзлого грунта // Строительные и дорожные машины. 1982. № 8. С. 4–6.
15. Пат. 2316631 Российская Федерация, МПК Е02F5/02 Е02F5/30. Способ разрезания мерзлого грунта / А.С. Шаволов, А.Д. Савчук; заявитель и патентообладатель Военный инженерно-технический университет. № 2006128825/03; заявл. 08.08.2006; опубл. 10.02.2008.
16. Мамаев Ю.А., Шемякин С.А. Безвзрывная технология вскрышных работ в зимний период // Горный журнал. 2001. № 8. С. 24–26.
17. Пат. 2380487 Российская Федерация, МПК Е02F3/28 Е02F5/08. Рабочее оборудование гидравлического экскаватора / С.А. Шемякин, А.Ю. Чебан, И.Б. Ковалев; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Тихоокеанский государственный университет. № 2008126965/03; заявл. 02.07.2008; опубл. 27.01.2010.