Главная – Журналы – Поиск по журналам

Приведены результаты наблюдений за колебаниями скорости деформации горных выработок при изменении среднегодового водопритока на шахтах Торезско-Снежнянского угленосного района Донбасса. Большая глубина расположения горных выработок способствует тому, что даже в нетронутом массиве горные породы находятся в предельном и запредельном напряженном состоянии, которое усугубляется поступлением воды с верхних горизонтов ранее отработанных и закрытых шахт. Увлажнение горных пород существенно снижает их прочностные характеристики, увеличивая скорость смещения контуров горных выработок. Установлена прямая зависимость между колебанием общешахтного водопритока и изменением скорости деформации горных выработок. Представленная методика наблюдений позволила выполнить ретроспективную оценку геомеханических процессов и показала состоятельность. Различия в скоростях смещения контуров для разных выработок обусловлены горно-геологическими особенностями их расположения, но фактор увлажнения вмещающего массива играет важную роль в интенсификации процесса деформации выработок.

Рассматривается актуальная задача повышения достоверности прогноза опасных деформаций земной поверхности на подрабатываемых территориях. Отмечено, что традиционные геодезические методы не всегда позволяют своевременно зафиксировать предпосылки к внезапным обрушениям. Предложен подход для совершенствования методики геодинамической диагностики с использованием эманационной съемки. Метод базируется на анализе пространственного распределения соотношения изотопов радона (²²²Rn и ²²⁰Rn) в почвенном воздухе, которое зависит от изменения напряженно-деформированного состояния массива горных пород. Опытно-методические исследования выполнены на участке Сарановского месторождения хромитов, примыкающего к зоне провала 2013 г. В ходе площадных работ на четырех профилях выполнены замеры объемной активности радона-222 и торона. На основе рассчитанных показателей растяжения и сжатия по данным радонометрии и нормированных значений активности радона построены карты деформаций и геодинамического районирования. Сопоставление полученных результатов исследований с данными геодезических наблюдений подтверждает информативность предлагаемого метода для изучения напряженно-деформационного состояния массива и обосновывает его применение для повышения безопасности горных работ. Новый подход к интерпретации результатов эманационной съемки позволяет получать информацию об особенностях напряженно-деформированного состояния изучаемого массива.

Предложен методический подход к численному моделированию порогового перехода газоносного угольного пласта к внезапному выбросу угля, породы и газа. Адаптирована структура кинетики Ли - Тарвера с целью описания перехода “интактный уголь - поврежденное газоотдающее состояние” без переноса химической составляющей описания процесса детонации. Введена внутренняя переменная F , заданы члены структуры “активация - рост - исчерпание ресурса”, сформулированы зависимости свойств угля от F и показана реализация в SPH-постановке для больших деформаций. Предложены идентифицируемые метрики: время до события QUOTE и длина развития активной зоны QUOTE . Результаты связываются не с управлением аварийным проветриванием, а с дегазацией, разгрузочными скважинами, креплением, мониторингом, остановкой работ и выводом людей при достижении пороговых признаков.

Представлен обзор методов изучения трещиноватости массива горных пород при открытой разработке месторождений. Проведен анализ современного программного обеспечения для моделирования трещиноватости. Предложен и апробирован подход к созданию трехмерной модели технологического блока, объединяющей прочностные характеристики по данным энергоемкости бурения скважин и упрощенную математическую модель трещин, включая тектонические нарушения. Модель реализована с использованием языка программирования Python и пакета визуализации данных Surfer. Определены перспективы дальнейших исследований, включающие экспериментальную верификацию модели и разработку на ее основе программного модуля для проектирования параметров буровзрывных работ на карьерах.

Рассмотрена проблема корректного описания проветривания тупиковых выработок в рамках классического сетевого подхода к расчету воздухораспределения в шахтах и рудниках. Формула Воронина, основанная на предположении идеального перемешивания, не отражает пространственную структуру течения воздуха в призабойной зоне и не учитывает конечное время циркуляции потоков в крупномасштабном вихре. Предложена сетевая модель проветривания тупиковой выработки с учетом рециркуляции воздуха в призабойном пространстве за счет инерции струи, исходящей из вентиляционного трубопровода, и ее взаимодействия с возвратным потоком. В традиционном подходе ветвь графа сопоставляется отдельной горной выработке, в предлагаемом подходе - соответствует отдельным воздушным потокам. Потоковая модель совместима с классическим сетевым подходом и может интегрироваться в расчетные модули решения задач проветривания в шахтных вентиляционных сетях. C ее помощью получено теоретическое объяснение эффекта превышения суммарного расхода циркулирующих воздушных масс в призабойной зоне тупиковой выработки над расходом, подаваемым по вентиляционному трубопроводу. Выявлено, что вихревая рециркуляция воздуха не определяет скорость выноса вредных примесей, однако при усложнении структуры потоков динамика снижения концентрации определяется длительностями пребывания воздуха в разных циркуляционных контурах. Замедление проветривания призабойного пространства связано с наличием удаленных участков единого вихря с малыми скоростями и их учет позволяет объяснить отклонения от выноса примесей, реализуемого в рамках подхода идеального вытеснения.

Исследованы механизмы декрипитации сподумена Колмозерского месторождения при нетепловом воздействии мощных наносекундных электромагнитных импульсов и низкотемпературной плазмы микросекундного диэлектрического барьерного разряда атмосферного давления. Методами аналитической растровой электронной и конфокальной лазерной сканирующей микроскопии, измерения микротвердости, ζ -потенциала и краевого угла смачивания установлено, что оба воздействия инициируют деструкцию минерала без макроскопического нагрева. Показано, что плазменная обработка приводит к структурной модификации поверхностного слоя, т. е. ослаблению кристаллических связей, разупрочнению и увеличению отрицательного заряда поверхности минеральных частиц. Нетепловое воздействие мощных электромагнитных импульсов вызывает деструкцию по границам зерен и микровключений за счет электрострикционных и ударно-волновых эффектов, снижение микротвердости на 20 % и изменение смачиваемости минеральной поверхности. Выявлена связь между структурной неоднородностью сподумена и эффективностью его декрипитации в сильных электрических полях. Обосновано применение нетепловых высоковольтных импульсных и плазменных воздействий для энергоэффективной подготовки труднообогатимого литиевого сырья.

Рациональный выбор реагентов в современной флотационной технологии - одно из основных средств управления селективным разделением минералов. Исследование нового реагента выполнено с применением методов УФ-спектроскопии, растровой электронной микроскопии, рудной флотации. Приведены сведения об УФ-спектрах растворов реагента цианэтилдиэтилдитиокарбамата (ЦЭДЭТК), азотнокислого серебра и их смеси. Подтверждено химическое взаимодействие реагента ЦЭДЭТК с ионами серебра, показана возможность образования устойчивого комплексного соединения цианэтилдиэтилдитиокарбамата серебра в жидкой фазе флотационной пульпы и на поверхности серебросодержащих минералов. Получен положительный эффект от применения ЦЭДЭТК дополнительно к бутиловому ксантогенату при флотации серебросодержащих руд и хвостов обогащения с различным содержанием серебра.

На примере железистых кварцитов проведен комплекс исследований, включающий в себя сравнительный анализ показателей стержневого и шарового измельчения, изучение раскрытия основных минералов и магнитное обогащение полученных продуктов. Показано, что при измельчении до оптимальной крупности I стадии, соответствующей размеру верхней вкрапленности магнетита, обе мельницы будут работать в энергоэффективном режиме. Благодаря равномерному гранулометрическому составу, при стержневом измельчении достигаются более высокие показатели по раскрытию магнетита и магнитного обогащения при возможности работы в открытом цикле. Наличие в сливе шаровой мельницы крупных классов предопределяет необходимость контрольной классификации разгрузки мельницы. На основании полученных зависимостей удельной производительности и удельных энергозатрат по продуктивному классу - 0.63 мм от крупности стержневого и шарового измельчения установлено, что в случае перехода действующего предприятия на более бедные и труднообогатимые руды, где потребуется снижение крупности измельчения до 20 % и более класса - 0.071 мм, замена стержневых мельниц на шаровые экономически целесообразна.

Рассмотрена перспективность переработки лежалых хвостов обогащения с содержанием цинка 0.7 - 0.8 %. Чаще всего изучаются флотационные либо гидрометаллургические методы извлечения по отдельности, тогда как комбинированные схемы мало изучены. Установлено, что крупность исходного материала превышает требуемую для эффективной флотации сульфидных полиметаллических руд. Предложено совмещение операции доизмельчения хвостов с активацией сфалерита медным купоросом. Выполнено сравнение флотационно-гидрометаллургической и гидрометаллургически-флотационной комбинированных схем переработки. Сквозное извлечение цинка по флотационно-гидрометаллургической схеме на 33.5 % выше соответствующего показателя гидрометаллургически-флотационной схемы. Извлечение цинка в форме сфалерита во флотационный концентрат и окисленных форм цинка в продуктивный раствор при выщелачивании наиболее полное. При флотационном переделе можно получать концентрат с высокими качественными характеристиками, однако это сопряжено с существенными потерями цинка в перечистных операциях. Обоснована необходимость комплексного подхода к переработке: попутное извлечение серебра (содержание в исходном сырье ~ 29 г/т) позволяет улучшить экономические показатели проекта. Вовлечение в переработку значительных объемов техногенного сырья с низким содержанием ценных компонентов повышает окупаемость инвестиций в создание перерабатывающего комплекса.

Представлены закономерности миграционных свойств золота в зависимости от растворимости элементов в матрице рудных и вмещающих минералов коры выветривания каолинового типа Енисейского кряжа. Изучен состав растворов и вторичной минерализации в условиях перколяционного выщелачивания. Выявлена фильтрационная мобильность химических элементов в кислых и нейтральных условиях выщелачивания. В нейтральных условиях среды к подвижным относятся минералы на основе Si, Al, Fe, в кислых более подвижны минералы на основе Mg, Ca, S. Активная мобилизация золота приурочена к слабокислой среде. При добавлении комплексообразователя йодида калия мобильность золота возрастает до максимальной, что обусловлено модифицированием выщелачивающего реагента в технологических решениях обогащения неагрессивными растворителями.