Главная – Журналы – Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых 2023 номер 1

Рассмотрен пример сложного нагружения сыпучей среды с непрерывным поворотом главных осей тензора деформаций. Описана методика экспериментов, в которых может быть выявлена зависимость напряжений от относительной скорости поворота. Показано, что в определяющих уравнениях можно использовать скорость поворота элементарных объемов сплошной среды относительно скорости поворота главных направлений тензора скоростей деформаций.

Представлено численное моделирование процесса дробления массива горных пород зарядами взрывчатых веществ в двумерных плоской и осесимметричной постановках с помощью вычислительного комплекса, разработанного на основе лагранжева численного метода “Тензор’'. Результаты сопоставлены с уникальными данными прямых измерений проницаемости массива в ближней зоне подземного ядерного взрыва “Днепр-1”, проведенного в 1972 г. в Хибинах. Показано, что поствзрывную проницаемость массива скальных пород с приемлемой точностью можно оценить на основе расчета интенсивности деформации сдвига. В качестве примера рассмотрены результаты расчета изменения проницаемости вблизи заряда сложной конфигурации.

На основе метода дискретных элементов исследована задача о гравитационном течении сыпучих материалов в симметричных сходящихся каналах ( V -образных бункерах). Показано, что при определенных условиях симметричный и радиальный режим течения становится неустойчивым и в среде формируется пространственно-временная структура. Течение становится существенно нерадиальным и несимметричным - материал разбивается дискретной системой поверхностей на отдельные блоки и поле скоростей внутри среды приобретает разрывной характер. Дальнейшее деформирование сводится к относительному движению блоков практически как жестких целых.

Рассмотрен характер набухания песчано-бентонитовых смесей и чистого бентонита с учетом таких факторов, как процентное содержание бентонита в смеси, плотность смеси, уровень эффективного напряжения. Выполнены испытания на сжатие образцов песчано-бентонитовых смесей с содержанием бентонита 10 и 20 %, а также образцов чистого бентонита. Максимальный объемный вес в сухом состоянии и оптимальная влажность образцов с содержанием бентонита 20 % оказались выше, чем у образцов с содержанием бентонита 10 %. Чистый бентонит показал наименьший максимальный объемный вес в сухом состоянии и наибольшую влажность по сравнению с песчано-бентонитовыми смесями. При значениях вертикального эффективного напряжения до 25 кПа наблюдался процесс набухания смесей, при значениях 50 и 100 кПа - сжатие образцов. Отмечено, что нанесение уплотнительных ударов по образцам чистого бентонита не оказало существенного влияния на процесс набухания.

Предлагается расчетная схема роторного бурения на примере двухмассовой модели бурильной колонны с долотом дробяще-скалывающего действия. Сила лобового сопротивления, действующая на долото со стороны породы, определяется в нелинейном виде: помимо зависимости от скорости погружения, учитывается потеря прочности опорной среды при силовом воздействии на нее. Рассматриваются непрерывное силовое действие вращающимся долотом и импульсивное при ударе бурильной колонны в моменты завершения возможного отрыва долота от забоя. Определяются начальные условия для послеударного процесса, устанавливающие начальную скорость погружения и вращения долота, учтена возможность эффектов stick-slip. Результаты численного моделирования показывают, что, в сравнении с крутильными, крутильно-продольные автоколебания бурильной колонны достаточно часто приводят к возникновению хаотичных режимов бурения.

Рассмотрено влияние термического воздействия на механические свойства песчаника из области Чунар в Индии (чунарский песчаник). Изучаемый район представлен виндхийской супергруппой от мезо- до неопротерозойской эры. Определены зависимости прочностных характеристик (пределы прочности на растяжение σt и одноосное сжатие σc) и скорости продольных волн Vp от температуры. Испытания показали, что до 200 °С происходит незначительное повышение σt и σc, но при температуре выше 200 °С прочность песчаника постепенно уменьшается. Скорость Vp резко уменьшается при температуре выше 400 °С вследствие трещинообразования.

Выполнены исследования в статическом и динамическом режимах прочностных, упругих и деформационных свойств твердеющей закладки. В ее составе использованы тонкие и очень тонкие природные пески с повышенным содержанием глинистых и пылевидных частиц, оптимизированных с целью укрупнения отсевом доменного гранулированного шлака фракции 0 - 5 мм. Определены прочность на одноосное сжатие, модуль упругости и коэффициент Пуассона образцов экспериментальных составов в разные сроки твердения. Получены корреляционные зависимости между пределом прочности на одноосное сжатие и скоростью распространения продольной волны, а также между модулями упругости, определенными при испытаниях образцов статическим и динамическим методами.

Исследована эффективность модели Де Мура и Батта для прогнозирования скорости проходки при проведении выработки больших диаметров. Модель показала высокую эффективность и точность при оценке производительности бурения на примере 19 случаев эксплуатации тоннелепроходческих комплексов и установок для бурения восстающих.

Дано обоснование конструкции активного исполнительного органа экскаватора для работ, совмещающих процессы разрушения и погрузки горных пород. Представлена возможная конфигурация размещения гидроударных устройств в исполнительных органах горных машин и их конструктивная схема. Разработана и создана физическая модель гидроударных устройств, проведены ее испытания и доводка, приведены результаты исследований динамики и выходных характеристик при нескольких значениях расхода жидкости, поступающей к ударному устройству. Разработана имитационная модель ударного устройства, на основе полученных экспериментальных данных проведена ее верификация. Рассчитаны характеристики при планируемых режимах работы в системе гидроударных устройств. Для активных исполнительных органов предложено использовать схему управления гидроударным устройством с задержкой фазы обратного хода бойка, что дает возможность более гибкого регулирования выходных характеристик данной системы и достижения требуемой ударной мощности при невысоких значениях расхода жидкости

Обоснована актуальность дистанционного управления рабочим циклом пневмоударного механизма через внешние распределительные элементы, задающие частоту ударов. Разработана принципиальная схема пневматического импульсного механизма с плавным изменением частоты ударов при постоянном значении энергии для динамического погружения в грунт конструктивных строительных элементов. Создан и исследован экспериментальный образец такого механизма. На основе анализа импульсных индикаторных диаграмм его рабочего цикла построены зависимости частоты ударов от сечения дроссельного канала ударника для трех вариантов расположения блока управления. Установлены пределы регулирования частотной компоненты ударной мощности.

Рассмотрен реверсивный режим проветривания рудника в зимнее время года во время аварии. В результате подачи холодного воздуха в горные выработки возникает угроза здоровью людей при эвакуации, а технологическое оборудование испытывает негативное воздействие воздуха с отрицательными температурами. Для разработки компенсирующих мероприятий исходными данными является возможное нестационарное распределение температуры воздуха в горных выработках после реверсирования. Описана методика расчета распределения температуры воздуха в вентиляционном стволе при реверсировании воздушной струи, основанная на математическом моделировании нестационарных тепловых процессов в стволе и окружающих породах. Корректный выбор коэффициента теплоотдачи между воздухом и крепью ствола определен путем сравнения результатов математического моделирования с данными экспериментальных исследований динамики температуры воздуха при плановом реверсировании воздушной струи.

Исследовано влияние режимов термической обработки на магнитные свойства бокситов, приведены результаты сухой магнитной сепарации. Показано, что при повышении температуры в муфельной печи до 600 °С магнитная восприимчивость обработанных бокситов уменьшается. Радиационно-термическая модификация бокситов ускоренными электронами при тех же температурах позволяет усилить их магнитные свойства. Установлено, что результаты магнитной сепарации определяются характером и режимом термообработки. Найдены технологические режимы, при которых обеспечивается извлечение редких и редкоземельных элементов в магнитную фракцию.

Выполнены моделирование и оптимизационные испытания по обогащению хромовой руды концентратором Кнельсона. Для решения поставленной задачи использован метод трехуровневых экспериментальных планов Бокса - Бенкена. Для проверки уровня значимости независимых переменных и их взаимодействия проведен дисперсионный анализ при доверительном интервале 95%. С целью оценки содержания хромита в концентрате и доли его извлечения от значений независимых переменных получены квадратичные полиноминальные регрессионные уравнения. Максимальное содержание хромита в концентрате 54.77 % и максимальная доля извлечения 77.1 % получены при следующих параметрах: скорость потока воды 12 л/мин, скорость вращения чаши 1124.57 об./мин, доля твердого вещества 21.05 %. Рассчитанный коэффициент множественной детерминации R ² содержания хромита в концентрате составил 0.996, доля его извлечения - 0.991. Эти значения показывают, что предлагаемая модель может быть рассмотрена как эффективная и пригодная к применению.

Изучены мономинеральные выделения молибденита и стибнита методами беспенной флотации, адсорбции, ИК-спектроскопии, включая метод МНПВО и потенциометрии. Исследованы ионогенные сульфгидрильные собиратели при концентрации 10^-4 моль/л в диапазоне рН 2 - 12 - бутиловый ксантогенат, диизобутиловый дитиофосфат, диизобутиловый дитиофосфинат, диэтилдитиокарбамат натрия. Среди неионогенных соединений - дизельное топливо и O-изопропил N-метилтионокарбамат. Молибденит имеет более высокую флотоактивность, чем стибнит, при индивидуальном применении собирателей в диапазоне рН 4.5 - 8.0. Стибнит активнее флотируется диизобутиловым дитиофосфатом, молибденит - дизельным топливом. Установлена общая критическая концентрация модификаторов H₂O₂ и Na₂S₂O₃, равная 4.4·10^-3 моль/л, при которой флотоактивность молибденита и стибнита минимальная. Различные формы сорбции ионогенных сульфгидрильных собирателей подтверждены ИК МНПВО-спектроскопией. Экспериментально продемонстрирована анизотропность минеральных электродов Sb₂S₃ и MoS₂, изготовленных по спайности и перпендикулярно спайности слоев кристаллической решетки. Соотношение зерен трудноокисляемых сульфидов, разрушенных по спайности либо в ином направлении к спайности, изменяет технологические свойства молибденита и стибнита.

Изучено влияние крупности зерен магнетита в материале железорудных концентратов, расклассифицированного на ситовых анализаторах мокрого рассева. Исследования выполнены для концентратов, получаемых на трех ГОКах: АО “Олкон”, АО “Карельский окатыш”, АО “Стойленский ГОК”. Показано, что в материале < 50 мкм магнитная восприимчивость концентратов с уменьшением крупности частиц магнетита монотонно снижается, принимая минимальные значения в шламовых фракциях < 8 мкм.

Представлены результаты минералого-технологических исследований первичной золото-медно-порфировой руды участка Свобода Малмыжского месторождения Хабаровского края. Выявлены ее структурно-текстурные особенности, минеральный состав, формы нахождения золота и серебра с использованием комплекса аналитических методов. Определены характеристики руды, обусловливающие трудности ее селективной флотации. Приведены показатели флотационного извлечения Cu, Au, Ag в коллективном и медном циклах и оценены причины их потерь. Полученный медный концентрат обогащен золотом и серебром, включения минералов Bi, Te, Se и примеси In, Cd в халькопирите повышают ценность концентрата. Выделенный из хвостов коллективной флотации магнетит содержит включения платины (0.5 - 2.0 мкм) и примеси Ti, V, Mn, Cr, Cu.

Представлена оценка использования молочно-белого кварца Ларинского кварцево-жильного месторождения для получения глубокообогащенных кварцевых концентратов с суммарным содержанием примесей менее 50 ppm. С помощью методов оптической микроскопии и ICP-OES спектрометрии проанализированы структурно-текстурные особенности молочно-белого кварца и выполнено сравнение элементного состава кварцевых концентратов предварительного обогащения с результатами по концентратам глубокого обогащения. Низкие концентрации элементов-примесей в глубокообогащенных кварцевых концентратах из большего количества кварцево-жильных образований Ларинского месторождения подтвердили возможность их использования в качестве сырья для производства высокотехнологичных кварцевых продуктов. MACROBUTTON AcceptAllChangesInDoc

Рассмотрена возможность крупнотоннажного прямого использования вскрышных пород в составах композитов для устройства конструктивных слоев технологических дорог горнорудных предприятий. Установлено, что вскрышные породы, модифицированные механически активированной золой уноса и стабилизирующей добавкой полимерной природы, имеют прочностные характеристики, соответствующие требованиям ГОСТ 23558-94, и обладают повышенными сроками обеспыливающего действия. Выявлено, что оптимальное содержание вяжущего и золы уноса в образцах составило 8 и 10 масс. % соответственно. Показано, что механическая активация золы в течение 1 мин способствует увеличению ее удельной поверхности в 2 раза. Морозостойкие композиты, модифицированные механически активированной золой и стабилизирующей добавкой (1 масс. %), имеют марки по прочности М20 - М40.

Приведены результаты исследований вскрышных пород, касающиеся объемов их образования, агрегатного состояния, химико-минералогического состава, содержания токсичных элементов, гидравлических, термических и физико-механических свойств, с анализом возможных компонентных составов и технологических режимов получения строительных материалов. Показано, что химический и минеральный составы вскрышных пород угледобычи аналогичны минеральному сырью, содержание токсичных элементов не превышает допустимых концентраций. Согласно модульной классификации, эти породы относятся к группе активных и высокоактивных, являются термически инертными материалами. Комплексная переработка вскрышных пород угледобычи позволяет применять их в качестве сырья для получения теплоизоляционных, керамических, вяжущих и дорожно-строительных материалов.