Главная – Журналы – Поиск по журналам

Рассмотрены результаты численных исследований гидроразрыва изотропной упругой среды с щелевым инициатором на забое скважины. Установлено влияние отдельных факторов, в том числе глубины инициатора, его удаления от забоя скважины, формы забоя, прочностных и упругих свойств материала, на форму образующихся трещин, давление разрыва. Приведены примеры использования выявленных закономерностей для оптимизации параметров оборудования и ориентированного гидроразрыва породного массива при решении задач горного дела.

Представлены результаты численных и экспериментальных исследований закономерностей развития трещин гидроразрыва в окрестности протяженной цилиндрической полости в изотропной упругой среде в условиях гидростатического и неравнокомпонентного объемных напряженных состояний. Показан характер влияния на кривизну и объем трещин расстояния между щелевым инициатором разрыва и полостью, прочности и сжатия среды. Приведены основные виды образующихся трещин, условия их формирования. По результатам физического моделирования и натурного эксперимента подтверждена достоверность численных исследований, возможность использования разработанных программных и методических решений в расчетах технологических гидроразрывов, выполняемых на небольших удалениях от подземных сооружений, горных выработок.

Разработана расчетная схема и программа численного решения в рамках упругой постановки трехмерной задачи определения сопротивления внедрению клиновидного инструмента в хрупкий породный массив с учетом развития магистральной трещины. Проведено тестирование разработанной программы. Подтверждена ее работоспособность сравнением с аналитическим решением задачи о равновесном развитии дисковой трещины в упругом пространстве при центральном ее нагружении давлением на круге ограниченного радиуса. Показано, что такое решение является хорошим приближением к результатам численных расчетов задачи о внедрении клина и может использоваться для оценки силы сопротивления внедрению клина в зависимости от его геометрических параметров, заглубления и характеристик среды.

Рассмотрены результаты лабораторных экспериментов, моделирующих субгоризонтальное воздействие низкочастотной сейсмической волны на склон. Использование акселерометров позволило проследить развитие относительного движения соскальзывающей массы склона даже в тех случаях, когда визуально деформация не видна. Установлено, если максимальное ускорение в импульсе ниже определенного значения, зависящего только от прочности грунта, то склон остается устойчивым даже при высоких скоростях смещения грунта. Однократное воздействие импульсом с большим ускорением, но с низкой массовой скоростью, также не инициирует оползень. Однако в этом случае возникают остаточные деформации, которые, накапливаясь, могут в дальнейшем перевести склон в неустойчивое состояние. При многократном воздействии критические параметры заметно снижаются по сравнению с одиночным импульсом. Особенно это касается крутых склонов с малыми коэффициентами устойчивости. Выполнен анализ параметров колебаний от землетрясений разных магнитуд, инициирующих разрушение склона в виде оползней.

Представлен комплекс технологических решений, обеспечивающих существенное повышение сквозного извлечения полезных компонентов при разработке сложноструктурных рудных месторождений. В качестве критерия оценки эффективности такой разработки с помощью комбинированных схем выемки и переработки предлагается использовать максимальный суммарный чистый дисконтированный доход от добычи и переработки кондиционных руд и некондиционного минерального сырья, а также отходов горно-обогатительного производства, получаемый за весь период эксплуатации месторождения. Применение данного критерия позволяет установить оптимальные границы содержания полезного компонента для выделения технологических типов и сортов руд. Эксплуатационные блоки разделяются по геолого-технологическим типам, определяемым текстурно-структурными особенностями руд и их вещественным составом. В сложноструктурном блоке выделяются зоны различных промышленных сортов: особо богатые, богатые, рядовые, бедные и особо бедные руды. Ведется опережающая механическая выемка особо богатых руд с направлением их на автоклавное или сорбционное выщелачивание. После взрывного рыхления оставшиеся сорта руд подаются на обогатительную фабрику либо на кучное выщелачивание. Данная технология позволяет повысить сквозное извлечение металлов из рудного блока.

Обоснована возможность применения типизации горнотехнических объектов по степени их сложности для определения структуры и состава деформационного мониторинга. В качестве основы для типизации предложено использовать частные показатели, характеризующие инженерно-геологические, гидрогеологические и горно-геологические условия разработки месторождений полезных ископаемых. На основе существующих нормативных документов, а также с учетом современного масштаба ведения открытых горных работ и текущих параметров современных горнотехнических объектов сформулирована система частных показателей для оценки условий разработки карьеров. Представлено решение задачи многокритериального анализа влияния выделенных частных показателей на результирующий показатель сложности карьеров. Предложена методика деформационного мониторинга карьеров в зависимости от сложности их условий. Апробация выполнена применительно к карьеру “Центральный” Хибинского месторождения апатит-нефелиновых руд плато Расвумчорр.

Рассмотрены вопросы предотвращения, измерения и контроля за разубоживанием руды. Установлено, что на снижение экономической ценности руды оказывает влияние добавление в горную массу вмещающих пород и обрушенного закладочного материала, в которых содержание ценного минерала ниже границы экономической целесообразности добычи. Определены параметры очистной выемки, влияющие на долю разубоживания: напряженно-деформированное состояние массива, прочность горных пород, геологические и структурные характеристики месторождения, методы ведения горных работ, тип закладочного материала. Выявлены проблемы, связанные с разубоживания руды, включающие процессы измельчения горной массы, бурения скважин, вывала породы с бортов и кровли выработок. Дана оценка влияния качества руды на эксплуатационные затраты. Установлено, что основными функциями закладочного материала являются устойчивость массива, крепление бортов выработки, предотвращение разрушений при разработке соседних целиков. Выполнено численное моделирование для оценки устойчивости породы стенки подземной выработки и определения напряжений вокруг выработанного пространства.

Исследовано влияние различных параметров (соотношение Т:Ж, продолжительность, температура и интенсивность ультразвуковой обработки) на эффективность извлечения циркония и редкоземельных элементов (РЗЭ) при растворении силикатного геля. Для определения оптимальных параметров выщелачивания использован ортогональный массив Taguchi L 9 и дисперсионный анализ (ANOVA). Показано, что извлечение циркония и РЗЭ из силикатного геля в продуктивный раствор при оптимальных параметрах растворения составляет 47.95 и 56.17 % соответственно. Методом дисперсного анализа установлено, что вклад ультразвуковой обработки при извлечении циркония равен 89.6 %, а при извлечении РЗЭ - 59.6 %.

Изучены неионогенные органические реагенты Tecflote в качестве возможных собирателей для флотации сульфидных медно-никелевых руд. Исследована собирательная способность четырех реагентов Tecflote, отличающихся структурой алкильных радикалов и числом функциональных групп. Методом беспенной флотации на пробах руды, обогащенных халькопиритом и пентландит-пирротином, проведена оценка эффективности действия реагентов по отношению к медь- и никельсодержащим минералам. Показана специфичность их действия к исследуемым минералам, причем большая активность реагентов Tecflote по сравнению с сульфгидрильными собирателями проявляется по отношению к никельсодержащим минералам. Флотационными исследованиями показано, что использование реагентов Tecflote в качестве добавки к традиционному реагентному режиму позволяет повысить эффективность обогащения. Частичная замена ксантогената способствует увеличению извлечения меди и никеля в пенный продукт при снижении содержания никеля в хвостах флотации.

Приведены результаты исследования кинетики минерализации пузырьков воздуха частицами активированного и неактивированного сфалерита крупностью 74 - 100 мкм в солоноватых растворах сульфгидрильных собирателей. В качестве собирателей использованы изопропиловый ксантогенат калия и изопропиловый дитиофосфат натрия (аэрофлот), в качестве активатора - сульфат меди. Получены новые данные о кинетике минерализации пузырьков воздуха частицами сфалерита в солоноватых растворах. Рассмотренная методика исследования кинетики минерализации газодисперсной фазы и полученная при ее использовании информация о степени и интенсивности минерализации пузырьков воздуха могут служить основой для научно обоснованного выбора флотационных реагентов (собирателей, активаторов и др.).