Главная – Журналы – Поиск по журналам

Выполнена постановка краевой задачи для моделирования напряженно-деформированного состояния геомассива с учетом нелинейного характера деформирования пород в зонах влияния подземных горных выработок. Рассмотрены различные варианты расположения скважин для направленного гидроразрыва пород труднообрушаемой кровли, позволяющие снизить риск опасных геодинамических явлений при отработке пологого угольного пласта длинными очистными забоями. Результаты численного моделирования показали, что наиболее эффективным вариантом является расположение инициирующей щели в кровле пласта параллельно природному напластованию горных пород в углепородном массиве. Установлено, что существенное влияние инициирующие щели оказывают на уменьшение смещений пород кровли над забоем вследствие разгрузки массива горных пород между искусственной трещиной и отрабатываемым угольным пластом. Этот эффект усиливается при увеличении длины инициирующей щели до 10 - 20 м.

Представлены численные исследования о возможности использования давления распространения гидроразрыва массива горных пород вблизи горной выработки для оценки напряженного состояния среды. Разработка и тестирование предлагаемого подхода выполнено на основе результатов численных экспериментов трехмерного моделирования гидроразрыва вблизи цилиндрической полости. Для решения основных уравнений модели использовался расширенный метод конечных элементов. Установлены закономерности изменения давления распространения трещин гидроразрыва вблизи цилиндрической полости. Приведены соотношения для определения напряжений в случае однородного сжатия среды и в неоднородном поле, когда минимальное напряжение действует перпендикулярно оси полости. Исследовано, как изменяется ошибка при использовании предлагаемого метода в зависимости от соотношений между параметрами модели. Показано, что в некоторых случаях по траектории трещины гидроразрыва, ее выходу на поверхность полости и давлению распространения можно оценивать направление действия минимального напряжения.

С использованием метода дискретных элементов проведен численный анализ скалярных и векторных свойств сыпучей среды при нагружении по двухзвенным ломаным траекториям. Выполнены расчеты по нагружению образцов сыпучей среды при циклическом знакопеременном сдвиге и сдвиге с изломом траектории деформирования. Исследован вопрос о величине следа запаздывания по Ильюшину. На основе анализа дилатансии даны оценки следа запаздывания скалярных свойств среды. Запаздывание векторных свойств оценено путем сравнения компонент тензоров напряжений и деформаций в процессе нагружения. Даны количественные оценки. Установлено, что след запаздывания скалярных и векторных свойств для сыпучих сред на один-два порядка выше, чем для металлов.

Дана оценка удароопасности массива горных пород при отработке подкарьерных запасов месторождения Саяк-1. Месторождение отрабатывается камерно-столбовой системой до глубин 295 м от дна карьера. В настоящее время под дном карьера Центральный Саякского месторождения сосредоточены запасы, большая часть которых представлена рудными целиками. При отработке месторождения отмечены единичные случаи проявления горного давления в динамической форме. В лабораторных условиях определены деформационно-прочностные свойства горных пород. Выявлена склонность образцов керна к удароопасности. Параметры природного поля напряжений на месторождении замерены методом гидроразрыва скважин. Определен показатель интенсивности трещиноватости массива горных пород RQD. Установлено, что массив месторождения относится к крепким и среднетрещиноватым. Среднее значение предела прочности пород на одноосное сжатие составляет 95.85 МПа. По критерию Кайзера потенциал удароопасности у пород месторождения отсутствует, вследствие чего возможность динамических разрушений маловероятна. Показано, что для всех типов пород месторождения, склонных к горным ударам, на глубине до 295 м значения коэффициента K , характеризующего удароопасность массива, меньше критического. Уровень максимальных напряжений, действующих вблизи горных выработок месторождения и обусловленных отработкой запасов руд, не достаточен для провоцирования динамических проявлений горного давления.

Исследована депрессия талька при его мономинеральной флотации с применением анионоактивных полимерных реагентов: карбоксиметилированного крахмала (КМК) и целлюлозы (КМЦ), сульфонатов, а также соединения с многозарядными катионами металлов. Полистиролсульфонат натрия с молекулярной массой 10⁶ кг/кмоль по эффективности депрессии талька сильнее сульфонатов с меньшей молекулярной массой, но уступает КМЦ и КМК. Катионы Mg и Al при концентрации 2.5 мг/л повышают эффективность депрессии талька с применением полистиролсульфоната натрия на ~ 4 %. Дальнейшее увеличение концентрации катионов металлов снижает эффективность депрессии талька. Добавление полистиролсульфоната натрия с концентрацией до 250 мг/л изменяет электрокинетический потенциал талька с - 20 до - 32 мВ. По сравнению с КМК и КМЦ полимерные сульфонаты обладают меньшим адсорбционным сродством к тальку. Предложено два варианта механизма взаимодействия полимерных сульфонатов с базальной поверхностью талька: в отсутствии многозарядных катионов металлов и при предварительном добавлении указанных катионов.

В качестве собирателей при флотации пирита использованы бутиловый ксантогенат калия и бутиловый дитиофосфат натрия. Влияние природы сульфгидрильного собирателя на флотируемость пирита изучалось на его навесках флотационной крупности - 74+ 44 мкм. Приведены результаты исследования пенной флотации пирита с добавлением в операцию одного из двух традиционных сульфгидрильных собирателей, которые проявляют близкое собирательное действие в процессе обогащения пирита при рН 8. На основе анализа кинетических кривых флотации пирита предложен новый подход к оценке флотоактивности тиоловых реагентов.

Исследовано применение ультразвука при предварительной обработке флотационных реагентов, используемых при флотации шламов. Изучено влияние ультразвуковой обработки водных растворов неионогенных собирателей, используемых при флотационном обесшламливании сильвинитовых руд, на изменение характеристик полученных пен: объем и высоту пены, ее кратность, влагосодержание, устойчивость и скорость разрушения. Выявлено повышение вспенивающей способности растворов, кратности и “сухости” пен с увеличением удельной акустической мощности, а также резкое снижение устойчивости пен при повышенных мощностях ультразвуковой обработки. Дана оценка возможности повышения пенообразования и снижения устойчивости трехфазных пен.

Выполнены исследования электроимпульсной дезинтеграции сподуменсодержащих пегматитов. Установлено, что обработка импульсными электрическими разрядами обеспечивает частичное раскрытие мономинеральной части сподумена, при этом наилучшее выделение кристаллов сподумена в срастаниях и без таковых происходит при измельчении исходной породы до крупности от 1 до 4 мм. Сами кристаллы сподумена практически не разрушаются, как при механической обработке, и представляют собой цельные фрагменты. Последующее гравитационное разделение позволит получить сподуменовый концентрат для дальнейшего извлечения лития.

Представлен способ локализации в массиве горных пород зон с повышенным трещинообразованием. В основу положена геофизическая модель формирования электромагнитного излучения, сопутствующего процессу нарушения сплошности в массиве. Показано, что для локализации участка с изменяемым напряженно-деформированным состоянием в окрестности выработки методом электромагнитного излучения необходимо при профилировании горной выработки оценивать мощность источника сигнала, соответствующего разрушению горных пород, путем регистрации сигналов датчиков электромагнитного излучения. Предложен подход к построению архитектуры программного обеспечения для прогнозирования динамических проявлений горного давления.

Рассмотрены результаты внутрипластовых сейсмических исследований в период эксплуатации месторождения на шахтах “Казахстанская”, “Абайская”, “Им. Кузембаева” Карагандинского угольного бассейна с целью изучения и прогнозирования геологических нарушений угольного пласта. Сейсморазведочные работы проводились методами отраженных, проходящих волн, сейсмической локации, а также их сочетанием. Полученные практические результаты внутрипластовой сейсморазведки в сложных горно-геологических условиях показали высокую эффективность применения рассматриваемых методов, что позволило уточнить наличие и положение, а также простирание ожидаемых нарушений, выявить отсутствие непрогнозируемых геологических нарушений, определить зоны изменения гипсометрии угольного пласта и другие аномалии.