К вопросу оценки параметров элементов комплекса горного оборудования для отработки блоков торфяного месторождения обратным ходом

Рассмотрен вопрос о необходимости создания новых комплексов горного оборудования для добычи и переработки торфяного сырья. Описаны недостатки традиционных технологий добычи торфяного сырья в рамках поверхностно-послойной стратегии. Предложена технология отработки блоков торфяного месторождения обратным ходом в рамках карьерной стратегии и описан комплекс для ее реализации. Представлены составляющие комплексов горного оборудования и структурные формулы данных комплексов. Составлена структурная формула предлагаемого комплекса. Рассмотрены вопросы оценки сил сопротивления перемещению комплекса горных машин по поверхности неосушенной торфяной залежи. Экспериментальные и теоретические исследования процесса перемещения позволили вывести рекомендации по снижению усилия тяги, необходимого для перемещения комплекса. Выявлены закономерности влияния изменения угла фронтальной части основания комплекса и обоснован выбор материала донной части платформы. Также рассмотрен процесс внедрения рабочего органа в поверхность торфяной залежи. Предложены выражения оценки удельного усилия внедрения режущего периметра ковша в полупространство от глубины внедрения клинового участка. Выведены выражения с учетом исследований Л.С. Амаряна, позволяющие оценить усилие внедрения от поверхности торфяной залежи до глубины внедрения в 5 м.

Якупов Д. Р., Иванова П. В., Иванов С. Л. К вопросу оценки параметров элементов комплекса горного оборудования для отработки блоков торфяного месторождения обратным ходом // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 10. – С. 88–103. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_10_0_88.

Якупов Дмитрий Радикович¹ — аспирант, e-mail: dmitri.yakupov@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-8298-9785,
Иванова Полина Викторовна¹ — канд. техн. наук, ассистент кафедры, e-mail: polinapuh@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0002-8338-418X,
Иванов Сергей Леонидович¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: lisa_lisa74@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-7014-2464,
¹ Санкт-Петербургский горный университет.

Якупов Д.Р., e-mail: dmitri.yakupov@gmail.com.

1. Алпеева Е. А., Гончаров М. С. Торфяная промышленность Российской Федерации: проблемы и перспективы // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. — 2021. — № 3. — С. 121—130.

2. Shestakov A. K., Sadykov R. M., Petrov P. A. Multifunctional crust breaker for automatic alumina feeding system of aluminum reduction cell // E3S Web of Conferences. 2021, vol. 266, article 09002. DOI: 10.1051/e3sconf/202126609002.

3. Serzhan S. L., Jungmeister D. A., Isaev A. I. Parameters of system with the dredge head for mining of ferromanganese nodules of the seabed // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2020, vol. 15, no. 19, pp. 2097—2104.

4. Евзеров В. Я. Торф — неиспользованный сырьевой ресурс северо-запада Российской Арктики // Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. — 2021. — № 18. — C. 160—164. DOI: 10.31241/FNS.2021.18.029.

5. Smyshlyaeva K. I., Rudko V. A., Povarov V. G., Shaidulina A. A., Efimov I., Gabdulkhakov R. R., Pyagay I. N., Speight J. G. Influence of Asphaltenes on the Low-Sulphur Residual Marine Fuels’ Stability // Journal of Marine Science and Engineering. 2021, vol. 9, no. 11, pp. 1235—1241. DOI: 10.3390/jmse9111235.

6. Kharko P. A., Matveeva V. A. Bottom sediments in a river under acid and alkaline wastewater discharge // Ecological Engineering and Environmental Technology. 2021, vol. 22, no. 3, pp. 35—41. DOI: 10.12912/27197050/134870.

7. Mikhailov A. V., Garmaev O. Z., Garifullin D. R., Kazakov Y. A. A potential application of in-pit crushing-conveying and dewatering system in peat mining // IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2019, vol. 378, no. 1, pp. 86—90. DOI: 10.1088/17551315/378/1/012086.

8. Дементьев В. А. Совершенствование способов гидромеханизированной выемки обводненных сапропелей // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 7. — С. 42—52. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_7_0_42.

9. Utenkova T., Kremcheev E., Nagornov D., Korotkova O. Effect of electroosmosis to reduce the adhesion of lake sapropel to the metal surfaces of the machine for lake sapropel dewatering // E3S Web of Conference. 2021, vol. 326, no. 55, article 00015. DOI:10.1051/e3sconf/202132600015.

10. Михайлов А. В., Гармаев О. Ж., Федоров А. С., Гарифуллин Д. Р. Эффективность карьерной добычи торфа с полевым механическим обезвоживанием // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 7. — С. 30—41. DOI: 10.25018/02361493-2019-07-0-30-41.

11. Лях Д. Д., Худякова И. Н., Иванов С. Л. Обоснование параметров модуля формования торфяного сырья и энергомассовых характеристик комплекса оборудования по добыче и переработке торфа // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6. — С. 93—108. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_6_0_93.

12. Якупов Д. Р., Иванов С. Л., Иванова П. В. Патент № 2756070. Способ добычи торфа и устройство для его реализации. Заявитель и патентообладатель Санкт-Петербургский горный университет. 2021104080, заявл. 18.02.2021; опубл. 27.09.2021 Бюл. № 27.

13. Кисляков В. Е., Нафиков Р. З. Патент РФ № 2614337 Способ дражной разработки обводненных россыпных месторождений полезных ископаемых. Заявитель и патентообладатель Сибирский федеральный университет. № 2016106843; заявл. 25.02.2016; опубл. 24.03.2017, Бюл. № 9.

14. Косов В. И., Беляков А. С. Патент РФ № 2304721 Комплекс для добычи полезных ископаемых, в частности торфа. Заявитель и патентообладатель Косов Владимир Иванович. № 2005137965/03; заявл. 06.12.2005; опубл. 20.08.2007, Бюл. № 23.

15. Иванов С. Л., Тимофеев И. П., Родионов Е. А., Столярова М. С. Патент РФ № 2684269 Способ добычи торфа и устройство для его реализации. Заявитель и патентообладатель Санкт-Петербургский горный университет. № 2018123253; заявл. 26.06.2018; опубл. 04.04.2019, Бюл. № 10.

16. Иванов С. Л., Михайлов А. В., Звонарев И. Е., Бондарев Ю. Ю., Таранов А. Г. Патент РФ № 2599117 Способ по добыче и переработке торфа и растительно-торфяных сплавин и устройство для реализации этого способа. Заявитель и патентообладатель Санкт-Петербургский горный университет. № 2015108533/03; заявл. 11.02.2015; опубл. 10.10.2016, Бюл. № 28.

17. Ivanov S. L., Iakupov D. R., Ivanova P. V., Permiakova E. K. Structure modeling of mining machinery systems for production of raw peat materials // Journal of Physics: Conference Series. 2021, vol. 1753, no. 1, article 012057. DOI: 10.1088/1742-6596/1753/1/012057.

18. Болобов В. И., Ахмеров Э. В., Ракитин И. В. Влияние вида горной породы на закономерности изнашивания коронки зуба ковша экскаватора // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6-2. — С. 189—204. DOI: 10.25018/0236_1493_ 2022_62_0_189.

19. Михайлов А. В., Казаков Ю. А., Гарифуллин Д. Р., Короткова О. Ю., Агагена А. Анализ структуры мобильного комплекса для добычи органогенного сырья карьерным способом // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6-1. — С. 317—330. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_317.

20. Петров А. А., Зюзин Б. Ф. Исследование процесса передвижения активных грунтозацепов шагающей болотоходной машины и определение оптимальных моментов их включения и выключения для автоматического управления // Труды Инсторфа. — 2021. — № 23(76). — С. 34—47. 

21. Божбов В. Е., Григорьев И. В., Рудов С. Е., Тетеревлева Е. В., Чемшикова Ю. М. Анализ подходов к описанию процессов взаимодействия движителей лесных машин с почвогрунтами лесосек // Resources and Technology. — 2019. — Т. 16. — № 2. — С. 13—35. DOI: 10.15393/j2.art.2019.4482.

22. Bolobov V. I., Chupin S. A., Bochkov V. S., Akhmerov E. V., Plaschinskiy V. A. The effect of finely divided martensite of austenitic high manganese steel on the wear resistance of the excavator buckets teeth // Key Engineering Materials. 2020, vol. 854, pp. 3—9. DOI: 10.4028/ www.scientific.net/KEM.854.3.

23. Bolobov V. I., Chupin S. A., Akhmerov E. V., Plaschinskiy V. A. Comparative wear resistance of existing and prospective materials of fast-wearing elements of mining equipment // Materials Science Forum. 2021, vol. 1040, pp. 117—123. DOI: 10.4028/www.scientific.net/ MSF.1040.117.

24. Якупов Д. Р., Иванов С. Л., Иванова П. В., Горлов И. В. Моделирование сопротивления перемещению грузов по поверхности торфяного месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — СВ 45. — С. 3—12. DOI: 10.25018/02361493-2020-12-45-3-12.

25. Mikhailov A. V., Zhigulskaya A. I., Kasakov Y. A. Modeling of peat tractor semi-trailer motion // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. vol. 1061, no. 1, article 012026. DOI: 10.1088/1757-899X/1061/1/012026.

26. Карпенков Е. А. Модернизация рабочего органа при экскаваторном способе добычи торфа / Студенческие научные исследования. Сборник статей IV Международной научно-практической конференции. — Пенза, 2021. — С. 63—66.

27. Фомин К. В. Расчет взаимных спектральных плотностей моментов сопротивления на рабочих органах торфяного фрезерующего агрегата // Записки Горного института. — 2021. — Т. 251. — С. 745—756. DOI: 10.31897/PMI.2021.5.14.

28. Puhova O., Lebedev V. Modernization of mining scheme in developing peat deposit // E3S Web of Conferences. 2021, vol. 278, article 01026. DOI: 10.1051/e3sconf/202127801026.

29. Utenkova T., Kremcheev E., Korotkova O. Existing methods of dehydration of sapropel // E3S Web of Conference. 2020, vol. 174, article 01004. DOI: 10.1051/e3sconf/202017401004.

30. Мислибаев И. Т., Махмудов А. М., Махмудов Ш. А. Теоретическое обобщение режимов функционирования и моделирование эксплуатационных показателей работы экскаваторов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 1. — С. 102—110. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-1-0-102-110.

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

32. Писаренко Г. С., Можаровский Н. С. Уравнения и краевые задачи теории пластичности и ползучести. Т. 496. — Киев: Наукова думка, 1981.

33. Gogolynskiy K. V., Gromyka D. S., Kremcheev E. A. A modelling of cyclic thermal and impact loads on excavator bucket // International Review of Mechanical Engineering. 2021, vol. 15, no. 4, pp. 189—196. DOI: 10.15866/ireme.v15i4.20699.

34. Зеленин А. Н., Баловнев В. И., Керов И. П. Машины для земляных работ. Т. 420. — М.: Машиностроение, 1975.

35. 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.

36. Шестаков В. С., Безкоровайный П. Г., Франц Т. П. Определение усилий копания в пределах рабочей зоны гидравлического экскаватора / Сборник трудов XVIII международной научно-технической конференции «Чтения памяти В.Р. Кубачека». — Екатеринбург, 2020. — С. 261—265.

37. Амарян Л. С., Базин Е. Т., Булычев В. Г. Полевые исследования деформационных и прочностных свойств торфяных грунтов // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1966. — № 3. — C. 22—31.