Анализ элементов блочной технологии поверхностной выемки органогенного сырья

А.В. Михайлов, Ю.А. Казаков, И.В. Соловьев
Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
Russian Mining Industry №1 / 2025 p. 129-136

Резюме: Торфяное сырье верхового типа малой степени разложения находит широкое применение в агропромышленном комплексе и природоохранных технологиях. На основе принципов рационального природопользования разработана блочная технология поверхностной выемки органогенного материала (торфяного сырья) из неосушенного месторождения с применением временных дорожных покрытий. Поверхность месторождения разделяется на блоки для их последовательной разработки с образованием лагун внутри блоков. В рамках работы проведен эксперимент по изучению интенсивности процесса восстановления растительного слоя торфяной залежи после выемки с применением принципов палудикультуры. Предложена организация отработки месторождения с добавлением в производственный процесс этапа реинтродукции сфагнума в места выемки сырья с целью увеличения интенсивности процессов восстановления нарушенных территорий. Выполнен анализ блочной технологии поверхностной выемки торфяного сырья, определены основные показатели производственного процесса. Установлено, что реализацию технологии целесообразно осуществлять с использованием многофункционального технологического модуля, с помощью которого возможно выполнять вспомогательные работы по укладке дорожного покрытия и осуществлять выемку торфяного сырья. В состав модуля входят колесный трактор, колесный полуприцеп с гидроманипулятором и вильчатым грейфером. На примере торфяного месторождения «Камешки» (северо-запад Ленинградской области) проведен анализ основных показателей производственного процесса с учетом параметров выбранных составных единиц технологического модуля и продолжительности сезона добычных работ, характерных для региона. Установлено, что с помощью технологического модуля с рабочим органом емкостью 0,13 м3 и продолжительностью добычного сезона 60 дней рационально проводить выемочные работы на двух организованных технологических участках с объемом вынимаемого сырья 960 м3 за один добычной сезон.

Ключевые слова: торфяная залежь, торфяное сырье, блочная технология, поверхностная выемка, палудикультура, технологический модуль

Для цитирования: Михайлов А.В., Казаков Ю.А., Соловьев И.В. Анализ элементов блочной технологии поверхностной выемки органогенного сырья. Горная промышленность. 2025;(1):129–136. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-1-129-136

Информация о статье

Поступила в редакцию: 28.10.2024

Поступила после рецензирования: 09.01.2025

Принята к публикации: 13.01.2025

Информация об авторах

Александр Викторович Михайлов – доктор технических наук, профессор кафедры машиностроения, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; e-mail: Mikhayov_ AV@pers.spmi.ru

Юрий Алексеевич Казаков – кандидат технических наук, ассистент кафедры машиностроения, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. СанктПетербург, Российская Федерация; e-mail: Kazakov_YuA@pers.spmi.ru

Иван Васильевич Соловьев – аспирант кафедры машиностроения, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; e-mail: vanyadeveraux@yandex.ru

Вклад авторов

А.В. Михайлов – генерация идеи и постановка задач исследования.

Ю.А. Казаков – написание текста статьи, выполнение работы по систематизации материала, анализу данных и созданию схем.

И.В. Соловьев – получение данных для анализа, создание схем, написание текста статьи.

Список литературы

1. Анисимова Т.Ю. Результаты исследований применения торфа и компостов на его основе. Агрохимический вестник. 2013;(4):16–20. Anisimova T.Yu. Results of researches vniiou on peat use in agriculture. Agrochemical Herald. 2013;(4):16–20. (In Russ.)

2. Пашкевич М.А., Данилов А.С., Матвеева В.А. Экологическая безопасность и устойчивое развитие: новые подходы к очистке сточных вод. Записки Горного института. 2024;267:341–342. Режим доступа: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/16538 (дата обращения: 30.10.2024). Pashkevich M.A., Danilov A.S., Matveeva V.A. Environmental safety and sustainable development: new approaches to wastewater treatment. Journal of Mining Institute. 2024;267:341–342. Available at: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/16538 (accessed: 30.10.2024).

3. Мякотных А.А., Иванова П.В., Иванов С.Л. Критерии и технологические требования создания мостовой платформы добычи торфяного сырья для климатически нейтральной геотехнологии. Горная промышленность. 2024;(4):116–120. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-4-116-120 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

4. Annels A.E. Mineral Deposit Evaluation. A practical approach. Springer; 1991. 436 p. https://doi.org/10.1007/978-94-011-9714-4

5. Birch C. Impact of the South African mineral resource royalty on cut-off grades for narrow, tabular Witwatersrand gold deposits. Journal of The Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2016;116(2):237–246. https://doi.org/10.17159/2411-9717/2016/v116n3a4

6. Hall B. Cut-off grades and optimizing the strategic mine plan. Carlton, Vic.: The Australasian Institute of Mining and Metallurgy, 2014. 328 p. Available at: https://www.ausimm.com/globalassets/rio---pubs-not-on-onemine/spectrum/cutoff_grades_and_optimising_the_strategic_mine_plan.pdf (accessed: 30.10.2024).

7. Arteaga F., Nehring M., Knights P., Camus J. Schemes of exploitation in open pit mining. In: Drebenstedt C., Singhal R. (eds) Mine Planning and Equipment Selection. Springer, Cham; 2014, pp. 1307–1319. https://doi.org/10.1007/978-3-319-02678-7_126

8. Nancel-Penard P., Morales N. Optimizing pushback design considering minimum mining width for open pit strategic planning. Engineering Optimization. 2022;54(9):1494–1508. https://doi.org/10.1080/0305215X.2021.1941919

9. 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.)

10. 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.)

11. Быкова Е.Н., Хайкин М.М., Шабаева Ю.И., Белобородова М.Д. Развитие методологии экономической оценки земельных участков для добычи и переработки твердых полезных ископаемых. Записки Горного института. 2023;259:52– 67. https://doi.org/10.31897/PMI.2023.6 Bykowa E.N., Khaykin М.М., Shabaeva Y.I., Beloborodova М.D. Development of methodology for economic evaluation of land plots for the extraction and processing of solid minerals. Journal of Mining Institute. 2023;259:52–67. https://doi.org/10.31897/PMI.2023.6

12. Литвиненко В.С., Петров Е.И., Василевская Д.В., Яковенко А.В., Наумов И.А., Ратников М.А. Оценка роли государства в управлении минеральными ресурсами. Записки Горного института. 2023;259:95–111. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.100 Litvinenko V.S., Petrov E.I., Vasilevskaya D.V., Yakovenko A.V., Naumov I.A., Ratnikov M.A. Assessment of the role of the state in the management of mineral resources. Journal of Mining Institute. 2023;259:95–111. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.100

13. Шевелева Н.А. Разработка и обоснование подхода к эколого-экономической оценке проектов декарбонизации нефтегазовой компании. Записки Горного института. 2024;270:1038–1055. Режим доступа: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/16346 (дата обращения: 30.10.2024). Sheveleva N.A. Development and validation of an approach to the environmental and economic assessment of decarbonization projects in the oil and gas sector. Journal of Mining Institute. 2024;270:1038–1055. Available at: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/16346 (accessed: 30.10.2024).

14. Пигольцина Г.Б. Ресурсы солнечной радиации Ленинградской области. Общество. Среда. Развитие. 2009;(2):181–191. Режим доступа: https://www.terrahumana.ru/arhiv/09_02/09_02_18.pdf (дата обращения: 30.10.2024). Pigoltsina G.B. The solar radiation resources of the Leningrad Region. Society. Environment. Development. 2009;(2):181–191. (In Russ.) Available at: https://www.terrahumana.ru/arhiv/09_02/09_02_18.pdf (accessed: 30.10.2024).

15. Borg Dahl M., Krebs M., Unterseher M., Urich T., Gaudig G. Temporal dynamics in the taxonomic and functional profile of the Sphagnum-associated fungi (mycobiomes) in a Sphagnum farming field site in Northwestern Germany. FEMS Microbiology Ecology. 2020;96(11):fiaa204. https://doi.org/10.1093/femsec/fiaa204

16. Clymo R.S., Hayward P.M. The ecology of Sphagnum. In: Smith, A.I.E. (ed.): Bryophyte Ecology. Springer, Dordrecht; 1982, pp. 229–289. https://doi.org/10.1007/978-94-009-5891-3_8

17. Campbell D., Corson A. Can mulch and fertilizer alone rehabilitate surface-disturbed subarctic peatlands? Ecological Restoration. 2014;32(2):153–160. https://doi.org/10.3368/er.32.2.153

18. Joosten, H., Duene E.V. Global guidelines for peatland rewetting and restoration. Ramsar Technical Report No. 11. Gland, Switzerland: Secretariat of the Convention on Wetlands; 2021. 77 pp. Available at: https://www.ramsar.org/sites/default/files/documents/library/rtr11_peatland_rewetting_restoration_e.pdf (accessed: 30.10.2024).

19. Амарян Л.С. Свойства слабых грунтов и методы их изучения. М.: Недра; 1990. 220 с. Режим доступа: https://www. geokniga.org/books/33899 (дата обращения: 30.10.2024).

20. Joosten H., Clarke D. Wise use of mires and peatlands: background and principles including a framework for decisionmaking. International Mire Conservation Group: International Peat Society, Saarijärven Offset Oy, Saarijärvi, Finland; 2002. 324 p.

21. Anderson R., Peace A. Ten-year results of a comparison of methods for restoring afforested blanket bog. Mires and Peat. 2017;19(6):6. https://doi.org/10.19189/MaP.2015.OMB.214

22. Хамидов О.У., Шибанов Д.А., Шишкин П.В., Колпаков В.О. Эффективность применения экскаваторов на карьерах Узбекистана. Горная промышленность. 2024;(5):135–142. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-5-135-142 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

23. Маринин М. А., Рахманов Р. А., Должиков В. В., Сушкова В. И. Исследование влияния параметров взорванной горной массы на производительность экскаваторно-автомобильного комплекса. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023;(9-1):35–48. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_91_0_35 Marinin M. A., Rakhmanov R. A., Dolzhikov V. V., Sushkova V. I. Study of the effect of blasted rock mass parameters on the performance of excavator-automobile complex. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2023;(9-1):35–48. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_91_0_35

24. Иванов В.В., Дзюрич Д.О. Обоснование параметров технологической схемы разработки обводненных месторождений строительного песка. Записки Горного института. 2022;253:33–40. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.3 Ivanov V.V., Dzyurich D.O. Justification of the technological scheme parameters for the development of flooded deposits of construction sand. Journal of Mining Institute. 2022;253:33–40. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.3

25. Носков В.А., Бадтиев Б.П., Павлович А.А. Риск-менеджмент при ведении открытых горных работ. Горный журнал. 2020;(2):51–55. https://doi.org/10.17580/gzh.2020.02.06 Noskov V.A., Badtiev B.P., Pavlovich A.A. (2020). Risk management in open pit mining. Gornyi Zhurnal. 2020;(2):51–55. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/gzh.2020.02.06

26. Kazanin O.I., Sidorenko A.A., Meshkov A.A., Sidorenko S.A. Reproduction of the longwall panels: modern requirements for the technology and organization of the development operations at coal mines. Eurasian Mining. 2020;(2):19–23. https://doi.org/10.17580/em.2020.02.05

27. Фомин С.И., Говоров А.С. Обоснование выбора бортового содержания полезных компонентов в руде при проектировании карьеров. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023;(12):169–182. Fomin S.I., Govorov A.S. Validation of the chosen cutoff grade value in open pit mine design. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2023;(12):169–182. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_12_0_169

28. Михайлов А.В., Иванов С.Л., Габов В.В. Формирование и эффективное использование машинного парка торфодобывающих компаний. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2015;(14):82–91. https://doi.org/10.15593/224-9923/2015.14.9 Mikhailov A.V., Ivanov S.L., Gabov V.V. Creation and efficient operation of machine fleet in peat-processing companies. Vestnik Permskogo Natsionalnogo Issledovatelskogo Politekhnicheskogo Universiteta. Geologiya. Neftegazovoe i Gornoe Delo. 2015;(14):82–91. (In Russ.) https://doi.org/10.15593/224-9923/2015.14.9

29. Михайлов А.В., Таранов А.Г. Параметры грейфера гидроманипулятора при выемке торфяного сырья. Международный научно-исследовательский журнал. 2016;(4-2):129–131. https://doi.org/10.18454/IRJ.2016.46.240 Mikhailov A.V., Taranov A.G. Hydraulic manipulator grab parameters at excavation of peat. International Research Journal. 2016;(4-2):129–131. (In Russ.) https://doi.org/10.18454/IRJ.2016.46.240

30. Афанасьев А.Е., Малков Л.М., Смирнов В.И., Столбикова Г.Е., Шамбер О.В. Технология и комплексная механизация разработки торфяных месторождений. М.: Недра; 1987. 310 с.

31. Batkovskiy A.M., Trofimets V.Y., Turko N.I. Forecasting financial results of the enterprises’ activities under the conditions of fluctuations in production volumes. In: Bogoviz A., Ragulina Y. (eds) Industry Competitiveness: Digitalization, Management, and Integration. ISCI 2019. Lecture Notes in Networks and Systems, vol 115. Springer, Cham; 2020, pp. 395–401. https://doi.org/10.1007/978-3-030-40749-0_47