Главная – Журналы – Поиск по журналам

Рассмотрен вариант системы разработки с магазинированием руды при отработке крутопадающих залежей жил небольшой мощности. Применительно к практике эксплуатации большинства действующих отечественных подземных рудников выполнено численное моделирование напряженно-деформированного состояния рудопородного массива, характерного для гравитационно-тектонической модели геосреды. Установлены закономерности распределения напряжений в конструктивных элементах технологии в зависимости от мощности залежи, глубины залегания и технологического исполнения. Выявлено существенное влияние нарушенности пород на устойчивость горных выработок и рудных целиков различного назначения. Определены безопасные параметры системы разработки, унифицированные к типовым горно-геологическим и геомеханическим условиям разрабатываемых месторождений.

Выполнено геомеханическое обоснование варианта технологии подэтажного обрушения с плоским днищем при отработке параллельно расположенных рудных тел, разделенных породным прослоем переменной мощности. Разработана параметрическая модель ведения горных работ с обрушением, учитывающая случай максимального развития фронта очистных работ на подэтажах с переменными его параметрами. Получены расчетные закономерности распределения максимальных главных и касательных напряжений, их концентрации и разгрузки в основных элементах системы разработки. Установлены участки массива пород вокруг различных обнажений, в том числе подготовительных и нарезных выработок, которые в бόльшей степени подвержены разрушению при развитой тектонике. Рассмотрение в задачах разного расстояния заложения полевых штреков и наклонного съезда в породах висячего бока рудной залежи по глубине выемки показало состоятельность технологических решений, обеспечивающих безопасную эксплуатацию выработок в меняющихся горно-геологических и горнотехнических условиях на весь период выемки запасов. Обоснованы порядок и очередность отработки сближенных рудных залежей месторождения, гарантирующих вероятность обрушения вмещающих пород в выработанное пространство для управления горным давлением. Определены параметры системы разработки подэтажного обрушения с понижением горизонта очистных работ, при которых обеспечивается безопасность и эффективность добычи полезных ископаемых.

Получена аналитическая временная зависимость температуры на стенках замораживающих колонок, обеспечивающая поддержание постоянной толщины ледопородного ограждения на стадии пассивного замораживания. Зависимость установлена на основе использования уравнения баланса тепловых потоков на границе фазового перехода. Корректность полученного выражения подтверждена численным моделированием замораживания слоя алевролита, характерного для условий проходки ствола калийного рудника. Результаты могут быть использованы при проектировании энергоэффективных режимов работы холодильных установок в ходе пассивного замораживания.

Масштабные модели важны при изучении подземных пожаров в горных выработках, поскольку проведение полномасштабных экспериментов невозможно по соображениям безопасности, а численное моделирование ограничено точностью и высокими вычислительными затратами. Рассмотрен малоизученный вопрос выбора и обоснования критериев подобия для условий рудничных пожаров. Анализ существующих методов масштабного моделирования тепловой конвекции воздуха при больших перепадах температур, основанных на результатах исследований пожаров в зданиях и тоннелях, показал их неполное соответствие шахтным условиям из-за различий в геометрии и характере движения воздуха. Методом размерностей установлено, что подобие при лабораторном моделировании можно достичь соблюдением равенства модельных и натурных значений безразмерных комплексов Ричардсона, Эйлера и Фруда. Описан аварийный сценарий с отключением вентилятора, при котором единственным определяющим критерием становится число Грасгофа. Предложенный подход позволяет проектировать низкотемпературные лабораторные эксперименты, моделирующие движение воздуха по горным выработкам в условия шахтных пожаров.

На основе анализа процессов адгезии органического коллектора на поверхности алмазов и минералов кимберлита в водной среде определены основные параметры, характеризующие физико-химические свойства границ раздела фаз “минерал - водная фаза - коллектор” и закономерности изменения работы адгезии коллектора при варьировании типа и концентрации реагентов-регуляторов различных классов. Выявлено, что при добавлении реагентов-регуляторов работа адгезии аполярного коллектора на поверхности алмаза и флотоактивных минералов кимберлита снижается в различной степени. Это дает основание ожидать положительного эффекта, заключающегося в повышении селективности закрепления органического коллектора на разделяемых минералах. В качестве критерия селективности закрепления коллектора предложено использовать соотношение энергий адгезии аполярного коллектора на алмазе, тальке и флогопите. Результаты экспериментов показали наличие тесной корреляции покрытия поверхности алмаза и зерен кимберлита органическим коллектором с работой адгезии на алмазе и флогопите. Обоснована возможность применения разработанного критерия для выбора реагентов-регуляторов селективности закрепления аполярных коллекторов в слабоминерализованной оборотной воде. Визиометрическим анализом закрепления люминофорсодержащего аполярного коллектора на минералах алмазо-кимберлитовой смеси установлено, что при использовании гексаметафосфата натрия и оксиэтилендифосфоновой кислоты наблюдается снижение количества органического коллектора на поверхности кимберлита при устойчивой адсорбции на поверхности алмазов.

На примере проб руды месторождения Оленегорского рудного поля рассмотрено влияние изменчивости характеристик питания сухой магнитной сепарации и их вклада в эффективность разделения при фиксированных режимах работы оборудования. Установлено, что определяющую роль оказывает содержание общего железа: увеличение его в питании не зависит от максимального линейного размера в классе крупности и диапазона (модуля) крупности и сопровождается ростом содержания Fe_общ в магнитной фракции. Результатами сухой магнитной сепарации “узких” классов крупности доказано, что для - 80 + 2 мм зависимость содержания Fe_общ в магнитной фракции (при В = 0.16 Тл) и качества питания характеризуется высоким значением коэффициента аппроксимации, равным 0.9461, что свидетельствует о незначительном вкладе в процесс разделения крупности материала. При оценке влияния на технологические показатели значения модуля крупности выявлено, что отсутствие предварительной подготовки рудной массы посредством грохочения в 70 % случаев обеспечивает снижение потерь Fe_общ с немагнитной фракцией.

Изучено влияние фтороводородной кислоты на сепарацию полевого шпата. Показано, что данная кислота наиболее эффективный реагент для флотационной сепарации полевого шпата и кварца. Испытания выполнялись в растворе аммониевой соли в качестве катионного собирателя. Фтороводородная кислота является модификатором поверхности для активации частиц полевого шпата и подавления кварца, оптимальная концентрация составляет 1800 - 2000 г/т. При 1800 г/т получен концентрат полевого шпата с содержанием 89.81 % и извлечением 44.20 %, при 2000 г/т - с содержанием 85.05 % и извлечением 67.78 %. Показатели концентрата полевого шпата при массовом извлечении 52.11 % с минералогическим составом SiO₂ = 69.04 %, K₂O + Na₂O = 11.00 %, Al₂O₃ = 17.34 %, Fe₂O₃ = 0.40 % соответствуют требованиям для производства стекла, фарфора, керамики и черепицы.

Представлен подход к прогнозированию производительности тоннелепроходческих комплексов с помощью искусственной нейронной сети на примере строительства водопроводных тоннелей в Иране. Выполнен анализ данных, включающих геологические и горнотехнические условия местности, а также параметры машин. Получена модель для прогнозирования оптимальной скорости проходки. Результаты показали близкое соответствие между фактическими и спрогнозированными данными с коэффициентом корреляции 0.94; значения коэффициента детерминации и среднеквадратичной ошибкой составили 0.90 и 1.2 соответственно.

Исследовано качество вод техногенных водоемов в районах бывшей и действующей отработки некоторых вольфрамовых, молибденовых и полиметаллических месторождений восточной и юго-западной частей Забайкалья. Химический анализ вод проводился методами атомно-абсорбционной спектрометрии и масс-спектрометрией с индуктивно связанной плазмой. Рассчитан формализованный суммарный показатель загрязнения. Установлен аномально высокий уровень экологической опасности водных объектов, что соответствует обстановке чрезвычайной экологической ситуации и экологического бедствия. Наибольшую угрозу для поверхностных и подземных вод несут техногенные водоемы Первомайского, Шерловогорского, Букукинского и Бом-Горхонского месторождений. Использование таких вод местным населением в рекреационных целях недопустимо и может быть опасно из-за негативного влияния на здоровье.

На примере Верхнекамского месторождения солей показана возможность использования данных радарной интерферометрии для оценки и прогноза изменения напряженно-деформированного состояния подработанного породного массива. Объектом исследований являлся Первый Березниковский калийный рудник, затопленный в 2006 г. в результате аварийного прорыва пресных вод в горные выработки. Вследствие высокой растворимости соляных пород в пределах шахтного поля до сих пор сохраняются достаточно высокие скорости оседания земной поверхности, которые контролируются геодезическими методами по заложенным профильным линиям и площадной радарной съемкой спутником TerraSAR-X с периодом 11 дней. Геомеханическая интерпретация данных радарной интерферометрии основывалась на трехмерном математическом моделировании процесса деформирования подработанного массива. Расчетная схема отражала весь комплекс горно-геологических и горнотехнических условий отработки, а также группу факторов, связанных с прорывом пресных вод в горные выработки. Численные расчеты базировались на полуаналитической схеме метода конечных элементов. В рамках разработанной модификации метода переменных модулей деформаций данные радарной интерферометрии являлись элементом параметрического обеспечения геомеханической модели, определяющей деформирование подработанного массива во времени.