ФТПРПИ №3, 2023. Аннотации
ГЕОМЕХАНИКА
УДК 539.3 + 51-74, 539.214, 539.42, 622.23
МОДИФИЦИРОВАННЫЙ АЛГОРИТМ МКЭ С ВВЕДЕНИЕМ БЛОЧНЫХ УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДРАБОТАННОГО МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД
М. А. Журавков, М. А. Николайчик, Н. М. Климкович
Белорусский государственный университет,
E-mail: 1zhuravkov@bsu.by, 2nikolaitchik.m@gmail.com, 3nikita.klimkovitch@yandex.ru,
Проспект Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
Рассмотрена задача численного моделирования геомеханического состояния породного массива при отработке пласта полезного ископаемого одиночным широким очистным забоем. Разработаны численные расчетные схемы, моделирующие геомеханическое состояние породной толщи от дневной поверхности до глубины ведения горных работ. Модельные задачи решены в двухмерной и трехмерной постановках. Полученные характеристики мульды оседаний дневной поверхности сравнивались с соответствующими характеристиками, рассчитанными с использованием инженерной методики. Результаты моделирования верифицировались данными натурных наблюдений за оседаниями реперов. Сравнительный анализ характеристик мульды оседания дневной поверхности, полученных в соответствии с построенной геомеханической моделью и согласно инженерной методике, показал корреляцию соответствующих значений для каждого из рассмотренных вариантов.
Сопряженные численные методы, метод конечных элементов, блочные элементы, столбовая система отработки, области техногенной трещиноватости, мульда оседаний, напряженно-деформированное состояние
DOI: 10.15372/FTPRPI20230301
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Журавков М. А. Современные численные методы в механике. — Минск: БГУ, 2022. — 132 с.
2. Li Sh, Zhao Mh, Wang Yn, and Wang Jg. A continuum-based discrete element method for continuous deformation and failure process, Comput. Mech., WCCM VI in conjunction with APCOM’04, Tsinghua University Press & Springer-Verlag, Beijing, China, 2004.
3. Ariffin A. K., Huzni S., Nor M. J. M., and Mohamed Nan. Hybrid finite-discrete element simulation of crack propagation under mixed mode loading condition, Comput. Meth. Appl. Mech. Eng., 2006, Vol. 195. — P. 4579 – 4593.
4. Morris J. P., Rubin M. B., Block G. I., and Bonner M. P. Simulations of fracture and fragmentation of geologic materials using combined FEM / DEM analysis, Int. J. Impact Eng., 2006, Vol. 33. — P. 463 – 473.
5. Karami A. and Stead D. Asperity degradation and damage in the direct shear test: A hybrid FEM/DEM approach, Rock Mech. Rock Eng., 2008, Vol. 41. — P. 229 – 266.
6. Кочарян Г. Г., Кулюкин А. М. Исследование закономерностей обрушения подземных выработок в горном массиве блочной структуры при динамическом воздействии. Ч. 2. О механических свойствах межблоковых промежутков // ФТПРПИ. — 1994. — № 5.
7. Клишин С. В., Ревуженко А. Ф. Численное исследование пластического поведения сыпучих сред при деформировании с изломами траекторий нагружения // ФТПРПИ. — 2015. — № 5. — C. 108 – 114.
8. Чанышев А. И., Ефименко Л. Л. Математические модели блочных сред в задачах механики. Ч. 1. Деформация слоистой среды // ФТПРПИ. — 2003. — № 3. — C. 72 – 84.
9. Александрова Н. И. Волны маятникового типа на поверхности блочного породного массива при динамическом воздействии // ФТПРПИ. — 2017. — № 1. — C. 64 – 69.
10. Журкина Д. С., Клишин С. В., Лавриков С. В., Леонов М. Г. Моделирование локализации сдвигов и перехода геосреды к неустойчивым режимам деформирования на основе метода дискретных элементов // ФТПРПИ. — 2022. — № 3. — C. 13 – 22.
11. Лавриков С. В., Ревуженко А. Ф. Математическое моделирование неустойчивого режима деформирования породного массива с учетом внутренних самоуравновешенных напряжений // ФТПРПИ. — 2020. — № 6. — C. 12 – 29.
12. Чанышев А. И., Абдулин И. М. Новые постановки задач геомеханики с учетом запредельного деформированного состояния // ФТПРПИ. — 2022. — № 5. — C. 12 – 27.
13. Викторов С. Д., Иофис М. А., Гончаров С. А. Сдвижение и разрушение горных пород. — М.: Наука, 2005. — 277 с.
14. Баклашов И. В. Геомеханика. Т. 1. Основы геомеханики. — М.: МГГУ, 2004. — 208 с.
15. Правила охраны зданий, сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на Старобинском месторождении калийных солей: МКС 73, 13.020.30. — Минск: Белнефтехим, 2014. — 116 с.
16. Предельное состояние деформированных тел и горных пород / Д. Д. Ивлев, Л. А. Максимова, Р. И. Непершин, Ю. Н. Радаев, С. И. Сенашов, Е. И. Шемякин. — М.: Физматлит, 2008. — 832 с.
17. Журавков М. А., Старовойтов Э. И. Математические модели механики твердых тел. — Минск: БГУ, 2021. — 535 с.
УДК 622.063.88
ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ РАЗДЕЛА МЕЖДУ ЗАМЕРЗШИМ УГЛЕМ И ТРАНСПОРТИРОВОЧНЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ В РЕГИОНАХ С ХОЛОДНЫМ КЛИМАТОМ
Да Ан, Ифэй Чи, Чуньхуа Ван
Шэньянский аэрокосмический университет,
E-mail: 897785216@qq.com, 110000, г. Шэньян, Китай
Проведены испытания примерзания угля к типовым подложкам (металлическая, резиновая и пластиковая), изучены поверхности раздела между углем и подложкой и детально проанализированы прочностные характеристики примерзания угля. В устойчивой поверхности раздела между углем и подложкой образуется области замерзшего угольного шлама, непосредственного контакта и воздушные полости. Поверхности металлических и резиновых подложек имеют малый угол смачивания и являются гидрофильными. Отделение примерзшего угля от таких подложек происходит либо по замерзшему угольному шламу, либо непосредственно по замерзшему углю, поэтому адзегионная прочность примерзания угля определяется прочностью угольного шлама или прочностью самого угля. Поверхности пластиковых подложек имеют большой угол смачиваемости и являются гидрофобными; отделение угля происходит по поверхности контакта замерзшего угольного шлама с подложкой; прочность примерзания угля обусловлена прочностью сцепления шлама с подложкой. Адгезионная прочность примерзания угля к пластиковым подложкам в 4 – 12 раз меньше, чем к металлическим и резиновым.
Транспортировка угля, примерзание угля, поверхность раздела, адгезионная прочность примерзания угля
DOI: 10.15372/FTPRPI20230302
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ren Y. L., Ma Y. H., Zhang D. J., Wang T. M., Wu L., and Zhang H. L. Research and development onanti-freezing and sticking drum and application to surface mine, Coal Sci. and Technol., 2012.
2. H. G. Engineering Ltd. A study of the mechanical properties of frozen western Canadian coals, Montreal, 1978, Vol. 57. — P. 26 – 32.
3. Taglio S. Analysis of the market for a new frozen coal release device, SRI Int. Corp., 1981.
4. Glanville J. O. and Haley L. H. Physical chemistry of frozen coal, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 1982.
5. Richardson P. F., Roe W. J., and Perisho J. L. Influence of coal porosity on the effectiveness of freezeconditioning agents, Min. Eng., 1985, Vol. 37. — P. 1057 – 1061.
6. Raymond J. F. and Rubinsky B. A numerical study of the thawing process of a frozen coal particle, J. Heat Transfer, 1983.
7 . Juha S., Auerkari P., Holmstr M. S., Itkonen J., and Aaltonen K. Freezing of coal in the underground storage of apower plant, Cold Regions Sci. Technol., 2012.
8. Yang X. D., Chai X. L., and Cong Q. Adhesion law and adhesion mechanism analysis for tub, J. Jilin University, 2000.
9. Yang X. D., Chai X. L., and Cong Q. Experimental research on freezing adhesive between mine car model and coal particles, J. Jilin University, 2002.
10. Cong Q., Wang W. T., Yan B. Z., and Ren L. Q. Experimental study of coal on normal adhesion and reducing adhesionby surface electroosmosis, Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery, 1999, Vol. 6. — P. 93 – 96.
11. Cong Q., Chai X. L., Yang X. D., and Jin J. F. Coal adhesion reduction on tramcar by flexible bionics technique, J. Jilin University, 2005.
12. Cong Q., Yang X. D., Chai X. L., and Ren L. Q. Experiment on reducing coal adhesion by bionic flexible technology, Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery, 2007.
13. Wang C. H., An D., Qu H., Han C., and Heng X. H. Analysis of the influence on coal freezing adhesive strength of surface waviness of steel plate, Machine Design Res., 2017.
14. Wang C. H., An D., Qu H., Han C., and Heng X. H. The test analysis of influence of granularity on coal freezing adhesive strength of coal transportation equipmen, Machine Design & Res., 2017.
15. An D. and Wang C. H. Regression analysis for coal freezing adhesive strength in transportation, J. Min. Sci., 2022, Vol. 58, No. 5. — P. 731 – 740.
16. Wang C. H., Chi Y. F., An D., and Qu H. Regression forecasting and influence factor analysis of freezingadhesive strength on UHMWPE material of anti-freezingadhesion roller, Chinese J. of Applied Mechanics, 2019.
17. Wang C. H., Qu H., Xu H. W., and Wang Z. X. Experiment study on anti-freezing adhesive turnabout roller, J. Mech. Strength, 2015.
18. Wang C. H., Qu H., Xu H. W., Wang Z. X., An D., and Li H. J. Test specimen of coal freezing adhesive strength, China Patent CN204855337U, filed July 29, 2015, and issued December 9, 2015.
РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД
УДК 620.17:679.85
ОЦЕНКА УДЕЛЬНОЙ ЗАТРАТЫ ЭНЕРГИИ И УРОВНЯ ШУМА В ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ ПРИРОДНОГО КАМНЯ СОГЛАСНО ЗНАЧЕНИЯМ ТВЕРДОСТИ ПО ЛИБУ
Г. Экинджиоглу, Д. Акбай
Университет Ахи Эвран,
E-mail: gokhanekincioglu@gmail.com, 40300, г. Каман, Турция
Университет Чанаккале 18-го Марта, 17400, г. Чан, Турция
Определены значения твердости по Либу, Шору и Шмидту для различных образцов карбонатных пород. При помощи методов простой и множественной статистической регрессии рассмотрены соотношения между значениями твердости и параметрами обрабатываемости резанием (удельная энергия резания и уровень шума). Определено, что твердость по Либу может быть альтернативой твердости по Шору и Шмидту, так как позволяет оценить удельную энергию резания и уровень шума.
Природный камень, твердость по Шору, твердость по Шмидту, твердость по Либу, удельная энергия резания, уровень шума
DOI: 10.15372/FTPRPI20230303
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Bayram F. Estimation of unit energy from cutting and environment parameters in circular cutting of natural stones, AKU-J, Sci. Eng., 2020, Vol. 20. — P. 340 – 347.
2. Ekincioglu G., Guney A., Akbay D., and Altındag R. Estimation of hourly slab productions of circular saw cutting machines by artificial neural network (YSA) and regression analysis (RA) based on Marble Surface Hardness, Proc. of the 9th Int. Marble and Natural Stones Congress and Exhibition of Turkey, Antalya, 2017.
3. Siegesmund S. and Durrast H. Physical and mechanical properties of rocks, In: Stone in architecture, properties, durability, S. Siegesmund, R. Snethlage (eds.), Berlin, 2014. — P. 97 – 224.
4. Shalabi F. I., Cording E. J., and Al-Hattamleh O. H. Estimation of rock engineering properties using hardness tests, Eng. Geol., 2007, Vol. 90. — P. 138 – 147.
5. Celik M. Y., Yesilkaya L., Ersoy M., and Turgut T. Investigation of the relationship between grain size and Knoop hardness on carbonate natural stones, Mining, 2011, Vol. 50. — P. 29 – 40.
6. Bamford W. E., Van Duyse H., Nieble C., Rummel F., Broch E., Franklin J. A., Atkinson R. H., Tarkoy P. J., and Deere D. U. Suggested methods for determining hardness and abrasiveness of rocks, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstr., 1978, Vol. 15. — P. 89 – 97.
7. Celik S. F. and Cobanoglu I. Comparative investigation of Shore, Schmidt, and Leeb hardness tests in the characterization of rock materials, Environ. Earth Sci., 2019, Vol. 78. — P. 1 – 16.
8. Atkinson R. H. Hardness test for rock characterization, In: Comprehensive rock engineering: principles, practice and projects, J. A. Hudson (ed), Oxford, 1993. — P. 105 – 147.
9. Leeb D. Dynamic hardness testing of metallic materials, NDT Int. 12, 1979. — P. 274 – 278.
10. Wilhelm K., Viles H., and Burke O. Low impact surface hardness testing (Equotip) on porous surfaces — advances in methodology with implications for rock weathering and stone deterioration research, Earth. Surf. Process. Landf., 2016, Vol. 41. — P. 1027 – 1038.
11. Kompatscher M. Equotip — rebound hardness testing after D. Leeb, IMEKO TC5 Conference on hardness measurements theory and application in laboratories and industries, Washington, 2004.
12. Unver B. A statistical approach for practical determination of sawability of rocks, Mining, 1992, Vol. 31. — P. 17 – 25.
13. Buyuksagis I. S. Analysis of sawability of marbles with diamond disc block cutter machines, Osmangazi University, Ph. D. Thesis, 1998, Eskisehir. — P. 172.
14. Xu X. Friction Studies on the process in circular sawing of granites, Tribol. Lett., 1999, Vol. 7. — P. 221 – 227.
15. Yılmaz Gunes N., Goktan M., and Onargan T. Differences observed in the sawability characteristics of acidic and basic commercial granites, 5th Int. Min. Machinery Symp. and Exhibition of Turkey, Eskisehir, 2015.
16. Ucun I., Aslantas K., Tasgetiren S., and Buyuksagis I. S. Fracture path prediction of diamond segment in a marble cutting disc, Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct., 2008, Vol. 31. — P. 517 – 525.
17. Sengun N., Altındag R., and Koccaz C. E. The sawability analysis of some magmatic rocks in Isparta region, DEUFMD, 2009, Vol. 11. — P. 22 – 31.
18. Yurdakul M. and Akdas H. Prediction of specific cutting energy for large diameter circular saws during natural stone cutting. Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2012, Vol. 53. — P. 38 – 44.
19. Sengun N. and Altindag R. Prediction of specific energy of carbonate rock in industrial stones cutting process. Arab. J. Geosci., 2013, Vol. 6. — P. 1183 – 1190.
20. Yurdakul M. Effect of cutting parameters on consumed power in industrial granite cutting process performed with the multi-disc block cutter, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2015, Vol. 76. — P. 104 – 111.
21. Tumac D. Predicting the performance of large diameter circular saws based on Schmidt hammer and other properties for some Turkish carbonate rocks, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2015, Vol. 75. — P. 159 – 168.
22. Sarıısık G. and Ozkan E. Effects of natural rock properties on cutting forces, specific energy and specific cutting energy by four-axis machine. Arab. J. Geosci., 2018, Vol. 11. — P. 1 – 19.
23. Ekincioglu G. and Alt?ndag R. Investigation of the effect of boron carbide-added diamond sockets on cutting performance in granite cutting. Arab. J. Geosci., 2019, Vol. 12. — P. 170.
24. Ekincioglu G. Evaluation of the relationships between drillability index properties and rock sawability of various limestones. Suleyman Demirel University, M. S. Thesis, Isparta, 2008. — P. 94.
25. Sengun N. The effects of fracture toughness and brittleness of rocks on sawing efficiency with circular discs, Suleyman Demirel University, Ph. D. Thesis, Isparta, 2009. — P. 165.
26. TS EN 1936. Natural stone test methods — Determination of real density and apparent density, and of total and open porosity, Turkish Standards Institution, Ankara, 2010.
27. TS EN 14579. Natural stone test methods — Determination of sound speed propagation, Turkish Standards Institution, Ankara, 2006.
28. TS EN 14157. Natural stone test methods — Determination of the abrasion resistance, Turkish Standards Institution, Ankara, 2017.
29. TS EN 1926. Natural stone test methods — Determination of uniaxial compressive strength, Turkish Standards Institution, Ankara, 2007.
30. TS EN 12372. Natural stone test methods — Determination of flexural strength under concentrated load, Turkish Standards Institution, Ankara, 2007.
31. ISRM. Rock characterization, testing and monitoring — ISRM Suggested Methods, E. T. Brown (ed), Pergamon Pres, Oxford, 1981.
32. ISRM. Suggested method for determining point load strength. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech., 1985, Vol. 22. — P. 51 – 60.
33. ISRM. Rock characterization, testing and monitoring — ISRM Suggested Methods, E. T. Brown (ed), Pergamon Pres, Oxford, 2007.
34. Altındag R. and Guney A. ISRM suggested method for determining shore hardness value for rock, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2006, Vol. 43. — P. 996 – 997.
35. Sengun N., Altındag R., and Demirdag S. Investigation into variations of saw rotation and noise level in cutting by circular saw, Pamukkale Univ. Muh. Bilim. Derg., 2013, Vol. 19. — P. 121 – 126.
УДК 666.973.2
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОРКРЕТ-БЕТОНА С РЕГЕНЕРИРОВАННЫМ ЗАПОЛНИТЕЛЕМ ИЗ СТРОИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ
Г. Кюлекчи, М. Чуллу, А. О. Йилмаз
Университет Гюмюшхане,
Е-mail: gkulekci@gumushane.edu.tr, 29100, г. Гюмюшхане, Турция
Технический университет Карадениз,
Е-mail: aoyilmaz@ktu.edu.tr, 61080, г. Трабзон, Турция
Рассмотрена возможность применения строительных отходов, измельченных до требуемых фракций, в качестве заполнителя для торкрет-бетона. Проведены прочностные испытания цилиндрических образцов и плит с полимерными волокнами. Отмечается, что с увеличением доли регенерированного заполнителя прочность на одноосное сжатие цилиндрических образцов снижается на 10 – 30 %, при этом скорость ультразвуковых волн увеличивается. Зафиксировано увеличение ударной вязкости в образцах бетона, приготовленных путем замены природного заполнителя на 50 % регенерированным заполнителем с использованием дополнительно полимерных волокон. Выявлено, что данные заполнители в торкрет-бетоне положительно взаимодействуют с полимерным волокном и могут служить альтернативой природным заполнителям с целью снижения загрязнения окружающей среды строительными отходами.
Строительные отходы, испытание плит, регенерированный заполнитель, торкрет-бетон, управление отходами
DOI: 10.15372/FTPRPI20230304
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Hemphill G. B. Practical tunnel construction, Hoboken, NJ, USA, John Wiley & Sons, Inc., 2012.
2. Won J. P., Hwang U. J., Kim C. K., and Lee S. J. Mechanical performance of shotcrete made with a high-strength cement-based mineral accelerator, Constr. Build. Mater., 2013, Vol. 49. — P. 175 – 183.
3. Kulekci G. Effect of different synthetic fiber using shotcrete on ultrasonic pulse velocity, Int. Undergr. Excav. Symp., 2018. — P. 493 – 499.
4. Kulekci G. Comparison of field and laboratory result of fiber reinforced shotcrete application, Period Polytech. Civ. Eng., 2021, Vol. 65. — P. 463 – 473.
5. Decker J., Madsen P., Gall V., and O’Brien T. Use of synthetic, fiber-reinforced, initial shotcrete lining at Devil’s slide tunnel project in California, Transp. Res. Rec., 2012. — P. 147 – 154.
6. Kulekci G. and Yılmaz A. O. Classification of rock and support applications far tunneling, Sample of Environmental Road in Gumushane, Proc. 4th Int. Undergr. Excav. Symp., 2016. — P. 535 – 540.
7. Kulekci G., Kesimal A., Yılmaz T., and Deniz A. Investigation of shotcrete support in gumushane mastra gold mine, Ulus. K?rmatas Sempozyurnu, 2015. — P. 221 – 229.
8. Kulekci G. and Cullu M. The Investigation of mechanical properties of polypropylene fiber-reinforced composites produced with the use of alternative wastes, J. Polytech., 2021. — 777832.
9. Cengiz O. and Turanli L. Comparative evaluation of steel mesh, steel fibre and high-performance polypropylene fibre reinforced shotcrete in panel test, Cem. Concr. Res., 2004, Vol. 34. — P. 1357 – 1364.
10. Ylmen R., Jaglid U., Steenari B.-M., and Panas I. Early hydration and setting of Portland cement monitored by IR, SEM and Vicat techniques, Cem. Concr. Res., 2009, Vol. 39. — P. 433 – 439.
11. Zeng Q., Li K., Fen-chong T., and Dangla P. Pore structure characterization of cement pastes blended with high-volume fly-ash, Cem. Concr. Res., 2012, Vol. 42. — P. 194 – 204.
12. Kulekci G. Slake durability of the volcanites of artvin region, Int. Conf. Civ. Environ. Geol. Min. Eng., 2019. — P. 1132 – 1139.
13. Liu W. V. and Apel D. B. Bindiganavile VS. Thermal properties of lightweight dry-mix shotcrete containing expanded perlite aggregate, Cem. Concr. Compos., 2014, Vol. 53. — P. 44 – 51.
14. Duarte G., Bravo M., de Brito J., and Nobre J. Mechanical performance of shotcrete produced with recycled coarse aggregates from concrete, Constr. Build. Mater., 2019, Vol. 210. — P. 696 – 708.
15. Leung C. K. Y., Lai R., and Lee A. Y. F. Properties of wet-mixed fiber reinforced shotcrete and fiber reinforced concrete with similar composition, Cem. Concr. Res., 2005, Vol. 35. — P. 788 – 795.
16. Bravo M., De Brito J., Pontes J., and Evangelista L. Durability performance of concrete with recycled aggregates from construction and demolition waste plants, Constr. Build. Mater., 2015, Vol. 77. — P. 357 – 369.
17. Malia M., de Brito J., Pinheiro M. D., and Bravo M. Construction and demolition waste indicators, Waste Manag. Res. J. Sustain Circ. Econ., 2013, Vol. 31. — P. 241 – 255.
18. Bai G., Zhu C., Liu C., and Liu B. An evaluation of the recycled aggregate characteristics and the recycled aggregate concrete mechanical properties, Constr. Build. Mater., 2020, Vol. 240. — 117978.
19. Elansary A. A., Ashmawy M. M., and Abdalla H. A. Effect of recycled coarse aggregate on physical and mechanical properties of concrete, Adv. Struct. Eng., 2021, Vol. 24. — P. 583 – 595.
20. Li J. T., Chen Z. P., Xu J.J., Jing C. G., and Xue J. Y. Cyclic behavior of concrete-filled steel tubular column–reinforced concrete beam frames incorporating 100 % recycled concrete aggregates, Adv. Struct. Eng., 2018, Vol. 21. — P. 1802 – 1814.
21. Zhang H. and Zhao Y. Performance of recycled aggregate concrete in a real project, Adv. Struct. Eng., 2014, Vol. 17. — P. 895 – 906.
22. Wang Y., Deng Z., Xiao J., and Sheng J. Mechanical properties of recycled aggregate concrete under multiaxial compression, Adv. Struct. Eng., 2020, Vol. 23. — P. 2529 – 2538.
23. Kulekci G. and Yılmaz A. O. Use of recycled aggregate from construction wastes in mining methods, Int. Particip. Cappadocia Geosci. Symp., 2018. — P. 212 – 217.
24. Kulekci G. Investigation of the utilization areas of construction and demolition wastes in the Black Sea region instead of aggregate and their areas of usage in the mining industry, Karadeniz Technical. Universty, 2018.
25. Kulekci G., Yılmaz A. O., and Cullu M. Experimental investigation of usability of construction waste as aggregates, J. Min. Env., 2021, Vol. 12. — P. 63 – 76.
26. Abou-Zeid Mohamed M. N. and Elkhidir E. M. Influence of key parameters on quality of dry-mix shotcrete, Transp. Res. Rec., 2002. — P. 51 – 55.
27. Teymur P., Pala S., and Yuksel E. Retrofitting of vulnerable reinforced concrete frames with wet-mixed shotcrete panels, Adv. Struct. Eng., 2012, Vol. 15. — P. 1 – 14.
28. Hooton R., Bernard E., and Pircher M. The influence of thickness on performance of fiber-reinforced concrete in a round determinate panel test, Cem. Concr. Aggregates, 2001, Vol. 23. — P. 27.
29. ASTM C42/C42M-20. Standard test method for obtaining and testing drilled cores and sawed beams of Concrete, 2020.
30. Silva R. V., De Brito J., and Dhir R. K. Performance of cementitious renderings and masonry mortars containing recycled aggregates from construction and demolition wastes, Constr. Build. Mater., 2016, Vol. 105. — P. 400 – 415.
31. Ceia F., Raposo J., Guerra M., Julio E., and de Brito J. Shear strength of recycled aggregate concrete to natural aggregate concrete interfaces, Constr. Build. Mater., 2016, Vol. 109. — P. 139 – 145.
32. Ferreira L., de Brito J., and Barra M. Influence of the pre-saturation of recycled coarse concrete aggregates on concrete properties, Mag. Concr. Res., 2011, Vol. 63. — P. 617 – 627.
33. Kou S. C. and Poon C. S. Enhancing the durability properties of concrete prepared with coarse recycled aggregate, Constr. Build. Mater., 2012, Vol. 35. — P. 69 – 76.
34. Cardoso R., Silva R. V., Brito J. de, and Dhir R. Use of recycled aggregates from construction and demolition waste in geotechnical applications: A literature review, Waste Manag., 2016, Vol. 49. — P. 131 – 145.
35. Rakshvir M. and Barai S. V. Studies on recycled aggregates-based concrete, Waste Manag. Res. J. Sustain. Circ. Econ., 2006, Vol. 24. — P. 225 – 233.
36. Fatemi S. and Imaninasab R. Performance evaluation of recycled asphalt mixtures by construction and demolition waste materials, Constr. Build. Mater., 2016, Vol. 120. — P. 450 – 456.
37. Weaver J. M. Geological factors significant in the assessment of rippability, Civ. Eng. South Africa, 1975, Vol. 17. — P. 313 – 316.
38. Soares D., de Brito J., Ferreira J., and Pacheco J. Use of coarse recycled aggregates from precast concrete rejects: Mechanical and durability performance, Constr. Build. Mater., 2014, Vol. 71. — P. 263 – 272.
39. Yang J. M., Kim J. K., and Yoo D. Y. Performance of shotcrete containing amorphous fibers for tunnel applications, Tunn. Undergr. Sp. Technol., 2017, Vol. 64. — P. 85 – 94.
40. Le Saout G., Lothenbach B., Hori A., Higuchi T., and Winnefeld F. Hydration of Portland cement with additions of calcium sulfoaluminates, Cem. Concr. Res., 2013, Vol. 43. — P. 81 – 94.
ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622.453
СИСТЕМНАЯ ФОРМАЛИЗАЦИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ФИЛЬТРАЦИОННОГО И ДИФФУЗИОННОГО МАССОПЕРЕНОСА ПРИ ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
М. В. Курленя, К. Х. Ли, В. Г. Казанцев, Ли Хи Ун, С. В. Кулявцева
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: kurlenya@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
АО “НЦ ВостНИИ”,
E-mail: leeanatoly@mail.ru, ул. Институтская, 3, 650002, г. Кемерово, Россия
ОАО ФНПЦ “Алтай”,
E-mail: wts-01@mail.ru, ул. Социалистическая, 1, 659322, г. Бийск, Россия
Рассмотрены механизмы массопереноса газа при создании обнажения в угольном массиве исходя из феноменологических представлений о его газоносности. Проведено разделение явления массопереноса на основные составляющие — фильтрацию и диффузию, позволившее выделить наиболее важные их черты в общем процессе движения газа.
Угольный пласт, дегазация, фильтрация, диффузия, сорбционное давление, концентрация газа, пористость
DOI: 10.15372/FTPRPI20230305
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеев А. Д., Айруни А. Т., Зверев И. В. Распад газоугольных твердых растворов // ФТПРПИ. — 1994. — № 3. — С. 65 – 70.
2. Желтов Ю. П., Золотарев П. П. О фильтрации газа в трещиноватых породах // ПМТФ. — 1962. — № 5. — С. 135 – 139.
3. Van Krevelen D. W. Coal, Amsterdam, Elsevier, 1993. — 1002 p.
4. Harpalani S. and Schraufnagel R. Shrinkage of coal matrix with release of gas and its impact on permeability of coal, Fuel, 1990, Vol. 69. — P. 551.
5. Кузнецов С. В., Трофимов В. А. Природа и механизм формирования газопроницаемых зон в угольных пластах // ФТПРПИ. — 1999. — № 1. — С. 21 – 27.
6. Малышев Ю. Н., Трубецкой К. Н., Айруни А. Т. Фундаментально-прикладные методы решения проблемы угольных пластов. — М.: ИАГН, 2000. — 519 с.
7. Алексеев А. Д., Айруни А. Т., Васючков В. Ф., Зверев И. В., Синолицкий В. В., Долгова М. О., Эттингер И. Д. Свойство органического вещества угля образовывать с газами метастабильные однофазные системы по типу твердых растворов. Открытие, диплом № 9. Заявка № А-016 от 30.06.94. — М., 1994. — Рег. № 16.
8. Полевщиков Г. Я., Непеина Е. С., Цуран Е. М. Разработка методики оценки термодинамики распада углеметановых геоматериалов // Вестн. КГТУ. — 2015. — № 6. — С. 13 – 18.
9. Ли К. Х., Казанцев В. Г., Ли Хи Ун, Зыков В. С., Иванов В. В. Влияние дегазационных скважин на кинетику состояния углеметановых пластов // Вестн. Научного центра по безопасности работ в угольной пром-сти. — 2023. — № 1. — С. 33 – 41.
10. Айруни А. Т., Галазов Р. А., Сергеев И. В. и др. Газообильность каменноугольных шахт СССР. Комплексное освоение газоносных угольных месторождений. — М.: Наука, 1990. — 213 с.
11. Кабирова С. В., Ворошилов В. Г., Портнов В. С., Ахматнуров Д. Р. Оценка газоносности пласта К10 в пределах Шерубайнуринского участка Карагандинского угольного бассейна // Изв. ТПУ. Инжиниринг георесурсов. — 2019. — Т. 330. — № 5. — С. 64 – 74.
12. Карнаухов А. П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. — Новосибирск: Наука, 1999. — 470 с.
13. Кузнецов С. В., Трофимов В. А. Основная задача теории фильтрации газа в угольных пластах // ФТПРПИ. — 1999. — № 5. — С. 13 – 18.
14. Малинникова О. Н., Трофимов В. А., Филиппов Ю. А. Соотношение сорбированного и свободного газа в угольном пласте // Современные проблемы в горном деле и методы моделирования горно-геологических условий при разработке месторождений полезных ископаемых. — Кемерово: КГТУ, 2015. — 8 с.
15. Бэкман И. Н. Математика диффузии. — М.: ОнтоПринт, 2016. — 399 с.
16. Калугина Н. А. Взаимное влияние диффузии и фильтрации в процессе истечения метана из угольного массива // Физика и техника высоких давлений. — 2010. — Т. 20. — № 3. — С. 140 – 149.
17. Алексеев А. Д., Василенко Т. А., Гуменник К. В., Калугина Н. А., Фельдман Э. П. Диффузионно-фильтрационная модель выхода метана из угольного пласта // Журн. техн. физики. — 2007. — Т. 77. — Вып. 4. — С. 65 – 75.
18. Стариков Г. П., Юрченко В. М., Мельник Т. Н., Худолей О. Г., Кравченко А. В. Активация диффузии метана в угле под воздействием изменяющихся механических и термодинамических параметров пласта // Физика и техника высоких давлений. — 2019. — Т. 29. — № 3. — С. 122 – 130.
19. Лейбензон Л. С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. — М.: ОГИЗ, 1947. — 244 с.
УДК 622.831
ОЦЕНКА ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ НАЛЕГАЮЩЕЙ ТОЛЩИ ПОРОД ПРИ ОТРАБОТКЕ СЛЕПОГО РУДНОГО ТЕЛА НА ШЕРЕГЕШЕВСКОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ
А. А. Еременко, В. А. Штирц, В. С. Писарев
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: eremenko@ ngs.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
АО Филиал-сегмент “Горнорудные активы” ЕВРАЗ ЗСМК,
Е-mail: Vladimir.Shtirts@evraz.com, ул. Советская, 1а, 652971, п. г. т. Шерегеш, Россия
Сибирский государственный университет геосистем и технологий,
E-mail: v.s.pisarev@sgugit.ru, ул. Плахотного, 10, 630108, г. Новосибирск, Россия
Дана геомеханическая оценка состояния подработанной толщи пород до и после образования провала на земной поверхности при выемке слепого рудного тела на участке Подрусловый. С помощью геофизических методов проведены экспериментальные исследования по установлению динамики размеров породного целика над выработанным пространством. Гравиметрической съемкой, совмещенной с ортофотопланом, и с помощью измерительных скважин определены контуры подземного пространства и параметры провала. Методом математического моделирования оценены зоны концентраций напряжений и разрушений во вмещающем массиве в районе измерительных скважин. Разработаны профилактические мероприятия по обеспечению безопасности дальнейшего ведения горных работ на участке Подрусловый Шерегешевского месторождения.
Налегающая толща пород, породный целик, выработанное пространство, рудное тело, гравиметрическая съемка, система разработки, руда, толчки, месторождение
DOI: 10.15372/FTPRPI20230306
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Еременко А. А., Шапошник Ю. Н., Филиппов В. Н., Конурин А. И. Развитие научных основ безопасной и эффективной геотехнологии при освоении удароопасных месторождений Западной Сибири и Крайнего Севера // Горн. журн. — 2019. — № 10. — С. 33 – 39.
2. Еременко А. А., Еременко В. А., Гайдин А. П. Горно-геологические и геомеханические условия разработки железорудных месторождений в Алтае-Саянской складчатой области. — Новосибирск: Наука, 2009. — 224 с.
3. Калугин А. С., Калугина Т. С., Иванов В. И. и др. Железорудные месторождения Сибири. — Новосибирск: Наука, 1981. — 238 с.
4. Кузнецов В. А. Тектоническое районирование и основные черты эндогенной металлогенности Горного Алтая // Вопросы геологии и металлогении Горного Алтая. — Новосибирск: ИГГ СО АН СССР, 1963. — Вып. 13. — С. 7 – 70.
5. Рудные месторождения СССР / под ред. В. И. Смирнова. — М.: Недра, 1978. — Т. 1. — 352 с.
6. Курленя М. В., Еременко А. А., Шрепп Б. В. Геомеханические проблемы разработки железорудных месторождений Сибири. — Новосибирск: Наука, 2001. — 184 с.
7. Кононов А. Н., Шрепп Б. В., Кононов О. А., Никитин В. Н., Крылова О. А. Явление пульсационного горизонтального напряжения в горных породах и рудах эксплуатируемых железорудных месторождений юга Сибири // Горн. журн. — 1995. — № 8. — С. 9 – 11.
8. Указания по безопасному ведению горных работ на Таштагольском месторождении, склонного и опасного по горным ударам. — Новосибирск – Новокузнецк, 2021. — 74 с.
9. Khademian Z. and Ugur O. Computational framework for simulating rock burst in shear and compression, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2018, Vol. 110. — P. 279 – 290.
10. Xia-Ting Feng, Jianpo Liu, Bingrui Chen, Yaxun Xiao, Guangliang Feng, and Fengpeng Zhang. Monitoring, Warning, and Control of Rockburst in Deep Metal Mines, Eng., 2017, Vol. 3, Issue 4. — P. 538 – 545.
11. Anderson N. G. Information as a physical quantity, Information Sci., 2017, Vol. 415 – 416. — P. 397 – 413.
12. Yang Yu, Ka-zhong Deng, Yi Luo, Shen-en Chen, and Hui-fu Zhuang. An improved method for long-term stability evaluation of strip mining and pillar design, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2018, Vol. 107. — P. 25 – 30.
13. Кочарян Г. Г., Золотухин С. Р., Калинин Э. В., Панасьян Л. Л., Спунгин В. Г. Напряженно-деформированное состояние массива горных пород Коробковского железорудного месторождения на участке зоны тектонических нарушений // ФТПРПИ. — 2018. — № 1. — C. 16 – 24.
14. Кропоткин П. Н. Результаты измерений напряженного состояния горных пород в Скандинавии, в Западной Европе, в Исландии, Африке и Северной Америке. — М.: Наука, 1973. — 188 с.
15. Барышников В. Д., Гахова Л. Н. Геомеханические условия применения слоевой системы разработки кимберлитовой трубки “Интернациональная” // ФТПРПИ. — 2009. — № 2. — С. 46 – 55.
16. Маловичко А. К., Костицын В. И., Тарунина О. Л. Детальная гравиразведка на нефть и газ. — М.: Недра, 1989. — 224 с.
17. Инструкция по гравиметрической разведке. — М.: Недра, 1975. — 88 с.
18. Гвоздарев Ю. К. Методика обнаружения эпицентра подземного ядерного взрыва по гравиметрическим данным // Горн. журн. — 2007. — № 4. — С. 121 – 127.
19. Еременко А. А., Гаврилов А. Г., Штирц В. А., Писарев В. С. Оценка геомеханического состояния породного целика между земной поверхностью и кровлей выработанного пространства при отработке слепого рудного тела на Шерегешевском месторождении // Горн. журн. — 2022. — № 1. — С. 68 – 73.
20. Слепцов С. Н., Еременко А. А., Лефтор В. В., Приб В. В. Развитие способов разгрузки массива горных пород при ведении очистных работ на удароопасном железорудном месторождении // Безопасность труда в промышленности. — 2021. — № 12. — С. 7 – 12.
21. ПТБ-88. Правила по технике безопасности на топографо-геодезических работах. — М.: Недра, 1991. — 303 с.
22. ГКИНП-02-033-82. Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500. — М.: Недра, 1982. — 98 с.
23. Правила закрепления центров пунктов спутниковой геодезической сети. — М.: ЦНИИГАиК, 2001. — 30 с.
24. ГКИНП (ГНТА)–04-0122-88. Инструкция по развитию высокоточной государственной гравиметрической сети России. — М.: ЦНИИГАиК, 2004. — 220 с.
25. Писарев В. С. Исследование развития контура провала в районе горы Буланже // Вестн. СГУГиТ. — 2021. — Т. 26. — № 2. — С. 28 – 36.
УДК 622.272
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ХЛОРИДНЫХ ШАХТНЫХ ВОД ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТВЕРДЕЮЩИХ ЗАКЛАДОЧНЫХ СМЕСЕЙ
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 возможности применения высокоминерализованной шахтной воды с повышенным содержание хлорид-ионов для приготовления твердеющих закладочных смесей на основе цемента. Определены реологические и механические свойства твердеющей закладки экспериментальных составов с разным расходом цемента на однородном и комбинированном заполнителях, затворенных водопроводной и шахтной водой с содержанием хлорид-ионов до 0.75 % от массы цемента. Рассчитаны прочности, модули упругости и коэффициенты Пуассона образцов твердеющей закладки на шахтной и водопроводной воде в возрасте 28, 60, 90 и 360 сут нормального твердения. Установлено, что прочностные, упругие и деформационные свойства образцов твердеющей закладки экспериментальных составов на шахтной воде на протяжении всего срока наблюдений изменяются аналогично таким же составам на водопроводной воде с отклонением ± 10 % по прочности и ± 4 % по деформациям. Содержание хлорид-ионов в шахтной воде не оказывает негативного влияния на реологические свойства смеси, процессы образования цементного камня и динамику набора прочности затвердевшего материала.
Твердеющая закладка, вода затворения, высокоминерализованные шахтные воды, прочность на одноосное сжатие, статический модуль упругости, коэффициент Пуассона
DOI: 10.15372/FTPRPI20230307
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Gavrishin A. I. Formation patterns of the chemical composition of mine waters in Eastern Donbas, Doklady Earth Sci., 2018, Vol. 481, No. 1. — P. 916 – 917.
2. Горная энциклопедия: [в 5 т.] / гл. ред. Е. А. Козловский. — М.: Сов. энцикл., 1984 – 1991.
3. Куликова А. А., Сергеева Т. И., Овчинникова Е. И., Хабарова Ю. А. Формирование шахтных вод и анализ способов их очистки // ГИАБ. — 2020. — № 7. — С. 135 – 145.
4. Смоляго Г. А., Крючков А. А., Дрокин С. В., Дронов А. В. Исследование аспектов хлоридной коррозии железобетонных конструкций // Вестн. БелГТУ им. В. Г. Шухова. — 2014. — № 2. — С. 22 – 24.
5. Леонович С. Н., Степанова А. В. Моделирование хлоридной агрессии на высококачественный бетон для обеспечения расчетного срока эксплуатации // Системные технологии. — 2016. — № 2 (19). — С. 75 – 85.
6. Розенталь Н. К., Степанова В. Ф., Чехний Г. В. О максимально допустимом содержании хлоридов в бетоне // Строит. материалы. — 2017. — № 1 – 2. — С. 82 – 85.
7. Cullu M. and Arslan M. The effects of chemical attacks on physical and mechanical properties of concrete produced under cold weather conditions, Construction and Building Materials, 2014, Vol. 57. — Р. 53 – 66.
8. Гарибов Р. Б., Овчинников И. И. Моделирование проникания хлоридсодержащих сред в железобетонные конструктивные элементы // Бетон и железобетон. — 2010. — № 4. — С. 26 – 28.
9. Овчинников И. И., Чэнь Т., Овчинников И. Г. Вероятностное моделирование железобетонной сваи при совместном действии нагрузки и хлоридсодержащей среды // Региональная архитектура и строительство. — 2016. — № 4 (29). — С. 55 – 61.
10. Курилко А. С., Дроздов А. В., Алексеев К. Н., Никифорова А. Д. Влияние хлоридных кальциевых рассолов на прочность торкрет-бетона, изготовленного на основе местных заполнителей (на примере рудника “Удачный”) // ГИАБ. — 2014. — № 2. — С. 17 – 21.
11. Пат. 2396434 РФ. Закладочная смесь / Ю. А. Дойников, А. Н. Монтянова, А. И. Ефимов и др., 2010.
12. Крупник Л. А., Шапошник Ю. Н., Шапошник С. Н., Турсунбаева А. К. Технология закладки на горнодобывающих предприятиях Казахстана // ФТПРПИ. — 2013. — № 1. — С. 95 – 105.
13. Березиков Е. П., Крупник Л. А., Шапошник Ю. Н., Шапошник С. Н. Пути диверсификации компонентов закладочных смесей в технологическом процессе приготовления закладки // Горн. журн. Казахстана. — 2009. — № 4. — С. 16 – 19.
14. Рубашкина Т. И., Корнейчук М. А. Твердеющие закладочные смеси на основе некондиционных природных песков // Горн. журн. — 2020. — № 10. — С. 84 – 90.
15. 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.
16. Невилль А. М. Свойства бетона / Сокр. пер. с англ. канд. техн. наук В. Д. Парфенова и Т. Ю. Якуб. — М.: Стройиздат, 1972. — 344 с.
УДК 622.031; 622.272.6; 622.831.325
ОСОБЕННОСТИ ПОДДЕРЖАНИЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В УСЛОВИЯХ ОТРАБОТКИ СВИТЫ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ КУЗБАССА
А. А. Исаченко, М. Г. Коряга
ОУК “Южкузбассуголь”, филиал “Шахта “Ерунаковская-VIII”,
E-mail: metall_kuzbass@mail.ru, просп. Курако, 33, 654006, г. Новокузнецк, Россия
Сибирский государственный индустриальный университет,
E-mail: R7080@yandex.ru, ул. Кирова, 42, 654007, г. Новокузнецк, Россия
Исследовано влияние конвергенции кровли и почвы подготовительных горных выработок на их состояние в условиях отработки свит угольных пластов Кузбасса. Выделены горно-геологические и горнотехнические условия, влияющие на деформацию горных выработок. Предложена классификация горных выработок по их расположению относительно отрабатываемого и надрабатываемого угольных пластов в свите. Проведен анализ параметров и установлены этапы деформирования горных пород в виде первичной и вторичной конвергенции пород почвы и кровли подготовительных выработок. Первичная конвергенция наблюдается в расположенных параллельно выработанному пространству подготовительных горных выработках, пройденных в надрабатываемом нижнем слое мощного пласта, при отработке пласта средней мощности и в надрабатываемом пласте в почве выработки. Вторичная конвергенция происходит в подготовительных горных выработках в зоне опорного давления от ранее отработанного выемочного участка.
Горнодобывающие предприятия, конвергенция, поддир почвы, надрабатываемый пласт, горное давление
DOI: 10.15372/FTPRPI20230308
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Апалькова Т. Г., Левченко К. Г. Основные тенденции мирового рынка угля в краткосрочной перспективе // Уголь. — 2022. — № 11 (1160). — С. 32 – 37.
2. Ванякин О. В. Обоснование параметров технологических схем отработки сближенных пологих угольных пластов: автореф. дис. … канд. техн. наук. — СПб.: Национальный минерально-сырьевой университет “Горный”, 2016. — 20 с.
3. Разработка весьма сближенных пластов на шахтах Кузбасса / П. В. Егоров, Б. В. Красильников, С. И. Калинин, В. Н. Замышляев. — Прокопьевск: КузНИУИ, 1992. — 286 с.
4. Протодъяконов М. М. Давление горных пород и рудничное крепление. Ч. I. — М.: ГИЗ, 1931. — 104 с.
5. Якоби О. Практика управления горным давлением. — М.: Недра, 1987. — 566 с.
6. О влиянии ширины выработанного пространства лавы на конвергенцию пород в подготовительной выработке / О. В. Князьков, В. Д. Рябичев, Ю. Н. Спичак, Н. Н. Палейчук // Сб. науч. тр. ДонГТУ. — 2021. — № 22 (65). — С. 16 – 20.
7. Тормышева О. А., Деев П. В., Монина О. С., Фомин А. В. Определение параметров сейсмического воздействия на основе измерения конвергенций точек контура выработки // Фундаментальные основы, теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики: Материалы ХVIII Междунар. молодежной науч.-практ. конф. 28 – 30 августа 2017 г. — Новочеркасск: ООО “Лик”, 2017. — С. 48 – 50.
8. Курленя М. В., Миренков В. Е. Оценка деформирования угольного пласта с выработкой на основе идентификации параметров обрушения пород кровли // ФТПРПИ. — 2020. — № 4. — С. 3 – 10.
9. Исаченко А. А., Петрова О. А. Анализ влияния изменчивости горно-геологических и горнотехнических параметров на форму и размеры блоков панелей и выемочных столбов в пределах шахтных полей // Вестн. СибГИУ. — 2016. — № 3. — С. 15 – 18.
10. Исаченко А. А., Петрова Т. В. Оценка эффективности способов предотвращения пучения пород почвы штреков при отработке свиты весьма сближенных угольных пластов // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2016: Материалы ХVI Междунар. науч.-практ. конф. 23 – 24 ноября 2016 г. — Кемерово: КузГТУ, 2016.
11. Исаченко А. А. Геомеханическое обоснование способов управления горным давлением при подземной разработке весьма сближенных угольных пластов: дис. … канд. техн. наук. — Кемерово, 2018. — 149 с.
12. Казанин О. И., Сидоренко А. А., Ермаков А. Ю., Ванякин О. В. Обоснование параметров подготовки выемочных участков при отработке свит пластов длинными забоями // ГИАБ. — 2014. — № 3. — С. 3 – 12.
13. Лазаревич Т. И., Мазикин В. П., Малый И. А., Ковалев В. А., Поляков А. Н., Харкевич А. С., Шабаров А. Н. Геодинамическое районирование Южного Кузбасса. — Кемерово: Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела — межотраслевой научный центр ВНИМИ, 2006. — 181 с.
14. Быкадоров А. И., Ларичкин П. М., Свирко С. В. Геотехнические аспекты проектирования и разработки угольных месторождений комбинированным (открыто-подземным) способом // Рациональное освоение недр. — 2014. — № 5 – 6. — С. 82 – 92.
ГОРНОЕ МАШИНОВЕДЕНИЕ
УДК 62-135
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОСЕВЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ, РЕВЕРСИРУЕМЫХ ВРАЩЕНИЕМ НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА
А. М. Красюк, П. В. Косых
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: krasuk@cn.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Выполнен аэродинамический расчет схем осевых вентиляторов, имеющих рабочее колесо и входной направляющий аппарат, которые реверсируются путем остановки рабочего колеса и приведением направляющего аппарата во вращение. Это значительно увеличивает производительность вентилятора в реверсивном режиме работы. Разработана методика расчета углов поворота лопаток, позволяющая получать требуемые параметры потока при реверсировании. Определены области расчетных параметров аэродинамических схем осевых вентиляторов, в которых реализуется эффективное реверсирование предлагаемым способом. Рассмотрена задача проектирования вентилятора, обладающего близкими аэродинамическими характеристиками в прямом и реверсивном режимах. Получены зависимости коэффициента закручивания потока в направляющем аппарате от коэффициента осевой скорости, обеспечивающие геометрически подобные профили лопаток колеса и аппарата на среднем радиусе.
Реверсивный осевой вентилятор, аэродинамическая схема вентилятора, способ реверсирования, вращающийся направляющий аппарат
DOI: 10.15372/FTPRPI20230309
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Krasyuk A. M., Lugin I. V., Kosykh P. V., and Russky E. Y. Substantiation of life extension method for two-stage axial flow fans for main ventilation, J. Min. Sci., 2019, Vol. 55, No. 3. — P. 478 – 493.
2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности “Правила безопасности в угольных шахтах”. Сер. 05. Вып. 40. — М.: ЗАО “Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности”, 2017. — 198 с.
3. Брусиловский И. В. Аэродинамический расчет осевых вентиляторов. — М.: Машиностроение, 1986. — 288 с.
4. Krasyuk A. M. and Russky E. Y. Optimizing design of blades for high-speed axial fans, J. Min. Sci., 2020, Vol. 56, No. 6. — P. 1024 – 1031.
5. Пат. 2439379 РФ. Рабочее колесо вентилятора с механизмом поворота лопаток / Н. Н. Петров // Опубл. в БИ. — 2012. — № 1.
6. Носырев Б. А., Белов С. В. Вентиляторные установки шахт и метрополитенов. — Екатеринбург: УГГГА, 2000. — 278 с.
7. Левин Е. М. Эффективность реверсирования шахтных осевых вентиляторов изменением направления вращения. — М.: МИРГЭ, 1962. — С. 125 – 135.
8. Брусиловский И. В. Аэродинамические схемы и характеристики осевых вентиляторов ЦАГИ. — М.: Недра, 1978. — 198 с.
9. Abdolmaleki M., Afshin H., and Farhanieh B. Performance analysis of elliptic-profile airfoil cascade for designing reversible axial flow fans, AIAA J., 2019. DOI:10.2514/1.J057843.
10. Spasic Z., Jovanovic M., and Bogdanovic-Jovanovic J. Design and performance of low-pressure reversible axial fan with doubly curved profiles of blades, J. Mech. Sci. Technol., 2018, Vol. 32, No. 8. — P. 3707 – 3712.
11. Московко Ю. Г. Методика проектирования и разработка энергоэффективных осевых вентиляторов с профилями лопаток специальной формы: дис. … канд. техн. наук. — СПб., 2011. — 134 с.
12. Грехнева Е. Ю. Разработка аэродинамических схем с S-образными лопатками рабочих колес для реверсивных, неповоротно-лопастных осевых вентиляторов: дис. … канд. техн. наук. — Новосибирск, 2012. — 132 с.
13. Barnabei V. F., Castorrini A., Corsini A., and Rispoli F. Morphing of reversible axial fan blade: A FSI-FEM Study, J. Turbomachinery, 2022, Vol. 144, No. 9. — 091013.
14. Benisek M. H., Cantrak D. S., Ilic D. B., and Jankovic N. Z. New design of the reversible jet fan, Proc., 2020, Vol. 8, No. 12. — 1671.
15. Bogdanovic B., Spasic Z., and Bogdanovic-Jovanovic J. Low-pressure reversible axial fan designed with different specific work of elementary stages, Thermal Sci., 2012, Vol. 16, Suppl. 2. — P. S605 – S615.
16. Abbaszadeh M., Parizi P. N., and Taheri R. A novel approach to design reversible counter rotating propeller fans, Proc. ASME 2012 Gas Turbine India Conf. GTINDIA 2012-9657. — P. 265 – 270. 17. Пат. 2726239 РФ. Способ реверсирования вентилятора с двумя рабочими колесами / А. М. Красюк, И. В. Лугин, П. В. Косых // Опубл. в БИ. — 2020. — № 19.
18. Красюк А. М., Косых П. В. Разработка шахтных осевых вентиляторов с повышенной производительностью в реверсивном режиме // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2021. — Т. 8. — № 1. — С. 230 – 237.
19. Lieblein S. Analysis of experimental low-speed and stall characteristics of two-dimensional compressor blade cascades, NACA Res. Memorandum E57A28, 1957. — 65 p.
20. Abdolmaleki M., Bishe E. M., Afshin H., and Farhanieh B. Numerical and experimental study of a reversible axial flow fan, Int. J. Computational Fluid Dynamics, 2020. DOI:10.1080/10618562.2020.1721481.
21. Cyrus V., Pelnar J., and Cyrus J. Reversing of axial flow fans for ventilation, Proc. ASME Turbo Expo 2011, GT2011.
22. ANSYS CFX-Solver Theory Guide — Release 12.1, 2009, ANSYS, Inc.
23. Пугачев П. В., Свобода Д. Г., Жарковский А. А. Расчет и проектирование лопастных гидромашин. Расчет вязкого течения в лопастных турбомашинах с использованием пакета ANSYS CFX. — СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2016. — 120 с.
24. ГОСТ 10921-2017. Вентиляторы радиальные и осевые. Методы аэродинамических испытаний. — М.: Стандартинформ, 2018. — 45 с.
УДК 622.23.05
ОБОСНОВАНИЕ ФОРМЫ УДАРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МОЛОТКОВОГО РОТОРА ИНЕРЦИОННО-УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ
Е. Г. Куликова, С. Я. Левенсон, А. В. Морозов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: shevchyk_78@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Росси
Новосибирский государственный технический университет,
E-mail: e.kulikova@corp.nstu.ru, ул. Немировича-Данченко, 136, 630087, г. Новосибирск, Россия
Приведен краткий аналитический обзор средств механизации, применяемых для оборки откосов карьеров. Описан инерционно-ударный метод разрушения породного массива в сравнении с послойным фрезерованием. Рассмотрено устройство для разработки откосов карьеров, рабочим оборудованием которого является молотковый ротор, реализующий инерционно-ударное разрушение. Представлена методика и результаты численных и лабораторных исследований динамики такого оборудования, позволившие определить рациональный диапазон значений угла заострения каждого молотка, а также предпочтительную частоту наносимых ими ударов, обеспечивающие минимальные энергозатраты на привод молоткового ротора и наименьшую передачу сил реакции породного массива на поддерживающие элементы ротора при сохранении производительности процесса разрушения.
Оборка откосов, инерционно-ударный рабочий орган, потребляемый электрический ток, амплитуда вибрации поддерживающих элементов, производительность отбойки
DOI: 10.15372/FTPRPI20230310
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Регионы Севера и Арктики Российской Федерации: современные тенденции и перспективы развития: монография / под ред. Т. П. Скуфьиной, Н. А. Серовой. — Апатиты: КНЦ РАН, 2017. — 171 с.
2. Глобальные тенденции освоения энергетических ресурсов Российской Арктики. Ч. II. Мониторинг освоения арктических энергетических ресурсов / под ред. С. А. Агаркова, В. И. Богоявленского, С. Ю. Козьменко, В. А. Маслобоева, М. В. Ульченко. — Апатиты: КЦН РАН, 2019. — 177 с.
3. Feng Gao, Cong Li, Xin Xiong, Yanan Zhang, and Keping Zhou. Dynamic behaviors of water-saturated and frozen sandstone subjected to freeze-thaw cycles, J. Rock Mech. Geotech. Eng., 2022, Vol. 15, Issue 2.
4. Методическое пособие по определению углов откосов уступов и углов наклона бортов карьеров, сложенных многолетнемерзлыми породами. — Л.: ВНИМИ, 1972. — 106 с.
5. Чебан А. Ю. Технология доработки месторождений кимберлитов с применением канатной системы подъема горной массы // Технология и техника разработки месторождений полезных ископаемых. — 2019. — № 42 (4). — С. 495 – 501.
6. Саканцев Г. Г., Ческидов В. И., Зырянов И. В., Акишев А. Н. Обоснование параметров уклонов вскрывающих выработок при открытой разработке глубокозалегающих месторождений // ФТПРПИ. — 2018. — № 1. — С. 87 – 96.
7. Ogger C., Fenoglio T. M., Godio A., and Vinai R. Overburden management in open pits: options and limits in large limestone quarries, Int. J. Min. Sci. Technol., 2019, Vol. 29, Issue 2. — P. 217 – 228.
8. Мелихов М. В., Чащинов Г. В. Применение технологии скейлинг для защиты карьерного автотранспорта от камнепадов // Тр. Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. — 2017. — № 14. — С. 311 – 314.
9. Тимофеева Ю. В., Суксова С. А., Усольцева Л. А. Контроль устойчивости бортов карьера с помощью радиолокаторов MSR // Вестн. Евразийской науки. — 2020. — № 4. — Т. 12. — С. 23 – 32.
10. Молчанов В. П., Акимов В. А., Соклов Ю. И. Риски чрезвычайных ситуаций в Арктической зоне Российской Федерации. — М.: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2011. — 300 с.
11. Zhiwu Zhu, Tiantian Fu, Jianguo Ning, and Bin Li. Mechanical behavior and constitutive model of frozen soil subjected to cyclic impact loading, Int. J. Impact Eng., 2023, Vol. 175. — 104531.
12. Jarman D. and Harrison S. Rock slope failure in the British mountains, Geomorphology, 2019, Vol. 340. — P. 202 – 233.
13. Asr E. T., Kakaie R., Ataei M., and Mohammadi M. R. T. A review of studies on sustainable development in mining life cycle, J. Cleaner Product., 2019, Vol. 229. — P. 213 – 231.
14. Ismail A., Safuan A. R. A., Sa’ari R., Rasib A. W., Mustaffar M., Abdullah R. A., Kassim A., Yusof N. M., Rahaman N. A., and Kalatehjari R. Application of combined terrestrial laser scanning and unmanned aerial vehicle digital photogrammetry method in high rock slope stability analysis: A case study, Measurement, 2022, Vol. 195. — 111161.
15. Alejano L. R., Pons B., Bastante F. G., Alonso E., and Stockhausen H. W. Slope geometry design as a means for controlling rockfalls in quarries, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2007, Vol. 44, Issue 6. — P. 903 – 921.
16. Kodama J., Nishiyama E., and Kaneko K. Measurement and interpretation of long-term deformation of a rock slope at the Ikura limestone quarry, Japan, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2009, Vol. 46, Issue 1. — P. 148 – 158.
17. Жиров Д. В., Рыбин В. В., Климов С. А., Мелихова Г. С., Завьялов А. А. Проведение комплексного инженерно-геологического районирования для обоснования объектов и видов работ по закреплению/стабилизации уступов карьера (Ч. I) // Инженерная защита. — 2014. — № 2. — С. 22 – 31.
18. Мелихов М. В., Мелихов Д. В. Опыт защиты людей при проведении инженерных изысканий на карьерных уступах // Проблемы недропользования. — 2017. — № 1. — С. 175 – 181.
19. Medolago A. and Melzi S. A flexible multi-body model of a surface miner for analyzing the interaction between rock-cutting forces and chassis vibrations, Int. J. Min. Sci. Technol., 2021, Vol. 31, Issue 3. — P. 365 – 375.
20. Федулов А. И., Лабутин В. Н. Ударное разрушение мерзлых грунтов и горных пород // ФТПРПИ. — 1995. — № 5. — С. 57 – 61.
21. 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.
22. Кузнецов В. И., Маттис А. Р., Ташкинов А. С., Васильев Е. И., Зайцев Г. Д. Эффективность экскавации вскрышных пород на карьерах при использовании безвзрывной технологии // ФТПРПИ. — 1997. — № 5. — С. 100 – 107.
23. Герике П. Б. Разрушение горных пород дисковым инструментом машин для послойного фрезерования: автореф. … канд. тех. наук. — Кемерово, 2005. — 19 с.
24. Пат. 2278266 РФ. Режущий барабан для карьерной добычной машины непрерывного действия / А. Элер, Г. Кунце, Ф. Шрадер, Б. Петак, К. Поттенберг; заявитель и патентообладатель МАН Такраф Фердертехник ГМБХ (DE), № 2003129016/03; заявл. 29.09.2003 // Опубл. в БИ. — 2006. — № 17.
25. Пат. 2539479 РФ. Способ разработки сложноструктурного месторождения и рабочий орган для осуществления способа / А. Ю. Чебан, С. А. Шемякин, Н. П. Хрунина, заявитель и патентообладатель ИГД ДВО РАН, № 2013153700/03; заявл. 03.12.2013 // Опубл. в БИ. — 2015. — № 2.
26. Левенсон С. Я., Ланцевич М. А., Гендлина Л. И., Акишев А. Н. Новая технология и оборудование для безвзрывного формирования рабочей зоны глубоких карьеров // ФТПРПИ. — 2016. — № 5. — С. 125 – 132.
27. Пат. 2618806 РФ. Устройство для отработки откосов уступов / С. Я. Левенсон, В. А. Голдобин, М. А. Ланцевич, Л. И. Гендлина, В. М. Усольцев, А. В. Морозов, А. Н. Акишев; заявитель и патентообладатель ИГД СО РАН, № 2016100405; заявл. 11.01.2016 // Опубл. в БИ. — 2016. — № 14.
28. Куликова Е. Г., Морозов А. В. Результаты апробации инерционно-ударного метода разрушения горных пород // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. — 2022. — № 8. — С. 142 – 147.
29. Лукашевич А. А. Современные численные методы строительной механики. — Хабаровск: ХГТУ, 2003. — 135 с.
ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622.7
МОДИФИЦИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АНОМАЛЬНО СВЕТЯЩИХСЯ АЛМАЗОВ ЛЮМИНОФОРСОДЕРЖАЩИМИ КОМПОЗИЦИЯМИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СЕЛЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА РЕНТГЕНОЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ СЕПАРАЦИИ
В. А. Чантурия, В. В. Морозов, Г. П. Двойченкова, Е. Л. Чантурия
Институт проблем комплексного освоения недр РАН,
E-mail: dvoigp@mail.ru, Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия
Установлен механизм взаимодействия алмазоминеральной смеси с реагентом-модификато-ром, включающий стадию адгезионного закрепления люминофоров на зернах алмазов и кимберлита. Выбраны рациональные составы реагентов-модификаторов и параметры процесса, обеспечивающие эффективное закрепление люминофорсодержащих композиций на алмазах. Предложен критерий селективности воздействия реагентов-модификаторов на спектральные характеристики алмазов, применение которого обеспечивает выбор режимов извлечения слабо и аномально люминесцирующих алмазов из кимберлитов рентгенолюминесцентной сепарацией. Определены рациональные параметры варьирования состава органического коллектора, водной фазы реагента-модификатора и процесса обработки реагентом алмазокимберлитовых продуктов перед операцией рентгенолюминесцентной сепарации. Проверка выбранных составов реагента-модификатора и режимов обработки алмазосодержащих продуктов показала возможность практически полного извлечения в концентрат слабо и аномально люминесцирующих алмазов при минимальном выходе кимберлита.
Слабо и аномально светящиеся алмазы, кимберлит, модифицирование люминесцентных свойств, люминофоры, реагенты-модификаторы, механизм взаимодействия, критерий селективности
DOI: 10.15372/FTPRPI20230311
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Миронов В. П. Оптическая спектроскопия алмазов из концентратов и хвостов рентгенолюминесцентной сепарации // Наука и образование. — 2006. — № 1 (41). — С. 31 – 36.
2. Чантурия В. А., Морозов В. В., Двойченкова Г. П., Тимофеев А. С. Обоснование состава люминофорсодержащей композиции для модифицирования спектрально-кинетических характеристик алмазов в схемах рентгенолюминесцентной сепарации // Обогащение руд. — 2021. — № 4. — С. 27 – 33.
3. Чантурия В. А., Двойченкова Г. П., Морозов В. В., Ковальчук О. Е., Подкаменный Ю. А., Яковлев В. Н. Исследование механизма и выбор режимов селективного закрепления люминофорсодержащей эмульсии на алмазах // ФТПРПИ. — 2020. — № 4. — С. 104 – 113.
4. Злобин М. Н. Технология крупнозернистой флотации при обогащении алмазосодержащих руд // Горн. журн. — 2011. — № 1. — С. 87 – 89.
5. Мелик-Гайказян В. И., Емельянова Н. П., Козлов П. С., Юшина Т. И., Липная Е. Н. К исследованию процесса пенной флотации и подбору реагентов на основе механизма их действия. Сообщение 1. Обоснование выбранных методов исследования процесса // Обогащение руд цветных металлов. — 2009. — № 2. — С. 7 – 18.
6. Морозов В. В., Чантурия В. А., Двойченкова Г. П., Чантурия Е. Л., Подкаменный Ю. А. Выбор органических коллекторов в составе люминофорсодержащих реагентов-модификаторов спектрально-кинетических характеристик алмазов // ФТПРПИ. — 2023. — № 2. — С. 123 – 133.
7. Morozov V. V., Chanturia V. A., Dvoichenkova G. P., and Chanturia E. L. Hydrophobic interactions in the diamond–organic liquid–inorganic luminophore system in modification of spectral and kinetic characteristics of diamonds, J. Min. Sci., 2022, Vol. 58, No. 2. — P. 257 – 266.
8. Виноградова Г. Н., Захаров В. В. Основы микроскопии. Ч. 2. — СПб.: ИТМО, 2020. — 248 с.
9. Киселев М. Г., Савич В. В., Павич Т. П. Определение краевого угла смачивания на плоских поверхностях // Наука и техника. — 2006. — № 1. — С. 38 – 41.
10. Мартынович Е. Ф., Миронов В. П. Рентгенолюминесценция алмазов и ее использование в алмазодобывающей промышленности // Изв. вузов. Физика. — 2009. — Т. 52. — № 12/3. — С. 202 – 210.
11. Mironov V. P., Emelyanov A. S., Shabalin S. A., Bubyr E. V., Kazakov L. V., and Martynovich E. F. X-Ray luminescence in diamonds and its application in industry, AIP Conf. Proc., 2392, Vol. 1. — 020010.
12. Абрамов А. А. Флотационные методы обогащения. — М.: Горн. кн., 2008. — 710 с.
13. Сенявин М. М. Ионный обмен в технологии и анализе неорганических веществ. — М.: Химия, 1980. — 256 с.
14. Cao J., Kang X., and Bate B. Microscopic and physicochemical studies of polymer-modified kaolinite suspensions [Electronic resource], Colloids and surfaces A, 2018. http://web.mst.edu/~bateba/Bate_Js/bate2018CSA.pdf.
15. Liu Q., Zhang Y., and Laskowski J. S. The adsorption of polysaccharides onto mineral surfaces: an acid/base interaction, Int. J. Miner. Process, 2000, Vol. 60. — P. 229 – 245.
16. Liu R., Sun W., Hu Y., and Wang D. Effect of organic depressant lignosulfonate calcium on separation of chalcopyrite from pyrite, J. Central South University of Technol., 2009, Vol. 16. — P. 753 – 757.
17. Брагина В. И., Брагин В. И. Технология обогащения полезных ископаемых. — Красноярск: ИПК СФУ, 2009. — 289 с.
18. Верхотурова В. А., Елшин И. В., Немаров А. А. Научное обоснование и выбор оптимального варианта по восстановлению гидрофобных свойств поверхности алмазов из руды трубки “Интернациональная” // Вестн. ИрГТУ. — 2014. — № 8. — С. 51 – 56.
19. Hankyul Lee, Hyung-Kyu Lim, and Hyungjun Kim. Hydration thermodynamics of non-polar aromatic hydrocarbons: Comparison of implicit and explicit solvation models, Molecules, 2018, Vol. 23. — 2927.
20. Lijun Liu., Gan Cheng., Wei Yu., and Chao Yang. Flotation collector preparation and evaluation of oil shale, Oil Shale, 2018, Vol. 35, No. 3. — Р. 242 – 251.
21. Murtada Mohammed Abdulredha, Siti Aslina Hussain, and Luqman Chuah Abdullah. Overview on petroleum emulsions, formation, influence and demulsification treatment techniques, Arabian J. Chemistry, 2019, Vol. 13, No. 1.
22. Верхотуров М. В., Амелин С. А., Коннова Н. И. Обогащение алмазов // Междунар. журн. эксперимент. образования. — 2012. — № 2. — С. 61 – 61.
23. Морозов В. В., Коваленко Е. Г., Двойченкова Г. П., Чуть-Ды В. А. Выбор температурных режимов кондиционирования и флотации алмазосодержащих кимберлитов компаундными собирателями // Горн. науки и технологии. — 2022. — Т. 7. — № 4. — С. 287 – 297.
УДК 622.765.4
ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИ СОРБИРОВАННОГО СОБИРАТЕЛЯ НА КИНЕТИКУ ПРОЦЕССА И ВРЕМЯ ИНДУКЦИИ ПРИ ФЛОТАЦИИ УГОЛЬНОГО ШЛАМА
С. А. Кондратьев, Т. А. Хамзина
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: kondr@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Институт проблем комплексного освоения недр им. Н. В. Мельникова РАН,
Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия
Анализ литературных данных показал предпочтительность использования времени индукции, а не контактного угла в качестве критерия флотируемости угля. Исследована кинетика флотации угля в зависимости от поверхностных по отношению к границе раздела “газ – жидкость” свойств гетерополярных собирателей. На примере шламов угля марки Ж разных месторождений выполнены работы по определению корреляционной связи между скоростью растекания собирателей по поверхности воды и кинетикой флотации углей. Обосновано использование времени перемещения линии контакта сред трех агрегатных состояний по минеральной поверхности как времени индукции. На основании связи скорости растекания собирателя со временем перемещения линии смачивания (время индукции) и скоростью флотации установлено, что флотационная активность собирателя определяется его свойствами по отношению к границе раздела “газ – жидкость”.
Флотация, уголь, собиратель, время индукции, поверхностная активность, скорость растекания собирателя
DOI: 10.15372/FTPRPI20230312
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Dussan E. B. V. On the spreading of liquids on solid surfaces: static and dynamic contact lines, Ann. Rev. Fluid Mech., 1979, Vol. 11. — P. 371 – 400.
2. Ye Y. and Miller I. D. The significance of bubble/particle contact time during collision in the analysis of flotation phenomena, Int. J. Miner. Process., 1989, Vol. 25. — P. 199 – 219.
3. Finch J. A. and Smith G. W. Dynamic surface tension of alkaline dodecylamine acetate solution in oxide flotation, Trans. Inst. Min. Metall., 1972, Vol. 81. — P. 213.
4. Rosenbaum J. M., Fuerstenau D. W., and Laskowski J. S. Effect of surface functional groups of the flotation of coal, Colloids Surf., 1983, Vol. 8. — P. 153 – 173.
5. Laskowski J. S. and Miller J. D. New reagents in coal flotation. In: M. J. Jones and R. Oblatt (Editors), Reagents in the Mineral Industry. Inst. Min. Metall., 1984. — P. 145 – 154.
6. Fuerstenau D. W., Yang G. C. C., and Laskowski J. S. Oxidation phenomena in coal flotation. 1. Correlation between oxygen functional group concentration immersion wettability and salt flotation, Coal Prep., 1987, Vol. 4. — P. 161 – 182.
7. Laskowski J. S. The relationship between floatability and hydrophobicity, Advances Miner. Process., AIME, 1986. — P. 189 – 208.
8. Nguyen A. V., Schulze H. J., and Ralston J. Elementary steps in particle — bubble attachment, Int. J. Miner. Process., 1997, Vol. 51. — P. 183 – 195.
9. Laskowski J. S. Thermodynamic and kinetic flotation criteria, Miner. Process. Extractive Metal. Rev., 1989, Vol. 5. — P. 25 – 41.
10. Laskowski J. S., Rubinstein J. B., Samygin V. D., et. al. Frothing in flotation. II. Recent advances in coal processing, Taylor & Francis Group, 1998, Vol. 2. — 336 p.
11. Ye Y. and Miller J. D. Bubble/particle contact time in the analysis of coal flotation, Coal Preparation, 1988, Vol. 5. — P. 147 – 166.
12. Ye Y., Khandrika S. M., and Miller J. D. Induction-time measurements at a particle bed, Int. J. Miner. Process., 1989, Vol. 25. — P. 221 – 240.
13. Ye Y. and Miller I. D. The significance of bubble/particle contact time during collision in the analysis of flotation phenomena, Int. J. Miner. Process., 1989, Vol. 25. — P. 199 – 219.
14. Peng F. F. Surface energy and induction time of fine coals treated with various levels of dispersed collector and their correlation to flotation responses, Energy & Fuels, 1996, Vol. 10. — P. 1202 – 1207.
15. Kowalczuk P. B. and Zawala J. A relationship between time of three-phase contact formation and flotation kinetics of naturally hydrophobic solids, Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects., 2016. doi:10.1016/j.colsurfa.2016.07.005.
16. Федосеева С. О., Морозов О. А. Влияние поверхностной активности и пенообразующей способности гетерополярных реагентов на их флотационные свойства / Обогащение полезных ископаемых. — 2012. — Вып. 50 (91). https://core.ac.uk/download/pdf/48400491.
17. Кондратьев С. А., Мошкин Н. П. Оценка собирательной силы флотационного реагента // ФТПРПИ. — 2015. — № 1. — С. 137 – 144.
18. Хамзина Т. А., Кондратьев С. А. Исследование флотационной активности реагентов различного группового химического состава при флотации угольного шлама трудной обогатимости // ФТПРПИ. — 2021. — № 4. — С. 121 – 130.
19. Кондратьев С. А. Подходы к выбору флотационных реагентов-собирателей // ФТПРПИ. — 2022. — № 5. — С. 109 – 124.
20. Fuerstenau D. W., Rosenbaum J. M., and Laskowski J. Effect of surface functional groups on the flotation of coal, Colloids and Surfaces, 1983, Vol. 8. — P. 163 – 174.
21. Lai R. W. M. and Smith R. W. On the relationship between contact angle and flotation behavior, Trans. Am. Inst. Min. Eng., 1966, Vol. 235. — P. 413.
УДК 622.7
ПИРОСУЛЬФИДИРОВАНИЕ ОКИСЛЕННЫХ МИНЕРАЛОВ СВИНЦА И ЦИНКА ПИРИТСОДЕРЖАЩЕЙ СВИНЦОВО-ЦИНКОВОЙ РУДОЙ
И. Г. Антропова, А. А. Меринов, П. А. Гуляшинов, Б. Б. Дамдинов
Байкальский институт природопользования СО РАН,
ул. Сахьяновой, 6, 670047, г. Улан-Удэ, Россия
Геологический институт им. Н. Л. Добрецова СО РАН,
E-mail: inan@binm.ru, ул. Сахьяновой, 6, 670047, г. Улан-Удэ, Россия
Показана перспективность совместного обжига труднообогатимых окисленных и сульфидных свинцово-цинковых руд Озерного месторождения на стадии подготовки сырья к флотации. При совместном обжиге окисленной свинцово-цинковой руды с сульфидной рудой при 650 – 700 °С происходит селективное окисление пирита с образованием серосодержащих агентов и сульфидирование труднообогатимых окисленных минералов свинца и цинка. Экспериментально доказано, что селективное окисление пирита сопровождается дезинтеграцией по межфазным границам сульфидных минералов свинца и цинка. Основными продуктами взаимодействий являются ZnS, PbS, Fe3O4, Fe2O3, что значительно облегчит дальнейшее флотационное обогащение. Использование предлагаемого способа переработки полиметаллических руд позволит вовлечь в производство не только окисленные свинцово-цинковые руды, но и труднообогатимые сульфидные, увеличить срок работы горнодобывающего предприятия и снизить техногенную нагрузку на окружающую среду. Образцы охарактеризованы методами рентгенофазового анализа, дифференциальной сканирующей калориметрии, оптической микроскопии, химического анализа и методом Ритвельда с использованием программы TOPAS.
Окисленные свинцово-цинковые руды, сульфидная руда, сульфидизирующий обжиг, немеханическая дезинтеграция, Озерное месторождение
DOI: 10.15372/FTPRPI20230313
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мигачев И. Ф., Карпенко И. А., Петраш Н. Г., Карпухина М. В., Куликов Д. А., Черемисин А. А. Оптимальное использование минерально-сырьевой базы месторождений свинца и цинка в Республике Бурятия // Руды и металлы. — 2007. — № 2. — С. 7 – 19.
2. Дугаржапова Д. Б. Минерально-сырьевой комплекс в экономике Республики Бурятия: состояние и перспективы // Вестн. БГУ. — 2021. — № 4. — С. 42 – 51.
3. Бахтин В. И., Яловик Г. А. Состояние и перспективы развития минерально-сырьевой базы Республики Бурятия до 2020 г. // Разведка и охрана недр. — 2007. — № 12. — С. 6 – 15.
4. Pashkevich M. A. and Petrova T. A. Technogenic impact of sulphide-containing wastes produced by ore mining and processing at the Ozernoe deposit: investigation and forecast, J. Ecological Eng., 2017, Vol. 18, Issue 6. — P. 127 – 133.
5. Нефедьев М. А. Объемная модель и оценка перспектив Озернинского рудного узла по геофизическим данным (Западное Забайкалье). — Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, 2009. — 184 с.
6. Гордиенко И. В. Ресурсы стратегического минерального сырья Республики Бурятия: состояние и перспективы развития // Науки о Земле и недропользование. — 2020. — Т. 43. — № 1. — С. 8 – 35.
7. Дистанов Э. Г., Ковалев К. Р. Текстуры и структуры гидротермально-осадочных колчеданно-полиметаллических руд Озерного месторождения. — Новосибирск: Наука, 1975. — 72 с.
8. Ковалев К. Р., Бусленко А. И. Гидротермально-осадочный рудогенез и полиметаморфизм руд Озернинского рудного узла (Западное Забайкалье). — Новосибирск: Наука, 1992. — 214 с.
9. Гордиенко И. В., Нефедьев М. А. Курбино-Еравнинский рудный район Западного Забайкалья: геолого-геофизическое строение, типы рудных месторождений, прогнозная оценка и перспективы освоения // Геология рудных месторождений. — 2015. — Т. 57. — № 2. — С. 114 – 124.
10. Клименко Н. Г., Ахмедов А. З. Пути эффективного использования окисленных полиметаллических руд // Руды и металлы. — 1996. — № 6. — С. 66 – 69.
11. Caproni G., Ciccu R., and Trudu I. The processing of oxidized lead and zinc ores in the campo pisano and san giovanni plants (Sardinia), Processing of oxidized and mixed oxide-sulphide lead-zinc ores, Polish Sci. Publ., 1979. — P. 69 – 91.
12. Aryasuta Nayak, Jena M. S., et. al. Beneficiation of lead-zinc ores — a review, Min. Proc. and Extractive Metallurgy Review, 2022, Vol. 43, No. 5. — P. 564 – 583.
13. Wet J. R. and Singleton J. D. Development of a viable process for the recovery of zinc from oxide ores, J. Southern African Institute Min. and Metall., 2008, Vol. 108. — P. 253 – 259.
14. Liqun Luo, Xiaoxue Zhang, et. al. Comparing strategies for iron enrichment from Zn- and Pb-bearing refractory iron ore using reduction roasting-magnetic separation, Powder Technol., 2021, Vol. 393. — P. 333 – 341.
15. Min Xiao-bo, Jiang Guang-hua, et. al. Sulfidation roasting of zinc leaching residue with pyrite for recovery of zinc and iron, J. Cent. South Univ., 2020, Vol. 27. — P. 1186 – 1196.
16. Yang B., Zha G. Z., et. al. Sustainable extraction of lead and re-use of valuable metals from lead-rich secondary materials, J. Cleaner Production, 2019, Vol. 219. — P. 110 – 116.
17. Lorenzo-Tallafigo J., Iglesias-Gonzalez N., et. al. An alternative approach to recover lead, silver and gold from black gossan (polymetallic ore), Study of biological oxidation and lead recovery stages, J. Cleaner Production, 2019, Vol. 207. — P. 510 – 521.
18. Мютевеллиоглу Н. А., Екелер М. Обогащение окисленных свинцово-цинковых руд путем флотации с использованием различных химикатов и условий испытаний // ФТПРПИ. — 2019. — № 2. — С. 162 – 168.
19. Dong Z., Zhu Y., Han Y., Gu X., and Jiang K. Study of pyrite oxidation with chlorine dioxide under mild conditions, Min. Eng., 2019, Vol. 133. — P. 106 – 114.
20. Lukas Hoeber and Stefan Steinlechner. A comprehensive review of processing strategies for iron precipitation residues from zinc hydrometallurgy, Cleaner Eng. Technol., Vol. 4, No. 2021. — 100214.
21. Lan Zhuo-yue, Lai Zhen-ning, et. al. Recovery of Zn, Pb, Fe and Si from a low-grade mining ore by sulfidation roasting-beneficiation-leaching processes, J. Cent. South Univ., 2020, Vol. 27, No. 1. — P. 37 – 51.
22. Zheng Y., Liu W., and Qin W. Sulfidation roasting of lead and zinc carbonate with sulphur by temperature gradient method, J. Cent. South Univ., 2015, Vol. 22, Issue 5. — P. 1635 – 1642.
23. Li Y., Wang J. K., Wei C., Liu C. X., Jiang J. B., and Wang F. Sulfidation roasting of low grade lead-zinc oxide ore with elemental sulfur, Min. Eng., 2010, Vol. 23, Issue 7. — P. 563 – 566.
24. Junwei Han, Wei Liu, et. al. Mechanism study on the sulfidation of ZnO with sulfur and iron oxide at high temperature, Scientific Reports, 2017, No. 7. — 42536.
25. Антропова И. Г., Дамбаева А. Ю., Данжеева Т. Ж. Применение сульфидизирующего обжига в атмосфере водяного пара в схемах обогащения окисленных свинецсодержащих руд // Обогащение руд. — 2016. — № 6. — С. 3 – 8.
26. Антропова И. Г., Дамбаева А. Ю. Метод сульфидирования труднообогатимых окисленных минералов свинца и цинка в атмосфере водяного пара // ФТПРПИ. — 2015. — № 1. — С. 163 – 167.
27. Смайлов Б. Б. Разработка способа оценки обогатимости и моделирования флотационных систем переработки труднообогатимых свинцово-цинковых руд: дис. ... канд. техн. наук. — М.: ИПКОН РАН, 2019. — 182 с.
28. Lopez R., Jordao H., et. al. Study of butyl-amine nanocrystal cellulose in the flotation of complex sulphide ores, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Eng. Aspects, 2019, Vol. 579. — 123655.
29. Омарова Н. К., Шерембаева Р. Т., Имашев А. Флотация сульфидных свинцово-цинковых руд Акжалского месторождения // Обогащение руд. — 2022. — № 2. — С. 25 – 28.
30. Алгебраистова Н. К., Прокопьев И. В., Комарова Е. С. Подготовка коллективных свинцово-цинковых концентратов к циклу селекции // Цв. металлы. — 2021. — № 4. — С. 12 – 17.
31. Zhang P., Ou L., et. al. MLA-based sphalerite flotation optimization: Two-stage roughing, Powder Technol., 2019, Vol. 343. — P. 586 – 594.
32. Александрова Т. Н., Хайде Г., Афанасова А. В. Оценка упорности золотосодержащих руд на основе интерпретации данных термического анализа // Зап. Горн. ин-та. — 2019. — Т. 235. — С. 30 – 37.
33. Федотов П. К., Сенченко А. Е., Федотов К. В., Бурдонов А. Е. Исследования обогатимости сульфидных и окисленных руд золоторудных месторождений Алданского щита // Зап. Горн. ин-та. — 2020. — Т. 242. — С. 218 – 227.
34. Biondi J. C., Borgo A., et. al. Structural, mineralogical, geochemical and geochronological constraints on ore genesis of the gold-only Tocantinzinho deposit (Para State, Brazil), Ore Geol. Rev., 2018, Vol. 102. — P. 154 – 194.
35. Мязин В. П., Литвинцева В. И. Изыскания новых селективных реагентов для повышения эффективности флотации свинцово-цинковых руд Ново-Широкинского месторождения // Вест. ЗабГУ. — 2017. — Т. 23. — № 2. — С. 4 – 15.
УДК 622.7.01
СТОХАСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОПТИМИЗАЦИИ ЗАПАСОВ РАСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ФЛОТАЦИОННОГО ЦИКЛА
П. Степанович, С. Вуйич, М. Трумич, Ж. Праштало, М. Кузманович
Горный институт,
E-mail: slobodan.vujic@ribeograd.ac.rs, г. Белград, Сербия
Белградский университет, Технический факультет,
г. Бор, Сербия
Белградский университет, Факультет организационных наук,
г. Белград, Сербия
Рассмотрены вопросы баланса между стабильностью горного производства и минимизацией расходов запасов. Приведены основные сведения о стохастической модели запасов, целевая функция ожидаемых затрат и информация о процедуре нахождения оптимального решения. Разработанная модель применяется к нахождению оптимального количества расходных материалов, необходимых для ведения флотационных работ на руднике, где ведется добыча свинца, цинка и меди.
Флотация, запасы, расходные материалы, стохастическая оптимизация
DOI: 10.15372/FTPRPI20230314
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Bosevski S. Dynamic models of production and consumption supplies management in non-metallic mineral raw materials exploitation. Doctoral diss., University of Belgrade, Faculty of Mining and Geology, Belgrade, 2010. — 105 p.
2. Vujic S. Quantitative models for decision-making support in mining planning and design, Belgrade, Mining Institute, 2023. — 254 p.
3. Vujic S. and Zdravev S. Managing supplies of material resources at mines, Proc. Symp. Operational Research, Belgrade, 1993. — P. 291 – 294.
4. Vujic S., Miljanovic I., Maksimovic S., Milutinovic A., Benovic T., Hudej M., Dimitrijevic B., Cebasek V., and Gajic G. Optimal dynamic management of exploitation life of the mining machinery: models with undefined interval, J. Min. Sci., 2010, Vol. 46, No. 4. — P. 425 – 430.
5. Vujic S., Miljanovic I., Boshevski S., Kasas K., Milutinovic A., Gojkovic N., Pejovic M. J., Dimitrijevic B., Gajic G., and Cebashek V. Optimal dynamic management of exploitation life of the mining machinery: models with limited interval, J. Min. Sci., 2010, Vol. 46, No. 5. — P. 554 – 560.
6. Gorai A. K. and Chatterjee S. Optimization techniques and their applications to mine systems, UK, CRC Press, 2022. — 387 p.
7. Грейз Г. М. Управление запасами в логистических системах: методические указания по самостоятельной работе. — Челябинск: Южно-уральский государственный университет, 2006. — 50 с.
8. Ипатьева И. А. Особенности управления запасами скоропортящегося сырья на производственном предприятии // Российский журнал менеджмента. — 2021. — № 19. — C. 572 – 591.
9. Krcevinac S., Cangalovic M., Kovacevic V., Martic M., and Vujosevic V. Operational research, Belgrade, Faculty of Organizational Sciences, 2004. — 586 p.
10. Lu X., Kiumarsi B., Chai T., Jiang Y., and Lewis F. Operational Control of Mineral Grinding Processes Using Adaptive Dynamic Programming and Reference Governor, IEEE Transactions on industrial informatics, 2019, Vol. 15, No. 4. — P. 2210 – 2221.
11. Maldonado M., Sbarbaro D., and Lizama E. Optimal control of a rougher flotation process based on dynamic programming, Min. Eng., 2007, Vol. 20, No. 3. — P. 221 – 232.
12. Подрезова В. А. Теоретические подходы к управлению запасами // Общество, экономика, менеджмент. — 2019. — Т. 4. — № 2. — C. 50 – 53.
13. Polanecky L. and Lukoszova X. Inventory management theory: a critical review, Littera Scripta, 2016, Vol. 9, No. 2. — P. 79 – 89.
14. Рубальский Г. Б. Стохастическая теория управления запасами // Автоматика и телемеханика. — 2009. — № 12. — C. 175 – 186.
15. Stanojevic R. Introduction to operations research, Belgrade, Institute Industrial Economics, 1970. — 239 p.
16. Stanojevic R. Application of the raw material supplies model in batch production, Industry, Economic Institute, Belgrade, 1994, Vol. 21, No. 1 – 2. — P. 41 – 63.
17. Stanojevic R. Optimization of raw material supplies in batch production, Industry, Economic Institute, Belgrade, 1995, Vol. 22, No. 4. — P. 181 – 184.
18. Stanojevic R. Dynamic programming. Economic Institute, Belgrade, 2004. — 958 p.
19. Widodo L. E. A review of soft computing application in mineral resources engineering, IOP Conf. Series: Earth Env. Sci., 2018, Vol. 212. — P. 1 – 16.
20. Zhen S. Determination of inventory for mining production with a real options approach and comparison with other classic methods, Int. J. Min., Reclamation and Environment, Оnline, 2016. — P. 346 – 363.
ГОРНАЯ ЭКОЛОГИЯ И НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЕ
УДК 622:349.414 (571.6)
ГОРНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИИ: ОБЕСПЕЧЕНИЕ БАЛАНСА ИНТЕРЕСОВ ГОСУДАРСТВА И НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ
И. Ю. Рассказов, Ю. А. Архипова, В. Г. Крюков, А. Ф. Волков
Институт горного дела — обособленное подразделение ХФИЦ ДВО РАН,
Е-mail: adm@igd.khv.ru, yuliya_arhipovas@mail.ru, ул. Тургенева, 51, 680000, г. Хабаровск, Россия
Рассмотрена минерально-сырьевая база Дальневосточного региона России по запасам и объемам добычи отдельных видов полезных ископаемых. Приведены ключевые проблемы недропользования, осложняющие развитие горного комплекса на современном этапе. Показаны перспективы развития минерально-сырьевого сектора на основе создания перерабатывающих производств и перехода от добычи сырья к получению продукта с высокой степенью переработки. Определена экономическая целесообразность недропользования, которая зависит от профессионального корпоративного управления, транспортной и энергетической инфраструктур, научного обоснования, а также развития отечественной перерабатывающей промышленности, использующей продукцию добывающего комплекса. Предложены основные направления пространственного развития недропользования. Представлены крупные инфраструктурные проекты, первоочередная реализация которых будет способствовать росту социально-экономического состояния регионов Дальневосточного федерального округа. Особое внимание уделено развитию кадрового потенциала и практическому внедрению научного сопровождения горнопромышленного комплекса в регионе.
Минерально-сырьевая база, горнопромышленный комплекс, недропользование, инфраструктурные проекты
DOI: 10.15372/FTPRPI20230315
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Справка о состоянии и перспективах использования минерально-сырьевой базы Дальневосточного Федерального округа на 15.06.2022 г. [Электронный ресурс]. URL: http://atlaspacket.vsegei.ru/_Documents//RUSSIA_2022/REZULT/Справки%20МСБ%20на%2015.06.2022/ДФО/MSB_DFO_15.06.2022.pdf?930.971659463726.
2. Государственный баланс запасов полезных ископаемых РФ на 01.01.2022 г. Дальневосточный федеральный округ [Электронный ресурс]. URL: https://rfgf.ru/info-resursy/gosudarstvennyj-balans.
3. Архипов Г. И. Черная металлургия на Дальнем Востоке: конъюнктура и перспективы развития // Черн. металлы. — 2019. — № 11. — С. 73 – 80.
4. Архипов Г. И. Современная структура минерально-сырьевой базы и недропользования в Дальневосточном федеральном округе // География и природные ресурсы. — 2022. — Т. 43. — № 1. — С. 110 – 120.
5. Крюков В. Г. Месторождения олова Юга Дальнего Востока: перспективы освоения, добыча, переработка // ГИАБ. — 2016. — № S21. — С. 446 – 461.
6. Рассказов И. Ю., Крюков В. Г. Горная промышленность Хабаровского края: минерально-сырьевая база и перспективы развития // Горн. журн. — 2018. — № 10. — С. 5 – 12.
7. На севере Хабаровского края ищут железную руду [Электронный ресурс]. URL: https://todaykhv.ru/news/economics-and-business/59781.
8. Крюков В. А., Крюков Я. В. Подходы к освоению минерально-сырьевых ресурсов Сибири и Дальнего Востока в контексте современных геополитических процессов // Минеральные ресурсы России: экономика и управление. — 2023. — № 2. — С. 44 – 51.
9. Архипова Ю. А., Бардаль А. Б. Минерально-сырьевой потенциал Дальневосточного региона и транспортные ограничения их освоения // География и природные ресурсы. — 2020. — № 4. — С. 170 – 179.
10. На Камчатке реанимируют советский проект по водороду на 200 млрд долл. [Электронный ресурс]. URL: https://www.rbc.ru/business/12/07/2021/60ec4ab99a7947fca921f1eb.
11. Пономаренко Т. В., Хан-Цай Е. А., Бавуу Ч. Комплексные горные проекты на малоосвоенных территориях России: обоснование параметров реализации // Зап. ГИ. — 2019. — Т. 240. — С. 724 – 730.
12. Русолово построит в Хабаровском крае металлургический комбинат [Электронный ресурс]. URL: https://todaykhv.ru/news/economics-and-business/36303.
13. Polymetal примет инвестрешение по ГМК в Совгавани в 2023 г. [Электронный ресурс]. URL: https://gold.1prime.ru/news/20210427/408969.html.
14. Иванова Н. В. Агломерации и кластеры как сетевые структуры устойчивого роста региональной экономики // Экономика. Налоги. Право. — 2014. — № 5. — С. 111 – 116.
15. Лаврова Т. А. Тенденции развития территориально-производственных комплексов и кластеров в современной экономике // Современные аспекты экономики. — 2012. — № 11. — С. 86 – 90.
16. Bek M. A., Bek M., Sheresheva M., and Johnson W. J. Perspectives of SME Innovation Clusters Development in Russia, J. Business Industrial Marketing, 2013, Vol. 28, No. 3. — P. 240 – 259.
17. Волков А. Ф. Система подготовки квалифицированных кадров для горнодобывающей промышленности на примере Хабаровского края // Региональные проблемы. — 2022. — Т. 25. — № 3. — С. 101 – 105.
18. Волков А. Ф. Инновационная система подготовки квалифицированных кадров для горнодобывающей промышленности дальневосточного Федерального Округа на примере Хабаровского края // Горн. журн. — 2022. — № 12. — С. 73 – 80.
УДК 622.014.2 : 658.011.56
УЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ОГРАНИЧЕНИЙ ПРИ АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ПЛАНИРОВАНИИ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ РАБОТ
В. В. Лаптев, К. П. Гурин
Горный институт КНЦ РАН,
Е-mail: v.laptev@ksc.ru, k.gurin@ksc.ru, ул. Ферсмана, 24, 184209, г. Апатиты, Россия
Описан алгоритм многофакторного учета горно-геологических и горнотехнических ограничений, критериев определения момента начала работ в зависимости от наличия ресурсов, позволяющий учитывать многообразие возможных комбинаций условий проходки или отработки каждого подземного геотехнологического объекта. Разработанный алгоритм является частью цифрового инструмента автоматизированного планирования подземных горных работ в горно-геологической информационной системе Mineframe.
Планирование подземных горных работ, горно-геологические информационные системы, моделирование производственных процессов, ресурсные ограничения, горнодобывающие предприятия
DOI: 10.15372/FTPRPI20230316
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бадж М. Н. Предотвращение и контроль разубоживания руды закладочным материалом в условиях подземной добычи // ФТПРПИ. — 2021. — № 6. — С. 131 – 141.
2. Научные и практические аспекты применения цифровых технологий в горной промышленности: монография / под науч. ред. С. В. Лукичева. — Апатиты: ФИЦ КНЦ РАН, 2019. — 192 с.
3. Чаплыгин Н. Н., Близнюк Г. И., Чуркин О. Е., Мызников А. В., Малиновская М. П. Годовое планирование подземных горных работ на ЭВМ / Сб. науч. тр.: Анализ систем и управление ими в горном производстве. — Апатиты: ГоИ КФ АН СССР, 1988. — С. 15 – 19.
4. Чуркин О. Е., Малиновская М. П. Информационное обеспечение имитационной модели технологии подземной добычи руды / Сб. науч. тр.: Анализ систем и управление ими в горном производстве. — Апатиты: ГоИ КФ АН СССР, 1988. — С. 19 – 24.
5. Чаплыгин Н. Н., Близнюк Г. И., Чуркин О. Е., Мызников А. В., Малиновская М. П. Моделирование развития подземных горных работ / В сб. тезисов докладов Всесоюзной науч.-техн. конф. “Теория и практика проектирования, строительства и эксплуатации высокопроизводительных подземных рудников”. — М.: МГИ, 1990. — С. 209.
6. Белогородцев О. В., Савин Е. М. Автоматизированное планирование подземных горных работ // Черная металлургия. Бюлл. науч.-техн. и эконом. информации. — 2013. — № 10. — С. 15 – 19.
7. Лукичев С. В., Наговицын О. В. Цифровая трансформация горнодобывающей промышленности: прошлое, настоящее, будущее // Горн. журн. — 2020. — № 9. — С. 13 – 18.
8. Лукичев С. В., Наговицын О. В., Ильин Е. А., Рудин Р. С. Цифровые технологии инженерного обеспечения горных работ — первый шаг к созданию “умного” добычного производства // Горн. журн. — 2018. — № 7. — С. 86 – 90.
9. Планирование горных работ в горно-геологической системе MINE ADVISOR [Электронный ресурс]. URL: https://sight-power.com/ru/solutions/mine-planning-automation.
10. Manriquez F., Perez J., and Morales N. A simulation – optimization framework for short-term underground mine production scheduling, Optimization Eng., 2020, No. 21. — P. 939 – 971.
11. Туртыгина Н. А., Сидоров Д. В. Планирование качества рудоминерального сырья при развитии горных работ // Науч. вестн. Арктики. — 2018. — № 4. — С. 11 – 17.
12. Стадник Д. А., Габараев О. З., Стадник Н. М., Тедеев А. М. Совершенствование методических основ автоматизированного календарного планирования развития горных работ при проектировании подземной отработки рудных месторождений // ГИАБ. — 2020. — № 11-1. — С. 189 – 201.
13. Белогородцев О. В., Наговицын О. В., Савин Е. М. Модуль планирования горнопроходческих работ в программном комплексе MINEFRAME // ГИАБ. — 2014. — № 7. — С. 268 – 272.
14. Andrade A. B. and Rampazzo P. C. B. Understanding plan’s priorities: short term scheduling optimization, application of computers and operations research in the mineral industry, Proc. 39th Int. Symp. APCOM, Wroclaw, Poland, 2019. — P. 386 – 392.
15. Димитракопулос Р. Стратегия планирования горных работ в условиях неопределенности и риска // ФТПРПИ. — 2011. — № 2. — С. 5 – 18.
16. Наговицын О. В., Лукичев С. В. Горно-геологические информационные системы — история развития и современное состояние. — Апатиты: КНЦ РАН, 2016. — 196 с.
17. Лаптев В. В., Звонарева С. В. Расчет параметров транспортирования горной массы при автоматизированном планировании подземных горных работ // ГИАБ. — 2022. — № 2. — С. 70 – 80.
18. Lukichev S. V., Nagovitsyn O. V., and Laptev V. V. Digital tools for underground mine planning: Cut-and-fill mining, Eurasian Min., 2021, No. 1. — P. 75 – 78.
19. Lukichev S. V., Nagovitsyn O. V., and Laptev V. V. Short- and medium-term planning of underground mining operations, Proc.: Application of computers and operations research in the minerals industries. The Southern African Institute of mining and metallurgy, Johannesburg, 2021.
УДК 622.7.017
ЗАТОПЛЕНИЕ ШАХТ И РАЗРЕЗОВ ЧЕЛЯБИНСКОГО УГОЛЬНОГО БАССЕЙНА: ПОСЛЕДСТВИЯ, ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ
Л. С. Рыбникова, П. А. Рыбников, А. Ю. Смирнов
Институт горного дела УрО РАН,
E-mail: luserib@mail.ru, ул. Мамина Сибиряка, 58, 620075, г. Екатеринбург, Россия
Приведены результаты анализа современной гидрогеологической ситуации и прогноз ее развития в пределах Челябинского угольного бассейна на постэксплуатационном этапе. Рассмотрены техногенные объекты в районе шахты “Красная горнячка”, разреза Копейский и Коркинский и определены основные проблемы, возникающие при затоплении. Приведены горно-гидрологические прогнозы и план мероприятий, исключающие подтопление данных территорий.
Гидрогеологические условия, геоэкологические проблемы, водоотлив, дренаж, затопление, подтопление, угольные месторождения, оползень, утечки, водонесущие коммуникации
DOI: 10.15372/FTPRPI20230317
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Моисеенков А. В. ФГБУ “ГУРШ” — двадцать лет спустя // Уголь. — 2018. — № 2. — С. 36 – 39.
2. Норватов Ю. А., Петрова И. Б. Методическое руководство по прогнозу гидрогеологических условий ликвидации угольных шахт и обоснованию мероприятий, обеспечивающих предотвращение негативных экологических последствий. — СПб.: ВНИМИ, 2008. — 79 с.
3. Wolkersdorfer C., Walter S., and Mugova E. Perceptions on mine water and mine flooding — An example from abandoned West German hard coal mining regions, Resources Policy, 2022, Vol. 79. — 103035.
4. Kretschmann J. Post-Mining — a holistic approach, Mining, Metallurgy and Exploration, 2020, Vol. 37. — P. 1401 – 1409.
5. Stemke M. and Wieber G. Closure of German hard coal mines: effects and legal aspects of mine flooding, Mine Water Env., 2022, Vol. 41. — P. 280 – 291.
6. Гуман О. М., Петрова И. Г., Лапин С. Э. Особенности экологического мониторинга вблизи угольных шахт (на примере шахты “Центральная” Копейского района Челябинского угольного бассейна) // Геология и геофизика. — 2001. — № 13. — С. 223 – 227.
7. Имайкин А. К., Имайкин К. К. Гидрогеологические условия Кизеловского угольного бассейна во время и после окончания его эксплуатации, прогноз их изменений. — Пермь: ПГНИУ, 2013. — 112 с.
8. Лангольф Э. Л., Лудзиш В. С., Лазаревич Т. И., Поляков А. Н. Актуальные проблемы освоения площадей горных отводов после затопления шахт Кузбасса // Маркшейдерский вестник. — 2007. — № 4. — С. 45 – 48.
9. Рыбников П. А., Рыбникова Л. С., Максимович Н. Г., Деменев А. Д. Исследование гидрогеологических условий угольных месторождений на постэксплуатационном этапе с использованием гидродинамического моделирования (на примере Кизеловского угольного бассейна, Западный Урал, Россия) // ГИАБ. — 2020. — № 3.1. — С. 488 – 500.
10. Рыбникова Л. С., Рыбников П. А. Закономерности формирования качества подземных вод на отработанных медноколчеданных рудниках Левихинского рудного поля (Средний Урал, Россия) // Геохимия. — 2019. — Т. 64. — № 3. — С. 282 – 299.
11. Dominique P., Aochi H., and Morel J. Triggered seismicity in a flooded former coal mining basin (Gardanne Area, France), Mine Water Environ, 2022, Vol. 41. — P. 317 – 334.
12. Морин С. В., Барсуков И. В. Вопросы оценки сдвижений и деформаций земной поверхности на ранее подработанных территориях угольных шахт // Сб. научн. тр. ВНИМИ. — СПб., 2012. — С. 237 – 245.
13. Рыбникова Л. С., Рыбников П. А. Гидрогеологические исследования в горном деле на постэксплуатационном этапе // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. — 2018. — № 4. — С. 25 – 39.
14. Wolkersdorfer C. Water management at abandoned flooded underground mines. Fundamentals, tracer tests. Modelling, water treatment. Springer Berlin, 2008. — 465 p.
15. Younger P. L., Jenkins D. A., Rees B., Robinson J., Jarvis A. P., Ralph J., Johnston D. N., and Coulton R. H. Mine waters in Wales: pollution, risk management and remediation, Urban geology in Wales, National museums and galleries of Wales geological series, 2004, No. 23. — P. 138 – 154.
16. Гидрогеология СССР. Т. XIV. Урал / Ред. В. Ф. Прейс. — М.: Недра, 1972. — 648 с.
17. Anderson M. P., Woessner W. W., and Hunt R. J. Applied groundwater modeling simulation of flow and advective transport, Academic Press, 2015. — 564 p.
18. Карта ресурсного потенциала пресных подземных вод России. Масштаб 1:5 000 000 / Под ред. Б. В. Боревского. — М.: ЗАО “ГИДЭК”, 2012.
19. Схема водоснабжения и водоотведения муниципального образования “Копейский городской округ” Челябинской области до 2038 г. — Копейск, 2018. — 393 с.
20. Соколовский А. В., Лапаев В. Н., Темникова М. С., Гордеев А. И. Технологические особенности ликвидации разреза “Коркинский” // Уголь. — 2018. — № 3. — С. 91 – 95.
УДК 622.17
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ СВЯЗУЮЩИХ РЕАГЕНТОВ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ПЫЛЕНИЯ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ
Е. А. Красавцева, Д. В. Макаров, А. В. Светлов
Лаборатория природоподобных технологий и техносферной безопасности Арктики ЦНМ ФИЦ “Кольский научный центр РАН”,
E-mail: vandeleur2012@yandex.ru, ул. Ферсмана, 14, 184209, г. Апатиты, Россия
Институт проблем промышленной экологии Севера ФИЦ “Кольский научный центр РАН”,
мкр. Академгородок, 14а, 184209, г. Апатиты, Россия
Представлены результаты исследований свойств связующих реагентов отечественного производства для пылеподавления хвостохранилища на примере одного из предприятий горнопромышленного комплекса Мурманской области. Определены динамика набора прочности образованных покрытий, изменение прочности в режиме “увлажнение – высыхание”, оценено влияние реагентов на водопроницаемость обработанного материала хвостов, проведено выщелачивание полимеризовавшихся концентратов в слабокислой и щелочной среде. Показана необходимость проведения комплексного исследования для обоснованного выбора связующего реагента.
Хвосты обогащения, пыление, пылеподавление, связующие реагенты, хвостохранилище
DOI: 10.15372/FTPRPI20230318
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Макаров Д. В., Светлов А. В., Горячев А. А., Конина О. Т., Маслобоев В. А. К проблеме пыления хвостохранилищ в связи с изменением климата на примере горного предприятия Крайнего Севера России // ГИАБ. — 2021. — T. 5. — C. 122 – 133.
2. Маслобоев В. А., Светлов А. В., Конина О. Т., Митрофанова Г. В., Туртанов А. В., Макаров Д. В. Выбор связующих реагентов для предотвращения пылеобразования на хвостохранилищах переработки апатит-нефелиновых руд // ФТПРПИ. — 2018. — № 2. — C. 161 – 171.
3. Noble T. L., Parbhakar-Fox A., Berry R. F., and Lottermoser B. Mineral dust emissions at metalliferous mine sites, Environmental Indicators in Metal, Switzerland, 2017. — P. 281 – 306.
4. Jain R. K., Cui Z. C., and Domen J. K. Environmental impact of mining and mineral processing: Management, monitoring, and auditing strategies, Oxford, 2016. — P. 153 – 157.
5. Chen D. W., Nie W., Cai P., and Liu Z. Q. The diffusion of dust in a fully-mechanized mining face with a mining height of 7 m and the application of wet dust-collecting nets, J. Cleaner Production, 2018, Vol. 205. — P. 463 – 476.
6. Loredo J., Soto J., Alvarez R., and Ordonez A. Atmospheric monitoring at abandoned mercury minesites in Asturias (NW Spain), Env. Monitoring Assessment, 2007, Vol. 130. — P. 201 – 214.
7. Corriveau M. C., Jamieson H. E., Parsons M. B., Campbell J. L., and Lanzirotti A. Direct characterization of airborne particles associated with arsenic-rich mine tailings: particle size, mineralogy and texture, Applied Geochemistry, 2011, Vol. 26. — P. 1639 – 1648.
8. Lilic N., Cvjetic A., Knezevic D., Milisavljevic V., and Pantelic U. Dust and noise environmental impact assessment and control in Serbian mining practice, Minerals, 2018, Vol. 8, No. 2. — P. 34.
9. Buikema N. D., Zwissler B., Seagren E. A., Oommen T., and Vitton S. Stabilisation of iron mine tailings through biocalcification, Environmental Geotechnics, 2018, Vol. 5, No. 2. — P. 94 – 106.
10. Доклад о состоянии и об охране окружающей среды Мурманской области в 2020 г. [Электронный ресурс], 2021.
11. Gasparac G., Jericevic A., Kumar P., and Grisogono B. Regional-scale modelling for the assessment of atmospheric particulate matter concentrations at rural background locations in Europe, Atmospheric Chemistry and Physics, 2020, Vol. 20, No. 11. — P. 6395 – 6415.
12. Wang J., Xie X., and Fang C. Temporal and spatial distribution characteristics of atmospheric particulate matter (PM10 and PM2.5) in Changchun and analysis of its influencing factors, Atmosphere, 2019, Vol. 10. — P. 651.
13. Makarov D. V., Konina O. T., and Goryachev A. A. Dusting suppression at tailings storage facilities, J. Min. Sci., 2021, Vol. 57, No. 4. — P. 681 – 688.
14. Красавцева Е. А., Макаров Д. В., Максимова В. В., Светлов А. В. Подбор оптимального расхода связующего реагента для закрепления поверхности хранилища хвостов обогащения лопаритовых руд // Маркшейдерия и недропользование. — 2021. — № 4. — С. 9 – 14.
15. Krasavtseva E. A., Makarov D. V., Maksimova V. V., Selivanova E. A., and Ikkonen P. V. Studies of properties and composition of loparite ore mill tailings, J. Min. Sci., 2021, Vol. 57. — Р. 531 – 538.
УДК 622.271:504.3.054
ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ПЫЛЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСЛЕ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ НА КАРЬЕРЕ, РАСПОЛОЖЕННОМ В ПРЕДЕЛАХ ГОРОДА
Улку Калайджы Сахыноглу
Стамбульский университет Джеррахпаша,
Е-mail: ukalayci@iuc.edu.tr, г. Стамбул, Турция
При проведении взрывов с помощью восьмифракционного портативного каскадного импактора измерена респирабельная аэрозольная масса (РАМ) и установлено распределение частиц пыли по массе и размеру. Приведены уравнения, описывающие рассеяния РАМ по господствующему направлению ветра для различных расстояний от места взрыва, которые для оценки угроз здоровью классифицированы по респирабельной, торакальной и вдыхаемой фракциям. Рассчитано количество образованной при взрыве пыли и выявлены тренды рассеяния РАМ: уменьшение концентрации от граммов до миллиграммов в зависимости от расстояния. Все фракции РАМ полностью оседают на расстоянии 535 м, не распространяясь за пределы карьера. Частицы РАМ классифицируются как мелкие. Выполнено сравнение количества и качества пыли, образованной при взрывных и других горнодобывающих работах.
Взрывные работы, пылеобразование, добыча полезных ископаемых, распределение частиц
DOI: 10.15372/FTPRPI20230319
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Jimeno E., Jimeno C., and Carcedo F. Drilling and blasting of rocks, A. A. Balkema, Rotterdam, 1995.
2. Trubetskoy K. N. and Galchenko Y. P. Methodology for estimating promising development paradigm for mineral mining and processing industry, J. Min. Sci., 2015, Vol. 51, No. 2. — P. 407 – 415.
3. Mikhailov V. А., Beresnevich P. V., Borisov V. G., and Loboda A. I. Bor’ba s pylyu v rudnykh kar’yerakh (Dust Control in Ore Mines), Moscow, Nedra, 1981.
4. Tyupin V. N. Geomechanical behavior of jointed rock mass in the large-scale blast impact zone, Eurasian Min., 2020, No. 2. — P. 11 – 14.
5. Whittaker B. N., Singh R. N., and Sun G. Rock fracture mechanics principles, Design and Applic., Amsterdam, Elsevier, 1992. — P. 444 – 445.
6. Viktorov S. D. Blasting destruction of rock masses is a basis of progress in mining, Mining Inform. Analyt. Bull., MIAB, 2015, No. S1.
7. Esen S., Onederra I., and Bilgin H. A. Modelling the size of the crushed zone around a blasthole S. a Julius Kruttschnitt mineral research centre, The University of Queensland, Brisbane, Qld, Australia Department of Min. Eng., Middle East Technical University, Ankara, Turkey Accepted, 2003.
8. Adushkin V. V., Spivak А. А., Solov’ev S. P., Pernik L. М., and Kishkina S. B. Geoecological consequences of massive chemical blasts in open pit mines, Geoekologiya, 2000, No. 6. — P. 554 – 563.
9. Adushkin V. V., Solov’ev S. P., and Shuvalov V. V. Calculation of dust load from a massive blast at Lebedinsky MPP, Abstr. Int. Conf. Subsoil Development and Ecological Problems, Look into the 21st Century, Moscow, RAN, 2000.
10. Adushkin V. V., Solov’ev S. P., Spivaka A. A., and Khazins V. M. Open pit mining with blasting: Geoecological aftermath, J. Min. Sci., 2020, Vol. 56, No. 2. — P. 309 – 321.
11. Kutuzov B. N. and Tyupin V. N. Determination of damage zones induced by blasting in jointed rock mass, Izvestiya vuzov, Gornyi zhurnal, 1983, No. 4. — P. 53 – 58.
12. Il’yushin A. A. The mechanics of a continuous medium, Moscow, 1999. — P. 964 – 1009.
13. Khazins V. M., Solov’ev S. P., Loktev A. V., and Shuvalov V. V. Nearsurface air layer pollution with micronic dust particles in large-scale blasting in open pit mining, J. Min. Sci., 2022, Vol. 58, No. 4.
14. WHO. World health organization global air quality, 2020. guidelineshttps://www.who.int.
15. EPA. https://www.epa.gov/pm-pollution/particulate-matter-pm-basics, access date 29.03.2022.
16. Sahin U. A., Harrison R. M., Alam M. S., Beddows D. C. S., Bousiotis D., Shi Z., Crilley L. R., Bloss W., Brean J., Khanna I., and Verma R. Measurement report: Interpretation of wide range particulate matter size distributions in Delhi, Atmospheric Chemistry and Physics, 2021.
17. Arslan H., Baltaci H., Sahin U. A., and Onat B. The relationship between air pollutants and respiratory diseases for the western Turkiye, Atmospheric Pollution Res., 2022, Vol. 13, Issue 2. — 101322.
18. Harrison R. M. and Yin J. Particulate matter in the atmosphere: which particle properties are important for its effects on health? Sci. Total Env. Apr., 2000, Vol. 17, No. 1 – 3. — P. 85 – 101.
19. Onat B., Sahin U., and Akyuz T. Elemental characterization of PM2.5 and PM1 in dense traffic area in Istanbul, Turkey Atmospheric Pollution Res., 2013, Vol. 4, No. 1. — P. 101 – 105.
20. Dingenen R. V., Raes F., Putaud .P., et al. A European aerosol phenomenology, Physical characteristics of particulate matter at kerbside, urban, rural and background sites in Europe, Atmos Environ, 2004, Vol. 38. — P. 2561 – 2577.
21. Johansson C. and Johansson P. A. Particulate matter in the underground of Stockholm, Atmospheric Env., 2003, Vol. 37, No. 1. — P. 3 – 9.
22. Sahin U. A., Scherbakova K., and Onat B. Size distribution and seasonal variation of airborne particulate matter in five areas in Istanbul, Turkiye, Env. Sci. Pollut. Res., 2012, Vol. 19, No. 4. — P. 1198 – 1209.
23. Sahin U. A., Onat B., Stakeeva B., Ceran T., and Karim P. PM10 concentrations and the size distribution of Cu and Fe-containing particles in Istanbul’s subway system, Transp. Res., 2012, Vol. 17. — P. 48 – 53.
24. Onat B. and Stakeeva B. Assessment of fine particulate matters in the subway system of Istanbul Indoor and Built. Env., 2014, Vol. 23, No. 4. — P. 574 – 583.
25. Abbasi B., Wang W., Chow J. C., Watson J. G., Peik B., Nasiri W., Riemenschnitter K. B., and Elahifard M. Review of respirable coal mine dust characterization for mass concentration, size distribution and chemical composition, Minerals, 2021, Vol. 11. — 426.
26. Ghose M. K. and Majee S. R. Characteristics of hazardous airborne dust around an Indian surface coal mining area, Environ Monit. Assess., 2007, Vol. 130. — P. 17 – 25.
27. Rubow K. L., Cantrell B. K., and Marple V. A. Measurement of coal dust and diesel exhaust aerosols in underground mines, Proc. of the 7th Int. Pneumoconioses Conf., Pittsburgh, PA, USA, 1988. — P. 23 – 26.
28. Oparin V. N., Potapov V. P., Giniyatullina O. L., et al. Evaluation of dust pollution of air in Kuzbass coal mining areas in winter by data of remote earth sensing, J. Min. Sci., 2014, Vol. 50, No. 3. — P. 549 – 558.
29. Orgun Y., Yalcin T., Bozkurtoglu E., Duman E., Yigitbas E., Kuzu C., Nasuf E., and Ozturk A. Istanbul catalca muratbey civarında yapılan madencilik faaliyetlerinin buyuk cekmece gol havzasında yeralan yeraltı yuzey sularındave cevreye, Olan Etkisi. Kuvaterner Calıstayı IV. ITU Avrasya Yerbilimleri Enstitusu, Istanbul, Turkish, 2003.
30. Yildirim H. Technical report, The Rectorate of Istanbul Technical University, Disaster Management Coordination Unit, 2020. — 388 p.
31. Bralewska K., Rogula-Kozlowska W., Mucha D., Badyda A. J., Kostrzon M., Bralewski A., and Biedugnis S. Wieliczka salt mine and related health benefits for tourists, Int. J. Env. Res. Public Health, 2022, Vol. 19, No. 2. — 826.
32. Nagesha K. V., Sastry V. R., and Ram C. K. Prediction of dust dispersion during drilling operation in open cast coal mines: A multi regression model, Int. J. Env. Sci., 2016, Vol. 6, No. 5. — P. 681 – 696.
33. Heitbrink W. A. In-depth study report: control technology for crystalline silica exposures in construction, Exposures and Preliminary Control Evaluation, Report ECTB NO 247-12. NIOSH, Cincinnati, OH, 2000.
34. Nash N. T. and Williams D. R. Occupational exposure to crystalline silica during tuckpointing and the use of engineering controls, Appl. Occup. Environ Hyg., 200, Vol. 15, No. 1. — P. 8 – 10.
НОВЫЕ МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ В ГОРНОМ ДЕЛЕ
УДК 621.3.08 + 622
АКУСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР
В. И. Востриков, П. А. Цой, О. М. Усольцева
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: vvi.49@ mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Исследованы геофизические параметры образцов горных пород в водонасыщенном и замороженном состоянии, проведено их сравнение с образцами в естественном состоянии. При динамическом воздействии на образец регистрировался сигнал ускорения и рассчитывалась спектральная плотность, на основании которых определялись скорость продольных колебаний, логарифмический декремент затухания, коэффициент внутреннего трения, акустическая добротность. В водонасыщенных и замороженных образцах наблюдалось увеличение скорости распространения упругих продольных колебаний. Образцы, имеющие в замороженном состоянии высокие значения акустической добротности, разрушались при более значительных нагрузках. Степень водонасыщенности образцов влияла на их прочность: чем выше степень водонасыщения, тем меньше предел прочности образца. При замораживании образцов генерировались микросейсмические колебания в высокочастотной области сигнала. В экспериментах при одноосном сжатии на прессе до разрушения при критической нагрузке зарождения разрывной трещины фиксировался сигнал высокой частоты, по мере развития трещины спектр сигнала смещался в область низких частот.
Образец горной породы, водонасыщение, замораживание, разрушение, микросейсмическая эмиссия, ускорение, спектральная плотность, акустическая добротность, коэффициент внутреннего трения, затухание
DOI: 10.15372/FTPRPI20230320
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Feucht L. J. and Logan J. M. Effects of chemically active solutions on shearing behavior of a sandstone, Tectonophysics, 1990, Vol. 175, Issue 1.
2. Karfakis M. G. and Akram M. Effects of chemical solutions on rock fracturing, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abs., 1993, Vol. 30, Issue 7.
3. Dove P. M. Geochemical controls on the kinetics of quartz fracture at subcritical tensile stresses, J. Geoph. Res., 1995, Vol. 100, Issue B11.
4. Li N., Zhu Y. M., Su B., and Gunter S. A chemical damage model of sandstone in acid solution, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2003, Vol. 40, Issue 2.
5. Erguler Z. A. and Ulusay R. Water–induced variations in mechanical properties of clay–bearing rocks, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2009, Vol. 46, Issue 2.
6. Nara Y., Hiroyoshi N., Yoneda T., and Kaneko K. Effects of relative humidity and temperature on subcritical crack growth in igneous rock, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2010, Vol. 47, Issue 4.
7. Wasantha P. L. P. and Ranjith P. G. Water–weakening behavior of Hawkesbury sandstone in brittle regime, Eng. Geol., 2014, Vol. 178.
8. Cherblanc F., Berthonneau J., Bromblet P., and Huon V. Influence of water content on the mechanical behavior of limesonte: role of clay minerals content, Rock Mech. Rock Eng., 2016, Vol. 49.
9. Hua W., Dong S., Li Y., and Wang Q. Effect of cyclic wetting and drying on the pure mode ii fracture toughness of sandstone, Eng. Fracture Mech., 2016, Vol. 153.
10. Wong L. N. Y., Maruvanchery V., and Liu G. Water effects on rock strength and stiffness degradation, Acta Geotechnica, 2016, Vol. 11.
11. Zhao Z., Yang J., Zhang D., and Peng H. Effects of wetting and cyclic wetting–drying on tensile strength of sandstone with a low clay mineral content, Rock Mech. Rock Eng., 2017, Vol. 50.
12. Zhao C., Niu J., Zhang Q., Zhao C., and Zhou Y. Failure characteristics of rock–like materials with single flaws under uniaxial compression, Bull. Eng. Geol. Env. Vol., 2019, Vol. 78.
13. Qiao L., Wang Z., and Huang A. Alteration of mesoscopic properties and mechanical behavior of sandstone due to hydro–physical and hydro–chemical effects, Rock Mech. Rock Eng., 2017, Vol. 50.
14. Mellor M. Mechanical properties of rocks at low temperatures, Permafrost: North American contribution to the Second International Conference, Yakutsk, USSR, July 13 – 28, 1973, Washington: National Academy of Sciences.
15. Inada Y. and Yokota K. Some studies of low temperature rock strength, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abs., 1983, Vol. 21, Issue 3.
16. Sarkka P. and Polla J. Strength and deformation characteristics of a gabbro rock between – 10 °C and – 60 °C, Safety and Environmental Issues in Rock Engineering, Proc. Int. Symp. Eurock 1993 (Lisbon, Portugal, June 21 – 24), Rotterdam: A. A. Balkema, 1993, Vol. 1.
17. Yamabe T. and Neaupane K. M. Determination of some thermo–mechanical properties of Sirahama sandstone under subzero temperature condition, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2001, Vol. 38, Issue 7.
18. Liu Q. S., Xu G. M., Hu Y. H., and Chang X. Study on basic mechanical behaviors of rocks at low temperatures, Key Eng. Materials, 2006, Vol. 306 – 308.
19. Chen Y., Azzam R., Wang M., Xu S., and Chang L. The uniaxial compressive and tensile tests of frozen saturated clay in Shanghai area, Env. Earth Sci., 2011, Vol. 64, Issue 1.
20. Kodama J., Goto T., Fujii Y., and Hagan P. The effects of water content, temperature and loading rate on strength and failure process of frozen rocks, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2013, Vol. 62.
21. Al-Omari A., Brunetaud X., Beck K., and Al-Mukhtar M. Coupled thermal–hygriccharacterisation of elastic behaviour for soft and porous limestone, Construction Building Materials, 2014, Vol. 62.
22. Suknev S. V. Determination of elastic properties of rocks under varying temperature, J. Min. Sci., 2016, Vol. 52, Issue 2.
23. Suknev S. V. Influence of temperature and water content on elastic properties of hard rocks in thaw/freeze state transition, J. Min. Sci., 2019, Vol. 55, Issue 22.
24. Куткин Я. О. Обоснование методики определения взаимозависимостей акустической добротности и прочности горных пород // ГИАБ. — 2014. — № 12. — С. 346 – 351.
25. Курилко А. С., Попов В. И. Исследование прочности пород после воздействия циклов замораживания-оттаивания // ГИАБ. — 2004. — № 9.
26. Вознесенский А. С., Куткин Я. О., Красилов М. Н. Взаимосвязь акустической добротности с прочностными свойствами известняков // ФТПРПИ. — 2015. — № 1. — С. 30 – 39.
27. Сукнев С. В. Методика определения статического модуля упругости и коэффициента Пуассона при изменении температуры образца // ГИАБ. — 2013. — № 8. — С. 101 – 105.