В.А. Еременко1, Ю.П. Галченко2, Н.г. Высотин1, В.И. Лейзер1, М.А. Косырева1 1Горный институт НИТУ “МИСиС”, г. Москва, Россия prof.eremenko@gmail.com 2Институт проблем комплексного освоения недр им. акад. Н. В. Мельникова РАН, г. Москва, Россия
Ключевые слова: Каркасные и сотовые горные конструкции, системы разработки, физическая модель, предел прочности, деформация, акустический сигнал, эквивалентный геоматериал, комплексный стенд, 3D моделирование, система трещин, шероховатость поверхности стенок трещин, индекс Q
Страницы: 93-104
Показан порядок подготовки и проведения экспериментальных исследований прочностных, деформационных и акустических характеристик физических моделей каркасных и сотовых горных конструкций, разрабатываемых в научно-исследовательском центре “Прикладная геомеханика и конвергентные горные технологии” Горного института НИТУ “МИСиС”. Созданы комплексный стенд для проведения физического и оптического моделирования геофизических процессов во вторичных полях напряжений, установка и специализированный стенд для воспроизводства физических моделей любой сложности методами 3 D моделирования. Разработаны типовые варианты физических моделей перспективных каркасных и сотовых горных конструкций. Приведены результаты испытаний прочностной, деформационной и акустической характеристик модели одного из вариантов каркасной конструкции. Установлено, что в моделях сотовых горных конструкций наиболее устойчивы системы с большим количеством пустот круглой формы и меньшим их диаметром.
Л.В. Городилов
Институт горного дела СО РАН, г. Новосибирск, Россия gor@misd.ru
Ключевые слова: гидроударная система, предельный цикл, математическая модель, критерии подобия, выходные характеристики, реверсивный режим, ударная мощность
Страницы: 105-115
Представлена математическая модель автоколебательной гидроударной объемной системы одностороннего действия с двумя ограничителями движения бойка. Определены динамические критерии подобия системы: отношение жесткостей пружин аккумулятора и ударного узла; величина, пропорциональная отношению потенциальной энергии аккумулятора к кинетической энергии бойка при заданных параметрах источника; безразмерные координаты бойка, в которых происходит изменение позиций распределителя, его второго ограничителя и предварительный натяг пружины между бойком и корпусом ударного узла; коэффициент восстановления скорости бойка. В пространстве критериев подобия проведены численные расчеты, построены номограммы изолиний интегральных выходных параметров и осциллограммы динамических характеристик. Дан анализ динамики системы, выявлены закономерности ее поведения в широком диапазоне входных параметров. Установлены границы областей в пространстве критериев подобия, в которых реализуются одноударные, двухударные и многоударные предельные циклы.
Рассмотрены технологические схемы переработки медных руд ряда отечественных и зарубежных обогатительных фабрик. Анализу подлежали реагентный режим, показатели флотационного обогащения. Приводятся краткие сведения по видам применяемых реагентов-собирателей, пенообразователей и депрессоров. Изучено влияние рабочей среды при флотации медно-никелевой руды с целью получения коллективного медно-никелевого концентрата. Исследования проводились с получением чернового концентрата в кислой и щелочной среде с последующей перечисткой.
С.А. Кондратьев1, Н.П. Мошкин1,2,3 1Институт горного дела СО РАН, г. Новосибирск, Россия nikolay.moshkin@gmail.com 2Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, г. Новосибирск, Россия 3Новосибирский государственный университет, г. Новосибирск, Россия
Ключевые слова: флотация, минеральная частица, пузырек газа, поверхностные колебания пузырька
Страницы: 125-135
Изучается динамика тяжелой частицы, прикрепленной к поверхности свободного газового пузырька в жидкости. Совершающий поверхностные колебания пузырек и обладающая массой частица рассматриваются как единая механическая система с геометрической связью. Предполагается, что основные силы, обеспечивающие взаимодействие этих объектов, - инерционная сила, обусловленная поверхностными колебаниями пузырька газа, и сила капиллярного прилипания. Описаны условия стабильности флотационного агрегата “частица - пузырек” при различных начальных возмущениях поверхности пузырька и массах частицы. Амплитуды скоростей мод поверхностных колебаний определяются энергией турбулентных пульсаций окружающей жидкости.
В.И. Ростовцев1, А.А. Брязгин2, М.В. Коробейников2 1Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия benevikt@misd.ru 2Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, г. Новосибирск, Россия
Ключевые слова: минеральное сырье, радиационная модификация, селективность дезинтеграции, раскрытие полезных минералов, свинцово-цинковая руда, флотация
Страницы: 136-146
Выполнены теоретические и экспериментальные исследования по совершенствованию рудоподготовки и обогащения труднообогатимого минерального сырья на примере руд Рубцовского месторождения. Установлено, что радиационная модификация свойств свинцово-цинковой руды позволяет повысить селективность измельчения и улучшить технологические показатели переработки. Выявлено, что при использовании радиационной обработки доля свободных зерен галенита и вюрцита в измельченном материале повышается с 40.7 и 65.7 % до 66.4 и 71.5 % ускоренными электронами при дозе 5 кГр. При флотационном обогащении этой руды получен прирост извлечения цинка 4.74 и свинца 9.50 % в концентрат основной флотации.
У. Шюкрю1, С. Муса1, Т. Сонер2, Т. Ирфан1 1Университет Инону, г. Малатья, Турция 2Университет им. Абдуллы Гуля, г. Кайсери, Турция soner.top@agu.edu.tr
Ключевые слова: механическая активация, тяжелые металлы, природный цеолит, адсорбция, отработанная вода
Страницы: 147-160
Рассмотрен и экспериментально исследован процесс удаления тяжелых металлов из отработанных водных растворов при помощи инновационного цеолитового материала. Природный цеолит измельчен на планетарной и традиционной шаровой мельницах для увеличения отрицательного поверхностного заряда. Максимальные доли удаленных металлов измельченным цеолитом на традиционной мельнице при pH 11 для свинца, никеля и кадмия составили 78, 67, 54 % соответственно, а на планетарной шаровой мельнице при pH 9 - 93, 72, 57 %. Установлено, что инновационный цеолитовый материал, получаемый с использованием планетарной шаровой мельницы, обладает повышенной способностью к адсорбции тяжелых металлов и требует меньшее количество щелочи для регулировки pH. Выявлен порядок удаления тяжелых металлов цеолитовым материалом: свинец; никель; кадмий.
А.М. Красюк, Е.Ю. Русский
Институт горного дела СО РАН, г. Новосибирск, Россия krasuk@cn.ru
Ключевые слова: рабочая лопатка, осевой вентилятор, ANSYS, оптимальность, прочность, конструктивные параметры, напряжение
Страницы: 161-169
Рассмотрены математические методы поиска оптимальных параметров конструкции с применением критериев оптимальности. Полученная конструкция рабочей лопатки наиболее приближена к оптимальной, обеспечивающей заданные параметры проектирования при выбранном критерии. Задача поиска оптимальной конструкции выполнялась в программном комплексе ANSYS с использованием топологической оптимизации. На основе решения оптимизационной задачи достигнуто оптимальное распределение массы пера лопатки рабочего колеса шахтного осевого вентилятора, обосновано снижение массы на 60 % по сравнению с монолитной лопаткой при одинаковых скоростях вращения и втулочном отношении.
С.В. Мальцев, М.А. Семин, Д.С. Кормщиков
Горный институт УрО РАН, г. Пермь, Россия stasmalcev32@gmail.com
Ключевые слова: шахтные стволы, коэффициент аэродинамического сопротивления, рудничная вентиляция, моделирование воздухораспределения, трехмерное численное моделирование, границы участка ствола, физические процессы в стволах, экспериментально-аналитический способ
Страницы: 170-178
Описаны экспериментальные исследования аэротермодинамических параметров воздуха, проведенные в шахтных стволах рудников Заполярного филиала ПАО “ГМК “Норильский никель”. В результате замеров абсолютного давления и температуры, а также расчета плотности воздуха в стволах КС-2, ГС и ВС-4 рудника “Октябрьский” установлен практически линейный характер зависимости абсолютного давления воздуха от глубины ствола и существенное отклонение от линейного вида зависимости температуры и плотности воздуха от глубины ствола вблизи его сопряжений с вентиляционными каналами и подземными горизонтами. Выполнена оценка длин участков, на которых происходит выравнивание параметров воздуха после сопряжений. Предложен новый метод определения коэффициентов аэродинамического сопротивления шахтных стволов и рассчитаны сопротивления 28 стволов норильских рудников. Они использованы при разработке математических моделей вентиляционных сетей рудников и при проектировании проветривания новых участков рудников.
Представлены результаты аналитических исследований динамики конвективного движения и изменений температуры воздуха в горизонтальной горной выработке после отключения источника тяги во время пожара. Показано, что однозначный прогноз в данном случае возможен только на основе теории устойчивости конвективных течений. Проведено математическое моделирование адвективного движения встречных потоков воздуха в горизонтальной выработке с продольным градиентом температуры. Получены аналитические формулы для расчета размера адвективного вихря и скорости движения воздуха в нем как функции времени и температуры горения в очаге пожара. Установлено, что дальность продвижения горячей струи воздуха слабо зависит от температуры горения, увеличивается незначительно в течение суток и составляет около 850 м при температуре 1000 °С. Разработана методика, позволяющая давать количественную оценку размеров и продолжительности пожара, скорости движения воздуха в горизонтальной горной выработке после отключения источника тяги.
О.В. Наговицын, С.В. Лукичев
Горный институт КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия 1o.nagovitsyn@ksc.ru
Ключевые слова: модель объекта горной технологии, темпоральные данные, карьер, шахта, рудник, горно-геологические информационные системы
Страницы: 186-192
Предлагается концепция моделирования объектов горной технологии, сочетающая технологическое содержание объекта и изменение его состояния в течение жизненного цикла и позволяющая обрабатывать и хранить темпоральные данные цифрового двойника горнодобывающего предприятия. Совокупность таких моделей обеспечивает формирование общей динамической модели, демонстрирующей эволюцию всего комплекса объектов горного производства при разработке месторождений полезных ископаемых. С помощью этого подхода можно применять изменяющиеся во времени и синхронизированные между собой транзакциями в базе данных векторные, триангуляционные и блочные модели объектов горной технологии для описания жизненного цикла отдельных объектов и их совокупностей. Реализация данной концепции поможет решать задачи, связанные с созданием цифрового двойника горнодобывающего предприятия.