2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University 10.31897/PMI.2022.3 pmi-14795 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/14795 Геотехнология и инженерная геология Geotechnical Engineering and Engineering Geology Justification of the technological scheme parameters for the development of flooded deposits of construction sand Обоснование параметров технологической схемы разработки обводненных месторождений строительного песка Ivanov Vladimir V. Иванов В. В. Ivanov Vladimir V. Ivanov_VV@pers.spmi.ru Санкт-Петербургский горный университет (Россия) Saint Petersburg Mining University (Russia) Dzyurich Denis O. Дзюрич Д. О. Dzyurich Denis O. s175014@stud.spmi.ru 0000-0002-1341-4646 Санкт-Петербургский горный университет (Россия) Saint Petersburg Mining University (Russia) 29 04 2022 2022 253 33 40 23 03 2021 24 01 2022 29 04 2022 © 2022 В. В. Иванов, Д. О. Дзюрич © 2022 Vladimir V. Ivanov, Denis O. Dzyurich 2022 В. В. Иванов, Д. О. Дзюрич Vladimir V. Ivanov, Denis O. Dzyurich Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0) https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/14795

В статье рассмотрены основные виды технологических схем отработки обводненной толщи месторождений песка с использованием одноковшовых экскаваторов с гидравлическим приводом. Проведен анализ научной-технической литературы, описывающей опыт применения одноковшовых экскаваторов с гидравлическим приводом при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, в том числе на карьерах по добыче строительного песка. Предложена технологическая схема, при которой отработка запасов обводненной толщи без предварительного водопонижения осуществляется одноковшовым экскаватором с гидравлическим приводом из-под воды нижним черпанием со складированием добытой горной массы в навал (для обезвоживания), расположенный таким образом, чтобы при отработке следующей добычной заходки он находился в пределах рабочей зоны экскаватора для одновременной отработки следующей заходки и погрузки обезвоженного песка из штабеля. Проведены расчеты параметров рабочей площадки и экскаваторного блока предложенной технологической схемы ведения открытых горных работ. Представлена зависимость для определения минимальной длины фронта горных работ экскаватора для составления технологической схемы работы одноковшового экскаватора с гидравлическим приводом типа обратная лопата на отработке обводненной толщи с формированием штабеля для обезвоживания песка и последующей его отгрузки из штабеля этим же экскаватором.

The article describes the main types of technological schemes for working out the flooded strata of sand deposits using hydraulic shovel excavators. The analysis of scientific and technical literature describing the experience of using hydraulic shovel excavators in the open-pit mining, including pits for the extraction of construction sand, has been carried out. The proposed technological scheme is that the development of reserves of the flooded strata without preliminary water reduction is carried out by a hydraulic shovel excavator from under water by a downward digging with the storage of the extracted rock mass in bulk (for dewatering), placed in such a way that when working out the next mining bench width, it is located within the working area of the excavator for simultaneous processing of the next bench width and loading of dewatered sand from the pile. Calculations of the parameters of the operating platform and the excavator block of the proposed technological scheme for conducting open-pit mining were carried out. The dependence for determining the minimum length of the mining operations front of an excavator for drawing up a technological scheme of operation of a backhoe hydraulic excavator on working out the flooded strata with the pile formation for dewatering sand and its subsequent uploading from the pile by the same excavator is presented.

 Ключевые слова гидравлический экскаватор месторождения песка карьер рабочая площадка уступа обводненные месторождения забой Keywords hydraulic excavator sand deposits pit operating platform flooded deposits face Литвиненко В.С., Сергеев И.Б. Инновационное развитие минерально-сырьевого сектора // Проблемы прогнозирования. 2019. № 6. С. 60-72. Litvinenko V.S., Sergeev I.B. Innovative development of the mineral resource sector. Problemy prognozirovaniya. 2019. N 6, p. 60-72 (in Russian). Казанин О.И., Дребенштедт К. Горное образование в XXI веке: глобальные вызовы и перспективы // Записки Горного института. 2017. Т. 225. С. 369-375. DOI: 10.18454/PMI.2017.3.369 Kazanin O.I., Drebenstedt C. Mining Education in the 21st Century: Global Challenges and Prospects. Journal of Mining Institute. 2017. Vol. 225, p. 369-375. DOI: 10.18454/PMI.2017.3.369 Быкова Е.Н. Отвод земель под предприятия горной промышленности // Записки Горного института. 2012. Т. 199. С. 314-319. Bykova E.N. Allotment of land for mining enterprises. Journal of Mining Institute. 2012. Vol. 199, р. 314-319 (in Russian). Данилов А.С., Матвеева В.А., Пашкевич М.А. Оценка техногенных массивов как источников экологической опасности // Мир русского слова. 2017. № 2. С. 115-120. Danilov A.S., Matveeva V.A., Pashkevich M.A. The assessment of technogenic massifs as the sources of ecological danger. Mir russkogo slova. 2017. N 2, p. 115-120 (in Russian). Litvinenko V., Bowbrick I., Naumov I., Zaitseva Z. Global guidelines and requirements for professional competencies of natural resource extraction engineers: Implications for ESG principles and sustainable development goals // Journal of Cleaner Production. 2022. №130530 (in press). DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.130530 Litvinenko V., Bowbrick I., Naumov I., Zaitseva Z. Global guidelines and requirements for professional competencies of natural resource extraction engineers: Implications for ESG principles and sustainable development goals. Journal of Cleaner Production. 2022. N 130530 (in press). DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.130530 Лапшин Н.С., Фомин С.И. Принципы построения технологических схем переработки песчано-гравийной смеси на притрассовых карьерах с малой производительностью // Наука и бизнес: пути развития. 2019. № 12(102). С. 97-101. Lapshin N.S., Fomin S.I. Principles of technological schemes construction for processing sand-gravel mixture at low-productivity roadside pits. Nauka i biznes: puti razvitiya. 2019. N 12(102), p. 97-101 (in Russian). Abam T.K.S., Oba T. Recent case studies of sand mining, utilization and environmental impacts in the Niger delta // Journal of Environmental Geology. 2018. Vol. 2 (2). P. 64-67. Abam T.K.S., Oba T. Recent case studies of sand mining, utilization and environmental impacts in the Niger delta. Journal of Environmental Geology. 2018. Vol. 2 (2), p. 64-67. Семенов Д.А., Вахрушев С.И. Методика выбора земснаряда для выемки песчано-гравийной смеси со дна реки Кама // Известия КГАСУ. 2016. №4 (38). С. 451-458. Semenov D.A., Vahrushev S.I. Method of selection of the dredger for dredging sand and gravel from the bottom of the River Kama. Izvestiya KGASU. 2016. N 4(38), p. 451-458 (in Russian). Чебан А.Ю. Гидромеханизированная добыча строительных горных пород в бассейне реки Амур // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О.Макарова. 2016. № 2 (36). С. 73-78. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-2-73-78 Cheban A. Hydromechanized mining construction of rocks in the basin of river Amur. Vestnik gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S.O.Makarova. 2016. N 2 (36), p. 73-78 (in Russian). DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-2-73-78 Kruk M., Semenov A., Cherepovitsyn A., Nikulina A. Environmental and Economic Damage from the Development of Oil and Gas Fields in the Arctic Shelf of the Russian Federation // European Research Studies Journal. 2018. Vol. XXI. Special Iss. 2, P. 423-433. Kruk M., Semenov A., Cherepovitsyn A., Nikulina A. Environmental and Economic Damage from the Development of Oil and Gas Fields in the Arctic Shelf of the Russian Federation. European Research Studies Journal. 2018. Vol. XXI. Special Iss. 2, p. 423-433. Patel D.K.A., Patel B.P., Patel M.K.A. A Critical Review on Kinematics of Hydraulic Excavator Backhoe Attachment // International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research. 2015. Vol. 4. № 2. P. 188-203. Patel D.K.A., Patel B.P., Patel M.K.A. A Critical Review on Kinematics of Hydraulic Excavator Backhoe Attachment. International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research. 2015. Vol. 4. N 2, p. 188-203. Ламков И.М., Чермошенцев А.Ю. Обоснование необходимости использования цифровой модели рельефа для изучения поверхности дна обводненных карьеров, расположенных на территории города Новосибирска // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2016. Т. 4. № 2. С. 69-73. Lamkov I.M., Chermoshentsev A.Yu. Substantiation of the need to use a digital relief model to study the bottom surface of flooded pits located on the territory of Novosibirsk. Interekspo Geo-Sibir. 2016. Vol. 4. N 2, p. 69-73 (in Russian). Оника С.Г., Гец А.К., Халявкин Ф.Г., Реберт Б.С. Технологические схемы разработки обводненных песчаных, гравийно-песчаных и песчано-гравийных месторождений // Горная механика и машиностроение. 2016. № 2. С. 5-8. Onika S.G., Gets A.K., Khalyavkin F.G., Rebert B.S. Technical plan of development of water-bearing areneceous, sand-and-gravel deposit. Gornaya mekhanika i mashinostroyeniye. 2016. N 2, p. 5-8 (in Russian). Добровольский А.И., Леонов Е.И., Кутовой А.В. и др. Повышение эффективности разработки угольного разреза за счет оптимизации технологических параметров в сложных горно-геологических условиях // Уголь. 2019. №10. C. 72-78. DOI: 10.18796/0041-5790-2019-10-72-78 Dobrovolskii A.I., Leonov E.I., Kutovoi A.V. et al. Improving the efficiency of coal open-pit mine development by optimizing technological parameters in difficult mining and geological conditions. Ugol. 2019. N 10, p. 72-78 (in Russian). DOI: 10.18796/0041-5790-2019-10-72-78 Yang Ch., Huang K., Li Yi. et al. Review for Development of Hydraulic Excavator Attachment // Energy Science and Technology. 2012. Vol. 3. № 2. P. 93-97. DOI: 10.3968/j.est.1923847920120302.386 Yang Ch., Huang K., Li Yi. et al. Review for Development of Hydraulic Excavator Attachment. Energy Science and Technology. 2012. Vol. 3. N 2, p. 93-97. DOI: 10.3968/j.est.1923847920120302.386 Marinin M., Marinina O. Improvement of project decisions efficiency and cost optimization at the mine engineering stage of reclamation in the context of open pit ore mining // International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, 29 June – 5 July 2017, Albena, Bulgaria. 2017. Vol. 17. № 13. P. 423-428. DOI: 10.5593/sgem2017/13/S03.054 Marinin M., Marinina O. Improvement of project decisions efficiency and cost optimization at the mine engineering stage of reclamation in the context of open pit ore mining. International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, 29 June – 5 July 2017, Albena, Bulgaria. 2017. Vol. 17. N 13, p. 423-428. DOI: 10.5593/sgem2017/13/S03.054 ХолодняковГ.А., ЛогиновЕ.В., ВуДыкТуан. Малоотходная открытая разработка полезных ископаемых с помощью гидравлических экскаваторов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 1. С. 357-363. Kholodnyakov E.V. Loginov, Vu Duc Tuan. Low-waste open-pit minings using hydraulic excavators Mining informational and analytical bulletin. 2017. N 1, p. 357-363 (in Russian). Loginov E.V., Loktiukova O.Iu., Melnitskaya M.E. Calculation of Bench Width for Backhoe Hydraulic Excavators Operated in Sinking Mining Systems // Journal of Engineering and Applied Sciences. 2019. Vol. 14. Iss. 17. P.6444-6448. DOI: 10.36478/jeasci.2019.6444.6448 Loginov E.V., Loktiukova O.Iu., Melnitskaya M.E. Calculation of Bench Width for Backhoe Hydraulic Excavators Operated in Sinking Mining Systems. Journal of Engineering and Applied Sciences. 2019. Vol. 14. Iss. 17, p. 6444-6448. DOI: 10.36478/jeasci.2019.6444.6448 Иванова П.В., Асонов С.А., Иванов С.Л., Кувшинкин С.Ю. Анализ структуры и надежности современного парка карьерных экскаваторов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. №7. С. 51-57. DOI: 10.25018/0236-1493-2017-7-0-51-57 Ivanova P.V., Asonov S.A., Ivanov S.L., Kuvshinkin S.Yu. Analysis of the structure and reliability of a modern fleet of mine excavators. Mining informational and analytical bulletin. 2017. N 7, р. 51-57 (in Russian). DOI: 10.25018/0236-1493-2017-7-0-51-57 Подерни Р.Ю. Мировой рынок поставок современного выемочно-погрузочного оборудования для открытых горных работ // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015. №2. С. 148-168. Poderni R.Yu. World market of advanced extraction-and-loading machines for open pit mining. Mining informational and analytical bulletin. 2015. N 2, p. 148-168 (in Russian). Шибанов Д.А., Иванов С.Л., Фокин А.С., Звонарев И.Е. Совершенствование стратегии технического сервиса карьерных экскаваторов введением в систему Total Productivity Maintenance // Записки Горного института. 2014. Т. 209. С. 109-115. Shibanov D.A., Ivanov S.L., Fokin A.S., Zvonarev I.E. Improving the strategy of technical service of mine excavators by introducing Total Productivity Maintenance into the system. Journal of Mining Institute. 2014. Vol. 209, p. 109-115 (in Russian). Snetkov D.S., Kosolapov A.I. Substantiation of equipment complexes for the development of brown coal deposits in the mode of coal quality management // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 378. №012102. DOI: 10.1088/1755-1315/378/1/012102 Snetkov D.S., Kosolapov A.I. Substantiation of equipment complexes for the development of brown coal deposits in the mode of coal quality management. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 378. N 012102. DOI: 10.1088/1755-1315/378/1/012102 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. Merzlyakov V.G., Slesarev B.V., Shteinzaig V.M. Expearance Operation Hydravlick Shovels Komatsu Mining Germany on the Mining of Russia. Mining Equipment and Electromechanics. 2013. N 5, p.15-20 (in Russian). Yakubovskiy M.M., Isheiskii V.A. Substantiation the technological schemes for development of hydrolytic lignin’s dumps // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2018. Vol. 9. Iss. 11. P. 1640-1646. Yakubovskiy M.M., Isheiskii V.A. Substantiation the technological schemes for development of hydrolytic lignin’s dumps. International Journal of Civil Engineering and Technology. 2018. Vol. 9. Iss. 11, p. 1640-1646. Побегайло П.А., Смоляницкий Э.А. Обзор и анализ существующих методов определения основных параметров одноковшовых гидравлических экскаваторов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015. № 4. С. 216-219. Pobegailo P.А., Smolyanitskii E.A. The review and the analysis of the existing methods of determination of key parameters of hydraulic excavators. Mining informational and analytical bulletin. 2015. N 4, p. 216-219 (in Russian). Митрев Р.П. Набор дополнительных показателей для оценки геометрических свойств рабочей зоны гидравлического экскаватора // Науковедение. 2016. Т. 8. № 4 (35). С. 64-77. Mitrev R.P. A set of complementary indicators for assessment of the geometrical properties of the hydraulic excavator workspace. Naukovedenie. 2016. Vol. 8. N 4 (35), p. 64-77 (in Russian). АнанинВ.Г., Эмилов А.Б. О рентабельности эксплуатации карьерных экскаваторов // Интерстроймех – 2015: Материалы международной научно-технической конференции, Казань, 9-11 сентября 2015. Казань: Казанский государственный архитектурно-строительный университет, 2015. С. 12-16. Ananin V.G., Emilov A.B. On the profitability of the operation of mine excavators. Interstroimekh – 2015: Materialy mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii, Kazan, 9-11 sentyabrya 2015. Kazan: Kazanskii gosudarstvennyi arkhitekturno-stroitelnyi universitet, 2015, р. 12-16 (in Russian). Fisonga M., Mutambo V. Optimization of the fleet per shovel productivity in surface mining: Case study of Chilanga Cement, Lusaka Zambia // Cogent Engineering. 2017. Vol. 4. Iss. 1. DOI: 10.1080/23311916.2017.1386852 Fisonga M., Mutambo V. Optimization of the fleet per shovel productivity in surface mining: Case study of Chilanga Cement, Lusaka Zambia. Cogent Engineering. 2017. Vol. 4. Iss. 1. DOI: 10.1080/23311916.2017.1386852 Lazarevic O.Z., Lazarevic B.M. Determining the dynamic characteristics of hydraulic excavators. Vojnotehnicki glasnik // Military technical courier. 2018. Vol. 66. Iss. 1. P. 41-62. Lazarevic O.Z., Lazarevic B.M. Determining the dynamic characteristics of hydraulic excavators. Vojnotehnicki glasnik. Military technical courier. 2018. Vol. 66. Iss. 1, p. 41-62. БассК.М., КривдаВ.В., ШвецД.В., ЛевченкоЕ.С. Зависимость изменения параметров рабочих площадок при применении механизма изменения положения центра масс на карьерных автосамосвалах // Геотехнічна механіка. 2014. №114. C. 251-260. Bass K.M., Krivda V.V., Shvets D.V., Levchenko E.S. Dependence of change workflow settings playgrounds in applying the mechanism of changes center of mass in the pit dump trucks. Geo-Technical mechanics. 2014. 114, p. 251-260 (in Russian). Сенкевич В.И., Леонович Е.П. Обоснование высоты уступа при работе гидравлических экскаваторов с нижним черпанием // Наука – образованию, производству, экономике: материалы 13-й Международной научно-технической конференции. Минск: БНТУ. 2015. Т. 3. С. 13. Senkevich V.I. Justification of the bench height when operating hydraulic excavators with a downward digging. Nauka – obrazovaniyu, proizvodstvu, ekonomike: materialy 13-i Mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii. Minsk: BNTU. 2015. Vol. 3, p. 13 (in Russian). Холодняков Г.А., Аргимбаев К.Р., Решетняк С.П. Определение высоты добычного забоя при разработке хвостохранилищ гидравлическим экскаватором типа обратная лопата // Записки Горного института. 2012. Т. 195. С. 138-141. Kholodnyakov G.A., Argimbaev K.R., Reshetnyak S.P. Determination of the height of the mining face during the development of tailings by a hydraulic backhoe excavator. Journal of Mining Institute. 2012. Vol.195, p. 138-141 (in Russian). Manyele S.V. Investigation of Excavator Performance Factors in an Open-Pit Mine Using Loading Cycle Time // Engineering. 2017. Vol.9. № 7. P. 599-624. DOI: 10.4236/eng.2017.97038 Manyele S.V. Investigation of Excavator Performance Factors in an Open-Pit Mine Using Loading Cycle Time. Engineering. 2017. Vol. 9. N 7, p. 599-624. DOI: 10.4236/eng.2017.97038 Семенюк С.Д., Березовский С.Н., Терещенко А.Н. Рациональная и эффективная разработка нерудных строительных материалов (песок, гравий) в карьерах Могилевской области для строительства и ремонта автодорог // Вестник Белорусско-Российского университета. 2011. № 2. С. 134-140. Semenuk S.D., Berezovsky S.N., Tereshchenko A.N. Rational and effective working out of nonmetallic building materials (sand, gravel) for building and repair of motorways in open-cast mines of the Mogilev area. Bulletin of the Belarusian-Russian University. 2011. N 2, p. 134-140 (in Russian). Пешкова Г.Ю. Анализ развития рынка нерудных строительных материалов: основные тенденции и перспективы развития // Корпоративное управление и инновационное развитие экономики Севера // Вестник Научно-исследовательского центра корпоративного права, управления и венчурного инвестирования Сыктывкарского государственного университета. 2014. № 4. С. 53-64. Peshkova G.Yu. Analysis of the development of the non-metallic construction materials market: main trends and development prospects. Vestnik Nauchno-issledovatelskogo tsentra korporativnogo prava, upravleniya i venchurnogo investirovaniya Syktyvkarskogo gosudarstvennogo universiteta. 2014. N 4, p. 53-64 (in Russian). Череповицын А.Е., Смирнова Н.В. Кадастровая оценка стоимости объектов государственного фонда недр для месторождения песка и песчано-гравийного материала Ленинградской области // Записки Горного института. Т.201. С. 142-145. Cherepovitsyn A.E., Smirnova N.V. Cadastral valuation of the state subsoil fund objects for sand and sand-gravel deposits of the Leningrad Region. Journal of Mining Institute. Vol. 201, p. 142-145 (in Russian).