Інтегральна оцінка геомеханічних та енергетичних параметрів рекультивації глибоких кар'єрів регенеративними конвеєрами у Кривому Розі
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2026.364282Ключові слова:
рекультивація, кар’єр, конвеєр, регенерація, геомеханіка, енергоефективність, відвалоутворення, рекуперація, декарбонізація, моделюванняАнотація
Об’єктом дослідження є технологічний процес переміщення гірничої маси під час закриття глибоких кар’єрів. Цей процес передбачає транспортування розкривних порід у зовнішні відвали на денній поверхні під час активної розробки, з подальшою рекультивацією шляхом внутрішнього відвалоутворення. На етапі рекультивації гірнича маса переміщується зі зовнішніх відвалів у вироблений простір за допомогою регенеративних конвеєрних систем. Головна проблема, що потребує вирішення, полягає у зниженні енергоємності таких природоохоронних робіт без втрати геомеханічної стійкості укосу відвалу. Традиційні способи транспортування базуються на використанні пального, що призводить до високих викидів вуглецю та значних експлуатаційних витрат. Цей екологічний та фінансовий тягар змушує шукати рішення для утилізації гравітаційної потенційної енергії гірничої маси, що переміщується.
Дослідження поєднує аналіз граничної рівноваги для оцінки стійкості укосів із чисельним моделюванням взаємопов'язаного енерго-геомеханічного балансу. Щоб точно визначити точки прикладання сили тяжіння для кожного об'єму породи, застосовано покрокову вертикальну дискретизацію уступів у поєднанні з методом геометричних центроїдів.
Моделюванням системи рекультивації, розробленої для кар’єру завглибшки 500 метрів у Криворізькому регіоні України, доведено, що регенеративні конвеєри здатні акумулювати до 542,36 млн кВт · год енергії (1,24–1,34 кВт · год/м³). Розрахунками виявлено технологічний зазор у 6,9% від теоретичної межі. Метод центроїда забезпечив нульову математичну похибку, тоді як метод бісекції площі занизив енергетичний потенціал на 11,7%.
Отримані результати пропонують практичну основу для розробки проєктів рекультивації та декарбонізації на глибоких кар'єрах. Завдяки впровадженню запатентованого технологічного рішення (Патент України № 158796), підприємства отримують можливість перетворити стандартні екологічні заходи на прямий енергогенеруючий актив, що працює на користь бізнесу.
Посилання
- Polozhennia pro proiektuvannia vnutrishnikh vidvaliv ta skladuvannia vyrobnychykh vidkhodiv u zalizorudnykh ta fliusovykh karierakh (2004). Nakaz Ministerstva promyslovoi polityky Ukrainy No. 412. 17.08.2004. Available at: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z1027-04
- Drizhenko, A., Adamchuk, A., Tamouya, S., Telnov, V. (2018). Research of inside dump parameters in worked-out area of deep opencast mines. Zbirnyk naukovykh prats Natsionalnoho hirnychoho universytetu, 53, 56–65. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/znpngu_2018_53_8
- Drizhenko, A. Yu. (2014). Vidkryti hirnychi roboty. Natsionalnyi hirnychyi universytet, 590.
- Legwaila, I. A., Lange, E., Cripps, J. (2015). Quarry reclamation in england: a review of techniques. Journal American Society of Mining and Reclamation, 4 (2), 55–79. https://doi.org/10.21000/jasmr15020055
- Antonik, V., Shtanko, L., Antonik, I., Ivachenko, V. (2022). New technology of reclamation of slopes of waste and excavated rocks of mines and quarries. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1049 (1), 12003. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1049/1/012003
- Chelopo, D., Gupta, K. (2025). Exploring the Economic Hypothetical for Downhill Belt Conveyors Equipped with Three-Phase Active Front-End Load Converters. Technologies, 13 (5), 185. https://doi.org/10.3390/technologies13050185
- Semenchenko, A., Stadnik, M., Belytsky, P., Semenchenko, D. (2018). The increase of the belt conveyors energy efficiency in intensive mining conditions. Journal of Donetsk Mining Institute, 2, 91–106. https://doi.org/10.31474/1999-981x-2018-2-91
- Kawalec, W., Król, R., Suchorab, N. (2020). Regenerative Belt Conveyor versus Haul Truck-Based Transport: Polish Open-Pit Mines Facing Sustainable Development Challenges. Sustainability, 12 (21), 9215. https://doi.org/10.3390/su12219215
- Kawalec, W., Król, R. (2021). Generating of Electric Energy by a Declined Overburden Conveyor in a Continuous Surface Mine. Energies, 14 (13), 4030. https://doi.org/10.3390/en14134030
- Bolotnikov, A. V., Brovko, D. V., Romanenko, A. O., Romanenko, O. V., Demchenko, D. A. (2025). Pat. No. 158796. Sposib rekultyvatsii vidpratsovanykh karieriv. MKP E 21C 41/00, E 21C 41/32. No. u202404117; declareted: 19.08.2024; published: 20.03.2025, Bul. No. 12.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Andrii Bolotnikov, Andrii Romanenko, Dmytro Brovko, Volodymyr Peregudov, Yurii Kryvenko, Oleksandr Romanenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
