Проектирование геотехнических комплексов карьера с обеспечением устойчивого функционирования горно-добывающего предприятия
Об авторах
Аннотация
В статье рассмотрена проблема снижения конкурентоспособности горно-добывающих предприятий вследствие роста затрат на транспортирование горной массы из-за возникновения взаимного несоответствия транспортной и горно-технической систем карьера. Изложен подход к проектированию горно-технических систем глубоких карьеров, основанный на учете надежности технической подсистемы, обеспечивающей грузооборот горной массы. Формирование устойчивого грузооборота горной массы является актуальной научно-практической задачей для обеспечения конкурентоспособности горно-добывающего предприятия. Параметры и показатели подсистем горно-технической системы имеют большое количество взаимосвязей и изменяются в течение срока существования карьера, их формирование рассматривается как совокупность горно-транспортного оборудования, составляющего геотехнические комплексы – буровзрывной, экскаваторно-автомобильный, дробильно-конвейерный, дробильно-перегрузочный и др., являющиеся основным звеном по извлечению и доставке полезного ископаемого на дневную поверхность. Приведены математические модели надежности грузопотоков, формируемых технической подсистемой горно-технической системы карьера, учитывающие зависимость между надежностью системы и эксплуатационной надежностью составляющего ее горно-транспортного оборудования (автомобильного, железнодорожного и конвейерного транспорта, буровых станков, экскаваторов) при различных схемах взаимодействия. Приведенные зависимости могут применяться для моделирования как в процессе проектирования горно-технических систем карьера, так и в анализе надежности отдельных схем транспортирования горной массы и транспортной системы в целом. Целью исследования является разработка схем и математических моделей для определения надежности грузооборота, обеспеченного технической подсистемой карьера (сочетание геотехнических комплексов, оказывающих существенное влияние на технологическую подсистему, грузооборот и производительность карьера).
Область исследования:
Геотехнология и инженерная геология
Ключевые слова:
карьер
горно-техническая система
геотехнологический комплекс
горно-транспортное оборудование
надежность
коэффициент готовности
производительность
эффективность
Финансирование:
Статья подготовлена в рамках Государственного задания по теме 1 (2025-2027). Методология обоснования перспектив технологического развития комплексного освоения минерально-сырьевых ресурсов твердых полезных ископаемых России (FUWE-2025-0001), № 1022040200004-9-1.5.1.
Литература
- Яковлев В.Л., Глебов А.В., Журавлев А.Г. и др. Методологические аспекты переходных процессов при формировании горнотехнических систем глубоких карьеров // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2024. № 6. С. 85-97. DOI: 10.15372/FTPRPI20240610
- Яковлев В.Л. Исследование переходных процессов – новое направление в развитии методологии комплексного освоения георесурсов. Екатеринбург: Институт горного дела УрО РАН, 2019. 284 с. DOI: 10.25635/IM.2020.54.57311
- Paricheh M., Osanloo M. Determination of the optimum in-pit crusher location in open-pit mining under production and operating cost uncertainties // 6th International Conference on Computer Applications in the Minerals Industries, 5-7 October 2016, Istanbul, Turkey. Istanbul: AGRO ARGE Danışmanlık San. ve Tic. A.Ş., 2016. № CAMI2016-34.
- Moniri-Morad A., Pourgol-Mohammad M., Aghababaei H., Sattarvand J. A methodology for truck allocation problems considering dynamic circumstances in open pit mines, case study of the Sungun copper mine // Rudarsko-geološko-naftni zbornik. 2019. Vol. 34. № 4. P. 57-65. DOI: 10.17794/rgn.2019.4.6
- Kamrani А., Pourrahimian Y., Askari-Nasab H. In-Pit Crushing and Conveying Systems in Long-term Open Pit Mine Planning – Literature Review // MOL Report Ten – 2021/2022. Edmonton: University of Alberta, 2022. Р. 21-37.
- Afrapoli A.M., Tabesh M., Askari-Nasab H. A multiple objective transportation problem approach to dynamic truck dispatching in surface mines // European Journal of Operational Research. 2019. Vol. 276. Iss. 1. P. 331-342. DOI: 10.1016/j.ejor.2019.01.008
- Курганов В.М., Грязнов М.В., Колобанов С.В. Оценка надежности функционирования экскаваторно-автомобильных комплексов в карьере // Записки Горного института. 2020. Т. 241. С. 10-21. DOI: 10.31897/PMI.2020.1.10
- Воронов Ю.Е., Воронов А.Ю., Дубинкин Д.М., Максимова О.С. Сравнительная оценка качества функционирования действующих и роботизированных экскаваторно-автомобильных комплексов разрезов // Уголь. 2023. № 11. С. 65-71. DOI: 10.18796/0041-5790-2023-11-65-71
- Воронов А.Ю., Хорешок А.А., Воронов Ю.Е. и др. Оценка качества работы экскаваторно-автомобильных комплексов разрезов Кузбасса // Горное оборудование и электромеханика. 2020. № 2 (148). С. 19-26. DOI: 10.26730/1816-4528-2020-2-19-26
- Бурмистров К.В., Осинцев Н.А., Рахмангулов А.Н., Багдасарян М.А. Универсальная система критериев выбора автосамосвалов для глубоких карьеров // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2025. Т. 336. № 7. С. 29-44. DOI: 10.18799/24131830/2025/7/4786
- Шибанов Д.А., Иванов С.Л., Емельянов А.А., Пумпур Е.В. Оценка показателей работоспособности карьерных экскаваторов в реальных условиях эксплуатации // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020. № 10. С. 86-94. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-10-0-86-94
- Dindarloo S.R., Osanloo M., Frimpong S. A stochastic simulation framework for truck and shovel selection and sizing in open pit mines // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2015. Vol. 115. № 3. Р. 209-219.
- Nehring M., Knights P.F., Kizil M.S., Hay E. A comparison of strategic mine planning approaches for in-pit crushing and conveying, and truck/shovel systems // International Journal of Mining Science and Technology. 2018. Vol. 28. Iss. 2. Р. 205-214. DOI: 10.1016/j.ijmst.2017.12.026
- Комленович Д. Многокритериальный подход к выбору горного оборудования // Горное дело. 2017. № 2 (12). С. 10-19, 33-41.
- Moniri-Morad A., Sattarvand J. A comparative study between the system reliability evaluation methods: case study of mining dump trucks // Journal of Engineering and Applied Science. 2023. Vol. 70. № 103. DOI: 10.1186/s44147-023-00272-y
- Jakkula B., Mandela G.R., Chivukula S.M. Reliability, availability and maintainability (RAM) investigation of Load Haul Dumpers (LHDs): a case study // International Journal of System Assurance Engineering and Management. 2022. Vol. 13. Iss. 1. Р. 504-515. DOI: 10.1007/s13198-021-01154-3
- Хажиев В.А. Оценка результативности системы эксплуатации оборудования технологического комплекса горнодобывающего предприятия // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2022. № 3 (151). С. 64-74. DOI: 10.26730/1999-4125-2022-3-64-74
- Зырянов И.В. Повышение эффективности систем карьерного автотранспорта в экстремальных условиях эксплуатации: Автореф. дис. … д-ра техн. наук. СПб: Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова, 2006. 40 с.
- Агафонов О.А., Афонина Н.Б. Уточнение методов расчета грузопотоков конвейерных транспортных систем угольных шахт // Горная промышленность. 2023. № 6. С. 89-94. DOI: 10.30686/1609-9192-2023-6-89-94
- Волокитин А.Н., Наумов К.С., Бурмистров К.В. и др. Выбор комплекса горнотранспортного оборудования для карьеров по добыче известняка в сложных горнотехнических условиях // Рациональное освоение недр. 2021. № 5. С. 59-65. DOI: 10.26121/RON.2021.72.91.007
- Насиров У.Ф., Заиров Ш.Ш., Каримов Ш.В. Исследование и оценка технологического автотранспорта для эффективной транспортировки горной массы в глубоких карьерах // Уголь. 2023. № 12. С. 67-72. DOI: 10.18796/0041-5790-2023-12-67-72
- Воронов А.Ю., Хорешок А.А., Воронов Ю.Е. и др. Оптимизация параметров экскаваторно-автомобильных комплексов разрезов // Горная промышленность. 2022. № 5. С. 92-98. DOI: 10.30686/1609-9192-2022-5-92-98
- Yarmuch J., Epstein R., Cancino R., Peña J.C. Evaluating crusher system location in an open pit mine using Markov chains // International Journal of Mining, Reclamation and Environment. 2017. Vol. 31. Iss. 1. Р. 24-37. DOI: 10.1080/17480930.2015.1105649
- Paricheh M., Osanloo M. Concurrent open-pit mine production and in-pit crushing-conveying system planning // Engineering Optimization. 2020. Vol. 52. Iss. 10. Р. 1780-1795. DOI: 10.1080/0305215X.2019.1678150
- Paricheh M., Osanloo M., Rahmanpour M. A heuristic approach for in-pit crusher and conveyor system’s time and location problem in large open-pit mining // International Journal of Mining, Reclamation and Environment. 2018. Vol. 32. Iss. 1. Р. 35-55. DOI: 10.1080/17480930.2016.1247206
- Заляднов В.Ю. Оценка устойчивости функционирования горнотехнической системы открытой геотехнологии на основе интегрального показателя горных возможностей // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2024. Т. 22. № 2. С. 5-13. DOI: 10.18503/1995-2732-2024-22-2-5-13
- Patterson S.R., Kozan E., Hyland P. Energy efficient scheduling of open-pit coal mine trucks // European Journal of Operational Research. 2017. Vol. 262. Iss. 2. P. 759-770. DOI: 10.1016/j.ejor.2017.03.081
- Бурмистров К.В., Осинцев Н.А., Рахмангулов А.Н., Юсупов М.Э. Многокритериальный анализ стратегий устойчивого развития глубоких карьеров // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2023. Т. 334. № 12. С. 76-96. DOI: 10.18799/24131830/2023/12/4223
- Bakhtavar E., Mahmoudi H. Development of a scenario-based robust model for the optimal truck-shovel allocation in open-pit mining // Computers & Operations Research. 2020. Vol. 115. № 104539. DOI: 10.1016/j.cor.2018.08.003
- Черных В.Г., Отроков А.В., Гринько Д.А. и др. Определение параметров надежностно-ориентированного технического обслуживания автосамосвалов угольного разреза // Горное оборудование и электромеханика. 2025. № 2 (178). С. 50-58. DOI: 10.26730/1816-4528-2025-2-50-58
- Андреева Л.И., Ушаков Ю.Ю. Исследование эксплуатационной надежности карьерных автосамосвалов // Известия Уральского государственного горного университета. 2016. Вып. 3 (43). С. 74-77. DOI: 10.21440/2307-2091-2016-3-74-77
- Кантемиров В.Д., Яковлев А.М., Титов Р.С., Тимохин А.В. Методика планирования экскаваторных работ в карьере на основе компьютерного моделирования // Горная промышленность. 2023. № 6. С. 75-80. DOI: 10.30686/1609-9192-2023-6-75-80
- Яковлев А.М., Кантемиров В.Д., Титов Р.С. Методика оценки фронтов горных работ глубоких карьеров на основе ГГИС моделирования рабочей зоны // Проблемы недропользования. 2023. № 1 (36). С. 41-52. DOI: 10.25635/2313-1586.2023.01.041
- Журавлев А.Г., Кардашин Е.Д. Моделирование грузопотоков при функционировании дробильно-конвейерного комплекса карьера // Проблемы недропользования. 2024. № 4 (43). С. 6-15. DOI: 10.25635/2313-1586.2024.04.006
- Cheban A.Y., Khrunina N.P. Intensification of Open Mining Operations with a Small Distance of Transportation of Rock Mass // International Journal of Engineering Research in Africa. 2018. Vol. 38. P. 100-114. DOI: 10.4028/www.scientific.net/JERA.38.100
Похожие статьи
Опыт уточнения критической глубины удароопасности на рудном месторождении при переходе на подземный способ разработки
2026 В. Ю. Синегубов, М. Г. Попов, М. А. Вильнер, А. И. Тхориков
Потенциал оливина в транспорте воды в мантию при тепловом режиме промежуточной и горячей субдукции
2026 И. Н. Куприянов, А. Г. Сокол
Новые данные о проявлении байкальской (тиманской) тектоно-магматической активизации на острове Западный Шпицберген
2026 А. Н. Сироткин, А. Н. Евдокимов, М. Ю. Бурнаева, Н. А. Румянцева
Микробиота коры выветривания Тургоякского месторождения каолина (Миасский район, Южный Урал)
2026 А. А. Георгиевский, Е. А. Жегалло, А. Ф. Георгиевский, В. М. Бугина, А. Е. Котельников