На правах рукописи

ОПАНАСЕНКО Пётр Иванович

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ

ВЫСОКОУСТУПНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВСКРЫШНЫХ РАБОТ

С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЫЕМОЧНО-ПОГРУЗОЧНЫХ ДРАГЛАЙНОВ

ПРИ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМАХ РАЗРАБОТКИ

Специальность 25.00.22 - «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва, 2010 1   

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Национальный научный центр горного производства – Институт горного дела им. А.А.Скочинского»

Отделение открытого способа добычи твёрдых полезных ископаемых

Научный руководитель: доктор технических наук АРТЕМЬЕВ Владимир Борисович

Официальные оппоненты: доктор технических наук АЙНБИНДЕР Игорь Израилевич доктор технических наук кандидат технических наук ШТЕЙНЦАЙГ Вячеслав Михайлович

Ведущая организация - Московский Государственный Горный Университет

Защита диссертации состоится « 29 » сентября 2010 г. в 10 час 30 мин на заседании Диссертационного совета Д 002.074.02 при Учреждении Российской академии наук Институте проблем комплексного освоения недр РАН по адресу: 111020, Москва, Крюковский туп. д. 4 тел/факс 8 (495) Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УРАН ИПКОН РАН Автореферат разослан « »_2010 г.

Учёный секретарь диссертационного совета Милетенко И.В.

2    Актуальность работы Анализ технического состояния открытой угледобычи на угольных разрезах показывает, что значительный физический и моральный износ основного технологического оборудования, его низкий технический уровень и невысокая степень производительного использования серьёзно ограничивают возможности дальнейшего эффективного функционирования и развития разрезов.

В диссертационной работе рассмотрена новая, начинающая развиваться, высокоуступная технология с использованием выемочно-погрузочных драглайнов, способная обеспечить эффективное развитие горного производства.

Поэтому представленная работа, направленная на обоснование эффективных технологических схем и параметров такой технологии является весьма актуальной.

Целью работы является обоснование технологических схем высокоуступной технологии вскрышных работ с применением выемочно-погрузочных драглайнов, обеспечивающих снижение ресурсоёмкости и повышение эффективности горного производства.

Идея работы заключается в построении эффективных технологических схем высокоуступной технологии, базирующихся на установленных закономерностях и взаимозависимостях параметров горных работ применительно к характерным горнотехническим условиям их применения.

Задачи исследования:

• анализ фактического технического состояния открытой угледобычи на предприятиях ОАО «СУЭК», выбранных в качестве базы и примера для исследований;

• разработка методики объективной оценки эффективности использования технологического оборудования;

• обоснование возможных и рациональных технологических схем высокоуступной технологии применительно к различным горнотехническим условиям;

• сравнительный анализ новой (высокоуступной) и традиционной технологий на базе установленных зависимостей взаимовлияния параметров горных работ;

• оценка возможных конструктивно-компоновочных схем выемочнопогрузочных драглайнов, анализ и обоснование параметров их перспективных образцов;

• проведение инструментальных и эксплуатационных испытаний опытно- промышленного образца выемочно-погрузочного драглайна ЭШП 10/ в производственных условиях;

• оценка технико-экономических показателей применения высокоуступной технологии на примере конкретных условий разрезов ОАО «СУЭК»;

Методы исследований: научное обобщение, систематизация анализируемых расчётных, экспериментальных и статистических данных, графоаналитический силовой анализ, методы математической статистики, стендовые эксперименты, натурные испытания.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

• проведением и положительными результатами инструментальных и эксплуатационных испытаний этой технологии и опытно-промышленного образца выемочно-погрузочного драглайна ЭШП 10/70 на угольном разрезе «Харанорский»;

• проведением предпроектной проработки и оценкой новых технологических схем применительно к конкретным горнотехническим условиям угольных разрезов «Харанорский», «Тугнуйский».

Научные положения, выносимые на защиту:

• технологической особенностью высокоуступной технологии горных работ является формирование рабочего борта, которое за счёт увеличенной высоты уступа, его отработки нижним черпанием и расположения транспортных коммуникаций на верхней площадке уступа, обеспечивает более благоприятную его конфигурацию, увеличение угла откоса рабочего борта, снижение количества уступов и транспортных горизонтов, уменьшение суммарной ширины рабочей площадки;

• полученные в работе закономерности и аналитические взаимозависимости параметров горных работ качественно и количественно отражают особенности высокоуступной технологии и могут являться базой для обоснования эффективных технологических схем этой технологии;

• обоснованные в работе технологические схемы высокоуступной технологии обеспечивают снижение подвигания фронта и текущих объёмов вскрышных работ, ресурсосбережение и улучшение организации горного производства в различных горнотехнических условиях.

Научная новизна работы:

• установлены закономерности и особенности формирования уступов и рабочего борта при высокоуступной технологии горных работ, получены аналитические зависимости взаимовлиянии параметров и показателей этой технологии;

• показано, что одним из основных преимуществ высокоуступной технологии является снижение текущих объёмов вскрышных работ, которое обеспечивается за счёт:

- позитивного изменения конфигурации рабочего борта в процессе его формирования при проходке разрезных траншей, реконструкции рабочего борта или нарезке новых горизонтов;

- увеличения угла откоса рабочего борта и связанного с этим снижения подвигания фронта вскрышных работ по всей высоте вскрышной зоны.

• разработана методика определения величины снижения текущих объёмов вскрышных работ в зависимости от исходных горнотехнических условий Личный вклад автора состоит:

• в обосновании выбора высокоуступной технологии, как одного из наиболее перспективных направлений инновационного развития технологии открытых горных работ;

• в оценке особенностей формирования рабочего борта при высокоуступной технологии, разработку методики и расчёт параметров горных работ, их анализ и разработку соответствующих технологических схем использования новой технологии в различных горно-геологических условиях;

• в обосновании конструктивно-компоновочных схем и параметров перспективных образцов выемочно-погрузочных драглайнов.

Практическое значение работы заключается:

• в обосновании эффективности внедрения на горных предприятиях (в частности на угольных разрезах ОАО «СУЭК») высокоуступной технологии с использованием выемочно-погрузочных драглайнов;

• в возможности использовании полученных зависимостей и методик расчёта для оценки и выбора рациональных параметров и показателей применения высокоуступной технологии;

Реализация результатов работы.

Результаты проведённых исследований были реализованы при внедрении высокоуступной технологии и опытно-промышленного образца выемочнопогрузочного драглайна ЭШП 10/70 на угольном разрезе «Харанорский»

ОАО «СУЭК» и могут быть использованы в дальнейшем при внедрении высокоуступной технологии на других разрезах ОАО «СУЭК» и на горных предприятиях других регионов и отраслей горного производства.

Апробация работы. Основные положения выполненной диссертационной работы докладывались на семинарах Отделения открытого способа добычи твёрдых полезных ископаемых ННЦ ГП – ИГД им. А. А. Скочинского (Люберцы, 2008 -2009 гг.), на семинаре технических директоров предприятий открытой угледобычи ОАО «СУЭК» (Владивосток, 2009 г.), на угольном разрезе «Харанорский» (Шерлова гора, 2008-2009 гг.), на конференции «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2009 г.) на Международной научно-практической конференции «Современное оборудование для добычи и обогащения полезных ископаемых» в ЗАО «НКМЗ» (Краматорск, Украина, 2009 г.).

Результаты работы прошли апробацию в производственных условиях в процессе опытно-промышленной эксплуатации ВПД на угольном разрезе «Харанорский» (2009-2010 гг.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы в рекомендованных ВАК РФ изданиях – 4, в прочих печатных изданиях - 3, всего 7 печатных работ.

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованных источников из 7 наименований и содержит 142 страниц машинописного текста, 39 рисунков и таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Оценка технического состояния открытого способа добычи угля на разрезах компании ОАО «СУЭК», которые при проводимых исследованиях приняты в качестве базы и примера.

Эта оценка показала, что в силу целого ряда объективных и субъективных причин на угольных разрезах компании, так же как на угольных разрезах других регионов РФ, накопился целый ряд проблем и задач, которые ограничивают возможности их дальнейшего эффективного функционирования и развития. К числу таких проблем, в первую очередь, следует отнести значительный физический и моральный износ основного технологического оборудования, его технический уровень и степень производительного использования.

Проведенный анализ показал, что на угольных разрезах ОАО «СУЭК»

усреднённый нормативный износ всего экскаваторного оборудования компании составляет в настоящее время 135% по назначенному сроку службы и 91% по назначенному ресурсу (в объёмах горной массы). Из 254 единиц находящихся в эксплуатации экскаваторов 208 единиц (82%) уже исчерпали свой нормативный срок службы. На базе оценки фактических данных показано, что увеличение, сверхнормативного, срока службы оборудования приводит к заметному ухудшению его эксплуатационных показателей.

В целях объективной оценки фактического состояния оборудования и всего процесса горного производства в качестве критерия был принят показатель фактической наработки и использования экскаваторов по их расчётной производительности Кип взамен обычно применяемого показателя по времени нахождения экскаваторов в работе.

где ti – продолжительность основных составляющих календарного фонда времени (работа, технологические и организационные потери времени, ППР и ТО, отказы и др.).

Предложена методика определения этого показателя и оценки дифференцированного влияния на него отдельных элементов производственного процесса. Показано, что фактическое использование экскаваторов по их нормированным техническим возможностям составляет всего 15-20% для транспортных и 30-35% для бестранспортных систем разработки. На основе проведенного анализа сделан вывод, что решение имеющихся проблем и обеспечение эффективности функционирования предприятий открытой угледобычи должно идти по пути внедрения новых инновационных технических решений.

В ограниченных рамках диссертационной работы из возможных вариантов решения стоящих перед отраслью задач нами была выбрана, как одна из наиболее эффективных, новая, начинающая развиваться, высокоуступная технология с использованием выемочно-погрузочных драглайнов и её применение при наиболее ресурсоёмкой транспортной системе разработки.

При выполнении данной диссертационной работы был использован большой отечественный и зарубежный опыт развития открытого способа добычи твёрдых полезных ископаемых и основополагающие фундаментальные и прикладные работы отечественных учёных, таких как Н.В. Мельников, В.В.

Ржевский, К.Н.Трубецкой, А.Д.Рубан, К.Е.Виницкий, Ю.И.Беляков, В.М.Владимиров, Р.Ю.Подэрни, В.С.Коваленко, Ю.И.Анистратов, М.И.Щадов и др. Непосредственно в более узкой области высокоуступной технологии необходимо отметить работы К.Н.Трубецкого, А.Д.Рубана, Н.П.Сеинова, А.И.Шендерова, Ю.П.Самородова, Ю.Л.Шахмейстера, И.Г.Зандмана, Н.И.Завьялова, Н.Н.Киселёва, И.А.Сидоренко, А.Н.Домбровского, В.В.Перелыгина.

Выполненная диссертационная работа является продолжением и развитием этих работ и затрагивает, главным образом, аспекты непосредственно высокоуступной технологии (ВУТ) и её технологических схем.

В отличие от ранее выполненных работ в диссертационной работе рассматривается формирование рабочего борта при реальной многоуступной схеме ВУТ.

Определение параметров и технико-экономических показателей применения высокоуступной технологии Под высокоуступной технологией понимается транспортная система разработки с отработкой уступов повышенной высоты нижним черпанием с прицельной погрузкой горной массы в транспортные средства.

В обобщённом виде ВУТ обеспечивает:

- практически двукратное, до 30-35 м, увеличение высот отрабатываемых уступов с соответствующим сокращением количества уступов и транспортных горизонтов;

- расположение рабочих площадок и транспортных коммуникаций не на нижней, а на верхней площадке отрабатываемого уступа.

Отмеченные особенности высокоуступной технологии обеспечивают сокращение дальности транспортирования и высоты подъёма горной массы, уменьшение количества рабочих площадок, протяжённости транспортных коммуникаций в разрезе и потребного количества транспортных средств, снижение объёмов буровзрывных работ и др. Эти преимущества могут быть оценены снижением издержек производства на 10-15%.

На защиту выносится положение о том, что технологической особенностью ВУТ является формирование рабочего борта, которое за счёт более благоприятной его конфигурации и увеличенного угла откоса обеспечивает, по сравнению с традиционной технологией, снижение потребного подвигания фронта и текущих объёмов вскрышных работ.

Технологические схемы формирования рабочего борта, приведенные на рисунке 1, наглядно иллюстрируют принципиальные отличия высокоуступной и традиционной технологий. Для количественной оценки этого отличия были получены приведенные в таблице 1 аналитические зависимости, связывающие между собой параметры и показатели горных работ при формировании рабочего борта.

Для удобства сравнительной оценки здесь и в дальнейшем объёмы вскрышных работ приводятся к 1 пог. м длины их фронта.

По полученным аналитическим зависимостям выполнены расчёты в диапазоне изменения высот уступов от 5 до 35 м. Их результаты графически проиллюстрированы на рис. 2.

Рисунок 2 – Зависимость углов откоса рабочего борта от высоты уступа Проведенный анализ показал позитивное влияние увеличения высоты отрабатываемого уступа на основные технико-экономические показатели горных работ. Особенно заметно это позитивное влияние проявляется при высотах уступов, превышающих максимально возможную высоту экскаваторов типа ЭКГ.

В работе рекомендованы возможные и целесообразные технологические схемы ВУТ применительно к различным горнотехническим условиям.

Среди этих схем наиболее подробно рассмотрены и выносятся на защиту технологические схемы отработки надугольной зоны при углубке горных работ (нарезке новых горизонтов) и при реконструкции (перестройке) рабочего борта,, а также полученные аналитические зависимости и методика определения взаимовлияния их параметров и показателей.

Технологическая схема отработки надугольной зоны при наклонном залегании угольного пласта и нарезке нового горизонта выемочно-погрузочным драглайном представлена на рисунке 3.

В общем случае применительно к этим условиям отрабатываемую надугольную толщу можно разделить на три характерные зоны:

1-я зона – углубочная, отработка которой обеспечивает нарезку нового горизонта и зачистку угольного пласта. Высота уступа при отработке этой зоны изменяется от нуля до назначенной величины углубочного уступа Ну.

2-я зона в начале рассматриваемого периода располагается над углубочным уступом и характеризуется существующей технологической схемой вскрышных работ. Её высота Но остаётся постоянной при всех последующих циклах.

3-я зона характеризуется высотами уступов Нп, нарезанных в процессе предыдущих циклов рассматриваемого периода.

С учётом этих особенностей аналитические зависимости и методика определения взаимовлияния параметров и показателей горных работ приведёны в таблице 1.

Конечным результатом расчётов и критерием для сравнительной оценки являются:

- расчётный угол откоса рабочего борта - объём подлежащих выполнению вскрышных работ - Vв - и их разность при ВУТ и ТРТ Результаты выполненных расчётов в широком диапазоне исходных параметров проиллюстрированы на рисунке 4.

Рисунок 4 - Изменение объёмов вскрышных работ в зависимости от конечной высоты уступа за цикл (первый цикл), =15° Анализ полученных результатов позволяет отметить следующее:

1) Подвигание фронта вскрышных работ по верхней площадке углубочного уступа «lв» при наклонном залегании пласта полезного ископаемого всегда больше подвигания фронта горных работ по кровле пласта lд = Ну/sin Величина этого подвигания при прочих равных условиях уменьшается с увеличением угла откоса рабочего борта.

Этот вывод является принципиально важным, поскольку во многом определяет целесообразность применения ВУТ.

2) Применение ВУТ по сравнению с ТРТ при отработке надугольной зоны наклонных пластов полезного ископаемого обеспечивает сокращение текущих объёмов вскрышных работ, в том числе:

- по углубочному уступу – за счёт изменения конфигурации рабочего борта;

- по всем вышележащим уступам – за счёт увеличения угла откоса рабочего борта и уменьшения, в связи с этим, потребного подвигания фронта вскрышных работ.

3) Во всём диапазоне рассматриваемых условий потребные объёмы вскрышных работ при ВУТ снижаются в 1,5-2,0 раза при увеличении высоты уступа с 15 до 30 м.

Рассмотрена также технологическая схема перестройки (реконструкции) рабочего борта, предусматривающая сдваивание существующих уступов, отрабатываемых по традиционной технологии, и замену экскаваторов типа ЭКГ на выемочно-погрузочные драглайны с отработкой сдвоенных уступов нижним черпанием (рисунок 5). При такой перестройке рабочего борта работы на верхнем уступе существующей технологии прекращаются, а на следующем за ним нижнем уступе продолжаются до обеспечения конфигурации уступа, соответствующей высокоуступной технологии.

Рисунок 5 – Схема перестройки рабочего борта Применительно к общему случаю реализации этой схемы получена аналитическая зависимость, связывающая параметры и показатели горных работ. Эта зависимость имеет вид:

Здесь: Vв – снижение объёма вскрышных работ за весь рассматриваемый период nо – количество образуемых при перестройке уступов ВУТ lп – подвигание фронта вскрышных работ по нижней площадке нижнего - перестраиваемого уступа ТРТ Выполненные по этим формулам расчёты показали (см. рисунок 6), что рассматриваемая перестройка рабочего борта в процессе её осуществления обеспечивает значительное (50% и более) сокращение объёмов вскрышных работ. В последующие, после перестройки, периоды на этом уступе будет иметь место снижение эксплуатационных расходов в силу отмеченных выше общих преимуществ ВУТ.

Рисунок 6.- Изменение объёмов вскрышных работ при перестройке рабочего борта в зависимости от количества перестраиваемых уступов Выполненный и проведённый сравнительный анализ отработки слабоустойчивых горных пород показал, что применение выемочно-погрузочных драглайнов по сравнению с экскаваторами типа ЭКГ может обеспечить значительно более благоприятные условия работы в части величин углов откоса уступов и рабочего борта, а также формы откоса уступа (рисунок 7).

Рисунок 7 -. Конфигурация откоса уступа при отработке слабоустойчивых пород Кроме того выемочно-погрузочные драглайны по сравнению с экскаваторами типа ЭКГ имеют значительно меньшие (примерно в два раза) удельные давления на грунт, что является весомым позитивным фактором при разработке слабых горных пород.

Разработка и обоснование критериев и технологических требований к экскавационному оборудованию для высокоуступной технологии.

Обоснована функциональная направленность этого оборудования:

- возможность отработки высоких, до 30-35 м, уступов нижним черпанием;

- возможность погрузки экскавируемой горной массы в транспортные средства, располагаемые на верхней площадке отрабатываемого уступа;

- осуществление прицельной, по команде машиниста, разгрузки ковша в заданной зоне вдоль стрелы (в отличии от традиционной для драглайнов самопроизвольной разгрузки ковша в зоне наибольшего радиуса действия экскаватора у головы стрелы);

- отсутствие заметных перемещений ковша в процессе его разгрузки.

В настоящее время этим требованиям в полной мере не отвечает ни один из имеющихся типов одноковшовых экскаваторов.

Для осуществления изложенных общих принципов создания экскавационного оборудования для ВУТ в ИГД им. А.А.Скочинского и ИПКОНе были обоснованы технические решения, предусматривающие создание новой разновидности экскавационного оборудования – выемочно-погрузочных драглайнов (ВПД), сочетающих в себе достоинства как экскаваторов типа «драглайн» (способность отрабатывать высокие уступы нижним черпанием), так и карьерных экскаваторов типа «лопата» (способность прицельной разгрузки ковша в транспортные средства).

Базовой машиной по конструктивно-компоновочной схеме и принципам осуществления рабочих операций для новой машины является «драглайн». В настоящее время наметились два направления конструктивного исполнения ВПД.

Первое направление (рисунок 8) предусматривает оснащение существующих конструкций драглайнов дополнительным устройством прицельной погрузки (УПП). Машина становится универсальной и может использоваться как для погрузки в транспортные средства при транспортных системах разработки, так и для разгрузки в отвал при бестранспортной системе. Вместимость ковша таких ВПД ограничивается диапазоном 6-14 м3. Оснащаться УПП могут как экскаваторы, находящиеся в эксплуатации, так и экскаваторы при их изготовлении на заводе.

Второе направление (рисунок 9) предусматривает создание ВПД специализированного назначения (их иногда называют «кранлайнами») с изменением общей конструктивной схемы и отдельных узлов базовой машины. Отличительной особенностью этого типа ВПД является расположение блоков дополнительного каната на стреле и оснащение драглайна ковшом с открывающимся днищем. Вместимость ковша такой машины принципиально не ограничивается.

Рисунок 8.- Конструктивно-компоновочная схема выемочно-погрузочного драглайна универсального назначения и схема расположения возможных зон разгрузки На первом этапе ВУТ была принята ориентация на универсальный тип ВПД, в силу чего настоящая диссертация, в основном, связана с исследованиями данного типа ВПД.

На базе проведенного анализа возможных горнотехнических условий применения ВУТ обоснованы параметры перспективных образцов ВПД:

- длину стрелы 60-70 м, обеспечивающую высоту отрабатываемых уступов 30-35 м;

- вместимость ковша 10-14 м3 для машин универсального назначения и 20-30 м3 для машин специализированного назначения.

В качестве базовых рекомендуется использовать модели драглайнов, выпускаемые заводами НКМЗ и Уралмаш.

Рисунок 9 - Конструктивно-компоновочная схема выемочно-погрузочного драглайна специализированного назначения Для оценки новой разновидности экскавационного оборудования был создан опытно-промышленный образец такой машины универсального типа на базе находящегося в эксплуатации драглайна ЭШ 10/70 с оснащением его устройством прицельной погрузки. Этот экскаватор был введён в эксплуатацию на угольном разрезе «Харанорский».

Оценивая количественные и качественные результаты проведённых инструментальных и эксплуатационных испытаний ВПД можно отметить следующее:

- принятые в проекте и реализованные на машине режимы работы устройства прицельной погрузки обеспечивают нормальную работу экскаватора при всех составляющих цикла экскавации, включая процесс прицельной погрузки ковша. Продолжительность непосредственной разгрузки ковша составляла во время испытаний 5-6 с. Перемещение кромки ковша при этом незначительное (в пределах до 0,3-0,5 м).

- оснащение драглайна ЭШ 10/70 устройством прицельной погрузки обеспечивает возможность безопасной прицельной разгрузки экскавируемой горной массы в транспортные средства, размещаемые в заданной зоне вдоль стрелы экскаватора. При необходимости ВПД обеспечивает возможность отсыпки экскавируемой горной массы в отвал или на борт уступа по параметрам базовой машины.

По результатам испытаний выемочно-погрузочный драглайн ЭШП 10/ был принят в промышленную эксплуатацию. Его тип рекомендован для дальнейшего внедрения на других горных предприятиях.

Количественная и качественную оценка представленных рекомендаций и подтверждение преимуществ высокоуступной технологии.

Такая оценка выполнена на примере конкретных горнотехнических условий угольных разрезов «Тугнуйский» и «Харанорский» ОАО «СУЭК» (см.

рисунок 10).

Углубка горных работ и перестройка рабочего борта Конечные результаты выполненных расчётов применительно к двум циклам углубочных работ приведены в таблице 2.

Приведённые в таблице данные свидетельствуют о высокой эффективности применения новой высокоуступной технологии.

Таблица 2 - Расчётные показатели применения ВУТ А. Углубка горных работ Снижение подвигания онных расходов, млн. руб (29,0%) (29,4%) (29,2%) (16,8%) (15,8%) (16,2%) Снижение себестоимости Б. Перестройка рабочего борта Снижение себестоимости В. Одновременная углубка горных работ и перестройка рабочего борта онных расходов, млн. руб (46,4%) (32,8%) (38,6%) (26,2%) (21,6%) (23,5%) Снижение себестоимости

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

      В диссертации, являющейся законченной научно-исследовательской работой, изложено решение актуальной задачи обоснования технологических схем выокоуступной технологии с применением выемочно-погрузочныых драглайнов для повышения эффективности горного производства.

Основные научные и практические результаты работы:

1. Научно обоснованы и разработаны методические подходы к формированию рабочего борта и выбору рациональных параметров горных работ, обеспечивающих преимущество высокоуступной технологии по сравнению с существующей традиционной, в том числе:

- практически двукратное (до 30-35 м) увеличение высоты уступов, отрабатываемых нижним черпанием;

- увеличение угла откоса и позитивное изменение конфигурации рабочего борта;

- расположение рабочих площадок и транспортных коммуникаций не на нижней, а на верхней площадке отрабатываемого уступа, снижение их количества и протяжённости;

- снижение текущих объёмов вскрышных работ и эксплуатационных расходов.

2. Предложены технологические схемы использования высокоуступной технологии в различных горнотехнических условиях. Подробно рассмотрены специфические и технологические схемы горных работ при формировании или реконструкции рабочего борта, при нарезке новых горизонтов и отработке надугольной вскрышной зоны при наклонном залегании полезного ископаемого, при отработке слабоустойчивых горных пород.

3. Применительно к указанным технологическим схемам установлены и проанализированы аналитические зависимости, определяющие степень увеличения угла откоса рабочего борта и снижение объёма вскрышных работ при применении высокоуступной технологии в различных горнотехнических условиях.

4. Показано, что одним из основных преимуществ высокоуступной технологии является снижение текущих объёмов вскрышных работ, которое обеспечивается:

- за счёт позитивного изменения конфигурации рабочего борта в процессе его формирования при проходке разрезных траншей, реконструкции рабочего борта или нарезке новых горизонтов;

- за счёт увеличения угла откоса рабочего борта и связанного с этим снижения потребного подвигания фронта вскрышных работ по всей высоте надугольной зоны.

5. На базе проведенных расчётов и экспериментов подтверждена целесообразность создания новой разновидности экскавационного оборудования – выемочно-погрузочных драглайнов, обеспечивающих возможность прицельной, по команде машиниста, погрузки горной массы в транспортные средства в заданной зоне. Применительно к этим машинам обоснованы и рекомендованы параметры их перспективных типоразмеров.

6. Инструментальные и эксплуатационные испытания опытнопромышленного образца выемочно-погрузочного драглайна ЭШП 10/70 на угольном разрезе «Харанорский» показали, что конструктивнокомпоновочная схема и параметры драглайнов, оснащённых устройством прицельной погрузки, обеспечивают своё функциональное значение и могут эффективно использоваться в промышленных условиях в схемах высокоуступной технологии. По результатам проведенных испытаний выемочнопогрузочный драглайн был принят в промышленную эксплуатацию.

7. Выполнена привязка и технико-экономическая оценка применения высокоуступной технологии к конкретным горнотехническим условиям угольных разрезов «Харанорский» и «Тугнуйский», показавшая её высокую эффективность (уменьшение на 20-40% текущих объёмов вскрышных работ и эксплуатационных расходов, снижение себестоимости добычи угля усреднённо на 50 руб/т и др.).

Основные положения и выводы диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Опанасенко П.И. Исследование закономерностей изменения показателей работы карьерных автосамосвалов в течение сроков их эксплуатации. / Соавторы Ю.Ф. Руденко, Ю.М. Мишин, А.Б. Исайченков, К.Ю. Анистратов // Уголь – 2008 г. - № 7 –С 5863.

2. Опанасенко П.И. Аспекты инновационной направленности развития угольных разрезов ОАО «СУЭК» / Соавторы В.Б. Артемьев, Г.М. Циношкин, А.И. Шендеров // Уголь – 2009 г. -№ 2 –С. 1318.

3. Опанасенко П.И. Особенности бурозвзрывной подготовки горного массива при высокоуступной технологии вскрышных работ с использованием выемочно-погрузочных драглайнов. Соавтор И.Ф.Жариков / Сб.

«Взрывное дело» № 99/56. - М. – 2008 г. – С 80-83.

4. Опанасенко П.И. Разработка инженерных методов расчёта параметров БВР. Соавтор И.Ф.Жариков / Сб. «Взрывное дело» № 100/57. - М.- 2008 г. – С 189-196.

Публикации в других изданиях:

5. Опанасенко П.И. Оценка эффективности применения выемочнопогрузочных драглайнов на угольных разрезах Восточной Сибири. /Соавтор А.И. Шендеров / Науч. сооб. / ННЦ ГП – ИГД им. А.А.Скочинского. – М. – 2007 г. - Вып. 333 – С 4458.

6. Опанасенко П.И. Использование выемочно-погрузочных драглайнов для разработки слабоустойчивых горных пород. // Науч. сооб. / ННЦ ГП – ИГД им. А.А.Скочинского. – М. –2008 г. – Вып. 337 -С 7684.

7. Опанасенко П.И. Результаты испытаний и опытно-промышленной эксплуатации выемочно-погрузочного драглайна на разрезе «Харанорский». / Соавторы А.И. Шендеров, Ю.Л. Шахмейстер, Е.А. Этингоф, Н.П. Полянский, М.Г. Потапов, // Науч. сооб. / ННЦ ГП – ИГД им. А.А.Скочинского. – М. –2008 г. – Вып. 334 - С 6675.