Исследование влияния параметров взорванной горной массы на производительность экскаваторноавтомобильного комплекса

Установлены зависимости влияния параметров взорванной горной массы (ВГМ) – средневзвешенный кусок, индекс однородности и выход некондиционного куска, на производительность вскрышного экскаваторно-автомобильного комплекса (ЭАК) на примере высокопроизводительного электрического канатного экскаватора типа «прямая лопата» WK-35 с емкостью ковша 35 м3 и большегрузного автосамосвала CAT 793D с грузоподъемностью 220 т. Качественные показатели взрывной подготовки массива к выемке определяют основные эксплуатационные характеристики ЭАК – простои и производительность; это важно учитывать при подборе параметров буровзрывных работ и оптимизации проектов взрыва. Методом цикличной фотои видеофиксации отработки забоя взорванного блока получены данные, позволяющие установить распределение выхода грансостава ВГМ, время цикла погрузки и степень загрузки автосамосвала. При обработке изображений методом фотопланиметрии определены средневзвешенный кусок ВГМ, процент выхода некондиционного куска и индекс однородности грансостава. Методом визуальной обработки изображений с последующей заверкой данными из системы диспетчеризации карьера получены показатели производительности ЭАК WK-35 и CAT 793D. Методами регрессионного и корреляционного анализа установлены зависимости, влияющие на производительность ЭАК при погрузке и параметры ВГМ, позволяющие обеспечивать его высокую производительность в условиях отработки вскрышных участков рудного месторождения.

Маринин М. А., Рахманов Р. А., Должиков В. В., Сушкова В. И. Исследование влияния параметров взорванной горной массы на производительность экскаваторноавтомобильного комплекса // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 9-1. – С. 35–48. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_91_0_35.

Маринин Михаил Анатольевич¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: marinin_ma@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0002-5575-9343,
Рахманов Руслан Азаматович — канд. техн. наук, научный сотрудник, ИПКОН РАН, e-mail: ruslan1250@mail.ru, ORCID ID: 000-0002-5341-2274,
Должиков Вадим Владимирович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: dolzhikov_vv@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0001-8851-2913,
Сушкова Вероника Ивановна¹ — ведущий специалист, e-mail: s171560@stud.spmi.ru,
¹ Санкт-Петербургский горный университет.

Маринин М.А., e-mail: marinin_ma@pers.spmi.ru.

1. Fomin S. I., Ivanov V. V., Semenov A. S., Ovsyannikov M. P. Incremental open-pit mining of steeply dipping ore deposits // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2020, vol. 15, no. 11, pp. 1306—1311.

2. McKee D. Understanding mine to mill. Brisbane Australia: Cooperative research centre for optimising resource extraction, 2013, 96 p.

3. Cameron P., Drinkwater D., Pease J. The ABC of Mine to Mill and metal price cycles / Proceedings of 13th AusIMM Mill Operators’ Conference. Melbourne: The Australasian Institute of Mining and Metallurgy. 2016, pp. 349—358.

4. Marinina O. A., Kirsanova N. Y., Nevskaya M. A. Circular economy models in industry: developing a conceptual framework // Energies. 2022, vol. 15, no. 24, pp. 9376—9386. DOI: 10.3390/en15249376.

5. Napier-Munn T. Is progress in energy-efficient comminution doomed? // Minerals Engineering. 2015, vol. 73, pp. 1—6. DOI: 10.1016/j.mineng.2014.06.009.

6. Хохлов С. В., Виноградов Ю. И., Носков А. П., Баженова А. В. Прогнозирование смещения рудных контуров при формировании развала взорванной горной массы // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 3. — С. 40—56. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_3_0_40.

7. Жариков И. Ф., Сеинов Н. П. О качестве подготовки взорванной горной массы для схем циклично-поточной технологии // Взрывное дело. — 2020. — № 126/83. — С. 16—27.

8. 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/ 1609-9192-2021-3-110-115.

9. Ишейский В. А., Мартынушкин Е. А., Васильев А. С., Смирнов С. А. Особенности сбора данных в процессе бурения взрывных скважин для формирования геоструктурных блочных моделей // Устойчивое развитие горных территорий. — 2021. — Т. 13. — № 4(50). — С. 608—619. DOI: 10.21177/1998-4502-2021-13-4-608-619.

10. Господариков А. П., Киркин А. П., Трофимов А. В., Ковалевский В. Н. Определение физико-механических свойств горных пород при применении противоударных разгрузочных мероприятий // Горный журнал. — 2023. — № 1. — С. 26—34. DOI: 10.17580/ gzh.2023.01.04.

11. Афанасьев П. И., Менжулин М. Г. Изменение среднего размера куска в зоне дробления на основе расчета диссипации энергии // Известия ТулГУ. — 2022. — № 4. — С. 408—419.

12. Afanasev P. I., Makhmudov K. F. Assessment of the parameters of a shock wave on the wall of an explosion cavity with the refraction of a detonation wave of emulsion explosives // Applied Sciences. 2021, vol. 11, no. 9, article 3976. DOI: 10.3390/app11093976.

13. Yastrebova K., Moldovan D., Chernobay V. Influence of the nature of the outflow of explosion products from blast holes and boreholes on the efficiency of rock destruction // E3S Web of Conferences. 2020, vol. 174, no. 4, article 01017. DOI: 10.1051/e3sconf/202017401017.

14. Репин Н. Я., Репин Л. Н. Выемочно-погрузочные работы. — М.: Изд-во «Горная книга», 2012. — 267 с. Режим доступа: https://library.geotar.ru/book/ISBN9785986723174.html.

15. Koteleva N. I., Khokhlov S. V., Frenkel I. A. Digitalization in open-pit mining. A new approach in monitoring and control of rock fragmentation // Applied Sciences. 2021, vol. 11, no. 22, article 10848. DOI: 10.3390/app112210848.

16. Махараткин П. Н., Абдулаев Э. К., Вишняков Г. Ю., Ботян Е. Ю., Пушкарев А. Е. Повышение эффективности функционирования карьерных автосамосвалов на основе обоснования их рациональной скорости с помощью имитационного моделирования // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6-2. — С. 237—250. DOI: 10.25 018/0236_1493_2022_62_0_237.

17. Yakovlev V. L., Glebov A. V., Bersenyov V. A., Kulniyaz S. S., Ligotskiy D. N. Influence of an installation angle of the conveyor lift on the volumes of mining and preparing work at quarries at the cyclic-flow technology of ore mining // News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of Geology and Technical Sciences. 2020, vol. 4, no. 442, pp. 127—137. DOI: 10.32014/2020.2518-170X.93.

18. Jethro M. A., Shehu S. A., Kayode T. S. Effect of fragmentation on loading at Obajana Cement Company Plc, Nigeria // International Journal of Scientific & Engineering Research. 2016, vol. 7, no. 4, pp. 608—620.

19. Singh S. P., Narendrula R. Factors affecting the productivity of loaders in surface mines // International Journal of Surface Mining, Reclamation and Environment. 2006, vol. 20, no. 1, pp. 20—32. DOI: 10.1080/13895260500261574.

20. Manyele S. Investigation of excavator performance factors in an open-pit mine using loading cycle time // Engineering. 2017, vol. 9, pp. 599—624. DOI: 10.4236/eng.2017.97038.

21. Doktan M. Impact of blast fragmentation on truck shovel fleet performance / 17th International Mining Congress and Exhibition of Turkey. 2001, pp. 375—379.

22. Tosun A., Konak G., Karakus D., Onur A. H., Toprak T. Investigation of the relationship between blasting pile density and loader productivity / Rock Fragmentation by Blasting. 2012, pp. 385—389. DOI: 10.1201/b13759-48.

23. Dey S., Mandal S. K., Bhar C. Application of MR and ANN in the prediction of the shovel cycle time, thereby improving the performance of the shovel-dumper operation—A case study // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2022, vol. 122, no. 10, pp. 597—606. DOI: 10.17159/2411-9717/1075/2022.

24. Brunton I., Thornton D., Hodson R., Sprott D. Impact of blast fragmentation on hydraulic excavator dig time // Paper presented at the 5th Large Open Pit Conference. 2003, pp. 39—48.

25. Beyglou A., Johansson D., Schunnesson H. Target fragmentation for efficient loading and crushing — the Aitik case // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2017, vol. 117, no. 11, pp. 1053—1062. DOI: 10.17159/2411-9717/2017/v117n11a10.

26. Isheyskiy V., Martinyskin E., Smirnov S., Vasilyev A., Knyazev K., Fatyanov T. Specifics of MWD data collection and verification during formation of training datasets // Minerals. 2021, vol. 11, no. 8, article 798. DOI: 10.3390/min11080798.

27. Иванов С. Л., Иванова П. В., Кувшинкин С. Ю. Оценка наработки карьерных экскаваторов перспективного модельного ряда в реальных условиях эксплуатации // Записки Горного института. — 2020. — Т. 242. — С. 228—233. DOI: 10.31897/pmi.2020.2.228.

28. Курганов В. М., Грязнов М. В., Колобанов С. В. Оценка надежности функционирования экскаваторно-автомобильных комплексов в карьере // Записки Горного института. — 2020. — Т. 241. — С. 10—21. DOI: 10.31897/pmi.2020.1.10.

29. Великанов В. С. Прогнозирование нагруженности рабочего оборудования карьерного экскаватора по нечетко-логистической модели // Записки Горного института. — 2020. — Т. 241. — С. 29—36. DOI: 10.31897/pmi.2020.1.29.

30. Lange I., Kotiukov P., Lebedeva Y. Analyzing physical-mechanical and hydrophysical properties of sandy soils exposed to long-term hydrocarbon contamination // Sustainability. 2023, vol. 15, no. 4, article 3599. DOI: 10.3390/su15043599.

31. Кутепова Н. А., Мосейкин В. В., Кондакова В. Н., Поспехов Г. Б., Страупник И. А. Особенности инженерно-геологических свойств отходов углеобогащения в связи с их складированием // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 12. — С. 77—93. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_12_0_77.

32. Dotto M. S., Pourrahimian Y. Effects of fragmentation size distribution on truck-shovel productivity.Mining Optimization Laboratory. 2018, pp. 335—342.

33. Гетьман С. В. Опыт эксплуатации экскаваторов серии WK производства Тайюаньского завода тяжелого машиностроения TZ // Горная промышленность. — 2013. — № 2. — С. 88—91.

34. Хорешок А. А., Дубинкин Д. М., Марков С. О., Тюленев М. А. Оценка степени взаимовлияния вместимости ковша экскаватора и кузова автосамосвала // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2021. — № 3(145). — С. 104—112. DOI: 10.26730/1999-41252021-3-104-112.

35. Маринин М. А., Рахманов Р. А., Аленичев И. А., Афанасьев П. И., Сушкова В. И. Изучение влияния гранулометрического состава взорванной горной массы на производительность экскаватора WK-35 // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 6. — С. 111—125. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_6_0_111.

36. Саадун А., Фредж М., Букарм Р., Хаджи Р. Анализ дробления с использованием цифровой обработки изображений и эмпирической модели (KuzRam): сравнительное исследование // Записки Горного института. — 2022. — Т. 257. — С. 822—832. DOI: 10.31897/pmi.2022.84.

37. Аленичев И. А., Рахманов Р. А. Исследование эмпирических закономерностей сброса горной массы взрывом на свободную поверхность уступа карьера // Записки Горного института. — 2021. — Т. 249. — С. 334—341. DOI: 10.31897/pmi.2021.3.2.