Представлена методика проведения оценки состояния ствола ВС-3 и вмещающего массива на руднике “Октябрьский” Октябрьского месторождения для обеспечения безопасного ведения очистных и подготовительных работ в условиях подработки массива богатых руд, с помощью которой можно проводить количественный и качественный анализ напряженно-деформированного состояния массива на отрабатываемых участках и делать выводы о мерах охраны выработок.
В.Д. Барышников1, В.Г. Качальский1,2, Д.В. Барышников1 1Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия v-baryshnikov@yandex.ru 2Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия kwg@ngs.ru
Ключевые слова: Породный массив, температурный дрейф, метод параллельных скважин, тензодатчик, деформация, напряженное состояние, Rock mass, temperature drift, parallel boreholes method, strain gauge, deformation, stress, stress-strain state
Страницы: 12-16
Рассмотрены задачи разработки технических и программных средств при проведения натурных исследований напряженно-деформированного состояния в породном массиве, для решения которых использован метода компенсации температурного дрейфа и экспоненциального сглаживания сигналов от тензодатчиков. Показано, что модули программного обеспечения позволяют в режиме реального времени наблюдать процесс радиальных смещений контура измерительной скважины при бурении и нагружении параллельной возмущающей скважины, а также сохранять в файлах исходные данные для их камеральной обработки и архивирования.
Выполнены лабораторные испытания физико-механических свойств вмещающих пород трубки “Ботуобинская” АК “АЛРОСА” по трем скважинам глубиной 600 м. Дана оценка прочностных характеристик горных пород в талом и мерзлом состояниях. Приведены результаты исследований различных литотипов горных пород и установлены зависимости их прочностных характеристик от влажности.
В.И. Востриков, С.Ю. Гаврилов, П.А. Цой
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия vvi.49@mail.ru
Ключевые слова: Физическая модель, стенд, квазистатическое нагружение, деформация, тепловое поле, Physical model, test bench, quasi-static loading, deformation, thermal field
Страницы: 22-27
На моделях из оргстекла с цилиндрическим отверстием проведено физическое моделирование для исследования деформационных процессов при квазистатической нагрузке. Регистрировались тепловое и деформационное поля. Их анализ показал, что в модели возникают четыре области: две - слева и справа от полости, которые воспринимают основную нагрузку, и две - сверху и снизу от нее, подверженные небольшим нагрузкам. Высокие значения температуры регистрируются на боковых поверхностях отверстия, что указывает на значительные деформации этих участков. При сбросе нагрузки температура модели резко падает, становится меньше температуры окружающей среды и в дальнейшем постепенно повышается.
В.И. Востриков1, В.Н. Опарин1, О.М. Усольцева1, С.Н. Мулев2 1Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия vvi.49@mail.ru 2ОАО "Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела" - Межотраслевой научный центр ВНИМИ, Санкт-Петербург, Россия
Ключевые слова: Рудник, сейсмологическая информация, кинематические характеристики, параметр удароопасности, массив горных пород, Mine, seismological information, kinematic characteristics, the parameter of rock-burst hazard, rock massif
Страницы: 28-34
Выполнен анализ обширного банка сейсмологической информации по одному из глубоких рудников Норильско-Талнахского месторождения полиметаллов с целью оценки удароопасности массивов горных пород. Предложен критерий, основанный на отношении кинематических характеристик сейсмических процессов, в качестве которых используются скорость миграции приведенного центра сейсмоэнерговыделения и кажущаяся скорость смежных по времени их проявления афтершоков отдельных крупных сейсмособытий в пределах контролируемых зон концентрации напряжений шахтных полей. Установлено, что минимальное значение этого параметра характеризует состояние контролируемого участка массива горных пород как удароопасное. В такие периоды времени происходят наиболее значимые по энергии сейсмособытия, в результате которых массив горных пород “сбрасывает” накопленную энергию. Затем значение параметра удароопасности увеличивается, и контролируемый участок переходит в неудароопасное состояние. Верификация предлагаемого параметра оценки удароопасности массивов горных пород по руднику “Скалистый” Норильского месторождения полиметаллов за период 2015 - 2017 гг. показала, что отношение кинематических характеристик сейсмических процессов с высокой степенью достоверности может служить в качестве критерия удароопасности контролируемых участков массивов горных пород.
Разработан и изготовлен экспериментальный вариант многоканальной измерительно-вычислительной системы “Карьер”, включающей в себя измерительные комплексы “Карьер-Л” и “Карьер-Т”. В 2017 г. комплексы проходили проверку работоспособности в режиме непрерывного мониторинга на карьере алмазоносной трубки “Зарница”. Контролировалось состояние участка “кромка - бермы” и участка с трещиной. Приводятся результаты мониторинга.
Представлена программа выбора параметров гидроударников одностороннего прямого и обратного действия, в основу которой положены табличные данные безразмерных характеристик гидроударных систем в пространстве их основных критериев подобия. Пользователю предоставляется возможность задавать набор стартовых параметров и характеристик гидроударной системы в виде их значений и возможных ограничений. Показано, что результатом работы программы является определение всех параметров, необходимых для эскизного проектирования гидроударного устройства. Программа разработана на языке Java, имеет графический интерфейс, включающий меню, панель инструментов, диалоговые окна ввода стартовых параметров и вывода таблицы вариантов основных параметров, а также размеров бойка и графиков динамических характеристик рабочих циклов.
Представлена методика измерения ускорений, генерируемых в элементах системы “боек - инструмент” при ее взаимодействии с горным массивом. Приведены осциллограммы измерений, дан их анализ. Обсуждены количественные аспекты явления, сделана попытка выявить взаимосвязь между количественными показателями ударных импульсов и результатами разрушения.
Представлена физическая модель гидроударного устройства, в котором регулировка частоты осуществляется типовым регулятором расхода, энергии удара - оригинальным распределителем с дроссельным управлением, позволяющим производить задержку движения бойка перед началом фазы обратного хода. Проведены серии опытов с регистрацией характеристик рабочих циклов, необходимых для анализа динамики системы. Даны рекомендации по улучшению работы ударного устройства.
Б.Б. Данилов, Д.О. Чещин
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия bbdanilov@mail.ru
Ключевые слова: Бурение, прокол, скважины, расширители, бестраншейные технологии, Drilling, puncture, holes, hole-reaming tool, trenchless technologies
Страницы: 57-60
Выполнен сравнительный анализ технологических особенностей способов прокола, продавливания и их комбинирования при сооружении горизонтальных скважин в грунтовом массиве. Приведены результаты экспериментальных исследований процесса взаимодействия скважинообразующего инструмента с грунтом для указанных способов. Обоснована перспективность комбинированного способа для расширения технологических возможностей процесса сооружения скважин.
Приведены результаты опытно-промышленных испытаний по снижению количественных показателей разубоживания в камерных системах разработки с закладкой выработанного пространства, применяемых в ЗФ ПАО “ГМК “Норильский никель”. Установлены рациональные параметры буровзрывных работ.
В.Ф. Демин1, Н.А. Немова2 1Карагандинский государственный технический университет, Бульвар Мира 56, г. Караганды 100027, Республика Казахстан vladfdemin@mail.ru 2Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Красный проспект 54, г. Новосибирск 630091, Россия nemova-nataly@mail.ru
Ключевые слова: Поддержание выемочных выработок, устойчивости горных выработок, геомеханика, технология упрочнения приконтурного массива, анкерование, Maintenance of excavation workings, stability of mine workings, geomechanics, peripheral massif strenghtening technology, anchoring
Страницы: 68-72
Для оценки устойчивости горных выработок исследован механизм деформирования, сдвижения и обрушения пород в структурно нарушенном неоднородном массиве. Определены технологические регламенты для крепления почвы выработки с учетом состояния массива горных пород и параметры анкерной крепи, при которых обеспечивается безопасность и эффективность эксплуатации выработок.
Р.А. Дягилева, К.О. Соколов
Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН, Якутск, Россия radadyagileva@mail.ru
Ключевые слова: Подземные льды, георадиолокация, моделирование, критерии интерпретации, буровзрывные работы, криолитозона, Underground ice, GPR, simulation, interpretation criteria, drilling-and-blasting operations, cryolithic zone
Страницы: 73-77
Рассмотрена проблема инженерно-геологического обеспечения буровзрывных работ в массиве мерзлых пород, где присутствуют подземные льды, снижающие эффективность взрывов. Проведен обзор методов поиска подземных льдов и предложен метод георадиолокации как один из наиболее оперативных и производительных. Разработаны критерии идентификации подземных льдов, которые позволяют использовать метод георадиолокации для поиска пластовых льдов, упрощают и ускоряют обработку георадиолокационных данных.
В.А. Еременко1, Ю.П. Галченко2, А.В. Мясков1, М.А. Косырева1 1Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС", Ленинский проспект 6, г. Москва 119049, Россия prof.eremenko@gmail.com 2Институт проблем комплексного освоения недр им. Н. В. Мельникова РАН, Крюковский тупик 4, г. Москва 111020, Россия schtrek33@mail.ru
Ключевые слова: Природно-технические системы, горно-технические системы, напряженно-деформированное состояние массива, конвергентная горная технология, каркас, камеры, флюидонесущие горизонты, закладка, программы Map3D и RocData, Natural-engineering systems, mining-engineering systems, stress-strain state, convergent mining technology, frame, rooms, fluids containing horizons, backfill, Map3D and RocData software
Страницы: 78-85
Выполнены фундаментальные исследования по обоснованию путей реализации идей и принципов конвергенции знаний технических и биологических наук при развитии минерально-сырьевого комплекса. Предложена методологическая концепция создания конвергентной горной технологии подземной разработки мощных рудных месторождений. Рассмотрены конструктивные особенности ее “каркасного” варианта и обоснован рациональный порядок отработки выемочных блоков. Осуществлено численное моделирование напряжений и упругих деформаций на контуре каркаса и очистных блоков при различных критериях нарушенности горного массива.
Исследованы условия, которые необходимо учитывать при разработке оборудования для поинтервального гидроразрыва угольного пласта. Установлена целесообразность обеспечения пакера специальной конструкцией в виде профилированной лопатки для прохождения заштыбованных участков скважины. Показано, что результатом применения экспериментального оборудования стало увеличение дебета метана из скважины в 2.5 раза.
В.П. Ефимов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия efimov-pedan@mail.ru
Ключевые слова: Растяжение, "бразильский метод", разрушение, прочность, трещиностойкость, интегральный критерий прочности, Tension, "Brazilian method", failure, strength, fracture resistance, integral strength criterion
Страницы: 90-96
Апробирован метод определения характеристик прочности горных пород в условиях растяжения, основанный на испытаниях образцов с осевыми отверстиями разного диаметра, нагруженных по диаметру. Приведены результаты испытаний образцов горных пород и имитирующих их сред в виде кернов с осевым отверстием, разрушенных по диаметру. Обработке результатов испытаний проведена с применением градиентного и интегрального критерия прочности. Выполнено сравнение значений трещиностойкости и прочности на растяжение, полученных на основе данного подхода, с измеренными стандартным способом.
Представлены результаты механико-математического моделирования движения подъемного сосуда (скипа) на подземных рудниках. Разработан алгоритм численного решения полученной модели с использованием данных действующей системы мониторинга плавности движения скипа. Алгоритм позволяет в реальном времени найти влияние силового воздействия скипа на направляющие - горизонтальные компоненты воздействия на проводники в месте их контакта со скипом. Проведена оценка горизонтальных деформаций в проводниках, а также возможности возникновения пластических деформаций и момента от действующих усилий в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси скипа.
Представлены результаты математического моделирования деформационных процессов в массиве горных пород в окрестности контура выработки, происходящие до возведения основной бетонной крепи для случая вертикальной проходки (ствола) в многослойном породном массиве. Предложен алгоритм решения геомеханических модельных задач такого типа. Проведена оценка областей нарушения сплошности и разрушения в окрестности выработки в соответствии с различными предельными критериями. Модельные исследования выполнены с использованием расчетных схем на базе метода конечных элементов. Показано, что необходима проверка массива горных пород на наличие опасных зон более чем одним критерием в связи с тем, что нарушение сплошности может быть вызвано различными факторами.
Д.В. Зедгенизов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия dimzed2001@mail.ru
Ключевые слова: Качество управления, воздухораспределение, регулирование, тоннельный вентилятор, метрополитен, Quality of automatic control, air distribution, automatic control, tunnel ventilator, underground railway
Страницы: 108-112
Выполнен анализ основных показателей качества автоматического управления проветриванием метрополитенов мелкого заложения. Обоснован выбор ряда показателей качества автоматического управления системами регулирования частоты вращения ротора тоннельного вентилятора и угла открытия створок регулятора воздухораспределения.
Разработана и представлена технологическая схема гидродинамического воздействия на углепородный массив, включающая ввод пакера в скважину, ее герметизацию, собственно гидроразрыв, разгерметизацию скважины и перемещение пакера. Исследован процесс формирования и развития трещин при нагнетании флюидов в горные породы. Показано, что процесс разупрочнения угольного пласта происходит под воздействием серии повторяющихся импульсов изменения давления жидкости в прискважинном пространстве. Обсуждены результаты оценки состояния угольного пласта до и после стимулирования его газоотдачи сейсмологическим методом.
С.В. Клишин
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия sv.klishin@gmail.com
Ключевые слова: Подземная разработка месторождений, площадный выпуск, горная масса, самообрушение, численное моделирование, метод дискретных элементов, Underground mining, discharge flow, rock mass, self-caving, numerical modeling, discrete element method
Страницы: 118-123
На основе метода дискретных элементов в трехмерной постановке выполнено численное моделирование процесса площадного выпуска угля при подземной разработке мощных пологих угольных пластов с применением технологии самообрушения. Дискретные элементы представлены в виде кластеров, составленных из трех сферических частиц с заданным распределением по радиусам. При расчете касательных сил, действующих между дискретными элементами, учитываются сухое трение и сопротивление качению. Приведены кинематические картины выпуска горной массы в зависимости от количества и расположения выпускных отверстий, определены зоны их взаимного влияния.
К.А. Коваленко
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия kovalenko-ksusha@mail.ru
Ключевые слова: Мышьяк, брусит, марганцевая руда, окисление, сорбционная очистка, сточные воды, Arsenic, brucite, manganese ore, oxidation, sorption treatment, waste water
Страницы: 124-129
Показано, что деятельность горнодобывающих и горно-перерабатывающих предприятий связана с поступлением значительных концентраций высокотоксичных соединений мышьяка в водный бассейн. Отмечено, что перспективными методами очистки водных сред от мышьяка являются сорбционные технологии с применением доступных природных сорбентов и окислителей. Рассмотрены результаты сорбционного удаления соединений мышьяка на магний- и марганецсодержащих минералах. Установлено, что использование данного природного минерального сырья позволит значительно повысить эффективность природоохранной деятельности предприятий горного производства.
И.В. Колыхалов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия ikolykhalov@mail.ru
Ключевые слова: Физическое моделирование, трещина гидроразрыва, форма трещины, вязкая жидкость, горное давление, Physical modeling, hydraulic fracturing crack, crack form, viscous fluid, rock pressure
Страницы: 130-134
Приведены результаты экспериментального исследования развития трещины гидроразрыва пласта вязкой жидкостью, образующейся изначально из зародышевой дисковой трещины, в условиях сжатия. Получены экспериментальные зависимости формы трещины от скорости нагнетания и вязкости рабочей жидкости. Проанализировано ее влияние на параметры развивающихся трещин.
Обоснованы актуальность и преимущества технологии бурения с одновременной обсадкой применительно к проходке скважин с поверхности для дегазации угольных пластов. Приведены описание и принцип действия оборудования, применяемого при бурении с одновременной обсадкой. Описан опыт порционной очистки скважин от грунта. Представлены результаты исследования чистого бурения скважины в стратифицированном грунтовом массиве.
Обоснованы требования для достижения близких к реальным условиям численных гео-механических оценок. Выявлены ограничения в моделировании, предопределяющие надежность и точность прогноза механического поведения массива пород и горнотехнических конструкций. Показано, что создание геомеханической модели для действующего или нового осваиваемого рудника позволит на качественно новом уровне решать вопросы оперативного выбора способа управления состоянием массива пород на стадии вскрытия, подготовки и очистной выемки минерального сырья, а также разработать комплекс научно-обоснованных рекомендаций и инженерно-технических мероприятий по решению вопросов безопасной отработки месторождения на разных этапах ведения горных работ с приемлемыми рисками для предприятия. При выполнении численного моделирования учету трещиноватости массива горных пород следует уделять особое внимание.
Проведены экспериментальные исследования герметичности цементного камня при воздействии на него скважинного виброисточника. Установлено, что цементный камень, в исходном состоянии имеющий трещиновато-пористую структуру, сохраняет ее при статическом силовом воздействии. При появлении виброимпульсного воздействия в локальной зоне силового контакта в течение первых 10 ч работы исходная структура микротрещин преобразуется в динамическую структуру, при этом в 2 - 3 раза увеличивается значение относительного снижения давления опрессовки. Показано, что прорыва жидкой фазы через тело цементного камня при нормативном градиенте давления не происходит, что гарантирует отсутствие опасности возникновения заколонных перетоков флюида и воды из-за проведения внутрискважинного вибровоздействия.
А.М. Красюк, И.В. Лугин, П.В. Косых
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия krasuk@cn.ru
Ключевые слова: Вентилятор, рабочее колесо, вентиляционный канал, структура воздушных потоков, Fan, impeller, ventilation channel, structure of air flow
Страницы: 157-162
Выполнен анализ полей скоростей воздушного потока в подводящем канале главной вентиляторной установки с вентиляторами серии ВОД (аэродинамическая схема ОВ-84 ЦАГИ) и во входных элементах вентилятора. Показано, что на входе в вентилятор имеется значительная неравномерность потока, которая уменьшается по мере движения воздуха в проточной части вентилятора. Обоснован способ модернизации вентилятора путем замены двухступенчатого ротора на высоконагруженный одноступенчатый по схеме “входной направляющий аппарат - рабочее колесо - спрямляющий аппарат”, что позволяет достичь требуемой равномерности воздушного потока на входе в рабочее колесо, повысить ресурс работы подшипниковых опор ротора за счет значительного снижения его массы.
Е.Г. Куликова, В.М. Усольцев
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия shevchyk@ngs.ru
Ключевые слова: Упругий рабочий орган, дебалансный вибровозбудитель, рассогласование парциальных частот, длина волны, амплитуда колебаний, фазовый угол, Flexible working tool, unbalanced vibration exciter, mismatch of partial frequencies, wavelength, amplitude of oscillations, phase angle
Страницы: 163-169
Представлены результаты физического моделирования динамики протяженного рабочего органа малой изгибной жесткости, приводимого в действие двумя инерционными вибровозбудителями. Установлено влияние конструктивных параметров транспортирующего устройства на рассогласование парциальных частот, при которых сохраняется синхронный режим работы вибровозбудителей, а также на угол сдвига их фаз.
В.А. Кутуев, С.Н. Жариков
Институт горного дела УрО РАН, Екатеринбург, Россия slavik1988@mail.ru
Ключевые слова: Сейсмическое действие взрыва, сейсмоустойчивость, взрывные работы, разрушение горных пород, физико-механические свойства горных пород, газопровод высокого давления, безопасные расстояния, Seismic effect of blasting, seismic resistance, blasting operations, destruction of rocks, physical and mechanical properties of rocks, high pressure gas pipeline, safe distances
Страницы: 170-175
Представлены результаты исследования допустимой динамической нагрузки на площадку прокладки газопровода высокого давления, размещенного в границах горного отвода, в связи с производством взрывных работ на карьере ОАО “Сухоложскцемент”. Приведена методика для расчета допустимых расстояний от технологического взрыва в карьере до газопровода в зависимости от массы ВВ в ступени, коэффициента грунтовых условий и допустимой скорости сейсмических колебаний. Установлено, что путем изменения массы в ступени замедления можно полностью исключить негативное влияние взрыва на район укладки газопровода. Предложена расчетная схема для определения безопасных расстояний до газопровода высокого давления в зависимости от угла борта и глубины проведения взрывных работ в карьере.
Н.Г. Кю
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия Ku.nik1945@mail.ru
Ключевые слова: Шаровая полость, резание горной породы, скважина, форма резцов, алмазные вставки, Ball cavity, rock cutting, borehole, cutter shape, diamond inserts
Страницы: 176-180
Рассмотрены конструктивные особенности и принципы работы образователей шаровых полостей в породном массиве через скважины. Предложено техническое решение формирования сферических полостей и показано преимущество его использования для оценки напряженного состояния породного массива методом гидравлического разрыва горных пород по сравнению с другими средствами.
Представлены результаты численного моделирования процесса теплообмена между поездом и тоннельным воздухом в холодный период года для тоннелей, эксплуатируемых в условиях резко континентального климата Сибири и Дальнего Востока. Моделирование проведено в нестационарной плоской осесимметричной постановке. Получены зависимости для составляющих теплового баланса транспортных тоннелей от температуры наружного воздуха и технологических режимов работы портального оборудования тоннелей.
П.В. Меньшиков, С.С. Таранжин, А.С. Флягин
Институт горного дела УрО РАН, Екатеринбург, Россия menshikovpv@mail.ru
Ключевые слова: Взрывные работы, предохранительные укрытия, сплошные и газопроницаемые укрытия, укрытие из шин, маты, взрывание в стесненных условиях, безопасность от разлета кусков горных пород, Blasting works, safety shelters, solid and gas-permeable shelters, tire mats, mats, blasting in constrained conditions, safety against flyrock
Страницы: 186-192
Показана возможность применения комбинированных предохранительных укрытий при проведении взрывных работ в стесненных условиях вблизи городской застройки. Разработаны новые схемы и конструкции укрытий из шин автосамосвалов при их соединении с помощью канатных и цепных строп, сетки “рабица” и матов из конвейерных лент, которые обеспечивают безопасность взрывных работ, предотвращая разлет кусков горных пород и частично воздействие ударной воздушной волны.
А.А. Неверов1, С.А. Неверов1, Ю.Н. Шапошник1, А.И. Конурин1, С.Н. Шапошник2 1Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия 2Восточно-Казахстанский государственный технический университет, Усть-Каменогорск, Республика Казахстан shaposhnikyury@mail.ru
Ключевые слова: Закладочный и рудный массивы, искусственная кровля, разрушение горных пород и закладки, деформационные характеристики закладки, численное моделирование, Backfilling and ore masses, artificial roof, failure of rocks and backfilling, strain backfilling characteristics, numerical simulation
Страницы: 193-199
Рассмотрено влияние конструктивных особенностей выемки на напряженно-деформированное состояние и устойчивость массива горных пород и закладки в границах блока 12с на уровне 11 горизонта Орловской шахты. Установлены основные факторы обрушений закладки в выработанное пространство отработанных очистных заходок.
На основе геолого-структурных особенностей рудного поля шахты “Глубокая” рудника “Скалистый” разработана параметрическая 3D-модель для численной оценки напряженно-деформированного состояния тектонически активного массива горных пород. Получены прогнозные карты напряженного состояния блочной геосреды при различной последовательности и стадиях отработки глубокозалегающих рудных тел С-5, С-6, С-6(л) Октябрьского месторождения. Установлены порядок и наиболее безопасное направление фронта развития горных работ при отработке рудных залежей.
С.А. Павлов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия pavlov_s_a@inbox.ru
Ключевые слова: Реверсивный режим, рудник, местные аэродинамические сопротивления, стационарное возду-хораспределение, рудничная вентиляция, Reversing mode, mine, local aerodynamic resistances, stationary air distribution, mine ventilation
Страницы: 207-211
Представлены результаты исследования изменения величины местных аэродинамических сопротивлений при реверсировании потока воздуха. На основе метода конечных объемов, рассчитаны коэффициенты аэродинамических сопротивлений типовых элементов вентиляционной сети шахт и рудников. Приведена сравнительная оценка полученных значений с аналитическими расчетами. Установлено взаимовлияние местных аэродинамических сопротивлений, близкорасположенных в вентиляционной сети в нормальном и реверсивном режимах проветривания.
С.А. Павлов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия pavlov_s_a@inbox.ru
Ключевые слова: Рециркуляция, рециркуляционная сбойка, вентиляционная сеть, рудничная вентиляция, вентилятор главного проветривания, энергопотребление, Recirculation, recirculation connection, ventilation network, mine ventilation, main mine fan, power consumption
Страницы: 212-217
Рассмотрен способ снижения потребляемой мощности вентилятора главного проветривания рудника за счет применения частичной рециркуляции воздушного потока. Проанализированы результаты численных экспериментов по расчету воздухораспределения на математической модели вентиляционной сети рудничного горизонта. Определены зависимости потребляемой мощности на его проветривание от протяженности горизонта и расстояния между забоем и циркуляционной сбойкой.
А.В. Панов, Н.А. Мирошниченко
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия anton-700@yandex.ru
Ключевые слова: Массив горных пород, напряженно-деформированное состояние, геомеханическая модель, геодезические данные, смещения, обратная задача, метод конечных элементов, Rock mass, stress strain state, geomechanical model, geodetic data, displacements, inverse problem, finite element method
Страницы: 218-223
Рассмотрен метод, позволяющий оценить деформационные характеристики несущих элементов камерно-столбовой системы подземной разработки, а также определять горизонтальные компоненты природного поля напряжений. Метод основан на решении обратных задач смешанного типа в рамках двумерной упругой модели среды. Численными расчетами, выполненными для типичной конфигурации выработанного пространства, с использованием синтетических входных данных (относительных смещений точек контура выработанного пространства, зарегистрированных методами подземной геодезии) установлен объем данных, необходимый для обеспечения однозначной разрешимости обратной задачи.
К.К. Размахнин
Институт горного дела им Н. А. Чинакала СО РАН, Чита, Россия constantin-const@mail.ru
Ключевые слова: Цеолитсодержащие породы, обеспечение экологической безопасности, комплексное использование, обогащение и переработка, Zeolite-bearing rocks, providing for environmental safety, integrated use, beneficiation and processing
Страницы: 224-229
Дана оценка ресурсному потенциалу цеолитсодержащих пород Восточного Забайкалья, рассмотрены геоэкологические аспекты их добычи и комплексной переработки. Определена доля влияния климата на устойчивость природных комплексов при негативном воздействии цеолитового производства. Предложены основные направления по снижению техногенной нагрузки на окружающую среду.
С.В. Сердюков, А.Н. Дробчик
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия ss3032@yandex.ru
Ключевые слова: Скважинные измерения, горные породы, упругие свойства, прибор, одноосное нагружение, контур скважины, деформация, Well measurements, rocks, elastic properties, downhole tool, uniaxial loading, well contour, deformation
Страницы: 230-234
Рассмотрено экспериментальное скважинное оборудование для измерения упругих свойств скальных горных пород, обеспечивающее регулируемое одноосное нагружение стенок необсаженной скважины перпендикулярно ее оси и измерение деформаций в широком диапазоне нагрузок с автоматической регистрацией получаемых данных.
В.М. Серяков
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия vser@misd.nsc.ru
Ключевые слова: Породный массив, выработка, крепь, напряженно-деформированное состояние, метод расчета, алгоритм, зоны опорного давления, Rock mass, development, support, stress-strain state, calculation method, algorithm, bearing pressure zones
Страницы: 234-238
Предложен метод расчета напряженно-деформированного состояния крепи, позволяющий при любых значениях их механических параметров учитывать величину смещений контура выработки до его контакта с крепью. Метод основан на использовании матрицы жесткости, формируемой для нетронутого горными работами породного массива. Моделирование образования выработки и совместного деформирования крепи и приконтурного массива проведено с помощью итерационных процедур методов начальных напряжений и начальных деформаций. Разработан алгоритм и комплекс программ для расчета нагрузок на крепь горных выработок.
Рассмотрен способ интенсификации процесса разрушения горных пород при алмазном бурении глубоких скважин. Для повышения частоты вращения породоразрушающего инструмента предложена принципиально новая кинематическая схема синусошарикового роторно-мультипликаторного бура. Теоретически обоснованы возникающий реактивный момент и требуемая сила прижатия башмаков тормозного устройства. С помощью роторно-мультипликаторного бура можно осуществлять бурение в режимах, близких к оптимальным, и повысить механическую скорость процесса в 1.5 - 2.0 раза, а оснащение его специальными съемными узлами позволит применить в бурении скважин со съемными керноприемниками.
Изложен способ извлечения из скважины колонны прихваченных труб с помощью специального устройства для развинчивания труб в скважине (УРТ) при бурении и капитальном ремонте глубоких скважин. Исследованы основные рабочие технические параметры УРТ. Для передачи необходимого крутящего момента в конструкции устройства применена схема синусошарикового реверсивного редуктора с заторможенным водилом и многорядным зацеплением. Опытный образец разработанного устройства УРТ прошел испытания в производственных условиях, по результатам которых скорректирована рабочая техническая документация, подготовлены методические указания по реализации способа извлечения аварийной колонны.
С.В. Сукнев
Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН, Якутск, Россия suknyov@igds.ysn.ru
Ключевые слова: Сжатие, геосреда, цилиндрическая полость, квазихрупкое разрушение, масштабный эффект, градиентный критерий, Compression, geomedium, cylindrical cavity, quasi-brittle fracture, size effect, stress gradient criterion
Страницы: 249-254
Экспериментально исследовано формирование трещин отрыва в геосреде, содержащей цилиндрическую полость и подверженную неравномерно распределенному сжатию. Обнаружено существенное влияние диаметра отверстия на локальную прочность материала. Предложен новый критерий квазихрупкого разрушения материала в зоне концентрации растягивающих напряжений, содержащий комплексный параметр, характеризующий размер зоны предразрушения и учитывающий не только структуру материала, но и его пластические свойства, геометрию выработки и условия нагружения. Результаты расчетов хорошо согласуются с полученными экспериментальными данными.
П.Н. Тамбовцев
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия tambovskiyp@mail.ru
Ключевые слова: Грунтовый массив, обсадка дегазационных скважин, стальные трубы, пневмоударная машина, энергия удара, расход воздуха, параметры рабочего цикла, Soil, casing of degassing holes, steel pipes, pneumatic percussion machine, blow energy, air flow rate, operating cycle parameters
Страницы: 255-260
Для образования дегазационных скважин угольных пластов обоснована конструктивная схема гравитационного пневмоударного устройства, обеспечивающего эффективное погружение обсадных труб в грунтовый массив. Методом численного моделирования исследована динамика его рабочего цикла, установлены рациональные конструктивные параметры, определены значения энергии и частоты ударов, расхода сжатого воздуха в зависимости от величины давления сжатого воздуха в магистрали. Проведена сравнительная оценка массогабаритных и динамических характеристик гравитационного устройства с известными аналогами.
О.М. Усольцева, В.И. Востриков, П.А. Цой, В.Н. Семенов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия usoltseva57@mail.ru
Ключевые слова: Сдвиг, нарушение сплошности, прочность, микросейсмическая эмиссия, Shear loading, rock joint, strength, microseismic emission
Страницы: 261-266
Выполнен анализ параметров сигналов микросейсмической эмиссии: количества сигналов, накопленных за десятисекундный интервал, их амплитуды и частоты в соответствии со стадией нагружения диаграммы “касательное напряжение - время” при сдвиговом деформировании образцов горных пород. Эксперименты проведены на сплошных образцах из глинистой коры выветривания и образцах туфопесчаника, содержащих нарушения сплошности с различной шероховатлстью поверхности. Показано, что процесс сдвигового нагружения можно разделить на следующие стадии: линейный участок зависимости “касательное напряжение - время”, нелинейный в окрестности пиковой нагрузки и постпиковый. Установлено, что каждой стадии соответствуют определенные закономерности изменения параметров сигналов микросейсмической эмиссии, которые могут быть использованы для прогнозных оценок начала разрушения горной породы.
О.М. Усольцева, С.В. Сердюков, П.А. Цой, Л.А. Рыбалкин, В.Н. Семенов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия usoltseva57@mail.ru
Ключевые слова: Лабораторный эксперимент, уголь, пористость открытая, общая, поверхностная, Laboratory experiment, coal, open porosity, total porosity, surface porosity
Страницы: 267-271
Проведена серия экспериментов по определению пористости на угольных образцах тремя методами: открытой пористости - методом насыщения жидкостью, поверхностной - по поверхности аншлифа в ультрафиолетовом свете на комплексе Минерал-7 (с помощью люминофорного заполнения пор) и общей пористости - томографическим методом на ЯМР-релаксометре “МСТ-05”. Анализ показал, что традиционный метод дает сильно заниженные результаты. Установлено, что для корректировки характеристик открытой и общей пористости необходимо использовать их комплексирование, делая акцент на одном из указанных методов в зависимости от предстоящих задач.
Представлены конструктивные решения, связанные с созданием скоростного дебалансного виброисточника, обоснованы горно-геологические условия его применения и предложены технологические схемы работы в продуктивной скважине. На основе проведенного модального и статического анализа конструкции вала с присоединенной массой определены критические частоты источника, а также напряжения и деформации, возникающие при его работе на этих частотах. Сформулированы технические требования для его безаварийной эксплуатации в скважине совместно с электроцентробежным насосом при наличии механических примесей в добываемом флюиде.
Е.А. Христолюбов1, Е.Е. Узун1, А.А. Еременко2,3, И.Н. Мокроусов2 1Горно-Шорский филиал АО "Евраз ЗСМК", п. Шерегеш, Россия Evgeny.Khristolubov@evraz.com 2Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия eremenko@ngs.ru 3Кузбасский Государственный Технический Университет им. Т. Ф. Горбачева, Кемерово, Россия
Ключевые слова: Взрывные работы, скважина, заколообразование, выработки, сейсмическая энергия, анализ, профилактические мероприятия, Blasting operations, borehole, flaw formation, mine workings, seismic energy, analysis, preventive measures
Страницы: 278-282
Выполнен анализ влияния взрывных работ на геомеханическое состояние массива горных пород при обрушении блоков, создании компенсационных камер и подсечных пространств. Установлено воздействие сейсмической энергии взрывов на количество толчков в выработках и их сопряжениях. Показано, что наибольшее количество обрушений происходит при взрывах с энергией 106 и 107 Дж на расстояниях 40 - 300 м и более, при массе ВВ 300 т их объемы составляют 15 м3.
П.А. Цой1,2, О.М. Усольцева1 1Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия paveltsoy@mail.ru 2Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: Горные породы, коэффициент хрупкости, модуль упругости, модуль спада, Hard rocks, brittleness coefficient, modulus of elasticity, modulus of weakening
Страницы: 283-286
Представлена модификация критерия степени хрупкости Тарасова Б. Г., рассмотренная в терминах угловых коэффициентов, определяемых на основе диаграммы “напряжение - деформация”.
П.А. Цой1,2, О.М. Усольцева1 1Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия paveltsoy@mail.ru 2Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: Деформации, бесконтактное измерение, корреляция цифровых изображений, образцы горных пород, Strains, contactless measurement, digital image correlation, hard rock samples
Страницы: 287-289
Рассмотрен бесконтактный метод измерения деформаций, возникающих в процессе нагружения горных пород и эквивалентных геоматериалов, с помощью виртуальных экстензометров. Проанализированы особенности проведения измерений в зависимости от геометрической формы и поверхности образца.
