Обоснование технологии и требований к оборудованию для получения сортового угля в разрезе

Актуальность работы. Вопрос качества поставляемого потребителю энер- гетического угля имеет большое значение, так как определяет его конкурентоспо- собность по сравнению с другими энергоносителями.
Одним из направлений повышения качества угля является сортировка, т. е. разделение рядовых углей по размерам кусков (крупности) на классы. Объем пе- реработанного угля в 2017 г. составил 196,5 млн т.
Однако в настоящее время процессы получения и доставки сортового угля сопровождаются качественными и количественными потерями готового продукта и загрязнением окружающей среды на этапах транспортировки от места добычи до места переработки, временного хранения и доставки до конечного потребите- ля.
Таким образом, появляется необходимость обоснования технологии полу- чения сортового угля, которая даст возможность обеспечить сохранение его ста- бильных качественных и количественных показателей при экологизации техноло- гических процессов его получения и транспортировки на разрезе и тем самым позволит поддержать его конкурентоспособность. Технология получения сорто- вого угля в разрезе неразрывно связана с обоснованием параметров оборудования, задействованного в ней.
Диссертация базируется на трудах отечественных и зарубежных ученых и практиков в области открытой разработки месторождений.
Существенный вклад в разработку теоретических основ комплексного ис- пользования и обеспечения качества добываемого полезного ископаемого внесли А. А. Абрамов, М. И. Агошков, С. Я. Арсеньев, С. П. Артюшин, П. П. Бастан, З. Ш. Беринберг, И. С. Благов, В. Д. Буткин, В. Ф. Бызов, С. И. Гройсман, Л. Л. Ко- сенко, А. И. Косолапов, А. П. Красавин, Г. Г. Ломоносов, Д. Е. Махно, Н. В. Мельников, С. И. Протасов, В. В. Ржевский, А. А. Сысоев, К. Н. Трубецкой, П. И. Томаков, М. И. Щадов и др.
5
Отсутствие необходимых результатов научных исследований, позволяющих принять решение по обоснованию предлагаемой технологии, снижает эффектив- ность разработки угольных месторождений и делает поставленную задачу акту- альной.
Цель работы. Обоснование технологии управления качеством энергетиче- ского угля.
Идея работы. Управление качеством угля на разрезе достигается за счет технологии получения сортового угля в забое разреза мобильным дробильно- сортировочным комплексом с возможностью отгрузки сорта в специализирован- ные контейнеры, установленные на технологическом автотранспортном средстве (ТАТС).
Основные задачи исследования:
1 Обзор применяемых методов повышения качества угля. Анализ суще- ствующих способов получения сортового угля.
2. Обоснование номенклатуры и параметров оборудования, обеспечиваю- щего получение сортового угля в забое разреза и сохранение стабильных каче- ственных и количественных характеристик готового продукта.
3. Разработка математической модели, определяющей возможность распо- ложения оборудования в забое с целью получения сортового угля при различных технологических схемах.
4. Технико-экономическая оценка предлагаемых технологических и техни- ческих решений в конкретных горнотехнических условиях.
Методы исследований. В работе применялись научный и технико- экономический анализы, аналитическое обобщение сведений, содержащихся в научно-технической, патентной и специальной литературе, физическое и матема- тическое моделирование с использованием программного обеспечения ЭВМ.
Положения, выносимые на защиту:
1. Для обеспечения ресурсосбережения и экологичности процессов получе- ния и доставки сортового угля целесообразно использовать мобильный комплекс оборудования, обеспечивающий его сортировку в забое с последующей погрузкой

6
в специализированные контейнеры, располагаемые на платформе технологиче- ских автотранспортных средств, параметры которых предопределены производи- тельностью добычного оборудования, размером и структурой спроса.
2. Вид и грузоподъемность технологического автотранспортного средства необходимо устанавливать с учетом типоразмеров контейнеров, дорожных усло- вий в разрезе и объемами транспортирования сортового угля.
3. Технологическую схему размещения и состав комплекса оборудования целесообразно выбирать, учитывая его габариты в плане, размеры рабочей пло- щадки и вид добычной заходки, увязанных математической моделью, определя- ющей возможность расположения оборудования в забое для получения сортового угля.
Научная новизна работы:
1. Установлены зависимости массогабаритных, конструктивных и режим- ных параметров специализированных контейнеров для сортового угля от произ- водительности добычного оборудования, размера и структуры спроса.
2. Выявлены зависимости фактической грузоподъемности технологического автотранспортного средства от вариантов компоновки его грузовой платформы специализированными контейнерами, позволившие в конкретных горнотехниче- ских условиях определить его номинальную грузоподъемность и вид.
3. Разработана математическая модель, определяющая возможность распо- ложения оборудования в забое для получения сортового угля, основанная на установленных параметрах оборудования, необходимого для сохранения его ка- чественных и количественных характеристик.
Практическая значимость работы. Определена номенклатура горно- транспортного оборудования, позволяющего повысить эффективность получения сортового угля в разрезе. Разработаны конструкции специализированных контей- неров, используемых при транспортировке (патенты РФ No 2537875, No 2544983).
Разработана методика (программа для ЭВМ No 2017617474) определения грузоподъемности технологического автотранспортного средства, основные эле- менты которого защищены патентами РФ No 2550062, No 2551698.

7
Предложены транспортно-технологические схемы размещения горнотранс- портного оборудования в забое и определены области использования данного оборудования в различных горнотехнических условиях.
Выполнено технико-экономическое обоснование эффективности получения сортового угля в забое разреза.
Реализация работы. Основные результаты диссертационной работы при- няты к внедрению в ЗАО «Спецтехномаш», занимающемся изготовлением горно- обогатительного оборудования. Созданная математическая модель, определяю- щая возможность расположения оборудования в забое для получения сортового угля, выполненные физические модели используются при обучении студентов, магистрантов и аспирантов ФГАОУ ВО СФУ.
Обоснованность и достоверность работы подтверждена использованием комплексных подходов, соблюдением основных принципов математического и физического моделирования, применением современных методов исследований и аналитических методов расчета, а также сходимостью результатов исследования с результатами, полученными другими авторами.
Апробация работы. Результаты исследований и основные материалы дис- сертации доложены: на научно-практических конференциях «Игошинские чте- ния» (Иркутск, 2013, 2015, 2017, 2018 гг.); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Экологическое образование и приро- допользование в инновационном развитии региона» (Ачинск, 2013 г.); всероссий- ских научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием «Молодежь и наука» (Красноярск, 2013, 2014 гг.); Международной научно-практической конференции «Инновационные системы планирования и управления на транспорте и в машиностроении» (Санкт- Петербург, 2014 г.); конференции «Транспортные системы Сибири. Развитие транспортной системы как катализатор роста экономики государства» (Красно- ярск, 2016 г.); международных конференциях студентов, аспирантов и молодых учёных «Проспект Свободный» (Красноярк, 2016–2018 гг.); Международной научно-технической конференции «Чтения памяти В. Р. Кубачека» (Екатерин-

8
бург, 2017 г.); международных практических конференциях «Открытые горные работы в XXI веке» (Красноярск, 2015, 2017 гг.); научных семинарах ФГАОУ ВО СФУ (Красноярск, 2015–2018 гг.).
Личный вклад автора заключается в выполнении основного объема теоре- тических исследований, изложенных в диссертационной работе, включая поста- новку целей и задач исследования, в разработке новых технологических решений получения сортового угля в забое разреза при экономичности, ресурсосбережении и экологичности процессов его получения и транспортировки. Все результаты диссертационной работы, перечисленные в ее заключении, получены лично авто- ром.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 6 – в журналах, входящих в перечень ВАК РФ, получено 4 патента на изоб- ретение и зарегистрирована 1 программа для ЭВМ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 170 страницах ма- шинописного текста, состоит из введения, пяти глав, заключения и 1 приложения. Содержит 75 рисунков, 36 таблиц, список литературы из 94 наименований.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю д-ру техн. наук И. И. Демченко, а также проф., д-ру техн. наук А. И. Косолапову и кол- лективам кафедр «Горные машины и комплексы» и «Открытые горные работы» СФУ за оказанную организационную и методическую помощь при подготовке диссертационной работы.