Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Обоснование эффективных технологий открытых горных работ на основе совершенствования процесса выемки пород

ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Обоснование эффективных технологий открытых горных работ на основе совершенствования процесса выемки пород"

На правах рукописи

ШЕМЯКИН Станислав Аркадьевич

ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ НА ОСНОВЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССА

ВЫЕМКИ ПОРОД

Специальности:

25.00.20. - «Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика»; 25.00.22 - «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Хабаровск - 2004

Работа выполнена в Хабаровском государственном техническом университете и в Институте горного дела ДВО РАН

Научные консультанты:

доктор технических наук, профессор Мамаев Юрий Алексеевич доктор технических наук, профессор Иванченко Сергей Николаевич Официальные оппоненты:

доктор технических наук Литвинцев Виктор Семенович доктор технических наук, профессор Новопашин Михаил Дмитриевич доктор технических наук, профессор Подэрни Роман Юрьевич Ведущая организация: ОАО «ВНИИ-1» г. Магадан

Защита диссертации состоится «10» июня 2004 г. в 10 час. на заседании диссертационного совета Д.005.009.01 в Институте горного дела ДВО РАН по адресу: 680000, г. Хабаровск, ул. Тургенева, 51.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института горного дела ДВО РАН.

Автореферат разослан « сЛ 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Л.Т. Крупская

3 <ГЗ ST/3-/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Применяемые в настоящее время технологии и технические средства разработки месторождений твердых полезных ископаемых открытым способом в большинстве своем не соответствуют комплексу современных требований экономики, экологической и социальной безопасности. Применение традиционных технологий и морально устаревшей техники, изношенной в большинстве случаев на 70-80%, приводит к резкому снижению эффективности освоения месторождений. Одним из главных направлений повышения рентабельности горных работ, в частности на россыпных и угольных месторождениях, характерных для Дальневосточного региона Российской Федерации, является внедрение прогрессивных технологий добычи с применением новой горной техники, обеспечивающих более эффективную выемку и талых и мерзлых и пород средней крепости.

Практика вскрышных и добычных работ на россыпях бульдозерным способом, на угольных разрезах, с применением буро-взрывных работ в зимнее, а в ряде случаев и в летнее время года, настоятельно требует снижения затрат на эти работы и уменьшения себестоимости получаемого продукта в виде благородных металлов и угля. Известно, что бульдозеры являются неэффективными с точки зрения энергозатрат машинами, кроме того, эффективная дальность перемещения горной массы бульдозерами мала, что требует частой перестановки промывочного оборудования. Применение более мощной техники не обеспечивает заметного повышения эффективности, поскольку она не комплектуется по производительности с существующим промывочным оборудованием.

В настоящее время установлено, что механический способ разрушения мерзлых и пород средней крепости путем резания (рыхления), например навесными рыхлителями, машинами фрезерного типа дешевле и экологически чище, чем взрывной способ.

Начавшийся выпуск зарубежными и отечественными фирмами новой горной техники типа бульдозерно-скреперных агрегатов, большегрузных скреперов с интенсификаторами загрузки ковшей, комбайнов послойного фрезерования и карьерных гидравлических экскаваторов, ставит актуальный вопрос о необходимости исследования возможности эффективного использования их при освоении россыпных, угольных и ряда других месторождений с подобным геолого-морфологическим строением и крепостью породы до 8 единиц по шкале М.М. Прото-дьяконова. Возникают вопросы определения необходимых значений основных параметров указанных типов машин, их комплектации с другими горными машинами и оборудованием, а также технологий производства выемочных работ с использованием этих машин. В связи с этим проблема повышения эффективности и экологической безопасности разработки месторождений с коэффициентом крепости породы f < 8 по шкале М М Протодьяконова требует научно обоснованных технических и технологических решений по созданию и применению новых выемочных и выемочно-транспортирующих машин, схем выемки и перемещения разрушенной горной массы на карьерах. Решению этой проблемы посвящена настоящая диссертационная работа и ее решение может быть найдено путем исследования процесса выемки пород различного состояния и состава резанием (рыхлением), черпанием, выгрузкой, перемещением горной массы, совершенствования этого процесса и рабочего оборудования выемочных машин.

Работа основана на результатах НИР, выполненных в 1975-2003 гг. при непосредственном участии и под руководством автора в Хабаровском государственном техническом университете, в ИГД ДВО РАН, по прямым хоздоговорам с Главдальстроем (г. Хабаровск), Севсро-востокстроем (г. Магадан), а так же на результатах испытаний предлагаемых автором технологических решений в артели старателей «Восток» ассоциации «Хабаровскзолото», ЗАО «Jly-ТЭК», ОАО «Ургалуголь».

Несмотря на ю, чю пррппагярмырTpvummrij4fffli||- рпнащщ п п!Гггрпипн разрабошны и апробированы в производственных услов^яуариН^МЕЯМ^У^ЙЯолее характерным для Дальневосточного региона месторождениям |россь^Н^Д*УУ^6кым)1однако они пригодны

для широкого круга месторождений, осваиваемых открытым способом Это положение основывается на том, что процессы выемки породы однотипными горными машинами в большинстве случаев идентичны.

Целыо работы является создание эффективных технологий освоения россыпных и угочьных месторождений и ряда других месторождений с коэффициентом крепости пород до 8 единиц по шкале М М Протодьяконова на основе совершенствования процесса выемки

Основная идея работы заключается в том, что поставленная цель достигается применением новых [ехнических средств с усовершенствованным рабочим оборудованием, позволяющим более рационально, с точки зрения энергоемкости, воздействовать на массив породы механическим путем а именно резанием (рыхлением), черпанием, выгрузкой или перемещением горной массы

Задачи исследования:

1 Разработать аналитические зависимости для расчета максимальных сопротивлений резанию и черпанию мерзлой породы (с экспериментальной проверкой) и пути усовершенствования этого процесса в снижении энергоемкости при работе горных машин с различным рабочим оборудованием.

2 Обосновать зависимость усилий для выемки блоков из разупрочненных откосов уступов карьера в зимнее время от распределения значений прочностных характеристик породы в слое промерзания и степени ослабления сечений в плоскостях отделения.

3. Выполнить технико-экономическое обоснование возможности увеличения вместимости ковшей и соответственно производительности скреперов (без изменения мощности двигателей) с ингенсификаторами загрузки в виде промежуточных подгребающих стенок (ППС) Разработать аналитические зависимости для определения сопротивлений перемещению горной массы внутри ковша с помощью ППС в процессе выемки породы из массива с экспериментальным подтверждением результатов расчета.

4. Теоретически и экспериментально оценить влияние эксцентрического закрепления козырька на раскрывающихся ковшах гидравлических карьерных экскаваторов на процесс выемки породы

5 На основе теоретических и экспериментальных исследований установить технические параметры ряда горных машин и оборудования, разработать и апробировать в производственных условиях эффективные технологии вскрышных и добычных работ с применением предлагаемых технических средств.

Методы исследований: анализ существующих теорий взаимодействия рабочих органов горных машин с породой и технологий открытой разработки с применением техники; теоретические исследования процессов взаимодействия рабочих органов горных машин с породой' Лчспернменты в лабораторных и полевых условиях на стендах и натурных машинах; разработка и обоснование полых технологических решений; натурные наблюдения, измерения и испытания. проектирование опытных образцов рабочих органов машин и опытно-эксплуатационных работ, испытания модернизированных машин и технологий в производственных условиях; технико-экономическая и экологическая оценка результатов исследований

Основные научные поюжения. представленные к защите:

1 Максимальное сопротивление выемке мерзлых пород различных типов и состояния, в юм числе и с круинообломочными включениями, блокированным, сотовым или щелевым способами резания (рыхления) рассчитывается путем интегрирования напряжений по поверхности (и деления стружки, а так же и перед крупнообломочным включением

2 Метод расчета необходимых усилий для выемки блоков из разупрочненных откосов 5 с г_\ пов с учетом распределения прочных характеристик породы по глубине ее промерзания и степени ослабления сечений отделения разупрочнением

3 Эффективность скрепе^ования на горных работах обеспечивается увеличением длины и следовательно, вместимости ковшей скреперов с шпенсификагорами загрузки в виде

I 5

промежуточных подгребающих стенок, сопротивление перемещению которыми горной массы внутри ковша аналитически определяется с использованием принципа пассивного отпора породы на подпорную стенку.

4. Теоретическое и экспериментальное обоснование возможности и эффективности эксцентрического закрепления козырьков на раскрывающихся ковшах гидравлических карьерных экскаваторов, обеспечивающее повышение производительности выемки породы

5. Прогрессивные технологические решения с обоснованием:

- разупрочнения промерзших уступов угольных карьеров со стороны рабочих площадок траншейными экскаваторами, со стороны откосов дискофрезерным оборудованием или бурением;

- выемки и транспортировки крепких (1=6...8) и мерзлых пород (5=2...3) машинами послойного фрезерования и скреперами;

- вскрышных и добычных работ на россыпных месторождениях бульдозерно - скреперно - рыхлительными агрегатами с модернизацией промывочного оборудования первичного обогащения.

Научная новизна работы:

1. Разработаны схемы (физические модели) действия сил и напряжений в предельном равновесии отделяющихся элементов стружки в процессе выемки путем резания (рыхления) мерзлых мелкозернистых пород различных типов, в том числе мелкозернистых пород при малых значениях отрицательных температур (-1...-5°С), мерзлых пород с крупнообломочными включениями для блокированного, сотового и щелевого способов резания, на основе которых выведены аналитические зависимости для расчета максимальных значений касательной и нормальной составляющих сопротивлению резанию. Выявлены характер и степень зависимости среднемаксимальной касательной составляющей сопротивления резанию (рыхлению) мерзлой породы от количества в ней (по массе) крупнообломочных включений.

2. Установлена зависимость усилия выемки блока мерзлой породы из разупрочненного откоса уступа от диаметра пробуренных скважин, расстояния между скважинами (или глубины щелей, нарезанных в откосе дискофрезерным оборудованием) и распределения предельных изгибающих напряжений в ослабленных разупрочнением сечениях откоса.

3. Установлены закономерности изменения металлоемкости, энергоемкости, производительности и эффективности работы скреперов от длины ковша и, следовательно, его вместимости, при неизменной мощности двигателя и определена рациональная длина ковша скрепера с интенсификатором загрузки в виде промежуточной подгребающей стенки. Выявлено влияние угла наклона днища ковша скрепера на коэффициент его заполнения, определена наиболее рациональная, с точки зрения энергоемкости, траектория движения промежуточной подгребающей стенки (ПГТС) в ковше и разработаны аналитические зависимости для определения сопротивления перемещению породы внутри ковша с помощью ППС с использованием законов механики сыпучей среды.

4. Выполнен анализ возникающих сопротивлений при раскрытии ковшей экскаваторов с простым (по окружности) и сложным (по окружности и вниз) движениями козырька в процессе выгрузки породы. Установлена зависимость для определения ускорения движения козырька вниз и возможность достижения им ускорения свободного падения, при котором нагрузки на штоки гидроцилиндров раскрытия ковша уменьшаются в 10 раз.

5. Обоснована эффективная технологическая схема разупрочнения промерзших уступов карьеров с помощью траншейных экскаваторов, буровых станков (дискофрезерного оборудования) с расчетом комплекта машин (пат, РШ 2187647 и Я и 2187600),

6. Установлена область рационального использования бульдозерно-скреперных агрегатов (БСА) и разработана эффективная технологическая схема добычных работ на россыпных месторождениях с применением БСА, с комплектованием промывочного оборудования и определением размеров добычного блока (паг. Яи 2194860).

Достоверность научных положений, выводов и рекомендации обеспечена использованием апробированных методов моделирования, теорий прочности и механики сыпучей среды результатами проведенных численных и инструментальных исследований, выполненных в производственных и лабораторных условиях, высокой сходимостью их результатов, внедрением разработок на горных предприятиях с положительным экономическим эффектом, апробацией результатов на международных конференциях, в производственных объединениях, признанием приоритета работ авторскими свидетельствами и патентами Российской Федерации.

Практическая ценность работы заключается в том, что полученные результаты исследований. обоснований и апробаций позволяют решить в едином комплексе ряд сложных и акт) альных для горной промышленности задач, и в частности'

- проектировать эффективные машины и оборудование для воздействия на горные породы карьеров путем резання (рыхления),

- реализовать экологически чистую и экономичную технологию разупрочнения промерзших уступов карьеров;

- повысить роль скреперования на открытых горных работах за счет применения большегрузных скреперов с интенсификаторами загрузки в виде ППС и путем комплектования этих скреперов с комбайнами послойного фрезерования перевести их на кр) гпогодичную работ)',

- повысить производительность карьерных гидравлических экскаваторов и тем самым уве шчшъ объемы вскрышных и добычных работ;

- обеспечить экономически эффективную технологию добычных работ на россыпных месторождениях путем применения скрепер-дозерных агрегатов и усовершенствования оборудования первичного обогащения;

- значительно повысить объемы вскрышных и добычных работ на крепких породах (/=4 8) путем применения выемочных машин фрезерного типа в комплекте с прицепным бункером и автосамосвалами или в комплекте с большегрузными скреперами, оборудованными интенсификаторами загрузки ковша;

- обеспечить существенное повышение эффективности выемки и транспортировки предвари гельно взорванной породы в карьерах путем использования новых технологических схем работы с применением комплектов машин' скрепер-дозеры - большегрузные скреперы; одноковшовый карьерный гидравлический экскаватор с раскрывающимся ковшом - большегру зные скреперы с интенсификаторами загрузки породы в ковш

Реализация результатов работы. Основные результаты исследований по разработке мерлых пород роторными траншейными экскаваторами (ЭР-7А) с модернизированной расстановкой зубьев внедрены на объектах «Главдальстроя» в 1972-73 гг. Годовая экономия на каждую модернизированную машину составила 6000 рублей (в ценах 1972 г). Испытанная расстановка зубьев на ЭР-7А была использована при создании экскаваторов ЭТР-254-01, которые в 1982-83 гг выполнили большой объем работ на мерзлых и вечномерзлых породах при строи-течьстве газопровода «Уренгой-Помары-Ужгород» Экскаваторные ковши с дополнительными рыхлящими зубьями на днище к одноковшовым строительным экскаваторам Э0-5015, ЭО-3322, ЭО-4121 были внедрены в 1979-81 гг на объектах «Главдальстроя» и на предприятиях «Северовостокстроя» (г. Магадан) Годовая экономия на один экскавлюр по объектам «Глав-датьароя» соаавила 1785 рублей (в ценах 1981 г) а по объединению «Северовосгокстрой» 64 т р)блей, в среднем 3-4 т. рублей на каждую модернизированную машину (в ценах 1979 г ) В настоящее время фирма Са1егрШаг выпускает аналогичные ковши с рыхлительными зубьями на днище Конструкторская документация на сменное дискофрезерное оборудование к экскаватору 00-6122А для разупрочнения промерзших откосов уступов передана в 2002 г Лучегорскому 'юпг|ивно-»нергетпческому комплексу (ЛуТЭК) с целью изготовления и внедрения на угольных разрезах Технология разупрочнения промерзшего поверхностного слоя уступов прошла в 2002 г производственные испытания в ЗАО ЛуТЭК на угольном разрезе в результате чего было вы-явтено. что себестоимость разупрочнения одного кубометра мерзлой породы в 1,5. 1,7 раза

меньше, чем при взрывном способе. Технология добычных работ на открытых россыпных ме-стороткдениях с применением бульдозерно-скреперного агрегата прошла производственные испытания в 2002 г. в артели старателей «Восток» ассоциации «Хабаровскзолото» по результатам которых было выявлено, что расчетный годовой дисконтированный доход на одном участке составляет 30000 у.е. (долларов). Усовершенствованная послойно-полосовая технология открытых горных работ с применением прицепного бункера к выемочной машине КСМ-4000 и большегрузных скреперов с интенсификаторами загрузки передана для внедрения на ОАО «Ургалуголь» и прошла производственные испытания в 2002 г. на угольных разрезах, в результате чего был установлен расчетный годовой дисконтированный доход на одном блоке в размере 24000 у.е. (долларов).

Апробация результатов работы. Основные положения докладывались на XIV Международной научно-технической конференции «Механизация и автоматизация земляных работ» (г. Киев, 1991); на Международной научно-технической конференции «Интерстроймех 98» (г. Вбронеж, 1998); на Международной научной конференции «Автомобильный транспорт Дальнего Востока 2000» (г. Хабаровск, 2000); на Международной научно-технической конференции «Интерстроймех - 2002» (г. Могилев 2002); на Международной научно-технической конференции «Итоги и проблемы производства, науки и образования в сфере добычи полезных ископаемых открытым способом» (в связи с 75-летием B.C. Хохрякова) (г. Екатеринбург, 2002); на техническом Совете артели старателей «Восток» ассоциации «Хабаровскзолото» (г Хабаровск, 2002); на Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию Национального научного центра горного производства - ИГД им. А А. Скочинского и 50-летию Института обогащения твердых горючих ископаемых, 27-29 ноября 2002 г., г. Люберцы; на научно-техническом Совете Хабаровского государственного технического университета (г. Хабаровск, 2003); на «Неделе горняка - 2004» г. Москва.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 56 опубликованных работах, Включая 2 монографии, 15 изобретений и патентов

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения и общей характеристики работы, 6 глав, основных выводов, заключения, списка использованных источников из 261 наименования, содержит 292 страницы текста, в том числе 13 таблиц, 90 рисунков и приложений (отдельным томом) на 67 страницах текста.

Автор выражает признательность Ю.А. Мамаеву и С.Н Иванченко за научные консультации, В.Ф. Бойко, В.И. Емельянову, A.A. Кулешову, JI.T. Крупской, Г.В. Секисову, В.Ф. Хны-кину, Е.Б. Шевкуну за поддержку и полезные советы, Е С Клигунову за помощь в оформлении работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Проблемами горной науки и практики занимались и внесли большой вклад крупные ученые-академики М.И. Агошков, H В Мельников, В.В. Ржевский, К.Н. Трубецкой, Е.И. Шемякин, H.A. Шило, чл корр. РАН Е.И. Богданов, Ю.Н. Малышев, JI.A. Пучков, А.П. Сорокин, В.Л. Яковлев. Эффективные научные исследования в области разработки россыпных и угольных месторождений открытым способом и механизации этого процесса провели профессора:

A.И. Арсентьев, И.В. Дементьев, В.П. Дробаденко, В.И. Емельянов, A.B. Жуков, В.В. Истомин,

B.C. Коваленко, М.В. Костромин, A.A. Кулешов, В.Г. Лешков, Ю.А. Мамаев, В.Ф. Мороз, М.Д. Новопашин, Р.Ю. Подэрни, C.B. Потемкин, В.Г. Пятаков, A.B. Рашкин, Г.В. Секисов, П.И. То-маков, В.Ф. Хныкин, B.C. Хохряков, В.В. Хронин, С.М. Шорохов, М.Н. Щадов, д.т.н. B.C. Лит-винцев. Научные школы ИПКОН РАН, МГГУ, МГОУ, ННЦ ГП им. A.A. Скочинского, СПГГИ (ТУ), УГТГА, ЧигГУ, ИГДС СО РАН, ИГД ДВО РАН и многие другие проводят значительные исследования в области новых технологий открытых горных работ. Однако, несмотря на накопленный опыт, до настоящего времени не разработаны концепции эффективных и экологически чистых технологий ведения вскрышных и добычных работ на россыпных и угольных месторождениях с применением новых технических средств, обеспечивающих менее энергоемкий

процесс выемки пород

7. Теоретические исследования процесса выемки породы рабочими органами горных машин.

1 1 Определение сопротивлений резанию (рыхлению) мерзлой породы. Многочисленные работы по исследованию процесса выемки из массива мерзлых пород резанием (рыхлением), черпанием, выполненные под руководством Домбровского Н.Г., Зеленина А.Н, Гальперина МП, Федулова А.И , Ветрова Ю.А., Недорезова И.А., Баловнева В И и др. дали ценный материал для установпения ряда закономерностей в определении нагрузок на рабочие органы горных машин. Исследования конструкций траншейных экскаваторов и навесных рыхлителей в НПО ВНИИСтройдормаш, СКБ Газстроймашина, НПО ВНИИЗемаш, МГСУ, МГАДУ и т.д. позволили создать модели отечественных горных машин приближающиеся по производительности и многим другим показателям к уровню лучших мировых образцов при их работе на талых и в ряде случаев па мерзлых породах. Однако состояние изученности процесса резания (рыхления) и черпания мерзлых пород далеко еще не отвечает современным требованиям промышленности, заводами которой создается новая техника. Сопоставление результатов расчета каса1ельной составляющей усилия блокированному (рис. 1) способу резания по известным зависимостям Ветрова Ю.А., Федулова А.И., Зеленина А.Н., Гальперина М.И., Телушкина В.Д. при равных геометрических параметрах режущего инструмента и свойств породы дает расхождение между минимальным и максимальным значениями в 4,8 раза

Если известно сопротивление блокированному способу резания, то большинство исследователей рекомендует определять сопротивления другими способами резания, например, сотовому или щелевому посредством так называемого относительного коэффициента кТ, который учи гывает влияние открытых стенок среза. Значения кт зависят в свою очередь от многих факторов и характер этих изменений пока не установлен. Имеющиеся в литературе значения к, противоречивы.

___Д_

Ч^ 'С

Рис I Схемы сечений вырезаемых сгружек а - блокированное резание, б - сотовое резание; в - щелевое резание

Аналитические теории резания мерзлых пород находятся в начальной стадии разработки. Попытки исследователей перенести аналитические теории резания талых пород или применить существующие теории прочности к резанию мерзлых пород пока несостоятельны, т.к. расхождение результатов расчета с опытными данными достигает 60 и более процентов. Процесс резания мерзлых пород одиночным резцом изучался в большинстве случаев применительно к блокированному способу. Исследований по резанию мерзлой породы одиночным зубом сотовым способом (крупным сколом) проведено еще недостаточно для определения сил резания и энергоемкости процесса этим способом с учетом влияния совокупности таких факторов, как толщина срезаемой стружки, ширина резца, расстояние между смежными линиями резания и прочность породы. Отсутствуют аналитические зависимости для определения сопротивления щелевому резанию. Исследований процесса резания связных пород при температурах -1...-50 С не проводилось. Процесс резания мерзлых пород с крупнообломочными включениями исследовался только экспериментально, а аналитические зависимости отсутствуют.

Многочисленные и длительные экспериментальные исследования по резанию, черпанию мерзлых пород, проведенные автором в полевых и лабораторных условиях на натурных моделях рабочих органов и на машинах, позволили достаточно полно представить

физическую сущность процесса резания (рыхления) мерзлой мелкозернистой породы Перед лобовой поверхностью движущегося инструмента (зуба) происходит пластическая деформация породы с образованием, так называемого, уплотненного ядра. Процесс выемки представляет периодическое отделение элементов стружки. Отделяемые элементы в большинстве случаев имеют конусообразную форму. Представленная картина согласуется с описанными процессами стружкообразования крепких пород другими исследователями. Следует отметить, что поверхность отделения элемента стружки шероховатая, а о глет от массива элементов происходит в противоположную сторону по отношению к движеиию зуба, а точнее по направлению перпендикулярному образующей поверхности отделения Это свидетельствует о деформации отрыва по поверхности отделения. Из-за наличия площадки износа или заводского притупления режущей кромки зуба дно прорези приобретает гладкую и даже блестящую поверхность, что свидетельствует о смятии породы в этой области.

Стружкообразование связных пород (суглинок, глина) близких по своему состоянию к талым (например суглинок при числе ударов динамического плотномера ДорНИИ 35 < С < 70, влажностью о>~ 18...20% и температуре -1...-50 С) имеет некоторое качественное отличие от стружкообразования хрупких мерзлых пород. Это отличие заключается в том, что при углах резания 30...50° часть уплотненного ядра перед движущимся режушим профилем, из-за отсутствия необходимого сцепления с элементом образующейся стружки, продвигается вверх к открытой поверхности, выходит на дневную поверхность и отделяется от массива за один или два цикла небольшими гладкими конусообразными телами в виде промежуточных элементов стружки, прежде чем наступит более крупное отделение стружки. Отделение стружки в большинстве случаев происходит путем взламывания породы уплотненным ядром, всегда имеющим место на лобовой поверхности режущего инструмента, и дробления чаще на две части с разрывом элемента стружки вдоль направления движения зуба и реже при сотовом способе резания на ряд отдельных кусков. Схемы действия сил и напряжений на отделяющийся элемент стружки в предельном состоянии при различных способах резания для мелкозернистых пород и пород с крупнообломочными включениями являются по своей сути физическими моделями процесса резания. Определение максимальных сопротивлений резанию предлагается проводить путем расчленения элемента стружки по поверхности о]деления ог массива на ряд зон и интегрирования напряжений смятия и в зоне уплотненною ядра и напряжений растяжения ар и сдвига г в зонах отрыва, с учетом дополнительного

сопротивления от затупления рабочего органа. Для блокированного способа резания поверхность отделения стружки достаточно расчленить на две зоны (рис.2). В результате интегрирования напряжений в момент отделения элемента стружки в первой и второй зонах касательная составляющая сопротивления блокированному резанию будет равна'

sh.

| Zrftg<p2sm(2ap+4/) ^ jsltg<p2

nsh2tgtp2ctg(<xr + у/)

sin(n( + i//)

+ (т -atgO)

А-А,

tg29

а нормальная составляющая

(stgO + h-h2)

ot„bs sin(<5, +/j)

COS fl

(I)

sh2c/g(ap +iff) +

7r.?V, ™h2tg<p2 ^hlsm(2ap+y/)tg(p2

-(rtge + cr)

h - h,

(stgO + h-h,)

aCMbs cos(<5, + //)

(2)

tg2e J COS Ц

Здесь S - ширина зуба; h - глубина резания; a(1 - угол резания; h, - глубина прорези в

зоне уплотненного ядра; в - угол переднего и бокового отрыва; <р2 - угол внутреннего трения, <5, - угол наклона между плоскостью площадки износа и касательной к траектории движения зуба; // - угол между площадкой затупления и лобовой поверхностью зуба; у/ -угол наклона уплотненного ядра к направлению движения зуба (у *<р2)\ - коэффициент бокового распора породы.

Рис 2 Схема дейеншя сил и напряжений на отделяющийся элемент стружки в предельном состоянии при блокированном резании мерзлой породы У

[ВЦ

Рис 3 Схема действия сил и напряжений на отделяющийся элемент стружки в предельном состоянии при сотовом резании мерзлой породы

При резании мерзлой породы сотовым способом элементы отделяемых стружек представляют собой тела весьма сложной формы (рис 3). Форму элемента стружки можно представить как половину усеченного прямого конуса высотой (й-й3), ограниченного боковыми поверхностями (СС1ДД1, РР|ЕЕ|) двух смежных предыдущих вышележащих сотовых резов, а гак же поверхностью (РЕ^С) отделения элемента стружки непосредственно предшествующего рассматриваемому. Для определения составляющих усилий резания Рш и Р, целесообразно расчленить поверхность отделения элемента сгружки на чешре зоны с целью уп-

рощения двойного интегрирования напряжений irp и г. Для сотового резания:

si+

bs sin(<5, + fi)

COS fi

(5&+2И-Щ)г -(sttf+hf 4

tg'e

stgO + h- 2/i2

2 И 2) 3 (stge + h)

2,5stgd

, Í.kS2 bs cos(<5, + u) shtCtgía, +y/) + — +-\-i_ítl

M-

lhl(stge + h-h2)

2,5 stgd

3,5 (stgd + h) 3,5 (stgO + 2h-2h2)

•(4)

3,5(^6> + И) + 2И- 2/г2)JJ

_" ^ +

соьр ] tgгв (Щв + 2И- 2К )2 - + И У ] + 2И,

3(Л*0 + Л) Здесь сг'га = .

При блокированном резании связной мерзлой мелкозернистой породы с малыми значениями отрицательных температур (-1 ...-5° С) необходимо учитывать дополнительное сопротивление, связанное с продольным разрывом элемента стружки на площади 5„, ,„„

(рис. 2), а при сотовом резании с поперечным разрывом в плоскости РС (рис. 3). Эти дополнительные площади разрыва легко определяются из элементарной геометрии. Если допустить, что уплотненное ядро перед лобовой поверхностью зуба имеет в сечении полукруглую форму, то проинтегрировав напряжения по поверхности уплотненного ядра получим равнодействующие /? при блокированном резании по обе стороны продольного разрыва элемента стружки разложив каждую 11 на составляющие Л/ и соответственно вдоль и поперек направления движения зуба, можно записать, что 2 Я, = о Я П}_ыю . Однако

Л/=Лг и тогда 2Я1 = £гр1?„1МЮ1. Формулы (1, 2) для определения максимального сопротивления блокированному резанию получат дополнительное слагаемое для касательной составляющей

= ,

А =

а для нормальной Здесь

Jkdtf.+b-k, 2igd

(5)

(6)

\-h2ctg{ap + у/)

h2ctg2a ct¡

h2clg29ctga

2(ctg2e-ctg2ar) 2(ctgI0-clg1ar) 2 tgap

Аналогично корректируются формулы (3,4) для сотового резания. При щелевом способе касательную составляющую сопротивления резанию можно представить в виде:

Р„ = Р.,+Р«> (7)

где Рл, Рх! - касательные составляющие сопротивления резанию соответственно в зонах 1 и 2 (рис. 4).

Составляющую Рх1 можно определить также как и для блокированного или сотового резания, а составляющая Рх2 равна:

РЛ=Р.+Р„+РИ- (8)

Здесь Рб - касательная составляющая сопротивления сдвигу по двум боковым плоскостям АВСД, равная:

Р. = 2т F^-cosB, (9)

где FM/I - площадь боковой поверхности сдвига, ограниченная точками АВСД.

Рис 4 Схема действия сил и напряжений на отделяющийся элемент стружки в предельном состоянии при щелевом резании

Cocí являющая Рм представляет сопротивление резанию по плоскости АД и равна: Pvl=S г (h-h2)cobe-airS(h-k)sme = S {И-И^хсоъв-а^тв). (10)

Составляющая Р„ возникает от веса и силы трения продвигающейся стружки по лобовой поверхности рабочего органа на высоту (H-h) и равна:

Р„ = h(H - h)Sy,ctgap (//, cos ар + sin a J, (11)

где у - обьемный вес срезанной породы; ¡л[ - коэффициент трения породы о сталь.

Нормальная составляющая сопротивления щелевому резанию Рш определяется аналогично, но с учетом проектирования сил на ось у. Определение максимальных значений касательной и нормальной составляющих сопротивления резанию мерзлых пород с крупнообломочными включениями имеет некоторые особенности. В результате экспериментальных исследований было установлено, что включение располагающееся внутри элемента стружки не оказывает влияния па продвижение рабочего органа. При расположении включения на грани поверхности разрыва элемента стружки сопротивление резанию несколько снижается из-за меньшего сцепления породы с включением по сравнению со сцеплением породы заполнителя. При понижении уровня расположения включения в зону 1 (зона уплотненного ядра) сопротивление резанию заметно возрастает и тем больше, чем больше размеры включения. При расположении включения в зоне 1 происходит выдавливание его уплошейным ядром в зону 2. Касательная, составляющая сопротивления резанию, достигает максимального значения тогда, когда статический момент площади контура включения, находящегося выше уровня режущей кромки зуба, равен статическому моменту площади контура включения, находящемуся ниже уровня режущей кромки. При дальнейшем понижении уровня залегания включения отмечается резкое возрастание нормальной составляющей сопротивления резанию, связанное с вдавливанием обломка в нижние слои породы, как штампа, с одновременным разворотом обломка в вертикальной плоскости движения зуба. При движении включения перед режущей кромкой зуба впереди включения в свою очередь формируется свое уплотненное ядро, размеры которого пропорциональны размеру включения. Если размер включения больше ширины режущей кромки зуба, то и уплотненное ядро перед камнем больше, чем перед зубом. Увеличение размеров уплотненного ядро перед включением вызывает увеличение размеров элементов отделяемых стружек и соответственно дополнительное возрастание сопротивлений резанию Крупнообломочное включение вместе со своим уплотненным ядром играет роль дополнительного наконечника на зубе. Таким образом, при определении максимального значения касательной составляющей сопротивления резанию необходимо рассматривать схему предельного равновесия элемента стружки с включением, нейтральная ось которого находится на уровне режущей кромки зуба (рис. 5). При определении максимального значения нормальной составляющей сопротивления резанию Р™' необходимо рассматривав схему предельного равновесия элемента сгружки с

включением, нейтральная ось которого располагается ниже уровня режущей кромки зуба (рис. 6).

В остальном метод определения /57" и Р"" для мерзлых пород с включением такой же, как и без включения. Для блокированного способа резания с включением:

РГ =-

(г -а^в

(12)

* т и ^

7 / \ юИ^ 2 ¿Двт^а

-г- + —------\ / ,

3 8 2 ш(а +у/)

(13)

Рис 5 Схема предельною равновесия элемента стружки для определения максимальной касательной составляющей сопротивления резанию блокированным способом мерзлой породы с крупнообломочным включением

Рис 6 Схема предельного равновесия элемента стружки для определения максимальной нормальной составляющей сопротивления резанию блокированным способом мерзлой породы с крупнообломочным включением

Аналогично приведенному методу можно определить Р™" и РиТ" для сотового резания мерзлых пород с крупнообломочными включениями, а также для блокированного и сотового резания связных пород при температуре -1°...-5°С. Если известны максималь-

ное тяговое усилие на рабочем органе машины и весовые характеристики машины, то с помощью выведенных зависимостей возможно решить обратную задачу по определению предельных размеров крупнообломочных включений в породе, при которых возможно ее резание.

1.2. Метод расчета усилий для выемки блоков мерзлой породы из разупрочнен-ных откосов уступов. Определение расчетным путем необходимого усилия для разрушения разупрочненных бортов уступов представляет достаточно трудоемкую и специфическую задачу, поскольку сечение по местам отделения каждого блока, с учетом ослабления, например, пробуренными скважинами, имеет сложную форму в двух плоскостях, при этом прочность породы по глубине промерзания различна. Задачу по определению необходимого усилия Р (рис. 7) для отделения одного блока мерзлой породы с размерами (/, -12-И) можно решить путем интегрирования предельных разрушающих (в данном случае изгибающих) напряжений в перемычках между скважинами и применения принципа независимости действия сил по расчетным сечениям в вертикальной (ВСЕР) и нижней наклонной (АВСД) плоскостях. Необходимое усилие Р для отделения блока мерзлой породы, направленное в плоскости параллельной рабочей площадке уступа равно:

Р = 5&та, (14)

где а-угол наклона борта уступа.

В свою очередь усилие направленное перпендикулярно к поверхности борта (откоса), может бьпь определено из выражения:

^Я.+^-Ссова, (15)

где 51! - усилие, необходимое для отделения блока по вертикальному сечению ВСЕР; 52 - усилие, необходимое для отделения блока по нижнему наклонному сечению АВСО. Усилие создает момент для отделения блока по вертикальному сечению, а Л - по нижнему наклонному. Тогда М, = 5,/,, а М2 = 52/2.

Рис. 7 Расчетная схема для определения необходимого усилия для отделения одно!о блока мерзлой породы из борта уступа: «-общая схема, б-сечение в вертикальной плоскости; е-сечение в нижней наклонной плоскости

Момент М| с достаточной степенью точности можно определить по зависимости:

1-Ш

IV, ¡а„Ах + 1У2 \о2рс1о + + № \ajcr

или М, = <тиД + а1ср1¥г +.....+ а. „ ^, (16)

где аир ,.ояср - средние значения предельных разрушающих напряжений в соответствующих перемычках между скважинами; моменты сопротивлений сечений соответствующих перемычек между скважинами относительно оси Х-Х; о2г,...,гт9, - текущие значения разрушающих напряжений в перемычках; с! - диаметр скважины; N - число скважин; / - глубина разупрочнения.

Аналогично можно определить и момент , используя зависимость:

мг = (/, - у./о + )а[раа + .. + IV,

или Мг =о\ 1Г'2 + . + а' IV',, (17)

где <т\ч..лт\ч - средние значения предельных разрушающих напряжений соответственно на участках перемычек (1,2...п) нижнего наклонного сечения АВСД; 12 - ширина блока; Ы0 число скважин в подошве уступа на плече 12; а',р,а'2р,...,а'щ:, - текущие значения разрушающих напряжений на участках 1, 2, 3,..., п.

Определение предельных разрушающих напряжений возможно по известным зависимостям между температурой породы, числом ударов плотномера ДорНИИ и предельными напряжениями. Отрыв блоков из разупрочненных откосов уступов осуществляется результирующим усилием напора и подъема ковша карьерного экскаватора, однако можно использовать тяговое усилие гусениц, которое у экскаваторов больше по величине, чем результирующее усилие. Возможность использования тяговою усилия гусениц экскаватора ЭКГ-8И для выемки блоков мерзлой породы из разупрочненных откосов уступов была подтверждена производственными испытаниями.

1.3. Обоснование применения длинных ковшей на скреперах и определение сопротивлений перемещению промежуточных подгребающих стенок внутри ковша скрепера. Современные скреперы имеют короткие ковши, длина которых определяется условиями черпания породы и тягово-сцепными качествами ходового оборудования. Мощность двигателей скреперов, выбранная из условия черпания породы, обычно позволяет транспортировать значительно больший объем породы, чем тот, который находится в коротком ковше, даже при очень высоком коэффициенте заполнения. Увеличение длины и, следовательно, емкости ковша, ведет с одной стороны к увеличению производительности скрепера. С другой стороны, увеличение емкости ковша ведет к увеличению времени процесса черпания породы, увеличению грузоподъемности и собственного веса скрепера, к снижению транспортных скоростей, увеличению общего времени цикла работы и, следовательно, к снижению производительности. Таким образом, существует оптимальная длина ковша, при которой производительность и экономическая эффективность достигают максимального значения. Применение интенсификатора загрузки в виде промежуточной подгребающей стенки (ППС) позволяет заполнжь ковши, которые в 2...3 раза длиннее, чем те, которые устанавливаются на существующие скреперы. С целью определения оптимальной длины ковша с ППС были проведены с применением ЭВМ тяговые, мощностные и прочностные расчеты, а также определены технико-экономические показатели для вариантов скрепера с различными длинами ковшей. Для всех типов и модификаций скреперов были получены оптимумы длин ковшей, при которых годовая эксплуатационная производительность П, г, годовая экономическая эффективность Эг, имели максимальное значение, а удельная металлоемкость в/П,, минимальное значение. Оптимальная длина ковша скрепера Ь'"" превышают длину ковшей существующих скреперов в 2,6...3 раза. Энергоемкость работы скрепера Е, определяемая как отношение всей затраченной работы А в течение цикла к геометрической емкости ковша д, уменьшается во всем диапазоне исследованных длин

ковшей.

В результате стендовых экспериментальных исследований по перемещению породы внутри модели ковша с помощью ГТПС была выявлена оптимальная, с точки зрения энергоемкости, траектория движения ППС в породе, заполнившей ковш (рис 8)

Эга траектория характеризует сложное движение, когда ППС, продвигаясь к задней стенке, одновременно поднимается вверх под углом 35°-40° к плоскости днища, и при этом происходит заполнение задней части ковша за счет черпания и пересыпания породы, а сжатие породы перед задней стенкой исключено. Сопротивление перемещению ППС по сложной, но менее энергоемкой, траектории можно разложить на две составляющие Я и Р и определить как сумму слагаемых сопротивлений:

Р=Р, +2 Р , cosi/i+ 2Р COS<°° -t- Р COS<°' +Р coso +G sin^ + Я+G„sina + G,cos(a -a)sina(i; (18) "' cosa "' cosa ""' '' "'

P = P, +2P.smV/ + Pml!&mp + 2Pl,^^ + Pv^^+Gtllcosa + Glcos(a-a)cosa. (19)

' "' sina sina

Здесь Pu и P¡2 - соствляющие сопротивления резанию, определяемые из условия предельного состояния при пассивном отпоре породы на надвигающуюся ППС путем интегрирования напряжений по лобовой поверхности ППС с учетом пригрузки со стороны призмы волочения; P|(J| - сопротивление трению элемента стружки (призмы выпирания) о боковые сгенки ковша, определяемое по закону Кулона; Р 2 - conpoi явление трения призмы волочения о боковые стенки ковша; Р - сопротивление трению призмы выпирания и призмы волочения о лобовую поверхность ППС, G,v - вес призмы волочения; Р. - сопротивление, связанное с преодолением сил инерции при разгоне прирастающей массы породы в призме вопочения; Gm - вес ППС; G - вес призмы выпирания; % - угол между вертикалью и направлением Pji2; а - угол резания ножом ковша; у/ - угол между линией сдвига призмы выпирания и направлением движения ППС.

Зависимости для определения Pt и Р позволяют подойти к определению расчетным путем энергозатрат на зачерпывание породы ковшом скрепера с учетом работы ППС.

1.4. Обоснование эксцентричного закрепления козырьков на раскрывающихся ковшах гидравлических карьерных экскаваторов. Процесс черпания породы одноковшовыми экскаваторами исследован к насюящему времени глубоко и всесторонне, поэтому добиться существенного снижения энергоемкое!и этого процесса и повышения произво-

Рис. 8. Расчетная схема для определения сопротивления перемещения породы внутри ковша промежуточной подгребающей стенкой (ППС)

дительности машины маловероятно. В существующих конструкциях раскрывающихся ковшей все точки козырька при его открывании поворачиваются по соответствующим окружностям, центр которых лежит на оси закрепления козырька к корпусу ковша. Тогда усилие на штоке одного гидроцилиндра будет равно (рис. 9 а):

5 . (а,/,+сл+ол+ел++р^и^)^ (20)

2гшт

где 0 - сопротивление, связанное со сдвигом породы, находящейся над дном козырька, относительно породы, находящейся над задней стенкой ковша, в начальный момент открывания козырька (определяется как произведение нормального давления М, на коэффициент внутреннего трения); О - сила тяжести породы, находящейся над дном козырька; - сила тяжести козырька ковша; ()2 - сопротивление, вызванное сдвигом части шапки породы (определяется как произведение нормальной составляющей веса сдвигаемой части шапки породы на коэффициент внутреннего трения); - сопротивление, связанное с трением породы о дно козырька при его открывании; Ртг2 - сопротивление, связанное с трением породы о боковые стенки козырька при его открывании. В случае применения раскрывающихся ковшей со сложным движением козырька можно добиться значительного уменьшения усилий на штоках гидроцилиндров (рис. 96). Основная цель применения таких ковшей заключается в снижении энергоемкости процесса выгрузки за счет уменьшения сопротивлений открыванию козырька, и как следствие, уменьшения массы гидроцилиндров. Тогда усилие на штоке одного гидроцилиндра, исходя из уравнения моментов относительно точки О, уменьшается в 10... 11 раз и будет равно:

у =-

2г (21)

При исследовании кинематики движения механизма раскрытия ковша по сложной траектории наибольший интерес представляет крайняя нижняя кромка козырька (рис 10, т. А). Эта точка определяет зевообразование ковша при выгрузке. Для исключения указанных ранее сопротивлений необходимо, чтобы ускорение точки А в направлении оси X было больше или равно ускорению свободного падения породы.

Уравнения для определения координат т. А, выраженные через параметры механизма, могут быть записаны в виде

Л^=/7соя(^-е)+д-0, Г,=/>8т(/?-с), (22)

где х„ - ход штока гидроцилиндра.

Уравнение для определения ускорения точки А козырька имеет вид: -Х1 __ рсо- /. _дмп( Ц. - Ц - 2-л,Ч^г) в. (23,

2/<"5Ш/У Г Гг'-/' -о'У " '

I 2!Ш™Р }

Расчет ускорения точки А в направлении оси х по приведенной зависимости для од-нокубового ковша экскаватора ЭО-4121 за время разгона штока гидроцилиндров раскрытия ковша, равного 0,16 с, составляет 10 м/с2, что обеспечивает указанные ранее условия разгрузки породы. Современные насосы в гидросистемах горных машин, как правило, обеспечивают разгон поршней гидроцилиндров за 0,15. ..0,16 с. За время разгона поршней гидроцилиндров т. А проходит согласно расчетов в направлении оси у расстояние равное 0,4...0,5 ширины ковша. Такой размер зева исключает сводообразование в ковше практически всех типов пород.

б

Рис 9 Расчетная схема действия нагрузок при раскрытии ковша: и - с простым движением козырька, б - со сложным движением козырька

Рис 10 Кинематическая схема механизма раскрытия ковша со сложным движением козырька

7.5. Обоснование применения бульдозерно-скреперных (БСА) и бульдозерно-

скреперпо-рыхлителытх (БСРА) агрегатов на открытых горных работах. С целью выявления преимущества БСА и БСРА перед другими видами машин при перемещении горной массы были проведены расчеты производительности по известным зависимостям с применением ЭВМ и с равными мощностями двигателей в зависимости от дальности перемещения породы I. В результате был определен диапазон /., в котором можно эффективно использовать БСА и БСРА. Эти агрегаты превосходят по производительности скреперы при дальносш транспортировки породы до 400 метров Бульдозеры имеют равную производительность с БСА и БСРА только при дальности транспортировки породы 20...25 м. Постановка на бульдозерно-скреперные агрегаты дополнительного рыхлительного оборудования утяжеляет машину на 6,5. .10%, что приводит к увеличению энергозатрат на перемещение агрегата. Однако из-за наличия в породе многих россыпных месторождений крупных валунов, мерзлотных прослоек или мерзлого верхнего слоя постановка рыхлительного оборудования необходима. В связи с этим возникает потребность в оценке работоспособности БСРА при рыхлении породы, бульдозировании и скреперовании. Для БСРА характерны следующие расчётные соотношения между отдельными сопротивлениями: сопротивление перемещению призмы волочения в 2,8...2,9 раза больше, чем сопротивление, связанное с перемещением породы в ковше и в 14... 19 раз больше, чем сопротивление, связанное с перемещением массы рыхлительного оборудования. Объём породы в призме волочения в 1,7... 1,8 раза меньше, чем объём породы в ковше. Если уменьшить в процессе черпания и перемещения породы объём призмы волочения перед бульдозерным отвалом всего на 1/18...1/19 часть, то это уменьшение компенсирует затраты мощности на перемещение рыхлительного оборудования. В разделе 1.1 были представлены аналитические зависимости для определения сопротивлений резапию (рыхлению) мерзлых пород блокиро-

ванным и другими способами в зависимости от глубины рыхления. При решении обратной задачи по определению глубины рыхления, при известном тяговом усилии БСРА, было получено, что БСРА-25 (ЗТМ-25) обеспечивает глубину рыхления 90.. 180 см, если крепость породы, оцениваемая по числу ударов С плотномера ДорНИИ, изменяется от 100 до 200. Для БСРА-15 (ДЗ-194) соответственно глубина рыхления изменяется от 66 до 112 см, а для БСРА-5,5 от 35 до 71 см. Эти глубины рыхления вполне приемлемы, так как превышают максимальную толщину стружки при черпании как отвалом бульдозера, так и скреперным ковшом.

2. Экспериментальные исследования процесса выемки мерзлых горных пород. Исследования проводились в лабораторных и полевых условиях, на стенде и на натурных машинах (роторных траншейных и одноковшовых экскаваторах). В результате исследований было установлено, что угол развала в прорези после прохода зуба зависит только от крепости и типа породы, оцениваемой, например, числом ударов плотномера ДорНИИ. Зависимости средних уср и максимальных утах углов развала определены для всех основных типов мелкозернистых пород и имеют вид, например для суглинка:

У^.бС0'066, Утах=45,6С°'066+3. (24)

Угол переднего скола 0 зависит лишь от крепости породы и может быть определен (при углах резания 40.. .45°) через максимальный угол развала:

0 = 90(25)

Зависимости высоты прямоугольной части прорези h2 от толщины стружки h, ширины зуба S и числа С определены также для всех основных типов мелкозернистых пород (песок, супесь, суглинок, глина) и имеют вид для наиболее распространенной в природе породы, суглинка, соответственно для сотового, блокированного и щелевого способов резания:

\Ay4,e"Mlh = 15,бе0 07"' ■ _ 26,7е° 2 С0,3S0'5nh0 u24 ' С0,3s"-""Ии,ю'' ' 2 С"3£0,s76/j0'21 *

Полученные значения h2, уср, "/пих, 6 позволяют проводить аналитические расчеты сопротивлений резанию и определять площадь поперечного сечения стружки (прорези).

Экспериментальные исследования средних Кч, (Н/см2), максимальных Ктах и энергоемкости Е (Дж/м3) резания для блокированного и сотового способов и всех основных типов мелкозернистых пород позволили получить регрессионные уравнения, которые например, для суглинка имеют вид:

= 9,8(-14,5ff2 + 205,65" - 287) ■ е^0 *<"""")*. Q" 43

СР ^(-0,I33SJ +1,175+0 425) _ jO.lb ' ^ '

__ 9Д-13.852 +301,l1S-481)-e^ol48M'+om9№owl''' - С04' ?

Ij, О 129.S -I,! j.S'U,329| • (28)

Здесь уравнения (27) для сотового, а (28) для блокированного способов резания Данные экспериментов свидетельствуют о том, что /<"„„„ могут быть определены по значениям Кср путем введения коэффициента пропорциональности А, те К^ ~ Л ■ Кр Для мерзлого песка А=1,7...1,9, для мерзлой супеси А=1,5...1,6 для мерзлого суглинка А=1,2...1,4, а для мерзлой глины А=1,1...1,2. Энергоемкость процесса резания Е (Дж/м ) можно определять также через Ktp при этом Е = Кср 104. Регрессионные уравнения для определения средних Кср, Е, Ктах щелевому резанию имеют вид:

ИЛС 12,8 С 11,5• 10* С „„

е—7Г~- (29)

Оптимальные соотношения h/S, при которых К и Е минимальны, для блокированного резания мерзлого песка равны 3,2...3,7, суглинка 2,6...2,8, а для глины 2,5...2,7. При резании сотовым методом оптимальные соотношения h/S больше по значению и равны: для песка 4,5...4,6; супеси 4,3...4,5; суглинка 4,0...4,3; глины 3,8...4,0.

Процентное содержание N по массе крупнообломочных включений, крепость которых больше породы-связки, оказывает существенное влияние на величину, как касательной, так и нормальной составляющих сопротивления резанию. При значительном превышении крепости крупнообломочных включений над крепостью породы-связки происходит вдавливание включений в породу-связку, поскольку предельное сопротивление смятию породы-связки меньше, чем удельное сопротивление перерезанию включения. При увеличении процентного содержания включений до 35...40% происходит возрастание составляющих сопротивления резанию из-за вдавливания части включений площадкой затупления и боковыми кромками зуба в массив породы в области уплотненного ядра, а также из-за увеличения объема уплотненного ядра, формирующегося перед включением. Дальнейшее увеличение N выше 45...50% приводит к уменьшению составляющих сопротивлений резанию, поскольку при большом количестве включений связующей мелкозернистой породы становится недостаточной для цементирования всех включений, происходит соприкосновение их между собой и, как результат, не возникает прочная связь всего массива породы.

Зависимость для определения среднемаксимальной касательной составляющей сопротивления резанию для блокированного и сотового способов от процентного содержания включений в породе имеет вид:

•С" = Р„ (0,258 + 0.09795ЛГ - 0.00Ю75ЛО, (30)

где Р0| - среднемаксимальная касательная составляющая сопротивления резанию мелкозернистой породы без крупнообломочных включений.

Максимальная касательная составляющая сопротивления резанию зависит не только от размеров включения, но и от соотношения размеров включения, т.е. длины по вертикали "а" к ширине его по горизонтали "Ь". Это связано с тем, что с изменением размеров включения, а также и соотношения а/Ь изменяется площадь поперечного сечения прорези после прохода зуба и форма отделяемых элементов стружки. С увеличением а/Ь до значения 1,6...2,4 Р™ снижается При сотовом резании дальнейшее увеличение а/Ь приводит к возрастанию Р™*, а при блокированном стабилизируется.

Максимальная нормальная составляющая сопротивления резанию Р™" зависит от размеров включения и, следовательно, площади поперечного сечения axb , но практически не зависит от соотношения а/Ь. Необходимо отметить также хорошую сходимость расчетных значений Р™* и Р™", определяемых по аналитическим зависимостям, с экспериментальными значениями. Расхождение в значениях не превышает 10%.

Экспериментальные исследования и испытания роторных траншейных экскаваторов проводились в различных горно-климатических условиях. Наблюдениями за характером образования прорезей, оставляемых зубьями ковшей роторных траншейных экскаваторов в забое, а также замерами формы их поперечных сечений, было установлено, что развал прорезей, характерный для сотового резания, начинает образовываться на уровнях в забое соответствующим поворотам режущих кромок зубьев на угол ф>30°, считая от вертикали. В нижней части забоя при ф<30° развал породы в прорезях, оставляемых зубьями, отсутствует и там происходит щелевое резание. В процессе испытаний экскаваторов ЭТР-204 и

ЭР-7АМ применялись 4 расстановки зубьев на ковшах. Первая расстановка завода-изготовителя с тремя-четырьмя зубьями на ковше, вторая - с двумя-тремя зубьями, третья - с одним зубом и четвертая - по одному зубу обычной длины и дополнительно по одному укороченному зубу. Все четыре расстановки обеспечивали сотовое резание в верхней и средней частях забоя. Экскаваторы с заводской расстановкой зубьев могли работать на первой рабочей скорости при глубине промерзания породы не более 1,5 м в начале апреля месяца. По мере уменьшения числа зубьев на ковшах повышалось удельное линейное давление со стороны оставшихся зубьев на забой и эффективность выемки мерзлой породы повышалась. Наиболее эффективной оказалась последняя расстановка зубьев с дополнительными укороченными зубьями, которые срезают остающиеся целики мерзлой породы в нижней части забоя и исключают из работы режущие кромки ковшей. Производительность ЭТР-204 и ЭР-7Ам с модернизированной расстановкой зубьев достигала 129 м3/ч.

В процессе экспериментальных исследований на ротор устанавливался измерительный ковш, с помощью которого можно было записывать динамограммы касательной и нормальной составляющих сопротивлений черпанию. В результате перехода с заводской расстановки зубьев на предлагаемую (с дополнительными укороченными зубьями) снизились динамические нагрузки на ковшах в 1,9 раза. Сопоставление энергоемкости Е и коэффициентов удельного сопротивления черпанию К'пьц, К\г ковшом экскаватора с резанием зубом сотовым способом свидетельствует об их незначительном расхождении в значениях. К'т, К\р и Е черпания можно определить по зависимостям:

^ = (1.09...1Д5)Х'1Ш],; К\р = (1,09.. 1,15)К(;; Я = (1,05...1,07)-10"А",,,. (31)

где Ктих и Кср - соответственно максимальное и среднее значения коэффициентов удельного сопротивления сотовому резанию.

Исследования и производственные испытания одноковшовых строительных гидравлических экскаваторов Э0-5015, ЭО-3322А, ЭО-4121 с оборудованием обратная лопата и с рыхлительными зубьями на скругленных днищах ковшей, в три ряда по ступенчато-шахматной схеме, конструкция которых разработана под руководством автора (а.с. №787564), в различных горно-климатических условиях показали их эффективность. Это свидетельствует о правильности результатов стендовых исследований по определению оптимальных соотношений между толщиной стружки и шириной режущей кромки зубьев, а также шага между линиями резания. Кроме того, было выявлено, что эффективность работы экскаваторов с модернизированными ковшами на менее связных породах выше, чем на связных. Эю объясняется тем, что на несвязных породах, не обладающих пластичностью, угол развала и площадь поперечного сечения прорези после прохода зубьев больше, чем на связных породах, обладающих определенной плас!Ичностью и в мерзлом состоянии. Производительность экскаватора ЭО-3322А на мерзлой супеси (г Магадан) составила 10.. 12 м3/ч, а производительность аналогичного по мощности и емкости ковша Э0-5015 на мерзлом суглинке (г. Хабаровск) 7...8 м3/ч, т. е. в 1,4...1,5 раза меньше. Работа экскаваторов с модернизированными ковшами более эффективна при отрывке глубоких траншей, шириной равной длине режущей кромки ковша, чем при выемке мерзлой породы из котлована с широким забоем. При отрывке узких траншей рыхлителыше зубья не уводит в прорези, проделанные предыдущими проходами ковша, поскольку ковш ограничен от поперечных перемещений боковыми стенками траншеи В результате исследований была выявлена возможность выемки породы с промерзанием до 3,2 м и крепостью на поверхности равной 110...130 ударам плотномера ДорНИИ. При выемке мерзлой породы из траншей глубиной 3...3.2 м за три прохода рыхлительных зубьев разных рядов по забою ковш заполняется полностью. Рыхлительные зубья не оказывают существенного сопротивления при черпании талой породы поворотом ковша ниже уровня мерзлотного слоя. За один поворо! ковша происходит его заполнение «с шапкой».

3. Экспериментальные исследования процесса выемки талых пород.

3.1. Экспериментальные исследования процесса выемки пород скреперными ковшами. Исследование скреперных ковшей проводилось в полевых и лабораторных условиях с использованием стенда, который обеспечивал перемещение промежуточной подгребающей стенки (ППС) внутри ковша по различным траекториям. В лабораторных условиях стенд перемещался в фунтовом канале, а в полевых по специальным направляющим, расположенным на спланированной поверхности массива. Экспериментальные исследования проводились на моделях ковшей скреперов. Коэффициент линейного подобия моделей ковшей был не менее 1/7. ..1/10 по отношению к натурным образцам.

В результате исследований была доказана возможность заполнения с «шапкой» удлиненных ковшей скреперов, с отношением длины к ширине равным 2,5...3, при помощи ППС. Установлено, что рабочее движение ППС внутри ковша скрепера должно идти в сторону задней стенки по рациональной траектории при этом энергоемкость и сопротивление черпанию породы ковшом соответствует лучшим интенсификаторам загрузки. С уменьшением угла наклона днища ковша скрепера в сторону подножевой плиты от 20° до -2° объем породы, заполнившей ковш, возрастает в 1,78 раза, а коэффициент наполнения коротких ковшей, с отношением длины ковша к ширине равном 0,88, возрастает в 1,5 раза. Экспериментально подтверждена правильность теоретических положений в определении сопротивлений продвижению ППС внутри удлиненных ковшей скреперов, поскольку расхождение расчетных и экспериментальных значений сопротивлений не превышает 5... 10%.

3.2. Экспериментальные исследования процесса выгрузки породы из раскрывающихся ковшей экскаватора. Эксперименты проводились в лабораторных условиях на стенде. Модели экскаваторных ковшей с простым и сложным движениями козырька были выбраны с коэффициентом линейного подобия, равным 4 относительно однокубового ковша экскаватора ЭО-4121. Днище исследуемого ковша закреплялось жестко к кронштейнам. Между гидроцилиндром раскрытия ковша и проушинами козырька устанавливался динамометр типа ДОСМ-1, индикатор которого имел подтормаживающее устройство стрелки шкалы. Гидроцилиндр работал от насосной станции. При испытаниях использовались мелкозернистые породы различных типов. Движение козырька при разгрузке породы фиксировалось скоростной кинокамерой СКС-1М-16, обеспечивающей съемку со скоростью 5000 кадров в минуту. В исследуемой модели ковша длина эксцентрика-тяги составляла 8 см и при этом зев ковша размером равным одной третьей ширины режущей кромки образовывался за время разгона козырька равное 0,14...0,15 с. За это время разгона ускорение движения нижней кромки козырька было больше или равно ускорению свободного падения. При раскрытии ковша сводообразования не наблюдалось. Максимальное значение усилия на штоке гидроцилиндра при раскрытии модели ковша при эксцентрическом закреплении козырька сос!авляло на всех исследуемых породах 47...50 Н, в то время как при простом качании козырька (по радиусу)максимальное усилие на штоке гидроцилиндра составляло 475 .550 Н. Сопоставление полученных экспериментальных значений ускорений и максимальных усилий с расчетными свидетельствует об их хорошей сходимости. Ошибка расчетов по сравнению с экспериментальными данными не превышает 5%.

4. Предлагаемые технологические решения производства открытых горных работ для россыпных и угольных месторождений. Теоретические и экспериментальные исследования взаимодействия рабочих органов горных машин с породой позволили автору усовершенствовать ряд машин или рабочего оборудования к ним, которые, в свою очередь, создали предпосылку для разработки новых технологических решений в проведении открытых горных работ.

4.1. Безвзрывная технология вскрышных работ в зимний период применительно к угольным месторождениям. Эта технология заключается в разупрочнении рабочих площадок уступов на пубину промерзания роторными траншейными экскаваторами (ЭТР)

с оставлением промежутков между вырытыми траншеями вдоль уступа (рис. 11) Один экскаватор ЭТР-254-01 обеспечивает разупрочнение рабочей площадки, промерзшей до 2,5 м на плече достаточном для бесперебойной работы карьерного экскаватора ЭКГ-8И При небольшой глубине промерзания до 0,7 м подъемного усилия на ковше ЭКГ-8И достаточно для взламывания промерзшей корки породы, но образуется негабарит, который резко снижает производительность машины. В этом случае эффективно использовать одноковшовые гидравлические экскаваторы с оборудованием обратная лопата и с рыхлительными зубьями на днище Двух модернизированных экскаваторов ЭО-4121А достаточно, чтобы ЭКГ-8И работал без остановок.

Рис. 11 Технологическая схема разупрочнения промерзших пород уступов в зимний период с помощью дискофрезерного оборудования на строительном экскаваторе и роторных траншейных экскаваторов

Разупрочнение промерзших откосов сложнее, чем рабочих площадок, поскольку отсутствует соответствующая техника. Перспективным является дискофрезерное сменное оборудование, располагающееся на прямолинейном участке специальной стрелы одноковшового строительного экскаватора типа ЭО-6122А (патент №2187600) Создание подобного оборудования является задачей актуальной. В связи с этим автором были выполнены конструкторские проработки с определением основных параметров оборудования и переданы для детальной проработки и внедрения в ЗАО ЛУТЭК. Нарезание щелей в промерзшем слое откоса необходимо осуществлять при движении дисковой фрезы в направляющих стрелы сверху вниз. Щели должны прорезаться на всю глубину промерзания или на 20...30% меньше глубины промерзания. Расстояние между щелями должно быть не более ширины ковша карьерного экскаватора. При глубине щели 2 м диаметр фрезы должен составлять порядка 3,5 м. Если расставить 24 зуба фрезы по ступенчато-шахматной схеме,

обеспечивающей сотовое резание, то в контакте с забоем шириной 0,3 м оказывается 7 зубьев. Используя зависимости для определения касательной и нормальной составляющих сопротивлений резанию при крепости породы С=200, можно определить момент необходимый для вращения фрезы и потребную мощность. Мощность равна 122 кВт. Необходимая мощность Для перемещения фрезы вниз равна 2,1 кВт. Таким образом, дис-кофрезерное оборудование может быть размещено на ЭО-6122А с мощностью двигателя 150 кВт.

На этапе создания дискофрезерного оборудования, возможно использование буровых станков для разупрочнения промерзших откосов. Производительность современных буровых станков с резцовыми долотами при работе на мерзлых мелкозернистых породах высока и это объясняется относительной слабостью породы (f<2 по шкале Протодьяконо-ва М.М.). В настоящее время выпускаются буровые станки, которые обеспечивают непрерывное бурение под различными углами наклона скважин глубиной до 20 м без наращивания штанги, например D-90KS фирмы Дрилтех (США) - Тамрок (Финляндия) с диаметром долота до 311 мм. Производительность этих станков за смену в мерзлых мелкозернистых породах может достигать 1000 и более метров. По предлагаемой технологии (патент №2187647), которая апробирована в производственных условиях, разупрочняю-щие скважины бурятся параллельно откосу рядами, оси которых перпендикулярны поверхности откоса Расстояние между осями должно быть не более ширины ковша ЭКГ. При максимальной глубине промерзания породы 2...2,5 м февраль-март один буровой станок марки D-90KS обеспечивает за смену: во-первых, бурение параллельно откосу уступа (на блоке длиной 44 м) на глубину 17 м под углом 70° 3х...4х скважин в ряд и на расстоянии между ними 2 м; во вторых, бурение скважин в подошве уступа на глубину 2,5 м под углом 45° в один ряд на расстоянии 0,5 м друг от друга. Производственные испытания показали, что возможно выполнить такой объем буровых работ за смену и станками СБР-200-32 и тем самым обеспечить непрерывную работу ЭКГ-8И на вскрыше с постоянным выламыванием блоков из разупрочненного откоса уступа. Себестоимость разупрочнения уступов по данному способу в 1,7 раза меньше, чем при взрывном.

4.2. Технология добычных работ на россыпных месторождениях с применением БСА и БСРА. При использовании БСА и БСРА, возможны различные технологические схемы разработки добычных блоков, конфигурации добычного блока и расстановки промывочного оборудования в зависимости от конкретного месторождения, но наиболее рациональной для большинства случаев является схема с двукрылым добычным блоком. Отличительной особенностью предлагаемого двухкрылого блока является то, что крылья его представляют собой параллелограммы ДСВК и BKEJT с равными расстояниями угловых точек от приемных бункеров (рис. 12).

Промывочное оборудование, состоящее из нескольких объединенных гидровашгердов 2 с приемными бункерами, гидромонитором 3 и промывочным прибором 4, расположено со стороны угловой точки (т К) по смежной стороне крыльев. Объединенные гидровашгерды имеют единую горловину для пульпопровода, а над приемными бункерами располагается металлическая решетка для прохода по ней БСА или БСРА. Металлическая решетка располагается на таком уровне, чтобы не препятствовать движению струи гидромонитора при выбросе гали с верхней точки лотка гидровашгерда. Гидромонитор установлен на специальных салазках с направляющими и имеет возможность перемещаться по направляющим, в поперечном направлении относительно оси гидровашгердов. Разработку породы в добычном блоке осуществляют с помощью БСА или БСРА послойно по веерно-кольцевой схеме. БСА или БСРА при попеременном переходе из одного крыла добычного блока в другое каждый раз проходит по металлической решетке, высыпая породу из ковша равномерно но приемным бункерам (рис. 13). Число объединенных приемных бункеров

выбирают из условия размыва породы гидромонитором. Поскольку БСА или БСРА перемещают породу в скреперном ковше, а не волоком перед бульдозерным отвалом, то в этом случае сопротивление перемещению оказывается меньшим, а следовательно при одной и той же скорости движения и мощности двигателя по сравнению с бульдозером БСА или БСРА может перемещать в 2-2,2 раза больший объем породы. В связи с этим можно увеличить время цикла подачи породы в объединенные приемные бункеры, а также размеры добычного блока. Негаба-ршные валуны остаются на металлической решетке. С целью предотвращения потерь ценного продукта негабаритные валуны обмывают на металлической решетке струей гидромонитора, а затем удаляют с помощью отвала БСА или БСРА в выработанное пространство.

Таким образом, данный способ добычных работ дает возможность, во-первых, проводить добычу на валунистых породах с большими размерами добычного блока и тем самым уменьшить число перестановок промывочного оборудования в течение сезона, а во- вторых, уменьшить число горной техники предназначенной для разработки и перемещения породы и, следовательно, уменьшить капитальные и эксплуатационные затраты. Данная технология запатентована (патент

№2194860), апробирована в производственных условиях и принята к внедрению в ассоциации «Хабаровскзолото». Площади двухкрылых добычных блоков для БСА-5,5, БСА-10 и БСА-15 будут соответственно равны 5000 м2, 42500 м2,

Рис 12 Конфигурация добычного блока, схема разработки породы и расположения промывочного оборудования с применением БСА или БСРА

Рис П Узел установки гидровашгердов и гидромонитора 1- добычный блок, 2-гидроваш1ерд, 3- приемный бункер, 4- гидромонитор

192000 м2.

Рекомендуемые в результате расчетов комплекты БСА и промывочного оборудования приведены в таблице 1.

Таблица 1

Комплекты БСА (БСРА) и промывочного оборудования

БСА (БСРА) Число БСА (БСРА) Базовый трактор Гидровашгерд Число гидровашгердов Промывочный прибор Гидромонитор

БСА-5,5 1 Т-130Г ВГ-11-1200 2 ПГШ-11-50 ГМН-250У

БСА-10 1 Т-330 ВГ-11-1200 4 ПГШ-11-50 ГМН-250У

БСА-10 1 Т-330 ВГ-1700 3 ПГШ-11-50 ГМН-350

БСА-15 1 Т-500 ВГ-1700 4 ПГШ-11-50 ГМН-350

4.3. Усовершенствование технологии вскрышных и добычных работ с применением выемочных машин непрерывного действия фрезерного типа. Несмотря на значительные преимущества поточных технологий с применением выемочных машин фрезерного типа по сравнению с традиционными, возможно дальнейшее повышение их эффективности за счет устранения ряда существенных недостатков, к которым следует отнести во-первых, простой автотранспорта под загрузкой около выемочной машины, во-вторых, простой выемочной машины во время замены автотранспорта, в-третьих, неприспособленность фрезерного оборудования для работы на слабых связных вскрышных породах, находящихся как в талом так и в мерзлом состоянии. В значительной мере уменьшить простой автотранспорта под загрузкой около выемочной машины можно за счет применения прицепного бункера к выемочной машине. В этом случае бункер загружается ленточным конвейером выемочной машины, а автотранспорт загружается из бункера без остановки выемочной машины. Во время замены автосамосвалов комбайны простаивают и производительность их снижается в среднем на 20%. Как правило комбайны работают в комплекте с 3-5 автосамосвалами, количество которых зависит от их грузоподъемности и дальности транспортировки породы. Однако, независимо от грузоподъемности и дальности транспортировки породы, один из автосамосвалов практически постоянно простаивает под загрузкой. Наличие бункера у комбайна (рис. 14) позволяет уменьшить количество транспортных средств на одну единицу, что также повышает эффективность выполнения работ

Другой вариант повышения эффективности послойно-полосовых технологий с применением выемочных машин непрерывного действия фрезерного типа это замена автосамосвалов или землевозов (углевозов) на скреперы с удлиненными ковшами и наличием интенсификаторов загрузки ковша типа ППС. По этой технологии на рабочих площадках уступов работают выемочные машины фрезерного типа, которые разрыхляют породу фрезой и укладывают ее с помощью горизонтального ленточного конвейера или с помощью горизонтального и наклонного поворотного конвейеров определенным слоем и полосой. Скреперы с удлиненными ковшами и ППС зачерпывают разрыхленную породу и транспортируют ее во внутренние или внешние отвалы. Эта технология работ позволяет исключить простои выемочной машины при замене транспортного средства и простои транспортного средства под загрузкой.

Такая технология вполне оправдана на вскрышных работах, а также добычных при незначительном угле падения залежи полезных ископаемых и достаточной мощности пла-

стов Работа скреперов с длинными ковшами и интенсификаторами загрузки в комплекте с выемочными машинами фрезерного типа позволяет повысить эффективность открытых горных работ в течении летнего и зимнего периода года в 1,5...2 раза по сравнению с технологией связанной с буровзрывным рыхлением и комплектом экскаватор-автосамосвал.

Ь

*.. г __..- .<_'.ич

- 1111111111111

Рис 14. Технологическая схема работы выемочной машины с бункером (а) и загрузка автосамосвала породой из бункера (б) 1- выемочная машина, 2- бункер с приводными колесами; 3- автосамосвал

Скреперы при этом с1ановягся всесезонными машинами, поскольку зачерпывают разрыхленную талую или мерзлую породу. При перепаде верхнего и нижнего горизонтов п карьере более 250-270 м возможна постановка наклонных подъемников для транспортных средств, которые в значительной мере снижают дальность транспортирования породы. Фрезы выемочных машин непрерывного действия оборудованы зубьями с узкой по ширине и овальной по форме режущей кромкой Такие зубья обеспечивают высокое удельное давление на забой, что позволяет разрушать очень крепкие породы Однако, такие зубья

мало приспособлены для фрезерования слабых связных (суглинков, глин) пород, как в талом, так и мерзлом состоянии. Эти зубья нарезают узкие канавки в забое, оставляя целики породы между канавками, так как на связных однородных мелкозернистых породах развал прорези незначителен или совсем отсутствует. Соприкосновение корпуса фрезы с целиками породы в забое приводит к стопорению выемочной машины. При работе на связных породах необходимы зубья фрезы с широкой режущей кромкой, при этом режущие кромки всех зубьев, вынесенные условно на одну образующую, должны перекрывать ее без промежутков между собой. Используя теоретические зависимости для определения сопротивления резанию мерзлых пород (раздел 2), можно определить потребную мощность на рабочем органе при ступенчато-шахматной расстановке зубьев и трехкратном повторении ее по ободу рабочего органа. Результаты расчетов свидетельствуют (таблица 2) о принципиальной возможности работы машин послойного фрезерования на вскрышных мерзлых мелкозернистых породах, а также на мерзлых породах с 20% содержанием крупнообломочных включений размером 10... 15% см.

Таблица 2

Значения установленной и потребной мощностей на привод рабочего органа машин фрезерного типа при работе на мерзлых мелкозернистых породах

Марка машины Установленная мощность на рабочем органе, кВт Потребная мощность на рабочем органе при работе на однородных мелкозернистых мерзлых породах, кВт Потребная мощность на рабочем органе на мерзлых породах с 20% содержанием крупнообломочных включений, кВт

КСМ-2000 370 238 365

КСМ-4000 740 475 734

КСМ-2000К 1100 • 510 890

3500SM 450 290 443

4200SM 550 352 544

4.4. Повышение эффективности вскрышных работ на мелкозернистых талых породах с применением скреперов. Существенного повышения эффективности вскрышных работ на мелкозернистых талых породах без крупнообломочных включений, например на угольных разрезах, может быть достигнуто путем применения скреперов увеличенной грузоподъемности. Если грузоподъемность возрастает за счет удлинения ковша и применения ППС, то соотношение веса скрепера к емкости ковша 0/Ук уменьшаем. При увеличении длины ковша скрепера в 2,5 раза соотношение С/Ук приближается к соотношению веса автосамосвала к объему его кузова. Однако время простоя автосамосвалов под загрузкой у карьерного экскаватора больше, чем время черпания породы скреперами с ин-тенсификаторами загрузки. Кроме того, при оценке себестоимости производства работ и экономической эффективности необходимо учитывать затраты, связанные с работой одноковшового экскаватора при загрузке автосамосвала, и бульдозера на планировочных работах в отвалах, которые при работе скреперов отсутствуют. В конечном итоге удельные приведённые затраты на выполнение вскрышных работ скреперами меньше, чем у комплекта экскаватор - автосамосвал - бульдозер, если дальность транспортировки породы не превышает 3,5 км. Следует отметить, что среднее расстояние транспортирования породы редко превышает 3,5 км.

4.5. Технологические решения по повышению эффективности вскрышных и добычных работ на предварительно взорванных породах. В настоящее время появились прогрессивные технологии ведения взрывных работ, из которых наибольший интерес с экономической и экологической точки зрения представляет взрывание в искусственно соз-

данном двухстороннем демпфирующем зажиме. При взрыве в глубокозажатой среде увеличивается содержание в горной массе малых по размеру фракций (до 500 мм) с 70 до 90%. Измельчение породы при взрыве до фракций, основная масса которых имеет размер не более 500...600 мм, позволяет применить для выемки и транспортировки скреперы с повышенной емкостью ковша и наличием интенсификаторов загрузки типа ППС. Такие скреперы могут работать самостоятельно, т.е. без комплектации с другими машинами, если взрыв производится на нижнем горизонте карьера или со стороны рабочих площадок. При взрыве уступов скреперы могут работать в комплекте с карьерным экскаватором. Гидравлические карьерные экскаваторы с поворотными раскрывающимися ковшами предпочтительнее по сравнению с экскаваторами с гибкой подвеской рабочего оборудования. Это преимущество заключается в реализации больших удельных усилий на породу и расширении технологических возможностей при черпании. Раскрывающиеся ковши с эксцентрическим закреплением козырька позволяют дополнительно повысить производительность экскаватора и всего комплекта машин Работа скреперов с удлинёнными ковшами в комплекте с экскаватором возможна во-первых, с загрузкой ковша экскаватором, а во-вторых, с зачерпыванием скрепером породы, уложенной полосой экскаватором Работа машин по первому варианту связана с длительной по времени загрузкой ковша скрепера. Время загрузки ковша скрепера экскаватором в 2...3 раза больше времени зачерпывания ковша самим скрепером. Кроме того следует учесть простои экскаватора при замене очередного скрепера, которое составляет 20...40 секунд Работа комплекта экскаватор-скрепер по второму варианту (рис. 16) не связана с простоями скреперов и экскаватора.

''ШЙИйшГ

йТгтТГГГттггг

во

лтгтртгггтт

ттттттттттттттттттт

Рис 16 Технологическая схема отработки взорванного уступа скреперами с удлиненными ковшами и интенсификаторами загрузки в комплекте с гидравлическим карьерным экскаватором 1-карьерпый гидравлический экскаватор, 2- скрепер

Рис 17 Технологическая схема выемки и транспортировки взорванной породы на уступе карьера с помощью бульдозерно-скреперных агрегатов (I) и большегрузных скреперов (. ППС (2)

В данном случае нет жесткой гехноло! ической связи между работой скрепера и экс-каваюра. Необходимо только одно, чтобы до подхода очередного скрепера была отсыпана полоса породы достаточной длины и более или менее ровным слоем. Формирование этой полосы может быть начато сразу же вслед за скрепером, зачерпывающим породу. Отсутствие простоев скреперов и экскаватора позволяет уменьшить количество скреперов на еди-

ницу, даже в гом случае, если повысить производительность экскаватора за счет применения ковшей с эксцентрическим закреплением козырька. Другая технологическая схема работы большегрузных скреперов с ГТПС на зачерпывании и транспортировке взорванной горной массы может быть в комплекте с БСА. В эгом случае БСА (рис. 17) производят разволовку взорванной горной массы по рабочей площадке уступа и выравнивают (планируют) взорванную горную массу с целыо прохода по ней скреперов. Одно из существенных преимуществ работы БСА и скреперов в данной технологической схеме является то, что оба типа машин осуществляют зачерпывание породы под уклон. Эффективность обоих технологических решений достигается за счет меньших затрат на приобретение техники, отказа от бульдозеров, отсутствия простоя транспорта у экскаватора при загрузке.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, разработаны и научно обоснованы технологические, технические, экономические и экологические решения, которые в совокупности своей вносят значительный вклад в практику и ускорение научно-технического прогресса в области открытой разработки месторождений полезных ископаемых, обеспечивая повышение эффективности добычи различных полезных ископаемых в сложных условиях освоения месторождений Дальневосточного региона. В диссертационной работе выделены и решены наиболее важные вопросы открытых горных работ для Дальневосточного региона, а именно, разработка месторождений золота и угля Предлагаемые технологии могут быть использованы при разработке мелкозернистых пород в талом и мерзлом состояниях, на породах с крупнообломочными включениями, на крепких породах (с коэффициентом крепости до восьми единиц по шкале М М. Протодьяконова) без применения буро-взрывных работ и, наконец, на очень крепких породах после разрушения взрывом.

В работе исстедовано взаимодействие рабочих органов горных машин с породой. Рекомендованы параметры рабочего оборудования горных машин или машин в целом, на базе полученных теоретических и экспериментальных результатов исследований Разработаны новые способы ведения открытых горных работ на основе предлагаемых горных машин и оборудования. Предлагаемые способы и техника частично апробированы на производстве и зарекомендовали себя как эффективные. Техническая документация на другие предлагаемые технологические решения и технику переданы на производство с целью внедрения.

Основные научные и практические выводы, полученные в результате проведенных исследований, заключаются в следующем:

1 Разрабо1анный метод аналитического расчега сомрошвлений выемке мерзлых однородных и неоднородных пород путем резания (рыхления) на основе интегрирования напряжений, возникающих по поверхности отделения элемента стружки, для всех основных способов резания (блокированное, сотовое, щелевое) позволяет достоверно определять нагрузки на рабочих органах машин, предназначенных для разрушения мерзлых пород, поскольку результаты расчета с малой степенью погрешности совпадают с экспериментальными данными.

2. Регрессионные уравнения для определения геометрических параметров поперечных сечений прорезей, образующихся после прохода зубьев, а также энергоемкости и сопротивлений резанию (черпанию) мерзлых пород, полученные на основании экспериментальных исследований в зависимости от размеров режущего инструмента и их расстановки на рабочих органах выемочных машин, в совокупности с аналитическим методом расчета, позволили:

- усовершенствовать одноковшовые и траншейные роторные экскаваторы для разработки мерзлых пород на рабочих площадках уступов;

- установить возможность разрушения мерзлой породы на рабочих площадках усту-

пов машинами послойного фрезерования и разупрочнения бортов уступов дискофрезер-ным оборудованием на базе одноковшовых экскаваторов;

- обосновать постановку рыхлительного оборудования на бульдозерно-скреперные агрегаты

3 Необходимое усилие для выемки блоков мерзлой породы из разупрочненных откосов уступов определяется методом интегрирования предельных разрывных напряжений в перемычках между разупрочняющими пустотами в породе

4 Предложенная и апробированная в производственных условиях технология разупрочнения промерзших рабочих площадок уступов угольных карьеров с помощью усовершенствованного рабочего оборудования строительных экскаваторов с рыхлительными зубьями на днище ковша или с помощью модернизированных роторных траншейных экскаваторов, а откосов путем нарезания щелей дискофрезерным оборудованием или бурением, по себестоимости в полтора раза дешевле, чем взрывным способом

5. Обосновано, что эффективная дальность транспортирования породы бульдозер-но-скреперными агрегатами находится в пределах от 20 до 300 м Если дальность транспортирования породы более 300 м, то эффективнее скреперы, а менее 20 м - бульдозеры Это обстягельство позволяет при использовании бульдозерно-скреперных агрегатов увеличить размеры добычных блоков, например на россыпных месторождениях.

6 Предложенный и апробированный в производственных условиях способ ведения добычных работ на россыпных месторождениях двухкрылыми блоками параллелограмм-ной конфигурации с применением бульдозерно-скреперных агрегатов (БСА) вместо бульдозеров. объединением нескольких гидровашгердов и возможностью прохода БСА над их приемными бункерами, позволяет уменьшить вдвое число работающей техники, увеличить размеры добычных блоков, уменьшить число перестановок промывочного оборудования за сезон и тем самым повысить эффективность работы по сравнению с традиционным бульдозерным способом Данный способ можно эффективно использовать на техногенных россыпях так как с одной установки промывочного оборудования можно отраба1ынать одновременно несколько 1але-эфельпых отвалов.

7 На основе тяговых и прочностных расчетов выявлена возможность увеличения емкости ковшей скреперов в 2...3 раза за счет их удлинения, применения интенсификато-ров загрузки в виде промежуточных подгребающих стенок (ППС), установки переднего и заднего механизмов подъема-опускания ковша Эти усовершенствования конструкции скреперов приводят к меньшей себестоимости выполнения выемочно-транспортных работ по сравнению с комплектом машин экскаватор-автосамосвалы-бульдозер

8 Теоретические и экспериментальные исследования процесса выемки породы скреперами с удлиненными ковшами и перемещения породы внутри ковша по наиболее рациональной траектории с помощью ППС подтвердили, во-первых, хорошую сходимость результатов эксперимента с результатами аналитического расчета, во-вторых, правомерность разработанных аналшическнч зависимостей с использованием законов мечамикп сыпучей среды для определения сопрошвлений перемещению породы с помощью III 1С, в-третьпч, преимущества ППС но сравнению с другими интенсификаторамн Эти исследования даю г основу для разработки новых технологических решений по выемке и транспортировке породы на карьерах.

9 Анализ нагрузок, действующих в процессе разгрузки породы из ковшей гидравлических экскаваторов с простой и сложной траекторией движения козырька и кинемати-чеекпн анализ движения козырька по сложной траектории качания при эксцентрическом закреплении его к днищу, показывает преимущество последнею исполнения В этом случае улучшается процесс выемки за счет десятикратного уменьшения сопротивлений выгрузке породы Производительность экскаваторов увеличивается на 4 5 % из-за уменьшения beta Iидроцилиндров раскрытия ковша и соответственно возможного увеличения

вместимости ковша Повышение производительности экскаваторов с эксцентрическим закреплением козырька к днищу ковша способствует повышению эффективности открытых горных работ по различным технологическим схемам, поскольку экскаваторы в комплекте машин являются, как правило, головными

10. Обоснование возможности применения в практике о 1 крытых горных работ усовершенствованной техники, повышающей эффективность процесса выемки породы, а именно, бульдозсрно-скреперных агрегатов, большегрузных скреперов с ППС, выемочных машин послойно! о фрезерования, I идравлических одноковшовых экскаваторов с эксцентрическим закреплением козырька к днищу ковша, позволяет рекомендовать к внедрению новые прогрессивные технологические схемы, к которым следует отнести:

- разволовку предварительно взорванной крепкой породы бульдозерно-скреперными агрегатами, или одноковшовыми гидравлическими экскаваторами с последующей выемкой и транспортировкой ее скреперами с ППС;

- разработку крепких и мерзлых пород выемочными машинами фрезерного типа с последующей выемкой и транспортировкой их скреперами с ППС;

- разработку крепких и мерзлых пород выемочными машинами фрезерного типа с накопительным бункером с последующей транспортировкой их автосамосвалами,

- разработку крепких и мерзлых пород выемочными машинами фрезерного типа с последующей выемкой и транспортировкой их скреперами с ППС.

Доход (чистый дисконтированный) определен по отдельным месторождениям. По Уральскому >юльному разрезу расчетный чистый дисконтированный доход (ЧДД) от внедрения в технологию вскрышных работ выемочных машин фрезерного типа с бункерами составляет 4689000 у.е. (за шес1ь лет эксплуатации), а в комплекс с большегрузными скреперами 15200000 у.е. Расчетный ЧДД от применения технологии с использованием бульдозерно-скреперных агрегатов по артели старателей «Восток» составляет 1612500 у.е. Расчетный ЧДД от применения безвзрывной технологии разупрочнения уступов в зимнее время с использованием роторных траншейных экскаваторов и дискофрезерного оборудования на '30-6121 на Лучегорском угольном разрезе составляет 1669000 у е

Все предлагаемые технологии и техника значительно улучшают экологическую обстановку в районах их применения. Предлагаемые технологии и техника могут быть использованы и в других районах Российской Федерации с аналогичными горноклиматическими условиями.

Основное содержание диссертации опубликовано в наиболее важных работах:

А. Монографии

1. Шемякин С.А. Разрушение мерзлых мелкозернистых и крупнообломочных пород резанием (рыхлением). Изд-во' Приамурское географическое общество. Хабаровск. 2003.143 с.

2 Шемякин С А , Мамаев Ю.А , Иванченко С.П Новые технологии открытой разработки месторождений Изд-во Приамурское географическое общество Хабаровск 2003 -130 с.

Б. Доклады, статьи.

3. Шемякин С. А. Технологические и инженерные решения разупрочнения уступов карьеров в зимнее время. «Известия высших учебных заведений. Горный журнал». 2003. №1 С 25-31

4. Шемякин С. А., Чебан А 10 , Клнгупов Е. С. Повышение эффективности послойно-полосовой технологии открытых горных работ с применением выемочных машин фрезерного типа и скреперов. Горный журнал. 2003. № 4-5. С. 48-50.

5 Шемякин С.А., Мамаев Ю.А. Безвзрывные технологии для угольных разрезов, ме-

сторождений руды и минерального сырья Дальнего Востока Итоги и проблемы производства, науки и образования в сфере добычи полезных ископаемых открытым способом Материалы международной научно-технической конференции. 10-11 октября 2002г. - Екатеринбург: УГГА, 2002. С. 151-154.

6 Шемякин С.А. Землеройная техника для разупрочнения промерзшего вскрышного слоя породы в угольных разрезах // Строительные и дорожные машины 2002. №8. С 1012.

7. Шемякин С.А Определение сопротивлений резанию мерзлых грунтов сотовым способом // Строительные и дорожные машины. 2002. №4. С. 27-31.

8. Шемякин С А. Горные машины для разупрочнения промерзшего поверхностного слоя породы в угольных разрезах // Горные машины и автоматика. 2001 №10. С. 14-17.

9. Шемякин С.А. , Чебан А.Ю., Лобанова Е.А. Комплексная механизация открытых горных работ с применением скреперов Интерстроймех 2002. Материалы Международной науч-но-техн. конф.-Могилев: МГТУ. 2002. С. 313-315.

10. Мамаев Ю.А., Шемякин С.А. Безвзрывная технология вскрышных работ в зимний период. Горный журнал. 2001. №8. С. 24-26.

11. Шемякин С.А., Домнин Ю.В., Крадинов И С. Ковши одноковшовых гидравлических экскаваторов для разработки мерзлого фунта //Строительные и дорожные машины. 1982. №8. С. 4-5.

12. Шемякин С.А. Снижение энергоемкости выгрузки грунта из ковша экскаватора Материалы Международной научно-технической конференции Интерстроймех-98. Вороиеж-98. С. 147-148.

13 Шемякин С.А. Раскрывающийся ковш с эксцентрическим закреплением козырька // Строительные и дорожные машины. 2001. №6. С. 32-33.

И.Шемякин С.А. Повышение эффективности скреперов // Строительные и дорожные машины. 2001. №1. С. 14-16.

15 Шемякин С А. Определение длины ковша скрепера с подгребающим устройством Сборник докладов на XIV Международной научно-технической конференции.-Киев. 1991. С. 173-175.

16. Шемякин С.А. О технологии добычных работ на россыпных месторождениях с применением бульдозерно- скреперно-рыхлительных агрегатов. Горный журнал . 2002. №2 с. 42-43.

17 Шемякин С А. Оценка эффективности бульдозерно- скреперных агрегатов при разработке россыпных месторождений. Горный журнал. 2001 №5. С. 31-32

18. Шемякин С.А. Повышение эффективное!и открытых горных работ по специальной транспортной схеме с применением скреперов. Сборник трудов Международной научно-технической конференции. Автомобильный транспорт Дальнего Востока Хабаровск. 2000. С. 114-117.

19 Мамаев Ю А., Шемякин С.А Технико-технологическое переоснащение открытой добычи золота в Дальневосточном регионе Итоги и проблемы производства, науки и образования в сфере добычи полезных ископаемых открытым способом. Материалы Международной научно-технической конференции. 10-11 октября 2002г Екатеринбург' УГГА, 2002. С. 185-190.

20.Шемякин CA Выбор расстановки зубьев на рабочих органах роторных и цепных траншейных экскаваторов, используемых при разработке мерзлых грунтов Строительные и дорожные машины. Сборник научных трудов ХГТУ. 1998. С. 28-31.

21 Шемякин С.А., Гринев И.И Функциональные зависимости показаний твердомера СКБ «Газстроймашина» от числа ударов плотномера ДорНИИ для мерзлых грунтов. 1982,5 с. Деп. в ЦНИИТЭстроймаша 27.04.1982, №359г_

22. Шемякин С.А. Влияние крепости мерзлою itpfl^fi; ЙА ины резания на

ЬИЕ _ С.Ия'Л''

форму поперечного сечения вырезаемой стружки. Строительные и дорожные машины // Сборник научных трудов. ХГТУ. 1998. С. 25-28.

23. Шемякин С. А., Мамаев Ю. А., Иванченко С. Н. Повышение эффективности послойно-полосовой технологии открытых горных работ с применением выемочных машин фрезерного типа и скреперов. Проблемы ускорения научно-технического прогресса в отраслях горного производства: Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию ННЦ ГП-ИГД им. А. А. Скочинского и 50-летию Института обогащения твердых горючих ископаемых (27-29 ноября, г. Люберцы). М.: ННЦ ГП-ИГД им. А. А. Скочинского, 2003. С. 207-211.

24. Мамаев Ю.А., Шемякин С.А. Повышение эффективности добычных работ при открытом способе разработки россыпных месторождений// Колыма. 2001. №3. С. 23-25.

25. Шемякин С.А., Клигунов Е.С. Сопротивление резанию однородных и неоднородных мерзлых пород // Строительные и дорожные машины. 2004. №2. С. 37-42.

В. Изобретения

26. Авторское свидетельство № 1208143 (СССР). Ковш скрепера/ С.А. Шемякин, С.Е. Никитин и др.. Опубл. в Б.И., 1986. №4.

27. Авторское свидетельство № 1559056 (СССР). Ковш скрепера/ С.А. Шемякин, Е.С. Глухов и др.. Опубл. в Б.И., 1990. №15.

28. Авторское свидетельство № 1456512 (СССР). Ковш экскаватора/ С.А. Шемякин, A.B. Лещинский, C.B. Зорькин и др.. Опубл. в Бюл., 1989. №5.

29 Патент № 2188279 (Россия). Скрепер /С.А. Шемякин. Опубл. 27.08.2002. Бюл. №24.

30. Авторское свидетельство № 1201422 (СССР). Бульдозерное оборудование / С.А. Шемякин, Ю.А. Шафрыгин и др.. Опубл.30.12.85 Бюл., №48.

31. Авторское свидетельство № 1553615 (СССР) Ковш скрепера/ С.А. Шемякин,С.В. Бондаренко и др.. Опубл. 30.03.90. Бюл. №12.

32. Авторское свидетельство № 1373765 (СССР). Ковш экскаватора/ С.А. Шемякин, O.A. Колесников и др. Опубл 15.02 88 Бюл., №6

33. Авторское свидетельство № 787564 (СССР). Ковш экскаватора/ С,А. Шемякин, Н.В. Домнин, И.С. Крадинов и В.В. Назаров. Опубл. 15.12.80. Бюл.№46.

34.Патент № 2122073. Рабочее оборудование гидравлического экскаватора / С.А. Шемякин , A.B. Пассар. Опубл. 20.11.98. Бюл.№32.

35.Патент № 2187600. Рабочее оборудование гидравлического экскаватора / С.А. Шемякин. Опубл. 20.08.2002. Бюл.№23.

36. Патент № 2187647. Способ разупрочнения поверхностного слоя уступов карьера при сезонном промерзании породы / С.А. Шемякин.Опубл. 20.08.2002. Бюл.№23.

37. Патент № 2194860. Способ добычных работ на открытых россыпных месторождениях / С.А. Шемякин, Ю.А. Мамаев. Опубл. 20.12.2002. Бюл. №35.

38. Авторское свидетельство № 1457972 (СССР). Устройство для непрерывной очистки воздуха/С.А. Шемякин, Т.С. Титов, В.М. Задвернюк. Опубл. 15.02.89. Бюл. №6.

39. Авторское свидетельство №1369773 (СССР). Устройство для непрерывной очистки воздуха / Т.С. Титов, С.А. Шемякин, Л.И. Фридман, В.М. Задвернюк. Опубл. 30.01.88. Бюл. №4.

40. Авторское свидетельство № 1353479 (СССР). Устройство для непрерывной очистки воздуха / С.А. Шемякин, Т.С. Титов, В.М. Задвернюк, A.C. Шемякин. Опубл. 23.11.87 Бюл. №43.

ШЕМЯКИН СТАНИСЛАВ АРКАДЬЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ НА ОСНОВЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССА

ВЫЕМКИ ПОРОД

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Подписано в печать 15.04.04. Формат 60x84 1/16 Бумага писчая. Гарнитура «Тайме». Печать офсетная Усл. печ л 2 Уч.-изд. л. 1,8. Тираж 100 экз. Заказ 118. Отдел оперативной полиграфии издательства Хабаровского государственного технического университета. 680035, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136.

- ft Л -H

РНБ Русский фонд

2005^4 5032

Содержание диссертации, доктора технических наук, Шемякин, Станислав Аркадьевич

ВВЕДЕНИЕ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ И ПРАКТИКИ ПРИМЕНЕНИЯ ГОРНОЙ ТЕХНИКИ НА ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАЗРАБОТКАХ.

1.1. Технологии и практика применения горной техники на открытых угольных разработках.

1.2. Технологии и практика применения горной техники на открытых россыпных месторождениях.

1.3. Состояние изученности процесса резания (рыхления) многолетне-мерзлых, сезонномерзлых, мелкозернистых и крупнообломочных пород.

1.4. Современные оценки эффективности работы скрепер - дозерных агрегатов и особенности черпания пород этими машинами.

1.5. Изученность процесса выемки пород скреперами, оснащенными интенсифицирующими устройствами в виде промежуточных подгребающих стенок.

1.6. Цель, задачи и методы исследований.

Выводы.

4 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫЕМКИ ПОРОДЫ

РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ ГОРНЫХ МАШИН.

2.1. Определение сопротивлений резанию (рыхлению) мерзлой породы.

2.1.1. Характер стружкообразования и схемы предельных состояний отделяющихся элементов стружки в процессе резания мерзлой мелкозернистой дисперсной породы.

2.1.2. Определение максимального значения сопротивления резанию мерзлой мелкозернистой породы блокированным спо

• собом.

2.1.3. Определение максимального сопротивления резанию мерз* лой мелкозернистой породы сотовым способом.

2.1.4. Определение максимального сопротивления резанию связной мерзлой мелкозернистой породы при малых значениях отрицательных температур.

2.1.5. Определение сопротивления резанию мерзлой мелкозернистой породы щелевым способом. 2.1.6. Схемы действия сил и напряжений на отделяющийся элемент стружки и определение максимального значения касательной и нормальной составляющих сопротивления резанию породы с крупнообломочными включениями. Ю

2.2. Определение усилия для выемки блоков мерзлой породы из разупрочненных откосов уступов.

2.3. Обоснование применения длинных ковшей на скреперах и сопротивление перемещению промежуточных подгребающих стенок внутри ковша скрепера при зачерпывании породы.

2.4? Определение сопротивлений и времени разгрузки породы из раскрывающихся ковшей гидравлических экскаваторов.

2.5. Обоснование применения бульдозерно-скреперных (БСА) и бульдо-зерно-скреперно-рыхлительных (БСРА) агрегатов на открытых гор

6 ных работах.

Выводы.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЫЕМКИ МЕРЗЛЫХ ГОРНЫХ ПОРОД.

3.1. Конструкция стенда и методика исследований резания мерзлых пород одиночным зубом.

3.2. Характер и степень влияния крепости породы, глубины резания, ширины зуба на форму развала в прорези, определение площади попе

• речного сечения стружки, сопротивлений и энергоемкости при различных способах резания.

3.3: Влияние процентного содержания крупнообломочных включений, размеров включения на сопротивление резанию.

3.4. Методика и результаты экспериментальных исследований выемки мерзлой породы усовершенствованными экскаваторами непрерывного действия (ЭТР) и циклического действия (ЭО).

• Выводы.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЫЕМКИ ТАЛЫХ ПОРОД В ЛАБОРАТОРНЫХ И ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ.

4.1. Конструкция стенда и методика исследований сопротивлений черпанию породы моделью ковша скрепера и промежуточной подгребающей стенкой (ППС) внутри ковша.

4.2. Результаты исследования сопротивлений и энергоемкости черпания породы ковшами скреперов с ППС и степени наполнения ковша при различных углах наклона днища.

4.3. Устройство стенда и методика исследования усовершенствованной конструкции ковша гидравлического экскаватора в процессе разгрузки породы.

4.4. Результаты исследований времени выгрузки породы из раскрывающихся ковшей одноковшовых гидравлических экскаваторов и возникающих усилий на штоках гидроцилиндров подъема козырька.

Выводы.

5. ПРЕДЛАГАЕМЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ ДНЯ РОССЫПНЫХ И УГОЛЬНЫХ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА.

5.1. Безвзрывная технология вскрышных работ в зимний период применительно к угольным месторождениям.

5.1.1. Необходимое количество буровых станков при работе на мерз* лых породах и их комплектация с карьерными экскаваторами.

5.1.2. Параметры дискофрезерного оборудования для разупрочнения промерзшего откоса уступа.

5.1.3. Потребное количество одноковшовых экскаваторов, оборудованных ковшами с рыхлительными зубьями на днище, для разупрочнения промерзшего поверхностного слоя рабочей площадки уступа.

5.1.4. Обоснование использования комплекта машин - роторные траншейные (ЭТР) и одноковшовые карьерные (ЭКГ) экскаваторы для разупрочнения рабочих площадок и выемки мерзлой породы из разупрочненных уступов.

5.2. Технология добычных работ на россыпных месторождениях с применением бульдозерно-скреперных (БСА) или бульдозерно-скреперно-рыхлительных (БСРА) агрегатов.

5.2.1. Оценка эффективности бульдозерно-скреперных и бульдозерно-скреперно-рыхлительных агрегатов при разработке россыпных месторождений.

5.2.2. Размеры добычных блоков при транспортировании песков к приемным бункерам гидровашгердов с помощью БСА (БСРА).

5.3. Усовершенствование технологии вскрышных и добычных работ с применением выемочных машин непрерывного действия фрезерного типа и скреперов.

5.4. Повышение эффективности вскрышных работ на мелкозернистых талых породах с применением скреперов.

5.5. Технологические решения по повышению эффективности вскрышных и добычных работ на предварительно взорванных крепких породах с применением одноковшовых гидравлических карьерных экскаваторов, скреперов с повышенной вместимостью ковша и бульдозерно-скреперных агрегатов.

Выводы.

6. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.

6.1. Экологическая оценка новых технологий разработки россыпных и угольных месторождений.

6.2. Экономическое обоснование предлагаемых технологий открытых горных работ.

6.2.1. Сравнение технологии разработки россыпных месторождений при использовании БСА с бульдозерным способом.

6.2.2. Преимущества безвзрывной технологии разупрочнения уступов карьеров в зимнее время по сравнению с разупрочнением буровзрывным способом.

6.2.3. Экономические показатели безвзрывной технологии вскрышей ных и добычных работ с применением выемочных машин фрезерного типа.

6.2.4. Обоснование технологии вскрышных и добычных работ с использованием модернизированных скреперов и карьерных одноковшовых экскаваторов на предварительно взорванных породах.

6.2.5. Экономическая оценка внедрения большегрузных скреперов с ф ППС и бульдозерно-скреперных агрегатов на черпании и транспортировке взорванной породы.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование эффективных технологий открытых горных работ на основе совершенствования процесса выемки пород"

Горнодобывающая- промышленность является ведущей отраслью народного хозяйства нашей страны. Объем добычи твердых полезных ископаемых приближается к 20 млрд. т/год [1]. Весомый вклад в общий объем добычи полезных ископаемых вносит Дальневосточный регион. Дальний Восток богат различными полезными ископаемыми (олово, золото, платина, серебро, железо, марганец, медь, титан, вольфрам, свинец, цинк, молибден, уран, флюорит, угли разных марок, разнообразные строительные материалы, химическое сырье) [2]. Однако начиная с 1987 г., в горнорудной промышленности России, включая и Дальний Восток, наметилась тенденция сокращения производства практически всех основных металлов и угля [3, 4, 5, 6, 7]. К началу 90-х годов горнодобывающая промышленность России, как и другие виды промышленности, попала в полосу глубокого кризиса, вызванного высокими издержками производства и отсутствием рынков сбыта произведенной продукции.

Распад СССР и нарушение хозяйственных связей, многочисленные ошибки в переходном периоде к цивилизованным рыночным отношениям сыграли дополнительную деструктивную роль на ход социально-экономических процессов в горнодобывающей промышленности. За характеризуемый период устарело технологическое оборудование, а изношенность морально устаревшей горной техники на отдельных карьерах достигла 70%. Из-за ограничения источников финансирования и резкого снижения объемов геолого-разведочных работ наметилась тенденция уменьшения прироста запасов минерального сырья. На внутреннем и внешнем рынках существенно поменялись конъюнктура потребления металлов и угля. Сложившиеся современные рыночные условия в России, в том числе и на Дальнем Востоке, вызывают необходимость существенного снижения себестоимости товарной продукции горных предприятий.

Открытый способ разработки месторождений полезных ископаемых оказывает серьезное негативное влияние на состояние окружающей среды, вызывая ландшафтные и аэрологические изменения загрязнением прилегающих к горному предприятию территорий, воздушного и водного бассейнов.

Целесообразно рассматривать два направления повышения рентабельности освоения месторождений полезных ископаемых. Первое направление связано с отработкой богатых месторождений полезных ископаемых, при этом в недрах останется бедное по содержанию минеральное сырье, которое, вероятнее всего, в перспективе будет уже не востребовано. Этот путь освоения месторождений был широко распространен в СССР и в достаточно больших масштабах практикуется в настоящее время на месторождениях Дальнего Востока.

Второе направление - это повышение рентабельности горных работ за счет внедрения новой горной техники и прогрессивных технологий добычи и переработки минерального сырья.

Актуальность работы. Применяемые в настоящее время технологии и технические средства в большинстве своем не соответствуют комплексу современных требований экономики, экологической и социальной безопасности. На россыпных месторождениях природного, природно-техногенного и техногенного типов применяется чаще всего бульдозерный способ выполнения вскрышных и добычных работ. Известно, что бульдозеры являются неэффективными с точки зрения энергозатрат машинами, поскольку перемещают горную массу волоком. Кроме того, эффективная дальность перемещения горной массы бульдозерами мала, что требует частой перестановки промывочного оборудования. Применение более мощных бульдозеров с целью повышения эффективности добычных работ даже на техногенных россыпях, где требуется валовое перемещение породы, не приносит существенной экономии, поскольку более мощная техника не комплектуется по производительности с существующим промывочным оборудованием. Практика вскрышных и добычных работ на россыпных месторождениях настоятельно требует снижения затрат на эти виды работ путем применения новой менее энергоемкой техники, модернизации промывочного оборудования первичного обогащения и совершенствования технологий добычи.

На угольных месторождениях вскрышной слой состоит преимущественно из наносных пород. Глинистые, суглинистые, супесчаные породы в вскрышном слое характерны для Лучегорского, Ерковецкого, Райчихинского и других месторождений, а достаточно крепкие песчаники (с коэффициентом крепости £=6 по шкале М.М. Протодьяконова), например, для Ургальского месторождения. Для первого ряда угольных месторождений разупрочнение вскрышного слоя осуществляется с применением буровзрывных работ в зимний период, а для второго круглогодично. Установлено, что механический способ разрушения мерзлых и пород средней крепости путем резания (рыхления), например, навесными рыхлителями на базе тракторов промышленного назначения или фрезерными машинами в 1,7.2 раза дешевле, чем буровзрывной способ. Буровзрывной способ, кроме того, является одним из самых вредных по воздействию на окружающую среду. В данном случае так же важно снизить затраты на вскрышные и добычные работы путем внедрения на угольных месторождениях безвзрывных, экологически чистых технологий и прогрессивной горной техники для разупрочнения и выемки пород.

Аналогичные недостатки существуют при освоении других месторождений, например, при вскрыше и промывке алмазосодержащих песков Якутии, вскрыше месторождений флюоритов (Приморский край), бокситов (Кольский полуостров) и т. д. В связи с этим проблема повышения эффективности и экологической безопасности разработки месторождений с коэффициентом крепости породы < 8 по шкале М. М. Протодьяконова требует научно обоснованных технических и технологических решений по созданию и применению новых выемочных и выемочно-транспортирующих машин, схем выемки и перемещения разрушенной горной массы на карьерах.

Решению этой проблемы посвящена настоящая диссертационная работа и ее решение может быть найдено путем исследования процесса выемки пород различного состояния и состава резанием (рыхлением), черпанием, выгрузкой, перемещением горной массы, совершенствования этого процесса и рабочего оборудования выемочных машин.

Работа основана на результатах НИР, выполненных в 1975-2003 гг. при непосредственном участии и под руководством автора в Хабаровском государственном техническом университете, в ИГД ДВО РАН, по прямым хоздоговорам с Главдальстроем (г. Хабаровск), Северовостокстроем (г. Магадан), а так же на результатах испытаний предлагаемых автором технологических решений в артели старателей «Восток» ассоциации «Хабаровскзолото», ЗАО «ЛуТЭК», ОАО «Ургалуголь».

Несмотря на то, что предлагаемые технологические решения в диссертации разработаны и апробированы в производственных условиях применительно к наиболее характерным для Дальневосточного региона месторождениям (россыпным и угольным), однако они пригодны для большинства месторождений, осваиваемых открытым способом. Это положение основывается на том, что процессы выемки породы однотипными горными машинами в большинстве случаев идентичны.

Целью работы является создание эффективных технологий освоения россыпных и угольных месторождений и ряда других месторождений с коэффициентом крепости пород до 8 единиц по шкале М.М. Протодьяконова на основе совершенствования процесса выемки.

Основная идея работы заключается в том, что поставленная цель достигается применением новых технических средств с усовершенствованным рабочим оборудованием, позволяющим более рационально, с точки зрения энергоемкости, воздействовать на массив породы механическим путем, а именно резанием (рыхлением), черпанием, выгрузкой или перемещением горной массы.

Задачи исследования:

1. Разработать аналитические зависимости для расчета максимальных сопротивлений резанию и черпанию мерзлой породы (с экспериментальной проверкой) и пути усовершенствования этого процесса в снижении энергоемкости при работе горных машин с различным рабочим оборудованием.

-2. Обосновать зависимость усилий для выемки блоков из разупрочненных откосов уступов карьера в зимнее время от распределения значений прочностных характеристик породы в слое промерзания и степени ослабления сечений в плоскостях отделения.

3. Выполнить технико-экономическое обоснование возможности увеличения вместимости ковшей и соответственно производительности скреперов (без изменения мощности двигателей) с интенсификаторами загрузки в виде промежуточных подгребающих стенок (1111С). Разработать аналитические зависимости для определения сопротивлений перемещению горной массы внутри ковша с помощью ППС в процессе выемки породы из массива с экспериментальным подтверждением результатов расчета.

4. Теоретически и экспериментально оценить влияние эксцентрического закрепления козырька на раскрывающихся ковшах гидравлических карьерных экскаваторов на процесс выемки породы.

5. На основе теоретических и экспериментальных исследований установить технические параметры ряда горных машин и оборудования, разработать и апробировать в производственных условиях эффективные технологии вскрышных и добычных работ с применением предлагаемых технических средств.

Методы исследований: анализ теорий взаимодействия рабочих органов горных машин с породой и технологий открытой разработки с применением техники; теоретические исследования вопросов взаимодействия рабочих органов горных машин с породой; эксперименты в лабораторных и полевых условиях на стендах и натурных машинах; разработка и обоснование новых технологических решений; разработка методик для определения основных параметров машин; натурные наблюдения, измерения и испытания; проектирование опытных образцов рабочих органов машин и опытно-эксплуатационных работ; испытания модернизированных машин и технологий в производственных условиях; технико-экономическая и экологическая оценка результатов исследований.

Основные научные положения, представленные к защите:

1. Максимальное сопротивление выемке мерзлых пород различных типов и состояния, в том числе и с крупнообломочными включениями, блокированным, сотовым или щелевым способами резания (рыхления) рассчитывается путем интегрирования напряжений по поверхности отделения стружки, а так же и перед крупнообломочным включением.

2. Метод расчета необходимых усилий для выемки блоков из разупрочнен-ных откосов уступов с учетом распределения прочных характеристик породы по глубине ее промерзания ¡1 степени ослабления сечений отделения разупрочнением.

3. Эффективность скреперования на горных выработках обеспечивается увеличением длины и, следовательно, вместимости ковшей скреперов с интенсифи-. каторами загрузки в виде промежуточных подгребающих стенок, сопротивление перемещению которыми горной массы внутри ковша аналитически определяется с использованием принципа пассивного отпора породы на подпорную стенку.

4. Теоретическое и экспериментальное обоснование возможности и эффективности эксцентрического закрепления козырьков на раскрывающихся ковшах гидравлических карьерных экскаваторов, обеспечивающее повышение производительности выемки породы.

5. Прогрессивные технологические решения с обоснованием:

- разупрочнения промерзших уступов угольных карьеров со стороны рабочих площадок траншейными экскаваторами, со стороны откосов дискофрезерным оборудованием или бурением;

- выемки и транспортировки крепких (Г=6.8) и мерзлых пород (1=2.3) машинами послойного фрезерования и скреперами;

- вскрышных и добычных работ на россыпных месторождениях бульдозер-но-скреперно-рыхлительными агрегатами с модернизацией промывочного оборудования первичного обогащения.

Научная новизна работы:

1. Разработаны схемы (физические модели) действия сил и напряжений в предельном равновесии отделяющихся элементов стружки в процессе выемки путем резания (рыхления) мерзлых мелкозернистых пород различных типов, в том числе мелкозернистых пород при малых значениях отрицательных температур (-1.-5°С), мерзлых пород с крупнообломочными включениями для блокированного, сотового и щелевого способов резания, на основе которых выведены аналитические зависимости для расчета максимальных значений касательной и нормальной составляющих сопротивлению резанию.

2. Выявлены характер и степень зависимости среднемаксимальной касательной составляющей сопротивления резанию (рыхлению) мерзлой породы от количества в ней (по массе) крупнообломочных включений.

3. Установлена зависимость усилия выемки блока мерзлой породы из разу-прочненного откоса уступа от диаметра пробуренных скважин, расстояния между скважинами (или глубины щелей, нарезанных в откосе дискофрезерным оборудованием) и распределения предельных изгибающих напряжений в ослабленных разупрочнением сечениях откоса.

4. Установлены закономерности изменения металлоемкости, удельной металлоемкости, энергоемкости, производительности и эффективности работы скреперов от длины ковша и, следовательно, его вместимости, при неизменной мощности двигателя и уставлена рациональная длина ковша скрепера с интенси-фикатором загрузки в виде промежуточной подгребающей стенки.

5. Выявлено влияние угла наклона днища ковша скрепера на коэффициент его заполнения, определена наиболее рациональная, с точки зрения энергоемкости, траектория движения промежуточной подгребающей стенки (1И 1С) в ковше и разработаны аналитические зависимости для определения сопротивления перемещению породы внутри ковша с помощью 1111С с использованием законов механики сыпучей среды.

6. Выполнен анализ возникающих сопротивлений при раскрытии ковшей экскаваторов с простым (по окружности) и сложным (по окружности и вниз) движениями козырька в процессе выгрузки породы. Установлена зависимость для определения ускорения движения козырька вниз и возможность достижения им ускорения свободного падения, при котором нагрузки на штоки гидроцилиндров раскрытия ковша уменьшаются в 10 раз.

7. Обоснованна эффективная технологическая схема разупрочнения промерзших уступов карьеров с помощью траншейных экскаваторов, буровых станков (дискофрезерного оборудования) с расчетом комплекта машин (пат. ГШ 2187647 и 1Ш 2187600).

8. Установлена область рационального использования бульдозерно-скреперных агрегатов (БСА) и разработана эффективная технологическая схема добычных работ на россыпных месторождениях с применением БСА, с комплектованием промывочного оборудования и определением размеров добычного блока (пат. Яи 2194860).

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена использованием апробированных методов моделирования, теорий прочности и механики сыпучей среды, результатами проведенных численных и инструментальных исследований, выполненных в производственных и лабораторных условиях, высокой сходимостью их результатов, внедрением разработок на горных предприятиях с положительным экономическим эффектом, апробацией результатов на международных конференциях, в производственных объединениях, признанием приоритета работ авторскими свидетельствами и патентами Российской Федерации.

Практическая ценность работы заключается в том, что полученные результаты исследований, обоснований и апробаций позволяют решить в едином комплексе ряд сложных и актуальных для горной промышленности задач, и в частности:

- проектировать эффективные машины и оборудование для воздействия на горные породы карьеров путем резания (рыхления);

- реализовать экологичную и экономически эффективную технологию разупрочнения промерзших уступов карьеров;

- повысить роль скреперования на открытых горных работах за счет применения большегрузных скреперов с интенсификаторами загрузки в виде ППС и путем комплектования этих скреперов с комбайнами послойного фрезерования перевести их на круглогодичную работу;

- повысить производительность карьерных гидравлических экскаваторов и тем самым увеличить объемы вскрышных и добычных работ;

- обеспечить экономически эффективную технологию добычных работ на россыпных месторождениях путем применения скрепер-дозерных агрегатов и усовершенствования оборудования первичного обогащения;

- значительно повысить объемы вскрышных и добычных работ на крепких породах (/=4.8) путем применения выемочных машин фрезерного типа в комплекте с прицепным бункером и автосамосвалами или в комплекте с большегрузными скреперами, оборудованными интенсификаторами загрузки ковша;

- обеспечить существенное повышение эффективности выемки и транспортировки предварительно взорванной породы в карьерах путем использования новых технологических схем работы с применением комплектов машин: скрепер-дозеры - большегрузные скреперы; одноковшовый карьерный гидравлический экскаватор с раскрывающимся ковшом - большегрузные скреперы с интенсификаторами загрузки породы в ковш.

Реализация результатов работы. Основные результаты исследований по разработке мерзлых пород роторными траншейными экскаваторами (ЭР-7А) с модернизированной расстановкой зубьев внедрены на объектах «Главдальст-роя» в 1972-73 гг. Годовая экономия на каждую модернизированную машину составила 6000 рублей (в ценах 1972 г). Испытанная расстановка зубьев на ЭР-7А была использована при создании экскаваторов ЭТР-254-01, которые в 198283 гг. выполнили большой объем работ на мерзлых и вечномерзлых породах при строительстве газопровода «Уренгой-Помары-Ужгород». Экскаваторные ковши с дополнительными рыхлящими зубьями на днище к одноковшовым строительным экскаваторам Э0-5015, ЭО-3322, ЭО-4121 были внедрены в 1979-81 гг. на объектах «Главдальстроя» и на предприятиях «Северовостокст-роя» (г. Магадан). Годовая экономия на один экскаватор по объектам «Главдальстроя» составила 1785 рублей (в ценах 1981 г.), а по объединению «Севе-ровостокстрой» 64 т. рублей, в среднем 3-4 т. рублей на каждую модернизированную машину (в ценах 1979 г.). В настоящее время фирма Caterpillar выпускает аналогичные ковши с рыхлительными зубьями на днище.

Конструкторская документация на сменное дискофрезерное оборудование к экскаватору ЭО-6123 для разупрочнения промерзших откосов уступов передана в 2002 г. Лучегорскому топливно-энергетическому комплексу (Лу-ТЭК) с целью изготовления и внедрения на угольных разрезах.

Технология разупрочнения промерзшего поверхностного слоя уступов прошла в 2002 г. производственные испытания в ЗАО ЛуТЭК на угольном разрезе в результате чего было выявлено, что себестоимость разупрочнения одного кубометра мерзлой породы в 1,5. 1,7 раза меньше, чем при взрывном способе.

Технология добычных работ на открытых россыпных месторождениях с применением бульдозерно-скреперного агрегата прошла производственные испытания в 2002 г. в артели старателей «Восток» ассоциации «Хабаровскзолото» по результатам которых было выявлено, что расчетный годовой дисконтированный доход на одном участке составляет 30000 у.е. (долларов).

Усовершенствованная послойно-полосовая технология открытых горных работ с применением прицепного бункера к выемочной машине КСМ-4000 и большегрузных скреперов с интенсификаторами загрузки передана для внедрения на ОАО «Ургалуголь» и прошла производственные испытания в 2002 г. на угольных разрезах, в результате чего был установлен расчетный годовой дисконтированный доход на одном блоке в размере 24000 у.е. (долларов).

Личный вклад автора состоит:

- в постановке проблем и задач повышения эффективности разупрочнения промерзшего вскрышного слоя в карьерах, снижения затрат на вскрышных и добычных работах с применением большегрузных колесных скреперов с ин-тенсификаторами загрузки, гидравлических одноковшовых экскаваторов, машин послойного фрезерования породы, в снижении затрат на вскрышные и добычные разработки россыпных месторождений с применением бульдозерно-скреперных агрегатов и модернизации промывочного оборудования первичного обогащения;

- в разработке схем действия сил и напряжений на отделяющийся элемент стружки в процессе резания (рыхления) мерзлых пород, теоретических зависимостей для определения максимальных сопротивлений резания и черпания с экспериментальным подтверждением аналитических положений;

- в обосновании применения длинных ковшей на колесных скреперах с интенсификаторами загрузки в виде промежуточных подгребающих стенок (ППС), в разработке аналитических зависимостей для определения сопротивления продвижения ППС внутри ковша с экспериментальным подтверждением теоретических положений;

- в обосновании применения раскрывающихся ковшей на одноковшовых гидравлических карьерных экскаваторах со сложной траекторией открывания козырька, разработке расчетных зависимостей для определения сопротивлений и времени разгрузки породы с экспериментальной проверкой аналитических зависимостей;

- в разработке метода расчета усилий для выемки блоков мерзлой породы из разупрочненных откосов уступов;

- в обосновании технических и конструктивных параметров рабочего оборудования горных машин для открытой разработки;

- в разработке и апробировании в производственных условиях технологий вскрышных и добычных работ с применением предлагаемой горной техники;

- в экологической оценке и экономическом обосновании предлагаемых технологий вскрышных и добычных работ с применением новой горной техники.

Апробация результатов работы. Основные положения докладывались на XIV Международной научно-технической конференции «Механизация и автоматизация земляных работ» (г. Киев, 1991); на Международной научно-технической конференции «Интерстроймех 98» (г. Воронеж, 1998); на Международной научной конференции «Автомобильный транспорт Дальнего Востока 2000» (г. Хабаровск, 2000); на Международной научно-технической конференции «Интерстроймех - 2002» (г. Могилев 2002); на Международной научно-технической конференции «Итоги и проблемы производства, науки и образования в сфере добычи полезных ископаемых открытым способом» (в связи с 75-летием B.C. Хохрякова) (г. Екатеринбург, 2002); на техническом Совете артели старателей «Восток» ассоциации «Хабаровскзолото» (г. Хабаровск, 2002); на Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию Национального научного центра горного производства - ИГД им. A.A. Скочинского и 50-летию Института обогащения твердых горючих ископаемых, 27-29 ноября 2002 г., г. Люберцы; на научно-техническом Совете Хабаровского государственного технического университета (г. Хабаровск, 2003); на «Неделе горняка - 2004» г. Москва.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 56 опубликованных работах, включая 2 монографии, 15 изобретений и патентов.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения и общей характеристики работы, 6 глав, основных выводов, заключения, списка использованных источников из 261 наименования, содержит 292 страницы текста, в том числе 13 таблиц, 90 рисунков и приложений (отдельным томом) на 67 страницах текста.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Шемякин, Станислав Аркадьевич

Выводы.

1. Разработанные, обоснованные и апробированные технологии и технические средства для их реализации способствуют улучшению экологической ; обстановки на осваиваемых месторождениях, а именно:

- на россыпных месторождениях за счет уменьшения количества машин на вскрышных и добычных работах и соответственно уменьшению вредных выбросов в окружающую среду;

- на угольных месторождениях в результате замены буро-взрывного способа разупрочнения уступов механическим и тем самым устранению вредного влияния взрыва

- уменьшению вредного воздействия на окружающую среду и людей запыленности и загазованности в карьерах, на обогатительных фабриках, дро-бильно-перегрузочных установках и т. д. путем применения устройств непрерывной очистки воздуха, разработанных при участии автора;

- использованию скреперов с регулируемым средним выступающим ножом, которые повышают качество и скорость рекультивации земель.

2. Эффективность предлагаемых технологических решений достигается:

- на россыпных месторождениях за счет внедрения прогрессивной выемочной техники (БСА или БСРА) и модернизации промывочного оборудования первичного обогащения;

- на угольных месторождениях путем замены взрывного способа разупрочнения промерзших уступов в зимнее время машинами, разрушающими породу резанием (рыхлением). К этим машинам следует отнести роторные траншейные экскаваторы, дискофрезерное оборудование на одноковшовых экскава-, торах или буровые станки;

- на вскрыше крепкой и средней крепости породы в результате применения машин послойного фрезерования и большегрузных скреперов с интенсифи-каторами загрузки типа ППС;

- на выемке и транспортировке предварительно взорванной крепкой породы за счет использования большегрузных скреперов с ППС в комплекте с бульдозерно-скреперными агрегатами или одноковшовыми гидравлическими экскаваторами с эксцентрическим закреплением козырька к ковшу.

3. Реализация предлагаемых технологических решений, подтвержденных актами о внедрении, дает чистый дисконтированный доход, совокупный по : ОАО «Ургалуголь» и артели старателей «Восток» ассоциации «Хабаровскзоло-: то», в размере 4000000 у. е. и расчетный по ЗАО ЛуТЭК в сумме 1669000 у. е. Следует отметить что за период с 1972 по 1982 г.г. под руководством автора был выполнен ряд модернизаций одноковшовых и многоковшовых экскаваторов с рабочими органами для разработки мерзлых пород, по которым был получен значительный экономический эффект, подтвержденный актами о внедрении, однако перевести этот эффект в цены 2003-2004 годов достаточно затруднительно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, представляющей собой законченную научную работу, разработаны и научно обоснованы технологические, технические, экономические и экологические решения, которые в совокупности своей вносят значи-! тельный вклад в практику и ускорение научно-технического прогресса в области открытой разработки месторождений полезных ископаемых, обеспечивая повышение эффективности добычи различных полезных ископаемых в сложных условиях освоения месторождений Дальневосточного региона.

В диссертационной работе выделены и решены наиболее важные вопросы открытых горных работ для Дальневосточного региона, а именно, разработка месторождений золота и угля. Предлагаемые технологии могут быть использованы при выработке мелкозернистых пород в талом и мерзлом состояниях, на породах с крупнообломочными включениями, на крепких породах (с коэффи-: циентом крепости до восьми единиц по шкале М.М. Протодьяконова) без при-| менения буро-взрывных работ и, наконец, на очень крепких породах после разрушения взрывом.

В диссертации методологически последовательно исследовано: во-первых, взаимодействие рабочих органов горных машин с породой; во-вторых, на базе полученных теоретических и экспериментальных результатов исследований рекомендованы параметры рабочего оборудования горных машин или машин в целом, и, в-третьих, на основе предлагаемых горных машин и оборудования разработаны новые способы ведения открытых горных работ. Предла-; гаемые способы и техника частично апробированы на производстве и зарекомендовали себя как эффективные. Техническая документация на другие предлагаемые технологические решения и технику переданы на производство с целью внедрения.

Основные научные и практические выводы, полученные в результате проведенных исследований, заключаются в следующем:

1. Разработанный метод аналитического расчета сопротивлений выемке мерзлых однородных и неоднородных пород путем резания (рыхления) на основе интегрирования напряжений, возникающих по поверхности отделения элемента стружки, для всех основных способов резания (блокированное, сотовое, щелевое) позволяет достоверно определять нагрузки на рабочих органах машин, предназначенных для разрушения мерзлых пород, поскольку результаты расчета с малой степенью погрешности совпадают с экспериментальными данными. 2. Регрессионные уравнения для определения геометрических параметров поперечных сечений прорезей, образующихся после прохода зубьев, а также энергоемкости и сопротивлений резанию (черпанию) мерзлых пород, полученные на основании экспериментальных исследований в зависимости от размеров режущего инструмента и их расстановки на рабочих органах выемочных машин, в совокупности с аналитическим методом расчета, позволили:

- усовершенствовать одноковшовые и траншейные роторные экскаваторы для разработки мерзлых пород на рабочих площадках уступов;

- установить возможность разрушения мерзлой породы на рабочих площадках уступов машинами послойного фрезерования и разупрочнения бортов уступов дискофрезерным оборудованием на базе одноковшовых экскаваторов;

-- обосновать постановку рыхлительного оборудования на бульдозерно-скреперные агрегаты.

3. Необходимое усилие для выемки блоков мерзлой породы из разупроч-ненных откосов уступов определяется методом интегрирования предельных разрывных напряжений .в перемычках между разупрочняющими пустотами в породе.

4. Предложенная, запатентованная (патент №2187647) и апробированная в производственных условиях технология разупрочнения промерзших рабочих площадок уступов угольных карьеров с помощью усовершенствованного рабочего оборудования строительных экскаваторов с рыхлительными зубьями на днище ковша (а. с. №787564, а. с. №1373765, патент №2122073) или с помощью модернизированных роторных траншейных экскаваторов, а откосов путем нарезания щелей дискофрезерным оборудованием (патент №2187600) или бурением, по себестоимости в 1,5 раза дешевле, чем взрывным способом.

5. Обосновано, что эффективная дальность транспортирования породы бульдозерно-скреперными агрегатами находится в пределах от 20 до 300 м. Если дальность транспортирования породы более 300 м, то эффективнее скреперы, а менее 20 м бульдозеры. Это обстоятельство позволяет при использовании бульдозерно-скреперных агрегатов увеличить размеры добычных блоков, например на россыпных месторождениях.

6. Предложенный и апробированный в производственных условиях спо-I соб (патент № 2194860) ведения добычных работ на россыпных месторождениях двухкрылыми блоками параллелограммной конфигурации с применением бульдозерно-скреперных агрегатов (БСА) вместо бульдозеров, объединением нескольких гидровашгердов и возможностью прохода БСА над их приемными бункерами, позволяет уменьшить вдвое число работающей техники, увеличить размеры добычных блоков, уменьшить число перестановок промывочного оборудования за сезон и тем самым повысить эффективность работы по сравнению с традиционным бульдозерным способом. Данный способ можно эффективно использовать на техногенных россыпях, так как с одной установки промывоч-. ного оборудования можно отрабатывать одновременно несколько гале-эфельных отвалов.

7. На основе тяговых и прочностных расчетов выявлена возможность увеличения емкости ковшей скреперов в 2.3 раза за счет их удлинения, применения интенсификаторов загрузки в виде промежуточных подгребающих стенок (ППС), установки переднего и заднего механизмов подъема-опускания ковша. Эти усовершенствования конструкции скреперов (а. с. №1208143, а. с. №1559056, патент №2188279) приводят к меньшей себестоимости выполнения выемочно-транспортных работ по сравнению с комплектом машин экскаватор автосамосвалы - бульдозер.

8. Теоретические и экспериментальные исследования процесса выемки породы скреперами с удлиненными ковшами и перемещения породы внутри ковша по наиболее рациональной траектории с помощью ППС с использованием законов механики сыпучей среды подтвердили, во-первых, хорошую сходимость результатов эксперимента с результатами аналитического расчета, во-вторых, правомерность разработанных аналитических зависимостей для определения сопротивлений перемещению породы с помощью ППС, в-третьих, преимущества ППС по сравнению с другими интенсификаторами. Эти исследования дают основу для разработки новых технологических решений по выемке и транспортировке породы на карьерах.

9. Анализ нагрузок, действующих в процессе разгрузки породы из ковшей гидравлических экскаваторов с простой и сложной траекторией движения козырька и кинематический анализ движения козырька по сложной траектории качания при эксцентрическом закреплении его к днищу показывает преимущество последнего исполнения. В этом случае улучшается процесс выемки за счет десятикратного уменьшения сопротивлений выгрузке породы. Производительность экскаваторов увеличивается на 4.5% из-за уменьшения веса гидроцилиндров раскрытия ковша и соответственно возможного увеличения вместимости ковша. Повышение производительности экскаваторов с эксцентрическим закреплением козырька к днищу ковша способствует повышению эффективности открытых горных работ по различным технологическим схемам, поскольку : экскаваторы в комплекте машин являются, как правило, головными.

10. Обоснование возможности применения в практике открытых горных работ усовершенствованной техники, повышающей эффективность процесса выемки породы, а именно, бульдозерно-скреперных агрегатов, большегрузных скреперов с 1111С, выемочных машин послойного фрезерования, гидравлических одноковшовых экскаваторов с эксцентрическим закреплением козырька к днищу ковша, позволяет рекомендовать к внедрению новые прогрессивные технологические схемы, к которым следует отнести:

- разволовку предварительно взорванной крепкой породы бульдозерно-скреперными агрегатами, или одноковшовыми гидравлическими экскаваторами с последующей выемкой и транспортировкой ее скреперами с ППС;

- разработку крепких и мерзлых пород выемочными машинами фрезерного типа с последующей выемкой и транспортировкой их скреперами с ППС;

- разработку крепких и мерзлых пород выемочными машинами фрезерного типа с накопительным бункером с последующей транспортировкой их авто, самосвалами;

-- разработку крепких и мерзлых пород выемочными машинами фрезерного типа с последующей выемкой и транспортировкой их скреперами с ППС.

Доход (чистый дисконтированный) определен по отдельным месторождениям. По Ургальскому угольному разрезу расчетный чистый дисконтированный доход от внедрения в технологию вскрышных работ выемочных машин фрезерного типа с бункерами составляет 4689000 у.е. (за 6 лет эксплуатации), а в комплекте с большегрузными скреперами 15200000 у.е. Расчетный доход от применения технологии с использованием бульдозерно-скреперных агрегатов !по артели старателей «Восток» составляет 1612500 у.е. Расчетный доход от применения безвзрывной технологии разупрочнения уступов в зимнее время с использованием роторных траншейных экскаваторов и дискофрезерного оборудования на ЭО-6121 на Лучегорском угольном разрезе составляет 1669000 у.е.

Все предлагаемые технологии и техника значительно улучшают экологическую обстановку в районах их применения. Эти технологии и техника могут быть использованы и в других районах Российской Федерации с аналогичными горно-климатическими условиями.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Шемякин, Станислав Аркадьевич, Хабаровск

1. Безвзрывная технология разработки угольных месторождений: реалии и перспективы/В.Н. Кузнецов, А.Р. Маттис, A.C. Ташкинов, Е.В. Курехин // Горный информационно-аналитический бюллетень. 1995. вып.6. С. 107-110.

2. Мамаев Ю.А., Ван-Ван-Е. А.П. Горная промышленность Дальнего Востока -настоящее и будущее. Горный журнал. 2000. №6. С. 62-64.

3. Малышев Ю.Н., Трубецкой К.Н. Угольная промышленность России на пороге и в начале XXI века. Открытые горные работы. 2000. № 4. С. 8-13.

4. Емельянов В.И., Гудовичев В.В. Основные направления развития россыпной золотодобычи в Российской Федерации. Открытые горные работы. 2000. № 2. С. 28-31.

5. Пучков М.М., Удачина Т.Е., Васильев В.А., Хаспеков П.Р. К вопросу технико-технологического переоснащения открытых горных разработок. Открытые горные работы. 2000. № 3. С.25-28.

6. Федотова Н.В. Экономические аспекты добычи и обогащения золота в современных условиях/Горный журнал. 1998. №5. С.44-46.

7. Малышев Ю.Н., Зайденварг В.Е., Зыков В.М., Краснянский Г.Л., Саламатин А.Г., Шафраник Ю.К, Янковский А.Б. Реструктуризация угольной промышленности. (Теория. Опыт. Программы. Прогноз). М.: компания «Росуголь», 1996.-536 с.

8. Справочник. Открытые горные работы / К.Н. Трубецкой, М.Г. Потапов, К.Е. Виницкий, H.H. Мельников и др. М.: Горное бюро, 1994.-590 с.

9. Томаков П.И., Коваленко B.C. Рациональное землепользование при открытых горных работах. М., Недра, 1984.-214 с.

10. Томаков П.И., Коваленко B.C., Михайлов A.M., Калашников А.Т. Экология и охрана природы при открытых горных работах. М., МГГУ, 1994.-418 с.

11. Адушкин В.В. Основные факторы воздействия открытых горных работ на окружающую среду. Горный журнал. 1996. № 4. С. 49-55.

12. Мартинсон Н.М., Стифеев А. И. Воздействие промышленных предприятий КМА на экологическое состояние региона. Горный журнал. 1998. № 9. С. 55-56.

13. Основы разрушения грунтов механическими способами. Зеленин А.Н. Изд. 2-е перераб. и доп. М., изд-во «Машиностроение» 1968.-376 с.

14. Сулин Г.А. Техника и технология разработки россыпей открытым способом. М., «Недра», 1974.-232 с.

15. Маттис А.Р., Зайцев Г.Д., Толмачев A.B. О целесообразности освоения производства экскаватора ЭКГ-12В для безвзрывной добычи полезных ископаемых. Открытые горные работы. 2000. № 3. С. 34-37.

16. Курленя М.В., Маттис А.Р. , Бойко Г.Х. и др. Новый экскаватор Уралмаш-завода. Горный журнал. 1991. № 5. С. 31-35.

17. Шкуренко Н.С. и др. Виброметод разработки мерзлых грунтов. М., Строй-издат. 1965.-218 с.

18. Ветров Ю.А., Баладинский B.JI., Баранников В.Ф., Кукса В.Г. Разрушение прочных грунтов. Киев, «Буд1вельник», 1972.-351 с.

19. Черкашин В.А. Разработка мерзлых грунтов. JL, Стройиздат, 1977.-215 с.

20. Маттис А.Р. , Васильев Е.И., Зайцев Г.Д. Перспективная техника для безвзрывной выемки пород из массива. Горный журнал. 1998. № 1. С. 35-37.

21. Штейцайг P.A., Мельников A.C., Этингоф Е.А. Об эффективности безвзрывных послойно-полосовых технологий обработки массивов крепких горных пород. Открытые горные работы. 2000. № 4. С. 34-39.

22. Панкевич Ю.Б., Шимм Б., Денге П. Опыт применения горных комбайнов Wirtgen Surface Miner на угольных разрезах мира. Горная промышленность. 1999. №9. С. 46-52.

23. Анистратов К.Ю., Луцышин C.B. Исследование эксплуатационных характеристик комбайна послойного фрезерования СМ-2600 фирмы "Wirtgen" на карьере трубки «Юбилейная».Сб. Докл. Междунар. конф. по открытым горным, земляным и дорожным работам.-М., 1994.-316 с.

24. Домбровский А.Н., Сидоренко И.А. Эффективность применения компактного и мобильного оборудования для открытых горных работ. Горный журнал. 1998. № 1. С. 45-48.

25. Виницкий К.Е. и др. Освоение гидравлических экскаваторов нового поколения в пратике открытых горных разработок. Горная промышленность. 1998. №1. С. 13-15.

26. Климов C.JI. и др.О программе кооперированного производства экскаваторов нового поколения. Горная промышленность. 1999. № 2. С. 15-17.

27. Баловнев В.И., Хмара JT.A. Интенсификация разработки грунтов в дорожном строительстве.-М.: Транспорт, 1993.-383 с.

28. Томаков П.И., Манкевич В.В. Открытая разработка угольных и рудных месторождений: Учебное пособие.-2-е изд.-М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2000.-611 с.

29. Залко А.И., Ронинсон Э.Г. Современные скреперы. М.: ЦНИИТЭСтроймаш, 1983.-51 с.

30. Сафонов В.И. Повышение эффективности загрузочного устройства элеваторного скрепера//Тр. ВНИИСтройдормаш.- 1986. Вып.106. С. 36-40.

31. Современные скреперы с механизированной загрузкой // Обзор информ. / В.И. Баловнев, Э.Г. Ронинсон, А.Н. Толмачев и др. М.: ЦНИИТЭСтроймаш , 1990.-41 с.

32. Баловнев В.И., Яркин A.A. Сравнительные испытания различных механизмов загрузки ковша скрепера грунтом // Строительные и дорожные машины. 1992. №9. С. 7-10.

33. Горная промышленность . -М.: Изд-во НПК «Гемос», 1998. № 3. С. 11-12.

34. Емельянов В.И. Открытая разработка россыпных месторождений.-М.: Недра, 1985.-179 с.

35. Экономическая эффективность освоения техногенных россыпей / Мамаев Ю.А., Литвинцев B.C., Камынин B.C., Шишмаков В.Т. //Ресурсосбрегающие технологии в горном деле. Сб. научн. тр. ИГД ДВО РАН, г. Владивосток.1991. С. 20-25.

36. Мамаев Ю.А., Литвинцев B.C., Корнеева С.И.Особенности техногенных россыпей и принципы их освоения / Известия ВУЗов, Горный журнал , г. Екатеринбург. 1994. №8. С. 36-39.

37. Мамаев Ю.А. Рациональное освоение техногенных россыпей золота в Дальневосточном регионе // Открытые горные работы. 2000. № 2. С. 38-49.

38. Бакулин Ю.И., Мирзеханов Г.С., Селезнев П.Н., Троян В.Б. Оценка рентабельности отработки малопродуктивных золотоносных россыпей Хабаровского края. Горный журнал. 2000. № 11-12. С. 35-36.

39. Потемкин C.B. Разработка россыпных месторождений.: М. Недра.-1995.-476 с.

40. Емельянов В.И. Технология бульдозерной разработки вечномерзлых россы-пей.-М.: Недра. 1976.-284 с.

41. Шорохов С.М. Разработка россыпных месторождений и основы проектированиям.: Госгортехиздат, 1963.-764 с.

42. Шорохов С.М.Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений. М. : Недра, 1973.-765 с.

43. Драгомирецкий Б.Б. Технико-экономическая оценка способов разработки россыпных месторождений. «Колыма». 1969. №7. С. 9-13.

44. Гутин И.М. Предложения по определению дальности транспортировки горной массы бульдозерами. -«Колыма». 1969. №7. С. 14-17.

45. Максимова Н.В. Определение параметров выемочного блока на вскрыше торфа бульдозерами в комплексе со стакером. «Колыма». 1970. №7. С. 6-8.

46. Методическое пособие по выбору оптимальных вариантов бульдозерной разработки россыпей. (ОТИ объединения «Северовостокзолото»). 1968.-40 с.

47. Емельянов В.И. Исследование эффективности размещения торфов в выработанном пространстве. —«Труды ВНИИ-1». 1975. Т. 35. С. 36-49.

48. Домбровский Н.Г., Картвелишвили Ю.Л., Гальперин М.И., Строительные машины учебник для вузов, ч. 1-я. М.: Машиностроение. 1976.-391 с.

49. Кузин Э.Н., Регирер Л.Е.,Уткин В.И., Харкун Б.И. Землеройно- транспортная машина-скрепер-дозер // Строительные и дорожные машины. 1991. №9. С. 11-13.

50. Рубайлов A.B., Грузинов А.И., Мишин В.А., Бриммер A.A. Оценка эффективности работы скрепер-дозерных агрегатов // Строительные и дорожные машины. 1990. №7. С.13-15.

51. ЛешковВ.Г. Разработка россыпных месторождений.-М.:"Недра". 1985.-291 с.

52. Кудряшев В.А., Потемкин C.B. Основы проектирования разработки россыпей. М.: Недра. 1988.-223 с.

53. Потемкин C.B. Оттайка мерзлых пород. -М.: Недра. 1991.-298 с.

54. Гончаров С.А. Перемещение и складирование горной массы. М.: Недра. 1988.-261 с.

55. Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ. М.: Недра , 1978.-456 с.

56. Емельянов В.И. О целесообразности применения на разработках многолет-немерзлых россыпей мобильной выемочно-погрузочной техники. «Колыма». 1981. №4. С. 4-6:

57. Абезгауз В.Д., Гальперин М.И. Разработка мерзлых грунтов при механическом рытье траншей. Гостопиздат, 1962.-96 с.

58. Абезгауз В.Д. Режущие органы машин фрезерного типа для разработки горных пород и грунтов. Машиностроение. 1965.-296 с.

59. Альшиц М.З., Соколов Г.И. Сравнительная оценка эффективности разработки мерзлых грунтов роторными траншейными экскаваторами //Строительство трубопроводов. 1973. №11. С. 16-19.

60. Ветров Ю.А. Сопротивление грунтов резанию. Изд. Киевского университета. 1962.-196 с.

61. Ветров Ю.А. Резание грунтов землеройными машинами. Машиностроение ,1971.-360 с.

62. Ветров Ю.А. Разрушение прочных грунтов. Издат. «Будивельник». Киев. 1973.-213 с.

63. Домбровский Н.Г. Многоковшовые экскаваторы. Машиностроение, 1972.-432 с.

64. Домбровский Н.Г. Экскаваторы .Машиностроение , 1969.-318 с.

65. Домбровский Н.Г., Панкратов С.А. Землеройные машины. Госстройиздат. 1961.-651 с.

66. Зеленин А.Н. Основы разрушения грунтов механическими способами. Машиностроение. 1968.-376 с.

67. Вартанов С.Х. Современные способы и средства механизации разработки траншей и скважин в мерзлых грунтах. ЦНИИТЭСтроймаш. М., 1968.-96 с.

68. Вартанов С.Х. Траншеекопатель для работы в мерзлых грунтах // Строительные и дорожные машины. 1965. №12. С. 16-17.

69. Волков Д.П., Николаев С.Н., Марченко И.А. Надежность роторных траншейных экскаваторов. Машиностроение. 1972.-325 с.

70. Калягин А.Н. и др. Работа роторных траншейных экскаваторов при разработке мерзлых грунтов // Строительные и дорожные машины. 1961. №10. С. 21-23.

71. Марченко И.А. Повышение долговечности режущего инструмента роторных экскаваторов // Строительные и дорожные машины. 1966. № 10. С. 16-18.

72. Романюк Г.Д. Разработка мерзлых грунтов роторными траншейными экскаваторами. «Знание», 1965.-121 с.

73. Романюк Г.Д. Опредёление усилия сопротивления копанию при работе роторных траншейных экскаваторов // Строительство трубопроводов. 1964. №2. С. 15-16.

74. Романюк Т.Д. Исследование работы ковша роторного траншейного экскаватора //Строительство трубопроводов. 1965. №4. С. 21 -23.

75. Шацкий A.C. Исследование кинематических и конструктивных особенностей роторных траншейных экскаваторов с целью повышения эффективности их работы: Дис. на соискание ученой степени кандидата техническихнаук. М., 1969.-196 с.

76. Шацкий A.C. Резание грунта зубом роторного траншейного экскаватора // Строительство трубопроводов. 1968. №2. С. 13-14.

77. Добронравов С.С. Усилия на ковше роторного траншейного экскаватора при копании неравномерно промерзших грунтов. В кн.: Экономика и организация строительства. ч.1.Сборник научных статей ВЗИСИ. М., 1973. С. 35-38.

78. Зеленин А.Н. Разрушение мерзлых грунтов резанием, ударом и вибрацией. М., ЦИИТИАМ, серия VI. 1962.-65 с.

79. Зеленин А.Н. , Живейнов И.Н., Авигдор Г.А. К вопросу применения классификации грунтов по трудности их разработки // Строительные и дорожные машины. 1970. №2. С. 15-17.

80. Зеленин А.Н. Резание грунтов. АН СССР. 1959.-211 с.

81. Домбровский Н.Г., Андриуце М.Д. Критерии оценки разрабатываемости грунтов одноковшовыми экскаваторами // Строительные и дорожные машины. 1970. №2. С. 18-20.

82. Федулов А.И. Исследование процесса резания пылеватых и илистых мерзлых грунтов. Дис. на соискание ученой степени кандидата технических наук. Зап. Сиб. филиал АН СССР. 1951.-197 с.

83. Федулов А.И. Краткие исследования процесса резания мерзлого грунта. Труды горно- геологического института, филиал АН СССР. 1951. С. 56-61.

84. Гальперин М.И., Абезгауз В.Д. Машины для резания камня. М. 1962.-351 с.

85. Гальперин М.И. Разработка грунтов в зимнее время. Новая техника и передовой опыт в строительстве. 1960. №10. С. 16-18.

86. Ветров Ю.А., Кисленко JI.A, Сопротивление резанию мерзлого глинистого грунта // Строительные и дорожные машины. 1961. № 10. С. 16-19.

87. Двойных М.А. Исследование основных разновидностей процесса резаниямерзлых грунтов рабочим органом траншейного типа. Дис. на соискание ученой степени кандидата технических наук. Харьковский автодорожный институт. Харьков. 1964.-172 с.

88. Дроздов В.И. Сравнительная оценка схем резания мерзлых грунтов. — В сб.

89. Строительные и дорожные машины». Раздел «Экскаваторы и стреловые краны». ЦНИИТЭстроймаш. 1968. Вып. 5. С. 35-38.

90. Дроздов В.И. Влияние угла резания на характер разрушения мерзлых грунтов. Труды ВНИИТС. «Транспорт». М., 1969. С. 32-34.

91. Часовских М.П. Исследование резания грунта по слою промерзания. Дис. на соискание ученой степени кандидата технических наук. Томск. 1971.-180 с.

92. Часовских М.П. Исследования резания мерзлого щелевыми машинами. Труды VI совещания-семинара по обмену опытом строительства в суровых климатических условиях. Вып.З, Красноярск. 1970. С. 51-58.

93. Ровинский М.И., Телушкин В.Д., Шлойдо Г.А., Захарчук Б.З. Определение основных параметров и области эффективного применения рыхлителей. В сб. «Исследование машин для разработки мерзлых грунтов». ВНИИСтрой-дормаш. XLVIII. М., 1970. С. 33-38.

94. Ровинский М.И. , Телушкин В.Д. Исследование процесса послойного разрушения мерзлого грунта. В сб. «Исследование процесса послойного разрушения мерзлых грунтов», ВНИИСтройдормаш. XXXVII, М., 1967. С. 61-64.

95. Фомичев В.П. Татевосян Е.Б. Классификация грунтов по механическим характеристикам. Исследования по теории и расчету строительных машин. РИСИ.Ростов-на-Дону. 1972. С. 28-32.

96. Фомичев В.П. , Белецкая Е.Г., Дзюба В.А., Отченашенко A.C., Татевосян Е.Б. О влиянии угла резания на составляющие силы резания грунта. Исследование по теории и расчету строительных машин. РИСИ.Ростов н-Д., 1972. С. 34-38.

97. Фомичев В.П. , Шулькин Л.П. Энергоемкость рыхления грунтов. Сб. трудов РИСИ «Исследование по теории и расчету строительных машин», Рос-тов-н-Д.,1969. С. 41-45.

98. Фомичев В.П. Расчет оптимальных параметров исполнительных органов траншейных экскаваторов. В сб. Механизация строительства («Исследование по теории и расчету строительных машин») РИСИ. Ростов-н-Д.,1968. С. 21-28.

99. Фомичев В.П., Головастиков Г.А. Основы расчета исполнительного органа роторного траншейного экскаватора. ПромстройНИИпроект., Ростов н-Д, 1964.-31 с.

100. Ю4.Ровинский М.И. Телушкин В.Д. Влияние ядер уплотнения на характер разрушения мерзлого грунта при послойном рыхлении // Строительные и дорожные машины. 1968. №2. С. 16-18.

101. Ю5.Шлойдо Г.А. К вопросу об определении сопротивления резания мерзлых грунтов навесными рыхлителями. Труды ВНИИСтройдормаш. XXXVII. «Исследование процессов разрушения мерзлых грунтов». НИИинфстройдоркоммунмаш. M., 1967. С. 68-72.

102. Захаров В.А. Аналитическое исследование процесса резания мерзлых грунтов. Труды ВНИИСтройдормаш. 65. М., 1974. С. 38-42.

103. Захаров В.А. Об определении сопротивления движению инструмента при разрушении мерзлых грунтов // Строительные и дорожные машины. 1971, №11. С. 24-28.

104. Бобров В.К. Экспериментальные исследования процессов резания мерзлых грунтов. В сб. трудов № 53. ЛИСИ. «Исследование рабочего процесса строительных машин». Л. 1968. С. 61-64.

105. Басов И.Г., Кириллов Ф.Ф. Дискофрезерные машины для разработки мерзлого грунта. Томск. 1974.-121 с.

106. Исследования землеройных машин (сб. статей под ред. Басова И.Г.). Труды ТИСИ. т. XVIII, Томск, 1973.-226 с.

107. Ш.Кисленко A.A. Исследование процесса резания мерзлых грунтов.Дис. на соискание ученой степёни кандидата технических наук. Харьков, 1965.-178 с.

108. Рыпуло В.И. Физические особенности разрушения грунта в боковых частях прорези.-В сб.: «Горные, строительные и дорожные машины», Вып. 12. Киев. «Техника», 1971. С. 35-38.

109. ПЗ.Рыпуло В.И. Влияние степени блокирования среза на сопротивление резанию простыми острыми ножами. В сб.: «Горные, строительные и дорожные машины». Вып. 15. Киев. «Техника». 1973. С. 39-43.

110. Скворцов Е.И. Зависимость коэффициента копания мерзлого грунта вертикальным ковшовым рабочим органом. Труды МИИТ. вып. 338. 1969. С. 58-61.

111. Скворцов Е.И. Влияние величины напора на процесс резания мерзлого грунта вертикальным ковшовым рабочим органом. Труды МИИТ, вып.338, 1971. С. 63-65.

112. Dinglinger Е. Uber den Grabe widerstand Diss. Techn. Hochschule. Hannover 1937 auch Fordertechn. Bd. 22 ( 1929).

113. Rathje I. Der Sehnittvorgang im Sande "Forschungsarbeiten auf dem Gebiete des Ingenieurwesens" 1831 .H.350.1930.

114. Басс Б.А. Аналитическое исследование форм среза многорезцовых землеройных машин непрерывного действия. Изв. вузов. «Строительство и архитектура». Новосибирск. 1975. №10. С. 16-18.

115. Басс Б.А. Переоборудование роторного экскаватора ЭР-7А для разработки мерзлых грунтов. «Строительство трубопроводов». 1964. № 8. С. 17-19.

116. Басс Б.А. Возможности уменьшения колебаний нагрузок при работе экскаваторов в мерзлых грунтах. «Строительство трубопроводов». 1975. №6. С. 22-24.

117. Добронравов С.С. Исследование взаимодействия рабочего органа роторного траншейного экскаватора с грунтом. Дис. на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 1974.-169 с.

118. Добронравов С.С. , Клиге H.H. Исследование усилий на рабочем органе роторного траншейного экскаватора методом тензометрирования. «Известия высших учебных заведений» Машиностроение , Издание МВТУ им. Баумана. М., 1973. №8. С. 35-41.

119. Добронравов С.С . Горизонтальная составляющая суммарного усилия копания на роторе траншейного экскаватора. Материалы IX научно-технической конференции ВЗИСИ, часть 1. М., 1972. С. 41-45.

120. Соколов Л.К., Карнаухов A.B., Бондаренко В.П. Влияние шага резания на удельное сопротивление резанию мерзлого грунта. В сб. Исследование машин для разработки мерзлого грунта. ВНИИСтройдормаш. М., 1974. С. 48-51.

121. Мусабеков Р.Т. Применение мощных бульдозеров и рыхлителей на разработке вечномерзлых россыпей // Сб. научн. трудов/ ВНИИ-1.- 1971.- т 32. С. 105-107.

122. Промышленные испытания бульдозера-рыхлителя 31В фирмы «Фиат-Аллис» (США) с целью определения технологических и эксплуатационных качеств. Отчет о НИР / ВНИИ-1: Руководитель Степанов О.Е.-Шифр темы 1-76-439; Инв. № СП-132.-Магадан, 1977.-40 с.

123. Обидин А.Д. Экспериментально-аналитические исследования технологии механического рыхления многолетнемерзлых пород / ВНИИ-1.-Магадан,1987. -32 с.-Деп. в ЦНИИЭИцветмет 1987 № 1584-ЦМ.

124. Обидин А.Д. Повышение эффективности разработки многолетнемерзлых россыпей на основе совершенствования технологии механического рыхления. Дис. на соискание ученой степени кандидата технических наук. Магадан. МЦМ. ВНИИ-1. 1988.-170 с.

125. Обидин А.Д. Энергоемкость процесса разрушения многолетнемерзлых пород механическим рыхлением // Колыма.-1987.-№ 12. С. 14-16.

126. Барон Л.И. Проблема оценки сопротивляемости горных пород разрушению при добывании // Сопротивляемость горных пород разрушению при добывании. М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1962. С . 3-24.

127. Тангаев И.А. Энергоемкость процесса добычи и переработки полезных ископаемых.-М.: Недра, 1986.-230 с.

128. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ.-М.: Недра, 1975.-574 с.

129. Барон Л.И., Платман Л.Б. Контактная прочность горных пород. М.:Недра. 1968.-228 с.

130. Соколов Л.К., Осипенко Б.В., Дашевский А.Г. Расчет сил резания мерзлых грунтов с гравийно-галечниковыми включениями // Строительные и дорожные машины. 1986. №4. С. 24-26.

131. Недорезов И.А., Вильдерман В.Н., Кравцов Э.А. О грунтовых условиях эксплуатации машин при разработке мерзлых грунтов Сибири // Строительные и дорожные-машины. 1978. №1. С. 4-6.

132. Кравцов Э.А. Разработка статистической модели грунтов с каменистыми включениями. Труды московского автодорожного института. Вып. 148. Издание МАДИ. 1978. С. 60-63.

133. Волков Д.П., Осипенко Б.В. Разработка мерзлых грунтов с гравийно- га-лёчниковыми включениями дискофрезерными рабочими органами // Строительные и дорожные машины. 1988. №9. С. 3-5.

134. Иофик В.З. Моделирование процесса резания мерзлого грунта с включениями. Оптимальное использование машины в строительстве. Сб. научн. тр. Хабаровск. 1977. С. 120-121.

135. Зеленин А.Н., Баловнев В.И., Керов И.П. Машины для земляных работ. М.: Машиностроение. 1975.-424 с.

136. Жаворонков A.B. Развитие землеройно-транспортной и дорожной техники // Строительные и дорожные машины. 2001. №8. С. 13-15.

137. Дворянинов И.А., Рубайлов A.B., Безрук Б.Н. МикроЭВМ в оперативном управлении дорожным строительством // ЦП ВНТО работников автомобильного транспорта и дорожного хозяйства. -М.: Транспорт. 1989.-47 с.

138. Бакулин A.B., Харкун Б.И., Уткин В.И. Особенности процесса копания грунта скреперным ковшом с криволинейным днищем // Строительные и дорожные машины. 1991. №11. С. 6-9.

139. Зеленин А.Н. и др. Лабораторный практикум по резанию грунтов. Учебное пособие для студентов инженерно-строительных и автомобильнодорожных вузов. М.:«Высшая школа». 1969.-310 с.

140. Алексеева Т.В., Артемьев К.А., Бромберг A.A. и др. Дорожные машины. Часть 1. Машины для земляных работ. М.: Машиностроение. 1972.-504 с.

141. Баловнев В.И., Кулешов В.Б. Использование шнекового элеватора для интенсификации копания грунта ковшом скрепера // Строительные и дорожные машины. 1982. №10. С. 8-10.

142. Мелашич В.В., Баловнев В.И. Конструкция скрепера требует дальнейшего совершенствования // Строительные и дорожные машины. 1979. №6. С. 12-14.

143. Кизряков Н.И. Основы тягового расчета скрепера с элеваторной загрузкой ковша // Строительные и дорожные машины. 1978. №12. С. 17-19.

144. Кизряков Н.И. Сопротивление в тяговом органе скребкового элеватора скрепера // Строительные и дорожные машины. 1978. №10. С. 18-20.

145. Сивкова О.Н. Исследование основных параметров активного рабочего органа скрепера. Дис. на соискание ученой степени кандидата технических наук. Омск. 1974.-193 с.

146. Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. Гостехтеоретиздат. 1954.-780 с.

147. Голушкевич С.С. Статика предельных состояний грунтовых масс. Гостехтеоретиздат. 1957.-411 с.

148. Голушкевич С.С. Плоская задача теории предельного равновесия сыпучей среды. Гостехтеоретиздат. 1948.-256 с.

149. Прокофьев И.П. Давление сыпучего тела и расчет подпорных стенок. Стройиздат. 1947.-468 с.

150. Артемьев К.А. Основы теории копания грунта скреперами. М.: Машгиз. 1963.-123 с.

151. Шемякин С.А. Влияние крепости мерзлого грунта, ширины зуба и глубины резания на форму поперечного сечения вырезаемой стружки. Строительные и дорожные машины // Сборник научных трудов. ХГТУ. 1998. С. 25-28.

152. Декин В.И, Шемякин С.А. Исследование процесса резания мерзлого грунта на экспериментальном стенде. Межвузовский сборник научных трудов.1. ХГТУ. 1972. С. 133-140.

153. Шемякин С. А. Сопротивление резанию и копанию мерзлых грунтов методом крупного скола и повышение технической производительности траншеекопателей. Дис. на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 1976.-193 с.

154. Горчаков Ю.Н. Исследование процесса взламывания прочных грунтов. В кн.: Исследование рабочих процессов и динамики строительных и дорожных машин. Ярославль. 1982. С. 11-12.

155. Горчаков Ю.Н. Параметры и область применения рыхлителей к гидравлическим экскаваторам. Дис. на соискание ученой степени кандидата технических наук. ЛПИ. 1984.-187 с.

156. Зеленин А.Н., Веселов Г.М., Степанов А.П. Результаты лабораторных исследований прочностных свойств мерзлых грунтов. «Вопросы горного дела». Углетехиздат. 1958.-121 с.

157. Физико-механические свойства мерзлых крупнообломочных пород. В.Н. Тайбашев. Труды ВНИИ-1. 1973. т. XXXIII.-160 с.

158. Авторское свидетельство № 1208143 (СССР). Ковш скрепера/ С.А. Шемякин, С.Е. Никитин и др. Опубл. в Б.И., 1986. №4.

159. Авторское свидетельство № 1559056 (СССР). Ковш скрепера/ С.А. Шемякин, Е.С. Глухов и др. Опубл. в Б.И., 1990. №15.

160. Шемякин С.А. Определение длины ковша скрепера с подгребающим устройством. Сборник докладов на XIV Международной научно-технической конференции.-Киев. 1991. С. 173-175.

161. Шемякин С.А. Оптимальная длина скрепера с подгребающим устройством.

162. Исследование и испытание строительных машин и оборудования: Сборник научных трудов / Под ред. С.Н. Иванченко.-Хабаровск : Изд-во ХГТУ, 1993. С. 38-42.

163. Шемякин С.А. Влияние угла наклона днища на заполнение ковша скрепера грунтом. Строительные и дорожные машины :Сборник научных трудов / Под ред. С.Н. Иванченко.-Хабаровск : Изд-во ХГТУ, 1996. С. 46-49.

164. Шемякин С.А. Повышение эффективности скреперов // Строительные и дорожные машины. 2001. №1. С. 14-16.

165. Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. М., Государственное издательство физико-математической литературы. 1960.-811 с.

166. Шемякин С.А. Раскрывающийся ковш с эксцентрическим закреплением козырька // Строительные и дорожные машины. 2001. №6. С. 32-33.

167. Авторское свидетельство № 1456512 (СССР). Ковш экскаватора/ С.А. Шемякин, A.B. Лещинский, С.В. Зорькин и др. Опубл. в Бюл., 1989. №5.

168. Шемякин С.А. Снижение энергоемкости выгрузки грунта из ковша экскаватора. Материалы Международной научно-технической конференции. Интерстроймех-98. Воронеж-98. С. 147-148.

169. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.:Машиностроение . 1975.-575 с.

170. Ровинский М.И. ,Шлойдо Г.А. .Косвенный метод испытания образцов мерзлых грунтов на растяжение. В сб. «Исследование процессов разрушения мерзлых грунтов». ВНИИСтройдормаш. т. XXXVII. М., 1967. С. 56-61.

171. Ломтадзе В.Д. Методы лабораторных исследований физико-механических свойств горных пород. Л.: "Недра". 1972.-135 с.

172. Пекарская Н.К. Прочность мерзлых грунтов при сдвиге и ее зависимость от текстуры. Изд-во АН СССР. 1963.-165 с.

173. Руководство по определению физических, теплофизических и механических характеристик мерзлых грунтов. Изд-во литературы по строительству. М., 1973.-98 с.

174. Турчанинов И.А., Медведев Р.В., Панин В.И. Современные методы комплексного определения физических свойств горных пород. JL: "Недра". 1967.-131 с.

175. Шемякин С.А., Гринев И.И. Функциональные зависимости показаний твердомера СКБ «Газстроймашина» от числа ударов плотномера ДорНИИ для мерзлых грунтов. 1982.-5 с. Деп. в ЦНИИТЭстроймаша 27.04.1982, №359.

176. Пекарская Н.К. К вопросу о временном сопротивлении мерзлых грунтов одноосному сжатию и растяжению. «Материалы VIII Всесоюзного совещания по геологии». Вып. 5. Якутск. 1966. С. 35-42.

177. Мамаев Ю.А., Шемякин С.А. Повышение эффективности добычных работ при открытом способе разработки россыпных месторождений// Колыма. 2001. №3. С. 23-25.

178. Федоров Д.И., Бондарович Б.А., Перепонов В.И. Надежность металлоконструкций землеройных машин. М.: Машиностроение. 1971.-216 с.

179. Недорезов И.А. Распределение грунтов по трудности разработки землеройными машинами // Строительные и дорожные машины. 1973. №7. С. 25-28.

180. Богуславский П.Е, Металлические конструкции грузоподъемных машин и сооружений. М.: Машгиз. 1961.-386 с.

181. Баловнев В.И. Физическое моделирование резания грунтов. М., Машиностроение. 1969.-160 с.

182. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. М.: "Недра". 1968.-270 с.

183. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработка опытных данных. М.: Колос. 1965.-312 с.

184. Спиридонов A.A. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. М.: Наука. 1981.-256 с.

185. Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений. Д.: Наука. 1968.-185 с.

186. Домбровский Н.Г., Шемякин С.А. Повышение производительности траншейных экскаваторов при разработке мерзлых грунтов. Межвузовский сборник научных трудов. ХГТУ. 1974. С. 135-144.

187. Шемякин С.А., Плотников A.C., Назаров В.В., Домбровский Н.Г. Повышение производительности траншейных экскаваторов при работе в грунтах с прослойками мерзлоты. Межвузовский сборник научных трудов. ХГТУ. 1978. С. 73-81.

188. Шемякин С.А., Плотников A.C., Домбровский Н.Г. Анализ причин низкой производительности траншейных экскаваторов при разработке мерзлых грунтов. Сборник научных трудов. ХГТУ. 1979. С. 160-166.

189. Шемякин С.А. Выбор расстановки зубьев на рабочих органах роторных и цепных траншейных экскаваторов, используемых при разработке мерзлых грунтов. Строительные и дорожные машины. Сборник научных трудов. ХГТУ. 1998. С. 28-31.

190. Мамаев Ю.А., Шемякин С.А. Безвзрывная технология вскрышных работ в зимний период. Горный журнал. 2001. №8. С. 24-26.

191. Плешков Д.И. Возможное улучшение компоновочной схемы скреперов // Строительные и дорожные машины. 1978. № 7. С. 7-8.

192. Патент № 2188279 (Россия). Скрепер /С.А. Шемякин. Опубл. 27.08.2002. Бюл. №24.

193. Авторское свидетельство № 1201422 (СССР). Бульдозерное оборудование / С.А. Шемякин, Ю.А. Шафрыгин и др. Опубл.ЗО. 12.85 Бюл., №48.

194. Авторское свидетельство № 1553615 (СССР). Ковш скрепера/ С.А. Шемякин,C.B. Бондаренко и др. Опубл. 30.03.90. Бюл. №12.

195. Авторское свидетельство № 1373765 (СССР). Ковш экскаватора/ С.А. Шемякин, O.A. Колесников и др. Опубл. 15.02.88. Бюл., №6.

196. Авторское свидетельство № 787564 (СССР). Ковш экскаватора/ С.А. Шемякин, Н.В. Домнин, И.С. Крадинов и В.В. Назаров. Опубл. 15.12.80. Бюл.№46.

197. Патент № 2122073. Рабочее оборудование гидравлического экскаватора / С.А. Шемякин , A.B. Пассар. Опубл. 20.11.98. Бюл.№32.

198. Патент № 2187600. Рабочее оборудование гидравлического экскаватора / С.А. Шемякин. Опубл. 20.08.2002. Бюл.№23.

199. Патент № 2187647. Способ разупрочнения поверхностного слоя уступов карьера при сезонном промерзании породы / С.А. Шемякин.Опубл. 20.08.2002. Бюл.№23.

200. Шемякин С.А., Домнин Ю.В., Крадинов И.С. Ковши одноковшовых гидравлических экскаваторов для разработки мерзлого грунта //Строительные и дорожные машины. 1982. №8. С. 4-5.

201. Альшиц М.З., Ковалев Е.П., Соколов Г.И. Траншейный роторный экскаватор ЭТР -254-01 // Строительные и дорожные машины. 1983. №9. С. 9-10.

202. Справочник механика открытых работ. Экскавационно-транспортные машины циклического действия / Под ред. М.И. Щадова, Р.Ю. Подэрни.-М.: "Недра". 1989.-486 с.

203. Симкин Б.А., Кутузов Б.Н., Буткин В.А. Справочник по бурению на карье-рах.-М.: "Недра". 1990.-358 с.

204. Подэрни Р.Ю. Горные машины и комплексы для открытых горных работ. Учебник для вузов.-М.:"Недра". 1985.-398 с.

205. Шемякин С.А. Методика учета трудоемкости разработки мерзлых грунтов при расчете землеройных машин, работающих по принципу резания. Сборник научных трудов аспирантов. ХПИ. Хабаровск. 1972. С. 102-106.

206. Гарбузов З.Е., Подборский Л.Е. и др. Землеройные машины непрерывного действия. М.-Л.: Машиностроение. 1965.-368 с.

207. Волков Д.П., Николаев С.Н., Марченко И.А. Надежность роторных траншейных экскаваторов. Машиностроение. 1972.-383 с.

208. Патент № 2194860. Способ добычных работ на открытых россыпных месторождениях / С.А. Шемякин, Ю.А. Мамаев. Опубл. 20.12.2002. Бюл. №35.

209. Шемякин С.А. О технологии добычных работ на россыпных месторождениях с применением бульдозерно- скреперно-рыхлительных агрегатов. Горный журнал . 2002. №2. с. 42-43.

210. Шемякин С.А. Оценка эффективности бульдозерно- скреперных агрегатов при разработке россыпных месторождений. Горный журнал. 2001. №5. С. 31-32.

211. Ялтанец И.М., Кулигин В.Н. Гидромеханизация открытых горных работ. М. МГГУ, 1996.-739 с.

212. Ялтанец И.М., Егоров В.К. Гидромеханизация. Справочный материал. М. МГГУ. 1999.-338 с.

213. Карлыханов Ф.В., Левочкин В.Ф„ Панкевич Ю.Б., Хартманн Г., Долгушин В.Д. Применение карьерного комбайна "Мг1;§еп 2100 БМ на добыче флюсового сырья. Горная промышленность. 1998. № 1. С. 38-39.

214. Шемякин С.А. Повышение эффективности открытых горных работ по специальной транспортной схеме с применением скреперов. Сборник трудов Международной научно-технической конференции. Автомобильный транспорт Дальнего Востока. Хабаровск. 2000. С. 114-117.

215. Шемякин С.А. Горные машины для разупрочнения промерзшего поверхностного слоя породы в угольных разрезах // Горные машины и автоматика. 2001. №10. С. 14-17.

216. Шемякин С.А. , Чебан А.Ю., Лобанова Е.А. Комплексная механизация открытых горных работ с применением скреперов. Интерстроймех 2002. Материалы Международной научно-техн. конф.-Могилев: МГГУ. 2002. С. 313-315.

217. Шевкун Е.Б., Мирошников В.И. Прогрессивная технология открытой разработки месторождений скального типа. Владивосток. Хабаровск: ДВО1. РАН. 1997.-88 с.

218. Витковский A.B. О перспективах применения на открытых горных работах зарубежных мобильных буровых установок с гидравлическими перфораторами // «Колыма». 1996. №3. С. 33-37.

219. Шемякин С. А. Разрушение мерзлых мелкозернистых и крупнообломочных пород резанием (рыхлением). Изд-во Приамурское географическое общество! Хабаровск. 2003.-143 с.

220. Шемякин С.А., Клигунов Е.С. Сопротивление резанию однородных и неоднородных мерзлых пород // Строительные и дорожные машины. 2004. №2. С. 37-42.

221. Шемякин С.А. Определение сопротивлений резанию мерзлых грунтов сотовым способом // Строительные и дорожные машины. 2002. №4. С. 27-31.

222. Шемякин С.А. Землеройная техника для разупрочнения промерзшего вскрышного слоя породы в угольных разрезах // Строительные и дорожные машины . 2002. №8. С. 10-12.

223. Авторское свидетельство № 1457972 (СССР). Устройство для непрерывной очистки воздуха / С.А. Шемякин, Т.С. Титов, В.М. Задвернюк. Опубл. 15.02.89. Бюл. №6.

224. Авторское свидетельство №1369773 (СССР). Устройство для непрерывной очистки воздуха / Т.С. Титов, С.А. Шемякин, Л.И. Фридман, В.М. Задвернюк. Опубл. 30.01.88. Бюл. №4.

225. Авторское свидетельство № 1353479 (СССР). Устройство для непрерывной очистки воздуха / С.А. Шемякин, Т.С. Титов, В.М. Задвернюк, A.C. Шемякин. Опубл. 23.11.87 Бюл. №43.

226. Методические указания по разработке сметных норм и расценок на эксплуатацию строительных машин и автотранспортных средств. МДС 813.99. Утв. постановлением Госстроя России от 17.12.99. №81.-211 с.

227. Экономика предприятия/ Под ред. О.И. Волкова. М., 1997.-356 с.

228. Ильин H.H., Лукманова Н.Г., Немчин A.M. и др. Управление проектами. Спб., 1996.-610 с.

229. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. М. /Экономика. 2000.-525 с.

230. Клигунов Е.С., Шемякин С.А. Улучшение компоновочной схемы скреперов для открытых горных работ // Строительные и дорожные машины: Сб. на-учн. тр. /Под ред. A.B. Лещинского. Хабаровск: Изд-во Хабар, гос. техн. ун-та. 2002. Вып.2. С. 77-80.

231. Чебан А.Ю., Шемякин С.А. Повышение эффективности скреперования на открытых горных работах // Строительные и дорожные машины: Сб. научн. тр. /Под ред. A.B. Лещинского. Хабаровск: Изд-во Хабар, гос. техн. ун-та, 2002. Вып.2. С. 81-84.

232. Шемякин С.А. О перспективах создания и применения бульдозерно-скреперных агрегатов на открытой разработке россыпных месторождений

233. Строительные и дорожные машины: Сб. научн. тр. /Под ред. A.B. Лещин-ского. Хабаровск: Изд-во Хабар, гос. техн. ун-та, 2002. Вып. 2. С. 65-71.

234. Шемякин С. А., Мамаев Ю. А., Иванченко С. Н. Новые технологии открытой разработки месторождений. Изд-во Приамурское географическое общество. Хабаровск. 2003.-130 с.

235. Шемякин С. А., Чебан А. Ю., Клигунов Е. С. Повышение эффективности послойно-полосовой технологии открытых горных работ с применениемвыемочных машин фрезерного типа и скреперов. Горный журнал. 2003. № 4-5. С. 48-50.

236. Шемякин С. А. Технологические и инженерные решения разупрочнения уступов карьеров в зимнее время. «Известия высших учебных заведений. Горный журнал». 2003. №1. С. 25-31.

237. Алферов К. В. Бункера, затворы, питатели. Машгиз. 1952.-268 с.259.3енков Р. Л. Механика насыпных грузов. Машиностроение, 1964.-365 с.

238. Коваль П. В. Гидропривод горных машин. Недра. 1976.-387 с.

239. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ХАБАРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ1. УНИВЕРСИТЕТ

240. ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК1. ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА1. На правах рукописи