Обоснование эффективности применения фрезерных комбайнов селективной выемки для разработки угольных месторождений в условиях низких температур

Рассмотрена перспектива использования комбайнов селективного фрезерования для добычи угля в условиях вечной мерзлоты. Представлены результаты экспериментальных исследований прочностных характеристик проб каменного угля при раскалывании образцов неправильной формы встречно направленными сферическими инденторами с учетом влияния процессов предварительного замораживания в климатической камере. Условия проведения эксперимента: минимальная температура воздействия составляет –40 °С, максимальная +23 °С, относительная влажность — до 60%. Построены паспорта прочности угля при заданных условиях испытаний. Установлено, что при понижении температуры до критических значений (–20 °С и ниже), прочностные характеристики горной породы, такие как пределы прочности при одноосном растяжении и сжатии, а также параметры паспорта прочности значительно возрастают. Получены зависимости производительности фрезерного комбайна серии SM фирмы Wirtgen от прочностных показателей исследуемого каменного угля при различных температурах окружающей среды (0 °С, –10 °С, –20 °С, –30 °С, –40 °С). На основании анализа графиков зависимости производительности оборудования от прочности разрабатываемых пород установлено, что снижение технической производительности фрезерного комбайна при разработке мерзлых пород может составить до 43,0%.

Якубовский М. М., Михайлова Е. А., Бажуков А. А. Обоснование эффективности применения фрезерных комбайнов селективной выемки для разработки угольных месторождений в условиях низких температур // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 10. – С. 42–57. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_10_0_42.

Якубовский Матвей Матвеевич¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: yakubovskiy_mm@pers.spmi.ru,
Михайлова Елена Андреевна¹ — студент, e-mail: elena_mikhailova96@mail.ru,
Бажуков Александр Алексеевич¹ — инженер, Научный центр геомеханики и проблем горного производства, e-mail: alex.bajukov2016@yandex.ru,
¹ Санкт-Петербургский горный университет.

Михайлова Е.А., e-mail: elena_mikhailova96@mail.ru.

1. Москалев А. Н., Пигида Е. Ю., Керекилица Л. Г., Вахалин Ю. Н. Разрушение горных пород при термоциклическом воздействии. — Киев: Наукова думка, 1987. — 250 с.

2. Курилко А. С., Захаров Е. В. Экспериментальные исследования влияния отрицательных температур на энергоемкость разрушения карбонатных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2011. — № S10. — C. 154—162.

3. Эпштейн С. А., Никитина И. М., Агарков К. В., Нестерова В. Г., Минаев В. И. Влияние циклического замораживания-размораживания углей на показатели их качества // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 6. — C. 5—18. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-06-0-5-18.

4. Będkowski T., Kasztelewicz Z., Sikora M. Technical and economic analysis of mechanical rock extraction based on 'Raciszyn' deposit // Inzynieria Mineralna. 2016, vol. 17, no. 2, pp. 107—112.

5. Ordin A. A. Schwabenland E. E. Evaluation of technological parameters for apatite extraction by surface miners // Journal of Mining Science. 2016, vol. 52, no. 2, pp. 293—299.

6. Volk H. Wirtgen drives the development of surface mining // Procedia Engineering. 2016, vol. 138, pp. 30—39.

7. Kramadibrata S., Simangunsong G. M., Widodo N. P., Wattimena R. K., Tanjung R. A., Wicaksana Y. Rock excavation by continuous surface miner in limestone quarry // Geosystem Engineering. 2015, vol. 18, no. 3, pp. 1—13.

8. Коршунов В. А., Петров Д. Н., Ястребова К. Н. Расчетный метод построения паспорта прочности горной породы по результатам испытаний образцов сферическими инденторами / Инновационные направления в проектировании горнодобывающих предприятий: геомеханическое обеспечение проектирования и сопровождения горных работ. VIII Международная научно-практическая конференция. Сборник научных трудов. — СПб.: СПбГУ, 2017. — C. 256—265.

9. Коршунов В. А., Карташов Ю. М. Новый способ определения предела прочности при растяжении горных пород // Записки Горного института. — 2011. — Т. 190. — С. 202—206.

10. Коршунов В. А., Карташов Ю. М., Козлов В. А. Определение показателей паспорта прочности горных пород методом разрушения образцов сферическими инденторами // Записки Горного института. — 2011. — Т. 185. — С. 41—45.

11. Павлович А. А., Коршунов В. А., Бажуков А. А., Мельников Н. Я. Оценка прочности массива горных пород при разработке месторождений открытым способом // Записки Горного института. — 2019. — Т. 239. — С. 502—509.

12. Нескоромных В. В. Разрушение горных пород при проведении геологоразведочных работ: учебное пособие. — Красноярск: СФУ, 2015. — 396 с.

13. Официальный сайт компании Wirtgen Group [Электронный ресурс]. URL:https:// www.wirtgen-group.com (дата обращения: 27.12.2020).

14. Применение комплекса горного оборудования Wirtgen Group в сложных горнотехнических условиях Пикалевского карьера [Электронный ресурс]. URL: https://mining-media. ru/ru/article/ogr/336-primenenie-kompleksa-gornogo-oborudovaniya-wirtgen-group-v-slozhnykhgornotekhnicheskikh-usloviyakh-pikaljovskogo-karera (дата обращения: 27.12.2020).