ФТПРПИ №1, 2023. Аннотации
ГЕОМЕХАНИКА
УДК 539.37
О ВЛИЯНИИ РОТОРА ПОЛЯ СКОРОСТЕЙ НА ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ УРАВНЕНИЯ ГЕОСРЕДЫ
А. Ф. Ревуженко
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: revuzhenko@yandex.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Рассмотрен пример сложного нагружения сыпучей среды с непрерывным поворотом главных осей тензора деформаций. Описана методика экспериментов, в которых может быть выявлена зависимость напряжений от относительной скорости поворота. Показано, что в определяющих уравнениях можно использовать скорость поворота элементарных объемов сплошной среды относительно скорости поворота главных направлений тензора скоростей деформаций.
Определяющие уравнения, принцип объективности, индифферентности, скорость поворота, сложное нагружение
DOI: 10.15372/FTPRPI20230101
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Лурье А. И. Нелинейная теория упругости. — М.: Наука, 1980. — 512 с.
2. Трусов П. В., Келлер А. Э. Теория определяющих уравнений. Курс механики. Ч. 1. Общая теория. — Пермь: ПГТУ, 1997. — 98 с.
3. Трусделл К. Первоначальный курс рациональной механики сплошных сред. — М.: Мир, 1975. — 591 с.
4. Николаевский В. Н. Обзор: земная кора, дилатансия и землятресение // Дж. Райс. Механика очага землетрясения. — М.: Мир, 1982. — С. 133 – 215.
5. Николаевский В. Н. Дилатансия и законы необратимого деформирования грунтов // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1979. — № 5. — С. 29 – 31.
6. Бобряков А. П., Ревуженко А. Ф. Однородный сдвиг сыпучего материала. Дилатансия // ФТПРПИ. — 1982. — № 5. — С. 23 – 29.
7. Стоянов С. С. Механизм формирования разрывных зон. — М.: Недра, 1979. — 144 с.
8. Клишин С. В. Дискретно-элементное моделирование локализации деформаций в сыпучей среде при пассивном давлении на подпорную стенку // ФТПРПИ. — 2021. — № 5. — С. 35 – 45.
9. Садовская О. В., Садовский В. М. Математическое моделирование в задачах механики сыпучих сред. — М.: Физматлит, 2008. — 368 с.
10. Бобряков А. П., Лубягин А. В. Экспериментальное исследование неустойчивых режимов скольжения // ФТПРПИ. — 2008. — № 4. — С. 13 – 23.
11. Бобряков А. П., Лубягин А. В. Модельные исследования поведения деформированной блочной геосреды при подготовке землетрясений // ФТПРПИ. — 2011. — № 6. — С. 22 – 29.
12. Дарвин Дж. Г. Приливы и родственные им явления. — М.: Наука. — 1965. — 251 с.
13. Авсюк Ю. Н. Приливные силы и природные процессы. — М.: ОИФЗ РАН, 1996. — 188 с.
14. Гарецкий Р. Г., Добролюбов А. И. Приливные дискретно-волновые движения и дрейф континентов. — Минск: Геотектоника. — 2006. — № 1. — С. 3 – 13.
15. Гарецкий Р. Г., Добролюбов А. И., Левкоц Э. А., Середин Б. П. Дискретно-волновой механизм глобальных горизонтальных перемещений в литосфере // ДАН БССР. — 1988. — Т. 32. — № 3. — С. 248 – 251.
16. Ревуженко А. Ф. Приливные волны и направленный перенос масс Земли. — Новосибирск: Наука, 2013. — 204 с.
17. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел. Т. 2. — М.: Мир, 1969. — 864 с.
18. Ревуженко А. Ф. Механика сыпучей среды. — Новосибирск: Офсет, 2003. — 373 с.
19. Чандпасенхар С. Эллипсоидальные фигуры равновесия. — М.: Мир, 1973. — 288 с.
20. Невзглядов В. Г. Теория тела однородной деформации и ее применение к атомному ядру. — Владивосток: Изд-во ДальГУ, 1970. — 257 с.
21. Lewandowski M.J. and Stupkiewicz S. Size effects in wedge indentation predicted by a gradient-enhanced crystal-plasticity model, Int. J. Plasticity, 2017, Vol. 98. — P. 54 – 78.
22. Liu D. and Dunstan D. J. Material length scale of strain gradient plasticity: A physical interpretation, Int. J. Plasticity, 2017, Vol. 98. — P. 156 – 174.
23. Habib Pouriayevali and Bai-Xiang Xu. A study of gradient strengthening based on a finite-deformation gradient crystal-plasticity model, Continuum Mechanics and Thermodynamics, 2017, Vol. 29. — P. 1389 – 1412.
24. Dabiao Liu and Dunstan D. J. Material length scale of strain gradient plasticity: A physical interpretation, Int. J. Plasticity, Vol. 98. — P. 156 – 174.
25. Aifantis E. C. Internal length gradient (ILG) material mechanics scales and disciplines, J. Adv. Appl. Mech., 2016, Vol. 49. — P. 1 – 110.
УДК 622.023; 532.546; 550.34.01
ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД В ОКРЕСТНОСТИ ПОДЗЕМНОГО ВЗРЫВА ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ДАННЫМ И РЕЗУЛЬТАТАМ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
А. М. Будков, Г. Г. Кочарян, С. Б. Кишкина
Институт динамики геосфер им. акад. М. А. Садовского РАН,
Е-mail: SvetlanK@gmail.ru, Ленинский проспект, 38, корп. 1, 119334, г. Москва, Россия
Представлено численное моделирование процесса дробления массива горных пород зарядами взрывчатых веществ в двумерных плоской и осесимметричной постановках с помощью вычислительного комплекса, разработанного на основе лагранжева численного метода “Тензор’'. Результаты сопоставлены с уникальными данными прямых измерений проницаемости массива в ближней зоне подземного ядерного взрыва “Днепр-1”, проведенного в 1972 г. в Хибинах. Показано, что поствзрывную проницаемость массива скальных пород с приемлемой точностью можно оценить на основе расчета интенсивности деформации сдвига. В качестве примера рассмотрены результаты расчета изменения проницаемости вблизи заряда сложной конфигурации.
Проницаемость массива, взрывное воздействие, деформация сдвига, дробление горных пород, численное моделирование
DOI: 10.15372/FTPRPI20230102
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Васильев А. П., Дубасов Ю. В., Ильичев В. А., Касаткин В. В., Мясников К. В., Приходько Н. К., Солодилов Л. Н., Чернышев А. К. Ядерные взрывные технологии: эксперименты и промышленные применения. — Снежинск: РФЯЦ-ВНИИТФ, 2017. — 508 с.
2. Адушкин В. В., Спивак А. А. Подземные взрывы. — М.: Наука, 2007. — 281 с.
3. Родионов В. Н., Сизов И. А., Цветков В. М. Основы геомеханики. — М.: Недра, 1986.
4. Miller J. S. and Johansen R. T. Fracturing oil shale with explosives for in situ recovery, Bartlesville Energy Research Centre, Bartlesville, Okla. 74003. Advances in Chemistry, Am. Chemi. Soc., 1976, Washington, DC.
5. Hou X., Zhang X. and Guo B. Mathematical modeling of fluid flow to unconventional oil wells with radial fractures and its testing with field data, J. of Energy Resources Technol., 2019, Vol. 141, No. 7. — P. 070702.
6. Austin C. F. and Leonard G. W. Chemical explosive stimulation of geothermal wells, Geothermal Energy Resources, Production and Stimulation, Stanford U, Press, Stanford, Calif 1973. — P. 269 – 292.
7. Venkatesh P. B., D?Entremont J. H., Meyer S. E., Bane S. P. M., Grubelish M. C., and King D. K. Bipropellant high energy stimulation for oil and gas applications, J. Pet. Sci. and Eng., 2019, Vol. 180. — P. 660 – 667.
8. Механическое действие ядерного взрыва / В. Н. Архипов, В. А. Борисов, А. М. Будков и др. — М.: Физматлит, 2002. — 384 с.
9. Майнчен Дж., Сак Е. Метод расчета “ТЕНЗОР” // Вычислительные методы в гидродинамике. — М.: Мир, 1967. — С. 185 – 211.
10. Замышляев Б. В., Евтерев Л. С. Модели динамического деформирования и разрушения грунтовых сред. — М.: Наука, 1990. — 215 с.
11. Родионов В. Н., Адушкин В. В., Костюченко В. Н., Николаевский В. Н., Ромашов А. Н., Цветков В. М. Механический эффект подземного взрыва. — М.: Недра, 1971. — 224 с.
12. Гущин В. В. Подземная разработка апатитовых месторождений: от минных до ядерных взрывов. — Апатиты: КНЦ РАН, 2007. — 196 с.
13. Rodionov V. N., Spivak A. A., and Tsvetkov V. M. Investigation of the filtration properties of a rock massif, Peaceful nuclear explosion, Vienna: AIRAPT, 1978. — P. 397 – 406.
14. Спивак А. А., Свинцов И. С. Устройство для определения проницаемости массива горных пород // Взрывное дело № 83/40: Методики измерения и аппаратура для исследования действия взрыва. — М.: Недра, 1982. — С. 28 – 31.
15. Кочарян Г. Г., Спивак А. А. Динамика деформирования блочных массивов горных пород. — М.: ИКЦ “Академкнига”, 2003. — 423 с.
УДК 539.372; 622.693
ЛОКАЛИЗАЦИЯ СДВИГОВ И ОБРАЗОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПРИ ТЕЧЕНИИ СЫПУЧЕЙ СРЕДЫ В РАДИАЛЬНОМ КАНАЛЕ
С. В. Клишин, А. Ф. Ревуженко
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: sv.klishin@google.com, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
На основе метода дискретных элементов исследована задача о гравитационном течении сыпучих материалов в симметричных сходящихся каналах (V-образных бункерах). Показано, что при определенных условиях симметричный и радиальный режим течения становится неустойчивым и в среде формируется пространственно-временная структура. Течение становится существенно нерадиальным и несимметричным — материал разбивается дискретной системой поверхностей на отдельные блоки и поле скоростей внутри среды приобретает разрывной характер. Дальнейшее деформирование сводится к относительному движению блоков практически как жестких целых.
Сходящийся канал, выпуск горной массы, течение сыпучего материала, численное моделирование, лабораторный эксперимент, метод дискретных элементов, локализация сдвиговых деформаций
DOI: 10.15372/FTPRPI20230103
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Janelid I. and Kvapil R. Sublevel caving, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 1966, Vol. 3, Issue 2. — P. 129 – 132.
2. Wang J., Yang S., Li Y., Wei L., and Liu H. Caving mechanisms of loose top-coal in longwall top-coal caving mining method, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2014, Vol. 71. — P. 160 – 170.
3. Hustrulid W. and Kvapil R. Sublevel Caving — past and future, Proc. of the 5th Int. Conf. and Exhibition on Mass Mining, Lulea University of Technology Press, Lulea, Sweden, 2008. — P. 107 – 132.
4. Kvapil R. Gravity flow of granular materials in hoppers and bins, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 1965, Vol. 2, Issue 1. — P. 25 – 41.
5. Kvapil R. Gravity flow of granular materials in Hoppers and bins in mines — II. Coarse material, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 1965, Vol. 2, Issue 3. — P. 277 – 292.
6. Vakili A. and Hebblewhite B. K. A new cavability assessment criterion for Longwall Top Coal Caving, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2010, Vol. 47, Issue 8. — P. 1317 – 1329.
7. Wang J., Zhang J., Song Z., and Li Z. Three-dimensional experimental study of loose top-coal drawing law for longwall top-coal caving mining technology, J. Rock Mech. Geotech. Eng., 2015, Vol. 7, Issue 3. — P. 318 – 326.
8. Xu N., Zhan J., Tian H., Mei G., and Ge Q. Discrete element modeling of strata and surface movement induced by mining under open-pit final slope, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2016, Vol. 88. — P. 61 – 76.
9. Jia Q., Tao G., Liu Y., and Wang S. Laboratory study on three-dimensional characteristics of gravity flow during longitudinal sublevel caving, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2021, Vol. 144. — P. 104815.
10. Jin A., Sun H., Wu S., and Gao Y. Confirmation of the upside-down drop shape theory in gravity flow and development of a new empirical equation to calculate the shape, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2017, Vol. 92. — P. 91 – 98.
11. Tao G. Q., Yang S. J., and Ren F. Y. Experimental research on granular flow characters of caved ore and rock, Rock Soil Mech., 2009, Vol. 30, Issue 10. — P. 2950 – 2954.
12. Zhang X., Tao G., and Zhu Z. A gravity flow model of fragmented rocks in longitudinal sublevel caving of inclined medium-thick ore bodies, Archives Min. Sci., 2019, Vol. 64, Issue 3. — P. 533 – 546.
13. Bransby P. L. and Blair-Fish P. M. Deformations near rupture surfaces in flowing sand, Geotechnique, 1975, Vol. 25, Issue 2. — P. 384 – 389.
14. Michalowski R. L. Flow of granular material through a plane hopper, Powder Technology, 1984, Vol. 39, Issue 1. — P. 29 – 40.
15. Walters J. K. A theoretical analysis of stresses in axially-symmetric hoppers and bunkers, Chemical Eng. Sci., 1973, Vol. 28, Issue 3. — P. 779 – 789.
16. Ревуженко А. Ф., Стажевский С. Б., Шемякин Е. И. О несимметрии пластического течения в сходящемся симметричном канале // ФТПРПИ. — 1977. — № 3. — С. 3 – 9.
17. Ревуженко А. Ф., Стажевский С. Б., Шемякин Е.И. Несимметрия пластического течения в сходящихся осесимметричных каналах // ДАН. — 1979. — Т. 246. — № 3. — С. 572 – 574.
18. Bobryakov A. P., Klishin S. V., Kosykh V. P., and Revuzhenko A. F. Pulsation-nature stresses on flat convergent walls of slot-type hopper under granular medium flow, Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2018, Vol. 134, Issue 1. — P. 012007.
19. Bobryakov A. P., Klishin S. V., Kosykh V. P., Lavrikov S. V., Mikenina O. A., and Revuzhenko A. F. Deformation of granular material flow in converging channels, Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2018, Vol. 206, Issue 1. — P. 012004.
20. Лавриков С. В. К расчету течения геоматериалов в сходящихся каналах с учетом внутреннего трения и дилатансии // ФТПРПИ. — 2010. — № 5. — С. 17 – 27.
21. Бушманова О. П., Бушманов С. Б. Численное моделирование процесса деформирования материала в сходящемся канале в условиях возникновения линий локализации сдвигов // ФТПРПИ. — 2009. — № 4. — С. 33 – 38.
22. Лавриков С. В., Ревуженко А. Ф. Стохастические модели в задачах локализованного деформирования сыпучих сред в радиальных каналах // ФТПРПИ. — 2000. — № 1. — С. 9 – 15.
23. Jing L. and Stephansson O. Fundamentals of discrete element methods for rock engineering: theory and applications, Elsevier, 2007, Vol. 85. — 562 p.
24. Labra C. A., Onate E., and Rojek J. Advances in the development of the discrete element method for excavation processes, Universitat Politecnica de Catalunya, 2012.
25. Wang X., Li B., Xia R., and Ma H. Application of DEM in coal and agricultural machinery, Eng. Applications of Discrete Element Method, Springer, Singapore, 2021. — P. 21 – 34.
26. Balevicius R. R., Kacianauskas R., Mroz Z., and Sielamowicz I. Discrete-particle investigation of friction effect in filling and unsteady/steady discharge in three-dimensional wedge-shaped hopper, Powder Technology, 2008, Vol. 187, Issue 2. — P. 159 – 174.
27. Abatzoglou N., Gil E. C., and Gosselin R. Influence of hopper geometry on radial and axial concentration profiles of segregated and homogenized granular mixture flows, Powder Technology, 2014, Vol. 262. — P. 42 – 50.
28. Xu J., Hu Z., Xu Y., Wang D., Wen L., and Bai C. Transient local segregation grids of binary size particles discharged from a wedge-shaped hopper, Powder Technology, 2017, Vol. 308. — P. 273 – 289.
29. Liu S., Chen H., Zhao X., Liu C., Wu T., and Su J. Numerical investigation on granular flow from a wedge-shaped feed hopper using the Discrete Element Method, Chemical Eng. Technol., 2018, Vol. 41, Issue 5. — P. 913 – 920.
30. Mollon G. and Zhao J. Characterization of fluctuations in granular hopper flow, Granular Matter, 2013, Vol. 15, Issue 6. — P. 827 – 840.
31. Mollon G. Periodic instationarities of granular flows in conical hoppers, Granular Matter, 2020, Vol. 22, Issue 3. — P. 1 – 18.
32. Wang S., Yan Y., and Ji S. Transition of granular flow patterns in a conical hopper based on superquadric DEM simulations, Granular Matter, 2020, Vol. 22, Issue 4. — P. 1 – 16.
33. Magalhaes F. G. R., Atman A. P. F., Moreira J. G., and Herrmann H. J. Analysis of the velocity field of granular hopper flow, Granular Matter, 2016, Vol. 18, Issue 2. — P. 1 – 7.
34. Zhang S., Lin P., Wang C. L., Tian Y., Wan J. F., and Yang L. Investigating the influence of wall frictions on hopper flows, Granular Matter, 2014, Vol. 16, Issue 6. — P. 857 – 866.
35. Liao Z., Yang Y., Sun C., Wu R., Duan Z., Wang Y., Li X., and Xu J. Image-based prediction of granular flow behaviors in a wedge-shaped hopper by combing DEM and deep learning methods, Powder Technology, 2021, Vol. 383. — P. 159 – 166.
36. Benvenuti L., Kloss C., and Pirker S. Identification of DEM simulation parameters by artificial neural networks and bulk experiments, Powder Technology, 2016, Vol. 291. — P. 456 – 465.
37. Ma C., Yang J., Zenz G., Staudacher E. J., and Cheng L. Calibration of the microparameters of the discrete element method using a relevance vector machine and its application to rockfill materials, Advances Eng. Software, 2020, Vol. 147. — P. 102833.
38. Lu G., Third J. R., and Muller C. R. Discrete element models for non-spherical particle systems: From theoretical developments to applications, Chem. Eng. Sci., 2015, Vol. 127. — P. 425 – 465.
39. He Y., Evans T. J., Yu A., and Yang R. Discrete modelling of compaction of non-spherical particles, EPJ Web of Conf., 2017, Vol. 140. — P. 01005.
40. Soltanbeigi B., Podlozhnyuk A., Kloss C., Pirker S., Ooi J. Y., and Papanicolopulos S. A. Influence of various DEM shape representation methods on packing and shearing of granular assemblies, Granular Matter, 2021, Vol. 23, Issue 2. — P. 1 – 16.
41. Sanchidrian J. A., Ouchterlony F., Segarra P., and Moser P. Size distribution functions for rock fragmentsm, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2014, Vol. 71. — P. 381 – 394.
42. Fowler A. C. and Scheu B. A theoretical explanation of grain size distributions in explosive rock fragmentation, Proc. of the Royal Society A: Mathematics, Physical and Eng. Sci., 2016, Vol. 472, Issue 2190. — P. 20150843.
43. Otsubo M., O'Sullivan C., and Shire T. Empirical assessment of the critical time increment in explicit particulate discrete element method simulations, Comput. Geotech., 2017, Vol. 86. — P. 67 – 79.
44. Kruggel-Emden H., Sturm M., Wirtz S., and Scherer V. Selection of an appropriate time integration scheme for the discrete element method (DEM), Comput. Chem. Eng., 2008, Vol. 32, Issue 10. — P. 2263 – 2279.
45. Jahanger Z. K., Sujatha J., and Antony S. J. Local and global granular mechanical characteristics of grain–structure interactions, Indian Geotech. J., 2018, Vol. 48, Issue 4. — P. 753 – 767.
46. Sarno L., Tai Y. C., Carravetta A., Martino R., Papa M. N., and Kuo C. Y. Challenges and improvements in applying a particle image velocimetry (PIV) approach to granular flows, J. Physics: Conf. Series, IOP Publishing, 2019, Vol. 1249, Issue 1. — P. 012011.
УДК 539.3
ХАРАКТЕР УВЕЛИЧЕНИЯ ОБЪЕМА ПЕСЧАНО-БЕНТОНИТОВЫХ СМЕСЕЙ ПРИ НАБУХАНИИ
М. Куруоглу, Г. Боран, О. Элмас
Университет девятого сентября,
E-mail: mehmet.kuruoglu@deu.edu.tr, 35390, г. Измир, Турция
Рассмотрен характер набухания песчано-бентонитовых смесей и чистого бентонита с учетом таких факторов, как процентное содержание бентонита в смеси, плотность смеси, уровень эффективного напряжения. Выполнены испытания на сжатие образцов песчано-бентонитовых смесей с содержанием бентонита 10 и 20 %, а также образцов чистого бентонита. Максимальный объемный вес в сухом состоянии и оптимальная влажность образцов с содержанием бентонита 20 % оказались выше, чем у образцов с содержанием бентонита 10 %. Чистый бентонит показал наименьший максимальный объемный вес в сухом состоянии и наибольшую влажность по сравнению с песчано-бентонитовыми смесями. При значениях вертикального эффективного напряжения до 25 кПа наблюдался процесс набухания смесей, при значениях 50 и 100 кПа — сжатие образцов. Отмечено, что нанесение уплотнительных ударов по образцам чистого бентонита не оказало существенного влияния на процесс набухания.
Песок, бентонит, набухание, коэффициент пористости, уровень уплотнения
DOI: 10.15372/FTPRPI20230104
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Komine H. and Ogata N. Predicting swelling characteristics of bentonites. J Geotech. Geoenv. Eng., 2004, Vol. 130, No. 8. — P. 818 – 829.
2. Dixon D. A., Gray M. N., and Thomas A. W. A study of the compaction properties of potential clay-sand buffer mixtures for use in nuclear fuel waste disposal, Eng. Geol., 1985, Vol. 21. — P. 247 – 255.
3. Oscarson D. W., Dixon D. A., Gray M. N. Swelling capacity and permeability of an unprocessed and a processed bentonitic clay, Eng. Geol., 1990, Vol. 28. — P. 281 – 289.
4. Vanapalli S. K., Lu L., Sedano J. I., and Oh W. T. Swelling characteristics of sand-bentonite mixtures. In Unsaturated Soils: Research and Applications, Springer Berlin Heidelberg, 2012. — P. 77 – 84.
5. Cowland J. W. and Leung B. N. A field trial of a bentonite landfill liner, Waste Manage. Res., 1991, Vol. 9. — P. 277 – 291.
6. Wu J. Y. and Khera R. P. Properties of a treated-bentonite / sand mix in contaminant environment, Physio-chemical Aspects of Soil and Related Materials, 1990. — P. 47 – 59.
7. Abdelrahman, G. E. and Shahien M. M. Swelling treatment by using sand for Tamia swelling soil, Proc. Int. Eng. Conf., Mansoura University, Sharm-el-Sheikh, Egypt, 2004.
8. Mollins L. H., Stewart D. I., and Cousens T. W. Predicting the properties of bentonite-sand mixtures, Clay Miner., 1996, Vol. 31. — P. 243 – 252.
9. Daniel D. and Benson C. Water content-density criteria for compacted soil liners, J. Geotech. Eng., ASCE, 1990, Vol. 116, No. 12. — P. 1811 – 1830.
10. Kenney T., Van Veen M., Swallow M., and Sungaila M. Hydraulic conductivity of compacted bentonite-sand mixtures, Can. Geotech. J., 1992, Vol. 29. — P. 364 – 374.
11. Koerner R. M., Gartung E., and Zanzinger H. Geosynthetic Clay Liners, CRC Press, 1995. — 350 p.
12. Sun D., Cui H., and Sun W. Swelling of compacted sand-bentonite mixtures, Appl. Clay Sci., 2009, Vol. 43, No. 3 – 4. — P. 485 – 492.
13. Moosavi E., Shirinabadi R., and Gholinejad M. Prediction of seepage water pressure for slope stability at the Gol-e-Gohar open pit mine, J. Min. Sci., 2016, Vol. 52, No. 6. — P. 1069 – 1079.
14. Nazarov L., Nazarova L., and Golikov N. Granular geomaterials: Poroperm properties-stress dependence by unsteady permeability tests, Springer Geology, 2022. — P. 173 – 182.
15. Alawaji H. A. Swell and compressibility characteristics of sand-bentonite mixtures inundated with liquids, Appl. Clay Sci., 1999, Vol. 15. — P. 411 – 430.
16. Srikanth V. and Mishra A. K. A laboratory study on the geotechnical characteristics of sand-bentonite mixtures and the role of particle size of sand, Int. J. Geosynth. Ground Eng., 2016, Vol. 2. — P. 1 – 10.
17. Hoeks J., Glas H., Hofkamp J., and Ryhiner A. H. Bentonite liners for isolation of waste disposal sites, Waste Manage. Res., 1987, Vol. 5, No. 1. — P. 93 – 105.
18. Gueddouda M. K., Lamara M., Nabil A., and Taibi S. Hydraulic conductivity and shear strength of dune sand-bentonite mixtures, Electron J. Geotech. Eng., 2008, Vol. 13. — P. 1 – 15.
19. Oren A. H., Kaya A., and Kayalar A. S. Hydraulic conductivity of zeolite bentonite mixtures in comparison to sand bentonite mixtures, Can. Geotech. J., 2011, Vol. 48, No. 9. — P. 1343 – 1353.
20. Oren A. H., Durukan S., and Kayalar A. S. Influence of compaction water content on the hydraulic conductivity of sand-bentonite and zeolite-bentonite mixtures, Clay Minerals, 2014, Vol. 49. — P. 109 – 121.
21. Pusch R. Bentonite Clay, Environmental Properties and Applications, CRC Press, 2015. — 360 p.
22. Proia R., Croce P, and Modoni G. Experimental investigation of compacted sand-bentonite mixtures, Procedia Eng., 2016, Vol. 158. — P. 51 – 56.
23. Howell J. L., Schakelford C. D., Amer N. H., and Stern R. T. Compaction of sand-processed clay soil mixtures, Geotechnical Testing J., 1997, Vol. 20. — P. 443 – 458.
24. Biju M. S. and Arnepalli D. N. Effect of biopolymers on permeability of sand-bentonite mixtures, J. Rock Mech. Geotech. Eng., 2020, Issue 5. — P. 1093 – 1102.
25. Mukherjee K. and Mishra A. K. Evaluation of hydraulic and strength characteristics of sand-bentonite mixtures with added tire fiber with landfill application, J. Environ. Eng., ASCE, 2019, Vol. 145, Issue 6.
26. Vadiamudi S. and Mishra A. K. Consolidation characteristics of sand-bentonite mixtures and the influence of sand particle size, J. Hazardous, Toxic and Radioactive Wastes, ASCE, 2018, Vol. 22, Issue 4.
27. Sun W. J., Zong F. Y., Sun D. A., Wei Z. F., Shanz T., and Fatahi B. Swelling prediction of bentonite-sand mixtures in the full range of sand content, Eng. Geol., 2017, Vol. 222. — P. 146 – 155.
28. Tan Y., Zhang H., Zhang T., Zhang G., He D., and Ding Z. Anisotropic hydro-mechanical behavior of full-scale compacted bentonite-sand blocks, Eng. Geol., 2021, Vol. 287. — P. 146 – 155.
29. ASTM D 854. Standard test methods for specific gravity of soil solids by water pycnometer, American Society for Testing and Materials (ASTM), Philadelphia, USA, 2002.
30. ASTM D 4318. Standard test methods for liquid limit, plastic limit, and plasticity index of soils, American Society for Testing and Materials (ASTM), Philadelphia, USA, 2000.
31. BS1377. Methods of test for soils for civil engineering purposes, Part 2/4.3: Classification Tests, Cone Penetrometer Method, United Kingdom, 2007.
32. ASTM D 422. Standard test method for particle-size analysis of soils, American Society for Testing and Materials (ASTM), Philadelphia, USA, 2007.
33. ASTM D 698. Standard test methods for laboratory compaction characteristics of soil using standard effort, American Society for Testing and Materials (ASTM), Philadelphia, USA, 2012.
34. ASTM D 2435. Standard test method for one-dimensional consolidation properties of soils, American Society for Testing and Materials (ASTM), Philadelphia, USA, 2002.
35. ASTM D 4546-08. Standard test methods for one-dimensional swell or collapse of soils, American Society for Testing and Materials (ASTM), Philadelphia, USA, 2014.
36. Boran G. Investigating the swelling behavior of compacted high plasticity clays. MSc Thesis, DokuzEylul University, Graduate School of Natural and Applied Sciences, Supervisor: Asst. Prof. Dr. Mehmet Kuruoglu, Izmir, Turkey, 2017. — 106 p.
37. Sun D. A., Zhang J. Y., Zhang J. R., Zhang L. Swelling characteristics of GMZ bentonite and its mixtures with sand, Appl. Clay Sci., 2013, Vol. 83. — P. 224 – 230.
38. Hammad T., Fleureau J.-M., and Hattab M. Kaolin / montmorillonite mixtures behavior on oedometric path and microstructural variations, European J. Env. Civil Eng., 2013, Vol. 17, No. 9. — P. 826 – 840.
РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД
УДК 534.013; 622.24; 622.23.01
КРУТИЛЬНО-ПРОДОЛЬНЫЕ АВТОКОЛЕБАНИЯ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ С ДОЛОТОМ ДРОБЯЩЕ-СКАЛЫВАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ ПРИ ПОСТОЯННОМ НАТЯЖЕНИИ КАНАТА ПОДВЕСА
В. А. Коронатов
Братский государственный университет,
E-mail: kortavik@mail.ru, ул. Макаренко, 40, 665709, г. Братск, Россия
Предлагается расчетная схема роторного бурения на примере двухмассовой модели бурильной колонны с долотом дробяще-скалывающего действия. Сила лобового сопротивления, действующая на долото со стороны породы, определяется в нелинейном виде: помимо зависимости от скорости погружения, учитывается потеря прочности опорной среды при силовом воздействии на нее. Рассматриваются непрерывное силовое действие вращающимся долотом и импульсивное при ударе бурильной колонны в моменты завершения возможного отрыва долота от забоя. Определяются начальные условия для послеударного процесса, устанавливающие начальную скорость погружения и вращения долота, учтена возможность эффектов stick-slip. Результаты численного моделирования показывают, что, в сравнении с крутильными, крутильно-продольные автоколебания бурильной колонны достаточно часто приводят к возникновению хаотичных режимов бурения.
Теория бурения, роторное бурение, бурильная колонна, крутильно-продольные автоколебания, сила лобового сопротивления, долото дробяще-скалывающего действия, stick-slip эффект, детерминированный хаос
DOI: 10.15372/FTPRPI20230105
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Белокобыльский С. В. Динамика систем с сухим трением и ее приложение к задачам горной механики. — М.: Машиностроение, 2002. — 209 с.
2. Юнин Е. К., Хегай В. К. Динамика глубокого бурения. — М.: Недра-Бизнесцентр, 2004. — 286 с.
3. Гуляев В. И., Худолий С. Н., Глушакова О. В. Самовозбуждение крутильных колебаний колонн глубокого бурения // Проблемы прочности. — 2009. — № 6. — С. 31 – 43.
4. Monteiro H. L. S. and Trindade M. A. Performance analysis of proportional-integral feedback control for the reduction of stick-slip-induced torsional vibrations in oil well drillstrings, J. Sound Vibration, 2017, Vol. 398, — P. 28 – 38.
5. Tang L., Guo B., Zhu X., Shi Ch., Zhou Y. Stick–slip vibrations in oil well drillstring: A review, J. Low Frequency Noise, Vibration Active Control, 2020, Vol. 12. — P. 1 – 23.
6. Тарасов В. Н., Бояркина И. В., Коваленко М. В., Кузнецов С. М., Шлегель И. Ф. Теория удара в строительстве и машиностроении. — М., 2006. — 336 с.
7. Аптуков В. Н., Фонарев А. В. Приближенная оценка глубины проникания сваи в грунт при многократном ударе // Вестн. Пермского университета. Математика. Механика. Информатика. — 2010. — Вып. 2 (2). — C. 41 – 45.
8. Исаков А. Л., Кондратенко А. С., Петреев А. М. Моделирование процесса забивания металлической трубы в грунт с порционным удалением грунтового керна // ФТПРПИ. — 2019. — № 4. — С. 36 – 45.
9. Александрова Н. И., Кондратенко А. С. Расчет движения трубы с грунтовой пробкой при продольном импульсном воздействии // ФТПРПИ. — 2018. — № 3. — С. 29 – 42.
10. Александрова Н. И. Численно-аналитическое исследование процесса ударного погружения трубы в грунт с сухим трением. Ч. I. Внешняя среда деформируема // ФТПРПИ. — 2013. — № 3. — С. 91 – 106.
11. Александрова Н. И. О влиянии внутренней грунтовой пробки на процесс ударного забивания трубы // ФТПРПИ. — 2017. — № 6. — С. 114 – 126.
12. Сагомонян А. Я. Проникание. — М.: МГУ, 1974. — 299 с.
13. Коронатов В. А. Начала построения строгой теории бурения // Системы. Методы. Технологии. — 2016. — № 4. — С. 83 – 94.
14. Коронатов В. А. Основы математически строгой теории глубокого бурения // Системы. Методы. Технологии. — 2020. — № 2. — С. 23 – 29.
15. Синеев С. В. Модели процесса бурения и их практическое использование // Вестн. Ассоциации буровых подрядчиков. — 2009. — № 3. — С. 35 – 44.
16. Richard T., Germay C., and Detournay E. A simplified model to explore the root cause of stick-slip vibrations in drilling systems with drag bits, J. Sound Vibration, 2007, Vol. 305, No. 3. — P. 432 – 456.
17. Besselink B., van de Wouw N., and Nijmeijer H. A semi-analytical of stick-slip oscillations in drilling systems, ASME J. Comput. Nonlinear Dynamics, 2011, Vol. 6. — P. 021006.
18. Detournay E. and Defourny P. A phenomenological model for the drilling action of drag bits, International J. Rock Mech. Min. Sci. Geomechanics Abstracts, 1992, Vol. 29, No. 1. — P. 13 – 23.
19. Tashakori S., Vossoughi G., Zohoor H., and Yazdi E. A. Modification of the infinite-dimensional neutral-type time-delay dynamic model forthe coupled axial–torsional vibrations in drill strings with a drag bit, J. Comput. Nonlinear Dynamics, 2020, Vol. 15, No. 8. — P. 1 – 6.
20. Крагельский И. В., Щедров В. С. Развитие науки о трении. — М.: АН СССР, 1956. — 234 с.
21. Контенсу П. Связь между трением скольжения и трением верчения и ее учет в теории волчка. Проблемы гироскопии. — М.: Мир, 1967. — С. 60 – 77.
22. Андронов В. В., Журавлев В. Ф. Сухое трение в задачах механики. — М.: НИЦ, Ижевск: ИКИ, 2010. — 183 с.
23. Коронатов В. А. О сухом трении при непоступательном скольжении тела и критика теории Контенсу – Журавлева // Системы. Методы. Технологии. — 2019. — № 1. — С. 21 – 28.
24. Борисов А. В., Караваев Ю. Л., Мамаев И. С., Ердакова Н. Н., Иванова Т. Б., Тарасов В. В. Экспериментальное исследование движения тела с осесимметричным основанием, скользящего по шероховатой поверхности // Нелинейная динамика. — 2015. — Т. 11. — № 3. — С. 547 – 577.
25. Пэнлеве П. Лекции о трении. — М., 1954. — 316 с.
26. Коронатов В. А. О применении закона Кулона при скольжении тел, движущихся не поступательно, и парадоксах Пенлеве // Системы. Методы. Технологии. — 2019. — № 4. — С. 25 – 35.
27. Гольдсмит В. Удар. Теория и физические свойства соударяемых тел. — М., 1985. — 448 с.
28. Коронатов В. А. Элементарная теория проникания ударника в твердые грунтовые среды при однократном ударе, с учетом возникающих трещин // Системы. Методы. Технологии. — 2021. — № 1. — С. 25 – 33.
29. Коронатов В. А. Применение элементарной теории проникания ударника в грунтовые среды при однократном ударе // Системы. Методы. Технологии. — 2021. — № 3. — С. 25 – 34.
30. Коронатов В. А. Обобщение элементарной теории проникания в грунтовые среды при однократном ударе на случай вращающегося ударника // Системы. Методы. Технологии. — 2022. — № 1. — С. 21 – 29.
31. Нагаев Р. Ф., Исаков К. А., Лебедев Н. А. Динамика горных машин. — СПб.: СППГИ, 1996. — 155 с.
32. Tucker R. W. and Wang C. Torsional vibration control and cosserat dynamics of a drill-rig assembly, Meccanica, 2003, Vol. 38. — P. 143 – 159.
УДК 624.131.4
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧУНАРСКОГО ПЕСЧАНИКА
Ананд Сингх, Амит Кумар Верма, Абхинав Кумар, Чандра Шекхар Сингх, Санджай Кумар Рой
Центральный институт горного дела и топливных исследований,
826001, г. Дханбад, Индия
Индийский технологический институт, Индуистский университет Банараса,
221005, г. Варанаси, Индия
Рассмотрено влияние термического воздействия на механические свойства песчаника из области Чунар в Индии (чунарский песчаник). Изучаемый район представлен виндхийской супергруппой от мезо- до неопротерозойской эры. Определены зависимости прочностных характеристик (пределы прочности на растяжение σt и одноосное сжатие σc) и скорости продольных волн Vp от температуры. Испытания показали, что до 200 °С происходит незначительное повышение σt и σc, но при температуре выше 200 °С прочность песчаника постепенно уменьшается. Скорость Vp резко уменьшается при температуре выше 400 °С вследствие трещинообразования.
Чунарский песчаник, прочность породы, P-волна, температура
DOI: 10.15372/FTPRPI20230106
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Fitzner B., Heinrichs K., and La Bouchardiere D. Weathering damage on Pharaonic sandstone monuments in Luxor-Egypt, Buil. Env., 2003, Vol. 38, No. 9-10. — P. 1089 – 1103.
2. Dorn R. I. Boulder weathering and erosion associated with a wildfire, Sierra Ancha Mountains, Arizona. Geomorph., 2003, Vol. 55, No. 1-4. — P. 155 – 171.
3. Zhu C. and Arson C. A thermo-mechanical damage model for rock stiffness during anisotropic crack opening and closure, Acta Geotechnica, 2014, Vol. 9, No. 5. — P. 847 – 867.
4. Jaeger J. C., Cook N. G., and Zimmerman R. Fundamentals of rock mechanics, John Wiley & Sons, 2009.
5. Tian H., Kempka T., Xu N. X., and Ziegler M. Physical properties of sandstones after high temperature treatment, J. Rock Mech. Rock Eng., 2012, Vol. 45, No. 6. — P. 1113 – 1117.
6. Dwivedi R. D., Goel R. K., Prasad V. V. R., and Sinha A. Thermo-mechanical properties of Indian and other granites, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2008, Vol. 45, No. 3. — P. 303 – 315.
7. Dmitriyev A. P. Physical properties of rocks at high temperatures, National Aeronautics and Space Administration, 1972, Vol. 684.
8. Huang Y. H., Yang S. Q., Tian W. L., Zhao J., Ma D., and Zhang C. S. Physical and mechanical behavior of granite containing pre-existing holes after high temperature treatment, Archives Civil Mech. Eng., 2017, Vol. 17, No. 4. — P. 912 – 925.
9. Yang S. Q., Ranjith P. G., Jing H. W., Tian W. L., and Ju Y. An experimental investigation on thermal damage and failure mechanical behavior of granite after exposure to different high temperature treatments, Geothermics, 2017, Vol. 65. — P. 180 – 197.
10. Yin T., Li X., Cao W., and Xia K. Effects of thermal treatment on tensile strength of Laurentian granite using Brazilian test, Rock Mech. Rock Eng., 2015, Vol. 48, No. 6. — P. 2213 – 2223.
11. Domanski M. and Webb J. A review of heat treatment research, Lithic Technol., 2007. — P. 153 – 194.
12. Hajpal M. Changes in sandstones of historical monuments exposed to fire or high temperature, Fire Technol., 2002, Vol. 38, No. 4. — P. 373 – 382.
13. Lion M., Skoczylas F., and Ledesert B. Effects of heating on the hydraulic and poroelastic properties of Bourgogne limestone, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2005, Vol. 42, No. 4. — P. 508 – 520.
14. Griffiths L., Heap M. J., Baud P., and Schmittbuhl J. Quantification of microcrack characteristics and implications for stiffness and strength of granite, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2017, Vol. 100. — P. 138 – 150.
15. Heuze F. E. (1983) High-temperature mechanical, physical and thermal properties of granitic rocks — a review, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstr., 1983, Vol. 20, No. 1. — P. 3 – 10.
16. Xu X., Gao F., Shen X., and Xie H. Mechanical characteristics and microcosmic mechanisms of granite under temperature loads, J. Chin Univ. Min. Tech., 2008, Vol. 18. — P. 413 – 417.
17. Zhang L., Mao X., Liu R., Guo X., and Ma D. The mechanical properties of mudstone at high temperatures: an experimental study, J. Rock Mech. Rock Eng., 2014, Vol. 47. — P. 1479 – 1484.
18. Cheng Z. and Arson C. A thermo-mechanical damage model for rock stiffness during anisotropic crack opening and closure, Acta Geotech., 2014, Vol. 9. — P. 847 – 867.
19. Singh C. S. and Shrivastva B. K. Study of P&S wave velocities in chunar sandstone, Int. J. Earth Sci. Eng., 2006. — P. 512 – 519.
20. Soroush H., Qutob H., Oil W., and Me T. Evaluation of rock properties using ultrasonic pulse technique and correlating static to dynamic elastic constants, Proc. of the 2nd South Asian Geoscience Conf. and Exhibition (GEOIndia 2011), 2011, New Delhi, India.
21. Sarkar K., Vishal V., and Singh T. N. An empirical correlation of index geomechanical parameters with the compressional wave velocity, Geotech. Geol. Eng., 2012, Vol. 30, No. 2. — P. 469 – 479.
22. Kassab M. A. and Weller A. Study on P-wave and S-wave velocity in dry and wet sandstones of Tushka region, Egypt, Egyptian J. Petroleum, 2015, Vol. 24, No. 1. — P. 1 – 11.
23. Parent T., Domede N., Sellier A., and Mouatt L. Mechanical characterization of limestone from sound velocity measurement, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2015, Vol. 79. — P. 149 – 156.
24. Kurtulus C., Cakir S., and Yogurtcuoglu A. Ultrasound study of limestone rock physical and mechanical properties, Soil Mechan. Foundation Eng., 2016, Vol. 52, No. 6.
25. Al-Dousari M., Garrouch A. A., and Al-Omair O. Investigating the dependence of shear wave velocity on petrophysical parameters, J. Petroleum Sci. Eng., 2016, Vol. 146. — P. 286 – 296.
26. Bhattacharyya A. Recent advances in Vindhyan geology, Geol. Soc. India Memoir, 1996, Vol. 36. — P. 331.
27. Bose P. K., Sarkar S., Chakrabarty S., and Banerjee S. Overview of meso to neoproterozoic evolution of the Vindhyan basin, Central India. J. Sediment. Geol., 2001, Vol. 142. — P. 395 – 419.
28. ISRM. Suggested methods for determining the uniaxial compressive strength and deformability of rock materials, Int. J. Rock Mech. Min. Sci, Geomech. Abstr., 1979, Vol. 16. — P. 135 – 140.
29. Yavuz H., Demirdag S., and Caran S. Thermal effect on the physical properties of carbonate rocks, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2010, Vol. 47, No. 1. — P. 94 – 103.
30. Pappalardo G., Punturo R., Mineo S., and Contrafatto L. The role of porosity on the engineering geological properties of 1669 lavas from Mount Etna, Engineering Geology, 2017, Vol. 221. — P. 16 – 28.
31. Somerton W. H. Thermal properties and temperature-related behavior of rock/fluid systems, Elsevier, Amsterdam, 1992.
ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622.272
ОБОСНОВАНИЕ СОСТАВОВ ТВЕРДЕЮЩЕЙ ЗАКЛАДКИ НА ОСНОВЕ ТОНКИХ И ОЧЕНЬ ТОНКИХ ПРИРОДНЫХ ПЕСКОВ
Т. И. Рубашкина, М. А. Костина
Белгородский государственный национальный исследовательский университет,
Е-mail: korneychuk@bsu.edu.ru, ул. Победы, 85, 308015, г. Белгород, Россия
Выполнены исследования в статическом и динамическом режимах прочностных, упругих и деформационных свойств твердеющей закладки. В ее составе использованы тонкие и очень тонкие природные пески с повышенным содержанием глинистых и пылевидных частиц, оптимизированных с целью укрупнения отсевом доменного гранулированного шлака фракции 0 – 5 мм. Определены прочность на одноосное сжатие, модуль упругости и коэффициент Пуассона образцов экспериментальных составов в разные сроки твердения. Получены корреляционные зависимости между пределом прочности на одноосное сжатие и скоростью распространения продольной волны, а также между модулями упругости, определенными при испытаниях образцов статическим и динамическим методами.
Твердеющая закладочная смесь, очень тонкий природный песок, гранулометрический состав заполнителя, отсев доменного гранулированного шлака, ультразвуковое исследование, предел прочности при сжатии, модуль упругости, коэффициент Пуассона
DOI: 10.15372/FTPRPI20230107
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бронников Д. М., Цыгалов М. Н. Закладочные работы в шахтах. — М.: Недра, 1989. — 400 с.
2. Анушенков А. Н., Стовманенко А. Ю., Волков Е. П. Основы процессов производства и транспортирования закладочных смесей при подземной разработке месторождений полезных ископаемых. — Красноярск, 2015. — 208 с.
3. Жуков В. С. Оценка прочностных и упругих свойств горных пород дагинского горизонта шельфа Сахалина // ГИАБ. — 2020. — № 4. — С. 44 – 57.
4. ГОСТ 10180. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. — М.: Стандартинформ, 2018.
5. ГОСТ 17624-2012. Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности. — М.: Стандартинформ, 2014.
6. ГОСТ 24452-80. Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона. — М.: Стандартинформ, 2005.
7. ГОСТ 24544-2020. Бетоны. Методы определения деформаций усадки к ползучести. — М.: Стандартинформ, 2021.
8. Семенов В. И., Рубчевский Ю. И. Оценка устойчивости обнажений выработок в физически нелинейно деформируемом рудном и закладочном массиве Яковлевского месторождения // Современные проблемы науки и образования. — 2015. — № 1. — С. 162.
9. Wang Y., Han D.-H., Zhao L., Mitra A., and Aldin S. An experimental investigation of the anisotropic dynamic and static properties of eagle Ford shales, SPE/AAPG/SEG Unconventional Res. Technol. Conf., 2019.
10. Городнов А. В., Черноглазов В. Н., Равилов Н. Ш. Упругие свойства горных пород при статических и динамических нагрузках // Геофизика. — 2017. — № 6. — С. 19 – 24.
11. Eissa E. A. and Kazi A. Relation between static and dynamic Young’s moduli of rocks, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstracts, 1988, Vol. 25, Issue 6. — P. 479 – 482.
12. Koopialipoor M., Noorbakhsh A., Ghaleini A. N., Armaghani D. J., and Yagiz S. A new approach for estimation of rock brittleness based on non-destructive tests, Nondestructive Testing and Evaluation, 2019, Vol. 34, Issue 4. — P. 354 – 375.
13. Шибаев И. А. Определение динамических модулей упругости образцов горных пород при использовании различных методов лазерной ультразвуковой диагностики // ГИАБ. — 2021. — № 4-1. — С. 138 – 147.
14. Шибаев И. А., Винников В. А., Степанов Г. Д. Определение упругих свойств осадочных горных пород на примере образцов известняка с помощью лазерной ультразвуковой диагностики // ГИАБ. — 2020. — № 7. — С. 125 – 134.
15. Шибаев И. А. Определение динамических модулей упругости образцов горных пород при использовании различных методов лазерной ультразвуковой диагностики // ГИАБ. — 2021. — № 4-1. — С. 138 – 147.
16. Осипов Ю. В., Кошелев А. Е. Современные способы определения деформационных свойств горных пород // ГИАБ. — 2017. — № 11. — С. 68 – 75.
17. Li Peng, Liu Xinrong, and Zhong Zuliang. Mechanical property experiment and damage statistical constitutive model of hongze rock salt in China, Electronic J. Geotech. Eng., 2015.
18. Brotons V., Tomas R., Ivorra S., and Grediaga A. J. Improved correlation between the static and dynamic elastic modulus of different types of rocks, Department of Civil Engineering, Madrid, Spain, 2015.
19. Wasan I. Khalil, Waleed A. Abbas, and Ibtesam F. Nasser. Dynamic modulus of elasticity of geopolymer lightweight aggregate concrete, 2nd Int. Conf. Sustainable Eng. Techniques (ICSET 2019), 2019. — P. 1 – 11.
20. Al-Baijat H. Dynamic modulus of elasticity of some mortars prepared from selected Jordanian Masonry cements, Open J. Compos. Mater., 2019, Vol. 9. — P. 199 – 206.
21. Jamshidi A., Zamanian H., and Sahamien R. Z. The effect of density and porosity on the correlation betmeen uniaxial compressive strength and p-wave velocity, J. Rock Mech. Rock Eng., 2018, Vol. 51. — P. 1279 – 1286.
22. Guzev M. Riabokon E., Turbakov M., Kozhevnikov E., and Poplygin V. Modelling of the dynamic young’s modulus of a sedimentary rock subjected to nonstationary loading, Energies, 2020, Vol. 23. — 6461.
23. Рубашкина Т. И., Корнейчук М. А. Твердеющие закладочные смеси на основе некондиционных природных песков // Горн. журн. — 2020. — № 10. — С. 84 – 90.
24. Rubashkina T. I. and Korneichuk M. A. Optimization of grading of sand in backfill using metallurgical waste, J. Min. Sci., 2020, Vol. 56, No. 5. — P. 797 – 804.
УДК 622.232.83
ОБОСНОВАНИЕ МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ПРОХОДКИ ТОННЕЛЕПРОХОДЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ И УСТАНОВОК ДЛЯ БУРЕНИЯ ВОССТАЮЩИХ
Дж. Де Мура, Цзяньмин Ян, С. Д. Батт
Мемориальный университет Ньюфаундленда,
Е-mail: jdmj56@mun.ca, NL A1B 3X9, г. Сент-Джонс, Канада
Исследована эффективность модели Де Мура и Батта для прогнозирования скорости проходки при проведении выработки больших диаметров. Модель показала высокую эффективность и точность при оценке производительности бурения на примере 19 случаев эксплуатации тоннелепроходческих комплексов и установок для бурения восстающих.
Скорость проходки, тоннелепроходческий комплекс, установка для бурения восстающих, производительность бурения
DOI: 10.15372/FTPRPI20230108
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Zheng Y. L. and Zhang Q. B. Z. J. Challenges and opportunities of using tunnel boring machines in mining, J. Tunnel. Underground Space Technol., 2016, Vol. 57. — P. 287 – 299.
2. Barla G. and Pelizza S. TBM tunnelling in difficult ground conditions, An Int. Conf. Geotech. Geol. Eng., Melbourne, 2000 — P. 20.
3. Graham P. C. Rock exploration for machine manufacturers, Explor. Rock Eng., Johannesburg, 1976. — Р. 173 – 180.
4. Farmer I. W. and Glossop N. H. Mechanics of disk cutter penetration, J. Tunnels Tunnel. Int., 1980, Vol. 12, No. 6. — P. 22 – 25.
5. De Moura J., Yang J., and Butt S. D. Physics-based rate of the penetration prediction model for fixed cutter drill bits, ASME, J. Energy Res. Technol., 2020, Vol. 143, No. 5. — P. 1 – 12.
6. Autio J. and Kirkkomaki T. Boring of full scale deposition holes using a novel dry blind boring method, Posiva, Helsinki, 1996. — 130 р.
7. Hedayatzadeh M., Shahriar K., and Hamidi J. K. An Artificial Neural Network model to predict the performance of hard rock TBM, 6th Asian Rock Mech. Symp., Advances Rock Eng., New Delhi, 2010. — Р. 23 – 27.
8. Hassanpour J., Rostami J., and Zhao J. A new hard rock TBM performance prediction model for project planning, J. Tunnel. Underground Space Technol., 2011, Vol. 26. — P. 595 – 603.
9. Yagiz S., Rostami J., and Ozdemir L. Colorado school of mines approaches for predicting TBM performance, Rock Eng. Technol. Sustainable Underground Construction Eurock, ISRM Int. Symp., Stockholm, 2012, Vol. 1.
10. Ozdemir L. Development of theoretical equations for predicting tunnel borability, Colorado School Mines, Golden, 1977.
11. Rostami J. and Ozdemir L. A new model for performance prediction of hard rock TBMs, Proc. Rapid Excav. Tunnel. Conf., Boston, 1993. — Р. 793 – 810.
12. Yagiz S. Development of rock fracture and brittleness indices to quantify the effects of rock mass features and toughness in the CSM model basic penetration for hard rock tunneling machines, Colorado School Mines, Golden, 2002. — 289 р.
13. Yagiz S. A model for prediction of tunnel boring machine performance, 10th IAEG Congress, Nottingham, 2006. — Р. 1 – 10.
14. Hegde C., Daigle H., Millwater H., and Gray K. Analysis of rate of penetration (ROP) prediction in drilling using physics-base and data-driven models, J. Pet. Sci. Eng., 2017, Vol. 159, No. 1. — P. 295 – 306.
15. Ge Y., Wang J., and Li K. Prediction of hard rock TBM penetration rate using least square support vector machine, 13th IFAC Symp. Large Scale Complex Systems: Theory and Applications, Shanghai, 2013.
16. Ghasemi E., Yagiz S., and Ataei M. Predicting penetration rate of hard rock tunnel boring machine using fuzzy logic, Bull. Eng. Geol. Env., 2014, Vol. 73. — P. 23 – 35.
17. Ataei M., Kakaie R., Ghavidel M., and Saeidi O. Drilling rate prediction of an open pit mine using the rock mass drillability index, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2015, Vol. 73. — P. 130 – 138.
18. Mamaghani A. S., Avunduk E., and Bilgin N. Rock mechanical aspects of excavation related to raise boring machine — A typical example from Asikoy underground mine, Kastamonu, Turkey, ISRM Symp. Eurock 2015, 64th Geomech. Colloquium, Salzburg, 2015. — Р. 1 – 7.
19. Rostami J. Performance prediction of hard rock tunnel boring machines (TBMs) in difficult ground, J. Tunnel. Underground Space Technol., 2016, Vol. 57. — P. 173 – 182.
20. Adoko A. C., Gokceoglu C., and Yagiz S. Bayesian prediction of TBM penetration rate in rock mass, J. Eng. Geol., 2017, Vol. 226. — P. 245 – 256.
21. Salimi A., Rostami J. M. C., and Hassanpour J. Examining feasibility of developing a rock mass classification for hard rock TBM application using non-linear regression, regression tree and generic programing, J. Geotech. Geol. Eng., 2018, Vol. 36. — P. 1145 – 1159.
22. Shaterpour-Mamaghani A., Copur H., Dogan E., and Erdogan T. Development of new empirical models for performance estimation of a raise boring machine, J. Tunnel. Underground Space Technol., 2018, Vol. 82. — P. 428 – 441.
23. Armeti G., Migliazza M. R., Ferrari F., Berti A., and Padovese P. Geological and mechanical rock mass conditions for TBM performance prediction. The case of “La Maddalena” exploratory tunnel, chiomonte (Italy), J. Tunnel. Underground Space Technol., 2018. — P. 115 – 126.
24. Arbabsiar M. H., Farsangi M. A. E., and Mansouri H. A new model for predicting the advance rate of a tunnel boring machine (TBM) in hard rock conditions, Min. Geol. Petroleum Eng. Bull., 2020, Vol. 35, No. 2. — P. 57 – 74.
25. Samaei M., Ranjbarnia M., Nourani V., and Naghadehi M. Z. Performance prediction of tunnel machine through developing high accuracy equations: A case study in adverse geological condition, J. Measurement, 2020, Vol. 152. — P. 107 – 244.
26. Chen X., Yang J., and Gao D. Drilling performance optimization based on mechanical specific energy technologies, Drilling, 2018, Vol. 1. — P. 133 – 162.
27. Khorshidian H., Butt S. D., and Arvani F. Influence of high velocity jet on drilling performance of PDC bit under pressurized condition, 48th US Rock Mechanics, Geomech. Symp. ARMA, Minneapolis, 2014.
28. Wilfing L., Kasling H., and Thuro K. Improvement of penetration prediction in TBM-Tunneling by performing on-site penetration tests, 13th Int. Congr. Rock Mech., Montreal, 2015. — 618 р.
29. Shaterpour-Mamaghani A., Bilgin N., Balci C., and Avunduk E. Predicting performance of raise boring machines using empirical models, J. Rock Mech. Rock Eng., 2016, Vol. 49. — P. 3377 – 3385.
30. Lislerud A. and Vainionpaa P. Application of raiseboring for excavating horizontal tunnels with Rhino machines, Posiva, Helsinki, 1997.
31. Seller T. W. K. Hard rock boring with tungsten carbide insert big hole cutters, 12th US Symp. Rock Mech. USRMS, Rolla, 1970.
32. Shaterpour-Mamaghani A. and Bilgin N. Some contributions on the estimation of performance and operational parameters of raise borers — A case study in Kure copper mine, Turkey, J. Tunnel. Underground Space Technol., 2016, Vol. 54. — P. 37 – 48.
ГОРНОЕ МАШИНОВЕДЕНИЕ
УДК 621.225.2 + 622.2
ВЫБОР КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ И ПАРАМЕТРОВ ГИДРОУДАРНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ АКТИВНОГО ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ГОРНОЙ МАШИНЫ
Л. В. Городилов, А. Н. Коровин, В. Г. Кудрявцев, А. И. Першин
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: gor@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Сибирский государственный университет водного транспорта,
ул. Щетинкина, 33, 630099, г. Новосибирск, Россия
Дано обоснование конструкции активного исполнительного органа экскаватора для работ, совмещающих процессы разрушения и погрузки горных пород. Представлена возможная конфигурация размещения гидроударных устройств в исполнительных органах горных машин и их конструктивная схема. Разработана и создана физическая модель гидроударных устройств, проведены ее испытания и доводка, приведены результаты исследований динамики и выходных характеристик при нескольких значениях расхода жидкости, поступающей к ударному устройству. Разработана имитационная модель ударного устройства, на основе полученных экспериментальных данных проведена ее верификация. Рассчитаны характеристики при планируемых режимах работы в системе гидроударных устройств. Для активных исполнительных органов предложено использовать схему управления гидроударным устройством с задержкой фазы обратного хода бойка, что дает возможность более гибкого регулирования выходных характеристик данной системы и достижения требуемой ударной мощности при невысоких значениях расхода жидкости.
Активный исполнительный орган, гидроударное устройство, рабочий цикл, ударная мощность
DOI: 10.15372/FTPRPI20230109
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. А. с. 99240 СССР. Ковш экскаватора / Ю. С. Верниковский // Опубл. в БИ. — 1954. — № 11. — С. 4.
2. Экскаваторы с ковшом активного действия: опыт создания, перспективы применения / А. Р. Маттис, В. И. Кузнецов, Е. И. Васильев и др. — Новосибирск: Наука, 1996. — 174 с.
3. Ветров Ю. А., Баландинский В. Л., Баранников В. Ф. Разрушение прочных грунтов. — Киев: Будивельник, 1973. — 352 с.
4. Шкуренко Н. С., Рахлин А. Б., Спектор М. Д. Виброметод разработки мерзлых грунтов. — М.: Стройиздат, 1965. — 185 с.
5. Зеленин А. Н. Основы разрушения грунтов механическими способами. — М.: Машиностроение, 1968. — 376 с.
6. Галдин Н. С., Бедрина Е. А. Ковши активного действия для экскаваторов. — Омск: СибАДИ, 2003. — 53 с.
7. Маттис А. Р., Лабутин В. Н. К созданию ковшей активного действия гидравлических строительных экскаваторов // Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды. — 2010. — Т. 3. — С. 152 – 159.
8. Городилов Л. В., Кудрявцев В. Г., Пашина О. А. Стенд и методика экспериментальных исследований гидроударных систем // ФТПРПИ. — 2011. — № 6. — С. 67 – 76.
9. Городилов Л. В., Кудрявцев В. Г. Анализ способов и схем управления характеристиками гидроударных машин объемного типа // ФТПРПИ. — 2022. — № 1. — С. 1 – 15.
10. Безвзрывные технологии открытой добычи твердых полезных ископаемых / А. Р. Маттис и др. — Новосибирск: СО РАН, 2007. — 335 с.
УДК 621.23.05
ДИСТАНЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЧАСТОТОЙ УДАРОВ ПНЕВМОМОЛОТА С МЕХАНИЧЕСКИМ ЗАМЫКАНИЕМ УПРУГОГО КЛАПАНА
И. В. Тищенко, В. В. Червов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: ighor.tishchienko.70@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Обоснована актуальность дистанционного управления рабочим циклом пневмоударного механизма через внешние распределительные элементы, задающие частоту ударов. Разработана принципиальная схема пневматического импульсного механизма с плавным изменением частоты ударов при постоянном значении энергии для динамического погружения в грунт конструктивных строительных элементов. Создан и исследован экспериментальный образец такого механизма. На основе анализа импульсных индикаторных диаграмм его рабочего цикла построены зависимости частоты ударов от сечения дроссельного канала ударника для трех вариантов расположения блока управления. Установлены пределы регулирования частотной компоненты ударной мощности.
Грунтовый массив, пневмомолот, ударный модуль, упругий клапан, структура мощности, частота ударов, энергия ударного импульса, плавная регулировка, блок управления
DOI: 10.15372/FTPRPI20230110
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кюн Г., Шойбле Л., Шлик Х. Закрытая прокладка непроходных трубопроводов. — М.: Стройиздат, 1993. — 168 с.
2. Рыбаков А. П. Основы бестраншейных технологий (теория и практика). — М.: ПрессБюро — № 1. — 2005. — 304 с.
3. Справочник по общестроительным работам. Основания и фундаменты / под ред. М. И. Смородинова. — М.: Стройиздат, 1974. — 372 с.
4. Абраменков Э. А., Грузин В. В. Средства механизации для подготовки оснований и устройства фундаментов. — Новосибирск: НГАСУ, 1999. — 215 с.
5. Покровский Г. И., Федоров И. С. Действие удара и взрыва в деформируемых средах. — М.: Стройиздат, 1967. — 325 с.
6. Кершенбаум Н. Я., Минаев В. И. Прокладка горизонтальных и вертикальных скважин ударным способом. — М.: Недра, 1984. — 245 с.
7. Пневмопробойники в строительном производстве / А. Д. Костылев, В. А. Григоращенко, В. А. Козлов и др. — Новосибирск: Наука, 1987. — 142 с.
8. Рацкевич Г. И., Козлов В. А., Костылев А. Д. Применение пневмомашин ударного действия для устройства подземных сооружений // Механизация строительства. — 1978. — № 5. — С. 8 – 10.
9. Бауман В. А., Быховский И. И. Вибрационные машины и процессы в строительстве. — М.: Высш. шк., 1977. — 255 с.
10. Савинов О. А., Лускин А. Я. Вибрационный метод погружения свай и его применение в строительстве. — Л.: Госстройиздат, 1960. — 153 с.
11. Баркан Д. Д. Виброметод в строительстве. — М.: Госстройиздат, 1959. — 315 с.
12. Алимов О. Д., Манжосов В. К., Еремьянц В. Э. Удар. Распространение волн деформаций в ударных системах. — М.: Наука, 1985. — 358 с.
13. Теплякова А. В., Азимов А. М., Алиева Л., Жуков И. А. Обзор и анализ технических решений для повышения долговечности и улучшения технологичности элементов ударных узлов бурильных машин // ГИАБ. — 2022. — № 9. — С. 120 – 132.
14. Теплякова А. В., Жуков И. А., Матюшев Н. В. Применение бурильных машин с ударным кулачковым механизмом в различных горно-геологических условиях // Устойчивое развитие горных территорий. — 2022. — Т. 14. — № 3 (53). — С. 501 – 515.
15. Тимофеев Е. Г., Теплякова А. В., Жуков И. А., Голиков Н. С. Автоматизированный метод проектирования бойков ударных машин по физико-механическим свойствам разрушаемых объектов // ГИАБ. — 2022. — № 12-2. — С. 257 – 269.
16. Юнгмайстер Д. А., Гасымов Э. Э., Исаев А. И. Обоснование конструкции и параметров устройства для регулирования потока воздуха в погружных пневмоударниках станков шарошечного бурения // ГИАБ. — 2022. — № 6-2. — С. 251 – 267.
17. Bolobov V., I., Chupin S. A., and Le-Thanh B. Modeling impact fracture of rock by hydraulic hammer pick with regard to its bluntness, Eurasian Min., 2022, Vol. 37(1). — P. 72 – 75.
18. Тищенко И. В., Червов В. В., Горелов А. И. Влияние дополнительного вибровозбудителя и комбинации виброударных устройств на скорость внедрения трубы в грунт при прокалывании // ФТПРПИ. — 2013. — № 3. — С. 107 – 118.
19. Тищенко И. В. Пневмомолот с повышенной частотой ударного воздействия // Вестн. КузГТУ. — 2014. — № 3. — С. 12 – 16.
20. Пневмопробойники / К. С. Гурков, В. В. Климашко, А. Д. Костылев и др. — Новосибирск: ИГД СО РАН, 1990. — 217 с.
21. Физико-математические модели и расчет пневматических механизмов машин ударного действия / Д. Э. Абраменков, Э. А. Абраменков, В. В. Аньшин и др. — Новосибирск: НГАСУ, 2002. — 285 с.
22. Абраменков Э. А., Абраменков Д. Э. Пневматические механизмы машин ударного действия: дроссельные, струйные, беззолотниковые, бесклапанные: срав. пособие. — Новосибирск: НГАСУ, 1993. — 429 с.
23. Смоляницкий Б. Н., Червов В. В., Трубицын В. В. и др. Новые пневмоударные машины для специальных строительных работ // Механизация строительства. — 1997. — № 7. — С. 12 – 17.
24. Червов В. В. Энергия удара пневмомолота с упругим клапаном в камере обратного хода // ФТПРПИ. — 2004. — № 1. — С. 80 – 89.
25. Червов В. В., Смоляницкий Б. Н., Тищенко И. В. Определение диапазона изменения частоты ударов пневмомолота с кольцевым упругим клапаном в выхлопном тракте камеры обратного хода // ФТПРПИ. — 2016. — № 3. — С. 75 – 79.
26. Тищенко И. В. Модели импульсных генераторов с переменной структурой ударной мощности // Строительство. — 2014. — № 3. — С. 79 – 87.
РУДНИЧНАЯ АЭРОГАЗОДИНАМИКА
УДК 622.4
ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В ВЕНТИЛЯЦИОННОМ СТВОЛЕ ГЛУБОКОГО РУДНИКА ПРИ РЕВЕРСИРОВАНИИ ВОЗДУШНОЙ СТРУИ В ХОЛОДНОЕ ВРЕМЯ ГОДА
М. А. Семин, Н. А. Князев, Д. С. Кормщиков
Горный институт УрО РАН,
Е-mail: seminma@inbox.ru, ул. Сибирская, 78а, 614007, г. Пермь, Россия
Рассмотрен реверсивный режим проветривания рудника в зимнее время года во время аварии. В результате подачи холодного воздуха в горные выработки возникает угроза здоровью людей при эвакуации, а технологическое оборудование испытывает негативное воздействие воздуха с отрицательными температурами. Для разработки компенсирующих мероприятий исходными данными является возможное нестационарное распределение температуры воздуха в горных выработках после реверсирования. Описана методика расчета распределения температуры воздуха в вентиляционном стволе при реверсировании воздушной струи, основанная на математическом моделировании нестационарных тепловых процессов в стволе и окружающих породах. Корректный выбор коэффициента теплоотдачи между воздухом и крепью ствола определен путем сравнения результатов математического моделирования с данными экспериментальных исследований динамики температуры воздуха при плановом реверсировании воздушной струи.
Рудничная вентиляция, реверсивный режим проветривания, вентиляционный ствол, коэффициент теплоотдачи, моделирование, тепловые процессы, экспериментальные исследования
DOI: 10.15372/FTPRPI20230111
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Портола В. А., Овчинников А. Е., Жданов А. Н. Оценка мер по предупреждению эндогенных пожаров в угольных шахтах // ГИАБ. — 2019. — № 12. — С. 205 – 214. 2. Портола В. А., Овчинников А. Е., Син С. А., Игишев В. Г. Анализ аварийности и пожароопасности угольных шахт // Вестн. Научного центра по безопасности работ в угольной пром-сти. — 2018. — № 4. — С. 36 – 42.
3. Методические рекомендации о порядке составления планов ликвидации аварий при ведении работ в подземных условиях: утв. приказом Ростехнадзора № 364 от 24.05.2007 г. — С. 6 – 10.
4. Pach G., Rozanski Z., Wrona P., Niewiadomski A. P., Zapletal P., and Zubicek V. Reversal ventilation as a method of fire hazard mitigation in the mines, Energies, 2020, Vol. 13. — P. 1 – 17.
5. Kurilko A. and Solovev D. Temperature conditions in the ventilation shaft lining and the space behind lining when reversing the main ventilation unit in winter, Proc. of VIII int. scientific conf. Problems of Complex Development of Georesources — EDP Sciences, 2020. — Vol. 192. — P. 1 – 7.
6. Левин Л. Ю. Теоретические и технологические основы ресурсосберегающих систем воздухоподготовки рудников: автореф. дис. … д-ра техн. наук. — 2010. — С. 24 – 32.
7. Кормщиков Д. С., Кузьминых Е. Г., Семин М. А. Безопасность реверсирования воздушного потока в вентиляционных стволах шахт в холодное время года при отсутствии подогрева // Безопасность труда в пром-сти. — 2022. — № 1. — C. 14 – 19.
8. Зайцев А. В., Кузьминых Е. Г., Ольховский Д. В. Безопасность реверсирования воздушных потоков в шахтах и рудниках в холодное время года // Вестн. гос. экспертизы. — 2022. — № 1. — С. 66 – 73.
9. Щербань А. Н., Кремнев О. А. Научные основы расчета и регулирования теплового режима глубоких шахт. — Киев: АН УССР, 1959. — Т. 1. — 430 с.
10. Воропаев А. Ф. Управление тепловым режимом в глубоких шахтах. — М.: Госгортехиздат, 1961. — 247 с.
11. Гендлер С. Г. Тепловой режим подземных сооружений. — Л.: ЛГИ им. Г. В. Плеханова, 1987. — 102 с.
12. Медведев Б. И. Регулирование тепловых условий в лавах путем распределенной подачи охлажденного воздуха // Тр. семинара по горной теплотехнике. — Киев: АН УССР, 1959. — Вып. 2. — С. 79 – 84.
13. Казаков Б. П., Шалимов А. В., Гришин Е. Л. Теплообмен вентиляционного воздуха с крепью воздухоподающего ствола и породным массивом // ФТПРПИ. — 2011. — № 5. — С. 91 – 99.
14. Петров Н. Н., Тимошенко И. И. Тепловой режим вентиляционных стволов и его регулирование // ФТПРПИ. — 1985. — № 3. — С. 59 – 63.
15. Olkhovskiy D. V., Kuzminykh E. G., Zaitsev A. V., and Semin M. A. Study of heat and mass transfer in ventilation shafts of deep mines in the case of airflow reverse, J. Physics: Conf. Series, IOP Publish., 2021, Vol. 1945, No. 1. — P. 012044.
16. Воропаев А. Ф. Теория теплообмена рудничного воздуха и горных пород в глубоких шахтах. — М.: Недра, 1966. — 249 с.
17. Шалимов А. В. Теоретические основы прогнозирования, профилактики и борьбы с аварийными нарушениями проветривания рудников: дис. … д-ра техн. наук. — Пермь, 2012. — 329 с.
18. Levin L. Y., Semin M. A., and Zaitsev A. V. Mathematical methods of forecasting microclimate conditions in an arbitrary layout network of underground excavations, J. Min. Sci., 2014, Vol. 50, No. 2. — P. 371 – 378.
19. Левин Л. Ю., Семин М. А., Зайцев А. В. Разработка математических методов прогнозирования микроклиматических условий в сети горных выработок произвольной топологии // ФТПРПИ. — 2014. — № 2. — С. 154 – 161.
20. Семин М. А., Левин Л. Ю. Оценка влияния местных сопротивлений на воздухораспределение в шахтах и рудниках // ФТПРПИ. — 2019. — № 2. — С. 120 – 130.
21. Гришин Е. Л., Кормщиков Д. С., Левин Л. Ю. Использование результатов теплогазодинамического расчета при анализе аварийных ситуаций и разработке плана ликвидации аварий в аналитическом комплексе “АэроСеть” // ГИАБ. — 2014. — № 9. — С. 185 – 189.
22. Св-во о гос. регистрации № 2015610589. Аналитический комплекс “АэроСеть”: программа для ЭВМ / А. В. Зайцев, Б. П. Казаков, А. В. Кашников, Д. С. Кормщиков, Ю. В. Круглов, Л. Ю. Левин, П. С. Мальков, А. В. Шалимов; заявитель и правообладатель ГИ УрО РАН, № 2014613790; заявл. 24.04.2014; опубл. 20.02.2015. — 1 с.
ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622.7
ВЛИЯНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА НА СВОЙСТВА ЖЕЛЕЗИСТЫХ БОКСИТОВ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
В. И. Ростовцев
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: benevikt@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Исследовано влияние режимов термической обработки на магнитные свойства бокситов, приведены результаты сухой магнитной сепарации. Показано, что при повышении температуры в муфельной печи до 600 °С магнитная восприимчивость обработанных бокситов уменьшается. Радиационно-термическая модификация бокситов ускоренными электронами при тех же температурах позволяет усилить их магнитные свойства. Установлено, что результаты магнитной сепарации определяются характером и режимом термообработки. Найдены технологические режимы, при которых обеспечивается извлечение редких и редкоземельных элементов в магнитную фракцию.
Высокожелезистые бокситы, термическая обработка, обработка ускоренными электронами, магнитная восприимчивость, сухая магнитная сепарация, извлечение редких и редкоземельных элементов
DOI: 10.15372/FTPRPI20230112
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Государственный доклад о состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2020 г. — М., 2021. — 572 с.
2. Чантурия В. А., Шадрунова И. В. Инновационные процессы глубокой и экологически безопасной переработки техногенного сырья в условиях новых экономических вызовов // Материалы Междунар. конф. “Проблемы комплексной и экологически безопасной переработки природного и техногенного минерального сырья” (Плаксинские чтения). — Владикавказ. — 2021. — С. 3 – 8.
3. Решение Международной конференции “Современные проблемы комплексной и глубокой переработки минерального сырья природного и техногенного происхождения” (Плаксинские чтения). — Владивосток, 2022. — С. 1 – 6.
4. Чантурия В. А., Козлов А. П. Современные проблемы комплексной переработки труднообогатимых руд и техногенного сырья // Материалы Междунар. науч. конф. (Плаксинские чтения). — Красноярск, 2017. — С. 3 – 6.
5. Чантурия В. А., Вайсберг Л. А., Козлов А. П. Приоритетные направления исследований в области переработки минерального сырья // Обогащение руд. — 2014. — № 2. — С. 3 – 9.
6. Кондратьев С. А., Ростовцев В. И., Коваленко К. А. Развитие экологически безопасных технологий комплексной переработки труднообогатимых руд и техногенного сырья // Горн. журн. — 2020. — № 5. — С. 39 – 46.
7. O`Connor C. T. Review of important developments since the 1st IMPC in 1952 in the understanding of the effects of chemical factors on flotation, XXX Int. Miner. Proc. Congr. IMPC, Cape Town, South Africa, 2020. — P. 1 – 26.
8. Y. Saavedra Moreno, Boumival G., and Ata S. Comparing the froth stability of two-phase and three-phase systems for various frother types, XXX Int. Miner. Proc. Congr. IMPC, Cape Town, South Africa, 2020 — Р. 1021 – 1035.
9. Wang G., Wen D., and Chen X. A comparison study of collisions of bidisperse inertial particles in a homogeneous isotropic turbulence, XXX Int. Miner. Proc. Congr. IMPC, Cape Town, South Africa, 2020. — P. 1036 – 1045.
10. Ignatkina V. A., Shepeta E. D., Samatova L. A., Lygach A. V., and Aksenova D. D. Increasing the contrast of flotation of finely disseminated calcium-bearing ores by using of combination low polar compounds and fatty acid collector, XXX Int. Miner. Proc. Congr. IMPC, Cape Town, South Africa, 2020. — P. 1057 – 1068.
11. Lieberwirth H. and Ktihnel L. Influence of particle size on selectivity in confined bed comminution, XXX Int. Miner. Proc. Congr. IMPC, Cape Town, South Africa, 2020. — P. 365 – 376.
12. Moodley T. and Govender I. Experimental validation of DEM in rotating drums using Positron Emission Particle Tracking, XXX Int. Miner. Proc. Congr. IMPC, Cape Town, South Africa, 2020. — P. 413 – 427.
13. Oladele T. P., Bbosa L. B., and Weatherley D. K. Numerical investigation on the effect of pre-existing cracks during impact breakage in a short impact load cell device, XXX Int. Miner. Proc. Congr. IMPC, Cape Town, South Africa, 2020. — P. 494 – 501.
14. Ростовцев В. И., Кондратьев С. А. Совершенствование переработки техногенного свинцово-цинкового минерального сырья // XVIII Междунар. науч. конгр. “Недропользование. Горное дело. Направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. Экономика. Геоэкология”. — Новосибирск: СГУГиТ, 2022. — № 3 — С. 286 – 294.
15. Ростовцев В. И., Кондратьев С. А. Особенности и специфика рудоподготовки и переработки техногенного минерального сырья // Материалы междунар. конф. “Современные проблемы комплексной и глубокой переработки минерального сырья природного и техногенного происхождения” (Плаксинские чтения). — Владивосток, 2022. — С. 162 – 165.
16. Брязгин А. А., Коробейников М. В., Кондратьев С. А., Ростовцев В. И. Эффекты дальнодействия при взаимодействии электронного пучка с кристаллическими веществами // Тр. XXIX Междунар. конф. “Радиационная физика твердого тела”. — Севастополь, 2019. — С. 55 – 64.
17. Ростовцев В. И., Брязгин А. А., Коробейников М. В. Повышение селективности измельчения и комплексности использования минерального сырья на основе радиационной модификации его свойств // ФТПРПИ. — 2020. — № 6. — С. 136 – 146.
18. Ростовцев В. И. Пути повышения извлечения микро- и наночастиц ценных компонентов из природного и техногенного минерального сырья // ФТПРПИ. — 2021. — № 4. — С. 131 – 141.
19. Ростовцев В. И., Брязгин А. А., Коробейников М. В. Улучшение процесса селективной дезинтеграции труднообогатимой руды Рубцовского месторождения после радиационной обработки / Материалы междунар. конф. “Проблемы комплексной и экологически безопасной переработки природного и техногенного минерального сырья” (Плаксинские чтения), Владикавказ, 2021. — С. 166 – 169.
20. Вахрушев А. В., Котова О. Б. Алюминиевое сырье, новые методы и подходы глубокой и комплексной переработки // Технологическая минералогия, методы переработки минерального сырья и новые материалы. — Петрозаводск, 2010. — 192 с.
21. Дубовиков О. А., Бричкин В. Н., Николаева Н. В., Ромашев А. О. Исследование процесса термохимического обогащения бокситов Среднего Тимана // Обогащение руд. — 2014. — № 4. — С. 136 – 146.
22. Дубовиков О. А. Термохимическое кондиционирование состава низкокачественных бокситов и их переработка щелочными способами. — СПб., 2012. — 319 с.
23. Алексеева Е. А. Получение малокремнистого алюминиевого сырья в процессе рудоподготовки низкокачественных бокситов: автореф. дисс. ... канд. тех. наук. — СПб, 2015. — 183 c.
24. Florek I. et al. Intensification of the magnetic separation of fine chalcopyrite ores by means of irradiation by electrons, Proc. 1st Int. Conf. Mod. Process Mineral. Miner. Process., Beijing, China, 1992.
25. Bochkarev G. R., Chanturiya V. A., Vigdergauz V. E., Lunin V. D et al. Prospects of electron accelerators used for realizing effective low-cost technologies of mineral processing, Proc. XX Int. Miner. Process. Congr., Aachen, Germany, 1997, Vol. 1. — P. 231 – 243.
26. Yean S., Cong L., Yavuz C. T., Mayo J. T., Yu W. W., Kan A. T., Colvin V. L., and Tomson M. B. Effect of magnetite particle size on adsorption and desorption of arsenite and arsenate, J. Mater. Res., 2005, Vol. 20, No. 12. — P. 3255 – 3264.
27. Zborowski M. and Chalmers J. J. Magnetic cell separation, Oxford, 2008, Vol. 36. — 473 p.
28. Ванг Х., Бочкарев Г. Р., Ростовцев В. И., Вейгельт Ю. П., Лу С. С. Повышение магнитных свойств железосодержащих минералов при радиационно-термической обработке // ФТПРПИ. — 2004. — № 4. — С. 89 – 97.
29. Ростовцев В. И. Радиационно-термический метод изменения магнитных свойств минералов в обогащении минерального сырья // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015. XI Междунар. конф. “Недропользование. Горное дело. Направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. Геоэкология” — Новосибирск, 2015. — Т. 3. — С. 206 – 210.
УДК 622.7
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ КОНЦЕНТРАТОРА КНЕЛЬСОНА ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ ХРОМОВОЙ РУДЫ С ПОМОЩЬЮ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ПЛАНОВ БОКСА – БЕНКЕНА
С. Саманли, О. Оней, О. Османли
Ушакский университет,
E-mail: selcuk.samanli@usak.edu.tr, 64200, г. Ушак, Турция
Компания по продаже строительной техники “OKSAN”,
64200, г. Ушак, Турция
Выполнены моделирование и оптимизационные испытания по обогащению хромовой руды концентратором Кнельсона. Для решения поставленной задачи использован метод трехуровневых экспериментальных планов Бокса – Бенкена. Для проверки уровня значимости независимых переменных и их взаимодействия проведен дисперсионный анализ при доверительном интервале 95%. С целью оценки содержания хромита в концентрате и доли его извлечения от значений независимых переменных получены квадратичные полиноминальные регрессионные уравнения. Максимальное содержание хромита в концентрате 54.77 % и максимальная доля извлечения 77.1 % получены при следующих параметрах: скорость потока воды 12 л/мин, скорость вращения чаши 1124.57 об./мин, доля твердого вещества 21.05 %. Рассчитанный коэффициент множественной детерминации R2 содержания хромита в концентрате составил 0.996, доля его извлечения — 0.991. Эти значения показывают, что предлагаемая модель может быть рассмотрена как эффективная и пригодная к применению.
Хромовая руда, концентратор Кнельсона, моделирование и оптимизация, дисперсионный анализ, планы Бокса – Бенкена
DOI: 10.15372/FTPRPI20230113
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ferreira S. L. C., Bruns R. E., Ferreira H. S., Matos G. D., David J. M., Brand G. C., DaSilva E. G. P., Portugal L. A., Dos Reis P. S., Souza A. S., and Dos Santos W. N. L. Box – Behnken design: an alternative for the optimization of analytical methods, Analytica Chimica Acta, 2007, Vol. 597, No. 2. — P. 179 – 186.
2. Ucbas Y., Bozkurt V., Bilir K., and Ipek H. Separation of chromite from serpentine in fine sizes using magnetic carrier, Separation Sci. and Technol., 2014, Vol. 49, No. 6. — P. 946 – 956.
3. Sen G. A. Application of full factorial experimental design and response surface methodology for chromite beneficiation by knelson concentrator, Miner., 2016, Vol. 6, No. 5. — P. 1 – 11.
4. Bozkurt B. The impact of knelson gravity concentrator on recovery of chromium from enrichment plant waste, M. Sc. thesis (Supervisor: Asst. Prof. Zehra Ebru SAYIN), Afyon Kocatepe University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mining Engineering, Afyon, Turkey, 2017.
5. Agacayak T., Zedef V., and Aydogan S. Benefication of low-grade chromite ores of abandoned mine at Topraktepe, Beysehir, SW Turkey, Acta Montanistica Slovaca, 2007, Vol. 12, No. 4. — P. 323 – 327.
6. Majumder A. K., Tiwari V., and Barnwal J. P. Separation characteristics of coal fines in a knelson concentratora hydrodynamic approach, Coal Preparation, 2007, Vol. 27. — P. 126 – 137.
7. Koppalkar S. Effect of operating variables in knelson concentrators: a pilot-scale study. PhD thesis, McGill University Department of Mining and Materials Eng., Montreal, Canada, 2009.
8. Fatahi M. R. and Farzanegan A. DEM simulation of laboratory knelson concentrator to study the effects of feed properties and operating parameters, Advanced Powder Technol., 2017, Vol. 28, No. 6. — P. 1443 – 1458.
9. Gupta T., Ghosh T., Akdogan G. and Bandopadhyay S. Maximizing REE enrichment by froth flotation of alaskan coal using box-behnken design, Mining, Metallurgy & Exploration, 2019, Vol. 36. — P. 57 – 578.
10. Aleksandrova T. N., Aleksandrov A. V., Litvinova N. M., and Bogomyakov R. V. Basis and development of gold loss reduction methodsin processing gold-bearing clays in the Khabarovsk territory, J. Min. Sci., 2013, Vol. 49, No. 2. — P. 319 – 325.
11. Freire L. A., Leite J. Y. P., Da Silva D., Da Silva B. G. and Oliveira J. C. S. Behavior of the chromite tailings in a centrifugal concentrator (Falcon), REM-Int. Eng. J., 2019, Vol. 72, No. 1. — P. 147 – 152.
УДК 622.7
ФЛОТИРУЕМОСТЬ ТРУДНООКИСЛЯЕМЫХ СУЛЬФИДОВ МОЛИБДЕНА И СУРЬМЫ В КОНТРОЛИРУЕМЫХ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ
В. А. Игнаткина, А. А. Каюмов, Н. Д. Ергешева, П. А. Чернова
Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”,
Е-mail: woda@mail.ru, Ленинский проспект, 4, стр. 1, 119049, г. Москва, Россия
Изучены мономинеральные выделения молибденита и стибнита методами беспенной флотации, адсорбции, ИК-спектроскопии, включая метод МНПВО и потенциометрии. Исследованы ионогенные сульфгидрильные собиратели при концентрации 10–4 моль/л в диапазоне рН 2 – 12 — бутиловый ксантогенат, диизобутиловый дитиофосфат, диизобутиловый дитиофосфинат, диэтилдитиокарбамат натрия. Среди неионогенных соединений — дизельное топливо и O-изопропил N-метилтионокарбамат. Молибденит имеет более высокую флотоактивность, чем стибнит, при индивидуальном применении собирателей в диапазоне рН 4.5 – 8.0. Стибнит активнее флотируется диизобутиловым дитиофосфатом, молибденит — дизельным топливом. Установлена общая критическая концентрация модификаторов H2O2 и Na2S2O3, равная 4.4·10–3 моль/л, при которой флотоактивность молибденита и стибнита минимальная. Различные формы сорбции ионогенных сульфгидрильных собирателей подтверждены ИК МНПВО-спектроскопией. Экспериментально продемонстрирована анизотропность минеральных электродов Sb2S3 и MoS2, изготовленных по спайности и перпендикулярно спайности слоев кристаллической решетки. Соотношение зерен трудноокисляемых сульфидов, разрушенных по спайности либо в ином направлении к спайности, изменяет технологические свойства молибденита и стибнита.
Молибденит, стибнит, флотируемость, сульфгидрильные собиратели, неионогенные собиратели, тиосульфат натрия, пероксид водорода, окислительно-восстановительные условия, смачиваемость, поверхностные соединения
DOI: 10.15372/FTPRPI20230114
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 30.08.2022 г. № 2473-р. [Электронный ресурс]. Официальный интернет-портал правовой информации. — URL: http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001202208310002. Дата обращения 17.11.2022 г.
2. Боярко Г. Ю., Хатьков В. Ю. Современное состояние молибденовой промышленности России // Изв. ТПУ. Инжиниринг ресурсов. — 2021. — Т. 332. — № 2. — С. 73 – 86.
3. Хатьков В. Ю., Боярко Г. Ю., Болсуновская Л. М., Дибров А. М., Ткачев Е. В. Обзор состояния сурьмяной отрасли России // Изв. ТПУ. Инжиниринг ресурсов. — 2016. — Т. 333. — № 2. — С. 153 – 163.
4. Castro S., Lopez-Valdivieso A., and Laskowski J. S. Review of the flotation of molybdenite. Part I: Surface properties and floatability, Int. J. Mineral Proc., 2016, Vol. 148. — P. 48 – 58.
5. Yi G., Macha E., Dyke J. V., Macha R. E., McKay T., and Free M. L. Recent progress on research of molybdenite flotation: A review, Advances Colloid Interface Sci., 2021, Vol. 295. — 102466.
6. Komiyama M., Kiyohara K., Li Ya., Fujikawa T., Ebihara T., Kubota T., and Okamoto Ya. Crater structures on a molybdenite basal plane observed by ultra-high vacuum scanning tunneling microscopy and its implication to hydrotreating, J. Molecular Catalysis A: Chemical, 2004, Vol. 215, Issues 1 – 2. — P. 143 – 147.
7. Сорокин М. М. Флотация: модификаторы. Физические основы. Практика. — М.: МИСиС, 2016. — 372 с.
8. Ramos O., Castro S., and Laskowski J. S. Copper–molybdenum ores flotation in sea water: Floatability and frothability, Miner. Eng., 2013, Vol. 53. — P. 108 – 112.
9. Zhang Q., Zhu H., Yang B., Jia F., Yan H., Zeng M., and Qu H. Effect of Pb2+ on the flotation of molybdenite in the presence of sulfide ion, Results in Physics, 2019, Vol. 14. — 102361.
10. Yang B., Wang D., Wang T., Zhang H., Jia F., and Song S. Effect of Cu2+ and Fe3+ on the depression of molybdenite in flotation, Miner. Eng., 2019, Vol. 130. — P. 101 – 109.
11. Zhu H., Li Yu., Lartey C., Li W., and Qian G. Flotation kinetics of molybdenite in common sulfate salt solutions, Miner. Eng., 2020, Vol. 148. — 106182.
12. Alvarez A., Gutierrez L., and Laskowski J. S. Use of polyethylene oxide to improve flotation of fine molybdenite, Miner. Eng., 2018, Vol. 127. — P. 232 – 237.
13. Li Sh., Gao L., Wang J., Zhou H., Liao Yi., Xing Ya., Gui X., and Cao Yi. Polyethylene oxide assisted separation of molybdenite from quartz by flotation, Miner. Eng., 2021, Vol. 162. — 106765.
14. Wang X., Yuan Sh., Liu J., Zhu Yi., and Han Yu. Nanobubble-enhanced flotation of ultrafine molybdenite and the associated mechanism, J. Molecular Liquids, 2022, Vol. 346. — 118312.
15. Suyantara G. P. W., Hirajima T., Miki H., Sasaki K., Yamane M., Takida E., Kuroiwa Sh., and Imaizumi Yu. Selective flotation of chalcopyrite and molybdenite using H2O2 oxidation method with the addition of ferrous sulfate, Miner. Eng., 2018, Vol. 122. — P. 312 – 326.
16. Игнаткина В. А., Аксенова Д. Д., Каюмов А. А., Ергешева Н. Д. Пероксид водорода в реагентных режимах флотации колчеданных медных руд // ФТПРПИ. — 2022. — № 1. — С. 123 – 134.
17. ГОСТ 212-76. Концентрат молибденовый. Технические условия. Дата введения 01.01.1978 г. — М.: Изд-во стандартов, 1978. — 49 с.
18. Segura-Salazar J. and Brito-Parada P. R. Stibnite froth flotation: A critical review, Miner. Eng., 2021, Vol. 163. — 106713.
19. Соложенкин П. М., Зинченко З. А. Обогащение сурьмяных руд. — М.: Наука, 1985. — 180 с.
20. Соложенкин П. М. Проблемы технологии обогащения и переработки стратегического висмутсодержащего сырья. — М.: ООО “Научтехлитиздат”, 2020. — 155 с.
21. ГОСТ 59117-2020. Концентрат сурьмяный. Технические условия. Дата введения 01.07.2021. Разработан АО “Научно-исследовательский институт цветных металлов “ГИНЦВЕТМЕТ”, ЗАО “Региональный центр Механобр Инжиниринг Аналит”. — М.: Стандартинформ, 2020. — 28 с.
22. Ignatkina V. A., Kayumov A. A., and Yergesheva N. D. Floatability and calculated reactivity of gold and sulfide minerals, Russian J. Non-Ferrous Metals, 2022, Vol. 63. — P. 473 – 481.
23. Самыгин В. Д., Григорьев П. В., Филиппов Л. О., Игнаткина В. А., Шаррье Ф. Реактор с автоматизированным контролем кинетики образования // Цв. металлургия. — 2002. — № 4. — С. 72 – 77.
24. Ignatkina V. A., Bocharov V. A., and D’yachkov F. G. Collecting properties of diisobutyl dithiophosphinate in sulfide mineral flotation from sulfide ore, J. Min. Sci., 2013, Vol. 49, Issue 5. — P. 795 – 802.
25. Kayumov A. A., Ignatkina V. A., Bocharov V. A., Aksenova D. D., Belokrys M. A., and Milovich F. O. Thiosulfate ions during tennantite flotation, IMPC 2020 — 30th Int. Miner. Proc. XXX Int. Miner. Proc. Congress, 18 – 22 October 2020, Cape Town, South Africa, University of Cape Town, 2021. — P. 2120 – 2128.
26. Hirajima T., Mikki H., Suyantara G. P. W., Matsuoka H., Elmahdy A. M., Sasaki K., Imaizumi Yu., and Kuroiwa Sh. Selective flotation of chalcopyrite and molybdenite with H2O2 oxidation, Miner. Eng., 2017, Vol. 100. — P. 83 – 92.
27. Peng W., Liu Sh., Cao Yi., Wang W., Ly Sh., and Huang Yu. A novel approach for selective flotation separation of chalcopyrite and molybdenite — Electrocatalytic oxidation pretreatment and its mechanism, Applied Surface Sci., 2022, Vol. 597. — 153753.
28. Чантурия В. А., Виндергауз В. Е. Электрохимия сульфидов. Теория и практика. — М.: Руда и металлы, 2008. — 272 с.
УДК 549.08
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КРУПНОСТИ ЗЕРЕН МАГНЕТИТА НА МАГНИТНУЮ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ
А. С. Опалев, В. В. Марчевская
Горный институт Кольского научного центра РАН,
Е-mail: a.opalev@ksc.ru, ул. Ферсмана, 24, 184209, г. Апатиты, Россия
Изучено влияние крупности зерен магнетита в материале железорудных концентратов, расклассифицированного на ситовых анализаторах мокрого рассева. Исследования выполнены для концентратов, получаемых на трех ГОКах: АО “Олкон”, АО “Карельский окатыш”, АО “Стойленский ГОК”. Показано, что в материале < 50 мкм магнитная восприимчивость концентратов с уменьшением крупности частиц магнетита монотонно снижается, принимая минимальные значения в шламовых фракциях < 8 мкм.
Магнетит, магнетитовый концентрат, магнитная восприимчивость, классификация, шламы, магнитная сепарация
DOI: 10.15372/FTPRPI20230115
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кусков В. Б., Сищук Ю. М. Совершенствование технологий обогащения железных руд различных типов и вещественного состава // Горн. журн. — 2016. — № 2. — С. 70 – 74.
2. Lu L. Iron ore: Mineralogy, processing and environmental sustainability, Cambridge, Woodhead Publishing, 2015. — 631 p.
3. Иванова К. К., Прокопьев С. А., Прокопьев Е. С., Турецкая Н. Ю. Получение высококачественного железорудного концентрата методом винтовой сепарации // Проблемы и перспективы эффективной переработки минерального сырья в XXI веке // Плаксинские чтения – 2019. — 2019. — С. 243 – 246.
4. Гзогян Т. Н. Теоретические и экспериментальные исследования получения высококачественных концентратов // ГИАБ. — 2010. — № 4. — С. 389 – 393.
5. Прокопьев С. А., Пелевин A. E., Напольских С. А., Гельбинг P. А. Стадиальное выделение магнетитового концентрата с использованием винтовой сепарации // Обогащение руд. — 2018. — № 4. — С. 28 – 33.
6. Makinde O. A., Ramatsetse B. I., and Mpofu K. Review of vibrating screen development trends: Linking the past and the future in mining machinery industries, Int. J. Miner. Proc., 2015, Vol. 145. — P. 17 – 22.
7. Щербаков А. В., Гурьев А. В., Чередниченко М. В. Внедрение инновационной технологии повышения металлургической ценности концентратов АО “Стойленский ГОК” // Горн. журн. — 2021. — № 6. — С. 81 – 85.
8. Опалев А. С., Хохуля М. С., Фомин А. В., Карпов И. В. Создание инновационных технологий производства высококачественного железорудного концентрата на предприятиях Северо-Запада России // Горн. журн. — 2019. — № 6. — С. 56 – 61.
9. Опалев А. С. Повышение качества магнетитовых концентратов на основе магнитно-гравитационной сепарации // Горн. журн. — 2020. — № 9. — С. 72 – 77.
10. Гзогян С. Р., Гзогян Т. Н., Лифанов Д. В., Чередниченко М. В. Внедрение инновационной технологии повышения металлургической ценности концентратов АО “Стойленский ГОК” // Горн. журн. — 2021. — № 6. — С. 76 – 81.
11. Dauce Р. D., de Castro G. В., Lima М. М. F., and Lima R. М. F. Characterisation and magnetic concentration of an iron ore tailings, J. Materials Res. Technol., 2019, Vol. 8, Issue 1. — P. 1052 – 1059.
12. Chang Tang, Keqing Li, Wen Ni, and Duncheng Fan. Recovering iron from iron ore tailings and preparing concrete composite admixtures, Minerals, 2019, Vol. 9, Issue 4. — P. 232.
13. Bhadani K., Asbjornsson G., Hulthen I., and Evertsson M. Application of multi-disciplinary optimization architectures in mineral processing simulations, Miner. Eng., 2018, Vol. 128. — P. 27 – 35.
14. Гзогян С. Р., Щербаков А. В. Повышение качества концентратов АО “Стойленский ГОК” с использованием магнито-гравитационной сепарации // Обогащение руд. — 2020. — № 6. — С. 3 – 8.
15. Espin M. J., Quintanilla M. A. S., and Valverde J. M. Magnetic stabilization of fluidized beds: Effect of magnetic field orientation, Chem. Eng. J., 2017, Vol. 313. — P. 1335 – 1345.
16. Quanhong Zhu, Hongzhong Li, Qingshan Zhu, and Qingshan Huang. Modeling of segregation in magnetized fluidized bed with binary mixture of Geldart-B magnetizable and nonmagnetizable particles, Chinese J. Chem. Eng., 2018, Vol. 26, Issue 6. — P. 1412 – 1422.
17. Пелевин А. Е., Сытых Н. А., Черепанов Д. В. Влияние крупности частиц на эффективность сухой магнитной сепарации // ГИАБ. — 2021. — № 11-1. — С. 293 – 305.
18. Хохуля М. С., Алексеева С. А., Черезов А. А., Фомин А. В. Изучение процессов измельчения и гравитационно-магнитного разделения редкометалльных руд для оптимизации комбинированной технологии их обогащения // ФТПРПИ. — 2021. — № 3. — С. 168 – 181.
19. Ган Ф., Пенг К., Янг Б. Процесс извлечения железа в концентрат из твердых отходов горного производства // ФТПРПИ. — 2020. — № 4. — С. 181 – 190.
20. Дядин В. И. Электродинамическая сепарация тонких частиц в импульсном бегущем магнитном поле // ФТПРПИ. — 2020. — № 1. — С. 124 – 130.
УДК (553.43 + 549.281) : 622.765
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ МИНЕРАЛОГИЯ РУДНОГО ТЕЛА МАЛМЫЖСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
М. А. Гурман, Л. И. Щербак
Институт горного дела ДВО РАН,
E-mail: mgurman@yandex.ru, ул. Тургенева, 51, 680000, г. Хабаровск, Россия
Представлены результаты минералого-технологических исследований первичной золото-медно-порфировой руды участка Свобода Малмыжского месторождения Хабаровского края. Выявлены ее структурно-текстурные особенности, минеральный состав, формы нахождения золота и серебра с использованием комплекса аналитических методов. Определены характеристики руды, обусловливающие трудности ее селективной флотации. Приведены показатели флотационного извлечения Cu, Au, Ag в коллективном и медном циклах и оценены причины их потерь. Полученный медный концентрат обогащен золотом и серебром, включения минералов Bi, Te, Se и примеси In, Cd в халькопирите повышают ценность концентрата. Выделенный из хвостов коллективной флотации магнетит содержит включения платины (0.5 – 2.0 мкм) и примеси Ti, V, Mn, Cr, Cu.
Золото-медно-порфировая руда, халькопирит, пирит, коллективная флотация, медный цикл, концентрат, извлечение, медь, золото, серебро
DOI: 10.15372/FTPRPI20230116
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Плаксин И. Н. Избранные труды. Обогащение полезных ископаемых. — М.: Наука, 1970. — 311 с.
2. Абрамов А. А. Технологии переработки и обогащения руд цветных металлов. Кн. 2. — М.: МГГУ, 2005. — 575 с.
3. Bulatovic S. M., Wyslouzil D. M., and Kant C. Operating practices in the beneficiation of major porphyry copper / molybdenum plants from Chile: Innovated technology and opportunities, a review, Miner. Eng., 1998, Vol. 11, Issue 4. — P. 313 – 331.
4. Chryssoulis S. Using mineralogy to optimize gold recovery by flotation, JOM, 2001, Vol. 53, No. 12. — P. 48 – 50.
5. Алтушкин И. А., Левин В. В., Сизиков А. В., Король Ю. А. Опыт освоения месторождений медно-порфирового типа на Урале // Зап. ГИ. — 2017. — Т. 228. — С. 641 – 648.
6. Иванов В. В., Кононов В. В., Игнатьев Е. К. Минералого-геохимические особенности рудной минерализации в метасоматитах золотомедного рудного поля Малмыж (Нижнее Приамурье) // Тектоника, глубинное строение и минерагения Востока Азии: VIII Косыгинские чтения. — Владивосток, 2013. — С. 258 – 261.
7. Крюков В. Г., Лаврик Н. А., Литвинова Н. М., Степанова В. Ф. Типоморфные минералы зоны окисления золото-медно-порфировых руд Малмыжского месторождения (участок Свобода) // Гео-ресурсы. — Т. 21. — № 3. — 2019. — С. 91 – 98.
8. Sekisov A. G. and Rasskazova A. V. Assessment of the possibility of hydrometallurgical processing of low-grade ores in the oxidation zone of the Malmyzh Cu-Au porphyry deposit, Miner., 2021, Vol. 11, No. 1.
9. Годэн А. М. Флотация. — М: ГНТИ, 1959. — 655 с.
10. Глембоцкий В. А., Классен В. И. Флотационные методы обогащения. — М.: Недра, 1981. — 304 с.
11. Матвеева Т. Н., Громова Н. К., Ланцова Л. Б. Экспериментальное обоснование применения собирателей класса циклических и алифатических дитиокарбаматов для извлечения золотоносных сульфидов из комплексных руд // ФТПРПИ. — 2021. — № 1. — С. 137 – 145.
12. Изоитко В. М. Технологическая минералогия и оценка руд. — СПб.: Наука, 1997. — 532 с.
13. Игнаткина В. А., Бочаров В. А., Макавецкас А. Р., Каюмов А. А., Аксенова Д. Д., Хачатрян Л. С., Фищенко Ю. Ю. Рациональная переработка упорных медьсодержащих руд // Цв. металлургия. — 2018. — № 3. — С. 6 – 18.
14. Yushina T. I., Purev B., D’Elia Yanes K. S., and Malofeeva P. R. Improvement of porphyry copper flotation efficiency with auxiliary collectors based on acetylene alcohols, Eurasian Min., 2019, No. 1. — P. 25 – 30.
15. Кондратьев С. А. Собирательная сила и избирательность флотационного реагента // ФТПРПИ. — 2021. — № 3. — С. 133 – 147.
16. Naumov D., Stamenov L., Gaydardzhiev S., and Bouzahzah H. Coupling mineralogy with physicochemical parameters in view copper flotation efficiency improvement, Physicochem. Probl. Miner. Process, 2019, Vol. 55, No. 3. — P. 701 – 710.
17. Lazic P., Niksic D., Tomanec R., Vucinic D., and Cveticanin L. Chalcopyrite floatability in flotation plant of the Rudnik mine, J. Min. Sci., 2020, Vol. 56. — P. 119 – 125.
18. Саматова Л. А., Рябой В. И., Шепета Е. Д. Повышение извлечения цветных и благородных металлов с использованием аэрофлотов при флотации шеелит-сульфидных руд // ФТПРПИ. — 2013. — № 6. — С. 151 – 157.
19. Гурман М. А., Щербак Л. И. Формы проявления золота в первичной золото-медно-порфировой руде Малмыжского месторождения // Инновационные процессы комплексной переработки природного и техногенного минерального сырья (Плаксинские чтения). — 2020. — С. 77 – 79.
20. Gurman M. and Ashimbayev A. Active carbons for selective flotation of primary gold-copper-porphyry ore, Environment, Energy and Earth Sci. (E3S), Web of Conf., 2020. Vol. 192. — P. 02004.
21. Буханова Д. С., Кутырев А. В., Сидоров Е. Г., Чубаров В. М. Первая находка минералов платиновой группы в рудах Малмыжского золото-медно-порфирового месторождения, Хабаровский край, Россия // Зап. РМО. — 2020. — Т. 149. — № 2. — C. 12 – 21.
22. Гурман М. А., Шепета Е. Д., Полтарецкая А. Е., Васянович Ю. А. Результаты флотации золотосодержащей медно-порфировой руды // ГИАБ. — 2019. — № 8. — Спец вып. 30. — С. 42 – 49.
23. Рябой В. И., Голиков В. В., Шендерович В. А., Стрельцын В. Г. Селективный собиратель на основе диизобутилдитиофосфата натрия для сульфидно-мышьяковистых руд // Обогащение руд. — 1997. — № 3. — С. 12 – 14.
24. Богданов О. С., Еропкин Ю. И., Поднек А. К. Исследование действия флотационных реагентов. — Ленинград: Механобр, 1965. — С. 43 – 53.
25. Гурман М. А., Щербак Л. И. Технологическая минералогия и первичное обогащение магнетитовой руды месторождения Поперечного // ФТПРПИ. — 2018. — № 3. — С. 157 – 167.
УДК 549.514.51
ПОТЕНЦИАЛ МОЛОЧНО-БЕЛОГО КВАРЦА ЛАРИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (ЮЖНЫЙ УРАЛ) ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛУБОКООБОГАЩЕННЫХ КВАРЦЕВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ
М. А. Корекина, А. Н. Савичев
Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН,
Е-mail: maria@mineralogy.ru, терр. Ильменского заповедника, 456317, г. Миасс, Россия
Представлена оценка использования молочно-белого кварца Ларинского кварцево-жильного месторождения для получения глубокообогащенных кварцевых концентратов с суммарным содержанием примесей менее 50 ppm. С помощью методов оптической микроскопии и ICP-OES спектрометрии проанализированы структурно-текстурные особенности молочно-белого кварца и выполнено сравнение элементного состава кварцевых концентратов предварительного обогащения с результатами по концентратам глубокого обогащения. Низкие концентрации элементов-примесей в глубокообогащенных кварцевых концентратах из большего количества кварцево-жильных образований Ларинского месторождения подтвердили возможность их использования в качестве сырья для производства высокотехнологичных кварцевых продуктов.
Молочно-белый кварц, кварцевый концентрат, обогащение, ICP-OES спектроскопия, элементы-примеси
DOI: 10.15372/FTPRPI20230117
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Страшненко Г. И., Собянин В. А. Прогнозная оценка Южного и Среднего Урала на особо чистый кварц. — М.: Росгеолфонд, 1982. — 235 с.
2. Harben P. W. The industrial mineral hand book, A guide to markets, specifications and prices, London, 2002. — 412 р.
3. Haus R., Prinz S., and Priess C. Assessment of high purity quartz resources, Quartz: Deposits, Mineralogy and Analytics, Eds. Gotze J. and Mockel R., Heidelberg, 2012. — Р. 29 – 51.
4. Muller A., Ihlen P. M., Wanvik J. E., and Flem B. High-purity quartz mineralisation in kyanite quartzites, Norway, Miner. Depos., 2007, No. 42. — P. 523 – 535.
5. Емлин Э. Ф., Синкевич Г. А., Якшин В. И. Жильный кварц Урала в науке и технике. — Свердловск, 1988. — 272 с.
6. Мельников Е. П., Менчинский В. В., Петруха Л. М., Кошиль И. М. Ларинское месторождение жильного кварца // Разведка и охрана недр. — 1978. — № 3. — С. 13 – 17.
7. Насыров Р. Ш. СВЧ-декрепитация газожидкостных включений в кварцевых зернах // Обогащение руд. — 2009. — № 2. — С. 26 – 27.
8. ТУ 5726-002-1149665-97. Кварцевые концентраты из природного кварцевого сырья для наплава кварцевых стекол. — М., 1997.
9. Белашев Б. З., Кулешевич Л. В. Декрепитация газово-жидких включений в кварце из различных генетических типов золоторудных проявлений Карелии // Геология и полезные ископаемые Карелии. — 2005. — Вып. 8. — С. 89 – 94.
10. Белашев Б. З., Скамницкая Л. С., Лебедева Г. А., Озерова Г. П. Нетрадиционные методы очистки кварца от газово-жидких включений // Геология и полезные ископаемые Карелии. — 2001. — Вып. 3. — С. 131 – 135.
11. Li F., Jiang X., Zuo Q., Li J., Ban B., and Chen J. Purification mechanism of quartz sand by combination of microwave heating and ultrasound assisted acid leaching treatment, Silicon, 2021, No. 13. — Р. 531 – 541.
12. Lin M., Pei Z. Y., and Lei S. M. Mineralogy and Processing of Hydrothermal Vein Quartz from Hengche, Hubei Province (China), Minerals, 2017, No. 7. — Р. 161.
13. Светова Е. Н., Шанина С. Н., Бубнова Т. П. Разработка технологии обогащения низкосортного жильного кварца // Обогащение руд. — 2020. — № 3. — С. 25 – 30.
14. Игуменцева М. А., Кузьмин В. Г., Анфилогов В. Н., Кабанова Л. Я., Рыжков В. М., Штенберг М. В., Зайнуллина Р. Т. Кварц жилы № 175 Кыштымского месторождения гранулированного кварца (Южный Урал) как эталон для оценки качества кварцевого сырья // Разведка и охрана недр. — 2018. — № 5. — С. 48 – 53.
15. Жабоедов А. П., Непомнящих А. И., Волкова М. Г. Влияние минеральных, флюидных примесей и текстурных особенностей на технологию получения кварцевого концентрата // Современные направления развития геохимии. — Иркутск, 2017. — 151 с.
16. Методические рекомендации по оценке качества кварцевого сырья для плавки и оптического стекловарения. — М.: Союзкварцсамоцветы, 1983. — 68 с.
17. Минералургия жильного кварца / ред. В. Г. Кузьмин, Б. Н. Кравц. — М.: Недра, 1990. — 294 с.
18. Gotze J., Plotze M., and Habermann D. Cathodoluminescence (CL) of quartz: origin, spectral characteristics and practical applications, Miner. Petrol., 2001, No. 71. — P. 225 – 250.
19. Gotze J., Pan Y., Muller A., Kotova E. L., and Cerin D. Trace element compositions and defect structures of high-purity quartz from the Southern Ural region, Russia, Minerals, 2017, Vol. 7, No. 10. — Р. 189.
20. Gotze J., Pan Y., and Muller A. Mineralogy and mineral chemistry of quartz: A review, Mineralogical Magazine, 2021, No. 85. — Р. 639 – 664.
21. Rusk B. G., Lowers H., and Reed M. H. Trace elements in hydrothermal quartz: Relationships to cathodoluminescent textures and insights into hydrothermal processes, Geology, 2008, Vol. 36, No. 7. — P. 547 – 550.
22. Насыров Р. Ш., Быков В. Н., Кораблев А. Г., Шакиров А. Р., Игуменцева М. А. Тестовые наплавы кварцевого стекла как метод оценки качества кварцевых концентратов // Разведка и охрана недр. — 2007. — № 10. — С. 46 – 47.
23. Gotze J., Pan Y., and Muller A. Mineralogy and mineral chemistry of quartz: a review, Mineralogical Magazine, 2021, Vol. 85, No. 5. — Р. 639 – 664.
24. Ryzhkov V. M., Igumentseva M. A., and Shtenberg M. V. Technology for Quality Assessment of Quartz Raw Materials, 9th Geoscience Conf. Young Scientists — Minerals: Structure, Properties, Methods of Investigation, Ekaterinburg, 2020. — P. 195 – 199.
25. Kорекина M. A. Оценка возможности использования молочно-белого кварца новотроицкого месторождения для получения высокочистого кварца, Южный Урал // Изв. ТПУ. Инжиниринг георесурсов. — 2021. — Т. 332. — № 8. — С. 99 – 108.
26. Santos M. F. F., Fujiwara E., De Paula F. D., and Suzuki C. K. Opacity measurements on quartz and its infuence on silica glass properties, Int. J. Miner. Process., 2013, Vol. 124. — P. 141 – 144.
27. Sibelco — кварц высокой чистоты IOTA® Возможности, качество, ресурсы, исследования и разработки. — Эл. ресурс https://www.sibelco.com/materials/quartz.
28. Savichev A. N. and Krasil’nikov P. A. Uralian ultrapure quartz: raw material source for making transparent quartz glass, Glass and Ceramics, 2020, Vol. 77, No. 3 – 4. — Р. 139 – 144.
29. Савичев А. Н., Красильников П. А. Статистическая характеристика элементов-примесей в особо чистом кварце уральского типа (Уфалейский кварцево-жильный район, Южный Урал) // Минералогия. — 2019. — Т. 5. — № 1. — С. 46 – 56.
30. Щипцов В. В., Бубнова Т. П., Светова Е. Н., Скамницкая Л. С. Кварцевое сырье Карело-Кольского региона: основные итоги исследований // Тр. КНЦ РАН. — 2020. — № 10. — С. 5 – 25.
ГОРНАЯ ЭКОЛОГИЯ И НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЕ
УДК 625.814 : 691.41 : 544.032.2
УТИЛИЗАЦИЯ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД В СОСТАВАХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ДОРОГ ГОРНОРУДНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Д. В. Бесполитов, Н. А. Коновалова, П. П. Панков, Н. Д. Шаванов
Научно-исследовательское проектно-технологическое бюро “ЗабИЖТ-Инжиниринг” Забайкальского института железнодорожного транспорта,
Е-mail: zabizht_engineering@mail.ru, ул. Магистральная, 11, 672040, г. Чита, Россия
Рассмотрена возможность крупнотоннажного прямого использования вскрышных пород в составах композитов для устройства конструктивных слоев технологических дорог горнорудных предприятий. Установлено, что вскрышные породы, модифицированные механически активированной золой уноса и стабилизирующей добавкой полимерной природы, имеют прочностные характеристики, соответствующие требованиям ГОСТ 23558-94, и обладают повышенными сроками обеспыливающего действия. Выявлено, что оптимальное содержание вяжущего и золы уноса в образцах составило 8 и 10 масс. % соответственно. Показано, что механическая активация золы в течение 1 мин способствует увеличению ее удельной поверхности в 2 раза. Морозостойкие композиты, модифицированные механически активированной золой и стабилизирующей добавкой (1 масс. %), имеют марки по прочности М20 – М40.
Технологические дороги, обеспыливание, утилизация отходов, вскрышные породы, зола уноса, механическая активация, композиционные материалы, стабилизирующая добавка
DOI: 10.15372/FTPRPI20230118
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Худякова Л. И., Войлошников О. В., Кислов Е. В. Пути повышения рационального природопользования на примере Северо-Байкальского рудного района // Журн. СФУ. Серия: Техника и технологии. — 2011. — Т. 4. — № 2. — С 155 – 161.
2. Брагин В. И., Макаров В. А., Усманова Н. Ф., Самородский П. Н., Лобастов Б. М., Вашлаев А. И. Минералогические исследования техногенного сырья хвостохранилища золотоперерабатывающей фабрики // ФТПРПИ. — 2019. — № 1. — С. 163 – 171.
3. Комаров М. А., Алискеров В. А., Кусевич В. И., Заверткин В. Л. Горно-промышленные отходы — дополнительный источник минерального сырья // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. — 2007. — № 4. — С. 3 – 9.
4. Бугаева Г. Г., Когут А. В. Факторы экологического риска в зоне действия открытых горных работ // ГИАБ. — 2007. — Т. 9. — № 12. — С. 292 – 296.
5. Matinde E., Simate G. S., and Ndlovu S. Mining and metallurgical wastes: A review of recycling and re-use practices, J. S. Afr. Inst. Min. Metall., 2018, Vol. 118, Issue 8. — Р. 825 – 844.
6. Brooks S. J., Escudero-Onate C., and Lillicrap A. D. An ecotoxicological assessment of mine tailings from three Norwegian mines, Chemosphere, 2019, Vol. 233. — P. 818 – 827.
7. Вишневский А. В. Использование отходов промышленного производства для обеспыливания технологических автомобильных дорог // Вестн. ЗабГУ. — 2017. — Т. 23. — № 11. — С. 12 – 18.
8. Шаров Н. А., Дудаев Р. Р., Крищук Д. И., Лискова М. Ю. Методы пылеподавления на угольных разрезах крайнего севера // Вестн. ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. — 2019. — Т. 19. — № 2. — С. 184 – 200.
9. Driscoll K. E. and Maurer J. K. Cytokine and growth factor release by alveolar macrophages: potentioal biomarkers of pulmonary toxicity, Toxicol Pathol, 1991, Vol. 19, No. 4. — P. 398 – 405.
10. Голиков Р. А., Суржиков Д. В., Кислицына В. В., Штайгер В. А. Влияние загрязнения окружающей среды на здоровье населения (обзор литературы) // Научное обозрение. Медицинские науки. — 2017. — № 5. — С. 20 – 31.
11. Ребиндер П. А. Поверхностные явления в дисперсных системах // Коллоидная химия. — М.: Наука, 1978. — 368 с.
12. Fan J., Wang D., and Qian D. Soil-cement mixture properties and design considerations for reinforced excavation, J. Rock Mech. Geotech. Eng., 2018, Vol. 10. — P. 791 – 797.
13. Бируля А. К. Новые конструкции оснований для дорожных покрытий // Строительство дорог. — 1989. — № 6. — С. 45 – 48.
14. Безрук В. М. Укрепление грунтов в дорожном и аэродромном строительстве. — М.: Транспорт, 1971. — 274 с.
15. Блеснина Н. А., Федоров Б. С. Глубинное закрепление грунта синтетическими смолами. — М.: Стройиздат, 1980. — 147 с.
16. Соколович В. Е. Химическое закрепление грунтов. — М.: Стройиздат, 1980. — 118 с.
17. Токин А. Н. Фундаменты из цементогрунта. — М.: Стройиздат, 1984. — 184 с.
18. Ржаницын Б. А. Химическое закрепление грунтов в строительстве. — М.: Стройиздат, 1986. — 264 с.
19. Correns С. W. The Experimental Chemical Weathering of Silicates. Clay Minerals Bull., Mineralogisch-Petrographisches Inst., 1961, No. 26. — P. 4.
20. Davidson D. T., Pitre G. L., Mateos M., and George K. P. Moisture strength and compaction characteristics of cement — treated soil mixtures, HRB Bull., 1962, No. 353. — P. 42 – 63.
21. Dunn C. S. and Salem M. N. Temperature and time effects on the shear strength of sand stabilized with cationic bitumen emulsion, Highway Res. Record, 1973, No. 442. — P. 113 – 124.
22. Власова В. В., Власов А. И. Особенности процесса механоактивации золошлаковых отходов теплоэлектростанций // ГИАБ. — 2009. — № S15. — С. 351 – 355.
23. Калинкин А. М., Гуревич Б. И., Калинкина Е. В., Залкинд О. А. О гидратации механоактивированной низкокальциевой золы ТЭС // Химия в интересах устойчивого развития. — 2018. — Т. 26. — № 4. — С. 395 – 402.
24. Калинкин А. М., Гуревич Б. И., Калинкина Е. В., Семушин В. В., Залкинд О. А. Синтез геополимеров на основе золы уноса с применением механоактивации // Тр. Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. — 2020. — № 17. — С. 241 – 245.
25. Endzhievskaya I. G., Vasilovskaya N. G., Dubrovskaya O. G., Baranova G. P., and Chudaeva A. A. The effect of mechanical activation on the stabilization of ash properties of Krasnoyarsk CHP, J. Siberian Federal University, Eng. Technol., 2018, Vol. 11, No. 7. — P. 842 – 855.
УДК 622.3.45
СОСТАВ И СВОЙСТВА ВСКРЫШНЫХ ПОРОД УГЛЕДОБЫЧИ ТУВЫ И НАПРАВЛЕНИЯ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
Т. В. Сапелкина, Б. К. Кара-сал
Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов СО РАН,
E-mail: sapelkina_geotom@mail.ru, ул. Интернациональная, 117а, 667007, г. Кызыл, Россия
Приведены результаты исследований вскрышных пород, касающиеся объемов их образования, агрегатного состояния, химико-минералогического состава, содержания токсичных элементов, гидравлических, термических и физико-механических свойств, с анализом возможных компонентных составов и технологических режимов получения строительных материалов. Показано, что химический и минеральный составы вскрышных пород угледобычи аналогичны минеральному сырью, содержание токсичных элементов не превышает допустимых концентраций. Согласно модульной классификации, эти породы относятся к группе активных и высокоактивных, являются термически инертными материалами. Комплексная переработка вскрышных пород угледобычи позволяет применять их в качестве сырья для получения теплоизоляционных, керамических, вяжущих и дорожно-строительных материалов.
Вскрышные породы, отходы угледобычи, аргиллиты, глиежи, песчаники, состав, свойства, строительные материалы
DOI: 10.15372/FTPRPI20230119
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Худякова Л. И. Использование отходов горнодобывающей промышленности в производстве строительных материалов // XXI в. Техносферная безопасность. — 2017. — Т. 2. — № 2 (6). — С. 45 – 56.
2. Енджиевская И. Г., Василовская Н. Г., Баранова Г. П., Ворошилов И. С. Стеновые материалы на основе горелых пород // Журн. СФУ. Техника и технологии. — 2016. — Т. 9. — № 4. — С. 563 – 571.
3. Гамалий Е. А., Боченин Б. В. Применение отходов угледобычи в производстве эффективных стеновых материалов // Academia. Архитектура и строительство. — 2009. — № 5. — С. 570 – 574.
4. Баталин Б. С., Белозерова Т. А., Маховер С. Э., Гайдай М. Ф. Применение отходов угольных шахт в качестве сырья для получения керамического кирпича // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI в. — 2012. — № 10 (165). — С. 23 – 25.
5. Гамалий Е. А. Горелые породы как активная минеральная добавка в бетон // Вестн. ЮУрГУ. Строительство и архитектура. — 2008. — № 25 (125). — С. 22 – 27.
6. Дворкин Л. И., Пашков И. А. Строительные материалы из промышленных отходов — Киев: Высш. шк., 1980. — 143 с.
7. Буравчук Н. И., Гурьянова О. В., Пак Г. Н. Использование материалов из горелых пород шахтных отвалов в дорожном строительстве // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. — 2014. — № 1 (176). — С. 75 – 80.
8. Слободчикова Н. А., Плюта К. В., Дзогий А. А. Перспективы использования отходов производства и потребления при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте автомобильных дорог // Вестн. ИрГТУ. Строительство и архитектура. — 2015. — № 8 (103). — С. 126 – 132.
9. Капустин Ф. Л., Перепелицын В. А., Пономарев В. Б., Лошкарев А. Б. Повышение эффективности использования отсевов дробления скальных горных пород // ФТПРПИ. — 2017. — № 3. — С. 103 – 107.
10. Макаров Д. В., Мелконян Р. Г., Суворова О. В., Кумарова В. А. Перспективы использования промышленных отходов для получения керамических строительных материалов // ГИАБ. — 2016. — № 5. — С. 254 – 281.
11. Боженов П. И. Технология автоклавных материалов. — Л.: Стройиздат, 1978. — 368 с.
12. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве: Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041-06. — М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. — 15 с.
13. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве: Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2511-09. — М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнад¬зора, 2009. — 11 с.
14. Дмитриев П. П. Известковая активация природных минеральных сорбентов для нефтепродуктов. — Ташкент: ФАН, 1975. — 88 с.
15. Книгина Г. И. Строительные материалы из горелых пород. — М.: Стройиздат, 1996. — 297 с.
16. Кара-сал Б. К., Саая С. С., Сандан С. А., Сапелкина Т В. Физико-механические свойства вскрышных пород угледобычи Тувы // Естественные и технические науки. — 2018. — № 2 (116). — С. 180 – 184.
17. Кара-сал Б. К., Сапелкина Т. В., Седен Б. Р. Вскрышные породы угледобычи в Туве и направления их применения // Материалы республ. науч.-практ. конф. “География Тувы: образование и наука”, Кызыл, 2016. — С. 54 – 58.
18. ГОСТ 8269.0-97. Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний.
19. ГОСТ 8735-88. Песок для строительных работ. Методы испытаний.
20. Сапелкина Т. В. Возможность использования отходов угледобычи Тувы в дорожном строительстве // Материалы междунар. науч.-практ. конф., посвященной году науки и технологий “Взаимодействие науки, экономики и общества как фактор развития региона”, Кызыл, 2021. — С. 145 – 149.
21. Кара-сал Б. К., Сарыг-оол С. М., Хуурак Э. М., Сапелкина Т. В. Влияние технологических факторов на эксплуатационные свойства силикатного стенового материала на основе горелой породы угледобычи и извести // Естественные и технические науки. — 2020. — № 10 (148). — С. 186 – 191.