ФТПРПИ №1, 2022. Аннотации
ГЕОМЕХАНИКА
УДК 539.37
ТРЕХМЕРНАЯ МОДЕЛЬ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ СЫПУЧЕЙ СРЕДЫ
А. Ф. Ревуженко
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: revuzhenko@yandex.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Описана трехмерная регулярная упаковка частиц с координационным числом, равным восьми, которая эффективным образом заменяет реальную случайную упаковку частиц. Введены понятия векторов главных напряжений и скоростей пластических деформаций. Построены трехмерные уравнения пластического деформирования, удовлетворяющие необходимому условию адекватности модели — отсутствию диссипации энергии в среде с идеально гладкими частицами. При наличии внутреннего трения уравнения приводят к неассоциированному закону течения.
Трехмерная модель, диссипация энергии, эффективная упаковка
DOI: 10.15372/FTPRPI20220101
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Механика гранулированных сред: теория быстрых движений / сб. статей, сост. И. В. Ширко. — М.: Мир, 1985. — 280 с.
2. Определяющие законы механики грунтов / под ред. В. Н. Николаевского. — М.: Мир, 1975. — 230 с.
3. Дересевич Г. Механика зернистой среды. Проблемы механики / под ред. Х. Драйдена, Т. Кармана. — М.: ИЛ, 1961. — С. 91 – 152.
4. Ишлинский А. Ю., Ивлев Д. Д. Математическая теория пластичности. — М.: Физматлит, 2001. — 704 с.
5. Drucker D. C. and Prager W. Soil mechanics and plastic analysis or limit design, Quarterly of Appl. Mathem., 1952, Vol. 10, No. 2. — P. 157 – 165.
6. Ревуженко А. Ф. Механика сыпучей среды. — Новосибирск: Офсет, 2003. — 373 с.
7. Revuzhenko A. F. Mechanics of granular media, Springer, 2006. — 308 p.
8. Бобряков А. П., Ревуженко А. Ф. Некоторые закономерности пластического деформирования сыпучих материалов // ФТПРПИ. — 1988. — № 4. — С. 3 – 8.
УДК 622.831; 622.35
МОНИТОРИНГ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ МИКРОСЕЙСМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ПРИ ОСВОЕНИИ УДАРООПАСНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
А. А. Еременко, С. Н. Мулев, В. А. Штирц
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала,
Е-mail: eremenko@ngs.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Кузбасский государственный технический университет им. Т. Ф. Горбачева,
Е-mail: eremenko@ngs.ru, ул. Весенняя, 28, 650000, г. Кемерово, Россия
АО “ВНИМИ”,
E-mail: mulev@vnimi.ru, 22-я линия Васильевского острова, 3, 199106, г. Санкт-Петербург, Россия
“Евразруда — филиал АО “Евраз ЗСМК”,
E-mail: Vladimir Shtirts@ evraz.com, ул. Советская, 1а, 652971, пгт. Шерегеш, Кемеровская область, Россия
Для условий отработки месторождений Горной Шории, относящихся к категории удароопасных, выявлены особенности формирования напряженно-деформированного состояния рудопородного массива. Изложены результаты исследований по разработке критериев удароопасности горных пород микросейсмическим методом. Выполнен прогноз возникновения геодинамических явлений при массовых взрывах в эксплуатационных блоках с установлением местоположения возможных нарушений пород в горных выработках на основе полученных закономерностей распределения толчков различного энергетического класса.
Массив горных пород, напряженно-деформированное состояние, геодинамические явления, удароопасность, технология, система разработки, взрыв, блок
DOI: 10.15372/FTPRPI20220102
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Курленя М. В., Еременко В. А., Гайдин А. П. Развитие сырьевой базы Западно-Сибирского металлургического комплекса // Горн. журн. — 2007. — № 4. — С. 10 – 13.
2. Еременко А. А., Гайдин А. П., Еременко В. А. Отработка технологических блоков при массовом обрушении руд в условиях напряженно-деформированного состояния горных пород. — Новосибирск: Наука, 2002. — 112 с.
3. Galchenko Y. P. and Eremenko V. A. Model representation of anthropogenically modified subsoil as a new object in lithosphere, Eurasian Mining, 2019, No. 2. — P. 3 – 8.
4. Сидоров Д. В. Геомеханическое обоснование конструктивных параметров камерно-столбовой системы разработки для проектирования глубоких горизонтов СЦБРИ // Зап. Горного института. — 2012. — Т. 199. — С. 134 – 140.
5. Еременко В. А., Галченко Ю. П., Мясков А. В., Козырева М. А. Исследование напряженного состояния массива при использовании конвергентной горной технологии // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2019. — Т. 6. — № 2. — С. 78 – 85.
6. Eremenko A. A. Blast desighbor improved performance and reduced surfacevibration a case itudy, 8th Int. Conf. ou Deer and High Stressmining, Deep. 2017, J. Wesselodad Australian Centre Geomechan ics, Perth., 2017. — P. 961 – 974.
7. Указания по безопасному ведению горных работ на месторождениях Горной Шории, склонных и опасных по горным ударам. — Новосибирск; Новокузнецк, 2015. — 73 с.
8. Еманов А. Ф., Еманов А. А., Фатеев А. В., Лескова Е. В., Шевкунова Е. В., Подкорытова В. Г. Техногенная сейсмичность разрезов Кузбасса (Бачатское землетрясение 18 июня 2013 г.) // ФТПРПИ. — 2014. — № 2. — С. 41 – 46.
9. Барышников В. Д., Барышников Д. В., Гахова Л. Н., Качальский В. Г. Геомеханический мониторинг при разработке полезных ископаемых // ФТПРПИ. — 2014. — № 5. — С. 61 – 73.
10. Беспалько А. А., Хорсов Н. Н. Аппаратурный комплекс для исследования НДС горных пород в шахтах // Тр. междунар. конф.: Геодинамика и напряженное состояние недр Земли. — Новосибирск: ИГД СО РАН, 2004. — С. 210 – 213.
11. Кузнецов В. А. Основные этапы геотектонического развития юга Алтае-Саянской горной области // Тр. горно-геол. ин-та Зап.-Сиб. фил-ла АН СССР. — 1952. — Вып. 12. — С. 6 – 68.
12. Железорудные месторождения Сибири / А. С. Калугин, С. Т. Калугина, В. И. Иванов и др. — Новосибирск: Наука, 1981. — 238 с.
13. Eremenko А. A., Koltyshev V. N., Eremenko V. A., and Shtirtz V. A. Seismic hazard assessment and abatement geotechnology for safe iron ore mining in west Siberia, Sth Int. Symposium on Rockburst and Seismicity in Mines (RaSim 8). — Geophysical Survey of Russian Academy of Sci., Obninsk; Mining of Ural Branch of Russian of Sciences, Perm., 2013. — P. 434 – 445.
14. Студеникин В. П. Разрывные нарушения Кузнецкого Алатау // Вопросы тектоники Алтае-Саянской горной области: материалы науч.-техн. конф.). — Новокузнецк, 1971. — С. 107 – 114.
15. Шрепп Б. В., Мозолев А. В., Гайдин П. Т. и др. Оценка эффективности элементов ударобезопасной технологии на Таштагольском руднике // Горн. журн. — 1989. — № 12. — С. 43 – 46.
16. Еременко А. А., Гайдин А. П., Ваганова В. А., Еременко В. А. Особенности развития деформационных процессов в массиве горных пород при проведении промышленных взрывов на удароопасном месторождении // ФТПРПИ. — 1999. — № 6. — С. 44 – 47.
УДК 622.25
АКУСТИЧЕСКИЙ ШУМ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ
М. Ройтер, М. Крах, У. Кисслинг, Ю. Векслер
Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH,
Е-mail: Sekretariat@marco.de, Hans-Bockler-Str., 2, г. Дахау, Германия
На основе математического моделирования геомеханического состояния очистного забоя показано развитие разрушения призабойной части пласта в форме отжима и растрескивания в течение рабочего цикла. Проведен анализ акустического шума лавы и определена частота его спектрального максимума, отражающая размер площади разрушения массива в окрестности забоя лавы.
Очистной забой, отжим пласта, растрескивание, акустический шум, частота спектрального максимума
DOI: 10.15372/FTPRPI20220103
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Анциферов М. С., Анциферова Н. Г., Каган Я. Я. Сейсмоакустические исследования и проблема прогноза динамических явлений. — М.: Наука, 1971. — 136 с.
2. Лунев С. Г., Колчин Г. И. Параметры акустического сигнала при контроле выбросоопасности // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: сб. науч. тр. МакНИИ. — 2002. — С. 45 – 52.
3. Ройтер М., Крах М., Кисслинг У., Векслер Ю., Копылов К. Н., Костеренко В. Н., Смирнов Р. В., Аксенов З. В. Сейсмоакустический мониторинг автоматизированной лавы // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2019. — Т. 6. — № 1. — С. 206 – 210.
4. Ройтер М., Крах М., Кисслинг У., Векслер Ю. Сейсмоакустический мониторинг геодинамического состояния массива вокруг забоев горных выработок // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. — Новокузнецк: СибГИУ, 2021. — № 7. — С. 19 – 23.
5. Шадрин А. В., Контримас Ф. Ф. Методика определения критерия выбросоопасности по медиане амплитудно-частотной характеристики шумов работающего оборудования // Наукоемкие технологии разработки и иcпользования минеральных ресурсов. — Новокузнецк: СибГИУ, 2020. — № 6. — С. 331 – 337.
6. Копылов К. Н., Смирнов О. В., Кулик А. И. Акустический контроль состояния массива и прогноз динамических явлений // Безопасность труда в пром-сти. — 2015. — № 8. — С. 32 – 37.
7. Приказ Ростехнадзора № 515 от 10.12.2020 г. Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности “Инструкция по прогнозу динамических явлений и мониторингу массива горных пород при отработке угольных месторождений”. — Зарегестрировано в Минюсте РФ 30.12.2020 г., № 61949.
8. Шадрин А. В., Клишин В. И., Диюк Ю. А. Методика определения критерия выбросоопасности спектрально-акустического метода прогноза // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. — Новокузнецк: СибГИУ, 2021. — № 7. — С. 324 – 329.
9. Король В. И., Скобенко А. В. Акустический способ прогноза газодинамических явлений в угольных шахтах. — Днепропетровск: НГУ, 2013. — 181 с.
10. Метелев И. С., Овчинников М. Н., Марфин Е. А., Гайфутдинов Р. Р., Сагиров Р. Н. Исследование акустических шумов при фильтрации газа через пористую среду // Акуст. журн. — 2019. — Т. 65. — № 2. — С. 214 – 222.
11. Сердюков С. В., Азаров А. В. Возбуждение сейсмических колебаний потоком воды в трещине и определение его параметров по регистрируемому излучению // ФТПРПИ. — 2021. — № 5. — С. 22 – 35.
12. Котлов Э. С., Сорочинский Б. Т. Изменение величины зоны отжима как метод определения выбросоопасности участков очистного забоя // ФТПРПИ. — 1965. — № 3. — С. 35 – 42.
13. Векслер Ю. А., Тутанов С. К. Расчет больших деформаций ползучести и разрушения горных пород вокруг выработок // Прикл. механика. — 1983. — Т. 19. — № 8. — С. 108 – 110.
14. Зборщик М. П., Осокин В. В., Соколов Н. М. Предотвращение газодинамических явлений в угольных шахтах. — Киев: Техника, 1984. — 148 с.
15. Ройтер М., Курфюрст В., Майрхофер К., Векслер Ю. Волнообразное распределение горного давления вдоль забоя лавы // ФТПРПИ. — 2009. — № 2. — С. 38 – 45.
16. Шинкевич М. В. Изменения горного давления по длине лавы // Вестн. НЦ ВостНИИ. — 2018. — № 3. — С. 38 – 44.
17. Чехместеренко Н. В. Изменчивость отжима угля по длине очистных забоев // Уголь. — 1992. — № 6. — С. 38 – 45.
18. Ризниченко Ю. В. Размеры очага корового землетрясения и сейсмический момент // Исследования по физике землетрясений. — М.: Наука, 1976. — С. 9 – 27.
19. Ризниченко Ю. В., Джибладзе Э. А., Болквадзе И. Н. Спектры колебаний и параметры очагов землетрясений Кавказа // Исследования по физике землетрясений. — М.: Наука, 1976. — С. 74 – 86.
20. Виноградов С. Д., Кузнецова К. И., Москвина А. Г., Штейнберг В. В. Физическая природа разрыва и излучение сейсмических волн // Физические процессы в очагах землетрясений. — М.: Наука, 1980. — С. 129 – 140.
21. Парийский Б. С., Радченко В. П., Кейлис-Борок В. И. Продольные волны, возникающие при разрыве // Анализ сейсмических наблюдений на электронных машинах (Вычисл. сейсмология; Вып. 1). — М.: Наука, 1966. — С. 92 – 106.
УДК 550.831 + 552.08
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОГЕННЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ПОДРАБОТАННОГО МАССИВА НА ТРАНСФОРМАНТЫ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ
Г. П. Щербинина, Г. В. Простолупов
Горный институт УрО РАН,
E-mail: gena-prost@yandex.ru, ул. Сибирская, 78А, 614007, г. Пермь, Россия
Представлены результаты интерпретации материалов высокоточной гравиметрической съемки, проведенной на одном из участков Верхнекамского месторождения калийных солей. Исследования направлены на выявление разуплотненных участков техногенного генезиса в подработанном массиве. Установлено, что на трансформантах гравитационного поля техногенные разуплотнения обнаруживаются в виде плоских наклонных отрицательных аномалий, пересекающих подработанную толщу сверху вниз. Определено пространственное положение техногенных разуплотнений в горном массиве.
Месторождение калийных солей, гравиметрия, мониторинг, напряженное состояние, деформации подработанного массива
DOI: 10.15372/FTPRPI20220104
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кашников Ю. А., Мусихин В. В., Лысков И. А. Определение оседаний земной поверхности при разработке месторождений полезных ископаемых по данным радарной интерферометрии // ФТПРПИ. — 2012. — № 4. — С. 68 – 77.
2. Кантемиров Ю. И., Камза А. Т., Бермуханова А. М., Тогайбеков А. Ж., Санарбекова М. А., Никифоров С. И. Космический радарный мониторинг смещений земной поверхности на примере одного из нефтяных месторождений Мангистауской области Республики Казахстан // Геоматика. — 2014. — № 4. — С. 46 – 58.
3. Турчанинов И. А., Иофис М. А., Каспарьян Э. В. Основы механики горных пород. — Л.: Недра, 1989. — 488 с.
4. Кудряшов А. И. Верхнекамское месторождение солей. — Пермь: ГИ УрО РАН, 2001. — 429 с.
5. Петротектонические основы безопасной эксплуатации Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей / под ред. Н. М. Джиноридзе. — СПб.: Соликамск: ОГУП Соликамская типография, 2000. — 400 с.
6. Щербинина Г. П., Простолупов Г. В., Бычков С. Г. Гравиметрические исследования при решении горно-геологических задач на Верхнекамском месторождении калийных солей // ФТПРПИ. — 2011. — № 5. — С. 28 – 35.
7. Щербинина Г. П., Простолупов Г. В. Высокоточная гравиметрия при обеспечении безопасной отработки Верхнекамского месторождения калийных солей // ГИАБ. — 2015. — № 3. — С. 219 – 226.
8. Новоселицкий В. М., Чадаев М. С., Погадаев С. В., Кутин В. А. Метод векторного сканирования // Геофизические методы поисков и разведки месторождений нефти и газа: сб. науч. тр. — Пермь: ПГУ, 1998. — С. 54 – 59.
9 Бычков С. Г. Сравнительные возможности интерпретации гравиметрических материалов в системе “VECTOR” // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: материалы регион. науч.-практ. конф. — Пермь: ПГУ, 2002. — С. 107 – 110.
10. Простолупов Г. В., Новоселицкий В. М., Конешов В. Н., Щербинина Г. П. Об интерпретации гравитационного и магнитного полей на основе трансформации горизонтальных градиентов в системе VECTOR // Физика Земли. — 2006. — № 6. — С. 90 – 96.
11. Девятков С. Ю. К вопросу определения условий формирования провалов на земной поверхности // Стратегия и процессы освоения георесурсов: сб. науч. тр. Вып. 12. — Пермь: ГИ УрО РАН, 2014. — С. 96 – 98.
12. Федосеев А. К. Учет локализации нарушений в надсоляной толще при оценке безопасных условий подработки ВЗТ // Стратегия и процессы освоения георесурсов: сб. науч. тр. Вып. 13. — Пермь: ГИ УрО РАН, 2015. — С. 90 – 92.
13. Херасков Н. П. Роль тектоники в изучении закономерностей размещения полезных ископаемых в земной коре // Закономерности размещения полезных ископаемых. — М.: АН СССР, 1958. — Т. 1. — С. 14 – 92.
14. Балек А. Е. Явление самоорганизации деформационных полей массивов горных пород и его использование при решении задач геомеханики // Проблемы недропользования. — 2016. — № 4. — С. 90 – 96.
ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622.275
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПОДЗЕМНОЙ ОТРАБОТКИ РУДНИКА ЗУУНЦАГААН ПОД КАРЬЕРОМ НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД
Т. К. М. Динтве, Т. Сасаока, Х. Шимада, А. Хаманака, Д. Мозес
Университет Кюсю,
Е-mail: dintwe18r@mine.kyushu-u.ac.jp, 819-0395, г. Фукуока, Япония
Исследовано влияние технологий подземной добычи на устойчивость массива в условиях рудника Зуунцагаан (Монголия). Рассмотрены два варианта технологии отработки: развитие горных работ “снизу вверх” и “сверху вниз”. Для каждого варианта выполнена оценка устойчивости выработок в шахте и бортов карьера. Показано, что при добыче “сверху вниз” наблюдается меньшее смещение массива на участке подземных работ. На участке открытых работ влияние обеих технологий относительно одинаково.
Технология открытой и подземной добычи, комбинированная отработка, устойчивость бортов карьера, численное моделирование
DOI: 10.15372/FTPRPI20220105
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Hamman E., Cowan M., Venter J., and Souza J. Considerations for open pit to underground transition interaction, Int. Symp. on Slope Stability in Open Pit Mining and Civil Engineering, editor. Slope Stab, Perth, 2020. — P. 1123 – 1138.
2. Bakhtavar E., Shahriar K., and Oraee K. Transition from open-pit to underground as a new optimization challenge in mining engineering, J. Min. Sci., 2009, Vol. 45, No. 5. — P. 485 – 494.
3. Bakhtavar E. Transition from open-pit to underground in the case of Chah-Gaz iron ore combined mining, J. Min. Sci., 2013, Vol. 49, No. 6. — P. 955 – 966.
4. Eremenko A. A., Klishin V. I., Eremenko V. A., and Filatov A. P. Feasibility study of a geotechnology for underground mining at Udachnaya kimberlite pipe under the opencast bottom, J. Min. Sci., 2008, Vol. 44, No. 3. — P. 271 – 282.
5. Eremenko A. A., Seryakov V. M., and Filatov A. P. Estimate of the rockmass stress state in the course of mining the reserves subjacent the open pit bottom at the “Udachnaya” pipe, J. Min. Sci., 2007, Vol. 43, No. 4. — P. 361 – 369.
6. Karakus M., Zhukovskiy S., and Goodchild D. Investigating the influence of underground ore productions on the overall stability of an existing open pit, Procedia Eng., 2017, Vol. 191. — P. 600 – 608.
7. Vyazmensky A., Stead D., Elmo D., and Moss A. Numerical analysis of block caving-induced instability in large open pit slopes: A finite element/discrete element approach, Rock Mech. Rock Eng., 2010, Vol. 43, No. 1. — P. 21 – 39.
8. Liu K., Zhu W., Wang Q., Liu X., and Liu X. Mining method selection and optimization for hanging-wall ore-body at Yanqianshan iron mine, China, Geotech. Geol. Eng., 2017, Vol. 35, No. 1. — P. 225 – 241.
9. Mohanto S. and Deb D. Prediction of plastic damage index for assessing rib pillar stability in underground metal mine using multi-variate regression and artificial neural network techniques, Geotech. Geol. Eng., 2020, Vol. 38, No. 2. — P. 767 – 790.
10. Sokolov I. V., Smirnov A. A., Antipin Y. G., and Baranovsky K. V. Rational design of ore discharge bottom in transition from open pit to underground mining in udachny mine, J. Min. Sci., 2013, Vol. 49, No. 1. — P. 90 – 98.
11. Sokolov I. V., Smirnov A. A., Antipin Y. G., Nikitin I. V., and Tishkov M. V. Substantiation of protective cushion thickness in mining under open pit bottom with the caving methods at udachnaya pipe, J. Min. Sci., 2018, Vol. 54, No. 2. — P. 226 – 236.
12. Potvin Y. and Hudyma M. Open stope mining in Canada, Massmin 2000, Brisbane, 2000. — P. 661 – 674.
13. Villaescusa E. Geotechnical design for sublevel open stoping, 2014. — 541 p.
14. Campbell A., Mu E. A., and Lilley C. Cave propagation and open pit interaction at the Ernest Henry mine, 7th Int. Conf. Mass Min., Sydney, 2016. — P. 1 – 16.
15. Brummer R. K., Li H., and Moss A. The transition from open pit to underground mining: an unsual slope failure mechanism at Palabora, South Afr. Inst. Min. Metall. Int. Symp. Stab. Rock Slopes Open Pit Min. Civ. Eng., 2006. — P. 411 – 420.
16. Bieniawski Z. T. Engineering classification of jointed rock masses, 1973. — P. 353 – 343.
17. Aydan O. An stress inference method based on structural geological features for the full-stress components in the earth crust, Yerbilimberi, 2000. — P. 223 – 236.
18. Aydan O. An integrated approach for the evaluation of measurements and inferences of in-situ stresses, ISRM, Tampere: Int. Soc. Rock Mech. and Rock Eng., 2016.
УДК 622.271.3
АЛГОРИТМ ПОИСКА ПУТИ ОПТИМИЗАЦИИ ПРЕДЕЛЬНОЙ ГРАНИЦЫ КАРЬЕРА С УЧЕТОМ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
Н. Бабанури, Х. Дехани, М. Ходавеси
Хамаданский технологический университет,
Е-mail: babanouri@hut.ac.ir, г. Хамадан, Иран
Предложен алгоритм установления предельной границы карьера на основе оптимизационного метода Лерча – Гроссмана. В нем за счет последовательных приближений каждая вершина сети случайным образом перемещается в пределах заданной области. При этом исключается образование сегментов сложной неправильной формы. В соответствии с геомеханическим обеспечением безопасности и экономической эффективности горных работ, принятыми за основу в проектировании, в алгоритме не допускаются перемещения, приводящие к сегментам круче допустимого угла наклона борта карьера. В результате для каждого перемещения вершины сети определяется рентабельность формируемого карьера. Новое положение вершины сети принимается из условия недопущения попадания целевой функции оптимизации в локальный максимум. Одним из основных преимуществ предлагаемого алгоритма является независимость угла наклона борта карьера от размера блока. Алгоритм более точно определяет контуры рудной залежи и карьера, обеспечивая эффективность открытых горных работ.
Карьер, предельная граница карьера, прибыльность, поиск пути, оптимизация, геомеханические ограничения
DOI: 10.15372/FTPRPI20220106
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Zhao Y. and Kim Y. A new optimum pit limit design algorithm, 23rd Int. Symp. Application of Computers and Operations Res., in The Mineral Industries: AIME Littleton, 1992. — P. 423 – 434.
2. Khalokakaie R., Dowd P.A., and Fowell R. J. A windows program for optimal open pit design with variable slope angles, Int. J. Surface Min., Reclamation and Env., 2000, Vol. 1, No. 4. — P. 261 – 275.
3. Johnson T. B. and Sharp W. R. A three-dimensional dynamic programming method for optimal ultimate open pit design, Vol. 7553, Bureau of Mines, US Dep. of the Interior, 1971.
4. Khalokakaie R., Dowd P. A., and Fowell R. J. Lerchs – grossmann algorithm with variable slope angles, Min. Technol., 2000, Vol. 109, No. 2. — P. 77 – 85.
5. Lerchs H. and Grossmann I. Optimum design of open-pit mines, Transactions of the Canadian Institute of Mining and Metallurgy, 1965, Vol. 68. — P. 17 – 24.
6. Ordin A. A. and Vasil’ev I. V. Optimized depth of transition from open pit to underground coal mining, J. Min. Sci., 2015, Vol. 50, No. 4. — P. 696 – 706.
7. Sayadi A. R., Fathianpour N., and Mousavi A. A. Open pit optimization in 3D using a new artificial neural network, Archiv. Min. Sci., 2011, Vol. 56, No. 3. — P. 389 – 403.
8. Frimpong S., Asa E., and Szymanski J. Intelligent modeling: advances in open pit mine design and optimization research, Int. J. Surface Min., Reclamation Env., 2002, Vol. 16, No. 2. — P. 134 – 143.
9. Thomas G. S. Optimization and scheduling of open pits via genetic algorithms and simulated annealing, Proc. 1st Int. Symp. on Balkema Publisher, 1996. — P. 44 – 59.
10. Achireko P. K. and Frimpong S. Open pit optimization using artificial neural networks on conditionally simulated blocks, Proc. of APCOM, 1996. — P. 137 – 144.
11. Denby B. and Schofield D. Open-pit design and scheduling by use of genetic algorithms, Transactions of the Institution of Min. Metall. Section a Mining Industry, 1994. — 103 p.
12. Adibi N. and Ataee-pour M. Consideration of sustainable development principles in ultimate pit limit design, Environmental Earth Sci., 2015, Vol. 74, No. 6. — P. 4699 – 4718.
13. Alford C. G. and Whittle J. Application of lerchs-grossmann pit optimization to the design of open pit mines, AusIMM/IE Aust Newman Combined Group, Large Open Pit Mining Conf., 1986. — P. 201 – 207.
14. Lipkewich M. P. and Borgman L. Two-and three-dimensional pit design optimization techniques, A Decade of Digital Computing in the Mineral Industry, 1969. — P. 505 – 523.
15. Chen T. 3D pit design with variable wall slope capabilities, 14th Symp. Appl. Comp. Operat. Res. Miner. Industries (APCOM), New York, 1976.
16. Dowd P. and Onur A. Open pit opitoptimization, Part 1. Optimal open pit design, Transactions of the Institutions of Mining and Metallurgy, Section A, 1993, Vol. 102, A 95.
17. Sabanour mining and industrial development, Design of Korkora Mine (I), 2009.
ГОРНОЕ МАШИНОВЕДЕНИЕ
УДК 621.22 + 622.2
АНАЛИЗ СПОСОБОВ И СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ГИДРОУДАРНЫХ МАШИН ОБЪЕМНОГО ТИПА
Л. В. Городилов, В. Г. Кудрявцев
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: gor@misd.ru, vit22@ngs.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Представлен анализ разработанных и опробованных в последнее время новых схем управления рабочими циклами гидроударных машин, позволяющих раздельно регулировать их характеристики: с помощью только обратных связей между давлением в гидросистеме и распределителем, микропроцессорный способ и комбинированные с включением дополнительного управления по давлению. Приводятся примеры адаптивных ударных машин, схемы управления которыми позволяют изменять энергию и частоту ударов в зависимости от свойств разрушаемой среды. Указывается, что для расширения области применения гидроударной техники существует потребность в разработке высокочастотных ударных устройств с высокой ударной мощностью, что возможно достигнуть за счет совершенствования распределителей и перехода на повышенное давление рабочей жидкости.
Гидроударная система, рабочий цикл, распределительное устройство, частота и энергия ударов, адаптивная машина
DOI: 10.15372/FTPRPI20220107
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алимов О. Д. Конструктивные схемы бурильных машин. — Фрунзе: Илим, 1976. — 92 с.
2. Ашавский А. М. Основы проектирования оптимальных параметров забойных буровых машин. — М.: Недра, 1966. — 218 с.
3. Воскресенский Ф. Ф., Кичигин А. В., Славский В. М., Славский Ю. Н., Тагиев Э. И. Вибрационное и ударно-вращательное бурение. — М.: Гостоптехиздат, 1961. — 243 с.
4. Ясов В. Г. Теория и расчет рабочих процессов гидроударных буровых машин. — М.: Недра, 1977. — 152 с.
5. Киселев А. Т., Меламед Ю. А. Гидроударное бурение — итоги и перспективы // Разведка и охрана недр. — 1996. — № 9. — С. 19 – 22.
6. Алимов О. Д., Басов С. А. Гидравлические виброударные системы. — М.: Наука, 1990. — 350 с.
7. Горбунов В. Ф., Лазуткин А. Г., Ушаков Л. С. Импульсный гидропривод горных машин. — Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1986. — 195 с.
8. Ушаков Л. С., Котылев Ю. Е., Кравченко В. А. Гидравлические машины ударного действия. — М.: Машиностроение, 2000. — 416 с.
9. Hammer Hard Rock. Гидромолоты и навесное оборудование [Электронный ресурс]. 2011. URL: http://промкаталог.рф/PublicDocuments/1105385.pdf.
10. Krupp Hydraulic Breakers Specifications & Datasheets [Электронный ресурс]. URL: https://www.lectura-specs.com/en/specs/construction-machinery/attachments-hydraulic-breakers-krupp.
11. Гидромолоты PROFBREAKER [Электронный ресурс]. URL: https://exkavator.ru/attachments/producers/ profbreaker.
12. Impuls. Гидромолоты [Электронный ресурс]. 2020. URL: https://гидромолот-импульс.su.
13. Ye X., Miao X., and Cen Y. Modeling and simulation for hydraulic breaker based on screw-in cartridge valves, Appl. Mech. Mater., 2012, Vol. 229 – 231. — P. 1697 – 1701.
14. Ding W. S., Wang J. J., and Chen L. N. Electronic control hydraulic impactor based on pressure feedback, Proc. Int. Conf. Mech. Autom. Control Eng. MACE 2010, 2010. — P. 2716 – 2719.
15. Yang G., Ding C., Liang C., and Wang L. Research on intelligent hydraulic impactor, Proc. 3rd Int. Conf. Meas. Technol. Mechatronics Autom. ICMTMA 2011, 2011, Vol. 3. — P. 3 – 6.
16. Yang G. and Liang C. Research on the new hydraulic impactor control system, Proc. Int. Conf. Meas. Technol. Mechatronics Autom. ICMTMA 2010, 2010, Vol. 3. — P. 207 – 210.
17. Zhao H., Liu P., Shu M. F., and Wen G. C. Simulation and optimization of a new hydraulic impactor, Appl. Mech. Mater., 2012, Vol. 120. — P. 3 – 10.
18. Городилов Л. В., Кудрявцев В. Г. Экспериментальное исследование гидроударной системы с задержкой движения бойка // Машиноведение. — 2016. — № 1. — С. 96 – 102.
19. Лазуткин С. Л., Лазуткина Н. А. Прогрессивная конструкция гидравлического ударного устройства // Вестн. ПГТУ. Машиностроение, материаловедение. — 2011. — № 3. — С. 5 – 11.
20. Пат. 2674289 РФ. Распределитель гидравлического ударного устройства / Л. В. Городилов // Опубл. в БИ. — 2018. — № 34.
21. Фабричный Д. Ю., Толенгутова М. М., Фабричный Ю. Ф. Системы автоматического регулирования гидравлических ударных устройств по нагрузке на инструмент // Машиностроение и безопасность жизнедеятельности. — 2013. — № 4. — С. 72 – 77.
22. Городилов Л. В. Основные свойства гидроударной системы одностороннего действия с двумя ограничителями движения бойка // ФТПРПИ. — 2020. — № 6. — С. 105 – 115.
23. Городилов Л. В. Анализ динамики и характеристик основных классов автоколебательных гидроударных систем объемного типа // Проблемы машиностроения и надежности машин. — 2018. — № 1. — P. 22 – 30.
24. Сагинов А. С., Кичигин А. Ф., Лазуткин А. Г., Янцен И. А. Гидропневмоударные системы исполнительных органов горных и строительно-дорожных машин. — М.: Машиностроение, 1980. — 200 с.
25. Архипенко А. П., Федулов А. И. Гидравлические ударные машины. — Новосибирск: ИГД СО РАН. — 1991. — 106 с.
26. Иванов К. И., Ципкис А. М. Бурение шпуров и скважин самоходными шахтными установками. — М.: Недра, 1983. — 198 с.
27. Yang G. and Ding C. Research on intelligent hydraulic impactor system based on fuzzy control, 2nd Int. Conf. Adv. Comput. Control., 2010. — P. 418 – 422.
28. Chen J. S. Mechanical and electrical control of hydraulic impactor, Adv. Mater. Res., 2012, Vol. 507. — P. 167 – 171.
29. Yu H. and Tang J. The application of fuzzy control in intelligent hydraulic impactor, Int. J. Adv. Comp. Tech., 2012, Vol. 22, No. 4. — P. 1 – 9.
30. Yang G. P., Gao J. H., and Chen B. J. Computer simulation of controlled hydraulic impactor system, Adv. Mater. Res., 2011, Vol. 179 – 180. — P. 122 – 127.
31. Yang G. and Chen Y. The research of new type hydraulic breaker with strike energy and frequency of adjusted, Mech. Eng. Res., 2012, Vol. 2, No. 2. — P. 45 – 51.
32. Yang G., Yubao C., and Bo C. Dynamic performance research on reversing valve of hydraulic breaker, World J. Mech., 2012, Vol. 2. — P. 288 – 296.
33. Wang X. Y. Modeling and simulation of impactor of hydraulic roofbolter based on AMESim, Appl. Mech. Mater., 2014, Vol. 448 – 453. — P. 3426 – 3429.
34. Городилов Л. В. Исследование динамики гидроударных объемных систем двухстороннего действия. Ч. II. Влияние на характеристики предельных циклов конструктивных особенностей устройств и условий их взаимодействия с горным массивом // ФТПРПИ. — 2013. — № 3. — С. 127 – 138.
35. Modeling and Simulation of Technical Systems|ESI ITI [Электронный ресурс]. URL: https://www.simulationx.com.
36. Городилов Л. В., Кудрявцев В. Г. Экспериментальное исследование режимов работы гидроударного устройства двухстороннего действия для виброударного воздействия на породный массив // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2019. — № 2. — С. 52 – 56.
37. Лазуткин А. Г., Лазуткин С. Л. Анализ систем управления гидроударников // ГИАБ. — 2009. — № 2. — С. 284 – 286.
38. Маттис А. Р., Кузнецов В. И., Васильев Е. И. Экскаваторы с ковшом активного действия: опыт создания, перспективы применения. — Новосибирск: Наука, 1996. — 174 с.
39. Маттис А. Р., Ческидов В. И., Яковлев В. Л. Безвзрывные технологии открытой добычи твердых полезных ископаемых. — Новосибирск: СО РАН, 2007. — 337 с.
40. Wittig V., Riechers J., Lincke J., Bracke R., and Hyun-Ick Yo. Hydraulic DTH fluid / mud hammers with recirculation capabilities to improve ROP and hole cleaning for deep, hard rock geothermal drilling, World Geothermal Cong., Melbourne, Australia, 2015. — P. 1 – 9.
УДК 622.23.05
АНАЛИЗ СПЕКТРАЛЬНОГО СОСТАВА ИЗЛУЧЕНИЯ СКВАЖИННОГО ИМПУЛЬСНОГО ВИБРОИСТОЧНИКА
Б. Ф. Симонов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: Simonov_bf@mail.ru, Красный проспект, 54, 630090, г. Новосибирск, Россия
На основе рядов Фурье выполнен анализ спектрального состава сигналов импульсного скважинного виброисточника с двумя силовыми элементами и электромагнитным молотом. Проведено сравнение амплитудно-частотных характеристик импульсного и дебалансного виброисточников адекватного размера. Показано, что по амплитудам выходного сигнала импульсного виброисточника и составляющих его спектра он существенно превосходит амплитуды соответствующих сигналов дебалансного виброисточника.
Сважинный импульсный виброисточник, частота, период колебаний, спектр, длительность импульса, амплитуда сигнала
DOI: 10.15372/FTPRPI20220108
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Газизов А. А. Увеличение нефтеотдачи неоднородных пластов на поздней стадии разработки. — М.: ООО “Недра-Бизнесцентр”, 2002. — 639 с.
2. Sheng J. J., Leonhardt B., and Azri N. Status of polymer-flooding technology, J. Can. Petr. Technol., 2015, Vol. 54, Issue 2. — P. 116 – 126.
3. Bera A. and Babadagli T. Status of electromagnetic heating for enhanced heavy oil/bitumen recovery and future prospects: Areview, Applied Energy, 2015, Vol. 151. — P. 206 – 226.
4. Delamaide E., Bazin B., Rousseau D., and Degre G. Chemical EOR for heavy oil: The Canadian experience, SPE EOR Conference at oil and gas West Asia 2014: Driving integrated and innovative EOR, 2014. — P. 566 – 596.
5. Esmaeilzadeh P., Sadeghi M. T., Fakhroueian Z., Bahramian A., and Norouzbeigi R. Wettability alteration of carbonate rocks from liquid-wetting to ultra gas-wetting using TiO2, SiO2 and CNT nanofluids containing fiuorochemicfls, for enhanced gas recovery, J. Nat. Gas Sci. Eng., 2015, Vol. 26. — P. 1294 – 1303.
6. Ганиев О. Р., Ганиев Р. Ф., Украинский Л. Е. Основы волновой механики продуктивных пластов // ДАН. — 2016. — Т. 466. — № 3. — С. 298 – 301.
7. Дыбленко В. П., Марчуков Е. Ю., Туфанов И. А. Волновые технологии и их использование при разработке месторождений нефти с трудноизвлекаемыми запасами // РАЕН. — 2012. — Кн. 1. — С. 338.
8. Кузнецов О. Л., Симкин Э. М., Чилингар Дж. Физические основы вибрационного и акустического воздействия на нефтегазовые пласты. — М.: Мир, 2001. — 260 с.
9. Кравцов Я. И., Марфин Е. А. Волновое воздействие на продуктивные пласты как универсальный способ повышения эффективности добычи тяжелых нефтей и природных битумов // Георесурсы. — 2011. — № 3. — С. 17 – 18.
10. Опарин В. Н., Симонов Б. Ф., Юшкин В. И., Востриков В. И., Погарский Ю. В., Назаров Л. А. Геомеханические и технические основы увеличения нефтеотдачи пластов в виброволновых технологиях. — Новосибирск: Наука, 2010. — С. 404.
11. Serdykov S. V. and Kurlenya M. V. Mechanism of oil production stimulation by low-intensity seiamic fields, Acoustical Physics, 2007, Vol. 53, No. 5. — P. 618 – 628.
12. Симонов Б. Ф., Чередников Е. Н., Сердюков С. В., Масленников В. В., Кадышев А. И., Гамзатов С. М., Булавин В. Д., Канискин Н. А., Сибирев А. П., Ноткин В. М., Бачин С. И., Николенко В. В. Технология объемного волнового воздействия на нефтегазовые залежи для повышения углеводородоотдачи пластов // Нефтяное хозяйство. — 1998. — № 4. — С. 42 – 44.
13. Пат. 2659576 РФ. Скважинный сейсмоисточник / Б. Ф. Симонов, Ю. В. Погарский, А. О. Кордубайло // Опубл. в БИ. — 2018. — № 19.
14. Пат. 2642199 РФ. Скважинный сейсмоисточник / Б. Ф. Симонов, Ю. В. Погарский, А. О. Кордубайло, Ю. А. Лебедев // Опубл. в БИ. — 2018. — № 3.
15. Симонов Б. Ф., Кордубайло А. О., Нейман В. Ю., Полищук А. Е. Рабочие процессы в импульсном линейном электромагнитном приводе скважинного виброисточника // ФТПРПИ. — 2018. — № 1. — С. 71 – 78.
16. Симонов Б. Ф., Опарин В. Н., Кордубайло А. О., Востриков В. И. Экспериментальные исследования эффективности излучения от скважинного импульсного виброисточника // ГИАБ. — 2019. — № 8. — С. 180 – 189.
17. Ильин В. А., Поздняк Э. Г. Основы математического анализа. Ч. 2. — М.: Наука, 1973. — 447 с.
18. Выгодский М. Я. Справочник по высшей математике. — М.: Наука, 1972. — 870 с.
19. Флянтиков А. Д., Савченко А. В., Цупов М. Н., Евстигнеев Д. С. Обоснование конструктивных и энергетических параметров скоростного скважинного дебалансного виброисточника // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2019 — Т. 6. — № 2. — С. 272 – 277.
ГОРНАЯ ТЕПЛОФИЗИКА
УДК 622.015:622.33
МОДЕЛИРОВАНИЕ УСЛОВИЙ ХРАНЕНИЯ МЕРЗЛОГО УГЛЯ В ЗАГЛУБЛЕННЫХ СКЛАДАХ КРИОЛИТОЗОНЫ
Ю. А. Хохолов, В. Л. Гаврилов
Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН,
E-mail: khokholov@igds.ysn.ru, просп. Ленина, 43, 677980, г. Якутск, Россия
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: gvlugorsk@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Рассмотрена целесообразность использования природного холода и особенностей криолитозоны центральных и арктических районов Якутии для хранения угля в замороженном состоянии в заглубленных складах. Выполнено моделирование теплообменных процессов с учетом климатических факторов, параметров склада, наличия теплоизоляции. Показано, что протаивание угля из-за его низкой теплопроводности происходит в меньшей степени, чем окружающих пород. При заложении склада зимой основной объем топлива будет оставаться в мерзлом состоянии в течение нескольких лет, а применение теплоизоляции значительно снизит интенсивность оттаивания поверхностного слоя. Отмечено, что по сравнению с шириной и углом наклона борта склада глубина его заложения является основным фактором, определяющим формирование размеров талой зоны к концу теплого периода хранения. Использование естественного холода в заглубленных складах снижает интенсивность окисления угля, способствует сохранению его качества, повышает энергетическую безопасность труднодоступных районов.
Уголь, хранение, окисление, криолитозона, труднодоступные районы Якутии, заглубленный склад, моделирование, теплообмен
DOI: 10.15372/FTPRPI20220109
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гаврилов В. Л., Хохолов Ю. А., Федоров В. И. О влиянии условий доставки угля в труднодоступные северные районы на его потребительские свойства // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2019. — Т. 6. — № 3. — С. 219 – 225.
2. Курилко А. С., Киселев В. В., Хохолов Ю. А., Романова Е. К. Регулирование теплового режима подземных сооружений складского и специального назначения в условиях Севера. — Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО РАН. — 2011. — 246 с.
3. Алпатов С. Н. Преимущества подземного строительства с точки зрения энергоэффективности // Федеральный строительный рынок. — 2011. — № 97. URL: http://fsr-stroy.ru/archive/10883 (дата обращения 14.07.2021 г.).
4. Хрисанфова А. И., Литвинов В. Л. Технология хранения углей и мероприятия по сокращению потерь топлива. — М.: Недра, 1970. — 192 с.
5. Ильин В. В., Фомин Е. И. Анализ технологии перевалки угля с применением крытых заглубленных складов в морских и речных портах // Сб. докл. науч.-техн. конф. “Интерстроймех-2018” (Москва, 8 – 12 октября 2018 г.). — М.: НИМГСУ, 2018. — С. 342 – 344.
6. Мирошниченко Д. В., Дроздник И. Д., Кафтан Ю. С., Иванова Е. В., Сорокотяга К. Н., Десна Н. А. Исследование кинетических характеристик окисления углей // Кокс и химия. — 2012. — № 3. — С. 6 – 15.
7. Мирошниченко Д. В., Десна Н. А., Кафтан Ю. С. Исследование процесса окисления углей в промышленных условиях. Сообщ. 4. Температура угля в штабеле // Кокс и химия. — 2015. — № 2. — С. 2 – 8.
8. Чемезов Е. Н., Федорова С. Е. О снижении пожароопасности на угольных разрезах Севера // Вестн. ЯГУ. — 2005. — № 4. — С. 101 – 106.
9. Васильев П. Н., Курилко А. С., Хохолов Ю. А., Шерстов В. А. Тепловой режим угольных шахт Якутии и способы его регулирования. — Якутск: ЯНЦ СО РАН, 2009. — 240 с.
10. Хохолов Ю. А., Соловьев Д. Е. Методика совместного расчета температурного и вентиляционного режимов нестационарной сети горных выработок криолитозоны // ФТПРПИ. — 2013. — № 1. — С. 138 – 145.
11. Головатый И. И., Левин Л. Ю., Паршаков О. С., Диулин Д. А. Оптимизация процессов формирования ледопородного ограждения при сооружении шахтных стволов // Горн. журн. — 2018. — № 8. — С. 48 – 53.
12. Левин Л. Ю., Семин М. А., Плехов О. А. Сравнительный анализ существующих методов расчета толщины ледопородного ограждения строящихся шахтных стволов // Вестн. ПНИПУ. Строительство и архитектура. — 2018. — Т. 9. — № 4. — С. 93 – 103.
13 Кияница Л. А., Лугин И. В., Красюк А. М. Пути обеспечения температурных режимов протяженных транспортных тоннелей БАМ в холодный период года // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2020. — Т. 7. — № 1. — С. 298 – 303.
14. Красюк А. М., Лугин И. В., Пьянкова А. Ю. Определение размеров массива грунта, подверженного тепловому влиянию подземных станций и тоннелей метрополитена // ФТПРПИ. — 2015. — № 1. — С. 122 – 128.
15. Красюк А. М., Лугин И. В., Пьянкова А. Ю. Исследование температур грунта, окружающего станцию метрополитена мелкого заложения // ФТПРПИ. — 2012. — № 3. — С. 64 – 74.
16. Хохолов Ю. А., Гаврилов В. Л., Федоров В. И. Математическое моделирование теплообменного процесса хранения мерзлого угля на открытых складах // ФТПРПИ. — 2019. — № 6. — С. 172 – 182.
17. Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики. — М.: Наука, 1977. — 736 с.
18. Самарский А. А., Моисеенко Б. Д. Экономичная схема сквозного счета для многомерной задачи Стефана // Журн. вычисл. матем. и матем. физики. — 1965. — Т. 5. — № 5. — С. 816 – 827.
19. Самарский А. А. Теория разностных схем. — М.: Наука, 1983. — 616 с.
20. Самарский А. А., Вабищевич П. Н. Вычислительная теплопередача. — М.: Едиториал УРСС, 2003. — 784 с.
21. Фельдман Г. М., Тетельбаум А. С., Шендер Н. И., Гаврильев Р. И. Пособие по прогнозу температурного режима грунтов Якутии. — Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1988. — 240 с.
22. Радиационный баланс. [Электронный ресурс]. URL: https://geographyofrussia.com/radiacionnyj-balans/ (дата обращения 20.05.2021 г.).
23. Вотяков И. Н. Физико-механические свойства мерзлых и оттаивающих грунтов Якутии. — Новосибирск: Наука, 1975. — 177 с.
24. Агроскин А. А. Теплофизика твердого топлива. — М.: Недра, 1980. — 256 с.
25. Гаврильев Р. И., Кузьмин Г. П. Определение теплофизических характеристик мерзлых грунтов расчетным методом // Наука и образование. — 2009. — № 4. — С. 51 – 54.
26. Среднегодовые осадки в России. Испаряемость. [Электронный ресурс]. URL: http://www.protown.ru/ information/hide/2850.html (дата обращения 20.05.2021).
27. Каймонов М. В., Панишев С. В. Прогноз температурного режима вскрышных горных пород карьеров криолитозоны // ГИАБ. — 2015. — № 3. — С. 75 – 80.
УДК 622.032
ОЦЕНКА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ГЛУБОКОЙ СКВАЖИНЫ НА МУТНОВСКОМ ГЕОТЕРМАЛЬНОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ (КАМЧАТКА)
А. Н. Шулюпин, А. А. Любин, И. И. Чернев
Институт горного дела ДВО РАН,
Е-mail: ans714@mail.ru, ул. Тургенева, 51, 680000, г. Хабаровск, Россия
Филиал ПАО “Камчатскэнерго” Возобновляемая энергетика,
E-mail: Lyubin-AA@kamenergo.ru, ул. Акад. Королева, 60, 680009, г. Петропавловск-Камчатский, Россия
В процессе разработки Мутновского геотермального месторождения, являющегося ключевым объектом отечественной геотермальной энергетики, обнаружились проблемы, связанные со снижением давления в резервуаре, питающем добычные скважины, которые приводят к выводу скважин из эксплуатации. Выполнен прогноз производительности планируемых к бурению скважин глубиной 3 и 4 км для освоения более глубоких горизонтов Мутновского месторождения. Проведено сравнение результатов с данными по типовой добычной скважине глубиной 2 км, что показало перспективность освоения более глубоких горизонтов данного месторождения. В частности, ожидается существенное увеличение расхода пара, добываемого одиночной скважиной, по сравнению с типовой. Также ожидается рост объемов добычи геотермальной энергии за счет увеличения допустимого снижения давления в резервуаре и привлечения к тепловому питанию дополнительного объема массива пород, вмещающих добываемый флюид.
Геотермальное месторождение, геотермальный резервуар, добычная скважина, парлифт, допустимая депрессия в резервуаре, флюид, пар, пароводяная смесь
DOI: 10.15372/FTPRPI20220110
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Bertani R. Geothermal power generation in the world 2010 – 2014 update report, Geothermics, 2016, Vol. 60. — P. 31 – 43.
2. Lund J. W. and Boyd T. L. Direct utilization of geothermal energy 2015 worldwide review, Geothermics, 2016, Vol. 60. — P. 66 – 93.
3. Kayaci N. and Demir H. Comparative performance analysis of building foundation Ground heat exchanger, Geothermics, 2020, Vol. 83, 101710.
4. Kumar S. and Murugesan K. Optimization of geothermal interaction of a double U-tube borehole heat exchanger for space heating and cooling applications using Taguchi method and utility concept, Geothermics, 2020, Vol. 83, 101723.
5. Luo Y., Yan T., and Yu J. Integrated analytical modeling of transient heat transfer inside and outside U-tube ground heat exchanger: A new angle from composite-medium method, Int. J. Heat Mass Transfer, 2020, Vol. 162, 120373.
6. Moore K. R. and Hollander H. M. Evaluation of NaCl and MgCl2 heat exchange fluids in a deep binary geothermal system in a sedimentary halite formation, Geothermal Energy, 2021, Vol. 9, No. 8.
7. Hu L., Ghassemi A., Pritchett J., and Garg S. Characterization of laboratory-scale hydraulic fracturing for EGS, Geothermics, 2020, Vol. 83, 101706.
8. Templeton D. C., Wang J., Goebel M. K., Harris D. B., and Cladouhos T. T. Induced seismicity during the 2012 Newberry EGS stimulation: Assessment of two advanced earthquake detection techniques at an EGS site, Geothermics, 2020, Vol. 83, 101720.
9. Renaud T., Verdin P., and Falcone G. Numerical simulation of a deep borehole heat exchanger in the Krafla geothermal system, Int. J. Heat Mass Transfer, 2019, Vol. 143, 118496.
10. Zhang J., Xie J., and Liu X. Numerical evaluation of heat extraction for EGS with tree-shaped wells, Int. J. Heat Mass Transfer, 2019, Vol. 134. — P. 296 – 310.
11. Шулюпин А. Н., Варламова Н. Н. Современные тенденции в освоении геотермальных ресурсов // Георесурсы. — 2020. — Т. 22. — № 4. — С. 113 – 122.
12. Васянович Ю. А., Шулюпин А. Н., Варламова Н. Н. Оценка предельного пластового давления для парлифтной добычи флюида на Мутновском геотермальном месторождении // ГИАБ. — 2019. — № 8. — S. 30. — С. 25 – 32.
13. James R. Factors controlling borehole performance, Geothermics, 1970, Vol. 2. — P. 1502 – 1515.
14. Шулюпин А. Н., Чермошенцева А. А. Семейство математических моделей WELL-4 для расчета течений в пароводяных геотермальных скважинах // Мат. моделирование. — 2016. — Т. 28. — № 7. — С. 56 – 64.
15. Дрознин В. А. Физическая модель вулканического процесса. — М.: Наука, 1980. — 92 с.
16. Шулюпин А. Н. Устойчивость режима работы пароводяной скважины. — Хабаровск: ООО “Амурпринт”, 2018. — 136 с.
17. Mubarok M. H. and Zarrouk S. J. Discharge stimulation of geothermal wells: Overview and analysis, Geothermics, 2017, Vol. 70. — P. 17 – 37.
18. Кирюхин А. В., Сугробов В. М. Геотермальные ресурсы Камчатки и ближайшие перспективы их освоения // Вулканология и сейсмология. — 2019. — № 6. — С. 50 – 65.
19. Beckers K. F. and McCabe K. GEOPHIRES v2.0: updated geothermal techno-economic simulation tool, Geothermal Energy, 2019, Vol. 7, No. 5.
20. Дядькин Ю. Д. Разработка геотермальных месторождений. — М.: Недра, 1989. — 29 с.
РУДНИЧНАЯ АЭРОГАЗОДИНАМИКА
УДК 622.23.05:622.807
ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ВЫСОКОНАПОРНЫХ ГИДРОВИХРЕВЫХ ФОРСУНОК ДЛЯ ПЫЛЕПОДАВЛЕНИЯ
В. Н. Макаров, А. В. Угольников, Н. В. Макаров, Л. А. Антропов
Уральский государственный горный университет,
Е-mail: uk.intelnedra@gmail.com, ул. Куйбышева, 30, 620144, г. Екатеринбург, Россия
На базе математической модели гидровихревой ортокинетической инерционной гетерокоагуляции выбраны параметры гидровихревой форсунки устройства пылеподавления для предотвращения взрывов и техногенных аварий на горных предприятиях. С использованием теории подобия и анализа размерностей получены критерии подобия процесса диспергирования в условиях вращательного движения капель жидкости. Показано, что основными критериями эффективности дробления капель жидкости гидровихревой форсунки являются критерий Вебера, критерий Лапласа и три индикатора, характеризующие инерционность, вязкость жидкости и кинематическое подобие. Проведенные расчеты и экспериментальные исследования выявили возможность повышения на 15 % эффективности диспергирования, уменьшения в 2.5 раза осредненного диаметра капель жидкости, снижения на 10 % ее расхода.
Гидровихревая ортокинетическая инерционная гетерокоагуляция, гидровихревая форсунка, циркуляционное движение, критерий Вебера, критерий Лапласа, присоединенный вихрь, индикаторы подобия, эффективность диспергирования
DOI: 10.15372/FTPRPI20220111
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Han H., Wang P., and Liu R. Experimental study on atomization characteristics and dust-reduction performance of four common types of pressure nozzles in underground coal mines, Int. J. Coal Sci. Technol., 2020. — P. 581 – 596.
2. Yang S., Nie W., Lv S., Liu Z., Peng H., Ma X., Cai P., and Xu C. Effects of spraying pressure and installation angle of nozzles on atomization characteristics of external spraying system at a fully-mechanized mining face, Powder Technol., 2019, Vol. 343. — P. 754 – 764.
3. Скопинцева О. В. Научное обоснование комплексного метода снижения пылевой и газовой опасностей выемочных участков угольных шахт // ГИАБ. — 2011. — С. 315 – 325.
4. Макаров В. Н., Косарев Н. П., Макаров Н. В., Угольников А. В., Лифанов А. В. Эффективная локализация взрывов угольной пыли с использованием гидровихревой коагуляции // Вестн. ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. — 2018. — № 2. — Т. 18. — С. 178 – 189.
5. Макаров В. Н., Угольников А. В., Макаров Н. В., Афонасенко Е. П., Носырев М. Б. Локализация взрывов угольной пыли с использованием гидровихревой инерционной коагуляции // ФТПРПИ. — 2019. — № 3. — С. 173 – 179.
6. Валиев Н. Г., Кошкаров В. Е., Симисинов Д. И., Ахметов А. Ф., Неволин Д. Г. Эмульсионные профилактические средства из тяжелых нефтяных остатков для обеспыливания карьерных автодорог и отвалов техногенных отходов // Горн. журн. — 2015. — № 8. — С. 13 – 21.
7. Yang S., Nie W., Lv S., Liu Z., Peng H., Ma X., Cai P., and Xu C. Effects of spraying pressure and installation angle of nozzles on atomization characteristics of external spraying system at a fully-mechanized mining face, Powder Technol., 2019, Vol. 343. — P. 754 – 764.
8. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. — М.: Дрофа, 2003. — 840 с.
9. Фролов А. В., Телегин В. А., Сечкерев Ю. А. Основы гидрообеспыливания // Безопасность жизнедеятельности. — 2007. — № 10. — С. 1 – 24.
10. Wu D., Yin K., Yin Q., Zhang X., Cheng J., Ge D., and Zhang P. Reverse circulation drilling method based on a supersonic nozzle for dust control, Appl. Sci. (Switzerland), 2017, Vol. 7, No. 1. — P. 5 – 20.
11. Макаров В. Н., Макаров Н. В. Перспективы вихревого гидрообеспыливания в угольных шахтах // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2018. — Т. 5. — № 1. — С. 93 – 98.
12. Пат. 2737161 C1 РФ, МПК E21F 5/04, B05B 1/34, B05B 7/00. Способ гидровихревого кинематического пылеподавления и устройство для его реализации / В. Н. Макаров, Н. В. Макаров, А. В. Угольников и др. // Опубл. в БИ. — 2020. — № 33.
13. Bautin S. G., Krutova I. Y., and Obukhov A. G. Twisting of a fire vortex subject to gravity and Coriolis forces, High Temp., 2015, Vol. 53, No. 6. — P. 928 – 930.
14. Bautin S. P. Mathematical simulation of the vertical part of an upward swirling flow, High Temperature, 2014, Vol. 52, No. 2. — P. 259 – 263.
15. Lyashenko V. I., Gurin A., Topolniy F. F., and Taran N. A. Justification of environmental technologies and means for dust control of tailing dumps surfaces of hydrometallurgical production and concentrating plants, Metall. Min. Ind., 2017, No. 4. — Р. 8 – 17.
16. Веников В. А. Теория подобия и моделирования применительно к задачам электроэнергетики. — М.: Либроком, 2014. — 439 с.
17. Алабужев П. М., Геронимус В. Б., Минкевич Л. М., Шеховцов Б. А. Теории подобия и размерностей. Моделирование. — М.: Высш. шк., 1968. — 208 с.
18. Novakovskiy N. S. and Bautin S. P. Numerical simulation of shock-free strong compression of 1D gas layer, J. Physics: Conf. Series, 2017, Vol. 894, No. 1. — Article ID 012067.
19. Косарев Н. П., Макаров В. Н., Угольников А. В., Макаров Н. В., Дылдин Г. П. Шахтная аэрология пылевых аэрозолей в условиях гидровихревой коагуляции // Изв. УрГУ. — 2020. — № 4 (60). — С. 155 – 165.
УДК 622.457.2
УЛУЧШЕНИЕ ПРОВЕТРИВАНИЯ ТУПИКОВОЙ ВЫРАБОТКИ ПУТЕМ УВЕЛИЧЕНИЯ НАЧАЛЬНОЙ СКОРОСТИ ВОЗДУХА В ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СТРУЕ
Б. П. Казаков, А. В. Шалимов, О. С. Паршаков, А. В. Богомягков
Горный институт УрО РАН,
E-mail: shalimovav@mail.ru, ул. Сибирская, 78a, 614007, г. Пермь, Россия
Проведен обзор экспериментальных данных по определению дальнобойности стесненных вентиляционных струй, направленных в тупик. Показано, что результаты исследований в этой области сильно различаются и не позволяют осуществлять однозначный прогноз допустимого отставания воздухопровода от груди забоя с приемлемой для практических целей точностью. Сделано предположение, что причиной расхождений экспериментальных данных является эмпирическая концепция независимости дальнобойности стесненной тупиковой струи от ее начальной скорости, строгие доказательства которой отсутствуют. Гипотеза подтверждена результатами численного моделирования процесса проветривания тупиковой выработки струей воздуха с визуализацией замыкания потока при скоростях движения воздуха не менее 0.25 м/с. С ростом дебета вентилятора расстояние замыкания возрастает и изменение начальной скорости струи с 5 до 80 м/с увеличивает ее дальнобойность до 56 м. По результатам проведенных исследований сделан вывод, что к эффективным ресурсосберегающим решениям при проветривании тупиковых выработок следует отнести увеличение подачи воздуха в воздухопровод, позволяющее увеличить расстояние от груди забоя на безопасное для проведения буровзрывных работ расстояние.
Тупиковый забой, воздушная струя, турбулентность, диффузия, циркуляция, дальнобойность, вентиляционный трубопровод, эффект Коанда, степень стеснения струи
DOI: 10.15372/FTPRPI20220112
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности “Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых”, утв. приказом Ростехнадзора № 505 от 08.12.2020 г., рег. № 61651 Минюста от 21.12.2020 г., вступили в силу с 01.01.2021 г.
2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности “Правила безопасности в угольных шахтах”, утв. приказом Ростехнадзора № 507 от 08.12.2020 г., рег. № 61587 Минюста от 18.12.2020 г., вступили в силу с 01.01.2021 г.
3. Zhang X., Zhang Y., and Tien J. C. The efficiency study of the push-pull ventilation system in underground mine, Proc. of the 2011 Coal Operators' Conference, Mining Engineering, University of Wollongong, 18 – 20 February 2019. — P. 224 – 230.
4. Левин Л. Ю., Исаевич А. Г. Работы по программе “Апатиты” // Горное эхо. — 2016. — № 4 (65). — С. 24 – 27.
5. Колесов Е. В., Казаков Б. П. Эффективность проветривания тупиковых подготовительных выработок после взрывных работ // Изв. ТПУ. Инжиниринг георесурсов. — 2020. — Т. 331. — №. 7. — С. 15 – 23.
6. Колесов Е. В. Разработка методики расчета количества воздуха, требуемого для проветривания тупиковых проходческих выработок после взрывных работ // Горное эхо. — 2019. — № 3. — С. 80 – 84.
7. Левин Л. Ю., Семин М. А. Оценка влияния местных сопротивлений на воздухораспределение в шахтах и рудниках // ФТПРПИ. — 2019. — № 2. — С. 120 – 130.
8. Казаков Б. П., Шалимов А. В., Гришин Е. Л., Кормщиков Д. С. Оценка параметров пожара в горизонтальной горной выработке на основе аналитического моделирования процесса адвекции тепла // ФТПРПИ. — 2020. — № 6. — С. 179 – 185.
9. Розенберг В. Н. Аэродинамика струи, бьющей в тупик. — Л.: ЦКТИ им. Ползунова, 1951. — С. 65 – 87.
10. Garcia-Diaz M., Sierra C., Miguel-Gonzalez C., and Pereiras B. A discussion on the effective ventilation distance in dead-end tunnels, Energies, 2019, No. 12. — P. 1 – 5.
11. Батурин В. В. Основы промышленной вентиляции. — М.: Профиздат, 1990. — 448 с.
12. Воронин В. Н. Основы рудничной аэрогазодинамики. — М.: Углетехиздат, 1951. — 491с.
13. Абрамович Г. Н. Теория турбулентных струй. — М.: Физматгиз, 1960. — 472 с.
14. Вассерман А. Д. Проектные обоснования параметров рудников и подземных сооружений. — Л.: Наука, 1988. — 211 с.
15. Талиев В. Н. Аэродинамика вентиляции. — М.: Стройиздат, 1979. — 162 с.
16. Паршин Я. Д. О некоторых физических явлениях при вымывании вредностей из тупиковых выработок // Физическое моделирование тепловентиляционных и пылевых процессов (тр. Всесоюз. конф.). — Апатиты, 1977. — С. 81 – 83.
17. Мостепанов Ю. Б. Исследование дальнобойности стесненной струи, действующей в забое тупиковой выработки // Горн. журн. — 1978. — № 11. — С. 47 – 50.
18. Козырев С. А., Амосов П. В. Обоснование минимального расстояния от забоя проводимой выработки до конца вентиляционных труб //Безопасность труда в пром-сти. — 2012. — № 10. — С. 79 – 84.
19. Методика расчета количества воздуха и организации проветривания подземных рудников ОАО “Апатит“. — Апатиты: ГоИ КНЦ РАН, 2008.
20. Branny M., Jaszczur M., Wodziak W., and Szmyd J. Experimental and numerical analysis of air flow in a dead-end channel, J. of Physics, Conference Series 745, 2016. — P. 1 – 8.
21. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. — М.: Физматгиз, 1969. — 376 с.
22. Казаков Б. П., Шалимов А. В., Левин Л. Ю. Проветривание выработок большого сечения с помощью вентиляторных установок, работающих без перемычки // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. — 2010. — № 2. — С. 89 – 97.
ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622.765.4
ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ ФОРМЫ СОРБЦИИ СОБИРАТЕЛЯ НА ФЛОТАЦИЮ ПИРИТА В ПРИСУТСТВИИ ИОНОВ FE2+ И FE3+
С. А. Кондратьев, И. А. Коновалов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: kondr@misd.ru, Красный проспект, 54, 630090, г. Новосибирск, Россия
Изучен вопрос флотации пирита в зависимости от рН пульпы и концентрации ионов железа. Для объяснения причины депрессии флотации пирита в нейтральной области рН и высокой концентрации ионов железа использован механизм работы физически сорбируемого собирателя. Экспериментально установлено, что продукты взаимодействия ксантогената с ионами железа в зависимости от соотношения их концентраций и рН раствора обладают различной скоростью растекания по границе раздела “газ – вода”. Так же различно их влияние на скорость удаления жидкости из прослойки, разделяющей минеральную частицу и пузырек газа. Показано, что механизм работы физически сорбируемого собирателя позволил раскрыть причины подавления флотации пирита в нейтральной области рН и повышение его флотируемости в щелочной среде.
Флотация пирита, физически сорбируемый собиратель, депрессия флотации, рН среды
DOI: 10.15372/FTPRPI20220113
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Nakhaei F., Irannajad M., Mohammadnejad S., and Omran A. H. Sulfur content reduction of iron concentrate by reverse flotation, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 2019. DOI: 10.1080/15567036.2019.1679917.
2. Lippenen J. O. FTIR and flotation investigation of the adsorption of ethyl xanthate on activated and non-activated sulfide minerals, Int. J. Miner. Proc., 1990, Vol. 30. — P. 245 – 263.
3. Jiang C. L., Wang X. H., Parekh B. K., and Leonard J. W. The surface and solution chemistry of pyrite flotation with xanthate in the presence of iron ions, Colloids Surf., A: Physicochem. Eng. Aspects, 1998, Vol. 136. — P. 51 – 62.
4. Fuerstenau M. C. Thiol collector adsorption processes, The Physical Chemistry of Mineral – Reagent Interactions in Sulfide Flotation. Proc. Symp. Held at College Park, Md., April 6 – 7, 1978. — P. 7 – 24.
5. Zhang Q., Xu Z., Bozkurt V., and Finch J. A. Pyrite flotation in the presence of metal ions and sphalerite, Int. J. Miner. Proc., 1997, Vol. 52. — P. 187 – 201.
6. Zhang Q., Rao S. R., and Finch J. A. Flotation of sphalerite in the presence of iron ions, Colloids Surf., 1992, Vol. 66. — P. 81 – 89.
7. Fuerstenau M. C., Kuhn M. C., and Elgillani D. A. The role of dixanthogen in xanthate flotation of pyrite. Soc. Min. Eng., Trans. AIME, 1968, Vol. 241. — P. 148 – 156.
8. Leja J. Surface chemistry of Froth Flotation, New York, Plenum Press, 1981. — 758 p.
9. Wang X. H., Forssberg K. S. E., and Bolin N. J. The aqueous and surface chemistry of activation in the flotation of sulphide minerals — a review. Part II: A surface precipitation model, Miner. Process. Extr. Metall. Rev., 1989, Vol. 4. — P. 167 – 199.
10. Nakhaei F. and Irannajad M. Reagents types in flotation of iron oxide minerals: A review, Miner. Process. Extr. Metall. Rev., 2018, Vol. 39, Issue 2. — P. 89 – 124.
11. Wang X. H. and Forssberg K. S. E. Mechanisms of pyrite flotation with xanthate, Int. J. Miner. Process., 1991, Vol. 33. — P. 275 – 290.
12. Trahar W. J. The influence of pulp potential on sulfide flotation, In: M. H. Jones and J. T. Woogcock (Editors), Principles of Mineral Flotation, The work Symposium, Austral. Inst. Min. Metallurgy, Victoria, Australia, 1984. — P. 117 – 135.
13. Bulut G. and Atak S. Role of dixanthogen on pyrite flotation: solubility, adsorption studies and Eh, FTIR measurements, Miner. Metall. Process., 2002, Vol. 19, No. 2. — P. 81 – 86.
14. Steininger J. The depression of sphalerite and pyrite by basic complexes of copper and sulfhydryl flotation collectors, Trans. Am. Inst. Min., Metall. Pet. Eng., 1968, Vol. 241, No. 1. — P. 34 – 42.
15. Дуденков С. В., Гусаров Р. М., Шубов Л. Я. О некоторых особенностях механизма действия медного купороса во флотации // Обогащение руд. — 1975. — № 6. — С. 16 – 20.
16. O’Connor C. T., Botha C., Walls M. J., and Dunne R. C. The role of copper sulphate in flotation, Miner. Eng., 1988, Vol. 1, No. 3. — P. 203 – 212.
17. Кондратьев С. А. Собирательная сила и избирательность флотационного реагента // ФТПРПИ. — 2021. — № 3. — С. 133 – 147.
18. Leroux M., Rao S. R., and Finch J. A. Selective flotation of sphalerite from Pb – Zn ore without copper activation, CIM Bull., 1987, Vol. 80, No. 902. — P. 41 – 44.
19. Wang X. H. Interfacial electrochemistry of pyrite oxidation and flotation: II. FTIR studies of xanthate adsorption on pyrite surfaces in Neutral pH solutions, J. Colloid Interface Sci., 1995, Vol. 171. — P. 413 – 428.
20. Prestidge C. A., Ralston J., and Smart R. The competitive adsorption of cyanide and ethyl xanthate on pyrite and pyrrhotite surfaces, Int. J. Miner. Process., 1993, Vol. 38. — P. 205 – 233.
21. Trahar W. J., Senior G. D., Heyes G. W., and Creed M. D. The activation of sphalerite by lead — a flotation perspective, Int. J. Min. Process., 1997, Vol. 49. — P. 121 – 148.
22. Hukki R. T., Palomaki A., and Orivouri E. Elektrophoretic investigation of the activation of sphalerite by copper sulfate in flotation, Soumen Kemistilehti, 1952, Vol. 25. — P. 42.
23. Salatic D., Pustic A., and Djakovic D. Proc. IMPC XI, Cagliari, Special Issue, 1975. — P. 59 – 71.
24. Костович М., Лазич П., Вучинич С., Деушич С., Томанец Р. Факторный план эксперимента селективной флотации халькопирита из сульфидных медных руд // ФТПРПИ. — 2015. — № 2. — С. 167 – 176.
25. Вигдергауз В. Е. Перспективы снижения потерь молибдена с тонкими классами при флотации // Прогрессивные методы обогащения и технологии глубокой переработки руд цветных, редких и платиновых металлов (Плаксинские чтения — 2006). — Красноярск, 2006. — С. 72 – 74.
УДК 622.7
УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ИСХОДНОГО СЫРЬЯ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК
С. В. Терещенко, Д. Н. Шибаева
Горный институт КНЦ РАН,
E-mail: sertereshchenko@mail.ru, ул. Ферсмана 24, 184209, г. Апатиты, Россия
Представлен алгоритм, обеспечивающий выбор технологии формирования регламентируемого качества питания процессов обогащения, основанный на оценке распределения полезного компонента в исследуемом объеме и количества слагающих его пустых пород. Заданное содержание полезного компонента реализуется сочетанием усреднительного и сепарационного принципов на дробленой руде крупностью менее 100 мм. Показано, что такой подход к формированию качества руды позволяет обеспечить регламентируемое содержание Р2О5 в питании процессов обогащения на уровне 12.1 – 12.3 % и удалить в отвалы не менее 29 % пустых пород класса крупности – 100 + 20 мм с содержанием Р2О5 менее 1.9 %. Установлено положительное влияние применения представленной технологии управления качеством бедных апатитсодержащих руд на экологическую обстановку в районе горно-перерабатывающих предприятий.
Управление качеством руд, формирование эффективных технологических схем, усреднение, предконцентрация, рентгенолюминесцентная сепарация
DOI: 10.15372/FTPRPI20220114
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Рыльников А. Г., Новиков А. Н. Автоматизированная система управления качеством руды при добыче полезных ископаемых // Горн. журн. — 2015. — № 12. — С. 72 – 75.
2. Zarubin М., Statsenko L., Zarubina V., and Fionin E. Developing information systems of operation schedules to stabilize the grade of a mineral, Min. Miner. Deposits, 2017, Vol. 11. — P. 59 – 70.
3. Галиев Д. А. Повышение эффективности внутрикарьерного управления качеством руды с использованием новых информационных технологий: автореф. дисс. … докт. фил. наук. — Алматы, 2018. — 9 с.
4. Сапонов А. И., Смирнов А. П., Антонов В. В. Оптимизация процесса разработки железорудного месторождения // Горн. журн. — 2010. — № 1. — С. 61 – 63.
5. Баюк О. В., Штыкова И. В. Способы формирования транспортных технологических схем рудопотоков на карьере // Материалы XIХ Междунар. заочной научно-практической конф. “Инновации в науке”. — Новосибирск: СибАК, 2013. — С. 160 – 166.
6. Адилханова Ж. А., Фарахов К. А. Информационное обеспечение автоматизированной системы оперативного управлении процессом рудоподготовки на открытых разработках // Докл. Всерос. науч. конф. с междунар. участием “Информационные технологии в горном деле”. — Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2012. — С. 7 – 12.
7. Зобнин Б. Б., Сурин А. А., Головырин С. С. Автоматизированные системы управления усреднительными комплексами, конфликтные ситуации и способы их разрешения (Опыт построения автоматизированной системы участка усреднения концентратов на магнитогорском металлургическом комбинате) // Докл. Всерос. науч. конф. с междунар. участием “Информационные технологии в горном деле”. — Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2012. — С. 53 – 58.
8. Федоров Ф. М., Матвеев А. И., Ларионов В. Р., Горохова Л. Н. Обоснование выбора порядка раздельной отработки разнокачественных участков мелких рудных месторождений // ГИАБ. — 2011. — № 12. — С. 48 – 55.
9. Лукичев С. В., Наговицын О. В. Компьютерная технология инженерного обеспечения горных работ при освоении месторождений твердых полезных ископаемых // Горн. журн. — 2010. — № 9. — С. 11 – 15.
10. Ломоносов Г. Г. Горная квалиметрия. — М.: МГГ, 2000. — 201 с.
11. Шестаков В. А., Яковлев М. А., Дронов Н. В. Оценка ущерба от потерь и разубоживания руды и установление их допустимого уровня. — Фрунзе: Илим, 1970. — 122 с.
12. Шестаков В. А. Научные основы выбора и экономической оценки систем разработки рудных месторождений. — М.: Недра, 1976. — 272 с.
13. Агошков М. И., Никаноров В. И., Панфилов Е. И., Рыжов В. П., Синдаровская Н. Н., Шитарев В. Г. Технико-экономическая оценка извлечения полезных ископаемых из недр. — М.: Недра, 1974. — 312 с.
14. Ермолин Ю. Н. Результаты и направление исследований технологии селективной добычи и раздельной переработки руд // Селективная разработка полиметаллических месторождений открытым способом. — M., 1971. — С. 36 – 41.
15. Боголюбов Б. П., Грачев Ф. Г. Раздельная разработка месторождений сложного состава. — М.: Недра, 1964. — 138 с.
16. Литовченко Т. В. Технико-экономическое обоснование оптимальных рудопотоков и технологии подземной добычи многокомпонентных и разносортных руд: автореф. дисс. … канд. техн. наук. — Новочеркасск, 1999. — 19 с.
17. Шестаков В. А. Рациональное использование недр. — М.: Недра, 1990. — 233 с.
18. Павлишина Д. Н. Управление качеством руд с использованием радиометрических методов контроля содержания полезных компонентов (на примере месторождения “Олений Ручей”): автореф. дисс. ... канд. техн. наук. — Апатиты, 2016. — 27 с.
19. Tereshchenko S. V., Shibaeva D. N., and Alekseeva S. A. X-ray luminescence separation of Khibiny low-grade apatite ore, J. Min. Sci., 2019, Vol. 55, No. 1. — Р. 124 – 133.
20. Стриженок А. В. Управление экологической безопасностью намывных техногенных массивов ОАО “Апатит” в процессе их формирования: автореф. дис. … канд. тех. наук. — СПб., 2015. — 21 с.
УДК 622.7
ПЕРОКСИД ВОДОРОДА В РЕАГЕНТНЫХ РЕЖИМАХ ФЛОТАЦИИ КОЛЧЕДАННЫХ МЕДНЫХ РУД
В. А. Игнаткина, Д. Д. Аксенова, А. А. Каюмов, Н. Д. Ергешева
Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”,
Е-mail: woda@mail.ru, Ленинский проспект, 4, стр. 1, 119049, г. Москва, Россия
Представлены результаты изучения мономинеральных фракций теннантита, халькопирита и пирита методами беспенной флотации, измерения электрокинетического потенциала фаз, контроля концентрации собирателей в растворах при использовании бутилового ксантогената, сульфгидрильного собирателя М-ТФ, пероксида водорода. Выполнены измерения электрокинетического потенциала и интенсивности характеристических полос в УФ-диапазоне, которые выявили влияние концентрации Н2О2 на ионно-молекулярное состояние растворов сульфгидрильных собирателей. Определено, что бутиловый ксантогенат в присутствии пероксида водорода не обеспечивает селективность в извлечении теннантита, халькопирита от пирита. Установлено, что М-ТФ обеспечивает контрастность флотоактивности между сульфидами меди и пирита при более мягких условиях обработки Н2О2. Пероксид водорода рекомендуется применять в перечистных операциях медного концентрата. Отмечена более низкая эффективность использования Н2О2 в цикле доводки медного концентрата в промышленном масштабе, что связано с изменчивостью минерального состава в питании флотации.
Флотация, халькопирит, теннантит, пирит, контрастность флотоактивности, пероксид водорода, сульфгидрильные собиратели
DOI: 10.15372/FTPRPI20220115
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Suyantara W. S. P. G., Hirajima T., Miki H., Sasaki K., Kuroiwa S., and Aoki Yu. Effect of H2O2 and potassium amyl xanthate on separation of enargite and tennantite from chalcopyrite and bornite using flotation, Miner. Eng., 2020, Vol. 152. — P. 106371.
2. Asbjornsson J., Kelsall G. H., Pattrick R. A. D., Vaughan D. J., Wincott P. L., and Hope G. A. Electrochemical and Surface Analytical Studies of Enargite in Acid Solution, J. Electroanal. Chem., 2004, Vol. 151, Issue 7. — P. 250 – 256.
3. Fornasiero D., Fullston D., Li C., and Ralston J. Separation of enargite and tennantite from non-arsenic copper sulfide minerals by selective oxidation or dissolution, Int. J. Miner. Proc., 2001, Vol. 61, Issue 2. — P. 109 – 119.
4. Guo H. and Yen W.-T. Selective flotation of enargite from chalcopyrite by electrochemical control, Miner. Eng., 2005, Vol. 18, Issue 6. — P. 605 – 612.
5. Бочаров В. А., Игнаткина В. А., Каюмов А. А. Теория и практика разделения минералов массивных упорных полиметаллических руд цветных металлов. — М.: Горн. кн., 2019. — 512 с.
6. ГОСТ Р 52998-2008. Концентрат медный. Технические условия. Национальный стандарт Российской Федерации, утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии 06.11.2008 г. N 291-ст, дата введения 2010-01-01, разработан ОАО “Уралмеханобр”. — М.: Стандартинформ, 2008. — 8 с.
7. Padilla R., Rodriguez G., and Ruiz M. C. Copper and arsenic dissolution from chalcopyrite – enargite concentrate by sulfidation and pressure leaching in H2SO4 – O2, Hydrometallurgy, 2010, Vol. 100, Issues 3 – 4. — P. 152 – 156.
8. Curreli L., Ghiani M., and Orru G. Beneficiation of a gold bearing enargite ore by flotation and As leaching with Na-hypochlorite, Miner. Eng., 2005, Vol. 18, Issue 8. — P. 849 – 854.
9. Dreisinger D. Copper leaching from primary sulfides: Options for biological and chemical extraction of copper, Hydrometallurgy, 2006, Vol. 83, Issues 1. — P. 10 – 20.
10. Tongamp W., Takasaki Y., and Shibayama A. Arsenic removal from copper ores and concentrates through alkaline leaching in NaHS media, Hydrometallurgy, 2009, Vol. 98, Issue 3 – 4. — P. 213 – 218.
11. Awe S. A. and Sandstrom A. Selective leaching of arsenic and antimony from a tetrahedrite rich complex sulphide concentrate using alkaline sulphide solution, Miner. Eng., 2010, Vol. 23, Issue 23. — P. 1227 – 1236.
12. Li T., Zhang Y., Zhang B., Jiao F., and Qin W. Flotation separation of enargite from complex copper concentrates by selective surface oxidation, Physicochem. Problems Miner. Proc., 2019, Vol. 55, No. 4. — P. 852 – 864.
13. Guo H. and Yen W.-T. Selective flotation of enargite from chalcopyrite by electrochemical control, Miner. Eng., 2005, Vol. 18, Issue 6. — P. 605 – 612.
14. Petrus H. T. B. M., Hirajima T., Sasaki K., and Okamoto H. Effects of sodium thiosulphate on chalcopyrite and tennantite: An insight for alternative separation technique, Int. J. Miner. Proc., 2012, Vol. 102 – 103. — P. 116 – 123.
15. Suyantara G. P. W., Hirajima T., Miki H., Sasaki K., Yamane M., Takida E., Kuroiwa S., and Imaizumi Y. Selective flotation of chalcopyrite and molybdenite using H2O2 oxidation method with the addition of ferrous sulfate, Int. J. Miner. Proc., 2018, Vol. 122. — P. 312 – 326.
16. Каюмов А. А. Повышение эффективности извлечения минералов группы блеклых руд из колчеданных медно-цинковых руд на основе селективных реагентных режимов флотации: дис. … канд. техн. наук. — М., 2019. — 168 с.
17. Sasaki K., Takatsugi K., Ishikura K., and Hirajima T. Spectroscopic study on oxidative dissolution of chalcopyrite, enargite and tennantite at different pH values, Hydrometallurgy, 2010, Vol. 100, Issues 3 – 4. — P. 144 – 151.
18. Monte M. B. M. and Lins J. F. Oliveira Selection flotation of gold from pyrite under oxidizing conditions, Int. J. Miner. Proc., 1997, Vol. 51, Issues 1 – 4. — P. 255 – 267.
19. Пат. 2432407 РФ, МПК C22B 11/00 (2006.01), C22B 30/02 (2006.01), C22B 3/00 (2006.01). Способ переработки сурьмяно-мышьяковых сульфидных золотосодержащих руд / А. В. Канарский, П. М. Соложенкин, А. Э. Багдасарян, Л. Н. Крылова, Э. В. Адамов // Опубл. в БИ. — 2011. — № 30. — 13 с.
20. McSweeney N. J. and L. Forbes. Arsenic-interacting plant proteins as templates for arsenic specific flotation collectors? A review, Miner. Eng., 2014, Vol. 64. — P. 67 – 77.
21. Buckley A. N., Goh S. W., and Lamb R. N. Woods Interaction of thiol collectors with pre-oxidised sulfide minerals, Int. J. Miner. Proc., 2003, Vol. 72, Issues 1 – 4. — P. 163 – 174.
22. Fullston D., Fornasiero D., and Ralston J. Oxidation of synthetic and natural samples of enargite and tennantite: 2. X-ray photoelectron spectroscopic study, Langmuir, 1999, Vol. 15, Issue 13. — P. 4530 – 4536.
23. Lopes V. A., Lopes S. A. A., and Song S. On the catholic reaction coupled with the oxidation of xanthates at the pyrite/aqueous solution interface, Int. J. Miner. Proc., 2005, Vol. 77, Issue 3. — P. 154 – 164.
24. Smith L. K. and Bruckard W. J. The separation of arsenic from copper in a Northparkes copper – gold ore using controlled-potential flotation, Int. J. Miner. Proc., 2007, Vol. 84, Issues 1 – 4. — P. 15 – 24.
25. Абрамов А. А. Флотационные методы обогащения. — М.: Горн. кн., 2016. — 600 с.
26. Игнаткина В. А., Макавецкас А. Р., Каюмов А. А., Аксенова Д. Д. Анализ причин ухудшения технологических показателей флотации медьсодержащей сульфидной руды при камерной отработке медно-колчеданных месторождений // ГИАБ. — 2021. — № 9. — С. 14 – 26.
27. Игнаткина В. А., Бочаров В. А., Аксенова Д. Д., Каюмов А. А. Электрокинетический потенциал поверхности ультратонких сульфидов и флотоактивность минералов // Изв. вузов. Цв. металлургия. — 2017. — № 1. — С. 4 – 12.
28 Ягудина Ю. Р. Разработка и обоснование параметров комбинированной технологии переработки теннантитсодержащих руд медно-колчеданных месторождений Урала: дис. … канд. техн. наук. — Магнитогорск, 2015. — 165 с.
УДК 622.7
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕГО СУЛЬФИДНОГО СЫРЬЯ НА ОСНОВЕ МАГНИТНО-КОЛЛОИДНОЙ ОБРАБОТКИ
И. И. Бакшеева, Е. А. Бурдакова, В. И. Ростовцев, А. А. Плотникова, А. М. Жижаев, Г. Н. Бондаренко
Сибирский федеральный университет,
E-mail: irina_igorevna@mail.ru, просп. Свободный, 79, 660041, г. Красноярск, Россия
Институт химии и химической технологии СО РАН,
Красноярский научный центр СО РАН, Академгородок, 50/24, 660036, г. Красноярск, Россия
Институт горного дела СО РАН,
Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Приведены результаты экспериментальных исследований по магнитно-коллоидной модификации магнитных свойств золотосодержащей сульфидной руды. Установлено, что в магнитном продукте высокоградиентного сепаратора повышается содержание золота на 2.52 %, извлечение на 1.67 %.
Минеральное сырье, рудоподготовка, изменение магнитных свойств золотосодержащей сульфидной руды, ферромагнитная жидкость, функционализация, магнитно-коллоидная обработка, магнитная сепарация, наночастицы
DOI: 10.15372/FTPRPI20220116
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Умарова И. К., Маткаримов С. Т., Махмарежабов Д. Б. Исследование вещественного состава и гравитационное обогащение золотосодержащих руд месторождения Амантайтау // Современные технологии: актуальные вопросы, достижения и инновации: сб. статей XXXII Междунар. научно-практ. конф. — 2019. — С. 65 – 69.
2. Комогорцев Б. В., Вареничев А. А. Проблемы переработки бедных и упорных золотосодержащих руд // ГИАБ. — 2016. — № 2. — С. 204 – 218.
3. Медяник Н. Л., Леонтьева Е. В. Термохимическая переработка лежалых хвостов флотации // Современные проблемы комплексной переработки труднообогатимых руд и техногенного сырья (Плаксинские чтения — 2017): материалы Междунар. науч. конф. — 2017. — С. 362 – 364.
4. Самсонов Н. Ю. Экономическая оценка эффективности переработки отвальных комплексов золоторудных месторождений // Экономика региона. — 2010. — № 2. — С. 139 – 146.
5. Хуайфа В., Бочкарев Г. Р., Ростовцев В. И., Вейгельт Ю. П., Шоуци Лу Интенсификация обогащения полиметаллических сульфидных руд высокоэнергетическими электронами // ФТПРПИ — 2002. — № 5. — С. 96 – 103.
6. Ростовцев В. И. О технологической и экономической эффективности использования немеханических энергетических воздействий при переработке труднообогатимого минерального сырья // ФТПРПИ. — 2013. — № 4. — С. 145 – 155.
7. Чантурия В. А., Филиппова И. В., Филиппов Л. О., Рязанцева М. В. Влияние мощных наносекундных электромагнитных импульсов (МЭМИ) на состояние поверхности пирита и арсенопирита // ГИАБ. — 2009. — № S15. — С. 26 – 34.
8. Бунин И. Ж. Мощные наносекундные электромагнитные импульсы и их применение в процессах дезинтеграции минеральных комплексов // ГИАБ. — 2008. — № 2. — С. 376 – 391.
9. Чантурия В. А., Бунин И. Ж., Иванова Т. А., Недосекина Т. В. Исследование влияния высокоимпульсных (pulsed power) воздействий на физико-химические свойства поверхности сульфидных минералов и продуктов обогащения // ГИАБ. — 2005. –— № 8. — С. 313 – 319.
10. Гурин К. К., Башлыкова Т. В., Ананьев П. П., Бобоев И. Р., Горбунов Е. П. Извлечение золота из хвостов золотоизвлекательной фабрики от переработки упорных руд смешанного типа // Цв. металлы. — 2013. — № 5. — С. 39 – 43.
11. Кошель Е. А., Крылова Г. С., Седельникова Г. В., Ананьев П. П., Соловьев В. И. Повышение эффективности измельчения золотосодержащего сырья на основе методов энергетического воздействия // ГИАБ. — 2004. — № 11. — С. 229 – 231.
12. Колесник В. Г., Урусова Е. В., Павлий К. В., Козлов В. В., Панкратьев П. В., Смирнова С. К. Влияние СВЧ-обработки на извлечение золота из минерального сырья // Цв. металлы. — 2000. — № 8. — С. 72 – 75.
13. Ратникова Н. С., Панкратьев П. В. Повышение эффективности извлечения золота и серебра из пиритовых концентратов методом СВЧ-технологий // Вестн. МГТУ им. Г. И. Носова. — 2019. — Т. 17. — № 4. — С. 4 – 9.
14. Zhu F., Zhang L., Li H., Yin Sh., Koppala S., Yang K., and Li Sh. Gold extraction from cyanidation tailing using microwave chlorination roasting method, Metals — Open Access Metall. J., 2018, Vol. 8, Issue 12.
15. Мирзеханов Г. С. Условия формирования, принципы прогноза и оценки ресурсов техногенных образований отработанных россыпей золота (на примере юга Дальнего Востока): автореф. дис. … д-ра геол.-минерал. наук. — Благовещенск, 2005. — 46 с.
16. Пат. 2003135458 РФ. Способ лазерного формообразования и обогащения благородными металлами минеральных ассоциаций / Е. Б. Шевкун, А. П. Кузьменко, Н. А. Леоненко, Н. Г. Ятлукова, Н. А. Кузьменко // Опубл. в БИ. — 2005. — № 13.
17. Kuz’menko A. P., Rasskazov I. Yu., Leonenko N. A., Kapustina G. G., Silyutin I. V., Li J., Kuz’menko N. A., and Khrapov I. V. Thermocapillary extraction and laser-induced agglomeration of fine gold out of mineral and waste complexes, J. Min. Sci., 2011, Vol. 47, No. 6. — P. 131 – 143.
18. Чантурия В. А. Инновационные технологии комплексной и глубокой переработки минерального сырья сложного вещественного состава // Инновационные процессы комплексной переработки природного и техногенного минерального сырья (Плаксинские чтения — 2020): материалы Междунар. науч. конф. — 2020. — С. 3 – 4.
19. Elrahman A. A. and Mansour F. R. Targeted magnetic iron oxide nanoparticles: Preparation, functionalization and biomedical application, J. Drug Delivery Sci. Tech., 2019, Vol. 52. — P. 702 – 712.
20. Yang P., Xu H., Zhang Z., Yang L., Kuang H., and Aguilar Z. P. Surface modification affect the biodistribution and toxicity characteristics of iron oxide magnetic nanoparticles in rats, IET Nanobiotechnol. — 2018. — Vol. 12. — P. 562 – 568.
21. Iravani S. Bio-based synthesis of magnetic nanoparticles and their applications, Magnetic Nanostructures: Environmental and Agricultural Applications, 2019. — P. 13 – 31.
22. Баранов Д. А., Губин С. П. Магнитные наночастицы: достижения и проблемы химического синтеза // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. — 2009. — Т. 1. — № 1 – 2. — С. 129 – 147.
23. Condomitti U., Zuin A., Silveira A. T., Araki K., and Toma H. E. Magnetic nanohydrometallurgy: A promising nanotechnological approach for metal production and recovery using functionalized superparamagnetic nanoparticles, J. Hydrometall., 2010, Vol. 125. — P. 148 – 151.
24. Zborowski M. and Chalmers J. J. Magnetic cell separation, Elsevier, 2008. — 454 p.
25. Romanenko A. V., Bragin V. I., Baksheyeva I. I., Rostovtsev V. I., and Zhizhayev A. M. Extraction colloidal gold from solutions, J. Siberian Federal University, Chemistry, 2016, Vol. 9, No. 4. — P. 504 – 514.
26. Брагин В. И., Бакшеева И. И. Метод селективного изменения магнитных свойств минеральных частиц коллоидами // Обогащение руд. — 2012. — № 5. — С. 23 – 29.
УДК 544.723.21
ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ПРОЦЕССА АДСОРБЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО НИКЕЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ
Д. Эльбар, Х. Рехали, A. Гиедеи
Научно-технический исследовательский центр засушливых регионов Бискры им. Омара Эль-Бернауи (CRSTRA),
E-mail: elbarjenette@gmail.com, Алжир
Университет Бискры, Алжир
Изучено извлечение металлического никеля путем адсорбции на активированном угле, полученном из природных отходов (скорлупы абрикосовой косточки), где адсорбция контролируется химическим процессом, обусловленным рядом факторов. Эффективность адсорбции оценивалась после карбонизации сырья и последующей активации. Характеристика материала после физико-химической обработки показала возможность его улучшения. Методом ИК-спектроскопии установлено, что полученный продукт богат углеродом и кислородом и является достаточно функционализированным. Активированный уголь способен эффективно адсорбировать никель, тогда обратимая реакция обеспечивает эффективное извлечение полезного компонента. Кинетическая адсорбция зависит от активированного угля, в то время как при химическом равновесии играют роль производственные условия. Кинетическое исследование оптимальной адсорбции металлического никеля с помощью моделей Ленгмюра и Фрейндлиха выявило зависимость между адсорбируемым металлическим никелем и используемым адсорбентом (активированным углем), которая позволяет получить наиболее высокую адсорбцию.
Сульфат никеля, активированный уголь, лимонная кислота, кинетическая адсорбция, модель Ленгмюра, модель Фрейндлиха
DOI: 10.15372/FTPRPI20220117
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Gergova K., Petrov N., and Eser S. Adsorption properties and microstructure of activated carbons produced from agricultural by-products by steam pyrolysis, Carbon, 1994, Vol. 32, No. 4. — P. 693 – 702.
2. Rodriguez-Reinoso F., Molina-Sabio J. M., Perz-Lledo, and Prado-Burguete C. A comparison of the porous texture of two CO2 activated botanic materials, Carbon, 1985, Vol. 23, No. 1. — P. 19 – 24.
3. Madrau S. Caracterisation des adsorbants pour la purification de l’hydrogene par adsorption modulee en pression. These de doctorat, Institut national polytechnique de Lorraine, 1999. — P. 3 – 4.
4. Yeddou Mezenner N., Bensaadi Z., Lagha H., and Bensmaili A. Etude de l'adsorbation d'une mixture de composes biorecalcitrants en milieu aqueux, Larhyss J., 2012, No. 11. — P. 7 – 16.
5. Bouchemal N., Merzougui Z., and Addoun F. Adsorption en milieux aqueux de deux colorants sur charbons actifs a base de noyaux de datte, J. Algerian Chemical Soc. (JSAC), 2011, Vol. 21, No. 1. — P. 1 – 14.
6. Sedira N. Etude de l'adsorption des metaux lourds sur un charbon actif issu de noyaux de dattes, Univ. Mohamed-Cherif Messaidia S/A, 2012 – 2013. — 149 p.
7. Nouri L. and Hamdaoui O. Ultrasonication-assisted sorption of cadmium from aqueous phase by wheat bran, J. Phys. Chem., 2007, A 111. — P. 8456 – 8463.
8. Naiya T. K., Bhattacharya A. K., and Das S. K. Adsorption of Cd(II) and Pb(II) from aqueous solutions on activated alumina, J. Colloid Interface Sci., 2009, Vol. 333, No. 1. — P. 14 – 26.
9. Do D. D. Adsorption analysis: equilibria and kinetics, London, Imperial College Press, 1998. — 913 p.
10. Chaouch N. Utilisation des sous-produits du palmier dattier dans le traitement physico-chimique des eaux polluees, Diplome de Doctorat, Universite Hadj Lakhdar, Batna, 2014.
11. Gupta V. K., Nayak A., and Bhushan B. A critical analysis on the efficiency of activated carbons from low-cost precursors for heavy metals remediation, Environmental Sci. Technol., 2015, Vol. 45. — P. 613 – 668.
12. Benamraoui F. Elimination des colorants cationiques par des charbons actifs synthetises a partir des residus de l’agriculture, Diplome de Magister, Universite Ferhat Abbas Setuf-1 Ufas, Algerie, 2014.
13. Bouchemal F. and Achour S. Essais d'adsorption de la tyrosine sur charbon actif en grains et en poudre, Larhyss J., 2007, No. 6. — P. 81 – 89.
14. Baudu M., Guibaud G., Raveau D., and Lafrance P. Prevision de l’adsorption de molecules organiques en solutions aqueuses en fonction de quelques caracteristiques physico-chimiques de charbons actifs, Water Quality Res. J. Canada, 2001, Vol. 36, No. 4. — P. 631 – 657.
15. Marsden J. and House I. The chemistry of gold extraction, Ellis Horwood, Chichester, 1992. — 597 p.
16. Gallagher N. P., Hendrix J. L., Milosavljevic E. B., Nelson J. H., and Solujic L. Affinity of activated carbon towards some gold (I) complexes, Hydrometallurgy, 1990, Vol. 25. — P. 305 – 316.
17. Errais E. Reactivite de surface d’argiles naturelles: Etude de l’adsorption de colorants anioniques, Diplome de Docteur, Universite de Strasbourg, 2011.
18. Ouattara D. Kra, N’Da Arsene Kouadio, Grah Patrick Atheba, Coulibaly B., A. N’guadi Blaise, Gbassi K. Gildas, and Trokourey A. Modelisation des proprietes adsorbantes de charbons actives issus de deux varietes d’Acacia (auriculiformis et mangium), Int. J. Innovation Scientific Res., 2015, Vol. 13, No. 2. — P. 550 – 551.
19. Freundlich H. Z. Adsorption in Solutions, Phys. Chem., 1906, Vol. 57. — P. 384 – 410.
20. Langmuir I. Adsorption of gases on plane surfaces of glass, mica and platinum, J. Amer. Chem. Soc., 1918, Vol. 40. — P. 1361 – 1403.
ГОРНАЯ ЭКОЛОГИЯ И НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЕ
УДК 502.5
ВЫБОР ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗЕМЕЛЬ ПОСЛЕ ОКОНЧАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ КАРЬЕРА
И. Алави, А. Ибрахимабади, Х. Хамидиан
Исламский университет Азад, Каэмшехрский филиал,
Е-mail: Arash.xer@gmail.com, г. Каэмшехр, Иран
Исламский университет Азад, Центральный Тегеранский филиал,
г. Тегеран, Иран
Рекультивация территорий карьеров должна планироваться на самых ранних этапах ведения горных работ. Согласно плану восстановления земель на медном руднике Сунгун в Иране, наиболее подходящий для этого вариант — посадка деревьев. При выборе их вида должны учитываться все параметры и критерии. Выбор вида растения относится к многокритериальной задаче принятия решений (MCDM), поэтому для анализа и достоверности результатов использовались методы PROMETHEE и ELECTRE. Опросом экспертов сформирована матрица решений, а затем с помощью указанных методов выполнено их ранжирование. Выявлено, что наиболее подходящим растением с наибольшими баллами по методам ELECTRE и PROMETHEE является клен трехлопастный.
Восстановление земель, типы растений, медный карьер Сунгун, методы PROMETHEE и ELECTRE, клен трехлопастный
DOI: 10.15372/FTPRPI20220118
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Favas P. J., Martino L. E., and Prasad M. N. Abandoned mine land reclamation — challenges and opportunities (holistic approach), In Bio-Geotechnologies for Mine Site Reclamation, 2018. — P. 3 – 31.
2. Ebrahimabadi A., Pouresmaieli M., Afradi A., Pouresmaeili E., and Nouri S. Comparing two methods of PROMETHEE and fuzzy TOPSIS in selecting the best plant species for the reclamation of Sarcheshmeh copper mine, Asian J. Water, Environment Pollut., 2018, Vol. 15, No. 2. — P. 141 – 152.
3. Rahmanpour M. and Osanloo M. A decision support system for determination of a sustainable pit limit, J. Cleaner Production, 2017, Vol. 141. — P. 1249 – 1258.
4. Soltanmohammadi H., Osanloo M., and Bazzazi A. A. An analytical approach with a reliable logic and a ranking policy for post-mining land-use determination, Land Use Policy, 2010, Vol. 27, No. 2. — P. 364 – 372.
5. Damigos D. Transformation of urban mining brownfields into green spaces and local housing market effects, Italian J. Regional Sci., 2011, Vol. 10, No. 3. — P. 77 – 96.
6. Sebelikova L., Rehounkova K., and Prach K. Spontaneous revegetation vs. forestry Reclamation in post-mining sand pits, Environmental Sci. Pollution Res., 2016, Vol. 23, No. 14. — P. 13598 – 13605.
7. Osanloo M. Mine reclamation, Amirkabir University of Technology Publication, Iran, 2018.
8. Maiti S. K. and Ghose M. K. Ecological restoration of acidic coalmine overburden dumps — an Indian case study, Land Contamination and Reclamation, 2005, Vol. 13, No. 4. — P. 361 – 369.
9. Jordan F. L., Robin?Abbott M., Maier R. M., and Glenn E. P. A comparison of chelator?facilitated metal uptake by a halophyte and a glycophyte, Int. J. Environmental Toxicology and Chemistry, 2002, Vol. 21, No. 12. — P. 2698 – 2704.
10. Sheoran A. S., Sheoran V., and Poonia P. Reclamation of mine degraded land by metallophytes, J. Min. Eng., 2008, Vol. 10, No. 3. — P. 11 – 16.
11. Ghose M. K. Soil conservation for reclamation and revegetation of mine-degraded land, TERI Informat. Digest on Energy and Environment, 2005, Vol. 4, No. 2. — P. 137 – 150.
12. Moreno-de Las Heras M., Nicolau J. M., and Espigares T. Vegetation succession in reclaimed coal-mining slopes in a Mediterranean-dry environment, Ecological Eng., 2008, Vol. 34, No. 2. — P. 168 – 178.
13. Maiti S. K., Karmakar N. C., and Sinha I. N. Studies into some physical parameters aiding biological reclamation of mine spoil dump — a case study from Jharia coal field, IME J., 2002, Vol. 41, No. 6. — P. 20 – 23.
14. Daniels W. L. and Zipper C. E. Creation and management of productive mine soils, Powell River Project Reclamation Guide Lines for Surface-Mined Land in Southwest Virginia, 1999.
15. Singh A. N. and Singh J. S. Experiments on ecological restoration of coal mine spoil using native trees in a dry tropical environment, India: a synthesis, New forests, 2006, Vol. 31, No. 1. — P. 25 – 39.
16. Sheoran V., Sheoran A. S., and Poonia P. Soil reclamation of abandoned mine land by revegetation: a review, Int. J. Soil, Sediment Water, 2010, Vol. 3, No. 2, Article 13.
17. Brodie J. Considerations in mine reclamation costing, Brodie Consulting Ltd. West Vancouver, B. C., 2013.
18. Akbari A. D., Osanloo M., and Hamidian H. Selecting post mining land use through analytical hierarchy processing method: case study in Sungun copper open pit mine of Iran, In Proc. of the fifteen Int. Symp. Mine Planning and Equipment Selection (MPES), Torino, Italy, 2006, Vol. 245. — 252 p.
19. Koon D. L. and Graves D. H. Cost analysis for several mulching systems used in surface-mine reclamation in eastern Kentucky, Transportation Research Record, 1981, Vol. 822. — P. 18 – 21.
20. Alavi I. and Alinejad-Rokny H. Comparison of fuzzy AHP and fuzzy TOPSIS methods for plant types selection (case study: Reclamation plan of Sungun copper mine, Iran), Australian J. Basic Appl. Sci., 2011, Vol. 5, No. 12. — P. 1104 – 1113.
21. Alavi I., Akbari D. A., Ataei M., and Kiadaliri H. A comparison Fuzzy TOPSIS method and Fuzzy AHP method for native plant type selection and implant (Case study: Sarcheshmeh copper mine), Renewable Natural Resources Res., 2011, Vol. 2, No. 3.
22. Nehring M. and Cheng X. An investigation into the impact of mine closure and its associated cost on life of mine planning and resource recovery, J. Cleaner Production, 2016, Vol. 127. — P. 228 – 239.
23. Paricheh M. and Osanloo M. A simulation-based framework for estimating probable open-pit mine closure time and cost, J. Cleaner Production, 2017, Vol. 167. — P. 337 – 345.
24. Amirshenava S. and Osanloo M. Mine closure risk management: an integration of 3D risk model and MCDM techniques, J. Cleaner Production, 2018, Vol. 184. — P. 389 – 401.
25. Bangian A. H. and Osanloo M. Multi attribute decision model for plant types selection in mine reclamation plans: Case study Sungun copper mine, Post-Mining, 6 – 8 February, Nancy, France, 2008.
26. Khan M. J. and Jones D. L. Effect of composts, lime and diammonium phosphate on the phytoavailability of heavy metals in a copper mine tailing soil, Pedosphere, 2009, Vol. 19, No. 5. — P. 631 – 641.
27. Mendez M. O. and Maier R. M. Phytostabilization of mine tailings in arid and semiarid environments — an emerging remediation technology, Environmental Health Perspectives, 2008, Vol. 116, No. 3. — P. 278 – 283.
28. Taherkhani Mahdi. Application of TOPSIS technique in the spatial priority of the establishment of the agricultural transformation industry in rural areas, Iranian J. Economic Res., 2007, Vol. 6, No. 3. — P. 59 – 73.
29. Chou T. Y., Lin W. T., Lin C. Y., Chou W. C., and Huang P. H. Application of the PROMETHEE technique to determine depression outlet location and flow direction in DEM, J. Hydrology, 2004, Vol. 287, No. 1 – 4. — P. 49 – 61.
30. Osanloo M. and Parsaei M. Sarcheshmeh copper mine reclamation, Proc. of Safety, Health and Environment Congress in Mine and Mining Industries, Kerman, Iran, 2004.
31. Macharis C., Springael J., De Brucker K., and Verbeke A. PROMETHEE and AHP: The design of operational synergies in multicriteria analysis: Strengthening PROMETHEE with ideas of AHP, European J. Operational Res., 2004, Vol. 153, No. 2. — P. 307 – 317.
32. Safari H., Fagheyi M. S., Ahangari S. S., and Fathi M. R. Applying PROMETHEE method based on entropy weight for supplier selection, Business Management and Strategy, 2012, Vol. 3, No. 1. — P. 97 – 106.
33. Brans J. and Mareschal B. PROMETHEE method cited at: multiple criteria decision analysis: state of the art surveys, Springer, New York, 2005.
34. Omidi M., Razavi H., and Mahpeykar M. R. Selection of project team members based on PROMETHEE method of effectiveness criteria, J. Industrial Management Perspective, 2011, No. 1. — P. 113 – 134.
35. Benayoun R., Roy B., and Sussman N. Manual de reference du programme electre, Note de Synthese et Formation, No. 25, Direction Scientifique SEMA, Paris, Franc, 1996.
36. Sadeghiravesh M. H., Zehtabian Gh. R., and Khosravi H. Application of AHP and ELECTRE method for evaluation of desertification alternatives, Desert.ut.ac.ir., 2014, Vol. 19, No. 2. — P. 141 – 153.
ГЕОИНФОРМАТИКА
УДК 622.013.34:553.31:004.032.26
СРАВНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ СОДЕРЖАНИЯ ЖЕЛЕЗА В РУДНОМ ТЕЛЕ
С. Д. Мозави, М. Шаестехфар, П. Моарефванд
Керманский университет им. Шахида Бахонара,
E-mail: mousavij@eng.uk.ac.ir, г. Керман, Иран
Технологический университет им. Амира Кабира,
г. Тегеран, Иран
Рассмотрено распределение содержания железа в одном из рудных тел Центрального Ирана с применением следующих методов: обычный кригинг, последовательное гауссово моделирование и искусственная нейронная сеть. Сравнение результатов исследований выполнено с целью выявления метода, дающего наиболее точные результаты оценки запасов полезного ископаемого.
Геостатистика, обычный кригинг, последовательное гауссово моделирование, искусственная нейронная сеть, рудное тело “Озеро Сиах”, Иран
DOI: 10.15372/FTPRPI20220119
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Rezaei A., Hassani H., Moarefvand P., and Golmohammadi A. Investigation the effect of structural pattern on mineralization model in the C-North ore deposit, Sangan, NE Iran, J. Min. Res. Eng. (JMRE), 2019, Vol. 4(2). — P. 1 – 5.
2. Rezaei A., Hassani H., Moarefvand P., and Golmohammadi A. Grade 3D block modeling and reserve estimation of the C-North iron skarn ore deposit, Sangan, NE Iran, Global J. Earth Sci. Eng., 2019, Vol. 6. — P. 23 – 37.
3. Battalgazy N. and Madani N. Categorization of mineral resources based on different geostatistical simulation algorithms: a case study from an iron ore deposit. Nat. Res. Res, 2019, Vol. 28, No. 4. — P. 1329 – 1351.
4. Jafrasteh B., Fathianpour N., and Suarez A. Comparison of machine learning methods for copper ore grade estimation, Comput. Geosci., 2018, Vol. 22. — P. 1371 – 1388.
5. Afeni T. B., Akeju V. O., and Aladejare A. E. A comparative study of geometric and geostatistical methods for qualitative reserve estimation of limestone deposit, Geoscience Frontiers, 2021, Vol. 12, Issue 1. — P. 243 – 253.
6. Ravenscroft P. J. Recoverable reserve estimation by conditional simulation, Geological Society, London, Special Publications, 1992, Vol. 63. — P. 289 – 298.
7. Verly G. Grade control classification of ore and waste: a critical review of estimation and simulation procedures, Mathematical Geology, 2005, Vol. 37, No. 5. — P. 451 – 475.
8. Erarslan K. Computer aided ore body modelling and mine valuation, In book: Earth Sciences, Ed. Ahmad Dar, InTech, UK, 2012. — P. 345 – 372.
9. Silva D. and Almeida J. Geostatistical methodology to characterize volcanogenic massive and stockwork ore deposits, Miner., 2017, Vol. 7, No. 12.
10. Abdessattar L., Dimitriy N., and Messaoud M. Geostatistical modeling by the ordinary kriging in the estimation of mineral resources on the Kieselguhr mine, Algeria. In: IOP Conference Series: Earth and Environmental Sci., 2019. DOI:10.1088/1755-1315/362/1/012051.
11. Sarkar B. C. and Roy I. A geostatistical approach to resource evaluation of kala iron ore deposit, Sundergarh dist., Orissa. J. Geol. Soc. India, 2005, Vol. 65, No. 5. — P. 553 – 561.
12. Taghvaeenezhad M., Shayestehfar M. R., Moarefvand P., and Rezaei A. Quantifying the criteria for classification of mineral resources and reserves through the estimation of block model uncertainty using geostatistical methods: a case study of Khoshoumi Uranium deposit in Yazd, Iran, J. Geosystem Eng., 2020, Vol. 23. — P. 216 – 225.
13. Shayestehfar M. R., Mohammadi M., and Rezaei A. Modeling, ore estimation and preliminary design of the chromite ore, mine six, Abdasht Esfandoghe Kerman, Iran, J. Economic Geology, Iran, 2011, Vol. 1, Issue 4. — P. 29 – 40.
14. Akeju V. O. and Afeni T. B. Investigation of the spatial variability in Oyo-Iwa limestone deposit for quality control, J. Eng. Sci. Technol., 2015, Vol. 10, No. 8. — P. 1065 – 1085.
15. Chiles J. P. and Delfiner P. Geostatistics: modeling spatial uncertainty, 2nd ed., Wiley, New York, 2012. DOI: 10.1002/9781118136188.
16. Tadeusiewicz R. Neural networks in mining sciences — General overview and some representative examples, Arch. Min. Sci., 2015, Vol. 60, No. 4. — P. 971 – 984.
17. Jalloh A., Sasaki K., Jalloh Y., and Barrie A. K. The integration artificial neural networks and geostatistical 3D geological block modeling: a case study on a mineral sand deposit, Proc. 24th Int. Min. Congress of Turkey, IMCET, 2016. — P. 257 – 263.
18. Al-Alawi S. M. and Tawo E. E. A comparison between artificial neural network and a geostatistical technique in the estimation of regionalized variables, Eng. J. Univ Qatar, 1999, Vol. 12. — P. 125 – 149.
19. Dutta S., Bandopadhyay S., Ganguli R., and Mishra D. Machine learning algoritms and their application to ore reserve estimation of sparse and imprecise data, J. Intell. Learn. Syst. Appl., 2010, Vol. 2. — P. 86 – 96.
20. William W. G. A novel application of neural networks for instant iron-ore grade estimation, Expert. Syst. Appl., 2010, Vol. 37, Issue 12. — P. 8729 – 8735.
21. Nezamolhosseini S. A., Mojtahedzadeh S. H., and Gholamnejad J. The application of artificial neural networks to ore reserve estimation at Choghart iron ore deposit, Anal. Numer. Methods Min. Eng., 2017, Vol. 6. — P. 73 – 83.
22. Torab F. M. Geochemistry and metallogeny of magnetite-apatite deposits of the Bafq mining district, Central Iran. Unpublished Ph. D. Thesis, Technical University of Clausthal, Clausthal, Germany, 2008. — 131 p.
23. Isaaks E. H. and Srivastava R. M. An introduction to applied geostatistics, Oxford University Press, New York, 1989. — 562 p.
24. Morshedy H., Torabi S. A., and Memarian H. A new method for 3D designing of complementary exploration drilling layout based on ore value and objective functions, Arab. J. Geosci., 2015, Vol. 8, P. 8175 – 8195.
25. Krige D. G. A statistical approach to some mine valuations and allied problems at the Witwatersrand, University of Witwatersrand, Johannesburg, South Africa, 1951.
26. Almeida J. Modelling of cement raw material compositional indices with direct sequential cosimulation, Eng. Geol., 2010, Vol. 114. — P. 26 – 33.
27. Deutsch C. V. Geostatistical reservoir modeling, New York, Oxford University Press, 2002.
28. Leuangthong O., Prins C., and Deutsch C. V. SGSIM_LVA: Gaussian simulation with locally varying angles, Centre for Computational Geostatistics, 2006, Paper 408, Report 8.
29. Haykin S. Neural Networks: а comprehensive foundation, Prentice Hall, Upper Saddle River, 1999. — 842 p.
30. Allahkarami E., Nuri O. S., Abdollahzadeh A., Rezai B., and Chegini M. Estimation of copper and molybdenum grades and recoveries in the industrial flotation plant using the artificial neural network, Int. J. Nonferr. Metall., 2016, Vol. 5, No. 3. — P. 23 – 32.
31. Bishop C. M. Neural networks for pattern recognition, Clarendon Press, Oxford, 1995. — 482 p.
32. Jalloh A. B., Sasaki K., Jalloh Y., and Barrie A. K. Integrating artificial neural networks and geostatistics for optimum 3D geological block modelling in mineral reserve estimation: a case study, 4th World Conference on Applied Sciences, Engineering & Technology 24 – 26 October 2015, Kumamoto University, Japan.
33. Plumb A. P., Rowe R. C., York P., and Brown M. Optimisation of the predictive ability of artificial neural network (ANN) models: A comparison of three ANN programs and four classes of training algorithm, Eur. J. Pharm. Sci., 2005, Vol. 25, No. 4 – 5. — P. 395 – 405.
34. Iraji H., Mohammadi M. A., Shakouri B., and Meshram S. G. Predicting reservoir volume reduction using artificial neural network, Arabian J. Geosci., 2020, Vol. 13.
35. Rezaei A., Hassani H., Fard Mousavi S. B., and Jabbari N. Evaluation of heavy metals concentration in Jajarm Bauxite deposit in Northeast of Iran using environmental pollution indices, Malaysian J. Geosci., 2019, Vol. 3, No. 1. — P. 12 – 20.