№80-6
Порівняння енергетичної та ресурсної ефективності облаштування первинного врубу природного каменю задля мінімізації відходів
Р.М. Ігнатюк1, Ю.О. Подчашинський1, Р.Р. Меринов1
1Державний університет «Житомирська політехніка», Житомир, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2025, 80:64–73
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/80.064
АНОТАЦІЯ
Мета. Метою дослідження є вдосконалення технології первинного врубу при видобутку блоків природного каменю, зокрема лабрадориту, шляхом оптимізації розташування свердловин та впровадження алмазно-канатного різання з відмовою від ГТХ.
Методика. Дослідження здійснювалось на базі Катеринівського родовища лабрадоритів, що характеризується сприятливими гірничо-геологічними умовами. Проаналізовано дві альтернативні технологічні схеми первинного врубу: одна з використанням ГТХ «Літокол», інша – із застосуванням виключно алмазно-канатного різання та механічного відколювання клинами. Методика включала хронометраж технологічних операцій, облік втрат сировини при бурінні та різанні, визначення виходу товарної продукції, а також техніко-економічне порівняння обох підходів.
Результати. Встановлено, що схема з ГТХ демонструє менші втрати при бурінні та різанні, а також меншу тривалість циклу (до 45% економії часу), однак формує вищу частку некондиційних блоків через мікротріщини та нерегулярність потиличного відділення. Альтернативна схема з відмовою від ГТХ дозволила досягти значного збільшення виходу товарної продукції (до 74,1% проти 45,77%), покращення форми блоків та підвищення їхньої комерційної цінності, незважаючи на збільшення часу виконання та втрат на пропили.
Наукова новизна. Вперше у вітчизняній практиці видобутку природного каменю детально проаналізовано ефективність первинного врубу за двома альтернативними технологічними схемами з урахуванням специфіки формування монолітів з двома вільними площинами. Обґрунтовано переваги застосування комбінації алмазно-канатного різання та клинового методу над традиційними вибуховими способами з позицій збереження цілісності породи та економічної доцільності.
Практична значимість. Отримані результати можуть бути безпосередньо впроваджені на підприємствах з видобутку блочного каменю. Запропонована схема підвищує рентабельність виробництва, дозволяє адаптувати технологію до умов конкретного родовища та знижує техногенне навантаження на навколишнє середовище за рахунок мінімізації застосування хімічних реагентів. Рекомендовано до впровадження на об’єктах із підвищеними вимогами до якості та геометрії блоків.
Ключові слова: природний камінь, видобуток блочного каменю, первинний вруб, лабрадорит.
Перелік посилань
1. Samarakoon, K. G., Chaminda, S. P., Jayawardena, C. L., Dassanayake, A. B., Kondage, Y. S., & Kannangara, K. A. T. T. (2023). A review of dimension stone extraction methods. Mining, 3(3), 516–531. https://doi.org/10.3390/mining3030029
2. Raza, M. A., Raza, S., Khan, M. U., Emad, M. Z., Jalil, K., & Saki, S. A. (2023). Cost modelling for dimension stone quarry operations. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 123(11), 521–526. https://doi.org/10.17159/2411-9717/1578/2023
3. Careddu, N., Marras, G., & Siotto, G. (2019). Diamond wire sawing in ornamental basalt quarries: Technical, economic and environmental considerations. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 78(1), 1–11. https://doi.org/10.1007/s10064-018-1374-1
4. Rasool, S. A., Hussain, Z., Ahmed, W., Ahmed, K., & Shahid, A. (2023). Utilization of marble waste for the production of eco-friendly concrete. Pakistan Journal of Scientific and Industrial Research: Series A, 66(3), 123–129.
5. Ghorbani, Y., Bakhtavar, E., & Abdollahisharif, J. (2020). A decision support system for optimal block size determination in dimension stone quarries. Resources Policy, 68, 101776. https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2020.101776
6. Mosch, S., Nikolayew, D., Ewiak, O., & Siegesmund, S. (2011). Optimized extraction of dimension stone blocks. Environmental Earth Sciences, 63(7–8), 1911–1924. https://doi.org/10.1007/s12665-010-0825-7
7. Shang, Y.-J., Yang, C.-G., Jin, W.-J., Chen, Y.-W., Hasan, M., Wang, Y., Li, K., Lin, D.-M., & Zhou, M. (2021). Application of integrated geophysical methods for site suitability of research infrastructures (RIs) in China. Applied Sciences, 11(18), 8666. https://doi.org/10.3390/app11188666
8. Rehman, Z. U., Hussain, S., Mohammad, N., Raza, S., Sherin, S., Khan, M., Tahir, M., & Khan, M. (2018). Comparative analysis of different techniques used for dimension stone mining. Geological Bulletin of the University of Peshawar, 51(1), 29–38.
9. Khoshouei, M., Jalalian, M. H., & Bagherpour, R. (2020). The effect of geological properties of dimension stones on the prediction of specific energy (SE) during diamond wire cutting operations. Rudarsko-Geološko-Naftni Zbornik, 35(3), 17–27. https://doi.org/10.17794/rgn.2020.3.2
10. Elkarmoty, M., Tinti, F., Kasmaeeyazdi, S., Giannino, F., Bonduà, S., & Bruno, R. (2018). Implementation of a fracture modeling strategy based on georadar survey in a large area of limestone quarry bench. Geosciences, 8(12), 481. https://doi.org/10.3390/geosciences8120481
11. Котенко, В. В., Піскун, І. А., & Ігнатюк, Р. М. (2024). Дослідження міри впливу розмірів блоків природного каменю на ефективність роботи вантажного устаткування за умов ПП «Кванта-ЛЧ». Технічна інженерія, 1(93), 356–362. https://doi.org/10.26642/ten-2024-1(93)-356-362
12. Raza, M. A., Raza, S., Khan, M. U., Emad, M. Z., Jalil, K., & Saki, S. A. (2023). Cost modelling for dimension stone quarry operations. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 123(11), 521–525. https://doi.org/10.17159/2411-9717/1578/2023
13. Schneider-Löbens, C., Siegesmund, S., Stein, K.-J., & Löbens, S. (2022). Joint analysis as an important tool for an optimizing block extraction of natural stones. Environmental Earth Sciences, 81(3). https://doi.org/10.1007/s12665-022-10177-3
14. Bagherpour, R., Khademian, A., Almasi, S. N., & Aalaei, M. (2014). Optimum cutting wire assembly in dimension stone quarries. Journal of Mining and Metallurgy, Section A: Mining, 50(1), 1–8
