Главная – Журналы – Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых 2016 номер 2

Рассмотрена проблема разработки эффективных аналитико-экспериментальных методов для оценки физико-механических свойств пород и кристаллов на нано- и микроуровнях. Предложена модификация классических упругих решений задач контактной механики с помощью математического аппарата интегродифференцирования дробного порядка. Построены новые модели и алгоритмы для дальнейшего развития технологии изучения свойств и состояния геоматериалов на основе метода атомно-силовой микроскопии, описаны результаты выполненных экспериментов с использованием разработанных новых подходов применительно к расчетам модуля упругости углеводородов с нанодобавками.

Рассмотрены основные факторы, влияющие на формирование проницаемости угольных пластов в условиях естественного залегания при изменении напряженно-деформированного состояния массива, связанного с ведением горных работ. Предлагается аналитическая зависимость проницаемости от напряжений и количества сорбированного углем газа, определяющая параметры зоны фильтрации в угольном пласте и закономерности массопереноса. Проведено сопоставление полученного соотношения с известной моделью, отражающей структуру угля, а также с результатами экспериментальных исследований. Предложенная модель проницаемости угольного пласта при соответствующем подборе или экспериментальном определении ее параметров позволяет описать закономерности фильтрации и локализацию зон проницаемости в угольном пласте.

Описываются особенности развития природно-техногенной сейсмичности, трансформация графиков повторяемости при переходе от природной сейсмичности к природно-техногенной в горнодобывающем регионе и от техногенной сейсмичности на шахтах и рудниках к природно-техногенной. Показана сложная связь техногенной сейсмичности со сдвижением (оседанием) вышележащей толщи на рудниках - сейсмический процесс развивается вместе с оседанием, но в годы максимальных скоростей оседания сейсмическая активность снижается и возрастает при остановках и замедлениях процесса сдвижения. Особое внимание уделено оценкам сейсмической активности на подземных горных предприятиях; подробно описана методика, использующая комплексный параметр F , апробированная на ряде рудников и шахт и скорректированная на основании почти десятилетнего опыта применения.

Решение задачи о гидроразрыве для модели Христиановича - Гиртсма - де Клерка получено на основе модифицированной постановки, в которой в отличие от традиционного подхода используется скорость частиц вместо потока. Это позволило дополнить систему обыкновенных дифференциальных уравнений, возникающую после дискретизации по пространственной переменной, уравнением скорости фронта. Полученная полная система решена методом Рунге - Кутты при произвольных начальных условиях. Установлено и численно исследовано затухающее влияние начальных условий на ключевые параметры трещины (раскрытие, длину) в конце гидроразыва.

На основе выполненных экспериментальных исследований по определению прочности и трещиностойкости образцов долерита и габбро-диорита изгибом в зависимости от скорости нагружения показано, что кинетические постоянные, характеризующие прочностные свойства среды в модели С. Н. Журкова, имеют одинаковые значения при локализованном и нелокализованном разрушениях. Аналогичные результаты получены при разрушении образцов органического стекла с краевой трещиной.

Приведены результаты математических расчетов изменения параметров электромагнитных сигналов в модельной слоистой и дефектной диэлектрической твердотельной структуре при импульсном акустическом возбуждении. Показано, что в результате акустоэлектрических преобразований в таких структурах на двойных электрических слоях происходит передача энергии воздействующих акустических импульсов в энергию электромагнитных откликов. При этом амплитудно-частотные параметры излучаемых электромагнитных сигналов находятся в непосредственной связи с характеристиками детерминированных акустических воздействий и зарядовым состоянием слоистых и дефектных структур.

В техногенных образованиях золотороссыпных месторождений Приамурья (Дальний Восток России) определены минералы - спутники золота, относящиеся к группе попутных полезных компонентов. Учитывая комплексный характер техногенных отходов, обоснована необходимость учета и добычи попутных полезных компонентов на основе применение рациональных технологий.

Приведены результаты исследований по обоснованию рациональных технологических параметров открытого способа разработки Ошурковского месторождения апатитов с применением фрезерных комбайнов Wirtgen Surface Miner. Обоснованы основные зависимости производительности фрезерных комбайнов от горно-геологических и горнотехнических факторов. Построены лаговые модели и определены оптимальные значения проектной мощности карьера.

Проанализирована возможность стабилизации напряжения синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов в автономных системах электроснабжения с переменной частотой генерируемого напряжения. Способ стабилизации базируется на использовании последовательно включенного с генератором полупроводникового преобразователя электрической энергии, генерирующего реактивную мощность. Аналитически определены основные энергетические характеристики полупроводникового преобразователя и синхронного генератора, выявлены ограничения по диапазону частот на возможность использования данного способа, определен рациональный диапазон частот и полные мощности элементов системы.

Приведены результаты экспериментальных исследований состояния изоляций электрической сети на экскаваторах угольного разреза. Установлено, что ток однофазного замыкания на землю в сети напряжением до 1000 В имеет меньшее значение, чем ток уставки устройства защитного отключения. Предложен способ повышения эффективности работы устройства защитного отключения, применяемый на экскаваторах и буровых станках горнодобывающих предприятий. Разработанный способ основан на наложении постоянного тока на трехфазную сеть с фиксированной уставкой срабатывания защиты, где при прикосновении человека к токоведущим частям производится отключение электрооборудования за счет увеличения емкости фаз относительно земли.

Представлены новые экспериментальные данные по исследованию спектральных характеристик фотолюминесценции природных алмазов с глубоких горизонтов трубок “Мир” и “Интернациональная” (Республика Саха (Якутия)) в зависимости от состава основных и дополнительных оптически активных структурных дефектов в кристаллах и температурных режимов регистрации спектров с учетом кинетики люминесценции. Высказано предположение о возможности повышения эффективности фотолюминесцентной сепарации алмазных кристаллов за счет применения низкотемпературных воздействий.

На основе анализа сведений о флотации кварца, барита, гематита и корунда катионными реагентами (аминами) показана недостаточность применения термодинамического подхода для объяснения результатов флотации образованием одной формы сорбции по ионно-электростатическому механизму. Обсуждается применимость гипотезы, согласно которой при низких значениях рН собирательная способность реагента связана с закреплением в сорбционном слое ионной формы реагента по гидрофобному механизму. В щелочной области рН собирательная сила обусловлена образованием и осаждением в сорбционном слое минерала ионно-молекулярных ассоциатов. Данные формы сорбции закрепляются на предварительно гидрофобизированной по ионно-электростатическому механизму минеральной поверхности. Они обладают активностью по отношению к границе раздела “газ - жидкость” и при прорыве прослойки жидкости, разделяющей минеральную частицу и пузырек газа, способны переходить на указанную границу. Согласно гипотезе, возникает неравномерность поверхностного натяжения жидкости в прослойке и появляется поверхностная сила, снимающая кинетическое ограничение образованию флотационного агрегата. Аналитический обзор накопленных экспериментальных данных по применению катионных реагентов подтверждает предложенную гипотезу. Даны разъяснения о причине нарушения корреляционной связи поверхностного давления с собирательной способностью для начальных условий флотации.

Изучена минерализация пузырька воздуха зернами пирита. Выявлена зависимость изменения площади минеральной нагрузки пузырька воздуха от времени перемешивания суспензии, концентрации бутилового ксантогената калия и крупности пирита. Показана связь между площадью минерализации пузырька воздуха и массой минеральной нагрузки. На основе экспериментальных данных рассчитано количество зерен пирита узкого класса крупности, закрепляющихся на пузырьке воздуха за время перемешивания, и их масса. Рассчитаны значения физических сил, действующих на минеральную нагрузку пузырька воздуха пиритом крупностью - 0.1 + 0.071, - 0.071 + 0.044 и - 0.044 + 0 мм при разном времени перемешивания суспензии, значения абсолютной и удельной удерживающей силы.

Приведены аналитические данные и результаты исследований по разделению сульфидных минералов коллективных концентратов полиметаллических руд. Выбраны способы разделения минералов с близкими технологическими свойствами. Выявлены факторы, влияющие на эффективность разделения минералов упорных руд и полиметаллических концентратов. Приведены новые данные по активирующему влиянию катионов меди на флотируемость разновидностей сфалерита, галенита, пирита и пирротина и изучены факторы активирующего действия медных минералов. Изучено влияние разновидностей пирита и сульфидов цветных металлов на окисление, флотируемость и депрессию минералов. Исследованы способы разделения полиметаллических концентратов, предусматривающие многостадийную схему флотации с извлечением разновидностей труднофлотируемых минералов в черновые концентраты и продукты с выделением их в разных циклах. Разработан и рекомендован системный режим дозирования селективных собирателей, депрессоров, модификаторов, которые обеспечивают получение лучших результатов.

Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса деарсенизации золотосодержащей скородитовой руды в атмосфере водяного пара. Показано, что при обжиге скородита с пиритом в атмосфере перегретого водяного пара возможно полное удаление мышьяка и серы из исходного материала в виде его сульфидов и вскрытие благородного металла.

Выполнен сравнительный анализ международных стандартов определения упругих свойств горных пород при одноосном сжатии, отмечены их преимущества и недостатки. Представлены результаты измерения продольных и поперечных деформаций образцов горных пород, а также эталонных металлических образцов при сжатии с помощью экстензометров различного типа. Проанализирована возможность их использования для вычисления модуля упругости и коэффициента Пуассона материала при изменении температуры. Приведены примеры определения упругих свойств вмещающих пород на месторождении алмазов трубки “Ботуобинская” в талом и мерзлом состояниях.

Разработана автоматизированная система деформационного мониторинга борта карьера в составе автономного прибора-регистратора, датчиков деформаций, аналого-цифровых преобразователей, серверной и клиентской программ управления. Накопление данных осуществляется на сервере в режиме on-line через модем сотовой связи. Питание автономных устройств происходит от аккумуляторов с подзарядкой от солнечных батарей, что повышает ресурс работы системы в целом. Элементы системы апробированы на карьере кимберлитовой трубки “Нюрбинская”. Выполнен мониторинг деформаций в зоне разломов восточного борта карьера, проведена оценка уровня его геомеханической устойчивости.

Обосновывается актуальность использования цифровых космических материалов на региональном и локальном уровне для оперативной количественной оценки состояния природной среды в зонах деятельности предприятий горнопромышленного комплекса. Приводятся и анализируются результаты исследований состояния природной среды на примере территории размещения горнодобывающего предприятия, отрабатывающего открытым способом месторождение Гусевогорское (Свердловская область, Россия) титаномагнетитовых железных руд, содержащих примеси ванадия.

Представлены новые данные комплексной оценки экологического воздействия на окружающую среду в результате деятельности горнопромышленного комплекса южных регионов Дальнего Востока. Они базируются на использовании: материалов дистанционного зондирования Земли; нормализованного относительного индекса растительности для природно-горнотехнических систем; совмещения результатов расчета вегетационного индекса и цифровой модели рельефа для раздельной оценки техногенного влияния и естественных природных факторов; сопряженного анализа техногенного воздействия по средствам спутникового мониторинга и полевых работ; расчета эколого-экономического ущерба.