Технология опережающей выемки наклонных и крутых угольных пластов обратными гидравлическими лопатами

Цель внедрения опережающей технологии заключается в том, чтобы при ее применении максимально полно использовались технологические возможности экскаваторов различных типов — мехлопат и обратных гидролопат. Также эта технология получила наименование «преобразование угленасыщенной зоны в безугольную путем послойной отработки породоугольных блоков». Обычно на предприятиях по добыче угля открытым способом вместимость ковша выемочно-погрузочного оборудования варьируется в широких пределах. Если же брать в расчет тот или иной тип оборудования, то по вместимости ковша наиболее разнообразны обратные гидролопаты, имеющие к тому же возможность замены ковша (базовая модель может иметь до пяти вариантов комбинации длины рукояти и вместимости ковша). Мехлопаты такой возможности лишены. Поэтому необходимо определить модель гидравлического экскаватора, планируемого к использованию на добычных работах, поскольку мехлопатам отводится подчиненная роль — отработка вскрышных уступов в безугольной зоне. Для этого в данной статье рассмотрены методические положения выбора модели обратной гидравлической лопаты для предварительной послойной выемки угольных пластов в блоках, а также выполнено моделирование преобразования породоугольных блоков в безугольные. Сделан предварительный вывод о том, что длина годовой подготавливаемой длины фронта работ по добыче угля возрастает по квадратичной зависимости с увеличением угла залегания пластов.

Кацубин А. В., Хорешок А. А., Тюленев М. А., Марков С. О. Технология опережающей выемки наклонных и крутых угольных пластов обратными гидравлическими лопатами // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2020. – № 11. – С. 27–36. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-11-0-27-36.

Кацубин Александр Викторович¹ — аспирант, директор разрезоуправления АО «СУЭК-Кузбасс»,
Хорешок Алексей Алексеевич¹ — д-р техн. наук, профессор, директор Горного института, e-mail: haa.omit@kuzstu.ru,
Тюленев Максим Анатольевич¹ — канд. техн. наук, доцент, профессор,
Марков Сергей Олегович¹ — канд. техн. наук, доцент,
¹ Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева (КузГТУ).

Хорешок А.А., e-mail: haa.omit@kuzstu.ru.

1. Холодняков Г. А., Логинов Е. В., Туан В. Д. Малоотходная открытая разработка полезных ископаемых с помощью гидравлических экскаваторов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № 1. — С. 357—363.

2. Анистратов К. Ю. Мировые тенденции развития структуры парка карьерной техники // Горная промышленность. — 2011. — № 6(100). — С. 22—26.

3. Штейнцайг Р. М. Методика выбора рациональной технологии отработки забоя карьерным гидравлическим экскаватором. — М.: ИГД, 1979. — 28 с.

4. Колесников В. Ф., Корякин А. И., Селюков А. В., Проноза В. Г., Ермолаев В. А., Воронков В. Ф. Разработка угленасыщенных зон карьерных полей выемочно-транспортным комплексом: монография. — Кемерово, 2010. — 247 с.

5. Мельников Н. Н., Неволин Д. Г., Скобелев Л. С. Технология применения и параметры карьерных гидравлических экскаваторов. — Апатиты: КНЦ РАН, 1992. — С. 77—86.

6. Кулешов А. А. Анализ тенденций в развитии параметров и конструкций карьерных гидравлических экскаваторов / Проектирование предприятий горнорудной промышленности. — М., 1985. — С. 19—29.

7. Tyuleneva E. A., Lesin Yu. V., Litvin Ya. O. Research of the coal-bearing zones’ mining technology at Kuzbass open pits using simple and complex faces // Journal of Mining and Geotechnical Engineering. — 2019. — № 1. — Pp. 35—49. DOI: 10.26730/2618-7434-20191-35-49.

8. Мерзляков В. Г., Слесарев Б. В., Штейнцайг В. М. Опыт применения карьерных гидравлических экскаваторов Komatsu Mining Germany на предприятиях России // Горное оборудование и электромеханика. — 2013. — № 5. — С. 15—20.

9. Strelnikov A. V. Typical faces passports for the development of coal-bearing zones of Kuzbass quarry fields with backhoes. Part 1. General provisions // Journal of Mining and Geotechnical Engineering. — 2019. — № 3. — Pp. 4—20. DOI: 10.26730/2618-7434-2019-3-4-20.

10. Strelnikov A. V. Typical faces passports for the development of coal-bearing zones of Kuzbass quarry fields with backhoes. Part 2. Passports of excavators faces // Journal of Mining and Geotechnical Engineering. — 2019. — № 4. — Pp. 4—29. DOI: 10.26730/2618-74342019-4-4-29.

11. Katsubin A., Markov S., Khoreshok A., Tyluenev M. Selection of Excavating Equipment for the Outpacing Development of the Coal-bearing Zone // E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 174. Article № 01027.

12. Подэрни Р. Ю. Мировой рынок поставок современного выемочно-погрузочного оборудования для открытых горных работ // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № 2. — С. 148—167.

13. Сытенков В. Н., Ганин А. Р., Донченко Т. В., Шибанов Д. А. Анализ областей применения канатных и гидравлических экскаваторов при открытой разработке месторождений // Рациональное освоение недр. — 2014. — № 3. — С. 30—37.

14. Анистратов К. Ю. Карьерные экскаваторы — гидравлика или канат? // Уголь. — 2010. — № 6. — С. 31—35.

15. Кацубин А. В., Федотов А. А. Систематизация горно-геологических условий угленасыщенных и безугольных зон разрезов Кузбасса // Техника и технология горного дела. — 2019. — № 3(6). — С. 60—75. DOI: 10.26730/2618-7434-2019-3-60-75.

16. Tyulenev M., Litvin O., Cehlar M., Zhironkin S., Gasanov M. Estimation of hydraulic backhoes productivity for overburden removing at Kuzbass Open Pits // Acta Montanistica Slovaca. 2017. Vol. 22. No 3. Pp. 296—302.

17. Dubinkin D. M., Sadovets V. Yu., Kotiev G. O., Kartashov A. V. Overburden and coal transportation research at open pit mines // Journal of Mining and Geotechnical Engineering. 2019. No 4. Pp. 50—66. DOI: 10.26730/2618-7434-2019-4-50-66.

18. Шестаков И. Г., Косых С. В. Использование гидравлических экскаваторов типа «обратная лопата» в сложных горно-геологических условиях // Вологдинские чтения. — 2012. — № 80. — С. 168—170.

19. Милый С. М. Оценка технологии отработки крутонаклонных угольных месторождений Кузбасса // Техника и технология горного дела. — 2020. — № 1(8). — С. 45—73. DOI: 10.26730/2618-7434-2020-1-45-73.

20. Litvin O., Makarov V., Strelnikov A., Tyuleneva E. Study of the Backhoe’s digging modes at rock face working-out // E3S Web of Conferences. 2019. Vol. 105. Article 01024.

21. Strelnikov A., Markov S., Rattmann L., Weber D. Theoretical features of rope shovels and hydraulic backhoes using at open pit mines // E3S Web of Conferences. 2018. Vol. 41. Article 01003.

22. Литвин О. И. Обоснование рациональных технологических параметров производства вскрышных работ обратными гидравлическими лопатами на разрезах Кузбасса: дис. ... канд. техн. наук. — Кемерово, 2012. — 119 с.

23. Frimpong S., Hu Y., Awuah-Offei K. Mechanics of cable shovel-formation interactions in surface mining excavations // Journal of Terramechanics. 2005. Vol. 42. No 1. Pp. 15—33.

24. Bhaveshkumar P. P., Prajapati J. M. Kinematics of mini hydraulic backhoe excavator // International Journal of Mechanisms and Robotic Systems. 2013. Vol. 1. No 4. Pp. 261—282.

25. Conigliaro R. A., Kerzhner A.A. and Paredis C. J. J. Model-based optimisation of a hydraulic backhoe using multi-attribute utility theory // SAE International Journal of Materials and Manufacturing. 2009. Vol. 2. No 1. Pp. 298—308. DOI: 10.4271/2009-01-0565.

26. Moore R., Paredis C. J. J. Variable fidelity modeling as applied to trajectory optimization for a hydraulic backhoe / Proceedings of ASME 2009 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. August 30 — September 2, 2009. San Diego. 2010. Vol. 5. Pp. 79—90. DOI: 10.1115/DETC2009-87522.

27. Zhang J.-R. Wang A.-L., Song S.-T., Cui D.-M. An analysis of trajectory in hydraulic backhoe excavators // Journal of North University of China (Natural Science Edition). 2011. Vol. 2. Article 007. DOI: 10.3969/j.issn.1673-3193.2011.02.007.

28. Nam B. X., Drebenstedt C. Use of hydraulic backhoe excavator in surface mining / International Conference on Innovative Entwicklung und Konzepte in der Tagebautechnik. Freiberg, TU Bergakademie. 2009. Pp. 175—189.

29. Стрельников А. В. Обоснование структур слоевых технологических схем разработки угленасыщенных зон разрезов Кузбасса обратными гидравлическими лопатами: дис. ... канд. техн. наук. — Кемерово, 2012. — 152 с.