автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Повышение эффективности открытой угледобычи с применением новых средств послойной отработки и методов физико-химического воздействия на горный массив

Министерство топлива и энергетики Российский Федерации Российская Академии наук Институт горного дела им. А.А.Скочннскоп>

РГБ ОД На правах рукописи

и

Кандидат технических наук Роман Михайлович ШТЕЙНЦАЙГ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТКРЫТОЙ УГЛЕДОБЫЧИ С ПРИМЕНЕНИЕМ НОВЫХ СРЕДСТВ ПОСЛОЙНОЙ ОТРАБОТКИ И МЕТОДОВ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПА ГОРНЫЙ МАССИВ

Специальность 05.15.03 - "Открытая разработка месторождений полезных ископаемых"

Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада

Москва 1996

I Vi бота выполнена в Инсппуге горного дела им. А.А.Скочинского.

Официальные оппонекш:

проф., докт.техн.наук Ашклратов Ю,И,,_____—

проф., докт.техн.наук Медников H.H., проф., докг.техн.наук ЧаплыпшН.Н.

Ведущее предприятие - "Сибпшрошахт", г.Новосибирск

Автореферат разослан "

Защита диссертации соспнггся " 199бг. в

ч^ч на заседании спсциализировашюго совей Д135.0$.03 Иисппуга горного дела им. A.A. Скочинского (140004, г.Люберцы Московской обл.).

С диссертацией можно ознакомиться в секретариате ученого совета института.

Отзывы в двух экземплярах просим направлять по адресу: 140004, г.Люберцы Московской обл., ИГД им. A.A. Скочинского.

Ученый секретарь специализированного совета проф., докт.техн.наук

Н.Ф.Кусов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. На современном этапе угольная промышленность России стремтгся к выходу из тяжелого положения, к стабн-лпзации объемов горного производства и последующему подъему ее эффективности на основе опережающих темпов роста открытого способа добычи угля.

В планируемой перспективе потребность в этом ископаемом минеральном сырье будет заметно возрастать. В регионах с развитой инфраструктурой предстоит вовлечение в эксплуатацию месторождений и участков со сложными условиями залегания полезного ископаемого.

Эти обстоятельства обусловливают направленность отраслевых программ развития и реструктуризации угольной промышленности.

До недавнего времени открытая угледобыча развивалась, в основном экстенсивным образом. Это позволяло наращивать объемы открытой угледобычи, достигать достаточно высоких производственных поккютелей и обеспечивать отраслевую локальную эффективность, минуя затраты на коренную реконструкцию и техническое перевооружение процессов горного производства.

Совершенствование методов и технических средств для открытых горных разработок характеризовалось, в основном, эволюционным развитием и стремлением к созданию образцов горного оборудования большой единичной мощности.

Фактически надежностные и эксплуатационные показатели технологий, основанных на применении этой техники, как правило, не достигали и 40% расчетных плановых значений. Это, в свою очередь, обусловливало необходимость использования в практике угольных разрезов морально и технически устаревшего горнотранспортного оборудования, зкстенсифицировать, деконцентркровать производство, привлекать дополнительные, все возрастающие ресурсы с целью обеспечения директивных результирующих отраслевых показателей.

Мировая практика доказывает, что достижение энергетической независимости государств обеспечивается дотированием угледобывающих предприятий. Это, как правило, единственно возможный путь

в условиях, когда исчерпаны все ресурсы совершенствования процессов горного производства.

Применительно к реалиям российской экономики на современном этапе бесспорна концепция отраслевой программы реструктуризации, что позволит сократить привлечение бюджетных средств к решению текущих проблем угледобывающих предприятий.—

Вместе с тем, представляется целесообразным на этапе становления новых экономических отношений высвобождаемые в угольной промышленности в результате санации средства адресовать на создание техники новых поколешш для прогрессивных технологий открытой угледобычи.

Это обстоятельство можно определить как концепцию развития отечественной открытой угледобычи: преодоление кризисных экономических явлений н вывод отрасли на новый виток технического прогресса возможно обеспечить не пролонгированным на перспехсти-ву дотированием морально и технически устаревших проговодств, а разработкой, внедрением инженерных решений и технологий качественно нового уровня, базирующихся на применении прогрессивного горнотранспортного оборудования.

Развивая фундаментальные основы теории и практики открытых разработок, являющиеся творческим наследием выдающихся ученых Н.В.Мельннкова, В.В.Ржевского, Н.Г.Домбровского, Б.И.Сатовского, Б.Н.Тартаковского, Е.Ф.Шешко, в 1970-90 гт. ведущими научно-исследовательскими и опытно-конструкторскими организациями угольной промышленности и тяжелого машиностроения были определены приоритетные направления научного поиска и реализован цикл исследований, преследующих целью формирование потенциала для технического перевооружения предприятий открытой угледобычи. В этих работах принял участие автор. Основные их результаты содержатся в научных трудах, оНублшсоваиных в 1978-96 гг.

Крупный вклад в разработку основополагающих принципов решения проблемы повышения эффективности процессов открытой разработки месторождений полезных ископаемых внесли академики РАН К.Н.Трубецкой, Е.И.Шемякин, чл.-коррсспонденты РАН Ю.Н.Малышев, Н.Н.Мелышков, ЛАЛучков, В.Л.Яковлев.

Концептуальные выводы о путях и средствах интенсификации открытой угледобычи и совершенствования методов управления процессами горного производства сформулированы на основе исследова-

ний профессоров, докторов техшмескнх наук Ю.И.Анистратова, К.Е.Вшшцкого, А.И.Глушкова, В.В.Истомина, Н.Ф.Кусова, Н.Н.Медникова, Р.Д.Подэрни, М.Г.Потапова, Н.Я.Репнна, Ю.П.Самородова, П.И.Томакова, Н.Н.Чаплыгнна, С.Е.Чиркова, М.И.Щадова и других.

Следует отметить, что в решении крупных региональных научно-практических проблем в области разработки и освоения новых решений в техшпее и технологии процессов горного производства ведущая роль принадлежит известным ученым н специалистам: Б.Г.Алешину, А.М.Васяношпгу В.И.Кузнецову, Д.П.Мелехову, Е.Ф.Сапрьшшу, Н.П.Сеннову, В.И.Слепяну, В.И.Супруну, А.И.Шендерову, С.И.Шумкову и другим.

С участием, а в отдельных работах под руководством автора в результате проведенных исследовательских работ были сформированы технологические основы совершенствования процессов открытой угледобычи, разработаны научно-методические положения и расчетные основы решения проблемы повышения эффективности горного производства за счет новых способов и средств послойной отработки сложноструктурных месторождений и физико-химических методов управления состоянием породо-угольного массива.

Научная идея представленной к защите работы заключается в достижении положительного совокупного влияния способов послойной отработки и методов физико-химического разупрочнения породо-угольного массива на показатели полноты, качества и экономичности выемки угля, в том числе в условиях сложного залегания пластов. Это, в конечном счете, будет способствовать удовлетворению потребностей в минеральном сырье и гарантированному сбыту продукции угольных разрезов, обеспечиваемых конкурентоспособной ценой предложения, соответствующей заявленным показателям качества добываемого сырья.

Основной целью работы является повышение эффективности открытой угледобычи за счет освоения новых способов послойной отработки сложноструктурных месторождений с использованием вы-емочно-погрузочных машин с расширенным диапазоном кинематических и энергосиловых возможностей и нетрадиционных физико-химических методов разупрочнения породо-угольного массива, обеспечивающих ресурсосбережение и экологическую чистоту хфоцес-

сов горного производства при сокращении эксплуатационных издержек и кратном увеличении производительности труда.

В этой связи приоритетная задача работы сводится к разработке научно-методических основ создания и применения качественно новых способов и средств отработки сложно-структурных месторождении с использованием карьерных гидравлических экскаваторов, машин послойного фрезерования (МПФ) и физико-химических методов подготовки породо-угольного массива к экскавации, позволяющих на практике реализовать рациональные режимы природопользования, достичь высоких результативных показателей процессов открытой угледобычи, обеспечить значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса в открытой угледобыче.

Результатом решения этой научно-практической задачи являются разработанные принципиальные схемы экологически чистых, ресурсосберегающих технологий, ориентированных, главным образом, на освоение конвейерного транспорта горной массы и базирующихся на следующих основных положениях.

Набор высоты отрабатываемых уступов достигается не за счет увеличения линейных и энерговесовых показателей применяемой традиционной выемочно-погрузочной техники, а за счет последовательной послойной отработки горного массива. При этом применительно к конкретным горно-геологическим условиям залегания полезного ископаемого, при различных задаваемых параметрах технологического процесса могут успешно применяться как мобильные, универсальные гидравлические экскаваторы, так и машины послойного фрезерования нового поколения. Повышенные энергосиловые возможности последних позволяют осуществлять безвзрывную послойную экскавацию в более широком диапазоне прочностных свойств пород и обеспечивать непрерывность процесса выемочно-погрузочиых работ, что не свойственно традиционным экскаваторам цикличного действия.

Расширить диапазон эффективного использования карьерных гидравлических экскаваторов н нового поколения машин концепции "МПФ" представляется возможным с использованием физико-химических методов управления состоянием горного массива.

Разупрочнение породо-угольного массива с использованием водны$ растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) позволяет решать проблемы качественной подготовки горной

массы к экскавации, обеспечения требуемой производительности горного оборудования и сокращения абразивного износа режущего инструмента.

Широкое освоение в практике открытой угледобычи технологий с конвейеризацией транспорта горной массы, предусматривающих использование выемочно-погрузочной техники новых поколений, позволит не менее чем в 2,0-2,3 раза повысить производительность труда, сшгапъ на 35-40% металлоемкость горно-транспортных комплексов, сократить их энергопотребление примерно на 20%, повысив при этом уровень энерговооруженности на экскавационных работах в среднем на 18%, Практическое освоение методов физико-химического воздействия на породо-угольные массивы позволит при безвзрывной их подготовке к выемке исключить использование ВВ, обеспечивая снижение энергоемкости при экскавации пород крепостью до 40-50 МПа примерно па 17-20% и улучшение практически вдвое динамики выемочно-погрузочных машшг. При комбинированных способах подготовки массива крепких вскрышных пород, предусматривающих использование ВВ и разупрочняющих растворов поверхностно-активных веществ, представляется возможным в среднем на 20% уменьшить объем буровых работ, на 18-23% сократить удельный расход ВВ и при этом в 2-2,5 раза уменьшить выход негабарита, на 15-17% улучшить качество подготовки горной массы, характеризуемое уменьшением диаметра среднего условного куска. Использование растворов ПАВ на этапе подготовки породо-угольных массивов к выемке обеспечивает снижение на 30-40% абразивного износа режущего инструмента н сокращение энергопотребления на 18-20% в процессах последующего измельчения угля на ТЭЦ за счет исключения разубоживания полезного ископаемого при безвзрывной подготовке породо-угольных массивов, а также за счет практического применения разработанных технологических приемов послойной селективной отработки сложноструетурных и/или маломощных пластов с использованием гидравлических экскаваторов или машин послойного фрезерования, достигается не только полное и качественное извлечение минерального сырья, но н ликвидируются предпосылки для возникновения эндогенных пожаров на отвалах, что способствует снижению экологической нагрузки на окружающую среду в районах активной техногенной деятельности.

Практическое освоение новых конструктивно-компоновочных и технологических решении в области создания и применения выемоч-ио-погрузочной техники в совокупности с разработанными и предлагаемыми к внедрению нетрадиционными методами разупрочнения иородо-угольного массива позволяют реализовать в широком диапазоне горно-гсологнческих условий основополагающие принципы открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых: непрерывность и независимость процессов горного производства.

Научная новизна результатов исследований заключается в создании методологических основ формирования элементов схем технологии открытой угледобычи вне зависимости от линейных и энергосиловых параметров применяемых средств механизации новых поколений за счет практической реализации физико-химических методов управления состоянием горного массива и послойной отработки вскрышных забоев с высотой, диктуемой требуемыми темпами подготовки полезного ископаемого к выемке. Это достигается на базе ВПЕРВЫЕ установленных: взаимосвязей энергосиловых и эксплуатационных показателей одноковшовых гидравлических экскаваторов и машин послойного фрезерования с прочностными, структурными свойствами пороцо-утольного массива и параметрами отрабатываемых забоев; закономерностей, характеризующих взаимодействие разупрочняющих растворов различной конструкции и концентрации с преобладающими лиготипами горного массива и разработанных методов выбора рационального технологического регламента применения физико-химического способа управления состоянием породо-угольного массива в конкретных горно-технических условиях.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Разработан механизм решения проблемы повышения эффективности процессов открытой угледобычи за счет системного подхода к реализации задачи определения рациональных параметров средств механизации, технологических схем и процесса управления состояни-см отрабатываемого горного массива в конкретных горнотехнических условиях.

2. В области подготовки массива горных пород к экскавации предпочтете следует отдать физико-химическому методу управления состоянием горного массива, преимущества которого по сравнению с традиционным буровзрывным способом, проявляются в более высоком качестве подготовки горной массы, сокращении прямых эксплуа-

тациошшх издержек, технологичности и безопасности проведения работ, улучшении динамики зкскаваднонных машин, что предопределяет более надежную и эффективную их эксплуатацию.

2.1. При подготовке к выемке породо-угольного массива, сло-жешюго литотнпами крепостью, характеризуемой средними значениями предела их прочности на сжатие до 50 МПа, повышение эффективности открытой угледобычи достигается за счет безвзрывных физпко-химичсских методов ослабления примерно на 45% прочностных свойств отрабатываемого массива, исключается необходимость применения ВВ, на 10-12% уменьшается объем буровых работ, примерно на 20% сокращается энергоемкость процесса экскавации, практически вдвое уменьшается коэффициент динамичности при работе мощных экскавациогашх комплексов непрерывного действия, исключается разубоживанне пластов полезного ископаемого, что создает предпосылки для' полного и качественного извлечения угля и ликвидации эндогенных пожаров та отвалах вскрышных пород.

2.2. При комбинированном способе подготовки к выемке массивов крепких вскрышных пород, предусматривающем применение водных растворов ПАВ и ВВ, за счет физико-химических методов управления состоящим горного массива достигается повышение к;п.д. взрыва, уменьшение удельного расхода ВВ и требуемых объемов буровых работ, повышение качества подготовки горной массы к выемке, сокращение выхода негабаритных фракций в среднем в 2,2 раза, при комбинированном способе подготовки к отработке забоев, представленных породами со средними значениями предела прочности на сжатие 75-80 МПа, не менее чем на 12% повышается производительность карьерных экскаваторов с ковшами емкостью до 15 м3, в среднем на 10% сокращаются эксплуатационные издержки по статье затрат "БВР", снижается расход режущего инструмента за счет минимизации его абразивного износа, что наиболее значимо при применении маппш непрерывного действия типа МПФ.

3. В области производства выемочно-погрузочных работ целесообразно применение машин нового поколения типа ЭГ и МПФ с расширенным диапазоном кинематических и энергосиловых возможностей, что позволит, с существенно меньшими затратами отрабатывать уступы рациональной высоты. Эффективная и безопасная экскавация высоких уступов достижима не только применением традиционных одноковшовых выемочно-погрузочных маппш с увеличенными

линейными параметрами, но также за счет использования МПФ новых поколений в схемах послойной отработки этих уступов. При этом удельная производительность, отнесенная к единице рабочей массы альтернативных видов экскавационных машин, практически удваивается, создаются необходимые предпосылки для построения схем непрерывного производства с конвейеризацией транспорта горной массы, исключающих необходимость применения самоходных дро-бильно-перегрузочных агрегатов, за счет чего многократно уменьшается металлоемкость технологических комплексов в экскавацион-ной их части.

4. Полнота и качество селективной отработки маломощных н нарушенных пластов обеспечивается применением как гидравлических экскаваторов, имеющих расширенный диапазон технологических возможностей, так и машин послойного фрезерования при условии применения рациональных технологических приемов, выбираемых с использованием разработанных расчетных методов, адаптированных практически к любой гипсометрии отрабатываемых угольных пластов и направлениям подвигания фронта работ.

5. Совокупность технологических аспектов и перспектив, открываемых с одновременным использованием выемочно-погрузочной техники новых поколений н нетрадиционных физико-химических методов управления состоянием горного массива, позволяют на практике реализовать принципы независимости и непрерывности процессов горного производства, что гарантирует достижение более высоких показателей.

6. Установленные закономерности рабочего процесса МПФ, связывающие прочностные свойства горного массива, технологические приемы его экскавации и энергосиловые характеристики машин, позволяют определять рациональные их параметры в зависимости от задаваемых производственных показателей.

7. Сфера эффективного применения выемочно-погрузочных машин типа ЭГ и МПФ может быть существенно расширена за счет практической реализации методов физико-химического воздействия на горный массив,- что в конкретной горно-технической ситуации позволит с улучшенными эксплуатационными показателями производить отработку забоев рациональной высоты, адаптированной к глубине рабочей зоны, и требуемыми темпами подвигания фронта горных работ.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием фундаментальных положений теории и практики открытых горных работ, применением современных математических методов, обработкой по апробированным методикам экспериментальных данных и удовлетворительной их сходимостью с теоретическими результатами.

Обоснованность научных положений и выводов подтверждается корректным применением известных теоретических и экспериментальных исследований, опытом практического использования разработанных методик и инженерных методов расчета параметров машин и технологических схем их применения, промышленными испытаниями в широком диапазоне изменения природно-климатических и горнотехнических условий.

Методы исследований. В качестве методологической основы использован системный подход к оценке технологии производства открытых горных работ. Для решения конкретных задач использовались методы обобщения и систематизации данных, математического моделирования, технико-экономического и социально-экологического анализа, вычислительного и натурного эксперимента с привлечением элементов теории подобия, планирования и проведения эксперимента в условиях поиска оптимального решения, математической статистики и вероятностных оценок, промышленной апробации.

Практическое значение результатов работы заключается в разработанных расчетных и методических основах определения рациональных параметров новой техники во взаимосвязи с параметрами технологических процессов и схем производства открытых горных работ, а также в методиках выбора технологического регламента, конструкции и концентрации разупрочняющих растворов для нетрадиционного физико-химического способа управления состоянием горного массива с конкретными физико-механическими, прочностными и структурными характеристиками.

Реализация работы в промышленности. С использованием результатов исследований разработаны: концепция развития угледобывающей отрасли страны на планируемую перспективу до 2010 года, региональные программы технического перевооружения и увеличения объемов открытой угледобычи в Экибастузском бассейне, на предприятиях АО "Приморскуюль", на угольных разрезах "Таддннский" в Центральном Кузбассе и "Черногорский" в Хакасии.

С использованием авторских результатов исследований, институтами отрасли совместно с АО "Ижорские заводы", фирмами "Пигма" и "Крупп" (Германия) разработаны и созданы элементы и

узлы рабочего оборудования не имеющей аналогов на мировом уровне опытно-промышленной машины КСМ-2000Р, введеной в экс-плуатацню на разрезе "Таллинский" в Центральном Кузбассе.

Разработаны руководящие технические материалы и методические положения, использовашсые при составлении типовых схем производства открытых горных работ, а также в практике проектных нн-стнгугоп "Снбгипрошахт", "Кузбассгипрошахт", "Южгипроруда", "ДальвостНИИпроекг" и других.

Апробация работы. Основные положения работы были доложены и одобрены на трех международных симпозиумах, на 15 Всесоюзных и отраслевых конференциях, на научно-технических советах бывш. Минуглспрома СССР, корпорации "Уголь России", Государственной компании "Росуголь", ИГД им.А.А.Скочинского.

Результаты исследований были использованы при составлении в рамках программы "Тацис" технического отчета о перспективах освоения Кузнецкого бассейна, которые приняты Европейской Экономической Комиссией на период 1995-2005 гг.

Публикации. Основные положения работы изложены в 66 научных трудах, из которых 1 монография и 15 брошюр. Приоритет 6 изобретений защищен 4 авторскими свидетельствами и 2 патентами РФ.

В работе, представленной к защите в форме научного доклада, приведено краткое обобщенное изложение результатов проведенных автором исследований.

Автор искренне признателен научному консультанту работы Почетному члену Академии горных наук, Инженерной академии, академику Академии естественных наук, профессору, доктору технических наук К.Е. Виницкому.

Автор признателен за научно-методическое руководство, содействие и практическую помощь в проведении исследований Г.Я.Воронкову, А.И.Шендерову, Г.И.Марцинкевичу, коллективам отделения открытых работ ИГД им.А.А.Скочинского, ИПКОН РАН, АО "КонРос", фирм "Пиша" и "КИБ".

Автор считает своим долгом отметить научную и партнерскую добросовестность специалистов фирмы "Крупп" В.Рудольфа, Е.Коппача и других.

Автор полагает, что успешному освоению в практике открытых работ первой в мировой практике машины "Русский проект КСМ-2000" способствовала активная позиция и творческое отношение руководства и инженерно-технического персонала разреза "Таллинский".

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРОВЕДЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

В 70-х годах опережающие темпы развития открытого способа добычи угля определили необходимость разработки и освоения в практике угольных разрезов инженерных решений, позволяющих обеспечивать отраслевую эффективность при все возрастающих абсолютных объемах производства горных работ. На реализацию этой проблемы были ориентированы целевые отраслевые программы. Совместными усилиями инсппутов, специализированных организаций и коллективов ученых был проведен цикл исследований, в которых принял участие автор [1,2,3].

Анализ возможных путей совершенствования процессов выемки угля и производства вскрышных работ позволил выявить частное решение проблемы за счет модернизации традиционных видов экска-вациокной одноковшовой техники [4,9]. Создание и внедрение в практику в возможно краткие сроки мехлопат типа ЭКГ с большой единичной мощностью позволило в ряде случаев поддержать на директивно задаваемом уровне такие результирующие показатели как производительность труда, производственная мощность угледобывающих предприятий, рост долевого участия открытой угледобычи.

Вывод о необходимости увеличения линейных параметров вы-емочно-погрузочной техники во взаимосвязи с увеличением глубины рабочей зоны [5,6,10] позволил спрогнозировать создание семейства машин с удлиненным рабочим оборудованием и оптимизировать [7,8] параметры наиболее мощных отечественных мехлопат (например типа ЭКГ-20).

Внедрение мехлопат с ковшом емкостью от 12-15 до 20 м3 обеспечило достижение локальной эффективности угольных разрезов, эксплуатируемых в Южной Якутии, Кузбассе, Экибастузском бассейне [1,4].

Вместе с тем, результаты анализа накапливающегося опыта эксплуатации мощных мехлопат с традиционной конструктивно-компоновочной схемой обусловили необходимость поиска качественно новых инженерных решений, обеспечивающих: мннимнзацшо металлоемкости и энергопотребления, селективную отработку маломощных и нарушенных угольных массивов, повышение энергосиловых возможностей и, как следствие, расширение сферы применения в

схемах безвзрывной экскавации горной массы, достаточную универсальность и возможность адаптации в широком диапазоне изменяющихся горно-геологических условий, простоту, надежность в эксплуатации и высокую ремонтопригодность.

Сформулированные принципы создания техники новых поколений позволили определить приоритеты в направлениях поиска путей реализации проблемы технического перевооружения парка вы-емочно-погрузочной техники, эксплуатируемой в сложных горногеологических и климатических условиях [3,11,12].

Изучение, анализ и систематизация информации о зарубежном опыте создания и применения мощных средств выемочно-погрузочной техники [14,15,16,17,18] позволили выявить преобладающие тенденции [19,20] и дали основания полагать, что в области совершенствования экскавационных машин наиболее прогрессивным направлением является гидрофикация рабочего оборудования. Применение силового гидропривода рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов [3,20] позволяет реализовать отличную от традиционных мехлопат типа ЭКГ конструктивно-кинематическую схему с дополнительной степенью свободы движения исполнительного органа и повышенными энергоенловыми показателями, за счет чего существенно улучшаются эксергетические показатели рабочего процесса этих машин [31].

По сравнению с традиционными мехлопатамн с соизмеримыми массогабаритными параметрами за счет гидрофикации рабочего оборудования машины нового технического уровня позволяют повысить интенсивность воздействия на отрабатываемый горный массив, обеспечивают существенно более высокие эксплуатационные показатели даже в наиболее сложных горно-геологических условиях. Применение гидравлических экскаваторов открывает новые возможности при селективной выемке сложноструетурных и нарушенных маломощных пластов.

Концепция ориентации на применение гидрофицированных мощных одноковшовых экскаваторов прошла успешную апробацию и в отечественной практике [13]: применение машин типа 204-М "Суперфронт" в суровых климатических условиях на разрезе "Нсрюнгринский" позволило не только обеспечить приемлемый уровень производственных показателей, но н продемонстрировало рас-

ширенный диапазон технологических и эксплуатационных возможностей новой техники, по сравнению с мехлопатами типа ЭКГ.

Разработанные расчетные методы [20,21], учитывающие как стремление к максимальной универсальности для условий отечественных горнодобывающих предприятий [6,9], так и конъюнктурные аспекты отраслевой эффективности заводов-нзготовнтелей новой техники [3,12], позволили дать количественную оценку прогрессивности руководящей идеи ориентации отечественного машиностроения на выпуск машин типа ЭГ [34].

С использованием разработанных автором научно-методических основ выбора параметров и принципиальных технологических схем применения, была сформирована концепция создания ряда отечественных карьерных гидравлических экскаваторов с ковшами емкостью от 6-8 до 30 м3 и определена потребность на планируемую перспективу в гидрофицированиых экскаваторах [3,17,19,20,31].

Практическая реализация идеи создания нового для отечественного машиностроения класса одноковшовых экскаваторов с объемным садовым гидроприводом рабочего оборудования прямой (ЭГ) и обратной (ЭГО) лопат определила необходимость разработки инженерных методов выбора рациональных линейных и энергоснловых параметров машин во взаимосвязи с конкретными условиями производства горных работ.

Систематизация и обобщение ¡шформации об условиях эффективной эксплуатации гидравлических экскаваторов [3,16,17,20,22], математическое моделирование процесса экскавации с учетом специфики кинематики гидрофицированного рабочего оборудования [22,24,25,26] и наличие дополнительной степени свободы для поворотных ковшей совкового и челюстного типа [18,25] позволили разработать методы выбора рациональной емкости ковшей [23,30,31] для машин отечественного параметрического ряда и определения требуемого уровня та энерговооруженности [24,27,29,30,34].

Всестороннее исследование кинематических особенностей и энергосиловых показателей, выявленный диапазон технологических возможностей и рациональных приемов производства выемочно-погрузочных работ [28,31,32,33] позволили разработать методики выбора технологии отработки забоя карьерным гидравлическим экскаватором [34], определения параметров и показателей эффективности их применения [35] в широком диапазоне изменения горнотехниче-

скнх условий производства вскрышных, добычных работ и селективной послойной отработки маломощных угольных пластов.

Установлено, что дополнительная степень свободы гидрофициро-ванного рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов при практической реализации методов управляемого обрушения в забое взорванных крепких пород позволяет увеличивать высоту отрабатываемого забоя Н,а6(*р) за счет осуществления послойной врезки на кинематически возможной высоте С учетом установленных эмпирических взаимосвязей между качеством подготовки горной массы, характеризуемым диаметром среднего условного куска с!ср, и конструктивными параметрами экскаватора, ,м определяется как

Н,о6(,^{20ЬШугЩцЪ-Лб^р+ПЯ+ЗОЬь Л^НЯ^),

где Ися - высота (м) единичного слоя, отрабатываемого ковшом емкостью q (м3), имеющим ширину режущей кромки ЬК (м), 10 - безопасная глубина развала (м) по подошве уступа вторично обрушенных пород, А^вта 51пр/Бт(а-Р) - расчетный коэффициент, учитывающий величину углов (|рад.) устойчивого расположения породы в забое айв обрушенном состоянии р.

Рациональная ширина заходки А (м) карьерного гидравлического экскаватора определяется системным решением уравнений:

АНтчкэ)КН^ Гц)}е(*чбт:23,

где [/м5 - расчетная высота (м) забоя, равная в случае буро-

взрывной его подготовки и /Лоп(>Ф) - при послойной отработке забоя "в целике", Лгоп<1шк) и /?го,1у - кинематические возможные радиусы (м) -максимальный и на уровне горизонта установки экскаватора, к3 и -коэффициент экскавации и продолжительность единичного цикла.

Применительно к условиям отработки забоев взорванных скальных пород установлены взаимосвязи:

*„ = 25,8+14,03(^+0,043а™, сек,

А-,= 1,13-0,54</ер-0,007д,

где «„о» - угол (град.) поворота рабочего оборудования экскаватора на разгрузку.

Из условия минимизации энергозатрат, связанных с буровзрывной подготовкой и экскавацией горной массы, экспериментально установлено, что при разрыхлении пород в забое, характеризуемом £¿,=1,35-1,45, рациональная кусковатость горной массы с/^. м должна составлять:

£/ср<(0,171-0,183)дш .

Разработанные методические основы создания и применения качественно нового типа выемочно-погрузочной техники прошли представительную успешную апробацию [30,35,36] в натурных условиях горного производства на разрезах "Кедровский". в Северном Кузбассе, "Нерюнгринский" в Южной Якутии и на карьере "Асбест" на Урале.

Результаты дальнейшего научного поиска доказали прогрессивность ориентации отечественного машиностроения на создание карьерных гидравлических экскаваторов. Эффективность их применения была установлена применительно к широкому диапазону горногеологических условий производства вскрышных и добычных работ, в том числе на угольных разрезах Экибастузского месторождения [37,38,39]. При этом установлена прогрессивность применения не только базовых моделей параметрического ряда типа ЭГ, но и модификаций этих экскаваторов с удлиненным рабочим оборудованием ЭГу и "обратной лопатой" типа ЭГО [3,40,41]. Кинематические особенности рабочего оборудования таких машин открывают новые возможности в формировании технологических схем горного производства, например, при отработке сдвоенных и весьма обводненных уступов [39,42].

Применение мощных машин типа ЭГО в схемах с полной конвейеризацией транспорта создает необходимые предпосылки для формирования грузопотоков с нагрузкой 6000 м3/ч и более, что в свою очередь обеспечивает эффективность их эксплуатации [42,45,47].

Специфика рабочего процесса машин типа ЭГО обусловливает требования к условиям безопасности их применения. Разработанные расчетные методы [42,43,44] позволяют обоснованно решать вопросы

выбора параметров и построения технологических схем с использованием машин типа "обратная гидравлическая лопата".

Разработанные методические основы расчета параметров технологии и определения ожидаемых эксплуатационных показателен применения комплексов горного и транспортного оборудования в конкретной сшуации предприятий открытой угледобычи [34,35,43,44,45] широко использованы при типизации схем производства горных работ и в практике проектных организаций. С учетом результатов анализа накопленного в зарубежной практике опыта [15,17,41] создания и применения мощных обратных гидравлических лопат, на основе разработанных инженерных методов обоснования рациональных линейных параметров, производительности и требуемых энергосиловых возможностей, составлен предпочтительный ряд отечественных машин типа ЭГО [42,45,46]. На базе опьтю-промьппленного первого отечественного гидравлического экскаватора ЭГ-12 создана и в 1982 году на разрезе "Кедровский" введена в эксплуатацию машина ЭГО-6. Полученные эмпирические информации позволили уточнить и конкретизировать отдельные положения методик определения эффективных н безопасных условий применения обратных гидравлических лопат на угольных разрезах отрасли. На основе этих разработок сформулированы техгребования на закупку по импорту экскаваторов типа Н-135 ("Демаг", Германия) для угольных разрезов Кузбасса ("Кедровсюш", "Сибнргинский") и Дальнего Востока ("Лучегорский", "Павловский"). •

Применение карьерных гидравлических экскаваторов в схемах послойной отработки сложноструктурных забоев позволяет эффективно реализовывать селективную выемку пластов мощностью М, соизмеримой с гсометр(гчсскими параметрами ковша. При этом в зависимости от направления отработки - со стороны лежачего (ЛБ) или висячего (ВБ) боков - обеспечивается объем (м3) добычи

[Мыпа-Мс^а+^оО],

Д^=(Ям&4/51паГО1)[М-1|с,151п(а-ага)/251па].

Технология послойной отработки маломощных пластов с углом падения а^бО0 представляется возможной благодаря кинематическим возможностям карьерных гидравлических экскаваторов, при использовании которых достигается не только минимизация потерь полезного ископаемого (рис. 1), но и принципиально становится возможной

селективная отработка пластов со стороны лежачего бока, что практически недостижимо при работе традиционных мехлопат ЭКГ.

П,% 40 —

30 —

20 —

10 —

0 3 4 5 6 7 М, м

Рис. 1. Изменение величины потерь П угля в зависимости от направления отработки пластов мощностью М с углом падения 50-60° для ковшей емкостью 12-15 м5 (а) и 5-8 м5 (б)

, Изучение накопленного в отечественной и мировой практике опыта создания и применения комплексов оборудован™ с конвейеризацией транспорта [1,3,45], установленные с участием автора взаимосвязи, позволяющие определить рациональные технологические параметры таких комплексов [45,46] и требуемый уровень нагрузки грузопотоков, гарантирующих конкурентоспособные технико-экономические показатели при применешш конвейерного транспорта, позволили разработать принципы и построить схемы геотехнологий с полной конвейеризацией транспорта [46,49,50].

Результаты исследования параметров оборудования комплексов производительностью 5000 т/ч и более были в части, касающейся подготовки горной массы к транспортировке, апробированы экспериментальным путем [49]. Полученные результаты способствовали

а ■ 6

разработке технологических схем нового поколения и, применительно к конкретным условиям разрезов Экибастузского месторождения, формированию технических требований на создание комплекса ВТК-6500 [3,46,50].

На основе упоминаемых ранее положений в области совершенствования техники и технологии открытых разработок в ИГД нм.А.А.Скочинского в содружестве с творческими коллективами специалистов угольщиков и машиностроителей разработаны технологические решения, обеспечивающие увеличение производственной мощности разрезов южной группы Экибастузского месторождения. Результатами исследований, проведенных с участием автора, предусматривается применение не имеющих аналогов в мировой практике машин типа ЭРП-6500 и СДПА-2000 в технологических схемах, обеспечивающих формирование требуемого по мощности грузопотока горной массы, в том числе с использованием машин типа ЭГ и ЭГО. При освоении новой технологии предполагается внедрение в практику методов контроля параметров процессов технологической цепочки, приоритет которых защищен авторскими свидетельствами и патентом РФ [48,51,52,53].

При разработке новых решений в технике и технологии открытой угледобычи впервые в отечественной практике были изучены экологические последствия от реализации мероприятий по техническому перевооружению производственных процессов. Это позволило разработать критерии и методические принципы оценки влияния процессов открытой угледобычи на состояние параметров ноосферы, наметить комплекс инженерных мер, позволяющих минимизировать экологическую нагрузку на окружающую среду [46,50].

Есть основания полагать, что дальнейшее расширение сферы эффективного применения геотехнологий с конвейеризацией транспорта горной массы достюкимо за счет практического освоения новых методов и средств безвзрывной подготовки и экскавации породо-угольного массива [49,57,62].

В рамках представленной к защите работы, это обстоятельство учитывается при разработке принципиальных технологических схем, предусматривающих использование в технологических комплексах МЛФ, предназначенных для отработки горного массива, предварительно ослабленного путем воздействия водных растворов ПАВ.

В мировой практике создания машин класса "Сур(]>ейс Маинер", известных в отечественной практике как "МПФ" [49], наиболее представительным является опыт таких машиностроительных фирм, как "Крупп" и "Виртген" (Германия), "Воест Альпина" (Австрия), "Рангхо" (США). Машины этих фирм, имея одинаковую технологическую предназначенность, отличаются конструктивным исполнением, что обусловливает определенные различия в рациональных областях их применения [49,54,55].

В начале 80-х годов фирмой "Крупп" было заявлено о создании трех моделей машин доя послойной отработки типа "КСМ" производительностью 1000, 2000 и 4000 м3/ч, имеющих принципиально одинаковое конструктивно-компоновочное исполнение.

Процесс экскавации у этих машин осуществляется за счет непрерывного горизонтального перемещения ходом машины ее широкого рабочего органа. Такой способ работы обеспечивает постоянство параметров стружки на всем пути отработки экскаватором одной длинной заходки. Тем самым обеспечивается высокая производительность выемочно-погрузочной машины при сравнительно небольшой установленной мощности.

Конструкция рабочего органа рассматриваемого типа машин предопределяет одновременное участие в резании большого количества режущих'элементов (зубьев), а общая конструктивная схема машин обеспечивает их достаточно высокую динамическую жесткость.

Эти особенности машин обусловливают существенное расширение возможности экскавации горной массы без применения предварительной буровзрывной подготовки. Как показали авторские исследования и анализ опыта эксплуатации выемочно-погрузочной техники производства упомянутых фирм [54,55,56], этот новый вид машин позволяет осуществлять безвзрывную экскавацию горных пород с временным сопротивлением сжатию до 70-80 МПа.

Особенностью конструкций всех моделей КСМ (рис. 2) является наличие опорного "башмака", воспринимающего непосредственно около роторного колеса реакцию на усилия копания, действующую на рабочий орган машин в процессе экскавации. Такое инженерное решение позволяет разгрузить от динамических нагрузок конструкцию машины и ее ходовое оборудование.

Установленные взаимосвязи конструктивно-кинематических особенностей машин типа КСМ и вероятностных их эксплуатационных

показателей с высотой отрабатываемого слоя (рис. 3) позволяют установить рациональные параметры технологических схем применения машин нового типа в конкретных горно-геологических условиях. Как следует из результатов исследований, апробированных в натурных условиях горного производства, диапазон изменения высоты слоя, при котором обеспечивается постоянство производительности, должен находиться в пределах от 0,25-0,33 до 0,7 диаметра Д рабочего органа. Рекомендуемая минимальная высота отрабатываемого слоя (при 3,5<Д<5,0 м) составляет 0,15 м, при отработке слоев высотой 0,150,25 м следует ожидать снижение производительности машины на 3050% по отношению к номинальным значениям.

Для определения нагрузок, действующих на режущие элементы машин послойного фрезерования, использован метод расчета, разработанный и апробированный применительно к режущему инструменту проходческих комбайнов. Особенностью этого метода является использование в качестве критерия сопротивляемости горной породы разрушению показателя контактной прочности Рк кг/мм2, хорошо корреспондирующегося с показателем предела прочности горной породы одноосному сжатию стсж.

Применительно к ожидаемому диапазону изменения преобладающих литотипов горных пород установлены табулированная зависимость <Зсж=АР*) и взаимосвязь удельной энергоемкости с обобщенным показателем прочностных свойств отрабаты-ваемого горного массива. С их учетом представляется возможным определил, расчетную техническую производительность машины послойного фрезерования при задаваемой мощности привода роторного колеса. Проведенный анализ показывает, что применительно к характерным условиям угольных разрезов России (стсж^40 МПа) при номинальной производительности машины послойного фрезерования примерно в 1400 м3/ч (в плотном теле) рациональная мощность привода рабочего органа оценивается в 1100 кВт.

Применяемые в настоящее время машины нового типа используются, как правило, в сочетании с автосамосвалами [56]. Улучшить такую систему представляется возможным за счет применения комбинированного автомобильно-конвейерного транспорта. При этом эффективность обеспечивается не только на стадии экскавации, но и за счет исключения из технологического комплекса дробильных систем, поскольку горная масса, экскавнруемая в рабочем цикле МПФ,

может транспортироваться конвейерами без дополнительной подготовки.

Базируясь на разработанных принципиальных технологических решениях, есть основания полагать, что МПФ наиболее эффективно могут применяться в схемах поточной технологии. В этом случае в состав горнотранспортного комплекса дополнительно вводится звено, осуществляющее связь между непрерывно перемещающейся экс-кавационной машиной и коммуникациями транспортной системы. Проведенные исследования [49,54,56] показали, что наиболее целесообразно эту связь осуществлять с помощью межуступных перегружателей, располагаемых на горизонте установки забойных конвейеров. В зависимости от горнотехнических параметров разреза, перегружатели могут выполняться с разгрузочной консолью или седельного типа с расположешгем перегрузочного узла непосредственно над забойным конвейером. В обоих случаях может быть применена как одноуступ-ная, так и двухуступная схема отработки [49,56].

Конструктивно-технологические особенности МПФ позволяют существенно улучшить показатели селекции при отработке сложно-структурных угольных залежей. С применением этих машин можно отрабатывать угольные пласты небольшой мощности, которые при использовании традиционных добычных экскаваторов идут в отвалы, и, наоборот, отделять от угольной массы породные прослойки небольшой мощности.

Следует отметить кинематическое подобие рабочих процессов, реализуемых ковшом карьерного гидравлического экскаватора на активном участке траектории [24,30,33] и исполнительным органом МПФ [56]. Это определяет идентичность методических подходов к определению параметров и эффективности селективных работ с использованием машин нового поколения [24,57].

Результаты анализа [56,57] показывают, что машины послойного фрезерования, по сравнению с традиционными экскаваторами, имеют знач!ггельные преимущества, обеспечивая: возможность экскавации породных и угольных массивов в широком диапазоне изменения их физико-механических свойств без применения буровзрывной подготовки горного массива, повышение степени селекщш и снижение потерь угля при разработке сложноструктурных угольных залежей, возможность отработки как относительно высоких, так и низких уступов и варьирования их параметрами без изменения параметров

Рис. 2. Общий вид машины типа КСМ я принципиальная схема действия механизма горизонтирования исполнительного органа

I...... .л-1 ■ I_I I ......... .... л Ли

О 0,087 0,175 0,3 0,35 0,5 0,525 Д

Рис. 3. Взаимосвязь высоты обрабатываемого слоя А„ от параметров процесса экскавации: I - толщина стружки 8, 2 - скорость хода V, 3 - производительность <2 при условии: ————— постоянства толщины стружки; -• — • — -• постоянства производительности; ---:--комбинированный способ

экскавационного оборудования, значительное (в 2-3 раза) снижение массы экскавационного оборудования и повышение производительности труда, возможность применения МПФ в схемах поточной и циклично-поточной технологии, исключая из состава технологических комплексов дробильные агрегаты и установки.

Как следует из результатов исследований, отечественное машиностроение представляется целесообразным [49,56] ориентировать на создание ряда машин МПФ, приспособленных для тонкослоевой разработки сложиоструктурных угольных залежей и для валовой послойной выемки при производстве вскрышных работ (табл. 1).

В настоящее время проходит комплексные технологические испытания первый опытно-промышленный образец машины для послойно-полосовой технологии отработки вскрышных уступов, созданный совместно с фирмой "Крупп". Эта машина КСМ-2000Р, получившая наименование "Русский проект КОМ" (рис. 2), имеет номинальную производительность 2000 мэ/ч и предназначается для экскавации горных пород, имеющих временное сопротивление сжатию до 70-80 МПа. Ширина отрабатываемой КСМ-2000Р заходки соответствует ширине рабочего органа и равна примерно 7,0 м, максимальная высота слоя составляет 3,0 м.

Таблица 1

Основные характеристики машин типа МПФ

Наименование параметра Техническая предназначенность

для тонкослоевой выемки для валовой выемки

Номинальная производительность (в рыхлой массе), м3/ч 350-400 700-800 1000 2000 4000

Предельная высота отрабатываемого слоя, м 0,3-0,4 0,9-1,0 2,5 3,0 3,5

Рабочая масса машины, т 75-100 150-200 250 400 700

Проведенные испытания КСМ-2000Р в целом подтвердили обоснованность технологических предпосылок создания машин типа МПФ и достоверность разработанных расчетных методов определения

их рациональных параметров для конкретных горнотехнических условий производства горных работ при отработке контрольного вскрышного уступа, на 75-80% представленного породами с пределом прочности на сжатее в 35-40 МПа, зафиксирована производительность КСМ-2000Р в 1800 м3/ч (в плотном теле), что позволило принять положительное решение в вопросе подтверждения расчетной гарантсгро-ванной производительности КСМ-2000Р. Характерно, что в процессе отработки контрольного блока (средняя высота слоя 2,9 м.) был успешно отработан пропласток алевролитов мощностью 0,6-0,7 м, характеризуемых ссж до 110 МПа.

Сравнительная расчетная оценка технико-экономических показателей схем поточной технологии отработки пород крепостью до 2030 МПа с использованием роторных экскаваторов и комплексов, включающих МПФ и перегружатели, показывает[49], что при использовании последшгх эксплуатационная производительность увеличивается в 1,3-1,5 раза, масса экскавационной части комплекса при использовании МПФ и перегружателя на 40-60% меньше, а удельная эксплуатационная производительность этого комплекса, отнесенная к единице массы его экскавационной части (условная фондоотдача) в 2,5-4 раза выше по сравнению с аналогичным показателем при использовании роторного экскаватора.

Общая компоновка технологических схем производства горных работ с использованием машин типа МПФ и конвейерного транспорта применительно к отработке сложноструктурных месторождений предполагает возможность отработки карьерного поля как продольными, так и поперечными заходками.

В развитие концепции стремления к максимально возможной конвейеризации транспорта горной массы изучен вопрос целесообразности применения МПФ (на примере КСМ-2000Р) в комплексе с автомобильным транспортом (существующая технология) и в варианте сопряженной работы с конвеерно-отвальным комплексом ( предполагается, что формирование грузопотока осуществляется двумя выемоч-ио-погрузочными машинами).

Исходные данные для сопоставительной оценки определены на основе факпгческнх показателей работы разреза "Таллинский" и при-

ведения вариантов к сопоставимым условиям на момент освоения конвейерно-отвального комплекса (табл. 2).

Учитывая, что в условиях нестабильности экономических показателей и сравнительной отдаленности периода оценки, представленные результаты носят ориентировочный характер. В этой связи проведена также дополнительная оценка по фактору расчетной прибыли от реализации потенциального прироста мощности по добыче.

Как показывают расчеты разреза "Таллинский" и института "Сибгипрошахт", прирост объема на 1,3 млн.т, обеспечиваемый за счет внедрения конвейерно-отвального комплекса позволяет получить расчетный дополнительный доход в размере примерно в 35,0 млрд. руб. в год. С учетом этого, затраты на приобретение конвейерно-отвального комплекса могут быть окуплены менее чем за 3,5 года.

Использование комплекса оборудования нового технического уровня в конкретной ситуации разреза "Таллинский" позволит в 3 раза сократить дальность транспортировки, что при среднем расходе диз-топлива 90 гр на 1 ткм эквивалентно экономии примерно 4,5 тыс.т дизтоплива в год (не учитывая затрат на закупку, хранение, раста-ривание ГСМ, тенденцию к опережающим темпам роста цен на топливо).

Решающая аргументация в пользу освоения новых технологий заключается в том, что в этом случае возможно создать базис для технологического прорыва за счет широкого технического перевооружения угольных "разрезов. В конечном итоге это обеспечит реализацию целей Программы реструктуризации угольной промышленности Кузбасса и отрасли в целом (3,65].

Как известно, энергоемкость экскавации соизмерима с энергозатратами в процессе буровзрывной подготовки пород вскрышного забоя к выемке. Это обстоятельство указывает на приоритетное направление при поиске путей минимизации энергозатрат и решения проблемы освоения ресурсосберегающих технологий производства горных работ. Эволюционные способы совершенствования методов и средств производства буровзрывных работ неизбежно сопряжены с усложнением технологии их производства, хотя позволяют не более чем на 8-10% повысить к.п.д. взрыва [3,46,57]. При буровзрывной подготовке породно-угольных забоев традиционным способом неизбежно происходит разубоживание ископаемого минерального сырья,

что обусловливает его безвозвратные потери, провоцирует возникновение эндогенных пожаров на отвалах вскрышных пород, повышая экологическую нагрузку на окружающую среду.

Таблица 2

Расчетные показатели применения котейерио-отвального комплекса (в ценах 1 полугодия 1995 г.)

Показатель Существующая технология Схема с конвейрно-отвальным комплексом

Объем добычи, млн. т 1,4 2,7

Объем вскрыши, млн. м5 6,5 12,0

Производительность труда,

т/чел. в год 1900 2600

Стоимость основного

вскрышного оборудования,

млрд. руб. 28,8 134,1

Эксплуатационные расходы.

млрд. руб. 45,4 31,6

Срок окупаемости, лет 6,7

' Предполагается закупка конвейерно-отвального комплекса по импорту.

Даже при достаточно высоком качестве проведения буровзрывных работ структурные свойства экскавируемого забоя по высоте и по фронту ведения работ характеризуются как весьма разнородные. Это в конечном итоге приводит к возникновению динамических нагрузок в конструктивных элементах выемочно-погрузочных маппш, следствием чего становится, как правило, сокращение срока наработки на отказ узлов и механизмов экскаваторов, снижение коэффициента их технической готовности [58,61].

Абстрагируясь от технологических аспектов, сопряженных и обусловливаемых взрывными работами, следует отметить абсурдность ситуации, когда ковдетрированный энергоноситель, каковым явля-

ются взрывчатые вещества, расходуется на то, чтобы подготовить "полуфабрикат" для производства энергоносителей.

Вкратце изложенные суждения позволили сформулировать концепцию поиска путей разработки и внедрения в практику открытых горных работ нетрадиционных методов и средств управления состоянием и опережающего разупрочнения массива горных пород [57,58,59,60,61,62,63]. Их существо заключается в следующем.

В естественных условиях рост пористости пород сопровождается увеличением содержания в них влаги. Процесс водопоглощения зависит от интенсивности взаимодействия пород с растворами, которая значительно изменяется при использовании в качестве жидкой среды растворов поверхностно-активных веществ

Как известно, при взаимодействии твердого тела с жидкой средой происходят поверхностные процессы, в том числе адсорбция активных молекул или ионов этой среды. В условиях напряженного состояния массива это приводит к растрескиванию, диспергированию горных пород, образованию новых поверхностей, формированию зародышевых фаз, срастанию, перекристаллизации минералов и др., т.е. к изменению основных свойств, контролирующим параметром которых служит свободная поверхностная энергия [58,62,63]. Общий характер физико-химического влияния жидкой среды (эффект П.А.Ребиндера) состоит в том, что использование малых количеств солей и поверхностно-активных веществ дает возможность, благодаря адсорбции ионов на поверхности материалов, существенным образом облегчить разрушение и деформацию твердых тел всех типов [59,61,62].

Степень влияния водных растворов ПАВ на процесс разрушения завиагг от их типа, концентрации и времени взаимодействия [57,62].

Особую роль в проявлении этого эффекта играют электроповерхностные и адсорбционные свойства порода и угля. Установлено [57], что все породы, зольная часть углей н окисленные угли в нормальных водных растворах заряжаются отрицательно. Поверхность неокисленного угля заряжается положительно. Электрические взаимодействия на границе раздела "твердое тело - жидкость" являются одним из основных факторов, влияющих на адсорбцию: так, если заряд ионов, присутствующих в водном растворе, противоположен по знаку заряду твердого тела, то электрическое взаимодействие способствует процессу адсорбции. Снижение электрокинетического потенциала

поверхности вследствие адсорбции ионов способствует наибольшему снижению поверхностной энергии твердого тела, и следовательно,-снижению его прочности.

В поликристаллических телах, где границы зерен разделяют фазы, различающиеся ориентировкой и химическим составом, наблюдается количественная связь между величиной адсорбции и прочностью межфазовой границы (в соответствии со схемой хрупкого разрушения Грнффнтса).

Совместное решение уравнения Грнффитса Рк/Р0 = /П0

н Гиббса Г=-{йП/й1пС)/ЯТ показывает, что существует обратно пропорциональная зависимость между квадратом изменения прочности и адсорбцией:

{Рк/Р0)2 = -Т/2-КТ.уп0.укр,

где Рк и Р0 - конечная и начальная прочность материала; Г - адсорбция ПАВ; Л и Т - универсальная газовая постоянная и температура системы; К, П* и Ц? - конечная и начальная свободная поверхностная энергия твердого тела, <1П/<11пС - изменение поверхностной энергии в зависимости от концентрации среды, кр - коэффициент, учитывающий изменение прочности в зависимости от концентрации среды.

Установленная экспериментально прямо пропорциональная зависимость между квадратом изменения прочности и адсорбцией указывает на адсорбционный характер снижения прочности пород при действии адсорбционно-акгивных растворов [59,61].

Присутствие активной среды в трещинах и порах обусловливает проявление структурного (стерического) эффекта тонких слоев жидкости на стенках трещин в зоне разрушения. Он проявляется в том, что при различных смещениях, которые имеют место на горных уступах, локально меняется нагрузка, стенки образующихся трещин не схлопываются, благодаря расклинивающему давлению тонких слоев проникшей в трещину жидкости, что значительно снижает прочность горного массива в процессе его пропил® разупрочняющими растворами.

При обработке горной породы физико-химическим методом происходит изменение упругих н прочностных свойств горных пород. При этом имеет место как увеличение, так и уменьшение коэффициента Пуассона. Если увеличение коэффициента Пуассона улучшает параметры хрупкого механического разрушения, то его уменьшение

ухудшает и может свести к нулю эффект от снижения прочности при отработке горного массива. В связи с этим удобно характеризовать эффект действия ПАВ на породы как способность горной породы к разрушению "сколом":

Р={Р^0)(Р(/Р*),

где .Р - показатель способности пород к хрупкому разрушешоо; Рх, Р0 и Рх, ро ~ прочность и коэффицент Пуассона, соответственно обработанной и исходной породы.

При эффективность разрушения обработанного массива механическим способом повышается, приРМ -уменьшается.

Время обработки уступа разупрочняющим раствором устанавливается на основе закона теории подобия и размерностей [59,63].

Для очень крепких пород физико-химическое разупрочнение может не обеспечить требуемого для безвзрывной экскавации понижения прочности массива. В этом случае применяется комбинированная технология, сочетающая взрывное дробление и физико-химический способ ослабления массива[60,61,62]. Сущность его состоит в том, что водными растворами ПАВ обрабатывается середина сетки зарядов и верхняя часть блока. После разупрочнения этих зон массива производится взрывание зарядов. Волна напряжений от взрыва ВВ на некотором расстоянии от оси заряда проходит по разупрочненному массиву, вследствие чего увеличивается зона управляемого трещинообра-зования и разрушения вокруг каждого из зарядов [59,61,64].

Зона в центрах сетки скважин перекрывается радиальными трещинами от взрыва окружающих зарядов. В связи с более интенсивным развитием трещин в зонах, обработанных разупрочняющим раствором, возможны два варианта, описываемых выражениями, полученными на основе постоянства среднего куска породы после дробления: ■

а) сокращение веса заряда О при штатной (типовой для необработанного массива) сетке скважин

0х/00 = Рх/Р0 ((1 - рх)С0р0)/({{ -Ро)СхРх),

где О - вес заряда для массива, обработанного разупрочняющим раствором; - вес заряда для массива, необработанного разупрочняющим раствором; Рх - прочность обработанной раствором породы; Р0-

исходная прочность; рх, р0 - коэффициент Пуассона соответственно обработанной и исходной породы; С,, С0 - скорость звука в обработанной и исходной породе;

б) увеличение сетки w скважин при сохранении штатного заряда ВВ в каждой скважине

Wx/Wo=((VCo'Px/Po'0 */>ff)/(1-Л) Рс/Рх).

Поскольку при опережающей пропитке массива крепких вскрышных пород акустическая прозрачность массива выравнивается, меняется механизм прохождения взрывной волны в массиве. Это обусловливает более равномерное и качественное дробление горной массы, что в свою очередь позволяет минимизировать динамические нагрузки на узлы и механизмы выемочио-погрузочной техники [58,62].

В течение нескольких сезонов на разрезах РФ и Казахстана проводилась апробация безвзрывного способа подготовки породо-угольного массива к экскавации.

Применительно к горнотехническим условиям разреза "Таллинский" зафиксированы следующие технико-экономические показатели: исключение ВВ при подготовке блока к экскавации, рост производительности экскавации на 20%, снижение энергоемкости выемки в среднем на 20%, уменьшение динамических нагрузок на машину и сокращение пылеобразования при экскавации [61,62,64].

Применительно к углям и углистым породам Экнбастузского месторождения, установлены следующие показатели эффективности применения нового метода [58,62]. При работе мощных роторных комплексов средняя энергоемкость экскавации на блоке, разупрочнен-ном физико-химическим способом, не .превышала 64 Вт ч/т, на блоке, разрыхленном буровзрывным способом, 90 Втч/т, на "целике" - более 180 Втч/т, Производительность роторного экскаватора типа ЭРШРД-5000 с 3200 т/ч, в забое подготовленном буровзрывным способом, возрастала до 4300 т/ч при работе на блоке, разупрочненном физико-хпмпческим способом. Коэффициент динамичности с 1,9-2,3 ед. при традиционном способе применения роторной техники уменьшался до 1,2-1,5, что указывает на почти 30% -ое уменьшение динамической нагрузки на исполнительном органе при добыче угля на участках, обработанных разупрочняющнм раствором.

Следует отметить, что при работе роторного экскаватора m участках, обработанных раствором, пылевыделение уменьшается не менее чем на 35% по сравнению с работой на взорванных массивах. Это

значительно улучшает эргономические показатели условий труда в рабочей зоне.

Специально проведенными исследованиями было установлено, что применение химических веществ в горном цикле не поьышает вероятность самовозгорания и самовоспламенения угля, не изменяет его технологических свойств.

В течение нескольких лет комбинированная технология подготовки уступа с успехом применяется в Кузбасском, Экибастузском и Подмосковном бассейнах.

Экспериментальная проверка комбинированной технологии разупрочнения крепких вскрышных пород показала, что общий объем бурения уменьшается на 20-30%, расход ВВ уменьшается на 30-50%, выход негабарита примерно в четыре раза ниже по сравнению с традиционной технологией.

Изложенное дает основания утверждать, что разработанный и апробированный практикой метод ослабления прочностных свойств горного массива с использованием разупрочняющих растворов позволяет повысить качество добываемого и поставляемого потребителю угля, снижает издержки производства, сокращает негативное воздействие процессов горного производства на окружающую среду, способствует повышению уровня организации работ [58,59,61,63].

Физико-химические аспекты снижения прочности горных пород и управления состоянием породо-угольного массива осуществимы на породах любого литологического состава, что требует лишь корректировки технологического регламента приготовления и применения водных растворов ПАВ в зависимости от конкретных горногеологических условий залегания полезного ископаемого, используемой выемочно-погрузочной техники и применяемых технологических решений [57,62].

Резюмируя результаты проведенных исследований, есть основа- .' кия полагать, что разработанные новые решения в технике и технологии открытой угледобычи способны оказать заметное влияние на интенсификацию научно-технического прогресса в отрасли.

В разработанных компанией "Росуголь" концепциях развития н стратегических программах реструктуризации предприятий отрасли [65], в том числе использованы выводы, основанные на результатах проведенных автором исследований.

Реализация упомянутых программ, перевооружение предприятий открытой угледобычи на основе внедрения техники и технологии новых поколений, практическое отроение механизмов финансирования крупных наушю-практпческнх гашовационных проектов позволяют с оптимизмом оценивать планируемую перспективу развития угольной промышлешюсти страны.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обобщая результаты проведенных исследований, автор полагает, что разработанные методологические, расчетные положения н принципиальные технологические решения в своей совокупности вносят значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса в области совершенствования методов и средств открытой угледобычи.

Освоение ресурсосберегающих, экологически чистых технологий послойной отработки сложноструктуркых месторождений с использованием выемочпо-погрузочной техники новых поколений и способов фгсшко-химнческого воздействия ira породо-угольный массив способствуют повышению эффективности открытой угледобычи, что позволяет квалифицировать результаты авторских исследований как решение научной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение.

В диссертации, представленной к защите в форме научного доклада, изложены обобщенные результаты проведенных исследований, в числе которых следует отметить следующие.

' ' 1. Разработаны методологические основы определения параметров и рациональных условий применения карьерных гидравлических экскаваторов во взаимосвязи с параметрами схем прогаводства горных работ па основе установленных закономерностей, характеризующих рабочшЧ процесс выемочно-погрузочных машин с гндрофнциро-ванным оборудованием различных модификаций н функциональной принадлежности. Это позволило на базе разработанных расчетных методов оценки эксплуатационных показателей спрогнозировать создание ряда карьерных гидравлических экскаваторов с ковшами емкостью от 6 до 20-30 м3, имеющих в 2,5-2,8 раза более высокий уровень энерговооруженности при соизмеримой с ЭКГ металлоемкостью машин. ,.

2. С использованием представленных к защите научно-методических положений составлены типовые технологические схемы производства горных работ с использованием карьерных гидравлических экскаваторов (М: Недра, 1979) и " Основные технологические решения производства вскрышных работ на железорудных карьерах Кузбасса" (Киев: Наукова думка, 1980), разработаны технические задания на создание головных образцов ЭГ-12А, ЭГ-20 и ЭГО-6, созданы и апробированы в условиях разреза "Кедровскии" упомянутые образцы выемочно-погрузочных машин, разработаны технические требования на закупку по импоргу функциональных аналогов отечественных обратных гидравлических лопат с ковшами емкостью 8-10 м3, предназначенных для эксплуатации в условиях предприятий открытой угледобычи концерна "Кузбассразрезуголь" и АО "Приморскуюль". Экономическая эффективность внедренных результатов работ в Кузбассе оценивается в 1,77 млн.руб. в год (в ценах 1981 г.), народнохозяйственный эффект от создания и применения карьерных гидравлических экскаваторов составляет 600-800 тыс. руб. в год на каждую машину (в ценах 70-х годов), реализация разработанных технологических режимов и схем применения ЭГ-12А и ЭГО-6 на разрезе "Кедровский" в 1979-80 гг. позволила получить экономический эффект в сумме 60 тыс. руб. в год.

3. Разработаны принципиальные технологические схемы послойной отработки уступов, рациональные параметры которых определяются во взаимосвязи с глубиной рабочей зоны и спецификой производства работ с применением машин нового поколения типа МПФ, изучен и обобщен зарубежный опыт создания и применения функциональных аналогов МПФ, методами вычислительного эксперимента и физического моделирования установлены закономерности рабочего процесса МПФ при безвзрывной отработке пород крепостью до 80 МПа, результаты которых подтверждены натурным экспериментом, предложен отечественный ряд машин типа МПФ производительностью от 300-350 до 3000 м3/ч, разработаны конструктивно-компоновочные решения и аванпроекты упомянутых машин, создан и передан в опытно-промышленную эксплуатацию не имеющий аналогов в мировой практике прототип вскрышной машины МПФ производительностью 2000 мэ/ч, известный как "Русский Проект КСМ".

4. Разработаны методические положения по оценке целесообразности селективной выемки маломощных и нарушенных пластов прак-

пиески любой гипсометрии и параметров залегания с использованием карьерных гидравлических экскаваторов и машин т1ша МПФ, учитывающие совокупное влияние конъюктурнога рыночного спроса на угли добываемого качества н планируемое снижение эксплуатационных показателей выемочно-погрузочной техники, обусловлетюе усложнением технологического регламента производства добьгшых работ.

5. Разработаны и защищены приоритетом технологические основы нетрадиционного способа физико-химического управления состоянием и разупрочнения породо-угольного массива, позволяющего осуществлять безвзрывнуго подготовку пород к экскавации.

Установлены закономерности, характеризующие процесс физико-химического воздействия на горный массив, представленный различными лнтологическими разностями.

Оценено влияние нового способа на экологические последствия цикла горных работ, на состояние окружающей среды и показатели смежных технологических процессов, в частности, установлено уменьшение энергоемкости при додрабливании обработанного разу-прочняющими растворами твердого топлива, сокращение выбросов в атмосферу вредных активных окислов химических компонентов сжигаемого минерального сырья.

6. Проведена представительная промышленная апробация разработанных методов безвзрывной подготовки и экскавации горного массива на угольных разрезах Экибастузского и Подмосковного бассейнов, на разрезе "Таллинский" в Кузбассе.

Применение опережающего фнзшсо-химнческого способа разупрочнения породо-угольного массива за счет сохранения его структуры (что недостижимо при буровзрывном рыхлении) обеспечивает сокращение разубоживання и потерь добываемого минерального сырья.

7. Разработан, защищен приоритетом и прошел промышленную апробацию комбинированный (с использованием ПАВ и ВВ) метод подготовки к экскаващш массивов крепких вскрышных пород, при котором за счет изменения механизма прохождения взрывной волны з массиве, предвар1ггельно обработанном водным раствором ПАВ, обеспечивается сокращите расхода ВВ, повышение качества дробления крупноблочных пород , уменьшается выход негабарита. При этом важно отметить, что присутствие ПАВ обеспечивает кратное уменьшение абразивного износа режущего инструмента при обработке

массива крепких вскрышных пород, подготовленного к выемке новым способом.

Полученные результаты подтверждают экономичность метода: например, применение комбинированного метода подготовки вскрышных пород к выемке экскаватором ЭШ-40/85 в условиях разреза "Таллинский" обеспечивает прямой экономический эффект до 540 руб. на 1 м3 (в ценах второго полугодия 1995 года).

8. Разработаны методологические основы системного решения проблемы повышения эффективности открытой угледобычи, что позволяет, управляя параметрами техногенной системы "экскавацнонная машина-забой-состояние горного массива", максимально адаптировать ее к директивно задаваемым показателям горного производства и конкретным горнотехническим условиям ведения вскрышных работ и селективной отработки сложноструетурных угольных пластов с использованием выемочно-погрузочноЙ техники новых поколений.

9. Применение новых методов управления состоянием массива в сочетании с разработанными технологическими схемами послойной отработки уступов, предусматривающих применение машин типа ЭГ и МПФ, позволяет реализовать на практике основополагающие принципы экономичности горного производства - непрерывность и независимость процессов, что способствует новому витку научно-технического прогресса в области открытой разработки месторождений твердых полезных ископаемых.

Основные положения доклада опубликованы в следующих работах автора:

1. Развитие добычи угля открытым способом.- М.: ЦНИЗИуголь, 1982, вып.З. - С. 2-9 (соавтор К.Е.Виницкий).

2. Ускорение научно-технического прогресса на разрезах.- М.: ЦНИЭИуголь, вып.11. -42с. (соавторы - Б.Г.Алешин, Е.О.Справед-ливая).

3. Развитие техники и технологии открытой угледобычи. - М.: Недра, 1987. - 240с. (соавторы М.И.Щадов, К.Е.Виницкий, М.Г.Потапов).

4. Совершенствование экскаваторных работ на разрезах. - М.: ЦНИЭИуголь, 1982, вып.4. - С. 17-20.

5. Увеличение высоты вскрышных уступов. - М.: ЦНИЭИуголь, 1982, вып.6. - С.7-9.

6. Влияние глубины вскрышных работ на параметры одноковшовых экскаваторов // Интенсификация технологических процессов добычи угля открытым способом: Науч. сообщ. /Ин-т горного дела им. А. А. Скочинского - М.: 1984, вьт.226. - С.55-64.

7. Вшшше выбора координат крепления пяты стрелы на технологические параметры мощных мехлопат. - М.: ЦНИЭИуголъ, 1983, вьш.9. - С. 12-15. (соавтор З.Ш.Самсонидзе).

8. Технологические аспекты автоматизации процесса копания мопцшх карьерных экскаваторов.-М.: ЦНИИТяжмаш, 1982, вьш.2-82-13.-С.6-9.'

9. К вопросу выбора технологических параметров карьерных одноковшовых экскаваторов // Повышение надежности технологических процессов: Науч.сообщ./Ин-т горного дела им.А.А.Скочинского,- М.: 1987.- С.23-28.

10. К вопросу совершенствования техники и технологии для отработки глубоких горизонтов угольных разрезов. - М.: ЦНИИТяжмаш, 1982, вып. 2-82-35. - С.5-11. (соавтор К.Е.Виницкий).

11. Селективная выемка угля в сложных горно-геологических условиях. - М.: ЦНИИТяжмаш, 1982, вьш.2-82-13. - С. 9-11.

12. Оценка эффективности затрат га оборудование в горном машиностроении // Конструирование и эксплуатация горного оборудования. - вып. 8, ЦНИИТяжмаш. - М., Наука, 1983. - С. 14-17 (соавтор ЕДМаляренко).

13. Технологические испытания экскаватора 204-М "Суперфронг" на Нерюнгринском угольном разрезе // Научные основы создания высокопроизводительных комплексов механизированных карьеров. - М.: МГИ, 1979. - С. 17-23 (соавтор Н.Н.Мельников).

14. Гидравлические экскаваторы фирмы "Демаг" //Уголь,- 1983 -N5 (соавтор В.М.Штейнцайг).

15. Зарубежный опыт создайся и эксплуатации обратных гидравлических лопат,- М.: ЦНИЭИуголъ, 1982. - 15 с.

16. Создание мопцшх карьерных гидравлических экскаваторов// Одноковшовые гидравлические экскаваторы. - М.: Наука, 1982. -С. 41-45 (соавторы Л.С.Скобелев, В.М.Штейнцайг).

17. Эксплуатация карьерных гидравлических экскаваторов. -М.: ЦНИЭИуголь, 1981. - С.15-19.

19. Опыт и перспективы применения гидравлических экскаваторов на разрезах,- М.: ЦНИЭИуголь, 1980. - 32с. (соавтор Н.Н.Мельников).

20. Современные карьерные гидравлические экскаваторы для открытых горных работ. М.: ЦНИЭИуголь, 1982, вып. 2-82-31 - 44с. (соавторы Н.Н.Мелыппсов, Л.С.Скобелев).

21. Создание и применения мощных гидравлических экскаваторов фирмы "Комацу". -М.: ЦНИИТяжмаш, 1983, вьш.8, сер.2 - С.14-17 (соавтор Е.Д.Маляренко).

22. Эффективность применения карьерных гидравлических экскаваторов. - М.: ЦНИЭИуголь, 1982. - 20с.

23. Определение рациональной вместимости ковша обратных гидравлических лопат // Уголь.- 1985 - N1.

24. К определению удельного сопротивления пород копанию ковшом карьерного гидравлического экскаватора: Науч. сообщ. /Ин-т горн, дела им. A.A. Скочинского. - M., 1980, вып. 185 - С. 94-100.

25. Определение коэффициента экскавации карьерного гидравлического экскаватора// Горный иедшал,- 1981. - N12.

26. Определение показателя обрушения взорванных пород в забое карьерного гидравлического экскаватора: Науч. сообщ. /Ин-т горн, дела им. A.A. Скочинского. - M., 1978, вып.165 - С.32-38.

27. Коэффициент отработки забоя при применении мощных экскаваторов.- М.: ЦНИЭИуголь, 1982, вып.5 - С.9-11.

28. Определение производительности карьерных гидравлических экскаваторов// Одноковшовые экскаваторы с гидроприводом. - М.: Наука, 1982 - С. 17-19 (соавтор В.М.Штейнцайг).

29. Экспериментальные исследования рабочего процесса экскаватора ЭГ-12//Научные основы создания комплексно-автоматизированных карьеров,-М.: МГИ, 1980 - С. 17-25.

30. Исследование взаимосвязи параметров забоя и карьерных гидравлических экскаваторов. Автореф. диссерт. на соиск. канд. техн. наук - M., 1980. - 17с.

31. Методика обоснования рациональных параметров карьерных гидравлических экскаваторов // Тез. докл. на I Всесоюзной науч.-техн. конф. молодых ученых н специалистов угольной пром-сти. - М„ 1979. С.207-208.

32. Методы расчета элемаггов забоев, отрабатываемых карьерными гидравлическими экскаваторами. - М.: ЦНИИТл:кмаш, 1982, вып.2-82-10. - С. 7-10.

33. Методхпса выбора рациональной технологшг отработки забоя карьерным гидравлическим экскаватором. - М., 1979,-28с.

34. Методика определения параметров и показателей эффективности применетшя карьерных гидравлических экскаваторов. - М., 1980.-46с.

35. Анализ параметров карьерного гидравлического экскаватора ЭГ-12 и результатов его испытагаш в условиях разреза "Кедровсюш" // Физико-технические проблемы добычи полезных ископаемых. М.: ИПКОН АН СССР, 1980. - С.37-45.

36. Обоснование основных параметров карьерного гидравлического экскаватора ЭГ-12 А // Совершенствование техшпеи и технологии добычи угля га разрезах: Науч. сообщ. /Ин-т горн, дела им. A.A. Скочтгского. - М., 1981, вып. 194 - С.21-26 (соавтор В.М.Штей1щайг).

37. Освоение прогрессганых геотехнологнй прогаводсгва горных работ в Экнбасгузском бассейне // Творчество молодых ученых научно-техническому прогрессу в угольной промышлегагостн. - М., 1988, вып.15. - С.88-92.

38. Выбор вскрьшшого оборудования для разрезов ПО "Экпбастузуголь". - ML, ЦНИЭИуголь, 1983. - С.23-28.

39. К вопросу создания карьерных гидравлических экскаваторов с удлиненным рабочим оборудованием: Науч. сообщ. /Ин-т горн, дела им. A.A. Скочшшкого,- М., 1982, вып. 211 - С.68-74 (соавторы В .М.Штешщайг, А.Г.Падаос).

40. Создание обратных гидравлических лопат для угольных разрезов //Одноковшовые экскаваторы с гидроприводом,- М.: Наука, 1982 - С.20-23 (соавтор Л.П.Прахов).

41. К вопросу обоснования параметров карьерных гндравлпче-ских экскаваторов с обратной лопатой: Науч. сообщ. /Ин-т горн, дела им. A.A. Скочшюкого. - М., 1979, вып. 176. - С.53-60.

42.0 безопасных и эффективных условиях применения обратных гидравлических лопат па карьерах. - М.: ИГМ им.Цулукндзе, 1986. -33с.

43. Выбор условий эффективной и безопасной эксплуатации обратных гидравлических лопат // Уголь. - 1987 - N12.

44. Эффективность применения мощных обратных гидравлических лопат,- М: ЦНИЭИуголь, 1983, вып.З - С.12-15 (соавтор Р.М.Левкшн).

45. Применение оборудования нового технического уровня с полной конвейеризацией на открытых горных разработках,- М.: ЦНИИТяжмаш, 1990, вып.1, сер.2. -32с. (соавторы ЛМГуриева,

B.Е.Косачев).

46. Принципы построения экологически чистых схем геотехнологий с полной конвейеризацией транспорта // Открытые горные работы: Науч. сообщ. /Ин-т горн, дела им. A.A. Скочинского. - М., 1990 - С.4-14.

47. Определение энергоемкости рабочего процесса роторной дробилки экскаватора ЭРШРД-5000,- М.: ЦНИИТяжмаш, 1988,вып.8, сер.2.- С.3-6 (соавтор Е.ДМаляренко).

48. Способ измерения объема материала, перемещаемого конвейером. - а.с. 1659726 СССР, приор. 14.08.89/ И.Л.Гейхман,

C.М.Гвоздев, А.М.Александров и др.

49. К вопросу освоения новых ресурсосберегающих технологий производства открытых разработок // Горный вестник. - 1993. - N1. -С. 13-18 (соавторы А.И.Шевдеров, А.Р. Литвинов).

50. Об оценке воздействия технологических процессов на состояние окружающей среды И Уголь. - 1993. - N10.

51. Устройство для контроля качества взрывных скважин. A.c. 1732517 СССР, приор. 15.07.86 / ИЛГейхман, С.М.Гвоздев, А.И.Шендеров, ft др.

52. Землеройная машина с автоматизированным наведением ковша на место разгрузки. - A.c. 1602947 СССР, приор. 18.03.88 / И.Л.Гейхман, К.Е.Виницкий, С.М.Гвоздев и др.

53. Конвейерный перегрузочный пункт и самоходная перегрузочная тележка.- Патент РФ N2044891 от 23.05.94/ В.И.Селепян, Д.П.Мелехов, М.Г.Мясковский, и др.

54. Анализ технологических и энергосиловых особенностей машин тала КСМ. - М.: ЦНИИТяжмаш; 1989, вып. 3, сер.2. - 12с. (соавторы Б.Г.Алешин, Г.Ю.Козин).

55. Об опьпе создания и применения машин КСМ-4000 производства фирмы "Крупп".- М.: ЦНИИТяжмаш, 1989, вып. 15, сер.2. -13с.

56. Основы применения и расчетные методы определения условий эксплуатащш комплексов непрерывного действия на основе применения машин типа МПФ,- М., 1996.' - 64с. (под общ.ред. Ю.Н.Малышева).

57. Нстрад1щио[пгые, экологически чистые способы управлешгя состоянием горного масслгва н разупрочнения пород. - М.: ЦНИЭИ-уголь, 1995, - 43с. (соавтор Г.Я.Ворошсов).

58. Разупрочнение горного массива с использовшшем поверх-постно-акгивпых веществ // Горный вестник. - 1993. - N2. - С.27-29 (соавторы Г.Я.Воропков, Г.И.Марщпшевич).

59. Разупрочнение угольного массива в схемах поточной технологии.- М: ЦНИЭИуголь, 1991, вып.2. - С,33-37(соавтор Г.Я.Ворошсов).

60. Способ отработки уступов масслгва горных пород,- Патент РФ N2009322 от 15.03.94/ Г.Я.Ворогаеов, Г.И.Маршшкгигг, А.И.Шендсров, и др.

61. Использование фгапко-хнмпческой обработки горного массива для повышения эффективности взрыва на открытых горных работах: Науч. сообщ. /Ип-т горн, дела им. A.A. Скочннского. М., 1995, вып.297. - С.202-208 (соавторы Г.Я.Воронхоз, Г.И.Маршшкевич).

62. Технологические основы разупрочнения горных массивов та открытых разработках угольных месторождехшй. -М., 1995, - 33с. (соавторы К.Е.Вшшцкт!, А.И.Шендеров, Г.Я.Воронкоз).

63. К вопросу о стшжипш прочности горных массивоз // Сборник трудов Академии Естесгвешгых тук РФ. - М.: МГИ, 1996. -С. 135-139.

64. Способ комбинированной подготовки породно-угольного мас-сшза,- Положит, решение о выдаче а.с.: заявка 94026109/03. Приор. 12.02.96/ Г.Я.Воропков, К.Е.Вшнпдаш, Г.И.Марцпнкевпч.

65. Концепция развитая открытого способа добычи угля в Рос-ciuicKou Федеравдш до 2010 года. - М, 1995. - 80с. (под ред. Б.Г.Алеппша).

66. Successful application of the Krupp Surface Miner 'KSM 2000R in the Russian open-pit mine Taldinskij, "Braunkohle", 4/96, 1996.