Научная статья на тему 'ОБ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ АВТОНОМНОЙ ТЯЖЕЛОЙ ПЛАТФОРМЫ'

ОБ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ АВТОНОМНОЙ ТЯЖЕЛОЙ ПЛАТФОРМЫ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
48
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОТКРЫТЫЕ ГОРНЫЕ РАБОТЫ / КАРЬЕРНЫЕ АВТОСАМОСВАЛЫ / БЕСПИЛОТНЫЕ АВТОСАМОСВАЛЫ / ПОГРУЗКА ГОРНОЙ МАССЫ / ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ АВТОСАМОСВАЛА / ТЯЖЕЛАЯ АВТОНОМНАЯ ПЛАТФОРМА / УМНЫЙ КАРЬЕР / ИНДУСТРИЯ 4.0

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Тюленев Максим Анатольевич, Марков Сергей Олегович, Дубинкин Дмитрий Михайлович, Аксенов Владимир Валерьевич

В предыдущей работе [20] нами изучалось влияние вида погрузки горной массы и вместимости ковша применяемого экскаватора на производительность автономной тяжелой платформы (беспилотного карьерного автосамосвала). Установлено, что производительность автономных тяжелых платформ (АТП) при различном виде погрузки снижается с различной интенсивностью: в наиболее благоприятном режиме совместной работы (нижнее черпание + нижняя погрузка) снижение производительности идет наиболее интенсивно. Это обусловлено тем, что в таком режиме работы составляющая экскаваторного цикла, включающая в себя подъем наполненного ковша и его разгрузку, занимает большую долю, чем при иных режимах работы. Поэтому при работе, например, с погрузкой выше уровня установки (что может произойти, в частности, в стесненных условиях) влияние угла поворота экскаватора не играет столь важной роли, как при режиме «нижнее черпание - нижняя погрузка». Полученные зависимости могут использоваться в качестве отправной точки для определения норм выработки для АТП; однако авторы считают необходимым уточнить, что для этого требуются опытно-промышленные испытания беспилотников в различных горнотехнических условиях. В данной статье приведены результаты численного моделирования производительности АТП при различном расстоянии транспортирования. Расчеты проводились для экскаватора типа обратная гидравлическая лопата с вместимостью ковша 7,2 м³ и АТП грузоподъемностью 90 тонн. Сделан предварительный вывод о необходимости поэтапного (поблочного) расчета производительности АТП вследствие различных условий погрузки при отработке сложных породоугольных блоков.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Тюленев Максим Анатольевич, Марков Сергей Олегович, Дубинкин Дмитрий Михайлович, Аксенов Владимир Валерьевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ON THE INTENSITY OF CHANGING THE PERFORMANCE OF THE AUTONOMOUS HEAVY PLATFORM

In the previous work [20], we studied the influence of the type of loading of rock mass and the bucket capacity of the used excavator on the performance of an autonomous heavy platform (unmanned mining dump truck). It was found that the productivity of autonomous heavy platforms (ATP) with different types of loading decreases with different intensity: in the most favorable mode of joint work (bottom digging + bottom loading), the decrease in productivity is the most intense. This is due to the fact that in this operating mode, the component of the excavator cycle, which includes lifting a filled bucket and unloading it, takes a larger share than in other operating modes. Therefore, when working, for example, with loading above the installation level (which can happen, in particular, in confined conditions), the influence of the excavator swing angle does not play such an important role as in the "bottom digging - bottom loading" mode. The resulting dependencies can be used as a starting point for determining production rates for ATP; however, the authors consider it necessary to clarify that this requires pilot testing of drones in various mining conditions. This article presents the results of numerical modeling of the ATP performance at various transportation distances. The calculations were carried out for a hydraulic backhoe excavator with a bucket capacity of 7.2 m³ and an ATP with a lifting capacity of 90 tons. A preliminary conclusion is made about the need for a step-by-step (block-by-block) calculation of the ATP productivity due to different loading conditions during the development of complex rock-coal blocks.

Текст научной работы на тему «ОБ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ АВТОНОМНОЙ ТЯЖЕЛОЙ ПЛАТФОРМЫ»

DOI: 10.26730/1999-4125-2021-1-97-108

УДК 622.691.4:053:533.6(252.6)

ОБ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ АВТОНОМНОЙ ТЯЖЕЛОЙ ПЛАТФОРМЫ

ON THE INTENSITY OF CHANGING THE PERFORMANCE OF THE AUTONOMOUS HEAVY PLATFORM

Тюленев Максим Анатольевич1,

канд. техн. наук, профессор, e-mail: tma.geolog@kuzstu.ru Maxim A. Tyulenev 1, C. Sc. in Engineering, professor

Марков Сергей Олегович^ канд.техн. наук, доцент Sergey O. Markov 1, C. Sc. in Engineering, associate professor Дубинкин Дмитрий Михайлович^ канд. техн. наук, доцент Dmitry M. Dubinkin, C. Sc. in Engineering, associate professor

Аксенов Владимир Валерьевич^2 доктор техн. наук, заведующий лабораторией Vladimir V. Aksenov 1^, Dr. Sc. in Engineering, Head of Laboratory

1 Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, 650000, Россия, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28

1 T. F. Gorbachev Kuzbass State Technical University, 28, Vesennyaya St., Kemerovo, 650000, Russian Federation

2 Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского Отделения Российской академии наук, 650065, Россия, г. Кемерово, пр. Ленинградский, 10.

2 Federal Research Center of Coal and Coal chemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 10, Leningradsky Ave., Kemerovo, 650065, Russian Federation

Аннотация:

В предыдущей работе [20] нами изучалось влияние вида погрузки горной массы и вместимости ковша применяемого экскаватора на производительность автономной тяжелой платформы (беспилотного карьерного автосамосвала). Установлено, что производительность автономных тяжелых платформ (АТП) при различном виде погрузки снижается с различной интенсивностью: в наиболее благоприятном режиме совместной работы (нижнее черпание + нижняя погрузка) снижение производительности идет наиболее интенсивно. Это обусловлено тем, что в таком режиме работы составляющая экскаваторного цикла, включающая в себя подъем наполненного ковша и его разгрузку, занимает большую долю, чем при иных режимах работы. Поэтому при работе, например, с погрузкой выше уровня установки (что может произойти, в частности, в стесненных условиях) влияние угла поворота экскаватора не играет столь важной роли, как при режиме «нижнее черпание - нижняя погрузка». Полученные зависимости могут использоваться в качестве отправной точки для определения норм выработки для АТП; однако авторы считают необходимым уточнить, что для этого требуются опытно-промышленные испытания беспилотников в различных горнотехнических условиях.

В данной статье приведены результаты численного моделирования производительности АТП при различном расстоянии транспортирования. Расчеты проводились для экскаватора типа обратная гидравлическая лопата с вместимостью ковша 7,2 м3 и АТП грузоподъемностью 90 тонн. Сделан предварительный вывод о необходимости поэтапного (поблочного) расчета производительности АТП вследствие различных условий погрузки при отработке сложных породоугольных блоков.

Ключевые слова: открытые горные работы, карьерные автосамосвалы, беспилотные автосамосвалы, погрузка горной массы, производительность автосамосвала, тяжелая автономная

платформа, умный карьер, Индустрия 4.0.

Abstract:

In the previous work [20], we studied the influence of the type of loading of rock mass and the bucket capacity of the used excavator on the performance of an autonomous heavy platform (unmanned mining dump truck). It was found that the productivity of autonomous heavy platforms (ATP) with different types of loading decreases with different intensity: in the most favorable mode ofjoint work (bottom digging + bottom loading), the decrease in productivity is the most intense. This is due to the fact that in this operating mode, the component of the excavator cycle, which includes lifting a filled bucket and unloading it, takes a larger share than in other operating modes. Therefore, when working, for example, with loading above the installation level (which can happen, in particular, in confined conditions), the influence of the excavator swing angle does not play such an important role as in the "bottom digging - bottom loading" mode. The resulting dependencies can be used as a starting point for determining production rates for ATP; however, the authors consider it necessary to clarify that this requires pilot testing of drones in various mining conditions.

This article presents the results of numerical modeling of the ATP performance at various transportation distances. The calculations were carried out for a hydraulic backhoe excavator with a bucket capacity of 7.2 m3 and an ATP with a lifting capacity of 90 tons. A preliminary conclusion is made about the need for a step-by-step (block-by-block) calculation of the ATP productivity due to different loading conditions during the development of complex rock-coal blocks.

Key words: open pit mining, quarry dump trucks, self-driving dump trucks, rock loading, dump truck performance, heavy autonomous platform, smart quarry, Industry 4.0.

Таблица 1

Пле чо отка тки, км Погрузка Производительность АТП, тыс.м3/год, при угле поворота экскаватора, градусов

45 60 75 90 130 150 180

1,5 ниже уровня 617,6976 601,1874 584,8748 569,1108 530,5864 512,9616 488,5002

на уровне 570,3657 561,0865 550,3423 539,4387 508,9245 494,3351 473,3044

выше уровня 522,0199 516,5469 509,9278 502,498 480,559 469,439 452,402

2,0 ниже уровня 563,8384 550,0497 536,3626 523,0756 490,3523 475,2611 454,1894

на уровне 524,1355 516,2891 507,1782 497,9035 471,7936 459,2292 441,0245

выше уровня 483,0268 478,3372 472,6558 466,2656 447,3167 437,6664 422,8212

2,5 ниже уровня 508,4243 497,1857 485,9763 475,0429 447,8976 435,2728 417,5317

на уровне 475,917 469,439 461,8944 454,1894 432,3625 421,787 406,38

выше уровня 441,7777 437,8517 433,0864 427,7154 411,7165 403,5271 390,874

3,0 ниже уровня 462,9277 453,592 444,2436 435,0898 412,2085 401,4914 386,3493

на уровне 435,8229 430,3841 424,0342 417,5317 399,0141 389,99 376,782

выше уровня 407,0195 403,6845 399,6305 395,0529 381,3651 374,3283 363,4153

3,5 ниже уровня 443,1021 434,5416 425,9545 417,5317 396,4151 386,4936 372,4418

на уровне 418,2067 413,1963 407,3399 401,3357 384,1973 375,824 363,543

выше уровня 391,6137 388,5255 384,7689 380,5235 367,8078 361,2582 351,0836

4,0 ниже уровня 408,1434 400,8692 393,5502 386,3493 368,2005 359,6258 347,429

на уровне 386,9272 382,6344 377,6071 372,4418 357,6369 350,3703 339,6728

выше уровня 364,0547 361,3844 358,132 354,4513 343,3931 337,6774 328,7714

es §

CD

(J

0

1 О О

£ CD Ö

О Л)

0

1

£

о §

с

(J

си

о

0

1

-о §

£ о

CD Ш

о £

650

630 У

610

590

0,9602x + 657,98 0 R2 = 0,9975

ж.

y = -0,73x + 604,38

570 R2 = 0,9"6

550

530 У

510

490

470

450

= -0,5236x + 547,95 R2 = 0,9971

45 65 85 105 125 145

Угол поворота экскаватора, градус

165

Рис. 1. Зависимость расчетной производительности АТП грузоподъемностью 90 т при нижней погрузке (верхняя кривая), на уровне установки (средняя кривая) и верхней погрузке (нижняя кривая) от угла поворота экскаватора на разгрузку, расстояние

транспортирования - 1,5 км Fig. 1. Dependence of the design productivity of the ATP with a carrying capacity of 90 tons at lower loading (upper curve), at the installation level (middle curve) and upper loading (lower curve) on the angle of rotation of the excavator for unloading, transportation distance - 1.5 km

Введение. Обычный порядок расчета производительности АТП подразумевает некоторое усреднение основных факторов, влияющих на итоговый результат. В частности, средняя скорость движения принимается 30 км/ч (согласно [1]), хотя по факту на скорость влияет значительное число внешних параметров: уклон дороги, тип покрытия, технические характеристики конкретной марки/модели автосамосвала и т.д. К тому же необходимо заметить, что Единые нормы выработки [1] прекратили свое действие (не действуют на территории РФ с 01.01.2021 на основании постановления Правительства Российской Федерации от 13.06.2020 № 857) и на текущий момент новых норм выработки не введено. Не исключен вариант разработки обновленных ЕНВ с участием специалистов и руководителей проектных организаций, представителей производства и науки, однако по состоянию на 25 февраля 2021 года таковых изменений пока нет.

В данной статье учтен опыт расчета

производительности АТП, а также решения смежных вопросов, приведенные в работах отечественных и зарубежных ученых [2-17].

Материалы и методы.

АТП [23] - это карьерный самосвал с системой автономного управления движением. Система автономного управления движением состоит из бортового оборудования и программного обеспечения, в состав которого входит:

- телеметрия, система сенсоров для получения информации об окружающей дорожной сцене, бортовой вычислительный комплекс, система связи с диспетчерским пунктом;

- компоненты транспортного средства, обеспечивающие возможность внешнего управления им при помощи электронных управляющих устройств, система электронного торможения;

- модуль интеграции и получения/передачи данных от/к электронно-управляемым

о 2

С! §

CD

(J

0

1 (J

О

Е

CD О

О Л)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0

1

Е

о §

5

(J

0

1 -о

Е о

CD «1

о £

620

610У

600

590

580

570

56=

550

540

530 У = 520

510

500

490

480

470

460

450

0,0014x2 - 1,2636x + 671,94

2 = 1

X

X

0,0001x2 - 0 R2 = 0 \ 'V 3,27\

,7058x+ 60

,9996 \

\ \

X \

0,0007x2 - 0 ^R2 = 0, 3625x + 540,54 \ 4

9995 X., V.. ■>

\ >

■x S4 \

« 4 \

'—..

45 65 85 105 125 145

Угол поворота экскаватора, градус

165

Рис. 2. То же, расстояние транспортирования 1,5 км Fig. 2. The same, the transportation distance is 1.5 km

компонентам транспортного средства.

По методике, кратко представленной в работе [20], были выполнены расчеты

производительности АТП грузоподъемностью 90 тонн при использовании на погрузке обратной гидравлической лопаты с ковшом вместимостью 7,2 м3, различном угле поворота экскаватора на разгрузку, расстоянии транспортирования от 1,5 до 4,0 км и погрузкой ниже уровня установки экскаватора, на уровне и выше его. Результаты представлены в таблице 1.

По итогам расчетов построены следующие графические зависимости.

На данном графике были также отстроены линии тренда с линейной зависимостью. В результате была выявлена особенность, заключающаяся в неодинаковости характера зависимости. При работе экскаватора с нижней погрузкой большая часть точек лежит на координатной плоскости ниже линии тренда, с верхней погрузкой - выше линии тренда, с погрузкой на уровне установки точки практически совпадают с линией тренда.

Для сравнения были отстроены линии тренда

с квадратичной зависимостью (рис. 2). При работе экскаватора с нижней погрузкой первое слагаемое является положительным, с верхней -отрицательным, при погрузке на уровне стояния им вообще можно пренебречь (множитель -0,0001: максимальное значение слагаемого при 180 градусах будет равно -0,0001-1802 = 3,24, или максимум 0,6%). Возникает вопрос о причинах изменения характера кривой, демонстрирующей изменение производительности, который будет рассматриваться в последующих работах.

Для остальных значений расстояния транспортирования (2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0 км) отстроены такие же графические зависимости, представленные на рисунках ниже (рис. 3-7).

Как следует из представленных рисунков, независимо от расстояния транспортирования все кривые имеют идентичный характер изменения. При нижнем черпании и погрузке (самый благоприятный режим) ветви параболы направлены вверх, при неблагоприятном режиме -вниз, при промежуточном - график весьма близок к прямой.

Анализ полученных зависимостей показал

570 560 ° ,а § 550 О в со 540 § 530 1 520 1 510 1 о 500 0 ^o 1 § 490 £ 3 480 ■о £ 1 470 о l /1СП y = 0,001x2 - 1,048x + 609,02

R2 = 1

y = -0,0002x2 - 0,5903x R2 = 0,9996 + 55i&^

¡5 460 y = -0,0007x2 - 0,3061x + 498,76

т 450 3 д 440 о 440 R~ = 0,9995

в to § 430 ^ 420 45 6

5 85 105 125 145 165 Угол поворота экскаватора, градус

Рис. 3. То же, расстояние транспортирования 2,0 км Fig. 3. Same, transportation distance 2.0 km

о

fu

0

1 £

0 §

5

01

u

0

1 -o

s £

о

<0 to 3

о £

520 510 500 490 480 470 460 450 440 430 420 410 400 390 380

R2 = 1

y = -0 0002x2 -0 4814x + 498 6

/ — / — R2 = 0,999 _ — ---/ — 6

—y = -0,0006x2 - 0,2522x + 454,83 R2 = 0,9995

45 65 85 105 125 145

Угол поворота экскаватора, градус

165

470

460

y = 0,0006x2 - 0,699x + 493,33 R2 = 1

y = -0,0002x2 ,3997x + 454, R2 = 0

y = -0,0005x2 - 0,2111x + 418,02 R2 = 0,9995

45 65 85 105 125 145

Угол поворота экскаватора, градус

165

Рис. 5. То же, расстояние транспортирования 3,0 км Fig. 5. Same, transportation distance 3.0 km

а

§

в с о

I

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

с о т в а

о г о

i

т о

§ 5

oi

с о

I -o

s

3

д о в

to 3

о

£

450 440 430 420 410 400 390 380 370 360 350 340

э y = 0,000 D5x2 - 0,6389x + 470,94

R2 = 1

y = -0,0002. R2 x2 - 0,3664x = 0,9996 + 435,6

y = -0,0005x R2 2 - 0,1942x + 401,76 = 0,9995

— /----

45 65 85 105 125 145

Угол поворота экскаватора, градус

165

о

Л)

0

1

£ о

с

0

01

-о §

0

1 -о

5

3

о

со

Щ 3

о £

Ö §

со о

о

§

Ö о о

420 410 400 390 380 370 360 350 340 330 320

R2 = 1

/ = -0,0002x R' 2 - 0,3111x + 401,75 ' = 0,9996

y = -0,0004x 2-0,1659x + 372,77

R 2 = 0,9995

45 65 85 105 125 145

Угол поворота экскаватора, градус

165

Рис. 7. То же, расстояние транспортирования 4,0 км Fig. 7. Same, transportation distance 4.0 km

22 21

18 Ol

i *

E О

13 12 11 10 9

1

. У = 24,405x-0,348

= 0,9909

У = ^ч!""-. i : 19,778x0,339 o2 _ n ООП7

У = 1 R2

1,5РасстояНи

Ни

IL35

4

4,

Тие транспортирования горной массы, км

Рис. 8. Зависимости потери производительности АТП (при изменении угла разгрузки экскаватора от 45° до 180°) от расстояния транспортирования: при нижней погрузке (верхняя кривая), на уровне установки (средняя кривая) и верхней погрузке (нижняя кривая) Fig. 8. Dependences of the loss ofproductivity of the ATP (when changing the angle of unloading of the excavator from 45° to 180°) from the transportation distance: at lower loading (upper curve), at the installation level (middle curve) and upper loading (lower curve)

неравномерность интенсивности снижения производительности АТП при увеличении угла разгрузки экскаватора от 45° до 180°. Интенсивность снижения производительности уменьшается при увеличении плеча откатки (рис. 8). Это связано с уменьшением доли времени погрузки в общем времени транспортного цикла.

Необходимо отметить, что данные зависимости справедливы только для рассматриваемого комплекса оборудования: экскаватора типа обратная гидравлическая лопата с вместимостью ковша 7,2 м3 и АТП грузоподъемностью 90 тонн.

Как следует из представленных рисунков, независимо от расстояния транспортирования все кривые имеют идентичный характер изменения. При нижнем черпании и погрузке (самый благоприятный режим) ветви параболы направлены вверх, при неблагоприятном режиме -вниз, при промежуточном - график весьма близок к прямой.

Анализ полученных зависимостей показал неравномерность интенсивности снижения производительности АТП при увеличении угла разгрузки экскаватора от 45° до 180°. Интенсивность снижения производительности уменьшается при увеличении плеча откатки (рис. 8). Это связано с уменьшением доли времени погрузки в общем времени транспортного цикла.

Необходимо отметить, что данные зависимости справедливы только для рассматриваемого комплекса оборудования: экскаватора типа обратная гидравлическая лопата с вместимостью ковша 7,2 м3 и АТП грузоподъемностью 90 тонн.

Результаты и обсуждение.

Производительность как экскаватора, так и АТП может существенно изменяться даже в пределах отработки одного выемочного блока, особенно при разработке сложноструктурных угольных месторождений, а также при работе в стесненных условиях. Поэтому необходимо вести учет ее изменения, например, при краткосрочном планировании горных работ. На примерах ниже показан качественный анализ частных случаев влияния горно-геологических условий на изменение производительности.

Рассмотрим типовой пример разработки сложного породоугольного блока,

представленного разрезной траншеей с одновременной выемкой пласта. Для сравнения возьмем два варианта: при угле падения пласта до 35° и более 35°. Высота уступа равна 10 м, поэтому необходима слоевая выемка блока.

Разработка обратной гидравлической лопатой при угле падения пласта более 35° осуществляется двумя слоями по 5 метров. Первым ходом производится вскрытие и зачистка пласта на высоту 5 м. Отработка ведется как нижним, так и верхним черпанием с погрузкой в АТП ниже

уровня стояния экскаватора. Вторым ходом нижним черпанием отрабатывается вышележащий слой пласта на высоту 5 м с погрузкой в АТП ниже уровня стояния экскаватора. Вскрытие и зачистка нижележащего слоя пласта осуществляется третьим ходом экскаватора. Отработка ведется нижним черпанием с погрузкой вскрышных пород в АТП ниже уровня стояния экскаватора. Четвертым ходом отрабатывается нижележащий слой пласта высотой 5 м верхним черпанием с погрузкой угля в АТП на уровне стояния экскаватора. Технологическая схема представлена на рис. 9 (слева).

Проходка разрезной траншеи и отработка угольного пласта обратной гидравлической лопатой при угле падения пласта менее 35° осуществляется двумя слоями по 5 м. Первым ходом производится вскрытие и зачистка пласта на высоту 5 м. Отработка ведется нижним и верхним черпанием с погрузкой в АТП ниже уровня стояния экскаватора. Вторым ходом нижним черпанием отрабатывается первая (верхняя) часть слоя пласта на высоту 2,5 м с погрузкой в АТП на уровне стояния экскаватора. Третьим ходом верхним черпанием отрабатывается вторая часть угольного пласта верхнего слоя. Вскрытие и зачистка нижележащего слоя пласта осуществляется четвертым ходом экскаватора. Отработка ведется нижним черпанием с погрузкой вскрышных пород в АТП ниже уровня стояния экскаватора. Пятым ходом отрабатывается нижележащий слой пласта верхним черпанием на высоту, зависящую от угла падения пласта с погрузкой угля в АТП на уровне стояния экскаватора. Шестым ходом ведется отгрузка оставшейся части пласта, предварительно буртованной бульдозером на уровне стояния экскаватора. Технологическая схема представлена на рис. 9 (справа).

Согласно классификации, первоначально предложенной в [18-19] и кратко изложенной в [20], технология включает в себя разработку четырех практически самостоятельных породных и угольных блоков при различных сочетаниях видов черпания и погрузки.

Поэтому для определения времени отработки блока, а также производительности горного оборудования в таких условиях [21, 22] нами предлагается учитывать вышеуказанные особенности:

1 ) Исходя из общего объема породоугольного блока, разделять его на части, соответствующие тому или иному сочетанию черпания и погрузки;

2) время отработки каждой из выделенных частей считать также индивидуально, в общем виде это можно выразить формулой:

V V V V

т = 1з +13+ + 1».

бЛ б: & & "' б, ' где VI, V2, Vз, V - объем 1, 2, 3, п-го блока; 01, 02, Оз, Оп - производительность экскаватора

Рис. 9. Технологические схемы отработка угольного пласта при угле падения более 35° (слева) и

менее 35° (справа)

Fig. 9. Technological schemes of coal seam mining at an angle of incidence of more than 35° (left) and less

than 35° (right)

при отработке 1, 2, 3, п-го блока.

Выводы

1. При работе экскаватора с нижней погрузкой зависимость падения производительности АТП от увеличения угла поворота носит более интенсивный характер, чем при работе с погрузкой верхней или на уровне стояния. В то же время с увеличением угла поворота экскаватора при нижней погрузке интенсивность падения производительности АТП уменьшается.

2. Для работы с погрузкой на уровне стояния падение производительности несколько ниже, интенсивность падения производительности не изменяется. Для работы экскаватора с верхней

погрузкой зависимость падения

производительности от увеличения угла поворота еще меньше, чем при работе с погрузкой нижней или на уровне стояния. В то же время с увеличением угла поворота экскаватора при верхней погрузке интенсивность падения производительности увеличивается. Таким образом, мы видим, что уровень установки АТП под погрузку (по отношению к уровню установки экскаватора) оказывает влияние не только на величину падения производительности, но и на изменение интенсивности такого падения.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

з. Данные обстоятельства позволяют управлять интенсивностью ведения горных работ на конкретном участке горных работ не только

Таблица. 2. Результаты численного эксперимента Table. 2. Results of numerical experiment_

Значение параметра Relevance Эквивалентные напряжения по Мизесу, МПа Эквивалентные деформации, 104м/м

0 187,9 9,3949

40 187,01 9,3504

60 187,009 9,3499

80 187,008 9,3496

100 187,008 9,3495

изменением лишь числа автосамосвалов, как это повсеместно принято на действующих предприятиях, но и изменением уровня их установки под погрузку. Несомненно, это приведет к изменению производительности экскаватора, что, в свою очередь, приведет к решению задачи оптимизации работы экскаваторно-

автомобильного комплекса оборудования. Поэтому потребуется разработка новых технологических схем, привязываемых не только к горно-геологическим условиям, но и к текущим требованиям к производительности участка ведения горных работ и всего предприятия в целом. Это требует дальнейших исследований и будет описано в последующих работах авторского

коллектива.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках соглашения № 075-11-20 19-034 от 22.11.2019 г. с ПАО «КАМАЗ» по комплексному проекту «Разработка и создание высокотехнологичного производства автономных тяжелых платформ для безлюдной добычи полезных ископаемых в системе «Умный карьер», при участии ФГБОУ ВО «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева» в части выполнения научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Единые нормы выработки на открытые горные работы для предприятий горнодобывающей промышленности. Часть IV. Экскавация и транспортирование горной массы автосамосвалами / Центральное бюро нормативов по труду Государственного комитета СССР по труду и социальным вопросам. Утв. 3 февраля 1988 // М., НИИТ. - 1989. - 82 с.

2. Смирнов, В.П. Теория карьерного большегрузного автотранспорта / В.П. Смирнов, Ю.И. Лель // Екатеринбург. - 2002. - 355 с.

3. Горев, А.Э. Грузовые автомобильные перевозки // М.: Издательский центр «Академия». - 2004. -288 с.

4. Шешко, Е. Е. Горно-транспортные машины и оборудование для открытых работ: Учеб. пособие для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. // М.: МГГУ. - 2003. - 260 с.

5. Васильев, М.В. Транспортные процессы и оборудование на карьерах // М.: Недра. - 1986. - 240 с.

6. Зырянов, И.В. Нормирование скоростей движения карьерных автосамосвалов в зависимости от ровности дорожного полотна / И.В. Зырянов, А.А. Кулешов, Н.В. Зырянов, В.Ф. Терентьев // Горный журнал. - 1995. - № 4. - С. 53.

7. Лель, Ю.И. Систематизация условий эксплуатации карьерного автотранспорта по энергетическому критерию / Ю.И. Лель, И.А. Глебов, Р.С. Ганиев, О.А. Иванова // Проблемы недропользования. - 2017. - № 2 (13). - С. 16-25.

8. Зырянов, И.В. Производительность выемочно-погрузочного оборудования / И.В. Зырянов, Ю.И. Лель, Д.Х. Ильбульдин, Н.В. Мартынов, Р.С. Ганиев // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. - 2016. - № 8. - С. 11-20.

9. Лель, Ю.И. Технологические схемы перехода на новые модели автосамосвалов при доработке глубоких карьеров / Ю.И. Лель, А.В. Глебов, Д.Х. Ильбульдин, О.В. Мусихина, С.А. Дунаев // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. - 2015. - № 8. - С. 4-12.

10.Галкин, В.А. Горизонтальный эквивалент вертикального перемещения горной массы карьерными автосамосвалами / В.А. Галкин, Г.А. Караулов, В.Н. Сидоренков // Известия вузов. Горный журнал. - 1983. - № 7. - С. 14-18.

11.Вашлаев, И.И. Определение горизонтального эквивалента перемещения горной массы автомобильным транспортом по энергетическому критерию при движении на уклонах / И.И. Вашлаев, А.В. Селиванов // Известия вузов. Горный журнал. - 1997. - № 9-10. - С. 78-80.

12.Стенин, Ю.В. К вопросу об учете технологического риска при планировании производительности экскаваторно-автомобильного комплекса карьера / Ю.В. Стенин, Р.С. Ганиев // Проблемы недропользования. - 2014. - № 2 (2). - С. 135-141.

13.Ташкинов, А.С. К оценке использования грузоподъемности большегрузных автосамосвалов на разрезах Кузбасса / А.С. Ташкинов, А.В. Бирюков, Г.П. Останин // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2001. - № 2 (21). - С. 33-36.

14.Сандригайло, И.Н. Анализ эффективности применения шарнирно-сочлененных автосамосвалов при разработке месторождений с малыми запасами / И.Н. Сандригайло, С.А. Арефьев, Х.С. Мойсиев, И.А. Глебов, Д.А. Шлохин // Известия УГГУ. - 2015. - № 2. - С. 23-27.

15.Яковлев, В.Л. Основные аспекты формирования и новые научные направления исследований транспортных систем карьеров / В.Л. Яковлев, Ю.А. Бахтурин, А.Г. Журавлев // Наука и образование. -2015. - № 4. - С. 67-72.

16.Анистратов, К.Ю. Исследование закономерностей изменения показателей работы карьерных автосамосвалов в течение срока их эксплуатации / К.Ю. Анистратов, М.С. Градусов, В.Я. Стремилов, М.В. Тетерин // Горная промышленность. - 2006. - №6. - С. 30-34.

17.Гавришев, С.Е. Повышение эффективности использования автосамосвалов в условиях карьеров на открытых горных работах / С.Е. Гавришев, А.Д. Кольга, И.А. Пыталев, Т.М. Попова // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. - 2019. - № 3. - С. 161-170.

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

19.Litvin O. Study of the backhoe's digging modes at rock face working-out / O. Litvin, V. Makarov, A. Strelnikov, E. Tyuleneva // E3S Web of Conferences. - 2019. - Vol. 105. - Article no. 01024.

20.Дубинкин, Д.М. Влияние горнотехнических факторов на производительность беспилотных карьерных автосамосвалов / Д.М. Дубинкин, В.В. Аксенов, М.А. Тюленев, С.О. Марков // Техника и технология горного дела. - 2020. - № 4 (11). - С. 42-69.

21.Тюленева, Е.А. Исследование технологии отработки угленасыщенных зон на разрезах Кузбасса простыми и сложными забоями / Е.А. Тюленева, Ю.В. Лесин, Я.О. Литвин // Техника и технология горного дела. - 2019. - № 1 (4). - С. 35-50.

22.Кантович, Л.И. Опыт и перспективы применения гидравлических экскаваторов при отработке угленасыщенных зон на разрезах Кузбасса / Л.И. Кантович, О.И. Литвин, А.А. Хорешок, Е.А. Тюленева // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2019. - № 4. - С. 152160.

23. Дубинкин, Д.М. Обоснование необходимости создания тяжелых платформ для открытых горных работ // Горное оборудование и электромеханика. - 2020. - №4 (150). - С. 59-64.

REFERENCES

1. Edinye normy vyrabotki na otkrytye gornye raboty dlya predpriyatij gornodobyvayushchej promyshlennosti. Chast' IV. Ekskavaciya i transportirovanie gornoj massy avtosamosvalami / Central'noe byuro normativov po trudu Gosudarstvennogo komiteta SSSR po trudu i social'nym voprosam. Utv. 3 fevralya 1988 // M., NIIT. - 1989. - 82 s.

2. Smirnov, V.P. Teoriya kar'ernogo bol'shegruznogo avtotransporta / V.P. Smirnov, YU.I. Lel' // Ekaterinburg. - 2002. - 355 s.

3. Gorev, A.E. Gruzovye avtomobil'nye perevozki // M.: Izdatel'skij centr «Akademiya». - 2004. - 288 s.

4. Sheshko, E. E. Gorno-transportnye mashiny i oborudovanie dlya otkrytyh rabot: Ucheb. posobie dlya vuzov. - 3-e izd., pererab. i dop. // M.: MGGU. - 2003. - 260 s.

5. Vasil'ev, M.V. Transportnye processy i oborudovanie na kar'erah // M.: Nedra. - 1986. - 240 s.

6. Zyryanov, I.V. Normirovanie skorostej dvizheniya kar'ernyh avtosamosvalov v zavisimosti ot rovnosti dorozhnogo polotna / I.V. Zyryanov, A.A. Kuleshov, N.V. Zyryanov, V.F. Terent'ev // Gornyj zhurnal. - 1995. -№ 4. - S. 53.

7. Lel', Yu.I. Sistematizaciya uslovij ekspluatacii kar'ernogo avtotransporta po energeticheskomu kriteriyu / Yu.I. Lel', I.A. Glebov, R.S. Ganiev, O.A. Ivanova // Problemy nedropol'zovaniya. - 2017. - № 2 (13). - S. 16-

25.

8. Zyryanov, I.V. Proizvoditel'nost' vyemochno-pogruzochnogo oborudovaniya / I.V. Zyryanov, Yu.I. Lel', D.H. Il'bul'din, N.V. Martynov, R.S. Ganiev // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Gornyj zhurnal. - 2016. -№ 8. - S. 11-20.

9. Lel', Yu.I. Tekhnologicheskie skhemy perekhoda na novye modeli avtosamosvalov pri dorabotke glubokih kar'erov / Yu.I. Lel', A.V. Glebov, D.H. Il'bul'din, O.V. Musihina, S.A. Dunaev // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Gornyj zhurnal. - 2015. - № 8. - S. 4-12.

10.Galkin, V.A. Gorizontal'nyj ekvivalent vertikal'nogo peremeshcheniya gornoj massy kar'ernymi avtosamosvalami / V.A. Galkin, G.A. Karaulov, V.N. Sidorenkov // Izvestiya vuzov. Gornyj zhurnal. - 1983. - № 7. - S. 14-18.

11.Vashlaev, I.I. Opredelenie gorizontal'nogo ekvivalenta peremeshcheniya gornoj massy avtomobil'nym transportom po energeticheskomu kriteriyu pri dvizhenii na uklonah / I.I. Vashlaev, A.V. Selivanov // Izvestiya vuzov. Gornyj zhurnal. - 1997. - № 9-10. - S. 78-80.

12.Stenin, Yu.V. K voprosu ob uchete tekhnologicheskogo riska pri planirovanii proizvoditel'nosti ekskavatorno-avtomobil'nogo kompleksa kar'era / Yu.V. Stenin, R.S. Ganiev // Problemy nedropol'zovaniya. -2014. - № 2 (2). - S. 135-141.

13.Tashkinov, A.S. K ocenke ispol'zovaniya gruzopod"emnosti bol'shegruznyh avtosamosvalov na razrezah Kuzbassa / A.S. Tashkinov, A.V. Biryukov, G.P. Ostanin // Vestnik Kuzbasskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. - 2001. - № 2 (21). - S. 33-36.

14.Sandrigajlo, I.N. Analiz effektivnosti primeneniya sharnirno-sochlenennyh avtosamosvalov pri razrabotke mestorozhdenij s malymi zapasami / I.N. Sandrigajlo, S.A. Arefev, H.S. Mojsiev, I.A. Glebov, D.A. SHlohin // Izvestiya UGGU. - 2015. - № 2. - S. 23-27.

15.Yakovlev, V.L. Osnovnye aspekty formirovaniya i novye nauchnye napravleniya issledovanij transportnyh sistem kar'erov / V.L. Yakovlev, Yu.A. Bahturin, A.G. Zhuravlev // Nauka i obrazovanie. - 2015. -№ 4. - S. 67-72.

16.Anistratov, K.Yu. Issledovanie zakonomernostej izmeneniya pokazatelej raboty kar'ernyh avtosamosvalov v techenie sroka ih ekspluatacii / K.Yu. Anistratov, M.S. Gradusov, V.Ya. Stremilov, M.V. Teterin // Gornaya promyshlennost'. - 2006. - №6. - S. 30-34.

17.Gavrishev, S.E. Povyshenie effektivnosti ispol'zovaniya avtosamosvalov v usloviyah kar'erov na otkrytyh gornyh rabotah / S.E. Gavrishev, A.D. Kol'ga, I.A. Pytalev, T.M. Popova // Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki o Zemle. - 2019. - № 3. - S. 161-170.

18.Litvin, O.I. Obosnovanie racional'nyh tekhnologicheskih parametrov proizvodstva vskryshnyh rabot obratnymi gidravlicheskimi lopatami na razrezah Kuzbassa: dis. ... kand. tekhn. nauk. - Kemerovo, 2012. - 119 s.

19.Litvin O. Study of the backhoe's digging modes at rock face working-out / O. Litvin, V. Makarov, A. Strelnikov, E. Tyuleneva // E3S Web of Conferences. - 2019. - Vol. 105. - Article no. 01024.

20.Dubinkin, D.M. Vliyanie gornotekhnicheskih faktorov na proizvoditel'nost' bespilotnyh kar'ernyh avtosamosvalov / D.M. Dubinkin, V.V. Aksenov, M.A. Tyulenev, S.O. Markov // Tekhnika i tekhnologiya gornogo dela. - 2020. - № 4 (11). - S. 42-69.

21.Tyuleneva, E.A. Issledovanie tekhnologii otrabotki uglenasyshchennyh zon na razrezah Kuzbassa prostymi i slozhnymi zaboyami / E.A. Tyuleneva, YU.V. Lesin, YA.O. Litvin // Tekhnika i tekhnologiya gornogo dela. - 2019. - № 1 (4). - S. 35-50.

22.Kantovich, L.I. Opyt i perspektivy primeneniya gidravlicheskih ekskavatorov pri otrabotke uglenasyshchennyh zon na razrezah Kuzbassa / L.I. Kantovich, O.I. Litvin, A.A. Horeshok, E.A. Tyuleneva // Gornyj informacionno-analiticheskij byulleten' (nauchno-tekhnicheskij zhurnal). - 2019. - № 4. - S. 152-160.

23.Dubinkin, D.M. Obosnovanie neobhodimosti sozdaniya tyazhelyh platform dlya otkrytyh gornyh rabot // Gornoe oborudovanie i elektromekhanika. - 2020. - №4 (150). - S. 59-64.

Поступило в редакцию 10.01.2021 Received 10 January 2021

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.