• Телиман Ирина Викторовна

Телиман И. В. Обоснование конструктивных и режимных параметров рычажно-гидравлических механизмов карьерного гидравлического экскаватора // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 7. С. 132–137. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-7-132-137

Предмет исследования. Показано, что главные исполнительные механизмы карьерного гидравлического экскаватора (механизмы поворота стрелы, поворота рукояти и поворота ковша) представляют собой гидромеханические агрегаты, в которых двигатели (гидроцилиндры) являются составной частью рычажно-гидравлических механизмов. Цель исследования – повышение энергоэффективности функционирования гидравлических экскаваторов.
Методология проведения исследований. Наличие кинематической связи между двигателем (штоком гидроцилиндра) и звеньями рычажно-гидравлического механизма обусловливает определенные соотношения между параметрами двигателя и энергосиловыми параметрами, реализуемыми на ведомом звене (стреле, рукояти и ковше), – кинематические и динамические передаточные функции. На основе имитационной модели функционирования главных механизмов получены выражения для определения передаточных функций.
Результаты. Установлено, что существуют рациональные значения динамических передаточных функций главных механизмов, при которых достигается соответствие между энергосиловыми параметрами, реализуемыми на ведомых звеньях, и режимом нагружения ведомых звеньев.
Выводы. Синтез конструктивных схем главных механизмов с рациональными значениями динамических передаточных функций позволит исключить перегрузку двигателей и, в конечном счете, повысить энергоэффективность функционирования гидравлического экскаватора.

Ключевые слова: карьерный гидравлический экскаватор; главные исполнительные механизмы; кинематические и динамические передаточные функции механизмов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Борщ-Компониец Л. В. Методика оперативной оценки карьерных гидравлических экскаваторов // Горная промышленность. 1996. № 1. С. 29–37.
2. Виницкий К. Е. Освоение гидравлических экскаваторов нового поколения в практике открытых горных работ // Горная промышленность. 1998. № 1. С. 30–36.
3. Комиссаров А. П., Лаутеншлейгер А. А., Суслов Н. М. Оценка энергетических параметров рабочего оборудования гидравлических экскаваторов // Тяжелое машиностроение. 1991. № 8. С. 25–29.
4. Булес П. Эффективность эксплуатации карьерных экскаваторов с электромеханическим и гидравлическим приводом основных механизмов // Горная промышленность. 2014. № 6 (118). С. 36–37.
5. Висбек Р., Казаков В. А., Удачина Т. Е., Хаспеков П. Р. Об эффективности применения карьерных гидравлических экскаваторов // Горная промышленность. 1998. № 5. С. 25–29.
6. Dudczak A. Excavators: theory and design. Warsaw: PWN, 2000.
7. Geu Flores F., Kecskemethy A., Pottker A. Workspace analysis and maximal force calculation of a face-shovel excavator using kinematical transformers. 12th IFToMM World Congress, Besancon, June 18–21, 2007. 6 p.
8. Frimpong S., Нu Y., Chang Z. Perfomance simulation of shovel excavators for earthmoving operations // Summer in computer simulation conference (SCSC/03). 2003. Р. 133–138.
9. Hall A. Characterizing the operation of a large hydraulic excavator. Master Diss. School of Engineering the University of Queensland, Brisbane, Australia, 2002. 150 p.
10. Park B. Development of a virtual reality excavator simulator: a mathematical model of excavator digging and a calculation methodology. PhD Diss. Virginia Polytechnic Institute and State University. Blackburg, Virginia. USA, 2002. 223 p.
11. Rath H. Development of Hydraulic for Quarring Applications. Pt. 1 // Mine & Quarry. 1987. P. 26–30.
12. Комиссаров А. П., Шестаков В. С. Имитационная модель функционирования рабочего оборудования гидравлического экскаватора // Горное оборудование и электромеханика. 2013. № 8. С. 20–24.
13. Комиссаров А. П., Лагунова Ю. А., Шестаков В. С. Взаимосвязи конструктивных и режимных параметров гидрофицированного рабочего оборудования экскаваторов // Горное оборудование и электромеханика. 2014. № 11. С. 9–14.
14. Побегайло П. А. Мощные одноковшовые гидравлические экскаваторы. Выбор основных геометрических параметров рабочего оборудования на ранних стадиях проектирования. М.: Ленанд, 2014. 296 с.

Поступила в редакцию 12 апреля 2019 года

• Панжин Андрей Алексеевич
• Харисов Тимур Фаритович
• Харисова Ольга Дмитриевна

Харисов Т. Ф., Панжин А. А., Харисова О. Д. О проблемах экспресс-метода определения прочности горных пород // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 7. С. 86–91. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-7-86-91

Введение. Неоднородность массива горных пород обусловливает необходимость постоянного и оперативного контроля его изменяющегося состояния и характеристик в процессе ведения горных работ. Одним из основных параметров массива, исследование которого выполнено в данной работе, является предел прочности на сжатие. Основным способом определения прочностных свойств горных пород в настоящее время являются лабораторные испытания подготовленных образцов с помощью прессов. Одним из альтернативных способов оперативного измерения предела прочности геоматериалов является метод упругого отскока с применением склерометра (молоток Шмидта).
Методика проведения исследований. Объектом исследования являются породы прибортового массива Джетыгаринского карьера, где был отобран штуфовый материал для испытаний. Определение предела прочности производилось основным и альтернативным методами.
Результаты исследований. Результаты лабораторных испытаний, выполненных на прессах, показали некоторое расхождение полученных значений с показаниями молотка Шмидта. Однако стоит отметить, что результаты, полученные в лабораторных условиях, являются наиболее точными и достоверными. Расхождение разными методами полученных данных обусловлено наличием неоднородности структуры и текстуры исследуемых скальных пород. После сравнительного анализа и статистической обработки данных для различных типов пород Джетыгаринского массива установлены градуировочные зависимости и выделены коэффициенты перехода прочности на сжатие от результатов показаний склерометра к лабораторным значениям.

Ключевые слова: предел прочности пород на сжатие; молоток Шмидта; склерометр; массив; образцы; штуф; лабораторные испытания.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Жабко А. В. Расчет устойчивости неоднородных и анизотропных откосов // Известия вузов. Горный журнал. 2014. № 3. С. 22–29.
2. Ефремов Е. Ю., Панжин А. А., Харисов Т. Ф., Харисова О. Д. Исследование геомеханических условий Киембаевского карьера и выявление потенциально опасных участков // Вестник Национальной академии горных наук. 2018. № 2(3). С. 42–53.
3. Харисов Т. Ф., Харисова О. Д., Ефремов Е. Ю., Коновалова Ю. П. Исследование устойчивости бортов и уступов карьера Киембаевского месторождения // Известия вузов. Горный журнал. 2018. № 5. С. 30–39.
4. Сашурин А. Д. Геомеханические процессы и явления, определяющие безопасность и эффективность недропользования, закономерности их развития // Проблемы недропользования. 2018. № 3(18). С. 21–31.
5. Харисов Т. Ф., Харисова О. Д. Численное моделирование устойчивости массива в процессе разработки месторождения в сложных горно-геологических условиях // Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений: труды VI Междунар. конф. Екатеринбург, 2019. С. 135–143.
6. Bieniawski Z. T. Engineering Rock Mass Classifications. John Wiley & Sons, New York, 1989. P. 240–250.
7. Laubscher D. H. and Jakubec J. The MRMR rock mass classification for jointed rock masses. In Underground Mining Methods: Engineering Fundamentals and International Case Studies (eds. W. A. Hustrulid & R. L. Bullok). Society of Mining Metallurgy and Exploration, SME. 2001. P. 475–481.
8. Hoek E., Kaiser P. K. and Bawden W. F. Support of Underground Excavations in Hard Rock. Balkema, Rotterdam, 1995. P. 91–105.
9. Прокопов А. Ю., Гергарт Ю. А. Апробация и оценка точности неразрушающего экспрессметода определения прочностных свойств породного массива в условиях реконструкции Рокского тоннеля // Известия вузов. Горный журнал. 2015. № 4. С. 101–107.
10. Карташов С. А., Прокопов А. Ю. Применение экспресс-метода контроля прочности скальных пород при проходке тоннелей // Механизмы управления процессами внедрения технических новшеств: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф. Уфа, 2017. С. 55–57.
11. Wu B., Xia K. Dynamic brazilian test on laurentian granite under pre-stress conditions // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2016. № 2(27). С. 3–9.
12. Усольцева О. М., Семенов В. Н., Сердюков С. В., Рыбалкин Л. А. Лабораторные исследования угольных образцов. Проблемы отбора керна // ГИАБ. 2018. № S48. С. 234–242.
13. Калачев В. А., Зайцев Д. В., Кочанов А. Н., Костандов Ю. А., Панфилов П. Е. О влиянии воды на характер растрескивания горных пород при диаметральном сжатии // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2017. Т. 4. № 2. С. 53–57.

Поступила в редакцию 27 мая 2019 года

• Панжин Андрей Алексеевич
• Балтиева Аминям Абдулхамитовна
• Шамганова Ляззат Саевна
• Абдыкаримова Гулнур Бакытбековна

Балтиева А. А., Шамганова Л. С., Абдыкаримова Г. Б., Панжин А. А. Существующие системы мониторинга и необходимость обновления нормативно-методологической базы для обеспечения безопасности горных работ на карьера

Введение. Постоянное увеличение глубины разработки месторождений ставит перед специалистами и учеными всего мира все более сложные задачи по обеспечению эффективности и безопасности использования недр. Одним из мощных инструментов для решения подобных задач является система комплексного мониторинга, включающая современные технологии наблюдения, сбора и передачи информации, а также аварийного реагирования и предотвращения гибели людей.
Цель работы заключается в определении комплексной стратегии ведения геомониторинга при открытой разработке полезных ископаемых в современных условиях.
Методология. В настоящее время критерии оценки величин сдвижений и деформаций земной поверхности действующей нормативно-методологической базы в Республике Казахстан достаточно обобщены и не учитывают достижений современного контрольно-измерительного приборостроения. В работе выполнен сравнительный анализ существующих современных систем мониторинга, реализуемых для наблюдений за деформациями уступов и бортов карьеров.
Результаты. В статье представлены доказательства надежности применения различных систем мониторинга, приведены подтверждающие примеры из обзора мировой практики.
Выводы. По результатам анализа определено наиболее достоверное оборудование для краткосрочного мониторинга с системой раннего оповещения, а также приведена схема развития комплексной системы геомониторинга на месторождениях открытой разработки. Использование стратегии комплексного мониторинга бортов карьера значительно повысит безопасность ведения горных работ; предупредит аварии, связанные с геомеханическими процессами; позволит накопить данные о деформациях. Такое решение значительно снизит геомеханические риски и позволит продолжать добычу руды в сложных условиях безопасно и экономично.

Ключевые слова: карьер; виды мониторинга; безопасность горных работ; оптикоэлектронные, лазерно-дальномерные, спутниковые навигационные/ДЗЗ, фотограмметрические, радарные и георадарные технологии; деформации.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Мухаметкалиев Б. С., Калюжный Е. С., Съедина С. А., Абдибеков Н. К. Геомеханическое обеспечение устойчивости бортов карьера при увеличении глубины отработки // Горный журнал. 2018. № 4. С. 27–32. DOI: 10.17580 / gzh.2018.04
2. Съедина С. А. Геомеханическое обеспечение устойчивости бортов карьера при его углубке: дис. … PhD: 6D070700: защищена 24.05.19: утв. 24.05.19. Алматы, 2019. 119 с.
3. Несмашный Е. А., Ткаченко Г. И., Болотников А. В. Обзор технологий и технических средств для геомеханического мониторинга состояния бортов карьеров и отвалов // Разработка рудных месторождений. 2010. Вып. 93. С. 1–5.
4. Кузьменко С. В., Шамганова Л. С., Ахмедов Д. Ш., Балтиева А. А. Информационно-навигационное обеспечение горных работ на карьерах Соколовско-Сарбайского горно-обогатительного производственного объединения // Горный журнал. 2018. № 5. С. 72–77.
5. José C. Mura, Waldir R. Paradella, Fabio F. Gama, Athos R. Santos, Mauricio Galo, Paulo O. Camargo, Arnaldo Q. Silva, Guilherme G. Silva (2014). Monitoring of surface deformation in open pit mine using DInSAR time-series: a case study in the N5W iron mine (Carajàs, Brazil) using TerraSAR-X data. Proc. SPIE 9243, SAR Image Analysis, Modeling, and Techniques XIV, 924311 (21 October 2014).
6. Гальперин А. М. Геомеханика открытых горных работ. М.: МГГУ, 2003. 473 с.
7. Erol S., Erol B., Ayan T. (2004). A general review of the deformation monitoring techniques and a case study: analysing deformations using GPS/levelling. ITU, Civil Engineering Faculty, Geodesy Division, 34469 Maslak Istanbul, Turkey (erol, bihter, ayan)@itu.edu.tr
8. Baltiyeva A. A., Shamganova L. S., Sedina S. A., Tulebayev K. K. The choice of rational and effective technical tools when conducting the uniform combined geomonitoring for the open-pit mines // 25th World Mining Congress 2018. Astana, 2018.
9. Steven E. Borron, Kumar Raut. Predicting slope failures using slope-monitoring radar. Arizona, USA. 2016.
10. Brian Klappstein, M. Sc., Gheorghe Bonci, Wayne Maston (2015). Implementation of real time geotechnical monitoring at an open pit mountain coal mine in Western Canada, World Multidisciplinary Earth Sciences Symposium. Prague (Czech Republic) 7–11 September.
11. Ashkan Vaziri, Larry Moore, Hosam Ali. Monitoring systems for warning impending failures in slopes and open pit mines. Nat Hazards (2010) 55:501–512. DOI 10.1007/s11069-010-9542-5
12. Paolo Mazzanti (2012). Remote monitoring of deformation. An overview of the seven methods described in previous GINs. 24 Geotechnical instrumentation news. December 2012. URL: http://www.geotechnicalnews.com/ (дата обращения: 25.04.2019)

Поступила в редакцию 11 июня 2019 года

• Потапчук Марина Игоревна
• Рассказов Игорь Юрьевич
• Корнеева Светлана Ивановна
• Ломов Михаил Андреевич

Потапчук М. И., Рассказов И. Ю., Корнеева С. И., Ломов М. А. Оценка влияния параметров внутреннего отвалообразования на геомеханическое состояние подземной отработки месторождения «Восток-2» // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 7. С. 77–85. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-7-77-85

Введение. Внутреннее отвалообразование становится все более актуальным и применяется на месторождениях, ведущих отработку как открытым, так и комбинированным способом. В связи с этим комплексные исследования, направленные на оценку изменения геомеханического состояния окружающего массива месторождения «Восток-2» при условии размещения пустых пород в карьерной выемке, являются наиболее актуальными. Цель работы. Геомеханическая оценка влияния внутреннего отвалообразования на состояние горного массива месторождения вольфрамсодержащих руд «Восток-2», ведущего отработку рудных запасов комбинированным способом. Методология. Исследования включали лабораторное изучение физико-механических свойств горных пород, расчет устойчивости с применением современных программных средств, численное моделирование напряженно-деформированного состояния массива горных пород методом конечных элементов. Результаты. Комплексная оценка влияния внутреннего отвалообразования на геомеханическое состояние окружающего массива позволила установить, что размещение пустых пород в центральной части карьера не окажет значительного влияния на геодинамическую обстановку глубоких горизонтов. При этом в процессе формирования отвал сохранит устойчивость с достаточным запасом. Выводы. Результаты выполненных комплексных исследований на месторождении «Восток-2» могут быть использованы на других объектах, ведущих отработку в схожих горно-геологических условиях.

Ключевые слова: месторождение; внутреннее отвалообразование; физико-механические свойства; горный массив; сдвижение; карьерная выемка; устойчивость.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Саканцев Г. Г. Ресурсосберегающие технологии при разработке рудных месторождений с использованием выработанного пространства // ГИАБ. 2015. № 2. С. 29–37. 2. Rasskazov I. Yu., Kursakin G. A., Potapchuk M. I., Freidin A. M. Selection of deep level geotechnology in terms of the “Vostok-2” orebody // Journal of Mining Science. 2012. Vol. 48. No. 1. P. 114–122. 3. Рассказов И. Ю., Потапчук М. И., Соболев А. А., Сайфулин В. В., Курсакин Г. А. Совершенствование технологии отвалообразования на Хаканджинском золоторудном месторождении // Вестник ТОГУ. 2016. № 2 (41). С. 99–106. 4. Габитов Р. М., Гавришев С. Е., Бондарева А. Р., Кузнецова Т. С., Литвинов А. М. Влияние горнотехнических условий разработки крутопадающих месторождений на формирование внутренних отвалов при доработке и реконструкции карьеров // Вестник магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2009. № 1 (25). C. 5–9. 5. Мартыненко В. П. Обоснование рациональных параметров горных работ глубоких карьеров при внутреннем отвалообразовании // ГИАБ. 1998. № 3. C. 146–150. 6. Гвоздев В. И. Месторождения Восток-2 и Лермонтовское // Крупные и суперкрупные месторождения полезных ископаемых. М.: ОНЗ РАН, 2006. Т. 3. Кн. 2. C. 627–662. 7. Рассказов И. Ю. Контроль и управление горным давлением на рудниках Дальневосточного региона. М.: Горная книга, 2008. 329 с. 8. Соловьев С. Г., Кривощеков Н. Н. Скарновое золото-полиметально-вольфрамовое месторождение Восток-2 (Центральный Сихотэ-Алинь, Россия) // Геология рудных месторождений. М.: Наука, 2011. № 6. С. 543–568. 9. Eberhardt E. Rock slope stability analysis – utilization of advanced numerical techniques. University of British Columbia, Vancouver, Canada, 2003. 41 p. 10. Григорьев А. А., Лушпей В. П., Костылев Ю. В. Результаты наблюдений за устойчивостью откосов бортов угольных разрезов в сложных горно-геологических условиях // Сборник трудов конференции «Международная научная конференция «Современные технологии и развитие политехнического образования»», Владивосток, 14–18 сентября 2015 г. C. 183–185. 11. Dhananjai V. A. Finite element approach of stability analysis of inn ternal dump slope in coal field // Mining Journal. 2014. No. 5. P. 11–16. 12. Rasskazov I. Yu., Kursakin G. A., Potapchuk M. I., Miroshnikov V. I., Freidin A. M., Osadchy S. P. Geomechanical assessment of deep-level mining conditions in the “Yuzhnoe” complex ore deposit // Journal of Mining Science. 2012. Vol. 48. No. 5. P. 874–881. Поступила в редакцию 25 июня 2019 года