Главная – Журналы – Поиск по журналам

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.