ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 622.24
DOI: 10.18503/1995-2732-2022-20-4-5-14
Аннотация
Аннотация. Постановка задачи (актуальность работы). В статье рассматривается проблема зависимости устойчивости и эффективности освоения глубоких карьеров от актуального выбора технологии и техники для осуществления горных работ. С увеличением глубины карьера усложняются условия транспортировки полезных ископаемых, увеличивается расстояние осуществляемых перевозок, наблюдается рост высоты подъема горной массы и снижение производительности технологического оборудования. В статье представлен анализ существующих конструкций подъемников и наклонных конвейеров. Дается логическое обоснование применению классической задачи о брахистохроне с целью упрощенного описания движения грузового сосуда. В работе продемонстрировано одно из перспективных решений вопроса совершенствования карьер-ного транспорта с применением грузовых сосудов, движущихся по рельсовым направляющим. При этом трасса спуска реализуется как максимально приближенная к брахистохроне – кривой наискорейшего спуска. Авторами статьи представлены аналитические зависимости для определения основных характеристик спуска сосуда на открытых горных работах. Полученные данные позволяют реализовывать математическую модель трассы спуска, так как доказывают оптимальность профиля трассы для движения грузового сосуда. Цель исследования. Представить преимущества использования брахистохроны в процессе спуска грузового сосуда для доставки вспомогательных карьерных грузов к местам ведения открытых горных работ. Используемые методы. Применение комплексного подхода позволяет решить поставленные задачи. Его использование в рамках настоящего исследования предполагает функционирование методов научного анализа, компилиро-вания данных из ранее опубликованных исследований, аналитических зависимостей и системного анализа. Практическая значимость. Данный подход может быть реализован для компенсации негативного эффекта увеличения глубины разработки на экономические показатели горного предприятия при эксплуатации глубо-ких карьеров. Модернизация и реконструкции горнотранспортных систем карьеров осуществляются за счет внедрения перспективных средств доставки вспомогательных грузов с максимальной адаптацией к существующей внутрикарьерной инфраструктуре.
Ключевые слова
брахистохрона, карьер, открытые горные работы, сосуд, конвейер, транспорт, подъемник
Для цитирования
Применение задачи о брахистохроне в исследовании траектории спуска сосуда на открытых горных рабо-тах / Великанов В.С., Дёрина Н.В., Кочержинская Ю.В., Мамай Н.В., Логунова Т.В. // Вестник Магнитогорско-го государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. №4. С. 5-14. https://doi.org/ 10.18503/1995-2732-2022-20-4-5-14
1. Галкин В.И., Шешко Е.Е. Проблемы совершен-ствования транспортных систем в горной про-мышленности России // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2011. №1. С. 485-507.
2. Mulukhov K.K., Beslekoeva Z.N. Retrofitting of steep angle conveyor hoist for coarse cargo in deep open pit mines // Mining Informational and Analytical Bulletin (Scientific and Technical Journal). 2018. No 4. Pp. 179-188.
3. Яковлев В.Л., Тюлькин В.П., Кармаев Г.Д. Технологические аспекты применения кру-тонаклонных конвейеров в горнорудной промышленности // Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ-МГИ, 2002. С. 211-217.
4. Кармаев Г.Д., Глебов А.В. Выбор горно-транспортного оборудования циклично-поточной технологии карьеров. Екатерин-бург: ИГД УрО РАН, 2012. 296 с.
5. Мулухов К.К., Беслекоева З.Н. Конструкция и расчет крутонаклонного ленточно-колесного конвейера для крупнокусковых грузов и глубоких карьеров // Горный ин-формационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2012. № 5. С. 253-258.
6. Шешко О.Е. Эколого-экономическое сравне-ние применения в глубоких карьерах дизель-троллей¬возов и циклично-поточной техноло-гии // Научный вестник Московского госу-дарственного горного университета. 2013. № 5. С. 108-116.
7. Эффективность автомобильно-клетьевых подъёмников АНК-120 на глубоких карьерах / А.Г. Сисин, В.И. Белобров, М.А. Файнблит, А.Н. Акишев // Горный журнал. 1995. № 6.
8. Кулешов А.А., Тарасов Ю.Д. Автомобильный карьерный подъемник с автономным приво-дом // Известия вузов. Горный журнал. 2001. №1. С. 53-56.
9. А.с. 839967 Российская Федерация, МПК B66B15/00. Шахтный многоканатный подъ-емник / В.И. Вавиловский, И.С. Назаренко, А.А. Сорокин, С.С. Ястребов, М.Н. Карпов, В.В. Вавиловский, Ю.В. Богданов; заявитель и патентообладатель Сибирский металлургический институт. № 2813637, заявл. 03.09.1979, опубл. 23.06.1981, Бюл. № 23.
10. Пат. 2636634 Российская Федерация, МПК B65G 17/12, B65G 37/00, B65G 47/58, B65B 15/08, E21C 41/26, E21C 47/00, E21F 13/04. Крутонаклонная конвейерная установка для открытой горной выработки / Верре Клаус, Вольперс Франц М., Папажевски Детлеф, Ра-ац Виктор; заявитель и патентообладатель ТиссенКрупп Индастриал Солюшенз АГ. № 2014132232, заявл. 30.01.2013, опубл. 24.11.2017, Бюл. № 3.
11. Пат. 2069637 Российская Федерация, МПКB66B 19/06. Устройство для транспор-тирования грузов / А.Ю. Макеев, А.П. Ко-миссаров; заявитель и патентообладатель Уральский горный институт им. В.В. Вахру-шева. № 93008412, заявл. 09.02.1993, опубл. 20.04.1995.
12. Патент на полезную модель 186195 РФ. Ка-рьерное подъемное устройство / А.А. Гого-тин, В.Н. Калмыков, С.Е. Гавришев, К.В. Бурмистров. Опубл. 11.01.2019, Бюл. №2.
13. Обоснование технологических схем транс-портирования горной массы с применением карьерных подъемников при разработке ме-сторождений открытоподземным способом / С.Е. Гавришев, К.В. Бурмистров, С.Н. Кор-нилов, Н.Г. Томилина // Горный журнал. 2016. №5 (2226). С. 41-47.
14. Обоснование целесообразности применения крутонаклонных подъемников в карьере при комбинированном способе разработки ме-сторождения / С.Е. Гавришев, К.В. Бурмист-ров, В.А. Кидяев, Н.Г. Томилина // Горный информационно-анали¬тический бюллетень (научно-технический журнал). 2012. №6. С. 165-172.
15. Грайнахер Й., Барчет К., Доберт М. Проекти-рование и монтаж вертикального конвейера на шахте «Уайт каунти» // Глюкауф. 2004. № 2(3). С. 16-23.
16. Галкин В.И., Дмитриев В.Г. Трубчатые кон-вейеры для горной промышленности // Гор-ное оборудование и электромеханика. 2009. № 1. С. 39-46.
17. Анализ конструкций крутонаклонных кон-вейеров для карьеров / Е.Д. Николаев и др. // Горный журнал. 1998. № 11-12. С. 62-25.
18. Картавый А.Н. Крутонаклонные ленточные конвейеры для горной промышленности // Горное оборудование и электромеханика. 2006. № 10. С. 22-26.
19. Картавый А.Н. Проблемы применения раз-личных типов крутонаклонных ленточных конвейеров // Тяжелое машиностроение. 2007. № 3. С. 31-34.
20. Шешко Е.Е. Проблемы крутонаклонных лен-точных конвейеров с прижимной лентой // Горные машины: сб. науч. тр. Отдельный выпуск ГИАБ № 8. М.: Мир горной книги, 2008. 384 с.
21. Картавый А.Н. Перспективы применения крутонаклонных конвейеров с прижимной лентой при ЦПТ // Горный журнал. № 6. 2003. С. 52-56.
22. Николаев Е.Д., Назаров А.В. Новая техноло-гия разработки глубоких карьеров с приме-нением модернизированных крутонаклонных конвейеров // Недропользование XXI век. 2010. № 2. С. 62-64.
23. Котяшев А.А., Каледин А.В. Применение лен-точных крутонаклонных конвейеров для транспортирования горной массы // Горный журнал. 1990. № 5. С. 61-63.
24. Великанов В.С., Гуров М.Ю. Развитие науч-но-методологических основ совершенствова-ния карьерных экскаваторов на базе нечетко-множествен¬ного подхода. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2018. 217 с.
25. Галкин В.И., Дмитриев В.Г. Трубчатые кон-вейеры для горной промышленности // Гор-ное оборудование и электромеханика. 2009. №1.
26. Берман Г.Н. Циклоида. М.: Наука, 1980. 112 с.
27. Иванов А.А., Лукьянов А.А. Еще о брахисто-хроне и таутохроне // Физическое образова-ние в вузах. 1999. Т. 5. № 3. С. 54-61.
28. Каганов В.И. О двух великих швейцарских математиках Бернулли – Якобе и Иоганне / Сайт электронного журнала. Научно-популярный журнал для юношества «Страна знаний». № 2. 2016.
29. Зароднюк А.В., Черкасов О.Ю. Качественный анализ оптимальных траекторий движения материальной точки в сопротивляющейся среде и задача о брахистохроне // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2015. № 1. С. 41-49.
30. Белоцерковская И.Е., Ефимова Э.В., Втюрин М.Ю. Решение задачи о брахистохроне с по-мощью электронных таблиц в рамках про-граммы дополнительного образования // Ин-форматизация образования: проблемы и пер-спективы: сб. науч. ст. IV Всерос. науч.-практ. интернет-конференции, посвященной памяти Д.Ш. Матроса / под общей ред. Г.Б. Поднебесовой. Челябинск: Изд-во Южно-Урал. гос. гуман.-пед. ун-та, 2018. С. 8-18.
31. Новожилов Б.М. Исследование траектории спуска в агрегатах экстренной эвакуации космонавтов на стартовых комплексах / Б.М. Новожилов // Инженерный журнал: наука и инновации. 2019. № 10 (94). С. 1-13.