|
|
|
Главная – Журналы – Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых 2020 номер 6
Array
(
[SESS_AUTH] => Array
(
[POLICY] => Array
(
[SESSION_TIMEOUT] => 24
[SESSION_IP_MASK] => 0.0.0.0
[MAX_STORE_NUM] => 10
[STORE_IP_MASK] => 0.0.0.0
[STORE_TIMEOUT] => 525600
[CHECKWORD_TIMEOUT] => 525600
[PASSWORD_LENGTH] => 6
[PASSWORD_UPPERCASE] => N
[PASSWORD_LOWERCASE] => N
[PASSWORD_DIGITS] => N
[PASSWORD_PUNCTUATION] => N
[LOGIN_ATTEMPTS] => 0
[PASSWORD_REQUIREMENTS] => Пароль должен быть не менее 6 символов длиной.
)
)
[SESS_IP] => 3.147.28.111
[SESS_TIME] => 1732179754
[BX_SESSION_SIGN] => 9b3eeb12a31176bf2731c6c072271eb6
[fixed_session_id] => 6046a99abf63738038e41c4d898dfd88
[UNIQUE_KEY] => 3f6da5c79762f9a73cf10a6090fd1302
[BX_LOGIN_NEED_CAPTCHA_LOGIN] => Array
(
[LOGIN] =>
[POLICY_ATTEMPTS] => 0
)
)
2020 год, номер 6
|
А.В. Азаров, М.В. Курленя, А.В. Патутин, С.В. Сердюков, О.А. Темиряева, А.В. Яблоков
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия
antonazv@mail.ru
Ключевые слова: породный массив, проницаемость, флюид, фильтрация, поровое давление, гидравлический разрыв пласта, трещина, математическое моделирование, программное обеспечение
Страницы: 3-11
Аннотация >>
Приведена методика моделирования фильтрации флюидов, разработанная на основе расширенного метода конечных элементов в среде программирования ABAQUS и предназначенная для расчетов распределения порового давления и направления потоков жидкости и газа в породном массиве при разработке твердых полезных ископаемых с применением гидроразрыва. Рассмотрена типовая модель и примеры использования методики для расчетов дебитов газа при дренировании угольного пласта скважинами и трещинами различной ориентации.
DOI: 10.15372/FTPRPI20200601 |
|
С.В. Лавриков, А.Ф. Ревуженко
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия
lvk64@mail.ru
Ключевые слова: горный массив, напряженное состояние, энергия взрыва
Страницы: 12-29
Аннотация >>
Рассмотрена математическая модель горной породы с учетом свойства аккумулировать и высвобождать накопленную энергию. Введены внутренние переменные для описания самоуравновешенных напряжений. Исследован тип замкнутой системы уравнений. Предложен алгоритм численного моделирования динамических скачков разупрочнения в рамках квазистатической постановки задачи. Методом конечных элементов решена задача о деформировании массива в окрестности горизонтальной выработки. Показано, что при определенных условиях самоуравновешенные напряжения могут быть выведены из состояния равновесия, что сопровождается катастрофическими динамическими проявлениями горного давления.
DOI: 10.15372/FTPRPI20200602 |
|
А.П. Господариков, Я.Н. Выходцев, М.А. Зацепин
Санкт-Петербургский горный университет, г. Санкт-Петербург, Россия
gospodarikov_ap@pers.spmi.ru
Ключевые слова: буровзрывные работы, неоднородный массив горных пород, вычислительный комплекс, системы дифференциальных уравнений
Страницы: 30-41
Аннотация >>
Предложена математическая модель воздействия сейсмовзрывной волны на неоднородный (многослойный) массив горных пород, вмещающий горизонтальную выработку. Разработан численный алгоритм, реализующий эффективный метод расщепления С. К. Годунова, и составлен вычислительный комплекс. По результатам численных расчетов определены безопасные параметры ведения буровзрывных работ, обеспечивающие сохранность подземных горных сооружений.
DOI: 10.15372/FTPRPI20200603 |
|
Е.Н. Шер
Институт горного дела СО РАН, г. Новосибирск, Россия
ensher@gmail.com
Ключевые слова: взрыв, горные породы, слоистый породный массив, скважинный заряд, радиальные трещины, гидроразрыв, форма трещин
Страницы: 42-53
Аннотация >>
Приведены расчетная схема и результаты расчетов развития разрушения в слоистом породном массиве при взрывных работах и гидроразрыве нефтяных пластов. Для нахождения напряженного состояния упругого породного массива с трещинами использовался метод граничных элементов в трехмерной постановке. Определено влияние прочностных свойств слоев массива на форму радиальных трещин, их размеры и площадь. Установлено, что наличие более прочной прослойки способствует уменьшению поперечного размера, развивающихся в ней трещин по сравнению с размером трещин в окружающем массиве, т. е. неравномерному разрушению массива вдоль скважины и возможному появлению негабаритов. Показана возможность корректировки формы трещин при изменении распределения взрывчатого вещества вдоль скважины. При гидроразрыве наличие ослабленной прослойки приводит к развитию трещины преимущественно вдоль нее.
DOI: 10.15372/FTPRPI20200604 |
|
Й. Кужея
Центральный горный институт, г. Катовице, Польша
jkurzeja@gig.eu
Ключевые слова: угольный пласт, затухание сейсмических волн, коэффициент поглощения, сейсмическая угроза
Страницы: 54-60
Аннотация >>
Показано изменение коэффициента поглощения сейсмической энергии в зависимости от геологических и горнотехнических условий при разработке одного из длинных забоев на угольной шахте “Руда” в Польше. Применялся метод определения затухания, основанный на адаптированной модели сейсмоакустической эмиссии. Рассмотрено пять стадий разработки массива длинным забоем при различном напряженном состоянии массива. Установлено, что в областях концентрации высоких напряжений затухание имеет слабо выраженный характер, а в областях ослабленного массива горных пород наблюдается сильное затухание сейсмической энергии.
DOI: 10.15372/FTPRPI20200605 |
|
В.Н. Одинцев1, В.В. Макаров2
1Институт проблем комплексного освоения недр РАН, г. Москва, Россия
odin-vn@yandex.ru
2Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток, Россия
vlmvv@mail.ru
Ключевые слова: угольный пласт, зональная дезинтеграция, трещины отрыва, диффузия метана, давление газа, суфляр, отжим пласта
Страницы: 61-77
Аннотация >>
Рассмотрены теоретические вопросы зональной дезинтеграции газоносного угольного пласта и газодинамических явлений в горной выработке. Используется концепция неустойчивости геомеханического состояния пласта, обусловленная неустойчивостью деформирования пласта при образовании микротрещин и неустойчивостью трещинообразования в макромасштабе. Установлено, что в зоне дезинтеграции газоносного угольного пласта происходит процесс перехода растворенного в угольном веществе метана в свободное состояние. В результате роста давления свободного метана в глубине пласта образуется зона разрушенного угля и газа, которая может быть очагом таких газодинамических явлений, как суфляр, отжим пласта, выброс угля и газа. Получены значения и соотношения параметров геомеханических и газодинамических процессов, согласующиеся с данными практики.
DOI: 10.15372/FTPRPI20200606 |
|
Л. Войтецкий1, И. Голда2
1Центральный институт горного дела, г. Катовице, Польша
lwojtecki@gig.eu
2Силезский технологический университет, г. Гливице, Польша
Ключевые слова: метод оценки сейсмического эффекта, взрывное обрушение кровли
Страницы: 78-92
Аннотация >>
Снижение угрозы горных ударов при подземной разработке каменноугольных пластов возможно с помощью стратегии активного предотвращения, которая заключается в снятии избыточного напряжения взрывами длинных скважин. Использован метод оценки сейсмического эффекта взрыва в каменноугольных шахтах на чешской части Верхнесилезского каменноугольного бассейна. Применена классификационная система оценки сейсмического эффекта с помощью статистического анализа, учитывающего энергию вызванных толчков и массу взрывчатых веществ. Выполнен анализ эффективности подобных взрывов при разработке длинным забоем угольного пласта № 408 в шахте на польской части Верхнесилезского каменноугольного бассейна. Подтверждена эффективность взрывов при обрушении кровли. Сейсмический эффект при использовании разгрузочных взрывов заключается в проявлении дополнительных процессов, в результате которых массив горных пород приобретает новое равновесное напряженно-деформированное состояние.
DOI: 10.15372/FTPRPI20200607 |
|
В.А. Еременко1, Ю.П. Галченко2, Н.г. Высотин1, В.И. Лейзер1, М.А. Косырева1
1Горный институт НИТУ “МИСиС”, г. Москва, Россия
prof.eremenko@gmail.com
2Институт проблем комплексного освоения недр им. акад. Н. В. Мельникова РАН, г. Москва, Россия
Ключевые слова: Каркасные и сотовые горные конструкции, системы разработки, физическая модель, предел прочности, деформация, акустический сигнал, эквивалентный геоматериал, комплексный стенд, 3D моделирование, система трещин, шероховатость поверхности стенок трещин, индекс Q
Страницы: 93-104
Аннотация >>
Показан порядок подготовки и проведения экспериментальных исследований прочностных, деформационных и акустических характеристик физических моделей каркасных и сотовых горных конструкций, разрабатываемых в научно-исследовательском центре “Прикладная геомеханика и конвергентные горные технологии” Горного института НИТУ “МИСиС”. Созданы комплексный стенд для проведения физического и оптического моделирования геофизических процессов во вторичных полях напряжений, установка и специализированный стенд для воспроизводства физических моделей любой сложности методами 3 D моделирования. Разработаны типовые варианты физических моделей перспективных каркасных и сотовых горных конструкций. Приведены результаты испытаний прочностной, деформационной и акустической характеристик модели одного из вариантов каркасной конструкции. Установлено, что в моделях сотовых горных конструкций наиболее устойчивы системы с большим количеством пустот круглой формы и меньшим их диаметром.
DOI: 10.15372/FTPRPI20200608 |
|
Л.В. Городилов
Институт горного дела СО РАН, г. Новосибирск, Россия
gor@misd.ru
Ключевые слова: гидроударная система, предельный цикл, математическая модель, критерии подобия, выходные характеристики, реверсивный режим, ударная мощность
Страницы: 105-115
Аннотация >>
Представлена математическая модель автоколебательной гидроударной объемной системы одностороннего действия с двумя ограничителями движения бойка. Определены динамические критерии подобия системы: отношение жесткостей пружин аккумулятора и ударного узла; величина, пропорциональная отношению потенциальной энергии аккумулятора к кинетической энергии бойка при заданных параметрах источника; безразмерные координаты бойка, в которых происходит изменение позиций распределителя, его второго ограничителя и предварительный натяг пружины между бойком и корпусом ударного узла; коэффициент восстановления скорости бойка. В пространстве критериев подобия проведены численные расчеты, построены номограммы изолиний интегральных выходных параметров и осциллограммы динамических характеристик. Дан анализ динамики системы, выявлены закономерности ее поведения в широком диапазоне входных параметров. Установлены границы областей в пространстве критериев подобия, в которых реализуются одноударные, двухударные и многоударные предельные циклы.
DOI: 10.15372/FTPRPI20200609 |
|
Т.Н. Александрова1, А.В. Орлова1, В.А. Таранов2
1Санкт-Петербургский горный университет, г. Санкт-Петербург, Россия
s195064@stud.spmi.ru
2АО "Механобр инжиниринг", г. Санкт-Петербург, Россия
taranov.vadim@gmail.com
Ключевые слова: технологическая схема переработки, флотация, обогатительная фабрика, сульфидные медные руды, медно-никелевая руда, медный концентрат
Страницы: 116-124
Аннотация >>
Рассмотрены технологические схемы переработки медных руд ряда отечественных и зарубежных обогатительных фабрик. Анализу подлежали реагентный режим, показатели флотационного обогащения. Приводятся краткие сведения по видам применяемых реагентов-собирателей, пенообразователей и депрессоров. Изучено влияние рабочей среды при флотации медно-никелевой руды с целью получения коллективного медно-никелевого концентрата. Исследования проводились с получением чернового концентрата в кислой и щелочной среде с последующей перечисткой.
DOI: 10.15372/FTPRPI20200610 |
|
С.А. Кондратьев1, Н.П. Мошкин1,2,3
1Институт горного дела СО РАН, г. Новосибирск, Россия
nikolay.moshkin@gmail.com
2Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, г. Новосибирск, Россия
3Новосибирский государственный университет, г. Новосибирск, Россия
Ключевые слова: флотация, минеральная частица, пузырек газа, поверхностные колебания пузырька
Страницы: 125-135
Аннотация >>
Изучается динамика тяжелой частицы, прикрепленной к поверхности свободного газового пузырька в жидкости. Совершающий поверхностные колебания пузырек и обладающая массой частица рассматриваются как единая механическая система с геометрической связью. Предполагается, что основные силы, обеспечивающие взаимодействие этих объектов, - инерционная сила, обусловленная поверхностными колебаниями пузырька газа, и сила капиллярного прилипания. Описаны условия стабильности флотационного агрегата “частица - пузырек” при различных начальных возмущениях поверхности пузырька и массах частицы. Амплитуды скоростей мод поверхностных колебаний определяются энергией турбулентных пульсаций окружающей жидкости.
DOI: 10.15372/FTPRPI20200611 |
|
В.И. Ростовцев1, А.А. Брязгин2, М.В. Коробейников2
1Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия
benevikt@misd.ru
2Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, г. Новосибирск, Россия
Ключевые слова: минеральное сырье, радиационная модификация, селективность дезинтеграции, раскрытие полезных минералов, свинцово-цинковая руда, флотация
Страницы: 136-146
Аннотация >>
Выполнены теоретические и экспериментальные исследования по совершенствованию рудоподготовки и обогащения труднообогатимого минерального сырья на примере руд Рубцовского месторождения. Установлено, что радиационная модификация свойств свинцово-цинковой руды позволяет повысить селективность измельчения и улучшить технологические показатели переработки. Выявлено, что при использовании радиационной обработки доля свободных зерен галенита и вюрцита в измельченном материале повышается с 40.7 и 65.7 % до 66.4 и 71.5 % ускоренными электронами при дозе 5 кГр. При флотационном обогащении этой руды получен прирост извлечения цинка 4.74 и свинца 9.50 % в концентрат основной флотации.
DOI: 10.15372/FTPRPI20200612 |
|
У. Шюкрю1, С. Муса1, Т. Сонер2, Т. Ирфан1
1Университет Инону, г. Малатья, Турция
2Университет им. Абдуллы Гуля, г. Кайсери, Турция
soner.top@agu.edu.tr
Ключевые слова: механическая активация, тяжелые металлы, природный цеолит, адсорбция, отработанная вода
Страницы: 147-160
Аннотация >>
Рассмотрен и экспериментально исследован процесс удаления тяжелых металлов из отработанных водных растворов при помощи инновационного цеолитового материала. Природный цеолит измельчен на планетарной и традиционной шаровой мельницах для увеличения отрицательного поверхностного заряда. Максимальные доли удаленных металлов измельченным цеолитом на традиционной мельнице при pH 11 для свинца, никеля и кадмия составили 78, 67, 54 % соответственно, а на планетарной шаровой мельнице при pH 9 - 93, 72, 57 %. Установлено, что инновационный цеолитовый материал, получаемый с использованием планетарной шаровой мельницы, обладает повышенной способностью к адсорбции тяжелых металлов и требует меньшее количество щелочи для регулировки pH. Выявлен порядок удаления тяжелых металлов цеолитовым материалом: свинец; никель; кадмий.
DOI: 10.15372/FTPRPI20200613 |
|
А.М. Красюк, Е.Ю. Русский
Институт горного дела СО РАН, г. Новосибирск, Россия
krasuk@cn.ru
Ключевые слова: рабочая лопатка, осевой вентилятор, ANSYS, оптимальность, прочность, конструктивные параметры, напряжение
Страницы: 161-169
Аннотация >>
Рассмотрены математические методы поиска оптимальных параметров конструкции с применением критериев оптимальности. Полученная конструкция рабочей лопатки наиболее приближена к оптимальной, обеспечивающей заданные параметры проектирования при выбранном критерии. Задача поиска оптимальной конструкции выполнялась в программном комплексе ANSYS с использованием топологической оптимизации. На основе решения оптимизационной задачи достигнуто оптимальное распределение массы пера лопатки рабочего колеса шахтного осевого вентилятора, обосновано снижение массы на 60 % по сравнению с монолитной лопаткой при одинаковых скоростях вращения и втулочном отношении.
DOI: 10.15372/FTPRPI20200614 |
|
С.В. Мальцев, М.А. Семин, Д.С. Кормщиков
Горный институт УрО РАН, г. Пермь, Россия
stasmalcev32@gmail.com
Ключевые слова: шахтные стволы, коэффициент аэродинамического сопротивления, рудничная вентиляция, моделирование воздухораспределения, трехмерное численное моделирование, границы участка ствола, физические процессы в стволах, экспериментально-аналитический способ
Страницы: 170-178
Аннотация >>
Описаны экспериментальные исследования аэротермодинамических параметров воздуха, проведенные в шахтных стволах рудников Заполярного филиала ПАО “ГМК “Норильский никель”. В результате замеров абсолютного давления и температуры, а также расчета плотности воздуха в стволах КС-2, ГС и ВС-4 рудника “Октябрьский” установлен практически линейный характер зависимости абсолютного давления воздуха от глубины ствола и существенное отклонение от линейного вида зависимости температуры и плотности воздуха от глубины ствола вблизи его сопряжений с вентиляционными каналами и подземными горизонтами. Выполнена оценка длин участков, на которых происходит выравнивание параметров воздуха после сопряжений. Предложен новый метод определения коэффициентов аэродинамического сопротивления шахтных стволов и рассчитаны сопротивления 28 стволов норильских рудников. Они использованы при разработке математических моделей вентиляционных сетей рудников и при проектировании проветривания новых участков рудников.
DOI: 10.15372/FTPRPI20200615 |
|
Б.П. Казаков, А.В. Шалимов, Е.Л. Гришин, Д.С. Кормщиков
Горный институт УрО РАН, г. Пермь, Россия
shalimovav@mail.ru
Ключевые слова: адвекция, температурный градиент, стратификация, потеря устойчивости, депрессия, тепловая мощность, нестационарный теплообмен, число Грасгофа
Страницы: 179-185
Аннотация >>
Представлены результаты аналитических исследований динамики конвективного движения и изменений температуры воздуха в горизонтальной горной выработке после отключения источника тяги во время пожара. Показано, что однозначный прогноз в данном случае возможен только на основе теории устойчивости конвективных течений. Проведено математическое моделирование адвективного движения встречных потоков воздуха в горизонтальной выработке с продольным градиентом температуры. Получены аналитические формулы для расчета размера адвективного вихря и скорости движения воздуха в нем как функции времени и температуры горения в очаге пожара. Установлено, что дальность продвижения горячей струи воздуха слабо зависит от температуры горения, увеличивается незначительно в течение суток и составляет около 850 м при температуре 1000 °С. Разработана методика, позволяющая давать количественную оценку размеров и продолжительности пожара, скорости движения воздуха в горизонтальной горной выработке после отключения источника тяги.
DOI: 10.15372/FTPRPI20200616 |
|
О.В. Наговицын, С.В. Лукичев
Горный институт КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия
1o.nagovitsyn@ksc.ru
Ключевые слова: модель объекта горной технологии, темпоральные данные, карьер, шахта, рудник, горно-геологические информационные системы
Страницы: 186-192
Аннотация >>
Предлагается концепция моделирования объектов горной технологии, сочетающая технологическое содержание объекта и изменение его состояния в течение жизненного цикла и позволяющая обрабатывать и хранить темпоральные данные цифрового двойника горнодобывающего предприятия. Совокупность таких моделей обеспечивает формирование общей динамической модели, демонстрирующей эволюцию всего комплекса объектов горного производства при разработке месторождений полезных ископаемых. С помощью этого подхода можно применять изменяющиеся во времени и синхронизированные между собой транзакциями в базе данных векторные, триангуляционные и блочные модели объектов горной технологии для описания жизненного цикла отдельных объектов и их совокупностей. Реализация данной концепции поможет решать задачи, связанные с созданием цифрового двойника горнодобывающего предприятия.
DOI: 10.15372/FTPRPI20200617 |
|
С.В. Сердюков, Л.А. Рыбалкин, А.Н. Дробчик, А.В. Патутин, Т.В. Шилова
Институт горного дела СО РАН, г. Новосибирск, Россия
ss3032@yandex.ru
Ключевые слова: массив горных пород, гидравлический разрыв, физическое моделирование, слоисто-неоднородные среды, трещиноватые породы, механические и фильтрационные свойства, испытательная камера, гидравлическое оборудование, измерительно-регистрирующая аппаратура
Страницы: 193-201
Аннотация >>
Представлена методика изготовления и результаты испытаний синтетической слоисто- трещиноватой среды с заданной внутренней структурой, обладающей выраженной анизотропией свойств. Приведена конструкция лабораторного стенда для исследования гидравлического разрыва породного массива на крупноразмерных кубических моделях с независимым трехосным нагружением. Дано описание его гидравлического оборудования и измерительно-регистрирующей аппаратуры.
DOI: 10.15372/FTPRPI20200618 |
|
В. Кондратьев, К. Ландман, А. Соколов, В. Гостило
ООО "Baltic Scientific Instruments", г. Рига, Латвия
office@bsi.lv
Ключевые слова: рентгенофлуоресцентный анализ, горные породы, онлайн-анализатор CON-X
Страницы: 202-208
Аннотация >>
Приведены результаты модернизации онлайн-анализа состава материалов на конвейере с помощью рентгенофлуоресцентного анализатора. Улучшены метрологические характеристики анализатора за счет использования в приборной части современных электронных компонентов и разработанного аналитического программного обеспечения.
DOI: 10.15372/FTPRPI20200619 |
|
