Рассмотрена постановка задачи об определении теплового и напряженно-деформированного состояния породного массива при ведении горных работ на больших глубинах. Предложен подход к определению стационарного поля температур, возникающих в районе отработки запасов полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями, с однократным формированием матрицы жесткости расчетной системы. Установлено, что учет изменения температуры в массиве с глубиной приводит к увеличению исходных горизонтальных напряжений, а исходные вертикальные напряжения не изменяются. Метод расчета перераспределения напряженного состояния массива горных пород в ходе ведения очистных и закладочных работ, в котором на всех этапах расчета используется одна и та же матрица жесткости, модернизирован для случая учета температурных напряжений. Проведены расчеты теплового и напряженного состояний породного и закладочного массивов для одного из вариантов отработки пологопадающего рудного тела с закладкой выработанного пространства.
А.М. Коврижных, В.Д. Барышников, А.П. Хмелинин
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия amkovr@mail.ru
Ключевые слова: Ползучесть горных пород, длительная прочность, предельная деформация сдвига, дилатансия, время разрушения
Страницы: 42-51
Математическое моделирование процесса ползучести и длительной прочности горных пород осуществляется на основе неассоциированного с поверхностью нагружения Кулона - Мора закона течения. Предлагается единый подход к описанию процессов пластичности и ползучести. Приводится сравнительный анализ теоретических расчетов с данными опытов на различных материалах. При деформировании горных пород в условиях ползучести рассматриваются прикладные задачи о предельном состоянии горного массива при плоской деформации: давление твердого штампа с плоским основанием на породный массив, ограниченный горизонтальной плоскостью и занимающий нижнюю часть полупространства, потеря устойчивости борта карьера или природного склона при действии различных нагрузок. В этих задачах определяются напряжения в зонах предельного состояния и времена разрушения породного массива с учетом внутреннего трения горных пород.
П.А. Каменев1, А.В. Маринин2 1Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН, Южно-Сахалинск, Россия p.kamenev@imgg.ru 2Институт физики Земли РАН им. О. Ю. Шмидта, Москва, Россия
Ключевые слова: Тектонические напряжения, зеркала скольжения, трещиноватость, угольные месторождения Сахалина, Западно-Сахалинский террейн, геомеханика
Страницы: 52-63
Рассматриваются тектонические напряжения Западно-Сахалинского террейна, полученные с использованием различных тектонофизических методов. Представлена реконструкция поля напряжений угольных месторождений Сахалина, проведенная с помощью графического метода определения ориентировки осей напряжений по трещинам и разрывным нарушениям (для 16 точек наблюдения). Дополнительные полевые тектонофизические исследования позволили оценить преимущественную ориентацию основных систем зеркал скольжения разной кинематики и на их основе реконструировать параметры локальных стресс-тензоров в 53 точках наблюдения. По типу напряженного состояния для Западно-Сахалинского террейна наиболее характерным является горизонтальное растяжение.
Описаны особенности отработки свиты угольных пластов. Проведена оценка напряженно-деформированного состояния массива горных пород при отработке нижних пластов свиты с учетом влияния угольных целиков и выработок на верхних пластах. Рассмотрены различные варианты расположения подготовительной выработки на нижнем пласте свиты, охраняемой целиком. Выполнен прогноз напряженно-деформированного состояния массива горных пород, адаптированный к условиям шахт юга Кузбасса, на основе которого осуществляется выбор наиболее безопасного с геомеханической точки зрения варианта расположения подготовительной выработки.
Представлены результаты исследований проницаемости угольных кернов со сквозной дренажной трещиной, расклиненной монослоем проппанта и без него. Описана методика экспериментов. Приведены параметры трещиновато-блочной структуры тестируемого длиннопламенного угля. Показана перспективность расклинивания дренажных трещин разреженным монослоем проппантов для увеличения проницаемости глубокозалегающих угольных пластов.
В.А. Чантурия, В.Г. Миненко
Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова РАН, Москва, Россия vladi200@mail.ru
Ключевые слова: Техногенные воды, очистка, модифицированный сапонит, сорбент, статическая обменная емкость, тяжелые металлы
Страницы: 91-104
Теоретически и экспериментально обоснованы перспективные методы модификации сапонита - пилларинг и термическая обработка, обеспечивающие получение сорбентов с высокой емкостью катионного обмена по отношению к катионам тяжелых металлов. Механизм пилларинга и термической модификации при температуре 625 °С сапонитсодержащего продукта заключается в расширении слоев минерала, образовании дополнительных кислотных или окислительно-восстановительных центров (пилларинг), в изменении структуры с образованием метастабильных фаз (термическая обработка). Модификация сапонита обеспечивает повышение статической обменной емкости по отношению к катионам меди при пилларинге - в 2 раза, при термической модификации - в 2.6 раза.
С.А. Кондратьев, И.А. Коновалов, Т.Г. Гаврилова
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия kondr@misd.ru
Ключевые слова: Флотация, ионы металлов, извлечение, физическая форма сорбции, поверхностная активность
Страницы: 105-116
Рассмотрены основные механизмы активации флотации ионами металлов, дан их критический анализ. Показано, что ионы металлов могут быть активаторами или депрессорами флотационного процесса. На основе механизма работы физически сорбируемых собирателей раскрывается, в каких случаях металлы являются активаторами, а в каких - депрессорами. Предложен один из методов повышения селективности выделения целевого минерала при нежелательной активации флотации сопутствующих компонентов. Результаты работы могут быть полезны при выборе металла активатора, соотношения концентраций активатора и собирателя, рН флотационной системы.
Исследовано влияние режимов термической и радиационно-термической обработки ожелезненных бокситов Вежаю-Ворыквинского месторождения и установлены различные механизмы минеральных превращений. Если при термической обработке оксогидроксиды переходят в безводные оксиды алюминия и железа, то за счет радиационно-термической модификации из рассеянных микроэлементов образуются металлические сплавы и новые минералы в виде крупных индивидов. Железистые бокситы рекомендуется перерабатывать на основе достижений фундаментальных наук, в первую очередь наноминералогии, и выявленного эффекта фазовой гетерогенизации. Это позволит повысить извлечение из некондиционных бокситов и красных шламов тонких частиц не только алюминия, но и других ценных компонентов экологически безопасными способами.
Выполнены экспериментальные исследования обогащения хромитовой руды из месторождения Ашкале-Коп (пров. Эрзурум, Турция) с помощью концентратора Кнельсона KC-MD3 лабораторного типа. В качестве переменных величин рассмотрены следующие параметры: интенсивность подачи пульпы, расход промывной воды, доля твердого вещества в пульпе, скорость вращения чаши и размер (фракция) частиц. В результате экспериментальных исследований получен хромитовый концентрат с максиальным содержанием Cr2O3 54.68 % при скорости потока промывной воды 12 л/мин, скорости подачи пульпы 1.5 л/мин, доли твердого вещества 20 % и скорости вращения чаши 800 об./мин. Наибольшая доля извлечния (76.85 %) получена при расходе промывной воды 6 л/мин, интенсивности подачи пульпы 1.5 л/мин, доли твердого вещества 20 % и скорости вращения чаши 1080 об./мин.
М. Ахмед, Г. Ибрагим, А. Ризк, Н. Махмуд
Асьютский университет, Асьют, Египет nour.ashraf@aun.edu.eg
Ключевые слова: Полевой шпат, железо, титан, высокоинтенсивный магнитный сепаратор, промышленное использование
Страницы: 155-165
Исследовано влияние эксплуатационных параметров - напряженности магнитного поля и скорости вращения магнитного валка с целью получения высококачественного концентрата, удовлетворяющего требованиям для промышленного использования. Применялся высокоинтенсивный магнитный сепаратор с индукционным валком MIH(13)111-5. Наилучшие результаты выявлены при напряженности магнитного поля 1.66 Тл и скорости вращения валка 24 об./мин. В ходе испытаний получен концентрат полевого шпата, содержащий 0.16 % Fe2O3, 0.01 % TiO2 и 10.31 % щелочных минералов K2O + Na2O с массовой долей извлечения ~ 69.24 %, отвечающий требованиям производства белой глазури и керамики.