Главная – Журналы – Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых 2020 номер 1

Предлагается новый метод прогноза горного давления, включающий статический, кинематический и динамический подходы. Статический предусматривает известный классический расчет деформированного состояния на основе рекомендаций при ведении горных работ. Кинематический учитывает собственный вес пород и конкретизирует статический. Динамика отслеживается с появлением нелинейных деформаций при увеличении выработанного пространства и требует для реализации дополнительных натурных данных о поведении массива. Все три подхода формируют полные смещения кровли выработки. Обсуждается квазистатический вариант учета динамики через определение податливости отрабатываемого пласта впереди движущегося забоя и возможность получения экспериментальных данных для реализации нового метода.

Рассматривается задача о сжатии изотропной среды с щелью переменной ширины с концевыми зонами, в которых функционируют силы сцепления материала. Взаимодействие поверхностей щели под действием тектонических и гравитационных усилий в массиве горных пород приводит к образованию зон контакта их поверхностей. Исследуется случай появления нескольких участков контакта берегов щели. На некоторой части площадки контакта возникает сцепление берегов, на остальной возможно проскальзывание. Нахождение неизвестных параметров, характеризующих частичное закрытие щели, сводится к решению системы сингулярных интегро-дифференциальных уравнений. Определены контактные напряжения, усилия в связях между берегами щели в концевых зонах, значения размеров участков контакта, зон сцепления и концевых зон предразрушения.

На основе анализа, обобщения и статистической обработки экспериментальных данных определены нормативные значения физико-механических характеристик техногенных суглинистых грунтов, применяемых при строительстве дамб накопителей жидких отходов промышленных предприятий. Установлена тесная параболическая зависимость сцепления и угла внутреннего трения от естественной влажности грунтов. Представлен метод оперативного прогнозирования параметров грунтовых дамб с учетом пространственной изменчивости прочностных характеристик грунта.

Предложена теоретическая модель, позволяющая из анализа велосиграмм, зарегистрированных на земной поверхности при подземном взрывании, выявлять сейсмическую активность, являющуюся продолжением сейсмических колебаний после прекращения взрывного воздействия. Сравнением модельных и экспериментальных велосиграмм от массовых взрывов показана корректность применения эллиптических фильтров низких частот второго порядка при моделировании волновых форм велосиграмм. Подтверждена эффективность применения модели в обнаружении отклонений интервалов времени короткозамедленного взрывания от номинальных значений. Определены условия, при которых прогнозирование пиковой скорости смещения должно основываться на учете массы веществ, взрываемых за массовый взрыв. Рассмотрены предпосылки возникновения резонансного возбуждения в системе “породный массив -охраняемый объект” и проведено прогнозирование сейсмического действия взрывных работ.

Создана физическая модель поэтапного разрушения массива горных пород взрывом скважинного заряда. Приведены аналитические зависимости для ключевых результатов массовых взрывов. Установлены зоны интенсивного и пассивного дробления пород во взрываемом блоке уступа. Получены формулы для объемов пород различных классов по крупности в указанных зонах. Предложена процедура автоматизированного определения гранулометрического состава пород. Разработана программа в среде Microsoft Visual Studio 2017, позволяющая проводить автоматизированный расчет параметров расположения зарядов в уступе, гранулометрического состава взорванной горной массы в зависимости от исходных данных.

Проведена оценка индекса однородности распределения фрагментов раздробленной горной массы по размерам с помощью анализа их цифровых изображений, полученных при скважинном взрывании разных массивов горных пород в шахтах с широким диапазоном изменения коэффициента взрываемости. Индекс однородности в уравнении Розина -Раммлера найден по новому алгоритму с помощью аппроксимации кривой фактических результатов с наиболее точной корреляцией всех групп результатов. Рассмотрена зависимость между индексом однородности и параметрами взрывной скважины, коэффициентом взрываемости, средним размером фрагментов и их сочетаний. Разработана эмпирическая зависимость для оценки индекса однородности с хорошей корреляционной точностью.

Приводится анализ применения усовершенствованного образца драглайна с микропроцессорным управлением на основе системы “генератор - двигатель” на угольной шахте в Индии. Предложен способ уменьшения удельного энергопотребления и рассматриваются вопросы технического обслуживания, основанные на сравнительном анализе характера неисправностей до и после модернизации.

Рассмотрена возможность эффективного применения искусственных нейронных сетей и теории игр при выборе геотехнологии подземной разработки месторождений полезных ископаемых. Показано, что модели искусственных нейронных сетей позволяют оценить горно-геологические и технические факторы, влияющие на разработку месторождения и окружающую среду. Установлено, что разработанная модель на основе сочетания искусственных нейронных сетей с игрой “Ультиматум” обеспечивает оптимальный по безопасности и эффективности выбор способа подземной добычи минерального сырья. Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности использования искусственных нейронных сетей и теории игр при обосновании способа и планировании горных работ.

Изучены причины наводнения, произошедшего в мае 2014 г. в Сербии. Из-за прилива воды из притоков вышла из берегов р. Колубара и затопила угольные карьеры “Тамнава- Западное поле” и “Велики-Црлени”. Описан ход наводнения и последствия поступления около 214.4 млн м³ воды в выработанное пространство карьеров. Приводится ущерб, нанесенный угольному бассейну “Колубара”.

Проведено сравнение методов индикаторного и ординарного кригингов и метода обратных взвешенных расстояний ( IDW -метод) на примере месторождений Моунъюа K и L . Коэффициенты корреляции анализа методом статистической регрессии состава породы в наклонной скважине с ординарным кригингом месторождений K и L составляют 0.982 и 0.985 соответственно. Показано, что ординарный кригинг - лучший метод оценки для данных месторождений.

Представлен эффективный метод модификации процесса рентгенолюминесцентной сепарации на основе использования минеральных и органических люминофоров для корректировки спектрально-кинетических характеристик аномально люминесцирующих алмазов. Подтвержден механизм закрепления люминофоров на изученных алмазах и гидрофобных минералах, включающий стадию взаимодействия органической составляющей эмульсии с гидрофобной поверхностью обрабатываемого объекта и концентрирование нерастворимых зерен люминофоров на границе органической и водной фазы. Селективное закрепление люминофорсодержащей органической фазы эмульсии на поверхности алмазов достигается за счет применения фосфатных реагентов-диспергаторов. Использование тринатрийфосфата и гексаметафосфата натрия в составе эмульсии позволяет уменьшить закрепление люминофорсодержащей органической фазы на поверхности минералов кимберлита. Показано, что при концентрации фосфатов 1.0 - 1.5 г/л удается модифицировать и стабилизировать спектрально-кинетические параметры минералов кимберлита на уровне исходных значений. При данном режиме достигается необходимый уровень модифицирования спектрально-кинетических характеристик аномально люминесцирующих алмазов, который обеспечивает их извлечение в концентрат.

Подтверждена связь поверхностно-активных по отношению к границе раздела “газ - жидкость” свойств производных форм ксантогенатов (ксантогенатов тяжелых металлов) с их собирательной способностью во флотационном процессе. Показано, что при нестехиометрическом соотношении концентраций ксантогената и соли металла в растворе образуются коллоидные частицы. Изучено влияние степени отклонения от стехиометрического соотношения концентраций ксантогената и соли металла на скорость растекания по поверхности воды полученной коллоидной системы и ее собирательную активность. Установлена зависимость скорости растекания по поверхности воды производных форм ксантогенатов и их собирательной активности от длительности “старения” коллоидной системы.

Приведены и проанализированы результаты экспериментов по использованию электродинамического сепаратора с импульсным бегущим магнитным полем для работы со смесями песка, содержащими металлические частицы классов крупности - 0.25 мм.

Представлены результаты объемных промышленных испытаний по влиянию степени измельчения руды на флотацию халькопирита из руды рудника “Рудник”. Установлено, что при одностадиальной схеме измельчения и двухстадиальной классификации полиметаллической свинцово-цинково-медной руды возникает проблема дифференциальной измельчаемости. Мягкий галенит значительно быстрее измельчается, чем остальные минералы в руде. Это приводит к переизмельчению минерала и переходу его в мелкие классы, которые медленно обогащаются, при этом минералы меди и цинка остаются нераскрытыми в крупных классах. Изучены продукты обогащения минерала меди в хвостах свинцовой флотации, медном концентрате и медных хвостах по классам крупности. Проведен гранулометрический анализ, определено распределение металлов и минералов по классам крупности. Полученные результаты подтвердили предположения о дифференциальной измельчаемости руды и различиях во флотируемости материала отдельных классов крупности руды.

Изучены особенности гранулометрического и вещественного состава технологических проб лежалых хвостов сульфидных и окисленных руд. Показано распределение золота по классам крупности: более 50 % золота содержится в тонких классах - 0.044 мм. Методом газовой адсорбции выявлено, что пробы хвостов имеют высокую удельную поверхность, которая играет важную роль в процессах переосаждения и миграции золота и сопутствующих компонентов. Обнаружен факт корреляции золота с железосодержащими формами, что может быть использовано для его извлечения магнитными методами. Методом дифференциальной сканирующей калориметрии определено отсутствие в пробах хвостов значимых количеств углистых веществ, которые могут сорбировать золото. Установлена возможность образования в пробах хвостов нерастворимых осадков цианоферратов железа, на которых происходит самопроизвольное осаждение подвижного золота в виде частиц микронных размеров.

Представлены результаты исследования влияния микроволновой обработки на повышение извлечения благородных металлов из упорных углеродистых руд. Степень упорности углеродистых концентратов определялась по результатам комплекса термических методов исследования. Битумен является дополнительным критерием для установления степени упорности продуктов обогащения. Проведены исследования влияния на нагрев пробы времени воздействия при различной мощности микроволновой печи. Изучен процесс нагрева высушенных флотационных концентратов и концентратов в растворе электролита. Подтверждена возможность применения микроволновой обработки флотационных концентратов для повышения извлечения золота из упорных углеродистых руд.

Исследован процесс цементационного извлечения меди железом из подотвальных вод Блявинского и Сафьяновского месторождений медных руд. Изучено влияние рН, расхода цементатора, концентрации меди, присутствия примесных ионов Fe³⁺, Al³⁺ and Ca²⁺, а также фактора времени на показатели цементации. Установлен механизм протекания процесса, выявлены побочные реакции, приводящие к перерасходу реагента-цементатора. При изучении вещественного состава цементной меди определено, что качество концентрата снижается за счет совместного осаждения основных сульфатов алюминия и сульфатов кальция. Полученные результаты позволяют заключить возможность применения процесса цементации для очистки подотвальных вод от меди.

Проведено исследование относительных земных теплопритоков при искусственном замораживании породного массива применительно к задаче формирования ледопородного ограждения шахтных стволов. В ходе моделирования искусственного замораживания выявлено, что земные теплопритоки существенно зависят от теплофизических свойств породного массива, технологических параметров замораживающей станции и от времени. Спустя 5 - 8 месяцев с момента начала замораживания величина земных теплопритоков выходит на стационарное значение. Получена формула для оценки стационарного значения относительных земных теплопритоков при различных температурах породного массива и замораживающего рассола.