Efficiency of excavators application in open pit mines of Uzbekistan

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-5-135-142

Читать на русскоя языкеO.U. Khamidov, D.A. Shibanov, P.V. Shishkin, V.O. Kolpakov
Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University, St. Petersburg, Russian Federation
Russian Mining Industry №5 / 2024 p.135-142

Abstract: The article analyses efficiency assessment of mining excavators using the case study of mining operations of the Republic of Uzbekistan. The index of target productivity is used as an assessment criterion, which definition methodology takes into account the negative influence of the operation factors on the value of productivity loss in basic operating conditions. Climate, mining and geological and mining engineering conditions, organization of the mining operations, the quality of the face and rock mass preparation, ergative factor of management as well as maintenance and repair are considered as the impact factors. A weighting coefficient of the impact factor is introduced in order to adjust the value of losses in given operating conditions. The value of the weighting coefficient is justified based on long-term observations of specific conditions features and modes of operation, maintenance and repair of excavators in the quarries of Uzbekistan, expert opinion and open source data. A ray-path chart of the efficiency preservation coefficient of the EKG-20K excavator as a widely used excavator within the excavator fleet renewal programme at Uzbekistan enterprises, was plotted for the worst scenario and for the Kalmakir, Yoshlik and Muruntau open pit mines. As a result, an achievable level of the target productivity of the ECG-20K excavator is estimated for the considered open pit mines.

Ключевые слова: mining excavator; operation; impact factors; ergatic system; ergatic control factor

Для цитирования: Khamidov O.U., Shibanov D.A., Shishkin P.V., Kolpakov V.O. Efficiency of excavators application in open pit mines of Uzbekistan. Russian Mining Industry. 2024;(5):135–142. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-5-135-142

Article info

Received: 02.08.2024

Revised: 27.08.2024

Accepted: 19.09.2024

Information about the authors

Oybek U. Khamidov – Postgraduate Student, Department of Mechanical Engineering, Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University, St. Petersburg, Russian Federation

Daniil A. Shibanov – Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Mechanical Engineering, Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University, St. Petersburg, Russian Federation; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Pavel V. Shishkin – Cand. Sci. (Eng.), Deputy Dean, Faculty of Mechanics and Mechanical Engineering, Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University, St. Petersburg, Russian Federation; https://orcid.org/0000-0002-6215-158X

Vladimir O. Kolpakov – Student, Department of Mechanical Engineering, Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University, St. Petersburg, Russian Federation

References

1. Иванов С.Л., Иванова П.В., Кувшинкин С.Ю. Оценка наработки карьерных экскаваторов перспективного модельного ряда в реальных условиях эксплуатации. Записки Горного института. 2020;242:228–233. https://doi.org/10.31897/PMI.2020.2.228 Ivanov S.L., Ivanova P.V., Kuvshinkin S.Y. Promising model range career excavators operating time assessment in real operating conditions. Journal of Mining Institute. 2020;242:228–233. (In Russ.) https://doi.org/10.31897/PMI.2020.2.228

2. Корогодин А.С., Иванов С.Л. Техническое обслуживание и ремонт цапф барабанной мельницы плавучего комплекса горного оборудования. Устойчивое развитие горных территорий. 2023;15(2):760–770. https://doi.org/10.21177/1998-4502-2023-15-3-760-770 Korogodin A.S., Ivanov S.L. Maintenance and repair of drum mill trunnions of a floating mining equipment complex. Sustainable Development of Mountain Territories. 2023;15(2):760–770. (In Russ.) https://doi.org/10.21177/1998-4502-2023-15-3-760-770

3. Теплякова А.В., Азимов А.М., Алиева Л., Жуков И.А. Обзор и анализ технических решений для повышения долговечности и улучшения технологичности элементов ударных узлов бурильных машин. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022;(9):120–132. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_9_0_120 Teplyakova A.V., Azimov A.M., Alieva L., Zhukov I.A. Improvement of manufacturability and endurance of percussion drill assemblies: review and analysis of engineering solutions. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022;(9):120–132. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_9_0_120

4. Иванова П.В., Асонов С.А., Иванов С.Л., Кувшинкин С.Ю. Анализ структуры и надежности современного парка карьерных экскаваторов. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017;(7):51–57. Режим доступа: https:// giab-online.ru/files/Data/2017/7/51_57_7_2017.pdf (дата обращения: 13.05.2024). Ivanova P.V., Asonov S.A., Ivanov S.L., Kuvshinkin S.Yu. Analysis of structure and reliability of modern fleet of mine shovels. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2017;(7):51–57. (In Russ.) Available at: https://giab-online.ru/files/Data/2017/7/51_57_7_2017.pdf (accessed: 13.05.2024).

5. Бобобеков О.К. Факторы, влияющие на производительность дорожно-строительных и коммунальных машин. Вестник гражданских инженеров. 2015;(6):180–184. Bobobekov O.K. Factors affecting the performance of the road building and communal machines. Bulletin of Civil Engineers. 2015;(6):180–184. (In Russ.)

6. Ахмадов А., Мельникова Т.Е., Тоштемиров У.Т. Анализ микроклиматических условий карьера Кальмакыр. Евразийский журнал академических исследований. 2022;(2):1207–1216. https://doi.org/10.5281/zenodo.7393333 Akhmadov A., Melnikova T.E., Toshtemirov U.T. Analysis of microclimatic conditions of the Kalmakyr open pit mine. Eurasian Journal of Academic Research. 2022;(2):1207–1216. (In Russ.) https://doi.org/10.5281/zenodo.7393333

7. Агагена А., Михайлов А.В. Влияние железорудной пыли на изнашивание поверхности штоков гидроцилиндров карьерного экскаватора. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023;(11-1):5–23. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_111_0_5 Agaguena A., Mikhailov A.V. Iron ore dust influence on the wear surface of quarry excavator hydraulic cylinder rods. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2023;(11-1):5–23. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_111_0_5

8. Петросов Ю.Э., Петросова Л.И. Разработка глубоких горизонтов рудных карьеров высокими уступами. LAP Lambert Academic Publishing; 2018. 73 с.

9. Erwanda R., Ridwan A.Y., Muttaqin P.S. Optimization of heavy equipment costs in coal mining overburden production using match factor and linear programming. In: Proceedings of the Conference on Broad Exposure to Science and Technology 2021 (BEST 2021). Atlantis Press; 2022, pp. 323–331. https://doi.org/10.2991/aer.k.220131.049

10. Кириллов А.О., Кузьмина Л.М., Терехин Е.П. Новый ковш экскаватора ЭКГ-15 для работы на перегрузочных пунктах глубоких карьеров. В кн.: Иванцова Е.Н., Уваров В.М. (ред.) Молодежь и научно-технический прогресс: сб. докл. 26-й междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. г. Губкин, 6 апр. 2023 г. Губкин; Старый Оскол: Ассистент плюс; 2023. Т. 1. С. 55–60.

11. Бирюков А.Н., Таутиев И.М. Оптимизация процесса взаимодействия средств механизации при проведении демонтажных работ. В кн.: Карпухина О.И. (ред.) Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации в 2021 году: сб. науч. тр. РААСН. М.: Издательство АСВ; 2022. Т. 2. С. 49–57.

12. Кумыкова Т.М., Кумыков В.Х. Методика формирования погрузочно-транспортного комплекса глубоких карьеров полиметаллических руд. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2017;(4):105–116. Kumykova T.M., Kumykov V.Kh. Method of shaping loading-and-transportation system in deep open pit complex ore mines. Fiziko-Texhnicheskiye Problemy Razrabbotki Poleznykh Iskopaemykh. 2017;(4):105–116. (In Russ.)

13. Мирсаидов Г.М., Салямов Р.Д., Вдовин А.А. Организация работы транспорта на руднике «Кальмакыр». Горный журнал. 2009;(S1):36–37. Mirsaidov G.M., Salyamov R.D., Vdovin A.A. Organization of transport operation at the Kalmakyr mine. Gornyi Zhurnal. 2009;(S1):36–37. (In Russ.)

14. Донской В.М., Шипилин В.А., Шибанов Д.А., Мельников Д.А. Экскаватор карьерный гусеничный ЭКГ-20К. Руководство по эксплуатации. Колпино: ООО «ИЗ-КАРТЭКС имени П.Г. Коробкова», 2013. Т. 1. 113 с.

15. Саадун А., Фредж М., Букарм Р., Хаджи Р. Анализ дробления с использованием цифровой обработки изображений и эмпирической модели (KuzRam): сравнительное исследование. Записки Горного института. 2022;257:822–832. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.84 Saadoun A., Fredj M., Boukarm R., Hadji R. Fragmentation analysis using digital image processing and empirical model (KuzRam): a comparative study. Journal of Mining Institute. 2022;257:822–832. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.84

16. Маринин М.А., Рахманов Р.А., Аленичев И.А., Афанасьев П.И., Сушкова В.И. Изучение влияния гранулометрического состава взорванной горной массы на производительность экскаватора WK-35. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023;(6):111–125. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_6_0_111 Marinin M.A., Rakhmanov R.A., Alenichev I.A., Afanasyev P.I., Sushkova V.I. Effect of grain size distribution of blasted rock on WK-35 shovel performance. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2023;(6):111–125. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_6_0_111

17. Носиров У.Ф., Усмонова Х.С.К. Научное обоснование буровзрывных работ на больших высотах в условиях Кальмакыр кони. Oriental renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences. 2021;1(4):364–368. Nosirov U.F., Usmonova Kh.S.K. Scientific justification of drilling and blasting operations at high altitudes in conditions of the Kalmakyr mine. Oriental renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences. 2021;1(4):364–368. (In Russ.)

18. Махмудов Д.Р., Петросов Ю.Э. Технология производства буровзрывных работ на глубоких карьерах Узбекистана. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017;(5):331–336. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2017/5/331_336_5_2017.pdf (accessed: 13.05.2024). Makhmudov D.R., Petrosov Yu.E. Drilling-and-blasting technology in open pit mines in Uzbekistan. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2017;(5):331–336. (In Russ.) Available at: https://giab-online.ru/files/Data/2017/5/331_336_5_2017. pdf (дата обращения: 13.05.2024).

19. Петросова Л.И. Повышение эффективности и безопасности управления карьерным рудопотоком с использование спутниковых навигационных систем GPS. В кн.: Дальневосточная весна – 2018: материалы 16-й Междунар. науч.-практ. конф. по проблемам экологии и безопасности, г. Комсомольск-на-Амуре, 27 апр. 2018 г. Комсомольск-на-Амуре: КнАГУ; 2018. С. 186–187.

20. 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

21. Tubis A., Werbińska-Wojciechowska S., Sliwinski P., Zimroz R. Fuzzy risk-based maintenance strategy with safety considerations for the mining industry. Sensors. 2022;22(2):441. https://doi.org/10.3390/s22020441

22. Аленичев И.А., Рахманов Р.А. Исследование эмпирических закономерностей сброса горной массы взрывом на свободную поверхность уступа карьера. Записки Горного института. 2021;249:334–341. https://doi.org/10.31897/PMI.2021.3.2 Alenichev I.A., Rakhmanov R.A. Empirical regularities investigation of rock mass discharge by explosion on the free surface of a pit bench. Journal of Mining Institute. 2021;249:334–341. https://doi.org/10.31897/PMI.2021.3.2

23. Шишков Р.И., Федорин В.А. Обоснование вскрытия и подготовки модульного шахтоучастка при комбинированном способе добычи угля в Кузбассе на примере ШУ «Байкаимская». Записки Горного института. 2020;243:293–298. https://doi.org/10.31897/PMI.2020.3.293 Shishkov R.I., Fedorin V.A. Justification of stripping and development of a modular mine site for a combined coal mining method in Kuzbass on the example Baikaimskaya mine site. Journal of Mining Institute. 2020;243:293–298. https://doi.org/10.31897/PMI.2020.3.293

24. Семыкина, И.Ю., Кипервассер М.В., Герасимук А.В. Исследование токов привода подъема мостовых кранов металлургических предприятий для раннего диагностирования превышения массы груза. Записки Горного института. 2021;247:122–131. https://doi.org/10.31897/PMI.2021.1.13 Semykina I.Y., Kipervasser M.V., Gerasimuk A.V. Study of drive currents for lifting bridge cranes of metallurgical enterprises for early diagnosis of load excess weight. Journal of Mining Institute. 2021;247:122–131. https://doi.org/10.31897/PMI.2021.1.13

25. Иванов С.Л. Изменение наработки современных отечественных экскаваторов ЭКГ от условий их функционирования. Записки Горного института. 2016;221:692–700. https://doi.org/10.18454/PMI.2016.5.692 Ivanov S.L. Changes in operating time of modern domestic EKG exсavators in dependence of their functioning conditions. Journal of Mining Institute. 2016;221:692–700. https://doi.org/10.18454/PMI.2016.5.692

26. Москвичев В.В., Ковалев М.А. Оценка показателей эксплуатационной надежности карьерных канатных экскаваторов. Транспортные системы и технологии. 2020;6(4):25–44. https://doi.org/10.17816/transsyst20206425-44 Moskvichev V.V., Kovalev M.A. Assessment of operational reliability indicators of pit rope-operated excavators. Transportation Systems and Technology. 2020;6(4):25–44. (In Russ.) https://doi.org/10.17816/transsyst20206425-44

27. Дубинкин Д.М., Садовец В.Ю., Котиев Г.О., Карташов А.Б. Исследование процесса транспортирования вскрышных пород и угля на разрезах. Техника и технология горного дела. 2019;(4):50–66. https://doi.org/10.26730/2618-7434-2019-4-50-66 Dubinkin D.M., Sadovets V.Yu., Kotiev G.O., Kartashov A.V. Overburden and coal transportation research at open pit mines. Journal of Mining and Geotechnical Engineering. 2019;(4):50–66. https://doi.org/10.26730/2618-7434-2019-4-50-66

28. Annakulov T., Gaibnazarov S., Askarov A., Mamadieva L. Prospects for the use of cyclic-flow technology for the transportation of rocks at the Yoshlik-1 quarry of JSC Almalyk mining and metallurgical combine. E3S Web of Conferences. 2023;414:06007. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202341706007

29. Пумпур Е.В., Князькина В.И., Сафрончук К.А., Иванов С.Л. Оценка факторов влияния на выбор стратегии технического обслуживания экскаваторов. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019;(S41):3–19. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2019-12-41-3-19 Pumpur E.V., Knyazkina V.I., Safronchuk K.A., Ivanov S.L. Аssessment of the influence factors on the choice of the maintenance strategy for excavators. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2019;(S41):3–19. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2019-12-41-3-19

30. Лукашук О.А., Летнев К.Ю., Комиссаров А.П. Определение режимов работы двигателей главных механизмов одноковшового экскаватора. Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2017;(5):52–58. Lukashuk O.A., Letnev K.Iu., Komissarov A.P. The modes of operation determination of the main mechanisms engines of a power shovel. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Gornyi Zhurnal. 2017;(5):52–58.

31. Комиссаров А.П., Лагунова Ю.А., Набиуллин Р.Ш., Хорошавин С.А. Цифровая модель процесса экскавации горных пород рабочим оборудованием карьерного экскаватора. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022;(4):156–168. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_4_0_156 Komissarov A.P., Lagunova Yu.A., Nabiullin R.Sh., Khoroshavin S.A. Digital model of shovel work process. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022;(4):156–168. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_4_0_156

32. Yu X., Pang X., Zou Z., Zhang G., Hu Y., Dong J., Song H. Lightweight and high-strength design of an excavator bucket under uncertain loading. Mathematical Problems in Engineering. 2019;2019:190819. https://doi.org/10.1155/2019/3190819

33. Салимов А.Э., Шибанов Д.А., Иванов С.Л. Риски отказов карьерного экскаватора, связанные с его техническим обслуживанием и ремонтом. Горная промышленность. 2024;(2):97–102. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-2-97-102 Salimov A.E., Shibanov D.A., Ivanov S.L. Failure risks of mine excavator associated with its maintenance and repair. Russian Mining Industry. 2024;(2):97–102. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-2-97-102

34. Габов В.В., Задков Д.А., Нгуен В.С., Хамитов М.С., Молчанов В.В. К проблеме совершенствования рабочего инструмента горных выемочных машин. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022;(6-2):205–222. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_62_0_205 Gabov V.V., Zadkov D.A., Nguyen V.X., Hamitov M.S., Molchanov V.V. To the problem of improvement the working tools of mining excavation machines. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022;(6-2):205–222. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_62_0_205

35. Демина Г.А. Горная техника Группы Газпромбанка: Уралмашзавода и ИЗ КАРТЭКС – на горнодобывающих предприятиях Узбекистана. Горная промышленность. 2017;(4):40–42. Demina G.A. Mining equipment of the Gazprombank Group: Uralmashzavod and IZ KARTEX, at mining operations in Uzbekistan. Russian Mining Industry. 2017;(4):40–42. (In Russ.)