Главная – Журналы – Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых 2017 номер 3

При аналитическом определении напряженно-деформированного состояния массива в окрестности выработки вес пород практическис не учитывался, что приводило к несоответствию расчета смещений и их натурных замеров. Предложена феноменологическая теория деформирования, устраняющая это различие. Данная теория основана на действии веса пород кровли в окрестности выработки, которое совпадает с направлением растягивающих напряжений, определяемых в дополнительной задаче. Вводится параметр, характеризующий отношение смещений кровли к смещениям почвы выработки, что приводит к необходимости рассмотрения обратных задач, для решения которых имеется основное вспомогательное условие - натурные замеры смещений пород кровли и почвы выработки.

Представлены результаты моделирования механического поведения горных пород, включающие выбор моделей неупругого деформирования анизотропных пород, экспериментальное определение упруго-пластических свойств пород и расчет напряженно-деформированных состояний для реальных конструкций забоя скважины. Исследования проведены для условий Федоровского нефтяного месторождения. Рассмотрены случаи необсаженного ствола скважины и щелевой перфорации.

Проведены термобарические испытания цилиндрических образцов баженитов: при постоянной осевой нагрузке и переменной температуре T регистрировалось изменение высоты со временем h(t). Показано, что при быстром возрастании/убывании T деформирование происходит по термоупругому закону, рассчитан коэффициент линейного температурного расширения. При постоянной повышенной температуре процесс деформирования описывается вязкоупругой моделью Фойгта. Сформулирована и решена обратная задача определения упругих модулей и вязкости пород по h(t).

Неоднородность среды проявляется во многих характеристиках, в том числе в значениях модуля Юнга, коэффициента Пуассона, модуля сдвига, пределов упругости и прочности. Показывается, как с введением неоднородности свойств возможно исследовать блочность среды, ее структурную иерархию в различных задачах геомеханики, оценить влияние блочной структуры на напряженно-деформированное состояние массива.

Получены инженерные формулы для нового выражения степени нагружения, использующие процедуру усреднения напряженного состояния целиков с различной относительной высотой. Представлены количественные оценки классического и предлагаемого определения степени нагружения для широких (жестких) и узких (податливых) целиков. Рассмотрено влияние мульды и возвышенности земной поверхности на величину горного давления на уровне отрабатываемых пластов, входящего в выражение для определения степени нагружения.

Показано, что при электроимпульсном бурении увеличение энерговклада в канал разряда приводит к линейному возрастанию скорости бурения, которое тем больше, чем больше расстояние между электродами. При этом энергозатраты в зависимости от энерговклада изменяются минимально, а размер шлама зависит от энерговклада и расстояния между электродами.

Представлены результаты исследования возможности получения абразивного гранатового продукта из гранат-слюдяных сланцев месторождения Западных Кейв Кольского полуострова с использованием метода электроимпульсной дезинтеграции материалов. В результате проведенных испытаний в измельченном материале фракции - 1 + 0.25 получено до 90 % чистого граната. Проведенные исследования показали хорошие перспективы технической реализации электроимпульсной дезинтеграции для получения чистой гранатовой абразивной крошки.

Рассмотрена проблема совершенствования технологии сооружения скважин методом продавливания на основе порционного удаления грунтового керна в процессе погружения трубы в грунтовый массив под действием ударной нагрузки. Важным ее достоинством является возможность совмещения операций погружения трубы и удаления из нее грунтового керна. Установлено минимальное давление воздуха, необходимое для отделения части керна и его транспортирования по трубе. Проведена экспериментальная проверка на периодичность разрушения и транспортирования грунтового поршня в процессе виброударного продавливания труб в грунте при подземном строительстве коммуникаций. Подтверждена возможность сокращения времени сооружения подземных переходов бестраншейным способом и повышения уровня механизации работ.

Приводятся результаты исследования технологии изготовления прилегающих поверхностей деталей клапана для создания необходимой герметичности гидроцилиндров высокого давления буровых установок. В условиях эффективного демпфирования вибраций, возникающих в процессе точения, доказана работоспособность новых конструкций инструментов из сверхтвердого материала композита 10 для точения контактирующих деталей из стали и пластмассы. Достигнут технический результат, обеспечивающий повышение качества изготовления и эксплуатации машин пневмоударного бурения.

Рассматриваются основные горно-геологические особенности золотороссыпных месторождений Забайкалья, к которым относятся: большая протяженность и приуроченность продуктивного золотоносного пласта к приплотиковой части россыпи, его малая мощность, значительная глубина залегания на отдельных участках, преобладание мелкого золота с преимущественно уплощенной формой золотин. Повышение эффективности освоения таких россыпных месторождений предлагается обеспечить путем использования новых технологических решений. При промывке песков рекомендуются технологии, базирующиеся на комбинации процессов флотации и гравитационного обогащения с активационным выщелачиванием золота из концентрата и шлиховых минералов-концентраторов дисперсного золота. Для разработки глубокозалегающих россыпей предложена новая геотехнология скважинного выщелачивания с осуществлением предварительного дренажа продуктивного пласта россыпи, его пропитки фотоэлектроактивированными концентрированными растворами и последующим электродиффузионным выщелачиванием золота.

Разработана методика лагового моделирования для решения задачи оптимизации проектных мощностей горнодобывающих предприятий в динамической постановке по условиям максимума интегральных критериев оптимальности. Показано влияние лагового фактора на формирование асимптотической зависимости оптимальной проектной мощности рудника от запасов руды, обусловливающей появление закона убывающей предельной эффективности разработки месторождений полезных ископаемых. С помощью лаговых моделей обоснован оптимальный объем добычи медистых руд камерной системой разработки Западного участка Октябрьского медно-никелевого месторождения.

Одним из способов снижения последствий горных ударов является установка “динамической” крепи, способной выдерживать воздействия от высокого уровня динамических проявлений горного давления в виде сейсмического сотрясения массива и обрушения при горном ударе приконтурной части выработки. Представлена методика выбора крепи, которую применяют при разработке скальных пород в условиях удароопасности. Различные виды анкерных и поверхностных крепей рассматриваются с позиций энергопоглощения и деформируемости.

Представлены конструкции инъекционных анкеров, которые совмещают функции анкера и инъектора при упрочнении трещиноватых горных пород при проведении горных выработок. Приведены результаты поиска малотоксичных составов. Разработана технология установки инъекционных анкеров.

Рассмотрена проблема утилизации отходов - отсевов дробления изверженных горных пород при производстве щебня на горных предприятиях. Сформулированы причины, способствующие увеличению объема их образования и низкого использования. Определены состав и свойства отсевов дробления гранита, габбро и горнблендита. Отмечено, что высокое содержание в них пылевидных частиц ограничивает применение отсевов при производстве строительных бетонов и растворов. Предложен способ их пневматического обогащения с целью удаления пылевидной составляющей. Приведены результаты экспериментов по воздушной сепарации отсевов с помощью поперечно-поточного классификатора. Эффективность сухого обогащения отсевов проверена при испытании обогащенного песка в составе тяжелого бетона. Показано, что использование обогащенного песка повышает прочность бетона.

Разработана параметрическая модель состояния выработанного пространства Артемьевского рудника, определены параметры и прогнозные объемы накопившихся пустот и обнажений в границах отработки запасов первой очереди месторождения. Дана оценка устойчивости горных выработок по результатам трехмерного моделирования напряженно-деформированного состояния массива горных пород. Реализация выполненных рекомендаций позволит обеспечить безопасную доработку первой и отработку запасов второй очереди месторождения.

Рассматривается механизм взаимодействия между пылевидным углем и газовым потоком. Разработан метод численного моделирования для изучения характеристик распространения двухфазного потока с учетом влияния энергии расширяющегося газа на стадии развития внезапного выброса. Метод механико-математического моделирования верифицирован экспериментально с использованием аэродинамической трубы для изучения движения потока пылевидного угля и газа. Сравнение результатов экспериментальных исследований и численного моделирования демонстрирует их удовлетворительную сходимость при описании этого потока во время выброса с формированием ударных волн, затухающих в направлении распространения. При этом объемная доля пылевидного угля в двухфазном потоке является существенным фактором, влияющим на процесс затухания ударной волны внезапного выброса.

Представлены результаты исследования адсорбционных и флотационных свойств термоморфного полимера с присоединенной группой дифенилфосфина - ТМПФ. Исследования проведены на природных пирите и арсенопирите и модельных образцах золотосодержащих сульфидных минералов. Электронной микроскопией и рентгеноструктурным микроанализом подтверждено, что восстановительная адсорбция металлического золота на поверхности сульфидных минералов из раствора HAuCl₄ позволяет моделировать природные сростки сульфидов с тонкодисперсным золотом. Методом УФ-спектрофотометрии установлена селективная адсорбция полимера ТМПФ на золоте. Применение сканирующей лазерной микроскопии показало наличие соединения полимера ТМПФ с микро- и наноразмерным золотом на аншлифах пирита и арсенопирита. В условиях мономинеральной флотации совместное применение ТМПФ и бутилового ксантогената (в соотношении 1 : 1) почти в 2 раза повышает выход золотосодержащих сульфидов и позволяет получить максимальное извлечение золотосодержащих минералов при снижении общего расхода реагентов на 30 - 50 %. Установлено, что ТМПФ обладает селективным действием по отношению к золотосодержащим минералам и в сочетании с ксантогенатом обеспечивает значительный прирост их извлечения в условиях флотации.

Показана возможность доизвлечения железа из вторичного минерального сырья - хвостов сухой магнитной сепарации рудничных дробильно-обогатительных фабрик Абазы и Ирбы и хвостов мокрого магнитного обогащения Абагурской обогатительной фабрики ОАО “Евразруда”. Методом сухой центробежной сепарации из хвостов Абазы класса - 3 мм получено 6.3 % промпродукта, содержащего 40.4 % Fe_общ и 32 % Fe_маг; из хвостов Ирбы крупностью - 5 мм соответственно - 7.7 % промпродукта, где 39.9 % Fe_общ и 30.8 % Fe_маг. Мокрая магнитная сепарация хвостов Абагурской фабрики класса - 0.07 мм позволяет извлечь от 0.6 до 1.45 % магнитной фракции, в которой 53.3 и 51.6 % Fe_общ и 49.8 и 48.5 % Fe_маг. Применение современных сепараторов с магнитными системами на основе неодим-железа-бора значительно увеличивает их производительность (на сухой центробежной сепарации) и выход магнитного продукта при мокром обогащении хвостов.

Рассмотрен характер границ срастания основных минералов (магнетит, гематит, кварц), слагающих железистые кварциты Курской магнитной аномалии. Представлены результаты исследования границ срастания контактирующих минералов на нанотрибометре Ti-950, динамическом нанотестере TNI и микротвердомере ПМТ-3М до и после механического воздействия. Изученные физико-механических свойства и структурные состояния основных минералов в микрообъеме демонстрируют разнообразие и сложность границ срастания. Установлена связь прочности межфазных границ и особенностей трещинообразования с их типом и структурой. Показано, что разрушение железистых кварцитов под действием только сжимающих усилий приведет к образованию “трудных” для разделения сростков, ошламованию измельченного материала и уменьшению массовой доли извлекаемого минерала в готовый продукт. Исходя из прочности контактирующих фаз, рекомендовано регулировать режим измельчения или применять эффективный способ механического воздействия.

Проведен теоретический анализ процесса обезвоживания угольной суспензии в центрифугах, пневматического обезвоживания в дисковых вакуум-фильтрах и фильтр-прессах. Из условия равенства центробежных сил и сил поверхностного натяжения, действующих на жидкость в объеме гранулированного слоя рабочего элемента ротора центрифуги, найдена аналитическая зависимость для расчета остаточной концентрации жидкости в центрифугируемом слое. Показано хорошее согласование результатов расчетов, проведенных на основе этой зависимости, с паспортными данными и данными режимных карт промышленных центрифуг. С учетом равенства кинетической энергии, прилагаемой со стороны фильтрационного потока в зернистом слое к пленке жидкости на его гранулах, и работы по преодолению сил поверхностного натяжения, удерживающих пленку на поверхностях гранул, установлена аналитическая зависимость для расчета остаточной концентрации жидкости в слое при пневматическом обезвоживании. Оценочные расчеты показали реалистичность результатов, получаемых с помощью найденной формулы, а также их хорошую согласованность с опытными и паспортными данными промышленных вакуум-фильтров и фильтр-прессов.

Представлены результаты исследований технологических свойств волластонитсодержащих пород Тырныаузского месторождения с целью разработки рациональной технологии получения высокосортного волластонитового концентрата. Рекомендуемая технологическая схема включает процессы дробления, грохочения, рентгенолюминесцентной сепарации, мокрой электромагнитной сепарации и флотации. По результатам химического и рентгенофазового анализов полученный волластонитовый концентрат соответствует марке "Воксил-100".

Представлена геоинформационная технология, разработанная на основе результатов экспериментального и компьютерного физико-химического моделирования и обеспечивающая количественный расчет и картографирование последствий геохимических процессов в отвалах сульфидных месторождений на примере Удоканского медного месторождения. Отмечена роль азота как компонента кислотных дождей и его влияние на процессы химического выветривания сульфидов. Изложены результаты модельных расчетов и экспериментальных исследований по окислительному выщелачиванию сульфидных удоканских руд с участием соединений азота. Проведено сравнение результатов классического и геоинформационного подходов к расчету потоков рассеяния, что имеет определяющее значение при решении поисковых и геоэкологических задач в криолитозоне. Полученные выводы об интенсификации процессов окисления сульфидов в условиях мерзлоты позволяют дать оценку возможного воздействия планируемой отработки месторождения Удокан на окружающую среду и могут быть использованы для совершенствования криогеотехнологических методов добычи металлов.

Разработана универсальная многоканальная система регистрации и передачи данных для лазерного деформографа и сопутствующей геофизической и сейсмологической аппаратуры, предназначенная для работы в условиях штолен и действующих горных выработок.