Науковий вісник НГУ

Апробація технології ефективного застосування екскаваторно-автомобільних комплексів у глибоких кар’єрах

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №4 2020

Останнє оновлення: 30 серпня 2020

Опубліковано: 30 серпня 2020

Перегляди: 2042

Authors:

С. К. Молдабаєв, orcid.org/0000-0001-8913-9014, Satbayev University, м. Алмати, Республіка Казахстан, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А. А. Адамчук, orcid.org/0000-0002-8143-3697, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e‑mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А. А. Токтаров, orcid.org/0000-0003-2578-8642, Satbayev University, м. Алмати, Республіка Казахстан, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Е. Абен, orcid.org/0000-0003-3909-3200, Satbayev University, м. Алмати, Республіка Казахстан, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

O. O. Шустов, orcid.org/0000-0002-2738-9891, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e‑mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 повний текст / full article

Abstract:

Мета. Встановити доцільність реалізації технології відпрацювання уступів порід скельного розкриву й руди поперечними панелями у крутонахилених шарах єдиним кар’єром до кінця його експлуатації.

Методика. При обґрунтуванні просторового положення поетапних контурів крутонахилених шарів на кар’єрних полях округлої форми та їх оптимізації використовувалися наступні методи: аналітичний та оптимального управління Беллмана в динамічному програмуванні в комплексі з інтегрованим гірничо-геологічними інформаційним комплексом на цифровій моделі залізорудного родовища. Для дослідження резервів збільшення продуктивності екскаваторного-автомобільних комплексів, при переході на технологію відпрацювання уступів поперечними панелями у крутонахилених шарах зверху вниз зі зменшенням розносу бортів кар’єру, використовувалися методи кореляційного й регресійного аналізів.

Результати. На підставі розмежування понять приконтурної та глибинної зон глибоких кар’єрів і введення двох нових параметрів взаємозв’язку контурів рудного покладу й динаміки формування кар’єра розроблено метод обґрунтування просторового положення поетапних контурів крутонахилених шарів на кар’єрних полях округлої форми. У порівнянні з тупиковим розворотом автосамоскидів по використовуваній технології відпрацювання уступів поздовжніми панелями, перехід на їх відпрацювання поперечними панелями, шириною в межах 60–80 м, з петльовим розворотом автосамоскидів на навантаження дозволить збільшити продуктивність екскаваторів мінімум на 25–30 %, що, поряд зі зменшенням розносу бортів кар’єру, компенсує інтенсивність розкриття рудного покладу зверху вниз у межах крутонахилених шарів навіть при значному відставанні розкривних робіт.

Наукова новизна. Перехід на технологію відпрацювання уступів поперечними панелями у крутонахилених шарах є єдиним рішенням при перевищенні відставання розкривних робіт відносно проектних поточних обсягів розкриву при підході гірничих робіт до граничного контуру кар’єра по поверхні. На досліджуваному надглибокому залізорудному кар’єрі навіть при перевищенні більш ніж у 3 рази проектного обсягу поточного (річного) розкриву, ця технологія дозволила зменшити обсяг розкривного відставання на 25 % і скоротити термін освоєння виробничої потужності по руді з 8-ми до 5-ти років. Створена математична модель з оптимізації контурів етапів відпрацювання для крутоспадних родовищ при відпрацюванні уступів поперечними панелями у крутонахилених шарах, в якій функціонал містить у собі нелінійність четвертого порядку щодо шуканої величини – ширини панелей. Автоматизація розрахунків з оптимізації параметрів конструкції робочих бортів у динаміці розвитку гірничих робіт за такої постановки завдання методом нелінійного програмування забезпечується розщепленням її на дві послідовно вирішувані оптимізаційні задачі методом динамічного програмування за принципом оптимальності Беллмана.

Практична значимість. Відбудовані з використанням розробленого методу обґрунтування просторового положення поетапні контури крутонахилених шарів для діючого залізорудного кар’єру після оптимізації параметрів крутих бортів з використанням методу оптимального управління Беллмана дозволили отримати реальний календарний графік ведення гірничих робіт при реалізації технології відпрацювання уступів по породам скельного розкриву й руди поперечними панелями єдиним кар’єром. Встановлено, що, незважаючи на збільшення обсягу гірничої маси в панелі, яка відпрацьовується зверху вниз, вдається значно нівелювати обсяги відставання розкривних робіт і скоротити період освоєння виробничої потужності для стратегічного об’єкта з видобутку залізної руди. Аналіз календарного графіка гірничих робіт показує, що найбільші труднощі виникають у перші три роки – 2020–2022 роки. Поточний коефіцієнт розкриву при продуктивності 15 млн т. буде змінюватися від 8,9 до 8,7 т./т. Але з урахуванням наявності відставання розкривних робіт його вдасться зменшити майже на 25 %. Двократне зменшення обсягів скельного розкриву в 2023 році дозволить збільшити видобуток руди на 30 % – до 19,5 млн т., а у 2024 році – відповідно, на 60 % і освоїти проектну потужність в 24 млн т.

References.

1. Gumenik, I., Lozhnikov, A., & Maevskiy, A. (2012). Methodological  principles  of  negative opencast  mining  influence increasing due to steady development. Geomechanical Processes During Underground Mining, 45-49. https://doi.org/10.1201/b13157-9.

2. Anisimov, O., Symonenko, V., Cherniaiev, O., & Shustov, O. (2018). Formation of safety conditions for development of deposits by open mining. E3S Web of Conferences, 60, 00016. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186000016.

3. Halatchev, R. (2013). Owner-operator versus contractor production scheduling – a vision for the effective exploitation of Australian gold resources by surface mining. World gold conference in Brisbane, QLD. Retrieved from https://old.ausimm.com.au/worldgold2013/docs/worldgold2013_registration_brochure.pdf.

4. Afrapoli, A. M., & Askari-Nasab, H. (2019). Mining fleet management systems: a review of models and algorithms. International journal of mining reclamation and environment, (33), 42-60. https://doi.org/10.1080/17480930.2017.1336607.

5. Elahizeyni, E., Kakaie, R., & Yousefi, A. (2011). A new algorithm for optimum open pit design: Floating cone method III. Journal of Mining & Environment, 2/2, 118-125.

6. Moniri-Morad, A., Pourgol-Mohammad, M., Aghababaei, H., & Sattarvand, J. (2019). Capacity-based performance measurements for loading equipment in open pit mines. Journal of central south university, (26), 1672-1686. https://doi.org/10.1007/s11771-019-4124-5.

7. Morales, N., & Reyes, P. (2016). Increasing the value and feasibility of open pit plans by integrating the mining system into the planning process. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 116(7), 663-672. https://doi.org/10.17159/2411-9717/2016/v116n7a8.

8. Saavedra-Rosas, J., Jelvez, E., Amaya, J., & Morales, N. (2016). Optimizing open-pit block scheduling with exposed ore reserve. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 116(7), 655-662. https://doi.org/10.17159/2411-9717/2016/v116n7a7.

9. Samavati, M., Essam, D., Nehring, M., & Sarker, R. (2017). A local branching heuristic for the open pit mine production scheduling problem. European Journal of Operational Research, 257(1), 261-271. https://doi.org/10.1016/j.ejor.2016.07.004.

10. Daduna, H., Krenzler, R., Ritter, R., & Stoyan, D. (2016). Heuristic approximation and computational algorithms for closed networks: A case study in open-pit mining. 2^nd European Conference on Queueing Theory (ECQT), (119), 5-26. https://doi.org/10.1016/j.peva.2017.12.002.

11. Paricheh, M., & Osanloo, M. (2019). Concurrent open-pit mine production and in-pit crushing-conveying system planning. Engineering optimization. https://doi.org/10.1080/0305215X.2019.1678150.

12. Chaowasakoo, P., Seppala, H., Koivo, H., & Zhou, Q. (2017). Improving fleet management in mines: The benefit of heterogeneous match factor. European journal of operational research, (3), 1052-1065. https://doi.org/10.1016/j.ejor.2017.02.039.

13. Chaowasakoo, P., Seppala, H., & Koivo, H. (2018). Age-based maintenance for a fleet of haul trucks. Journal of quality in maintenance engineering, (4), 511-528. https://doi.org/10.1108/JQME-03-2017-0016.

14. Dabbagh, A., & Bagherpour, R. (2019). Development of a Match Factor and Comparison of Its Applicability with Ant-Colony Algorithm in a Heterogeneous Transportation Fleet in an Open-Pit Mine. Journal of Mining Science, (55), 45–56. https://doi.org/10.1134/S1062739119015287.

15. Adams, K. K., & Bansah, K. J. (2016). Review of Operational Delays in Shovel-Truck System of Surface Mining Operations. 4 ^th UMaT Biennial International Mining and Mineral Conference, 60-65. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/306060370_Review_of_Operational_Delaysin_ShovelTruck_System_of_Surface_Mining_Operations.

16. Abbaspour, H., Drebenstedt, C., & Dindarloo, S. R. (2018). Evaluation of safety and social indexes in the selection of transportation system alternatives (Truck-Shovel and IPCCs) in open pit mines. Safety science, (108), 1-12. https://doi.org/10.1016/j.ssci.2018.04.020.

17. Kuzmenko, S. V., Kaluzhnyi, Ye. S., Moldabayev, S. K., Shustov, O. O., Adamchuk, A. A., & Toktarov, A. A. (2019). Optimization of the position of the complexes of cyclic-flow technology in the refinement of deep iron ore quarries. Mining of Mineral Deposits, 13(3), 104-112. https://doi.org/10.33271/mining13.03.104.

18. Kalybekov, T., Rysbekov, K. B., Sandibekov, M. N., Zha­kyp­bek, Y., & Begymzhanova, Y. Y. (2020). The study of rational technology of reclamation of the mine-out quarry space. Journal of Advanced Research in Natural Sience, 9, 63-70. https://doi.org/10.26160/2572-4347-2020-9-63-70.

19. Moldabayev, S., Rysbaiuly, B., & Sultanbekova, Zh. (2013). Justification outlines steps mining steep deposits solution of the nonlinear programming. Mining of Mineral Deposits, 7, 241-246.

20. Moldabayev, S., Rysbaiuly, B., Sultanbekova, Zh., & Sarybayev, N. (2019). Methodological approach to creation of the 3D model of an oval-shaped open pit mine. E3S Web of Conferences, (123), 00013. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912301049.

• < Попередня
• Наступна >