Увеличение времени производительной работы механизированных комбайновых комплексов калийных рудников

Приведены основные сведения о работе механизированных комбайновых комплексов (МКК), применяемых на предприятиях Российской Федерации по добыче и переработке калийных руд. Обоснована актуальность задачи поиска решений по увеличению эксплуатационной производительности МКК.  Проведено теоретическое исследование процесса функционирования комбайновых комплексов при отработке продуктивных пластов камерной системой разработки. Осуществлен анализ типового алгоритма расчета эксплуатационной производительности МКК на каждом из участков добычной камеры с характерными режимами работы комплекса. Определен ряд факторов, не учитываемых типовой методикой, однако влияющих на величину простоев добычной машины. Приведены результаты экспериментальных исследований по определению времени производительной работы машин МКК с использованием переносных регистраторов параметров работы. Определены значения и построены зависимости изменения коэффициента производительной работы комбайна и шахтного самоходного вагона во времени при работе полным сечением исполнительного органа, а также при выполнении подрубки пласта. Показано, что при работе глухим забоем на большей части очистной камеры производительность МКК ограничивается производительностью шахтного самоходного вагона. Кроме того, существенное снижение производительности МКК связано с внешними влияющими факторами: остановками магистральных конвейеров, выполнением мероприятий по обслуживанию и ремонту машин и оборудования, а также проведением вспомогательных технологических операций. Предложены и обоснованы решения, позволяющие интенсифицировать доставку руды от места ведения работ в забое к узлам разгрузки шахтных самоходных вагонов на линии конвейерного транспорта.

Лосев Д. А., Грибов Д. С., Шишлянников Д. И., Ситников Д. А., Картавцев В. К. Увеличение времени производительной работы механизированных комбайновых комплексов калийных рудников // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2025. — № 12-3. — С. 68—84. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_123_0_68.

Исследования выполнены при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FSNM-2023−0005).

Лосев Дмитрий Александрович — руководитель группы горного отдела АО «ВНИИ Галургии», 190103, г. Санкт-Петербург, ул. 10-я Красноармейская, д. 22, литера А, e-mail: transporteur@inbox.ru;
Грибов Дмитрий Сергеевич — начальник горного отдела АО «ВНИИ Галургии», 190103, г. Санкт-Петербург, ул. 10-я Красноармейская, д. 22, литера А, e-mail: dmitriy.gribov@mail.ru;
Шишлянников Дмитрий Игоревич — докт. техн. наук, доцент, профессор кафедры «Горная электромеханика», Пермский национальный исследовательский политехнический университет, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: dish844@gmail.com;
Ситников Дмитрий Александрович — лаборант кафедры «Горная электромеханика», Пермский национальный исследовательский политехнический университет, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: stdm2023@mail.ru;
Картавцев Вадим Кириллович — ассистент кафедры «Горная электромеханика», Пермский национальный исследовательский политехнический университет, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: vkartavtsev@yandex.ru.

Лосев Д. А., e-mail: transporteur@inbox.ru.

1. Cinna Seifi, Marco Schulze, Jürgen Zimmermann. A new mathematical formulation for a potash-mine shift scheduling problem with a simultaneous assignment of machines and workers // European Journal of Operational Research. — 2021. — Vol. 292. — Issue 1. — pp. 27−42. — DOI 10.1016/j.ejor.2020.10.007.

2. Prosper Chimunhu, Erkan Topal, Ajak Duany Ajak, Waqar Asad. A review of machine learning applications for underground mine planning and scheduling // Resources Policy. — 2022. — Vol. 77. — 13 p. — DOI 10.1016/j.resourpol.2022.102693.

3. Max Åstrand, Mikael Johansson, Alessandro Zanarini. Underground mine scheduling of mobile machines using Constraint Programming and Large Neighborhood Search // Computers & Operations Research. — 2020. — Vol. 123. — 13 p. — DOI 10.1016/j.cor.2020.105036.

4. Лыхин П. А. О модели и проблемах калийного рудника будущего // Научно-технический журнал «Рудник будущего». — 2010. — № 3. — С. 44–47.

5. Старков Л. И. Развитие механизированной разработки калийных руд / Л. И. Старков, А. Н. Земсков, П. И. Кондрашев — Пермь: Изд-во ПГТУ, 2007. — 522 с.

6. Назарычев А. Н. Результаты исследования интергармоник систем тягового электропривода горного транспорта / А. Н. Назарычев, Т. Е. Минакова, М. В. Попов // Горная промышленность. — 2025. — № S1. — С. 68−72. — DOI 10.30686/1609-9192-2025-1S-68−72.

7. Оценка энергетического ресурса на основе диагностики технического состояния электромеханического оборудования минерально-сырьевого комплекса / Н. А. Королев, Ю. Л. Жуковский, А. Д. Булдыско, Г. Д. Баранов, Чен П. // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2024. — № 5. — С. 158−181. — DOI 10.25018/0236_1493_2024_5_0_158.

8. Oskar Kowalewski, Piotr Śpiewanowski. Stock market response to potash mine disasters // Journal of Commodity Markets. — 2020. — Vol. 20. — 22 p. — DOI 10.1016/j.jcomm.2020.100124.

9. Fuqiang Ren, Tengyuan Song, Ke Ma, Murat Karakus. Experimental investigation on the influence of weak interlayers on sandstone rockburst and associated microcracking mechanism // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. — 2024. — Vol. 182. — 14 p. — DOI 10.1016/j.ijrmms.2024.105890.

10. Development of Methods to Improve Stability of Underground Structures Operation / D. A. Pervuhin, V. E. Trushnikov, S. E. Abramkin, V. S. Hloponina, N. A. Talanov // International Journal of Engineering. — 2025. — Vol. 38, No. 2. — P. 472−487. — DOI 10.5829/ije.2025.38.02b.20.

11. Романов, В. А. Контроль технического состояния шахтных самоходных вагонов в условиях калийных рудников / В. А. Романов // Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых. — 2018. — №1. — С. 429–432.

12. Корогодин, А. С. Оценка технического состояния опорных подшипников скольжения барабанной мельницы при эксплуатации в составе арктического комплекса горного оборудования/ А. С. Корогодин, С. Л. Иванов // Горная промышленность. — 2024. — № 6. — С. 144–151.

13. Аникин А. С. Внедрение частотно-регулируемого асинхронного электропривода на шахтный самоходный вагон В15К// Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. — 2009. — № 15. С. — 67–71.

14. Веденеев И. А. Новый самоходный вагон для ОАО «Уралкалий»// Научно-технический журнал «Горная промышленность». — 2005. — № 3. –С. 48–50.

15. Шахтные самоходные вагоны /Под ред. Г. К. Кущанова/. — М.: Машиностроение, 1975. — 232с.

16. Бреннер В. А. и др. Шахтные самоходные вагоны. — М.: Недра, 1972. –160с.

17. Красников Ю. Д., Солод С. В., Хазанов Х. И. Повышение надёжности горных выемочных машин. — М.: Недра, 1989. — 215 с.

18. Improving the shield machine cutter head for tunneling under the conditions of the metrostroy saint petersburg mines / D. A. Yungmeister, S. A. Lavrenko, A. I. Yacheikin, R. Y. Urazbakhtin // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. — 2020. — Vol. 15, No. 11. — P. 1282−1288.

19. Моделирование процесса копания ковшом экскаватора породы при заданной величине стружки / Е. И. Шешукова, В. А. Плащинский, А. Э. Салимов, Д. А. Шибанов, С. Л. Иванов // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2024. — № S21. — С. 3−12. — DOI 10.25018/0236_1493_2024_12_21_3.

20. Липницкий, Н. А. Создание имитационной модели работы подземных усреднительных складов руды рудника сложноструктурных соляных месторождений / Н. А. Липницкий, Р. Г. Огородников, Я. В. Устинова // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2023. — № 1. — С. 142−158. — DOI 10.25018/0236_1493_2023_1_0_142.

21. Штокман И. Г. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов / И. Г. Штокман [и др.]. — М.: Недра, 1986. — 392 с.

22. Шишлянников Д. И. Совершенствование оборудования и режимов работы проходческо-очистных комбайнов калийных рудников как энергоэффективных объектов функционирования: Автореф. дис. … докт. техн. наук. — М.: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет». — СПб., 2021. — 42 с.

23. Романов В. А. Повышение эффективности эксплуатации шахтных самоходных вагонов калийных рудников на основе данных комплексного контроля: авт. дис. … канд. техн. наук: 05.05.06. — Екатеринбург. — 2020. — 18 с.

24. Старовойтов, Ю. В. Анализ надежности работы оборудования в очистном забое / Ю. В. Старовойтов, А. А. Жевлаков, В. С. Старовойтов // Надежность машин технологических систем: Материалы междунар. научно-техн. конф. — Мн.: 2007. — Т. 1. — С. 127−130.