Главная – Журналы – Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых 2013 номер 5

Экспериментально, на примере детального изучения изменения напряженно-деформированного состояния образцов горных пород в процессе их одноосного нагружения до разрушения с помощью автоматизированной системы анализа цифровых спекл-фотографий, установлено, что при достижении 50 %-го уровня напряжений по отношению к пределу прочности испытуемых пород внутри образцов возникают низкочастотные процессы микродеформирования между структурными отдельностями. Последние генерируются медленными (квазистатическими) силовыми воздействиями от пресса в режиме жесткого нагружения. Амплитуда таких деформационно-волновых процессов существенно зависит от уровня задаваемого макронагружения. Построены волновые пакеты для осредненных компонент микродеформации на образцах из песчаника и мрамора при одноосном сжатии. С помощью преобразования Фурье определены соответствующие им амплитудно-частотные характеристики для выделяемых 4 стадий процесса макродеформирования: упругого, нелинейно упругого, постпикового участка и участка остаточной прочности. На стадии предразрушения возникают, а на стадии постпиковой нагрузки сохраняются упругие колебания с частотой 0.5–4 Гц.

На основе дислокационной модели Брюна рассчитаны потенциальные ошибки при оценке характеристик очагов слабой сейсмичности с помощью метода определения энергетического класса или локальной магнитуды сейсмического события. Сопоставление с результатами измерений параметров колебаний, зарегистрированных на Североуральском бокситовом руднике (СУБР), показывает пригодность используемой модели для динамических событий малой энергии. Ошибки, которые возникают из-за радикального искажения излучаемого спектра в результате поглощения высоких частот, становятся значимыми уже на расстоянии 1000 м, причем расхождение нарастает с увеличением расстояния. Рассмотрены возможные причины возникновения значительных отклонений от закона подобия при анализе данных сейсмических наблюдений, проведенных на СУБРе, горных предприятиях Польши, Финляндии, Канады, а также при заполнении водохранилищ. Показано, что эффекты, связанные с физическими различиями в динамике разрывов разного размера, не приводят к радикальному изменению эффективности сейсмического источника. Иные причины, связанные либо с недостатками аппаратуры, либо с некорректной интерпретацией результатов измерений, могут приводить к сильному росту нормированной сейсмической энергии с увеличением масштаба слабых динамических событий, наблюдаемому в некоторых случаях

Для описания эволюции геомеханических и гидродинамических полей при бурении глубоких скважин разработана и численно реализована 3D модель. Вычислительными экспериментами установлено, что при определенном соотношении прочностных свойств пород, давления бурового раствора и естественных горизонтальных напряжений в околоскважинном пространстве могут возникать области необратимых деформаций с низкой проницаемостью, которые приводят к формированию угловой анизотропии в распределении водонасыщенности и удельного электрического сопротивления в зоне проникновения фильтрата бурового раствора. Это оказывает существенное влияние на показания приборов геофизического исследования скважин, что необходимо учитывать при инверсии каротажных данных.

Установлены “деформационно-волновые” особенности геомеханических процессов при движении очистного забоя. Показано, что реакция вмещающего массива может рассматриваться как формирование в континууме иерархии критических элементов геосреды. Последовательность развития соответствует избытку упругой энергии за фронтом снижения вертикальных напряжений. Даны основные параметры физической модели процесса с примерами горно-технологических ситуаций.

Построена геомеханическая модель взаимодействия рабочего органа пневмоударной машины с грунтовым массивом. Методом конечных элементов решена задача о напряженном состоянии массива при движении в нем пневмоударной машины с учетом вариации физико-механических свойств среды. Выполнена сравнительная оценка экспериментально измеренных и теоретически полученных относительных значений ускорений акустического поля в зависимости от ориентации машины в грунте.

Рассмотрена система из двух осесимметричных последовательно проведенных трещин гидроразрыва, соосных скважине. Построены формы поверхности развивающейся новой трещины в поле напряжений, порожденном имеющейся; рассчитано давление, необходимое для роста новой трещины. Оценена область влияния созданной первоначально трещины на вновь образующуюся. Изучены параметры, от которых зависит искривление новой трещины, получена формула, позволяющая оценить степень ее искривления.

Выполнен обзор работ по применению лазеров в горном деле для разрушения горных пород, приведены результаты экспериментальных исследований воздействия лазерного излучения на карбонатные породы с использованием непрерывного оптоволоконного иттербиевого источника лазерного излучения с выходной мощностью 600 Вт. Дана техническая оценка локальной дезинтеграции некоторых карбонатных пород c целью установления возможности и целесообразности разработки в дальнейшем технологических методов и средств добычи и переработки минерального сырья.

Обоснован выбор конструкции устройства для уравновешенного герметизатора. Проведены лабораторные исследования различных конструкций синхронизаторов, обеспечивающих совместную работу герметизирующих устройств. Представлены результаты лабораторных исследований режимов работы уравновешенного герметизатора с двумя различными конструкциями синхронизирующих устройств.

Изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований динамических процессов, происходящих в гидропневмоаккумуляторах сжатого воздуха шахт и рудников. Обоснована конструкция гидропневмоаккумулятора, позволяющая стабилизировать и повышать давление в шахтной пневмосети по сравнению с давлением сжатого воздуха, поступающим от компрессорной станции.

Рассмотрены условия и факторы, влияющие на устойчивость бортов карьеров и угольных разрезов, и обосновано применение метода электрической томографии для их изучения. Приведены результаты экспериментальных исследований физико-механических свойств горных пород, слагающих борта разреза Бикинского буроугольного месторождения. Предложена методика изучения ослабленных слоев и линз в геологическом разрезе с использованием средств электрической томографии.

Рассмотрена эффективность адаптации аэродинамических характеристик главных вентиляторов к изменяющимся вентиляционным режимам за срок службы шахт путем использования вентиляторов ВО со сменными листовыми лопатками рабочего колеса, выполненными по разным аэродинамическим схемам.

Для изучения флотационных и сорбционных свойств новых реагентов предложены методики искусственного нанесения микро- и наночастиц Au и Pt на измельченные минералы. Получены образцы пирита, арсенопирита и кварца, искусственно обогащенные наноразмерными частицами (НРЧ) золота. Методом восстановительной адсорбции из растворов Na₂[PtCl₆] и Na[AuCl₄] получены образцы пирротина с равномерно нанесенными микрочастицами платины. Рассмотрены области применения, методы исследования образцов и механизма взаимодействия реагента с микро- и наночастицами золота и платины в зависимости от условий обогащения сульфидов благородными металлами и свойств минерала носителя. Комплекс современных методов исследования взаимодействия реагента МТХ с золотом подтвердил селективные свойства нового комплексообразующего собирателя МТХ по отношению к золоту за счет его химического взаимодействия с золотом.

Изложены экспериментальные результаты исследований собирательной способности диизобутилового дитиофосфината (ДИФ) в сравнении с бутиловым и изобутиловым ксантогенатами, диизобутиловым и дибутиловым дитиофосфатами по отношению к пириту, халькопириту и другим сульфидам. Установлено повышение адсорбции собирателей на пирите в условиях беспенной флотации. При беспенной флотации пирита ДИФ константы скорости адсорбции и константы скорости флотации выше по сравнению с бутиловым ксантогенатом, в отличие от статических условий проведения эксперимента по адсорбции. При флотации соотношение констант скорости флотации ДИФ и бутилового ксантогената составляет 1.19, что согласуется с соотношением констант скорости адсорбции (1.18) в условиях беспенной флотации. Обоснована низкая селективность действия дитиофосфинатов при флотационном обогащении колчеданных медно-цинковых руд.

Представлены результаты исследования процессов комплексообразования модифицированного диэтилдитиокарбамата (ДЭДТКм) с ионами меди, железа и золота в растворе и адсорбции компонентов модифицированного раствора на поверхности золотосодержащих пирита и арсенопирита с применением методов УФ-спектроскопии, аналитической сканирующей электронной и лазерной микроскопии. Установлено, что модифицированный ДЭДТКм образует с золотом малорастворимые в воде соединения и избирательно адсорбируется на золотосодержащем пирите и арсенопирите, обеспечивая селективность действия по сравнению с ксантогенатом при флотации золотосодержащих сульфидов.

Представлены результаты исследований флотируемости апатита из бадделеит-апатит-магне-титовой руды рядом реагентов, выпускаемых отечественными и зарубежными производителями. Установлена более высокая селективность действия Фосфолана ПЕ65 и Arcomon SО по сравнению с омыленными жирными кислотами таллового масла.

Проведено молекулярное моделирование кластеров пирита простой и циклической структуры. Предложен индекс прогноза оценки активности собирателя (ПОАС) для анализа активности связывания собирателя с атомом кластера. Показано, что бутиловый диксантогенид более активно связывается с атомами кластера, чем тионокарбаматы типа Z 200 и ИТК. Исследован перенос заряда при взаимодействии кластера пирита с указанными собирателями. При монодентатном связывании наблюдается перенос заряда с минерала на атомы серы собирателя, при бидентатном — классический перенос заряда с донора собирателя на акцептор минерала. Высказано предположение, что при разложении ксантогенатов железа в кислой среде образуются диксантогениды, которые и определяют флотацию пирита. Окисление пирита с образованием элементной серы также способствует флотации пирита и приводит к усложнению депрессии пирита в щелочной среде.

Представлены результаты экспериментального изучения фазового состава шлаков черной и цветной металлургии, морфоструктурных параметров и физико-механических свойств отдельных фаз шлаков для оценки селективности их раскрытия по границам срастания фаз в аппаратах, реализующих разрушение свободным ударом. Обоснован критерий селективности дезинтеграции шлаков в аппаратах центробежно-ударного дробления в виде отношения микротвердости основных фаз шлака.

Приводятся результаты количественного определения центров адсорбции компонентов закладочных композитов и их изменения после измельчения. Для отходов обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов установлено корреляционное уравнение, подтверждающее зависимость активности поверхности от их дисперсности.