Criteria and technological requirements for creation of a bridge platform to extract peat raw materials for climate-neutral geotechnology

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-4-116-120

Читать на русскоя языкеA.A. Myakotnykh, P.V. Ivanova, S.L. Ivanov
Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University, St. Petersburg, Russian Federation
Russian Mining Industry №4 / 2024 p.116-120

Abstract: The development of technologies for extraction of peat raw materials that perform extraction without reducing the water table in peat deposits requires designing of new mining machines. The presented solution makes it possible to minimize the loss of biodiversity in the area, and also entails the need to select the technological requirements for creation of mining machines to extract peat raw materials in the specified conditions. The types and kinds of equipment for extraction of peat raw materials are shown, innovative solutions for the development of flooded peat deposits are specified. The following criteria are proposed for designing a bridge platform to operate in conditions of undrained deposits: unsinkability, energy efficiency and technical availability, assessed through the utilization ratio. To ensure the energy efficiency of the propulsion gear, an algorithm is presented for determining the position of the platform support during its movement, the validity of which has been confirmed experimentally. Maintenance of the specified level of technical availability of the platform is ensured by the use of an acoustic emission rapid diagnostics system to assess the state of the working fluid in hydraulic circuit in addition to the basic on-board diagnostic systems.

Keywords: peat, peat extraction, geotechnology, bridge platform, climate neutrality, water-logged deposits, express diagnostics

For citation: Myakotnykh A.A., Ivanova P.V., Ivanov S.L. Criteria and technological requirements for creation of a bridge platform to extract peat raw materials for climate-neutral geotechnology. Russian Mining Industry. 2024;(4):116–120. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-4-116-120

Article info

Received: 27.05.2024

Revised: 04.07.2024

Accepted: 08.07.2024

Information about the authors

Alina A. Myakotnykh – Postgraduate Student, Department of Mechanical Engineering, The St. Petersburg Mining University of Empress Catherine II, Saint Petersburg, Russian Federation; https://orcid.org/0000-0002-8982-5476; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Polina V. Ivanova – Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Mechanical Engineering, The St. Petersburg Mining University of Empress Catherine II, Saint Petersburg, Russian Federation; https://orcid.org/0000-0002-8338-418X

Sergey L. Ivanov – Dr. Sci. (Eng.), Professor, Department of Mechanical Engineering, The St. Petersburg Mining University of Empress Catherine II, Saint Petersburg, Russian Federation; https://orcid.org/0000-0002-7014-2464

References

1. Зюзин Б.Ф., Яконовская Т.Б., Жигульская А.И. Системный подход к развитию классификации торфяных машин и оборудования. Горные науки и технологии. 2022;7(4):320–329. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2022-06-06 Zyuzin B.F., Yakonovskaya T.B., Zhigulskaya A.I. A systematic approach to the peat machines and equipment classification development. Mining Science and Technology (Russia). 2022;7(4):320–329. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2022-06-06

2. Столбикова Г.Е., Купорова А.В. Исследование эффективности осушения производственных площадей добычи торфа. Труды Инсторфа. 2023;(27):28–32. Stolbikova G.E., Kuporova A.V. Study of the efficiency of drainage of production areas of peat extraction. Trudy Instorfa. 2023;(27):28–32. (In Russ.)

3. Женихов Ю.Н., Панов В.В., Женихов К.Ю. Разработка торфяных месторождений и охрана окружающей среды. Труды Инсторфа. 2023;(28):3–9. Zhenikhov Yu.N., Panov V.V., Zhenikhov K.Yu. Development of peat deposits and environmental protection. Trudy Instorfa. 2023;(28):3–9. (In Russ.)

4. Räsänen A., Albrecht E., Annala M., Aro L., Laine A.M., Maanavilja L. et al. After-use of peat extraction sites – A systematic review of biodiversity, climate, hydrological and social impacts. Science of the Total Environment. 2023;882:163583. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163583

5. Misnikov O. Effect of hydro-physical properties of peat on regulation of peatland drainage systems. E3S Web of Conferences. 201;105:01010. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910501010

6. Сирин А.А., Медведева М.А., Иткин В.Ю. Вторичное обводнение неиспользуемых осушенных торфяников и сокращение выбросов парниковых газов. Известия Российской академии наук. Серия Географическая. 2023;87(4):597–618. https://doi.org/10.31857/S258755662304012X Sirin А.А., Medvedeva M.A., Itkin V.Y. Rewetting of disused drained peatlands and reduction of greenhouse gas emissions. Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya. 023;87(4):597–618. (In Russ.) https://doi.org/10.31857/S258755662304012X

7. Пухова О.В. Оценка влияния технологических параметров на полевую сушку торфяного слоя при его добыче. Вестник Тверского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2023;(3):53–61. Режим доступа: https://vestnik-tekh.ru/files/64ef24ca97d240.22289973.445.pdf (дата обращения: 19.06.2024). Pukhova O.V. Assessment impact of technological parameters for field drying of the peat layer during its extraction. Vestnik Tverskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta. Seriya: Tekhnicheskie Nauki. 2023;(3):53–61. (In Russ.) Available at: https://vestnik-tekh.ru/files/64ef24ca97d240.22289973.445.pdf (accessed: 19.06.2024).

8. Горлов И.В. Анализ надежности торфяных машин для фрезерного способа добычи. Вестник Тверского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2020;(3):32–39. https://doi.org/10.46573/2658-5030-2020-3-32-40 Gorlov I.V. The reliability analysis of peat machines for milling method of production. Vestnik Tverskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta. Seriya: Tekhnicheskie Nauki. 2020;(3):32–39. (In Russ.) https://doi.org/10.46573/2658-5030-2020-3-32-40

9. Соловьев И.В., Михайлов А.В. Анализ грейферной выемки волокнистого торфяного сырьяя. Устойчивое развитие горных территорий. 2023;(4):1098–1107. https://doi.org/10.21177/1998-4502-2023-15-4-1098-1107 Soloviev I.V., Mikhailov A.V. Grab excavation analysis of fibrous peat raw material. Sustainable Development of Mountain Territories. 2023;(4):1098–1107. (In Russ.) https://doi.org/10.21177/1998-4502-2023-15-4-1098-1107

10. Мисников О.С., Купорова А.В. Технологические основы добычи гидрофобно-модифицированного кускового торфа. Горный журнал. 2022;(12):34–39. https://doi.org/10.17580/gzh.2022.12.06 Misnikov O.S., Kuporova A.V. Technological framework for hydrophobically modified sod peat extraction. Gornyi Zhurnal. 2022;(12):34–39. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/gzh.2022.12.06

11. Валиев Н.Г., Гревцев Н.В., Лебзин М.С. Гидромеханизированный способ добычи торфа: современное состояние и перспективы. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020;(4):141–150. Valiev N.G., Grevtsev N.V., Lebzin M.S. Current state and perspectives of hydromechanized method for peat production. Izvestiya Tulskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Nauki o Zemle. 2020;(4):141–150. (In Russ.)

12. Штин С.М., Акулич Ю.В. Технические решения для гидромеханизации в условиях Заполярья. Гидротехника. 2023;(3):70–74. Shtin S.M., Akulich Yu.V. Technical solutions for hydraulic earth-moving in the arctic region. Hydrotechnika. 2023;(3):70–74. (In Russ.)

13. Валиев Н.Г., Гревцев Н.В., Егошина О.С., Лебзин М.С. Научно-практические предпосылки создания цифровых природовоспроизводящих геотехнологий для комплексного освоения торфяных ресурсов. Горный журнал. 2022;(5):63–68. https://doi.org/10.17580/gzh.2022.05.09 Valiev N.G., Grevtsev N.V., Egoshina O.S., Lebzin M.S. Theoretical and applicative background of digital nature-reproductive technologies for integrated peat resources management. Gornyi Zhurnal. 2022;(5):63–68. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/gzh.2022.05.09

14. Михайлов А.В., Жигульская А.И., Казаков Ю.А. Рациональная технология комплексной разработки торфяных месторождений. Горная промышленность. 2024;(1):66–69. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-1-66-69 Mikhailov A.V., Zhigulskaya A.I., Kazakov Yu.A. Rational technology for integrated mining of peat deposits. Russian Mining Industry. 2024;(1):66–69. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-1-66-69

15. Клименко В.В., Клименко А.В., Терешин А.Г., Локтионов О.А. Дорога к климатической нейтральности: через леса под землю. Энергетическая политика. 2023;(7):8–25. Режим доступа: https://energypolicy.ru/doroga-k-klimaticheskojnejtralnosti-cherez-lesa-pod-zemlyu/energoperehod/2023/13/14/ (дата обращения: 19.06.2024). Klimenko V.V., Klimenko A.V., Tereshin A.G., Loktionov O.A. The road to climate neutrality: through the forest underground. Energy Policy. 2023;(7):8–25. (In Russ.) Available at: https://energypolicy.ru/doroga-k-klimaticheskoj-nejtralnosti-cherezlesa-pod-zemlyu/energoperehod/2023/13/14/ (accessed: 19.06.2024).

16. Straupe I., Lazdiņš A. Afforestation of abandoned peat extraction sites with Scots pine (Pinus sylvestris L.) as a solution of climate change mitigation. Research for Rural Development. 2021;36:63–69. https://doi.org/10.22616/rrd.27.2021.009

17. Rahnama Mobarakeh M., Kienberger T. Climate neutrality strategies for energy-intensive industries: An Austrian case study. Cleaner Engineering and Technology. 2022;10:100545. https://doi.org/10.1016/j.clet.2022.100545

18. Мякотных А.А., Иванова П.В., Иванов С.Л. К вопросу классификации комплексов добычи торфяного сырья. Горная промышленность. 2023;(6):137–142. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-6-137-142 Myakotnykh A.A., Ivanova P.V., Ivanov S.L. On classification of peat extraction complexes. Russian Mining Industry. 2023;(6):137–142. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-6-137-142

19. Шевцова С.П., Фланаган А.Г., Косолапов А.Б. Использование природной торфяной воды для получения биологически активного продукта «Аквагумит». Успехи современного естествознания. 2009;(12):33–34. Режим доступа: https:// natural-sciences.ru/ru/article/view?id=14062 (дата обращения: 19.06.2024). Shevtsova S.P., Flanagan A.G., Kosolapov A.B. The use of natural peat water to obtain a biologically active product “Aquagumite”. Advances in Current Natural Sciences. 2009;(12):33–34. (In Russ.) Available at: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=14062 (accessed: 19.06.2024).

20. Klevtsov V.A., Timofeev D.Yu., Khalimonenko A.D. Improved design of manufacturing processes for mining machines: basing concepts. Russian Engineering Research. 2023;43(11):1367–1375. https://doi.org/10.3103/S1068798X23110151

21. Paul A., Hussain M., Ramu B. The physicochemical properties and microstructural characteristics of peat and their correlations: reappraisal. International Journal of Geotechnical Engineering. 2018;15(6):692–703. https://doi.org/10.1080/19386362.2018.1483099

22. George K.J. H., Ahmed A., Hrymak A.N., El Naggar M.H. Material characterisation for natural fibres: compressibility, permeability and friction. Nordic Pulp & Paper Research Journal. 2020;35(2):172–184. https://doi.org/10.1515/npprj-2019-0084

23. Андреева Л.И. Выбор стратегии ремонтного обслуживания горной техники. Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2021;(4):83–91. https://doi.org/10.21440/0536-1028-2021-4-83-91 Andreeva L.I. Choosing a strategy for mining equipment repair service. Izvestiya vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Gornyi Zhurnal. 2021;(4):83–91. (In Russ.) https://doi.org/10.21440/0536-1028-2021-4-83-91

24. Кудреватых А.В., Дадонов М.В., Ащеулов А.С., Кудреватых Н.В. К вопросу применения принципов бережливого производства в процессе эксплуатации карьерных автосамосвалов на угольных разрезах. Уголь. 2024;(1):64–69. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2024-1-64-69 Kudrevatykh A.V., Dadonov M.V., Ashcheulov A.S., Kudrevatykh N.V. The issue of applying the principles of lean manufacturing in the operation of dump trucks at coal mines. Ugol’. 2024;(1):64–69. (In Russ.) https://doi.org/10.18796/0041-5790-2024-1-64-69

25. Сычев Ю.А., Назарычев А.Н., Дяченок Г.В. Повышение безопасности труда водителей карьерных самосвалов путем снижения риска возникновения отказов функциональных узлов тягового электропривода в условиях эксплуатации. Безопасность труда в промышленности. 2023;(9):52–58. https://doi.org/10.24000/0409-2961-2023-9-52-58 Sychev Yu.A., Nazarychev A.N., Dyachenok G.V. Improving the labor safety of mining dump truck drivers by reducing the risk of failure of the functional units of the traction electric drive under operating conditions. Occupational Safety in Industry. 2023;(9):52–58. (In Russ.) https://doi.org/10.24000/0409-2961-2023-9-52-58

26. Ботян Е.Ю., Лавренко С.А., Пушкарев А.Е. Методика уточненного расчета межремонтного периода элементов подвески карьерных автосамосвалов посредством учета горнотехнических условий их эксплуатации. Горная промышленность. 2024;(1):71–76. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-1-71-76 Botyan E.Y., Lavrenko S.A., Pushkarev A.E. Methodology for refined calculation of mean time to repair of mining dump truck suspension elements with account of mining and technical conditions of their operation. Russian Mining Industry. 2024;(1):71–76. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-1-71-76

27. Ivanov S., Knyazkina V., Myakotnykh A. Recording gear-type pump acoustic signals for assessing the hydraulic oil impurity level in a hydraulic excavator transmission. E3S Web of Conferences. 2021;326:00014. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202132600014