ФТПРПИ №4, 2023. Аннотации
ГЕОМЕХАНИКА
УДК 622.453
МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГРАВИТАЦИИ НА ПРОЦЕСС ДЕГАЗАЦИИ МЕТАНОНОСНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
М. В. Курленя, К. Х. Ли, В. Г. Казанцев, Ли Хи Ун, В. С. Зыков
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
ООО “Промышленная безопасность”,
E-mail: wts-01@mail.ru, ул. Прибыткова, 49, 659302, г. Бийск, Россия
Аппарат теории нестационарной термоупругости применен для оценки раздельного и совместного действия сорбционного давления газа и гравитации на процесс дегазации и формирование напряженного состояния в окрестности горных выработок. Показано, что фильтрация газа изменяет напряженное состояние угольного массива, а сорбционное давление оказывает существенное противодействие гравитационному, пренебрежение которым может привести к недостаточно обоснованному выбору технологий дегазации пласта угля, а также к ошибкам прогноза прочности и устойчивости горных пород.
Моделирование, угольный пласт, дегазация, фильтрация, сорбционное давление, напряженное состояние
DOI: 10.15372/FTPRPI20230401
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. 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. — 2015. — 8 с.
5. Кузнецов С. В., Трофимов В. А. Природа и механизм формирования газопроницаемых зон в угольных пластах // ФТПРПИ. — 1999. — № 1. — С. 21 – 27.
6. Кузнецов С. В., Трофимов В. А. Основная задача теории фильтрации газа в угольных пластах // ФТПРПИ. — 1999. — № 5. — С. 13 – 18.
7. Лейбензон Л. С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. — М.: ОГИЗ, 1947. — 244 с.
8. 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 промышленности. — 2023. — № 1. — С. 33 – 41.
9. Казанцев В. Г. Обоснование рациональных пространственно-планировочных и технологических решений на базе эффективного управления геомеханическими процессами на угольных шахтах: дис. … д-ра техн. наук. — 2003. — 316 с.
УДК 532.685
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ТРЕЩИНОВАТО-ПОРИСТЫХ ГЕОМАТЕРИАЛОВ В РАМКАХ МОДЕЛИ СРЕДЫ С ДВОЙНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ
Л. А. Назаров, Н. А. Голиков, А. А. Скулкин, Л. А. Назарова
Новосибирский государственный университет,
E-mail: mining1957@mail.ru, ул. Пирогова, 2, 630090, г. Новосибирск, Россия
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Разработан и в лабораторных условиях на слоистых образцах из искусственного геоматериала апробирован экспериментальный метод, позволяющий в рамках модели среды с двойной проницаемостью определить параметры, контролирующие процессы миграции флюидов и пороупругое деформирование трещиновато-пористых породных массивов — трещинную проницаемость k1 и коэффициент массообмена β, а также их зависимость от напряжений σ. Предложена и реализована процедура испытаний: при ступенчато возрастающем нормальном напряжении σ измеряются стационарные расходы Q1(σ) и Q2(σ) в трещиновато-пористом образце квазирегулярной структуры при заданном перепаде давления: по стандартной схеме (Q1) и закрытых трещинах на торце (Q2). Создана математическая модель эксперимента, получено аналитическое решение задачи о стационарной фильтрации: распределение давления в трещинах и матрице, зависимость расходов от σ. Представлен алгоритм для интерпретации данных эксперимента — расчета k1 и β по зарегистрированным расходам Q1 и Q2. Показано, что проницаемость k1 пропорциональна σ – 2, а β практически не меняется.
Трещиновато-пористый породный массив, лабораторный эксперимент, искусственный геоматериал, регулярно-слоистый образец, проницаемость, матрица, трещины, коэффициент массообмена, напряжение
DOI: 10.15372/FTPRPI20230402
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Малышев Ю. Н., Айруни А. Т. Комплексная дегазация угольных шахт. — М.: АГН, 1999. — 327 с.
2. Seidle J. Foundations of coalbed methane reservoir engineering, PennWell Books, 2011. — 416 p.
3. Thakur P. Advanced reservoir and production engineering for coal bed methane. Gulf Professional Publishing, Houston, 2016. — 404 р.
4. Okotie S. and Ikporo B. Reservoir engineering: fundamentals and applications, Springer, Cham., 2019. — 416 p.
5. Fjaer E., Holt R. M., Raaen A. M., Horsrud P., and Risnes R. Petroleum related rock mechanics, Amsterdam and Oxford, Elsevier, 2008, Vol. 53. — 514 p.
6. Quddus M. A. Petroleum Science and Technology, Petroleum Generation, Accumulation and Prospecting, CRC Press, 2021. — 381 p.
7. Robinson P. R. and Hsu C. S. Introduction to petroleum technology, Cham, Springer Int. Pub., 2017. — P. 1 – 83.
8. Дахнов В. Н. Геофизические методы определения коллекторских свойств и нефтегазонасыщения горных пород. — М.: Недра, 1985. — 310 с.
9. Назарова Л. А., Назаров Л. А., Эпов М. И., Ельцов И. Н. Эволюция геомеханических и электрогидродинамических полей в массиве горных пород при бурении глубоких скважин // ФТПРПИ. — 2013. — № 5. — С. 37 – 49.
10. Дмитриев М. Н., Дмитриев Н. М., Максимов В. М., Мамедов М. Т. Тензорные характеристики фильтрационно-емкостных свойств анизотропных пористых сред. теория и эксперимент // Механика жидкости и газа. — 2012. — № 2. — С. 57 – 63.
11. Nie R.-S., Meng Y.-F., Jia Y.-L., Zhang F.-X., Yang X.-T., and Niu X.-N. Dual porosity and dual permeability modeling of horizontal well in naturally fractured reservoir, Transport in Porous Media, 2012, Vol. 92. — P. 213 – 235.
12. Hornung U. Homogenization and Porous Media. Springer, Berlin, 1997. — 279 p.
13. Wagner А., Eggenweiler Е., Weinhardt F., Trivedi Z., Krach D., Lohrmann C., Jain K., Karadimitriou N., Bringedal C., Voland P., Holm C., Class H., Holger S. and Rybak I. Permeability estimation of regular porous structures: A benchmark for comparison of methods, Transport in Porous Media, 2021, Vol. 138, No. 6. — P. 1 – 23.
14. Tiab D. and Donaldson E. C. Petrophysics. Theory and practice of measuring reservoir rock and fluid transport properties, 4th Edn, Gulf Prof. Publ., 2015. — 918 p.
15. Ельцов И. Н., Назарова Л. А., Назаров Л. А. Нестерова Г. В., Соболев А. Ю., Эпов М. И. Скважинная геоэлектрика нефтегазовых пластов, разбуриваемых на репрессии давления в неравнокомпонентном поле напряжений // Геология и геофизика. — 2014. — Т. 55. — № 5 – 6. — С. 978 – 990.
16. Gray I. Reservoir engineering in coal seams: Part 1. The physical process of gas storage and movement in coal seams, SPE Reservoir Eng., 1987, No. 2(1). — Р. 28 – 34.
17. Коллекторы нефтей Баженовской свиты Западной Сибири / под ред. Т. В. Дорофеевой. — Л.: Недра, 1983. — 131 c.
18. Вяхирев Р. И., Коротаев Ю. П. Теория и опыт разработки месторождений природных газов. — М.: Недра, 1999. — 412 с.
19. Golf-Racht T. D. Fundamentals of fractured reservoir engineering, Elsevier, 1982. — 732 p.
20. Kearey P, Brooks M, and Hill I. An Introduction to geophysical exploration, 3rd ed., Oxford: Blackwell Science Ltd, 2002. — 281 р.
21. Баренблатт Г. И., Желтов Ю. П., Кочина И. Н. Об основных представлениях теории фильтрации в трещиноватых средах // ПММ. — 1960. — Т. 24. — № 5. — С. 58 – 73.
22. Ma J. Review of permeability evolution model for fractured porous media, J. Rock Mech. Geotechnical Eng., 2015, Vol. 7(3). — P. 351 – 357.
23. Coussy O. Mechanics and physics of porous solids, John Wiley and Son Ltd, 2010. — 281 p.
24. Назарова Л. А., Назаров Л. А. Эволюция напряжений и проницаемости трещиновато-пористого породного массива в окрестности добычной скважины // ФТПРПИ. — 2016. — № 3. — С. 11 – 19.
25. Aminian K. 5 — gas transportation in CBM reservoir, In: Coal Bed Methane, Eds. Thakur P., Schatzel S. J., Aminian K., Rodvelt G., Mosser M. H., Damico J. S., 2nd ed., Amsterdam, Elsevier, 2020. — Р. 133 – 145.
26. Chen M., Hosking L. J., Sandford R. J., and Thomas H. R. Dual porosity modelling of the coupled mechanical response of coal to gas flow and adsorption, Int. J. Coal Geology, 2019, Vol. 205. — P. 115 – 125.
27. Huo B., Jing X., He A., and Fan C. Hydraulic-mechanical coupling model with dual-porosity dual-permeability for anisotropy coal seams and its application in mine gas extraction, Advances in Civil Eng., 2019, Vol. 8, Article ID 4534835.
28. Извеков О. Я., Конюхов А. В., Чепрасов И. А. Термодинамически согласованная модель фильтрации в среде с двойной пористостью с учетом рассеянного разрушения матрицы // Физика Земли. — 2020. — № 5. — C. 103 – 116.
29. Nelson R. An experimental study of fracture permeability in porous rock, Am. Association Petroleum Geologists Bull., 1977, Vol. 61, No. 2. — P. 227 – 236.
30. Zhou Z., Zhang J., Cai X., and Shanyong W. Permeability experiment of fractured rock with rough surfaces under different stress conditions, Geofluids, 2020, Vol. b8. — P. 1 – 15.
31. Vogler D., Amann F., Bayer P., and Elsworth D. Permeability evolution in natural fractures subject to cyclic loading and gouge formation, Rock Mech. Rock Eng., 2016, Vol. 49, No. 9. — P. 3463 – 3479.
32. Shi Z., Zhang S., Yan R., and Wang G. Fault zone permeability decrease following large earthquakes in a hydrothermal system, Geophysical Research Letters, 2018, Vol. 45, No. 3. — P. 1387 – 1394.
33. Liu W.Q. and Manga M. Changes in permeability caused by dynamic stresses in fractured sandstone, Geophysical Research Letters, 2009, Vol. 36, No. 20. — P. 2 – 5.
34. Jang H. C., Lee J., and Lee W. Experimental apparatus and method to investigate permeability and porosity of shale matrix from Haenam Basin in Korea, Env. Earth Sci., 2015, Vol. 74, No. 4. — P. 3333 – 3343.
35. Назарова Л. А., Назаров Л. А., Голиков Н. А., Скулкин А. А. Зависимость проницаемости геоматериалов от напряжений по данным лабораторных экспериментов на цилиндрических образцах с центральным отверстием // ФТПРПИ. — 2019. — № 5. — С. 18 – 25.
36. ГОСТ 26450.2–85. Породы горные. Метод определения коэффициента абсолютной газопроницаемости при стационарной и нестационарной фильтрации.
37. ГОСТ 28985-91. Породы горные. Метод определения деформационных характеристик при одноосном сжатии.
38. Jaeger J. C., Cook N. G. W., and Zimmerman R. Fundamentals of rock mechanics, 4th edn. Wiley-Blackwell, 2007. — 488 p.
39. Barton N. R. Deformation phenomena in jointed rock, Geotechnique, 1986, Vol. 36, No 2. — P. 147 – 167.
40. Min K.-B., Rutqvist J., Tsang C.-F., and Jing L. Stress-dependent permeability of fractured rock masses: A numerical study, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2004, Vol. 41, No. 7. — P. 1191 – 1210.
РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД
УДК 550.8.05
СЕЙСМИЧЕСКИЙ И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ПАРАМЕТРОВ МАССОВОГО ВЗРЫВА В ЛЕБЕДИНСКОМ КАРЬЕРЕ КУРСКОЙ МАГНИТНОЙ АНОМАЛИИ
Э. М. Горбунова, С. М. Петухова, А. Г. Иванов
Институт динамики геосфер им. акад. М. А. Садовского РАН,
E-mail: emgorbunova@bk.ru, Ленинский проспект, 38, корп. 1, 119334, г. Москва, Россия
Представлен анализ результатов сейсмической и гидрогеологической регистрации массового взрыва, проведенного 22.09.2021 г. в Лебединском карьере Курской магнитной аномалии. При взрыве четырех групп блоков определены значения максимальной скорости смещения грунта в пяти пунктах наблюдений, расположенных на эпицентральных расстояниях 1.7 – 4.9 км, и амплитуды гидрогеологических откликов обводненной надрудной толщи в двух наблюдательных скважинах. Основные параметры взрывов, оказавшие наибольшее сейсмическое воздействие на массив, использованы для расчета максимальной скорости колебаний в волне по установленной ранее зависимости. Расхождения между зарегистрированными и расчетными параметрами отмечены в ближней зоне взрыва первой группы блоков, разрабатываемых в рудно-кристаллическом массиве на приведенных расстояниях 106 – 198 м/кг1/3. При осуществлении взрывов в осадочных отложениях на приведенных расстояниях 405 – 512 м/кг1/3 прослежено отличие в формировании волнового поля. Полученные данные могут быть привлечены для контроля технологии буровзрывных работ.
Массовый взрыв, железорудное месторождение, Лебединский карьер, скорость смещения грунта, гидрогеологический отклик
DOI: 10.15372/FTPRPI20230403
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Требования к мониторингу месторождений твердых полезных ископаемых. — М.: МПР. 2000. — 30 с.
2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности. Правила безопасности при взрывных работах (утв. приказом Ростехнадзора от 16.12.2013 г. № 605, в ред. Приказа Ростехнадзора от 30.11.2017 № 518).
3. Костюченко В. Н., Кочарян Г. Г., Иванов Б. А., Готвинская О. А. Излучение и распространение сейсмических волн в блочной среде // Физические процессы в геосферах: их проявление и взаимодействие (геофизика сильных возмущений); сб. науч. тр. — М.: ИДГ РАН, 1999. — С. 60 - 73.
4. Кочарян Г. Г., Куликов В. И., Павлов Д. В. О влиянии массовых взрывов на устойчивость тектонических разломов // ФТПРПИ. — 2019. — № 6. — С. 49 - 58.
5. Кутуев В. А., Меньшиков П. В., Жариков С. Н. Анализ воздействия взрывов на подземные горные выработки шахты “Магнезитовая” // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. -- 2020. — Т. 7. — № 2. — С. 11 - 17.
6. Адушкин В. В., Спивак А. А., Соловьев С. П., Перник Л. М., Кишкина С. Б. Геоэкологические последствия массовых химических взрывов на карьерах // Геоэкология. — 2000. — № 6. — С. 554 - 563.
7. Кишкина С. Б., Спивак А. А. Локальный сейсмический эффект карьерных взрывов // Физические процессы в геосферах: их проявление и взаимодействие (геофизика сильных возмущений); сб. науч. тр. — М.: ИДГ РАН, 1999. — С. 111 - 116.
8. Кишкина С. Б., Куликов В. И., Родионов В. Н. О накоплении нарушенности горного массива при массовых взрывах на карьерах // Геоэкология. — 2004. — № 1. — С. 76 - 81.
9. Кочарян Г. Г., Горюнов Б. Г., Кабыченко Н. В., Павлов Д. В., Свинцов И. Г. Сейсмический фон и диагностика блочной среды // Физические процессы в геосферах: их проявление и взаимодействие (геофизика сильных возмущений); сб. науч. тр. — М.: ИДГ РАН, 1999. — С.140 - 145.
10. Железные руды КМА. — М.: Геоинформмарк, 2001. — С. 616.
11. Горбунова Э. М., Беседина А. Н., Кабыченко Н. В., Батухтин И. В., Петухова С. М. Прецизионный гидрогеологический мониторинг в техногенно-нарушенных условиях: организация, проведение и обработка экспериментальных данных // Сейсмические приборы. — 2021. — Т. 57. — № 2. — 62 - 80 с.
12. Кочарян Г. Г., Куликов В. И., Павлов Д. В. О влиянии массовых взрывов на устойчивость тектонических разломов // ФТПРПИ. — 2019. — № 6. — С. 49 - 58.
13. Батухтин И. В., Беседина А. Н., Горбунова Э. М., Петухова С. М. Реакция водонасыщенных коллекторов на проведение массовых взрывов // Cб. ИДГ РАН. — М.: ГЕОС, 2020. — С. 36 - 45.
14. Кочарян Г. Г., Золотухин С. Р., Калинин Э. В., Панасьян Л. Л., Спунгин В. Г. Напряженно-деформированное состояние масива горных пород Коробковского железорудного месторождения на участке зоны тектонических нарушений // ФТПРПИ. — 2018. — № 1. — С. 1 - 9.
УДК 552.574.2; 338.33
ИЗМЕНЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА УГЛЕЙ ПРИ ДРОБЛЕНИИ НА ЛАБОРАТОРНОЙ ШНЕКО-ЗУБЧАТОЙ ДРОБИЛКЕ
Ю. Ф. Патраков, А. И. Степаненко, С. М. Никитенко, С. А. Семенова, А. А. Степаненко
Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН,
E-mail: nsm.nis@mail.ru, Ленинградский проспект, 10, 650065, г. Кемерово, Россия
АО “Гормашэкспорт”,
E-mail: goraexport@mail.ru, ул. Фрунзе, 51, 630005, г. Новосибирск, Россия
Представлены результаты дробления углей на лабораторной шнеко-зубчатой дробилке. Образцами служили товарные пробы углей разных месторождений России, Казахстана и Кыргызстана. На основе анализа изменения количественных выходов гранулометрических составов установлено, что независимо от местонахождения месторождений углей и их марочной принадлежности использование дробилки шнеко-зубчатого типа при подготовке сырья к обогащению не приводит к существенному переизмельчению угля.
Гранулометрический состав угля, дробильные устройства, дробимость угля, топливные смеси
DOI: 10.15372/FTPRPI20230404
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Антипенко Л. А. Новые подходы к проектированию современных обогатительных фабрик // Уголь. — 2020. — № 7. — С. 82 – 87.
2. Агроскин А. А. Физика угля. — М.: Недра, 1965. — 352 с.
3. Rubiera F., Arenillas A., Fuente E., Miles N., and Pis J. J. Effect of the grinding behaviour of coal blends on coal utilisation for combustion, Powder Technol., 1999, Vol. 105. — P. 351 – 356.
4. Scieszka S. F. Grinding behaviour of coal in different size-reduction systems, Powder Technol., 1987, Vol. 49. — Р. 191 – 192.
5. Zheng L., Li D., and Xu S. Analysis on the impact crushing dust generation test method and its influencing factors, Powder Technol., 2021, Vol. 388. — P. 100 – 109.
6. Засельский В. И., Зайцев Г. Л., Засельский И. В. Определение мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления пылевоздушной угольной среды вращению ротора молотковой дробилки // Кокс и химия. — 2015. — № 4. — С. 43 – 46.
7. Kwon J., Cho H., Mun M., and Kim K. Modeling of coal breakage in a double-roll crusher considering the reagglomeration phenomena, Powder Technol., 2012, Vol. 232. — P. 113 – 123.
8. Anggayana K., Widayat A. H., Hede A. N. H., and Syahtriano R. Study of the effect of grain size distribution after crushing and sieving on quality and petrographic composition of coal from kendisan and suparto block, East Kalimantan, Doi-Doi and Tondong Kura Block, South Sulawesi, Indonesia, Proc. 9th Int. Symp. Mineral Exploration Aula Barat ITB, Bandung, Indonesia, 2006. — Р. 198 – 204.
9. Van Krevelen D. W. Coal: typology, physics, chemistry, constitution, Amsterdam, London, New York, Tokyo, Elsevier, 1993. — 979 р.
10. Артемьев В. Б., Еремин И. В., Гагарин С. Г. Петрография углей и их эффективное использование. — М.: Недра Коммюникейшенс Лтд, 2000. — 335 с.
11. Арцер А. С., Протасов С. И. Угли Кузбасса: происхождение, качество, использование. Т. 1. — Кемерово: КузГТУ, 1999. — 177 с.
12. Патраков Ю. Ф., Семенова С. А. Исследование дисперсного состава угольной пыли методом лазерной дифракции // Горн. журн. — 2020. — № 4. — С. 71 – 75.
ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 004.942; 622.3
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЫПУСКА УГЛЯ ИЗ ПОДКРОВЕЛЬНОЙ ТОЛЩИ СРЕДСТВАМИ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
В. И. Клишин, А. Н. Стародубов, В. А. Крамаренко, А. Н. Кадочигова, А. В. Каплун
Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН,
E-mail: a.n.starodubov@gmail.com, Ленинградский проспект, 10, 650065, г. Кемерово, Россия
Кузбасский государственный технический университет им. Т. Ф. Горбачева,
ул. Весенняя, 28, 650000, г. Кемерово, Россия
Рассмотрена новая конструкция механизированной крепи для разработки мощных угольных пластов с выпуском подкровельной толщи угля, предусматривающая его контролируемый выпуск с помощью специального выпускного окна и питателя, совершающего возвратно-поступательное движение. Внедрение подобной технологии нуждается в предварительном тестировании, изучении режимных параметров выпуска секций, при которых обеспечивается максимально допустимое заполнение лавного конвейера без перегрузки и динамических явлений. Для изучения технологии создана имитационная модель в среде Rocky DEM, учитывающая физический эффект разрушения горного массива на основе метода дискретных элементов и позволяющая изменять конструктивные и режимные параметры работы крепей. Проведенные эксперименты позволяют оценить взаимную зависимость средней скорости выпуска угля на конвейер от угла наклона заслона и от частоты колебаний питателя.
Мощные угольные пласты, подземная разработка, имитационная модель, механизированная крепь, питатель, режимы выпуска, скребковый конвейер
DOI: 10.15372/FTPRPI20230405
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Jabinpoura A., Bafghib A. Y., and Gholamnejad J. Application of vibration in longwall top coal caving method, Int. Academic J. Sci. Eng., 2016, Vol. 3, No. 2. — P. 102 – 109.
2. Kumar R., Singh A. K., Mishra A. K., and Singh R. Underground mining of thick coal seams, Int. J. Min. Sci. Tech., 2015, Vol. 25, Issue 6. — P. 885 – 896.
3. Hebblewhite B. K. Status and prospects of underground thick coal seam mining methods, 19th Int. Min. Congress and Fair of Turkey, IMCET 2005, Izmir, 2005. — Р. 169 – 178.
4. Guo J., Ma L., Wang Ye, and Wang F. Hanging wall pressure relief mechanism of horizontal section top-coal caving face and its application — A case study of the Urumqi Coalfield, China, Energies, 2017, Vol. 10, No. 9. — P. 1371.
5. Unver B. and Yasitli N. E. Modelling of strata movement with a special reference to caving mechanism in thick seam coal mining, Int. J. Coal Geology, 2006, Vol. 66, Issue 4. — P. 227 – 252.
6. Шундулиди И. А., Марков А. С., Калинин С. И., Егоров П. В. Выбор параметров технологии отработки мощных угольных пластов с выпуском межслоевых и подкровельных пачек угля. — Кемерово, 1999. — 258 с.
7. Клишин В. И., Фокин Ю. С., Кокоулин Д. И., Кубанычбек Б. Разработка мощных пластов механизированными крепями с регулируемым выпуском угля. — Новосибирск: Наука, 2007. — 135 с.
8. Клишин В. И., Шундулиди И. А., Ермаков А. Ю., Соловьев А. С. Технология разработки запасов мощных пологих пластов с выпуском угля. — Новосибирск: Наука, 2013. — 248 с.
9. Клишин В. И., Клишин С. В. Состояние и направление развития технологии разработки мощных угольных пластов механизированными крепями с выпуском // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. Тула, 2019. — Вып. 1. — С. 162 – 173.
10. Кельтон В., Лоу А. Имитационное моделирование. — СПб.: Питер; Киев: Изд. группа BHV, 2004. — 847 с.
11. Конюх В. Л., Зиновьев В. В. Дискретно-событийное моделирование подземных горных работ. — Новосибирск: СО РАН, 2011. — 243 с.
12. Aalst W. and Stahl C. Modeling business processes: a petri net-oriented approach, MIT Press, 2011 — 400 р.
13. Девятков В. В. Методология и технология имитационных исследований сложных систем: современное состояние и перспективы развития. — М.: ИНФРА-М, 2013. — 448 с.
14. Павлова Л. Д. Моделирование геомеханических процессов в разрушаемом углепородном массиве. — Новокузнецк: СибГИУ, 2005. — 239 с.
15. Фрянов В. Н., Павлова Л. Д., Темлянцев М. В. Теоретические подходы к проектированию роботизированных угольных шахт на основе современных технологий моделирования // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов — 2017. — № 3. — С. 15 – 21.
16. Оганесян А. С., Агафонов В. В. Алгоритм модульного синтеза технологических схем угольных шахт // ГИАБ. — 2013. — № 12. — С. 18 – 27.
17. Мустафин М. Г. Моделирование разрушения массива горных пород в процессе подвигания очистного забоя с разной скоростью // Зап. Горн. ин-та. — 2007. — Т. 171. — С. 130 – 133.
18. Starodubov A. N., Sinoviev V. V., and Klishin V. I. Research of draw mining method modes using simulation model, IOP Conference Series: Earth and Env. Sci., 2019. — Vol. 377.
19. Стародубов А. Н., Зиновьев В. В., Клишин В. И., Крамаренко В. А. Применение имитационного моделирования для исследования режимов выпуска угля подкровельной толщи // Тр. IX Всерос. науч.-практ. конф. по имитационному моделированию и его применению в науке и промышленности “Имитационное моделирование. Теория и практика”. — Екатеринбург, 2019. — С. 540 – 547.
20. Клишин В. И., Худынцев Е. А. Создание механизированных комплексов с выпуском для подземной разработки мощных угольных пластов // Вестн. КузГТУ. — 2022. — № 6. — С. 96 – 106.
УДК 622.013.364: 622.646
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ДИСКРЕТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМА ФОРМИРОВАНИЯ ПОТЕРЬ РУДЫ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ ТОРЦЕВОГО ВЫПУСКА
В. В. Лаптев, С. В. Лукичев
Горный институт КНЦ РАН,
Е-mail: v.laptev@ksc.ru, s.lukichev@ksc.ru, ул. Ферсмана, 24, 184209, г. Апатиты, Россия
Приведены результаты численного моделирования процесса торцевого выпуска руды, полученные методом дискретных элементов. Работа включала в себя стадии разработки методики моделирования, создание и калибровку численных моделей, анализ результатов. Установлены оптимальные параметры конструктивных элементов системы разработки, способствующие снижению потерь при выпуске в условиях отработки хибинских апатит-нефелиновых месторождений. Получены некоторые закономерности поведения горной массы при ее выпуске. Представлен механизм образования потерь.
Система разработки с подэтажным обрушением, параметры конструктивных элементов, торцевой выпуск руды, потери, разубоживание, показатели извлечения, метод дискретных элементов, численное моделирование, фигура выпуска
DOI: 10.15372/FTPRPI20230406
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Лукичев С. В., Семенова И. Э., Белогородцев О. В., Онуприенко В. С. Увеличение производственной мощности подземного рудника при освоении запасов глубоких горизонтов // Горн. журн. — 2019. — № 10. — С. 85 – 88.
2. Pakalnis R. T. and Hughes P. B. Sublevel stoping — SME mining engineering handbook, New York: Society of Mining, Metallurgy and Explorations, 2011. — P. 1365 – 1375.
3. Русин Е. П., Стажевский С. Б. О современном состоянии и перспективах шведского варианта системы добычи руд с подэтажным обрушением // Сб. материалов XIII Междунар. науч. конгресса “Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2017”. — Екатеринбург, 2017. — Т. 2. — С. 112 – 116.
4. Brunton, I. D., Fraser, S. J., Hodgkinson, J. H., Stewart, and P. C. Parameters influencing full scale sublevel caving material recovery at the Ridgeway gold mine, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 2010, Vol. 47, No. 4. — P. 647 – 656.
5. Chen J. Y. and Boshkow. S. Recent development and application of bulk mining methods in the People's Republic of China, Int. Conf. Caving and Sublevel Stoping, Denver, USA: SME-AIME, 1981. — P. 393 – 418.
6. Quinteiro C., Hustrulid W., and Larsson L. Theory and practice of very large-scale sublevel caving, In Underground mining methods, engineering fundamentals and international case studies, SME, Littleton, Colorado, USA, 2001. — P. 381 – 384.
7. Малофеев Д. Е. Развитие теории и практики выпуска руды под обрушенными породами. — Красноярск, 2007. — 172 с.
8. Наговицын О. В., Степачева А. В. Формирование цифрового двойника месторождения твердых полезных ископаемых // ФТПРПИ. — 2021. — № 6. — С. 171 – 180.
9. Феоктистов А. Ю, Каменецкий А. А., Блехман Л. И., Васильков В. Б., Скрябин И. Н., Иванов К. С. Применение метода дискретных элементов для моделирования процессов в горно-металлургической промышленности // Зап. Горн. ин-та. — 2011. — Т. 192. — С. 145 – 149.
10. Ai J., Chen J. F., Rotter J. M., and Ooi J. Y. Assessment of rolling resistance models in discrete element simulations, Powder Technology, 2011, Vol. 206, Issue 3. — P. 269 – 282.
11. Lapcevic V. and Torbica S. Numerical investigation of caved rock mass friction and fragmentation change influence on gravity flow formation in sublevel caving, Minerals, 2017, Vol. 7 (56). — P. 1 – 18.
12. Lapcevic V., Torbica S., Asadizadeh M., Dokic N., Duranovic M., and Petrovic M. Influence of boundary conditions in DEM models of sublevel caving on dilution and recovery, Podzemni radovi, 2018, No. 33. — P. 1 – 15.
13. Белогородцев О. В., Наговицын Г. О. Выбор технологии и порядка отработки подземных запасов участка Гакман Юкспорского месторождения // ГИАБ. — 2021. — № 5 – 1. — С. 19 – 28.
14. Лаптев В. В. Численное моделирование потока раздробленной горной массы в процессе выпуска руды с использованием программы ROCKY DEM // Вестн. МГТУ. — 2019. — Т. 22. — № 1. — С. 149 – 157.
УДК 622.1:550.82; 624.131.3
ДЕФОРМИРОВАНИЕ СКАЛЬНЫХ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД НА ДАМБАХ И ОТВАЛАХ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГОРНОТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
В. А. Бабелло, М. В. Лизункин
Читинский филиал Института горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: chita_bva@mail.ru, ул. Александро-Заводская, 30, 672039, г. Чита, Россия
Забайкальский государственный университет,
E-mail: lmv1972@mail.ru, ул. Александро-Заводская, 30, 672039, г. Чита, Россия
Установлены параметры сжимаемости скальных пород нарушенного сложения для прогноза осадки горнотранспортного оборудования и устойчивости дамбы. Экспериментальные исследования проведены на крупногабаритном стенде штамповым методом при различных значениях плотности скальной вскрышной породы и нормального давления. Представлен способ оценки деформируемости скальных вскрышных пород с помощью пластины и геодезической рейки. Полученные результаты использовались для оценки возможности прохождения горнотранспортного оборудования при возведении дамбы и расчета ее устойчивости.
Месторождение, хвостохранилище, дамба, отвалы скальных вскрышных пород, стенд, деформационные свойства, проходимость горнотранспортного оборудования, устойчивость, модуль деформации, штамповый метод
DOI: 10.15372/FTPRPI20230407
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Методические указания по расчету устойчивости и несущей способности отвалов. — Л.: ВНИМИ, 1987. — 123 с.
2. Ломизе Г. М., Кравцов Г. И. Опыт натурного исследования напряженно-деформированного состояния в условиях осесимметричной задачи // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1969. — № 3. — С. 3 – 6.
3. Работников А. И., Кованев Б. М. Экспериментальное исследование распределения напряжений и деформаций по глубине основания под жестким штампом. // Основания, фундаменты. Республиканский межведомственный научный сборник. — Киев, 1970. — Вып. 3. — С. 59 – 64.
4. Ломизе Г. М., Крыжановский А. Л., Петрянин В. Ф. Исследование закономерностей развития напряженно-деформируемого состояния песчаного основания при плоской задаче // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1972. — № 1. — С. 4 – 7.
5. Криворотов А. П. Экспериментальные исследования изменения напряженного состояния песчаного основания при возрастании нагрузки на незаглубленный штамп // Изв. вузов: Строительство и архитектура. — 1973. — № 10. — С. 106 – 110.
6. Полищук А. И. Экспериментальные исследования в натурных условиях напряженно-деформиро¬ванного состояния оснований под жесткими штампами (на примере маловлажных и влажных лессовых грунтов): автореф. дис. ... канд. техн. наук. — М., 1979. — 241 с.
7. Цытович Н. А. Механика грунтов. — М.: Высшая школа, 1979. —– 272 с.
8. Жабин А. Б., Поляков А. В., Аверин Е. А., Линник Ю. Н., Линник В. Ю. Комплексное влияние размеров образца горной породы на величину предела прочности на сжатие // ГИАБ. — 2022. — № 8. — С. 5 – 13.
9. Султаналиева Р. М., Конушбаева А. Т., Турдубаева Ч. Б. Определение прочностных показателей горных пород при одноосном сжатии и растяжении // Междунар. журн. прикладных и фундаментальных исследований. — 2021. — № 5 — С. 61 – 66.
10. Ермолович Е. А., Овчинников А. В., Аникеев А. А., Хаустов В. В. Влияние размеров образца на прочность мела // Изв. ТулГУ. Науки о земле. — 2020. — № 2. — С. 263 – 271.
11. Усольцева О. М., Цой П. А., Семенов В. Н. Влияние размера образцов на деформационно-прочностные свойства горных пород // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2020. — Т. 7. — № 2. — С. 53 – 59.
12. Kun Du, Xuefeng Li, Rui Su, Ming Tao, Shizhan Lv, Jia Luo, and Jian Zhou. Shape ratio effects on the mechanical characteristics of rectangular prism rocks and isolated pillars under uniaxial compression, Int. J. Min. Sci. Technol. — 2022. — No. 32. — P. 347 – 362.
13. Durmekova T., Bednarik M., Dikejova P., and Adamcova R. Influence of specimen size and shape on the uniaxial compressive strength values of selected Western Carpathians rocks, Environ. Earth. Sci., 2020, Vol. 81, No. 247.
14. Andre C Zingano. Estimating coal strength based on historical laboratory tests and geomechanics classification, Aspects Min. Miner. Sci., 2020, Vol. 5, Issue 4. — 000618.
15. Sefer Beran Celik. The effect of cubic specimen size on uniaxial compressive strength of carbonate rocks from Western Turkey, Arab. J. Geosci., 2017, Vol. 10.
16. Рассказов Л. Н., Якиманская Т. А. Исследование прочностных и деформационных характеристик сафедобской супеси в приборе трехосного сжатия // Тр. ВНИИ ВОДГЕО. Гидротехника. — 1972. — Вып. 34. — С. 68 – 72.
17. Лобанов И. З. Влияние напряженного состояния на деформируемость сыпучего грунта // Вопросы инженерной геологии, оснований и фундаментов. — 1962. — Вып. XXVIII. — С. 107 – 120.
18. Криворотов А. П., Райс П. П. Результаты экспериментального исследования изменяемости деформационных и прочностных характеристик песка при сложном напряженном состоянии // Изв. вузов. Строительство и архитектура. — 1982. — № 3. — С. 28 – 32.
19. Панюков П. Н., Верещагин Н. П., Добров Э. М., Кравчук С. В. Методические указания по определению деформационных, прочностных и фильтрационных характеристик горных пород в стабилометрах. — Белгород: ВИОГЕМ, 1973. — 67 с.
20. Meng F., Zhang J.-S., Chen X.-B., and Wang Q.-Y. Deformation characteristics of coarse-grained soil with various gradations, J. Central South University, 2014, Vol. 21, No. 6. — P. 2469 – 2476.
21. Pham Duc Phong, Su Q., Zhou C.-B., Vu A.-T., and Lam H.-H. Deformation and strength characteristics of graded gravel by large-scale triaxial tests, Electronic J. Geotechnical Eng., 2015, Vol. 20, No 1. — P. 5913 – 5925.
22. Сорокина Г. В. Рекомендации по методам определения коэффициентов бокового давления и поперечного расширения глинистых грунтов. — М.: НИИОСП, 1978. — 31 с.
23. Бабелло В. А., Лизункин В. М., Лизункин М. В., Соболев С. А. Экспериментальное исследование прочностных свойств раздробленных скальных пород месторождения “Железный кряж” // ФТПРПИ. — 2023. — № 2. — С. 82 – 90.
24. ГОСТ 28514-90. Строительная геотехника. Определение плотности грунтов методом замещения объема. Введ. 01.05.1990. — М.: Стандартинформ, 2005. — 5 с.
25. ГОСТ 20276.1-2020. Грунты. Метод испытания штампом. Введ. 01.01.2021. — М.: Стандартинформ, 2020. — 15 с.
26. Свидетельство о гос. рег. программы для ЭВМ № 2009610378 “Грансостав – 2008” / Викторов С. Д., Казаков Н. Н., Шляпин А. В.; правообладатель УРАН ИПКОН РАН; заявл. 25.11.2008; зарегист. 16.01.2009.
27. Лизункин В. М., Бабелло В. А., Лизункин М. В., Бейдин А. В. Определение коэффициента Пуассона раздробленных скальных пород различного гранулометрического состава // Горн. журн. — 2017. — № 2. — С. 45 – 50.
28. Пат. 2634312 РФ. Устройство для определения коэффициентов Пуассона и поперечных деформаций фрагментов массива раздробленных скальных пород и оценки их сжимаемости в массиве / Бабелло В. А., Бейдин А. В., Лизункин В. М., Лизункин М. В. // Опубл. в БИ. — 2017. — № 30.
УДК 622.245.42
ОБОСНОВАНИЕ СОСТАВА И ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ ЦЕМЕНТНОЙ ЗАКЛАДКИ НА РУДНИКЕ CERRO LINDO, ПЕРУ
Л. А. Перез, К. Г. Переа
Компания INCIMMET S. A., г. Лима, Перу
Педагогический и технологический университет Колумбии,
Е-mail: carlos.perea@uptc.edu.co, г. Согамосо, Колумбия
Разработан экспериментальный проект оценки различных технологий подготовки цементной закладочной смеси, проверки ее требуемой прочности и параметров замешивания. Рассмотрены метод определения применимости предлагаемой технологии, сопротивляемость закладки на сжатие, а также результаты оценки стоимости, уровня повышения производительности рудника и безопасности горнодобывающих работ. Установлена пиковая сопротивляемость закладки на сжатие, достигнуто снижение разубоживания руды и повышение устойчивости целиков.
Подэтажная выемка, цементная закладка, система закладки, прочность закладки, подземная добыча
DOI: 10.15372/FTPRPI20230408
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Qi C. and Fourie A. Cemented paste backfill for mineral waste rock management: Review and future perspectives, Miner. Eng., 2019, Vol. 144. — 106025.
2. Dudeney A. W. L., Chan B. K. C., Bouzalakos S., and Huisman J. L. Management of waste and wastewater from mineral industry processes, especially leaching of sulphide resources: State of the art, Int. J. Miner., Reclam. Environ., 2013, Vol. 27. — P. 2 – 37.
3. Sun W., Wang H., and Hou K. Control of waste rock-tailings paste backfill for active mining subsidence areas, J. Clean. Prod., 2018, Vol. 171. — P. 567 – 579.
4. Singh P., Ghosh C. N., Behera S. K., Mishra K., Kumar D., Buragohain J., and Mandal P. K. Optimisation of binder alternative for cemented paste fill in underground metal mines, Arab. J. Geosci., 2019, Vol. 12. — 462 p.
5. Raffaldi M. J., Seymour J. B., Richardson J., Zahl E., and Board M. Cemented paste backfill geomechanics at a narrow-vein underhand cut-and-fill mine, Rock Mech. Rock Eng., 2019, Vol. 52. — P. 4925 – 4940. DOI:10.1007/s00603-019-01850-4.
6. Karim R., Simangunsong G. M., Sulistianto B., and Lopulalan A. Stability analysis of paste fill as stope wall using analytical method and numerical modeling in the kencana underground gold mining with long hole stope method, Procedia Earth Planet Sci., 2013, Vol. 6. — P. 474 – 484.
7. Guo J. Xing, Ding K., and Jian Y. Study on compaction characteristics of paste backfilling and its application, Geotech. Geoleng., 2019, Vol. 37. — P. 1185 – 1194.
8. Sivakugan N., Veenstra R., and Naguleswaran N. Underground mine backfilling in Australia using paste fills and hydraulic Fills, Int. J. Geosynth. Gr. Eng., 2015, Vol. 1. — P. 1 – 7.
9. Wu J., Feng M., Mao X., Xu J., Zhang W., Ni X., Ni X., and Han G. Particle size distribution of aggregate effects on mechanical and structural properties of cemented rockfill: Experiments and modeling, Constr. Build. Mater., 2018, Vol. 193. — P. 295 – 311.
10. Cabrera Laura J. Aspectos geotecnicos del relave cementado en la aplicacion del metodo minado sublevelstoping, SRK Consult., 2017.
11. Stone D. Factors that affect cemented rockfill quality in Nevada mines, The 9th Int. Symp. Min. Backfill. Montreal, Canada, 2007. — P. 1 – 6.
12. Sainsbury D. and Sainsbury B. Design and implementation of cemented rockfill at the Ballarat Gold Project, Mine Fill 2014 Proc. 11th Int. Symp. Min. Backfill, 2014. — P. 1 – 12.
13. Mitchell R. J., Olsen R. S., and Smith J. D. Model studies on cemented waste rock used in mine backfill, Can. Geotech. J., 1982, Vol. 19. — P. 14 – 28.
14. Belem T. and Benzaazoua M. Design and application of underground mine paste backfill technology, Geotech. Geol. Eng., 2008, Vol. 26. — P. 147 – 174.
15. Doerner C. A. C. Effect of delayed backfill on open stope mining methods, 2005. — 76 p.
16. Swan G. and Brummer R. Backfill design for deep, underhand drift-and-fill mining, MINEFILL 2001 Proc. Seventh. Int. Symp. Min. with Backfill, Seattle, Washington, 2001. — P. 359 – 368.
17. Cadorin L., Carissimi E., and Rubio J. Avances en el tratamiento de aguas acidas de minas, Av. en el Trat. aguas acidas minas., Universidad Tecnologica de Pereira, 2007. — P. 849 – 854.
ГОРНОЕ МАШИНОВЕДЕНИЕ
УДК 621.225.2 + 622.236
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ЗОЛОТНИКОВОГО РАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ С ДРОССЕЛЬНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Л. В. Городилов, В. Г. Кудрявцев
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: gor@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Исследована схема управления характеристиками рабочего цикла гидроударного устройства, основанная на задержке движения бойка перед фазой обратного хода. Задержка осуществляется за счет дроссельного регулирования давления в гидравлической камере золотникового распределителя. Проведены испытания физической модели гидроударного устройства с указанной схемой распределения, определены основные энергетические характеристики. В опытах изменялись настройки дросселей и пружины, производящей возврат золотника распределителя в исходное состояние, подаваемый к устройству расход жидкости. Приведены осциллограммы динамических характеристик гидроударного устройства, зависимости регулировочной характеристики распределителя от параметров дросселей, подаваемого к устройству расхода и предварительного натяга пружины. Построены зависимости энергетических характеристик гидроударного устройства от давления задержки и расхода, отражающие возможности их регулирования по предлагаемой схеме управления рабочим циклом. Проанализированы осциллограммы движения золотника в течение рабочего цикла, определены его особенности и недостатки. Предложена конструкция дроссельного регулятора, позволяющая получить режимы работы гидроударного устройства с фиксированными характеристиками.
Гидроударное устройство, схема распределения, дроссельное регулирование, частота и энергия ударов, адаптивная машина
DOI: 10.15372/FTPRPI20230409
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Городилов Л. В., Кудрявцев В. Г. Анализ способов и схем управления характеристиками гидроударных машин объемного типа // ФТПРПИ. — 2022. — № 1. — С. 1 – 15.
2. Ye X., Miao X., and Cen Y. Modeling and simulation for hydraulic breaker based on screw-in cartridge valves, Appl. Mech. Mater., 2012, Vol. 229 – 231. — P. 1697 – 1701.
3. Ding W. S., Wang J. J., and Chen L. N. Electronic control hydraulic impactor based on pressure feedback, Int. Conf. Mech. Autom. Control Eng. MACE 2010, 2010, No. 50775075. — P. 2716 – 2719.
4. Yang G., Ding C., Liang C., and Wang L. Research on intelligent hydraulic impactor, Proc. 3rd Int. Conf. Meas. Technol. Mechatronics Autom. ICMTMA 2011, 2011, Vol. 3. — P. 3 – 6.
5. Yang G. and Ding C. Research on intelligent hydraulic impactor system based on fuzzy control, 2nd Int. Conf. Adv. Comput. Control., 2010. — P. 418 – 422.
6. Chen J. S. Mechanical and electrical control of hydraulic impactor, Adv. Mater. Res., 2012, Vol. 507. — P. 167 – 171.
7. Yu H. and Tang J. The application of fuzzy control in intelligent hydraulic impactor, Int. J. Adv. Comp. Tech., 2012, Vol. 4, No. 22. — P. 1 – 9.
8. Yang G. and Liang C. Research on the new hydraulic impactor control system, Int. Conf. Meas. Technol. Mechatronics Autom. ICMTMA 2010, 2010, Vol. 3. — P. 207 – 210.
9. Yang G. P., Gao J. H., and Chen B. J. Computer simulation of controlled hydraulic impactor system, Adv. Mater. Res. (Materials Sci. Eng.), 2011, Vol. 179 – 180. — P. 122 – 127.
10. Yang G. and Chen Y. The research of new type hydraulic breaker with strike energy and frequency of adjusted, Mech. Eng. Res., 2012, Vol. 2, No. 2. — P. 45 – 51.
11. Yang G., Yubao C., and Bo C. Dynamic performance research on reversing valve of hydraulic breaker, World J. Mech., 2012, Vol. 2. — P. 288 – 296.
12. Zhao H., Liu P., Shu M., and Wen G. Simulation and optimization of a new hydraulic impactor, Appl. Mech. Mater., 2012, Vol. 120. — P. 3 – 10.
13. Wang X. Y. Modeling and simulation of impactor of hydraulic roofbolter based on AMESim, Appl. Mech. Mater., 2014, Vol. 448 – 453. — P. 3426 – 3429.
14. Лазуткин С. Л., Лазуткина Н. А. Прогрессивная конструкция гидравлического ударного устройства // Вестн. ПермГТУ. Машиностроение, материаловедение. — 2011. — № 3. — P. 5 – 11.
15. Фабричный Д. Ю., Толенгутова М. М., Фабричный Ю. Ф. Системы автоматического регулиро-вания гидравлических ударных устройств по нагрузке на инструмент // Машиностроение и безопас-ность жизнедеятельности. — 2013. — № 4. — С. 72 – 77.
16. Роботизированные карьеры и шахты: будущее промышленности [Электронный ресурс]. URL: https://www.popmech.ru/vehicles/10522-nechelovecheskiy-faktor-roboty.
17. Мельников Н. Н. Роль Арктики в инновационном развитии экономики России // Горн. журн. — 2015. — № 7. — С. 24 – 27.
18. Городилов Л. В. Исследование динамики гидроударных объемных систем двухстороннего действия. Ч. II: Влияние на характеристики предельных циклов конструктивных особенностей устройств и условий их взаимодействия с горным массивом // ФТПРПИ. — 2013. — № 3. — С. 127 – 138.
19. Городилов Л. В. Стенд и методика экспериментальных исследований гидроударных систем // ФТПРПИ. — 2011. — № 6. — С. 67 – 76.
20. Городилов Л. В., Коровин А. Н., Кудрявцев В. Г., Першин А. И. Выбор конструктивной схемы и параметров гидроударного устройства для активного исполнительного органа горной машины // ФТПРПИ. — 2023. — № 1. — С. 92 – 102.
21. Задачник по гидравлике, гидромашинам и гидроприводу / Б. Б. Некрасов, И. В. Фатеев, Ю. А. Бе-ленков, А. А. Михайлин, В. Е. Суздальцев, А. А. Шейпак. — М.: Высш. шк., 1989. — 192 с.
УДК 622.23.05
РАЗРАБОТКА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО МУЛЬТИПЛИКАТОРА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
Ю. М. Леконцев, П. В. Сажин, Б. Л. Герике, А. В. Новик, Ю. Б. Мезенцев
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: pavel301080@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН,
Ленинградский проспект, 10, 650065, г. Кемерово, Россия
ООО “Автостройкомплект”,
ул. Толстого 133, офис Т303, 630008, г. Новосибирск, Россия
ООО УК “ПМХ” — “ПМХ – Уголь”,
1-я Стахановская, 1А, 650021, г. Кемерово, Россия
Рассмотрен вопрос создания специального устройства, позволяющего обеспечивать трансформацию давления рабочей жидкости, нагнетаемой в гидравлическую систему, для осуществления гидроразрывов в прочных горных породах. Показаны особенности работы устройства, установленные в ходе проведения лабораторных исследований, предложены пути устранения недостатков. Определены размеры и форма дроссельных канавок, обеспечивающих четкое переключение золотника управления в зависимости от параметров движения рабочей жидкости. Разработана гидравлическая схема распределителя золотникового типа со струйным управлением, что позволило увеличить точность и четкость переключения золотника.
Мультипликатор, гидроразрыв, распределитель, цилиндр, дроссель, клапан
DOI: 10.15372/FTPRPI20230410
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гидросистемы высоких давлений / Ю. Н. Лаптев, В. И. Глухов, Я. Я. Якименко, Г. А. Тетерин. — М.: Машиностроение, 1973. — 152 с.
2. А. с. 1643812 СССР. Автоматический гидромультипликатор непрерывного действия / И. Ф. Малицкий, Б. С. Остренко, Т. В. Маркушенко// Опубл. в БИ. —1991. — № 15.
3. Пат. 2637162 РФ. Мультипликатор гидравлический / В. Д. Гриценко, А. П. Шевцов, И. Г. Лачугин, В. В. Черниченко, С. Б. Чагин, А. В. Рябцев // Опубл. в БИ. — 2017. — № 34.
4. Пат. 2750677 РФ. Мультипликатор / Ю. М. Леконцев, П. В. Сажин, А. В. Новик // Опубл. в БИ. — 2021. — № 19.
5. Башта Т. М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. — М.: Машиностроение, 1982. — 423 с.
6. Гидравлика в машиностроении: учебник для вузов в 2 ч. Ч. 2 / А. Г. Схиртладзе, В. И. Иванов, В. Н. Кареев и др. — Старый Оскол: ТНТ, 2008. — 496 с.
7. Башта Т. М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. — М.: ИД Альянс, 2010. — 423 с.
8. Левковский Ю. Л., Чалов А. В. Влияние турбулентности потока на возникновение и развитие кавитации // Акустический журн. — 1978. — № 24. — Вып. 2. — С. 221 – 227.
9. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. — М.: Машиностроение, 1992. — 672 с.
10. Кисилев П. Г. Справочник по гидравлическим расчетам. — М.: Энергия, 1972. — 312 с.
11. Вихарев А. Н., Долгова И. И. Гидравлика. Режимы движения, уравнение Бернулли, потери напора, каналы: учеб. пособие. — Архангельск: АГТУ, 2001. — 92 с.
12. Гидравлический расчет объемного гидропривода с возвратно-поступательным движением выходного звена. — М.: Тамбов: Изд-во ГОУ ВПОТГТУ, 2010.
ГОРНАЯ ТЕПЛОФИЗИКА
УДК 622.253.3
ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ В МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ПОРОВЫХ ВОДАХ ПРИ ИСКУССТВЕННОМ ЗАМОРАЖИВАНИИ ГРУНТОВ
М. А. Семин, С. А. Бублик
Горный институт УрО РАН,
Е-mail: seminma@inbox.ru, ул. Сибирская, 78а, 614007, г. Пермь, Россия
Изучено влияние фазовых переходов во влажных грунтах, содержащих растворенную поваренную соль, на процесс их искусственного замораживания. Рассмотрены эффекты, связанные с теплотой кристаллизации поровой воды при отрицательных температурах, а также с теплотой кристаллизации соли при достижении точки эвтектики. Сделаны выводы о возможности достижения точки эвтектики в искусственно замораживаемых грунтах надсолевых толщ соляных месторождений. С помощью математической модели тепловых процессов в искусственно замораживаемой глине, содержащей раствор поваренной соли, проанализировано влияние смещения точки эвтектики на поле температур замораживаемого грунта.
Искусственное замораживание грунтов, соляные месторождения, минерализация поровых вод, точка эвтектики, скрытая теплота кристаллизации, численное моделирование
DOI: 10.15372/FTPRPI20230411
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Levin L. Y., Semin M. A., and Parshakov O. S. Improving methods of frozen wall state prediction for mine shafts under construction using distributed temperature measurements in test wells, J. Min. Institute, 2019, Vol. 237. — P. 268 – 274.
2. Барях А. А., Смирнов Э. В., Квиткин С. Ю., Тенисон Л. О. Калийная промышленность России: проблемы рационального и безопасного недропользования // Горн. пром-сть. — 2022. — № 1. — С. 41 – 50.
3. Ольховиков Ю. П. Крепь капитальных выработок калийных и соляных рудников. — М.: Недра, 1984. — 238 с.
4. Yong R. N., Cheung C. H., and Sheeran D. E. Prediction of salt influence on unfrozen water content in frozen soils, Developments Geotech. Eng., 1979, Vol. 26. — P. 137 – 155.
5. Bing H. and Ma W. Laboratory investigation of the freezing point of saline soil, Cold Regions Sci. Technol., 2011, Vol. 67, No. 1 – 2. — P. 79 – 88.
6. Banin A. and Anderson D. M. Effects of salt concentration changes during freezing on the unfrozen water content of porous materials, Water Resources Res., 1974, Vol. 10, No. 1. — P. 124 – 128.
7. Qin B., Rui D., Ji M., Chen X., and Wang S. Research on influences of groundwater salinity and flow velocity on artificial frozen wall, Transportation Geotech., 2022, Vol. 34. — 100739.
8. Семин М. А., Левин Л. Ю., Желнин М. С., Плехов О. А. Моделирование искусственного замораживания породного массива в условиях неоднородной минерализации поровых вод // Теплофизика высоких температур. — 2022. — Т. 60. — № 3. — С. 434 – 442.
9. Rouabhi A., Jahangir E., and Tounsi H. Modeling heat and mass transfer during ground freezing taking into account the salinity of the saturating fluid, Int. J. Heat Mass Transfer, 2018, Vol. 120. — P. 523 – 533.
10. Tounsi H., Rouabhi A., and Jahangir E. Thermo-hydro-mechanical modeling of artificial ground freezing taking into account the salinity of the saturating fluid, Comp. Geotech., 2020, Vol. 119. — 103382.
11. Liu Q. and Hu R. Simulation of heat and mass transfer during artificial ground freezing in saturated saline groundwater, Excerpt from the Proc. of the 2017 COMSOL Conf. in Rotterdam, 2017.
12. Semin M., Levin L., Bublik S., Brovka G., Brovka A., and Agutin K. Parameterization of the model of artificial clay freezing considering the effect of pore water salinity, Fluids, 2022, Vol. 7, No. 6. — 186.
13. Николаев П. В. Определение технологических параметров безрассольного способа искусственного замораживания горных пород одиночной колонкой // Горн. журн. — 2022. — № 8. — С. 44 – 50.
14. Lucas T., Chourot J. M., Bohuon Ph., and Flick D. Freezing of a porous medium in contact with a concentrated aqueous freezant: numerical modelling of coupled heat and mass transport, Int. J. Heat Mass Transfer, 2001, Vol. 44, No. 11. — P. 2093 – 2106.
15. Han B., Choi J. H., Dantzig J. A., and Bischof J. C. A quantitative analysis on latent heat of an aqueous binary mixture, Cryobiology, 2006, Vol. 52, No. 1. — P. 146 – 151.
16. Archer D. G. and Carter R. W. Thermodynamic properties of the NaCl+ H2O system. 4. Heat capacities of H2O and NaCl (aq) in cold-stable and supercooled states, J. Physical Chemistry B, 2000, Vol. 104, No. 35. — P. 8563 – 8584.
17. Koniorczyk M. and Bednarska D. Kinetics of water freezing from inorganic salt solution confined in mesopores, Thermochimica Acta, 2019, Vol. 682. — 178434.
18. Wan X., Tan D., Lai Y., Li S., Lu J., and Yan Z. Experimental study on pore water phase transition in saline soils, Cold Regions Sci. Technol., 2022, Vol. 203. — 103661.
19. Dove P. M. The dissolution kinetics of quartz in aqueous mixed cation solutions, Geoch. Cosmochimica Acta, 1999, Vol. 63, No. 22. — P. 3715 – 3727.
20. Nishimura S., Gens A., Olivella S., and Jardine R. J. THM-coupled finite element analysis of frozen soil: formulation and application, Geotechnique, 2009, Vol. 59, No. 3. — P. 159 – 171.
21. Alzoubi M. A., Xu M., Hassani F. P., Poncet S., and Sasmito A. P. Artificial ground freezing: A review of thermal and hydraulic aspects, Tunnelling Underground Space Technol., 2020, Vol. 104. — 103534.
22. Бровка А. Г., Бровка Г. П., Дедюля И. В., Агутин К. А. Зависимость теплофизических и прочностных характеристик мерзлых грунтов от температуры // Природопользование. — 2017. — № 31. — С. 45 – 49.
23. Kurylyk B. L. and Watanabe K. The mathematical representation of freezing and thawing processes in variably-saturated, non-deformable soils, Advances in Water Resources, 2013, Vol. 60. — P. 160 – 177.
24. Wang M., Zhu Y., Zhao T., Cui L., Mao W., Ye M., and Yang J. Chemical characteristics of salt migration in frozen soils during the freezing-thawing period, J. Hydrology, 2022, Vol. 606. — 127403.
25. Leys J., Losada-Perez P., Glorieux C., and Thoen J. The melting behaviour of water and water–sodium chloride solutions studied by high-resolution Peltier-element-based adiabatic scanning calorimetry, J. Thermal Analysis Calorimetry, 2017, Vol. 129. — P. 1727 – 1739.
26. Xu J., Lan W., Ren C., Zhou X., Wang S., and Yuan J. Modeling of coupled transfer of water, heat and solute in saline loess considering sodium sulfate crystallization, Cold Regions Sci. Technol., 2021, Vol. 189. — 103335.
27. Feistel R. and Wagner W. A new equation of state for H2O ice IH, J. Phys. Chem. Reference Data, 2006, Vol. 35, No. 2. — P. 1021 – 1047.
28. Левин Л. Ю., Семин М. А., Паршаков О. С. Математическое прогнозирование толщины ледопородного ограждения при проходке стволов // ФТПРПИ. — 2017. — № 5. — С. 154 – 161.
29. Семин М. А., Левин Л. Ю., Паршаков О. С. Выбор параметров и обоснование режима работы замораживающих колонок для поддержания толщины ледопородного ограждения // ФТПРПИ. — 2020. — № 5. — С. 194 – 205.
30. Романова Е. К., Курилко А. С., Хохолов Ю. А. Регулирование теплового режима прибортового породного массива карьера криолитозоны с помощью гидро- и теплоизоляции // ГИАБ. — 2015. — № S30. — С. 379 – 386.
ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622.73 + 544.03 + 544.5
ВЛИЯНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО БАРЬЕРНОГО РАЗРЯДА НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИРОДНЫХ СУЛЬФИДОВ ЖЕЛЕЗА
В. А. Чантурия, И. Ж. Бунин, М. В. Рязанцева
Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова РАН,
E-mail: ryzanceva@mail.ru, Крюковский тупик, 4, 111020 г. Москва, Россия
Представлены результаты комплексных исследований механизма влияния неравновесной низкотемпературной плазмы диэлектрического барьерного разряда в воздухе при нормальных условиях и давлении на кислотно-основные, сорбционные и флотационные свойства природных сульфидов железа (пирита и арсенопирита) с целью установления связи между параметрами плазмохимической обработки, физико-химическими и технологическими свойствами сульфидных минералов. Методом адсорбции кислотно-основных индикаторов Гаммета установлено, что в результате плазменной обработки происходит усиление акцепторных и снижение электронодонорных свойств поверхности пирита, а также уменьшение акцепторной способности арсенопирита. Отмечен рост сорбционной способности пирита по отношению к электронодонорному бутиловому ксантогенату и, как следствие, повышение флотационной активности минерала. В случае арсенопирита наблюдалось снижение сорбционной и флотационной активности. Показано, что предварительная обработка минеральных проб продуктами низкотемпературной плазмы вызывала снижение выхода мышьяка в пенный продукт флотации на 10 – 11 % при уменьшении содержания мышьяка в концентрате на 0.71 – 0.78 %.
Пирит, арсенопирит, низкотемпературная плазма, диэлектрический барьерный разряд, поверхность, кислотно-основные свойства, сорбция, флотация
DOI: 10.15372/FTPRPI20230412
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Плаксин И. Н., Мясникова Г. А., Околович А. М. Флотационное обогащение мышьяков-пиритных руд. - М.: Изд-во АН СССР, 1956. - 110 с.
2. Li Y., He Q., Chen J., and Zhao C. Electronic and chemical structures of pyrite and arsenopyrite. - Mineralogical Magazine, 2015, Vol. 79, No. 7. - P. 1779 – 1789.
3. Азим-заде М. Н., Черных С. И. Технология селекции арсенопирита и пирита флотацией // Цв. металлы. - 1997. - № 6 - С. 8 – 10.
4. Matis K. A., Kydros K. A., and Gallios G. P. Processing a bulk concentrate by flotation reagents, Miner. Eng., 1992, No. 5. - P.331 – 342.
5. Abeindu A. M. and Almahdy A. M. Magnesia mixture as a regulator in the separation of pyrite from chalcopyrite and arsenopyrite, Int. J. Miner. Process., 1980, No. 6. - P. 285 – 302.
6. Tapley B. and Yan D. The selective flotation of pyrite from arsenopyrite, Miner. Eng., 2003, No. 16. - P. 1217 – 1220.
7. Месяц Г. А. Импульсная энергетика и электроника. — М.: Наука, 2004. - 704 с.
8. Бунин И. Ж., Рязанцева М. В., Самусев А. Л., Хабарова И. А. Теория и практика применения комбинированных физико-химических и энергетических воздействий на геоматериалы и водные суспензии // Горн. журн. — 2017. — № 11. — C. 77 – 83.
9. Huang W. and Chen Y. The application of high voltage pulses in the mineral processing industry — A review, Powder Technol., 2021, Vol. 393. — P. 116 – 130.
10. Чантурия В. А., Бунин И. Ж., Рязанцева М. В., Хабарова И. А. Влияние наносекундных электромагнитных импульсов на фазовый состав поверхностных нанообразований, электрохимические, сорбционные и флотационные свойства халькопирита и сфалерита // ФТПРПИ. - 2012. - № 4. - С. 155 – 164.
11. Чантурия В. А., Бунин И. Ж., Рязанцева М. В., Хабарова И. А. Изучение методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии изменения состава и химического состояния атомов поверхности халькопирита и сфалерита до и после обработки наносекундными электромагнитными импульсами // ФТПРПИ. - 2013. - № 3. - C. 157 – 168.
12. Чантурия В. А., Бунин И. Ж., Рязанцева М. В., Хабарова И. А., Копорулина Е. В., Анашкина Н. Е. Активация поверхности и направленное изменение физико-химических и технологических свойств галенита при воздействии наносекундных электромагнитных импульсов // ФТПРПИ. - 2014. - № 3. - C. 154 – 169.
13. Чантурия В. А., Бунин И. Ж., Рязанцева М. В., Хабарова И. А. О структурно-фазовых преобразованиях поверхности сульфидных минералов при воздействии наносекундных электромагнитных импульсов // Изв. РАН. Серия физическая. - 2013. - Т. 77. - № 9. — С. 1213 – 1217.
14. Нечипоренко А. П., Буренина Т. А., Кольцов С. И. Индикаторный метод исследования поверхностной кислотности твердых веществ // Журн. общей химии. - 1985. - Т. 55. - № 9. - C. 1907 – 1912.
15. Нечипоренко А. П. Донорно-акцепторные свойства поверхности твердофазных систем. Индикаторный метод: учеб. пособие. - М.: Лань, 2021. - 292 с.
16. Рязанцева М. В., Бунин И. Ж. Модифицирование кислотно-основных свойств поверхности кальцита, флюорита и шеелита в процессе электромагнитной импульсной обработки // ФТПРПИ. - 2015. - № 5. - С. 140 – 145.
17. Танабе К. Твердые кислоты и основания. - М.: Мир, 1973. — 184 с.
18. Sychov M. M., Nakanishi Y., and Mjakin S.V. Surface properties of ZnS and AC powder electroluminescent phosphors, J. SID, 2003, Vol.11. - P. 33 – 38.
19. Sychov M. M., Mjakin S. V., Nakanishi Y., Korsakov V. G., Vasiljeva I. V., Bakhmetjev V. V., and Solovjeva O. V., Komarov E. V. Study of active surface centers in electroluminescent ZnS: Cu,Cl phosphors, Appl. Surf. Sci., 2005, Vol. 24. - P. 4461 – 464.
20. Моррисон С. Химическая физика поверхности твердого тела. - М.: Мир, 1980. - 488 с.
УДК 622.765.4
ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ ФОРМЫ СОРБЦИИ СОБИРАТЕЛЯ НА ФЛОТАЦИЮ ГАЛЕНИТА КСАНТОГЕНАТОМ В ПРИСУТСТВИИ ИОНОВ Pb2+
С. А. Кондратьев, И. А. Коновалов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: kondr@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Предложен механизм флотации галенита, основанный на совместной работе химически сорбированного собирателя и физически закрепившегося ксантогената свинца в молекулярной форме. Экспериментально установлено, что продукты взаимодействия ксантогената с ионами свинца обладают поверхностной активностью, зависящей от соотношения их концентраций и рН раствора. В щелочной области они растекаются по границе раздела “газ – вода” и могут удалять жидкость из прослойки, разделяющей минеральную частицу и пузырек газа. В слабокислой среде и повышенном мольном соотношении катионов свинца к анионам ксантогената скорость растекания продуктов взаимодействия снижается. Механизм работы физически сорбируемого собирателя позволил раскрыть причины высокой флотируемости галенита в щелочном диапазоне рН и снижение флотируемости в слабокислой области.
Флотация, галенит, физически сорбируемый собиратель, ксантогенат свинца, рН среды, скорость растекания собирателя
DOI: 10.15372/FTPRPI20230413
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кондратьев С. А., Коновалов И. А. Влияние физической формы сорбции собирателя на флотацию пирита в присутствии ионов Fe2+ и Fe3+ // ФТПРПИ. — 2022. — № 3. — С. 119 – 129.
2. Ozun S. and Ergen G. Determination of optimum parameters for flotation of galena: effect of chain length and chain structure of xanthates on flotation recovery, Am. Chem. Soc., 2019, Vol. 4. — P. 1516 – 1524.
3. Ikumapayi F., Makitalo M., Johansson B., and Rao K. H. Recycling of process water in sulphide flotation: effect of calcium and sulphate ions on flotation of galena, Miner. Eng., 2012, Vol. 39. — P. 77 – 88.
4. Niksic D., Lazic P., and Kostovic M. Floatability of chalcopyrite from the Rudnik deposit, J. Miner. Sci., 2021, Vol. 57, No. 3. — P. 523 – 530.
5. Serna G. L. Flotation behavior of galena and lead-activated sphalerite in the presence of zinc sulfate, A Thesis submitted to the faculty and the Board of Trustees of the Colorado School of Mines in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science, 1968. — 56 p.
6. Finkelstein N. P. The activation of sulphide minerals for flotation: A review, Int. J. Miner. Process., 1997, Vol. 52. — P. 81 – 120.
7. Bai S., Wen S., Xian Y., Liu J., and Deng J. New source of unavoidable ions in galena flotation pulp: Components released from fluid inclusions, Miner. Eng., 2013, Vol. 45. — P. 94 – 99.
8. Leja Jan. Surface chemistry of froth flotation, Plenum Press, New York, 1982. — 758 p.
9. Hamilton I. C. and Woods R. Surfactant properties of alkyl xanthates, Int. J. Miner. Process., 1986, Vol. 17. — P. 113 – 120.
10. Rao S. R. Xanthates and related compounds, Marcel Dekker, 1971, New York. — 504 p.
11. Nowak P. Xanthate adsorption at PbS surfaces: molecular model and thermodynamic description, Colloids Surf., A, Physicoch. Eng. Aspects, 1996, Vol. 16. — P. 65 – 72.
12. Allison S. A., Goold L. A., Nicol M. J., and Granville A. A determination of the products of reaction between various sulfide minerals and aqueous xanthate solution, and a correlation of the products with electrode rest potentials, Metall. Trans., 1972, Vol. 3. — P. 2613 – 2618.
13. Leppinen J. O., Basilio C. I., and Yoon R. H. In-Situ FTIR study of ethyl xanthate adsorption on sulfide minerals under conditions of controlled potential, Int. J. Miner. Process., 1989, Vol. 26. — P. 259 – 274.
14. Leppinen J. O. and Rastas J. K. Thermodynamics of the system lead sulfide and thiol collector, Colloids Surf., 1988, Vol. 29. — P. 205 – 220.
15. Kartio I., Laajalehto K., and Suoninen E. Characterization of the ethyl xanthate adsorption layer on galena (PbS) by synchrotron radiation excited photoelectron spectroscopy, Colloids Surf., A, Physicoch. Eng. Aspects, 1999, Vol. 154, No. 1. — P. 97 – 101.
16. Gardner J. R. and Woods R. The use of a particulate bed electrode for the electrochemical investigation of metal and sulphide flotation, Aust. J. Chem., 1973, Vol. 26. — P. 1635 – 1644.
17. Grano S., Ralston J., and Smart R. S. C. Influence of electrochemical environment on the flotation behaviour of Mt. Isa copper and lead-zinc ore, Int. J. Miner. Process., 1990, Vol. 30. — P. 69 – 97.
18. Ralston J. The chemistry of galena flotation: principles and practice, Miner. Eng., 1994, Vol. 7, Nos. 5/6. — P. 715 – 735.
19. Богданов О. С., Вайншенкер И. А., Поднек А. К. и др. О гидрофильности поверхности минералов и формах закрепления собирателей // Обогащение руд. — 1969. — № 4. — С. 23 – 28.
20. Bai B., Hey M. J., Kingman S. W., Almeida C. A. P., Shen L., and Hankins N. P. Characterization of natural galena and in-situ mechanistic study of sodium isopropyl xanthate adsorption on galena for optimized froth flotation, Manuscript Number MP-16-489, 2016. — P. 41.
21. Laajalehto K., Nowak P., and Suoninen E. On the XPS and IR identification of the products of xanthate sorption at the surface of galena, Int. J. Miner. Process., 1993, Vol. 37. — P. 123 – 147.
22. Mielczarski J., Werfel F., and Suoninen E. XPS studies of interaction of xanthate with copper surfaces, Appl. Surf. Sci., 1983, Vol. 17. — P. 160 – 174.
23. Vucinic D., Popov S., Tomanec R., and Lazic P. Ethylxanthate adsorption and kinetics of adsorption on lead modified galena and sphalerite under flotation conditions, Fizykochemiczne Problemy Mineralurgii, 1998, Vol. 32. — P. 69 – 81.
24. Matijevic E., Leja J., and Nemeth R. Precipitation phenomena of heavy metal soaps in aqueous solution, J. Colloid Interface Sci., 1966, Vol. 22. — P. 419 – 429.
25. Tian M., Zhang C., Han H., Liu R., Gao Z., Chen P., Wang L., Li Y., Ji B., Hu Y., and Sun W. Effects of the preassembly of benzohydroxamic acid with Fe(III) ions on its adsorption on cassiterite surface, Miner. Eng., 2018, Vol. 127. — P. 32 – 41.
26. Chen J.-H., Li Y.-Q., Lan L.-H., and Guo J. Interactions of xanthate with pyrite and galena surfaces in the presence and absence of oxygen, J. Ind. Eng. Chem., 2014, Vol. 20. — P. 268 – 273.
27. Klymowsky I. B. The role of oxygen in xanthate flotation of galena, pyrite, and chalcopyrite, MS Thesis, McGill University, Montreal, Canada, 1968. — 67 p.
28. Кондратьев С. А. Подходы к выбору флотационных реагентов-собирателей // ФТПРПИ. — 2022. — № 5. — С. 109 – 124.
29. Paiva P. R. P., Monte M. B. M., Simao R. A., and Gaspar J. C. In situ AFM study of potassium oleate adsorption and calcium precipitate formation on an apatite surface, Miner. Eng., 2011, Vol. 24. — P. 387 – 395.
30. Mielczarski J. A., Cases J. M., Bouquet E., Barres O., and Delon J. F. Nature and structure of adsorption layer on apatite contacted with oleate solution. 1. Adsorption and Fourier transform infrared reflection studies, Langmuir, 1993, Vol. 9. — P. 2370 – 2382.
УДК 622.765.4
ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ РАСТВОРА СОБИРАТЕЛЕЙ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ РАБОТЫ ИХ ФИЗИЧЕСКИ СОРБИРУЕМЫХ ФОРМ
С. А. Кондратьев
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: kondr@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Рассмотрены причины совпадения рН раствора собирателя, при котором достигается максимальное извлечение целевого компонента, и рН этого раствора с минимальным поверхностным натяжением. На основе механизма работы физически сорбируемого собирателя раскрыта связь флотируемости с поверхностным натяжением раствора. Показано, что выделение из раствора ионно-молекулярных ассоциатов и предполагаемое повышение гидрофобности минеральной поверхности не могут объяснить рост извлечения. Повышение флотируемости достигается снятием кинетического ограничения образованию флотационного контакта поверхностно-активными формами собирателя. Повышение собирательной активности композицией собирателей объясняется синергетическим эффектом в понижении поверхностного натяжения и сокращением времени индукции. Предложен критерий, определяющий флотационную активность физически сорбируемого собирателя.
Флотация, физическая форма сорбции, критерий флотационной активности
DOI: 10.15372/FTPRPI20230414
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Babel B. and Rudolph M. Investigating reagent-mineral interactions by colloidal probe atomic force microscopy, Int. Miner. Proc. Congress, Moscow, 2018. — P. 1384 – 1391.
2. Кондратьев С. А. Обоснование механизма работы физически сорбированного собирателя в элементарном акте флотации // ФТПРПИ. — 2021. — № 1. — С. 118 – 136.
3. Кондратьев С. А. Подходы к выбору флотационных реагентов-собирателей // ФТПРПИ. — 2022. — № 5. — С. 109 – 124.
4. Albijanic B., Ozdemir O., Nguyen A. V., and Bradshaw D. A review of induction and attachment times of wetting thin films between air bubbles and particles and its relevance in flotation separation of particles, Adv. Colloid Interface Sci., 2010, Vol. 159, Issue 1. — P. 1 – 21.
5. Kulkarni R. D. and Somasundaran P. Kinetics of oleate adsorption at the liquid/air interface and its role in hematite flotation, AIChE Symposium Series, 1975, Vol. 71, No. 150. — P. 124 – 133.
6. Pugh R. and Stenius P. Solution chemistry studies and flotation behaviour of apatite, calcite and fluorite minerals with sodium oleate collector, Int. J. Miner. Proc., 1985, Vol. 15. — P. 193 – 218.
7. Somasundaran P. The role of ionomolecular surfactant complexes in flotation, Int. J. Miner. Proc., 1976, Vol. 3. — P. 35 – 40.
8. Yu F., Wang Y., Zhang L., and Zhu G. Role of oleic acid ionic-molecular complexes in the flotation of spodumene, Miner. Eng., 2015, Vol. 71. — P. 7 – 12.
9. Finch J. A. and Smith G. W. Dynamic surface tension of alkaline dodecylamine solutions, J. Colloid Interface Sci., 1973, Vol. 45, No. 1. — P. 81 – 91.
10. Paiva P. R. P., Monte M. B. M., Simao R. A., and Gaspar J. C. In situ AFM study of potassium oleate adsorption and calcium precipitate formation on an apatite surface, Miner. Eng., 2011, Vol. 24. — P. 387 – 395.
11. Mielczarski J. A., Cases J. M., Bouquet E., Barres O., and Delon J. F. Nature and structure of adsorption layer on apatite contacted with oleate solution. 1. Adsorption and Fourier transform infrared reflection, Langmuir, 1993, Vol. 9. — P. 2370 – 2382.
12. Zhou F., Yan C., Wang H., Sun Q., Wang Q., and Alshameri A. Flotation behavior of four C18 hydroxamic acids as collectors of rhodochrosite, Miner. Eng., 2015, Vol. 78. — P. 15 – 20.
13. Fuerstenau M. S., Rice D. A., Somasundaran P., and Fuerstenau D. W. Metal ion hydrolysis and surface charge in beryl flotation, AIME Transactions, 1965, Vol. 241. — P. 381 – 391.
14. Tian M., Zhang C., Han H., Liu R., Gao Z., Chen P., Wang L., Li Y., Ji B., Hua Y., and Sun W. Effects of the preassembly of benzohydroxamic acid with Fe (III) ions on its adsorption on cassiterite surface, Miner. Eng., 2018, Vol. 127. — P. 32 – 41.
15. Zhu H., Qin W., Chen C., and Liu R. Interactions between sodium oleate and polyoxyethylene ether and the application in the low-temperature flotation of scheelite at 283 K, J. Surfact Deterg., 2016. DOI:10.1007/s11743-016-1864-1.
16. Chen C., Zhu H., Sun W., Hu Y., Qin W., and Liu R. Synergetic effect of the mixed anionic/non-ionic collectors in low temperature flotation of scheelite, Minerals, 2017, Vol. 7. — P. 87 – 95.
17. Bu Y., Liu R., Sun W., and Hu Y. Synergistic mechanism between SDBS and oleic acid in anionic flotation of rhodochrosite, Int. J. Miner., Metallurgy, and Materials, 2015, Vol. 22, No. 5. — P. 447 – 452.
18. Jiang H., Ji W., Yang Q., Xu L., Zhao C., and Hu Y. Synergistic adsorption and flotation of new mixed cationic/nonionic collectors on muscovite, Minerals, 2017, Vol. 7, No. 74.
19. Valdiviezo E. and Oliveira J. F. Synergism in aqueous solutions of surfactant mixtures and its effect on the hydrophobicity of mineral surfaces, Miner. Eng., 1993, Vol. 6, No. 6. — P. 655 – 661.
20. O'Brien R. N., Feher A. I., and Leja J. Interferometric and hydrodynamic flow profiles produced in water by a spreading monolayer, J. Colloid Interface Sci., 1975, Vol. 51, No. 3. — P. 366 – 372.
21. O'Brien R. N., Feher A. I., and Leja J. Spreading of monolayers at the air-water interface. II. Spreading speeds for alcohols, acids, esters, sulphonates, amines, quaternary ammonium ions, and some binary mixtures, J. Colloid Interface Sci., 1976, Vol. 56, No. 3. — P. 474 – 482.
22. Dussaud A. D., Matar O. K., and Troian S. M. Spreading characteristics of an insoluble surfactant film on a thin liquid layer: comparison between theory and experiment, J. Fluid Mech., 2005, Vol. 544. — P. 23 – 51.
23. Полькин С. И. Обогащение руд и россыпей редких и благородных металлов. — М.: Недра, 1987. — 428 с.
24. Moon K. S. and Fuerstenau D. W. Surface crystal chemistry in selective flotation of spodumene (LiAl[SiO3]2) from other aluminosilicates, Int. J. Miner. Proc., 2003, Vol. 72. — P. 11 – 24.
25. Nguyen A. V., Schulze H. J., and Ralston J. Elementary steps in particle — bubble attachment, Int. J. Miner. Proc., 1997, Vol. 51. — P. 183 – 195.
26. Hyunsun Do. Development of a turbulent flotation model from first principles. Dissertation submitted to the faculty of the Virginia polytechnic institute and State University in partial fulfillment of the requirements for the degree of doctor of philosophy in engineering mechanics, Blacksburg, Virginia, 2010. — 117 p.
27. Finch J. A. and Smith G. W. Bubble-solid attachment as a function of bubble surface tension, Canadian Metallurgical Quarterly, 1975, Vol. 14, Issue 1. — P. 47 – 51.
28. Drelich J. and Miller J. D. Spreading kinetics for low viscosity n-alkanes on a water surface as recorded by the high-speed video system, Annales universitatis Mariae Curie, Sklodowska Lublin, Polonia, 2000, Vol. LIV/LV, No. 7. — P. 105 – 115.
УДК 622.778
ПРОГНОЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРОЦЕССА МАГНИТНОГО ГИДРОЦИКЛОНИРОВАНИЯ СУСПЕНЗИЙ ОБОГАЩАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ
А. А. Лавриненко, П. А. Сыса
Институт проблем комплексного освоения недр им. акад. Н. В. Мельникова РАН,
E-mail: lavrin_a@mail.ru, Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия
Разработано новое устройство для мокрого магнитного обогащения — магнитный гидроциклон, позволяющий выделять магнитную фракцию из быстро движущегося криволинейного потока пульпы. Преимуществами магнитного гидроциклона являются высокая удельная производительность и простота конструкции, определяющая надежность устройства. Схема расчета прогнозируемых показателей процесса магнитного гидроциклонирования представляет собой методику оценки возможности извлечения магнитных частиц в зависимости от геометрических размеров аппарата, изменения параметров магнитного поля, скорости потока и физических параметров частиц. Приведено сравнение параметров процесса и результатов обогащения, полученных путем расчета и испытаний магнитного гидроциклона. Предложенное устройство рекомендуется для применения в технологических схемах обогащения железистых кварцитов и других руд, обладающих выраженными магнитными свойствами. При использовании магнитной системы, позволяющей поднять уровень магнитной индукции до 5 – 10 Тл, возможно извлечение слабомагнитных минералов.
Магнитный гидроциклон, селективность разделения, магнитная фракция, обогащение железорудного сырья, магнитная сила, центробежная сила, содержание железа
DOI: 10.15372/FTPRPI20230415
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кармазин В. В., Кармазин В. И. Магнитные, электрические и специальные методы обогащения полезных ископаемых. — М.: МГГУ, 2005. — 670 с.
2. Khokhulya M. S., Alekseeva S. A., Cherezov A. A., and Fomin A. V. Analyses of grinding and gravity / magnetic separation with a view to optimizing mixed-type processing technology for rare metals, J. Min. Sci., 2021, Vol. 57, No. 3. — P. 511 – 522.
3. Freeman R. J., Rowson N. A., Veasley T. J., and Harris I. R. The progress of the magnetic hydrocyclone, Magnetic and Electrical Separation, 1993, Vol. 4, No. 3. — P. 139 – 149.
4. Chen G. Design and analysis of magnetic hydrocyclone, A thesis submitted for the degree of master of engineering, Department of Mining and Metallurgical Eng. McGill University, 1989. — 129 p.
5. Просвирнин В. И., Масюткин Е. П., Масюткин Д. Е. Уточненная математическая модель коагуляции магнитных частиц при криволинейном движении // Совр. наукоемкие технологии. — 2017. — № 9. — С. 58 – 63.
6. Пелевин А. Е. Уточненная математическая модель коагуляции магнитных частиц при криволинейном движении // Обогащение руд. — 2021. — № 4. — С. 15 – 18.
7. А. с. 1194495 CCCР. Магнитный гидроциклон кл. В 03 C 1/02 / Ю. А. Курников, И. Ф. Концур, А. В. Паневник, В. П. Здрок, Ю. Н. Ефимов, С. Н. Иовчук. — 1985.
8. Adewoye A. J. Improvement to hydrocyclone used in separating particles from produced water in the oil and gas industry. Robert Gordon University, PhD thesis. 2020. Hosted on OpenAIR [online]. Available from: https://doi.org/10.48526/rgu-wt-1357822.
9. Wenshan Guo, Huu Hao Ngo, Rao Y. Surampalli, and Tian C. Zhang. Sustainable resource management: Technologies for recovery and reuse of energy and waste materials, John Wiley & Sons., 2021. — P. 435.
10. Premarathe W. A. and Rowson N. A. Development of a magnetic hydrocyclone separation for the recovery of titanium from beach sands, Physical Separation Sci. Eng., 2003, Vol. 12, No. 4. — P. 215 – 222.
11. Авдеев Б. А. Расчет электромагнитной системы магнитного гидроциклона // Вестн. АГТУ. Морская техника и технология. — 2015. — № 2. — С. 64 – 71.
12. Масюткин Е. П., Авдеев Б. А., Просвирнин В. И. Исследование распределения напряженности магнитного поля в инерционном аппарате очистки судового моторного масла // Вестн. МГТУ им. Г. И. Носова. — 2016. — Т. 19. — № 4. — С. 737 – 743.
13. Львов В. В., Александрова Т. Н. Автоматизированное управление классификацией гидроциклонов // Горн. журн. — 2017. — № 5. — С. 94 – 96.
14. Управителева А. А., Львов В. В. Исследование влияния магнитного гидроциклона при классификации окисленных железистых кварцитов // Материалы XХV Междунар. науч.-техн. конф. “Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья”: сб. науч. ст. — Екатеринбург, 2020. — С. 175 – 180.
15. Авдеев Б. А. Повышение эффективности очистки моторного масла в судовых дизелях путем применения магнитных гидроциклонов. — Ульяновск, 2016. — 151 с.
16. Lin Liu, Lixin Zhao, Xu Yan, Yahong Wang, Baorui Xu, and Bing Lian. Innovative design and study of an oil-water coupling separation magnetic hydrocyclone, Separation and Purification Technology, 2019, Vol. 213. — P. 389 – 400.
17. Zhang Jianpinga, Zha Zhentinga, Che Penga, Pan Weiguoa, and Liu Jianga. Trapping performance improvement of submicron particles in electrostatic cyclone by the applied magnetic field, Int. J. Appl. Electromagn. Mech., 2018, Vol. 57, No. 2. — P. 205 – 215.
18. Патент 2748911 РФ. Способ извлечения магнитной фракции из потока суспензии и устройство для его осуществления / П. А. Сыса, А. А. Лавриненко, И. И. Агарков // Опубл. в БИ. — 2021. — № 16.
19. Сыса П. А. Повышение селективности обогащения магнетитовых кварцитов на основе применения высокоградиентного сепаратора с низкоинтенсивным переменным магнитным полем: автореф. дис. ... канд. техн. наук. — М., 2016. — 23 с.
20. Опалев А. С., Марчевская В. В. Исследование влияния крупности зерен магнетита на магнитную восприимчивость железорудных концентратов // ФТПРПИ. — 2023. — № 1. — С. 161 – 167.
УДК 550.4.02 + 622.7
МАССОПЕРЕНОС ПРИ ФИЛЬТРАЦИОННОМ ВОСХОДЯЩЕМ ДВИЖЕНИИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ В ОТХОДАХ ОБОГАЩЕНИЯ
А. Г. Михайлов, И. И. Вашлаев, Е. Н. Меркулова, Н. Ф. Усманова, А. Е. Зуев
Институт химии и химической технологии СО РАН,
Е-mail: mag@icct.ru, ул. Академгородок, 50, стр. 24, 660036, г. Красноярск, Россия
Представлены результаты экспериментальных исследований по восходящему фильтрационному массопереносу водным раствором согласно природному механизму движения растворов к поверхности с испарением воды в атмосферу. Полезные компоненты, осаждаясь из растворов, формируют зоны концентрации на испарительном барьере. Эксперимент имитирует полный цикл процессов для материала хвостов флотационного обогащения полиметаллических руд: скважинная подача растворов с поверхности в донную часть техногенного массива; распределение растворов в массиве; капиллярный подъем на поверхность; осаждение и концентрация солей полезных компонентов на испарительном барьере. Исследования позволяют оценить технологическую применимость нового подхода и получить некоторые параметры массопереноса.
Фильтрация, геохимический фазовый состав, водный раствор, флюид
DOI: 10.15372/FTPRPI20230416
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Смирнов В. И. Геология полезных ископаемых. — М.: Недра, 1982. — 668 с.
2. Каздым А. А. Техногенные отложения и техногенное минералообразование. — М.: ВИМС, 2010. — 178 с.
3. Секисов А. Г., Рубцов Ю. И., Лавров А. Ю. Активационное кучное выщелачивание дисперсного золота из малосульфидных руд // Зап. Горн. ин-та. — 2016. — Т. 217. — С. 96 – 101.
4. Гурман М. А., Щербак Л. И., Рассказова А. В. Извлечение золота и мышьяка из продуктов обжига упорных пирит-арсенопиритовых концентратов // ФТПРПИ. — 2015. — № 3. — С. 145 – 150.
5. Ghorbani Y., Becker M., Mainza A., Franzidis J.-P., and Petersen J. Large particle effects in chemical/ biochemical heap leach processes, Min. Eng., 2011, Vol. 24, No. 11. — P. 1172 – 1184.
6. Dixon D. G. Heap leach modelling — current state of the art, Fifth Int. Conf. in Honor of Professor Ian Ritchie, TMS, Minerals, Metals and Materials Society, 2003. — P. 289 – 314.
7. Bartlett R. W. Simulation of ore heap leaching using deterministic models, Hydrometallurgy, 1992, Vol. 29, No. 1 – 3. — P. 231 – 243.
8. Moreno L., Martinez J., and Casas J. Modelling of leaching copper sulphide ores in heap or dump, Process Metallurgy, 1999, Vol. 9. — P. 443 – 453.
9. Petersen J. and Dixon D. G. Modelling zinc heap bioleaching, Hydrometallurgy, 2007, Vol. 85, No. 2 – 4. — P. 127 – 143.
10. Oddie T. A. and Bailey A. W. Subsoil thickness effects on yield and soil water when reclaiming sodic minespoil, J. Environ. Qual., 1988, Vol. 17, No. 4. — P. 623 – 627.
11. Purdy B. G., MacDonald S. E., and Lieffers V. J. Naturally saline boreal communities as models for reclamation of saline oil sand tailings, Restor. Ecol., 2005, Vol. 13, No. 4. — P. 667 – 677.
12. Sadegh-Zadeh F., She-Bardan D. J., Samsuri A. W., Mohammadi A., Chorom M., and Yazdani G. A. Saline soil reclamation by means of layered mulch, Arid. Land. Res. Manag., 2009, Vol. 23, No. 2. — P. 127 – 137.
13. Li X., Chang S. X., and Salifu K. F. Soil texture and layering effects on water and salt dynamics in the presence of water table: A review, Environ. Rev., 2013, Vol. 22, No. 1.
14. Scanlon B. R., Keese K. E., Flint A. L., Flit L. E., Gaye C. B., Edmunds W. M., and Simmers I. Global synthesis of groundwater recharge in semiarid and arid regions, Hydrol. Process., 2006, Vol. 23, No. 2. — P. 3335 – 3370.
15. Shokri N., Lehmann P., and Or D. Evaporation from layered porous media, J. Geophys. Res., 2010, Vol. 115. — B06204.
16. Ma Y., Feng S., Zhan H., Liu X., Su D., Kang S., and Song X. Water infiltration in layered soil with air entrapment: modified Graan-Ampt model and experimental validation, J. Hydrol. Eng., 2011, Vol. 16, No. 8. — P. 628 – 638.
17. Meiers G. P., Barbour S. L., Qualizza C. V., and Dobchuk B. S. Evolution of the hydraulic conductivity of reclamation covers over sodic/saline mining overburden, J. Geotech. Geoenviron, 2011, Vol. 137, No. 10. — P. 968 – 976.
18. Shokri N. and Salvucci G. D. Evaporation from porous media in the presence of a water table, Vadose Zone J., 2011, Vol. 10, No. 4. — P. 1309 – 1318.
19. Зосин А. П., Приймак Т. И., Кошкина Л. Б. Экологические аспекты процессов геохимической трансформации минеральных отходов от переработки сульфидных медно-никелевых руд // Экологическая химия. — 2003. — № 12(1). — С. 33 – 40.
20. Вашлаев И. И., Михайлов А. Г., Харитонова М. Ю., Свиридова М. Л. Изучение вертикальной зональности осаждения солей цветных металлов на испарительном барьере // ФТПРПИ. — 2019. — № 1. — С. 148 – 155.
21. Piatak N. M., Seal R. R., Sanzolone R. F., Lamothe P. J., and Brown Z. A. Preliminary results of sequential extraction experiments for selenium on mine waste and stream sediments from Vermont Maine and New Zealand, U. S., Geological Survey Open-File Report, 2006, Vol. 1184. — 21 p.
УДК 622.23.05; 622.7
ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ РУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ СУХОМ ИЗМЕЛЬЧЕНИИ В ЦЕНТРОБЕЖНОМ АППАРАТЕ НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ
А. И. Матвеев, В. Р. Винокуров
Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН,
Е-mail: andrei.mati@yandex.ru, vaviro@mail.ru,
просп. Ленина, 43, 677007, г. Якутск, Республика Саха (Якутия), Россия
С помощью лабораторной модели вертикального центробежного аппарата установлена зависимость эффективности измельчения рудных материалов с разной твердостью по шкале Мооса. Определены рациональные конструктивные и режимные параметры аппарата для данных руд, которые заложены в основу разработки и проектирования полного пакета рабочей документации на изготовление опытно-промышленного варианта вертикального центробежного измельчителя ВЦИ-12.
Разрушение, измельчитель, рабочие органы, твердость, частицы, гранулометрический состав, эффективность
DOI: 10.15372/FTPRPI20230417
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Lakshmanan V. I., Ojaghi A., and Gorain B. Beneficiation of gold and silver ores. In: V. Lakshmanan, B. Gorain (eds), Innovations and Breakthroughs in the Gold and Silver Industries, Springer Nature Switzerland, 2019. — 288 p.
2. Chelgani S. C. and Neisiani A. A. Dry mineral processing, Springer Cham, 2022. — 8 p.
3. Юсупов Т. С. Совершенствование процессов раскрытия минеральных сростков при освоении труднообогатимых объектов // ФТПРПИ. — 2016. — № 3. — С. 143 – 149.
4. Gong D., Nadolski S., Sun C., Klein B., and Kou J. The effect of strain rate on particle breakage characteristics, Powder Technol., 2018, Vol. 339. — P. 595 – 605.
5. Мамонов С. В., Закирничный В. Н., Метелев А. А., Дресвянкина Т. П., Волкова С. В., Кузнецов В. А., Зиятдинов С. В. Перспективные технологии раскрытия минерального сырья при подготовке к флотационному обогащению // ФТПРПИ. — 2019. — № 5. — С. 158 – 169.
6. Zhou Wen-tao, Han Yue-xin, Sun Yong-sheng, Yang Jin-lin, and Ma Shao-jian. Multi-scale impact crushing characteristics of polymetallic sulphide ores, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2019, Vol. 29, Issue 9. — P. 1929 – 1938.
7. Барон Л. И., Коняшин Ю. Г., Курбатов В. М. Дробильность горных пород. — М.: АН СССР, 1963. — 348 с.
8. Вайсберг Л. А. Современное дробильно-измельчительное и обогатительное оборудование “Механобр-Техники” // Тез. докл. II конгресса обогатителей стран СНГ. — М.: МИСиС, 1999. — С. 22 – 23.
9. Александрова Т. Н., Чантурия А. В., Кузнецов В. В. Минералого-технологические особенности и закономерности селективного разрушения железистых кварцитов Михайловского месторождения // Зап. Горн. ин-та. — 2022. — Т. 256. — С. 517 – 526.
10. Александрова Т. Н., Афанасова А. В., Кузнецов В. В., Бабенко Т. А. Исследование процессов селективной дезинтеграции медно-никелевых руд заполярного месторождения // ГИАБ. — 2021. — № 12. — С. 73 – 87.
11. Aleksandrova T., Nikolaeva N., Afanasova A., Romashev A., and Kuznetsov V. Justification for criteria for evaluating activation and destruction processes of complex ores, Minerals, 2023, Vol. 13, No. 5. — 684 p.
12. Александрова Т. Н., Чантурия А. В. Выбор схемы рудоподготовки железистых кварцитов по результатам имитационного моделирования // Обогащение руд. — 2023. — № 1. — С. 3 – 9.
13. Сиденко П. М. Измельчение в химической промышленности. — М.: Химия, 1977. — 368 с.
14. Хопунов Э. А. Исследование механизма селективного разрушения руд // Интенсификация технологических процессов рудоподготовки: сб. науч. тр. Механобр. — 1987. — С. 116 – 135.
15. Ревнивцев Е. И. Совершенствование процессов дробления, измельчения, грохочения и классификации руд и продуктов обогащения // Междуведомств. сб. науч. тр. — Л.: Механобр, 1985. — С. 170 – 171.
16. Salman A. D., Ghadiri M., and Hounslow M. Particle Breakage, Handbook of Powder Technology, 2007, Vol. 12. — 1240 p.
17. Ballantyne G. R. and Powell M. S. Minerals engineering, Benchmarking Comminution Energy Consumption Proc. Copper and Gold Ores, 2014, Vol. 65. — P. 109 – 114.
18. Хопунов Э. А. Новый взгляд на процессы переработки минерального сырья // Современная техника и технологии. — 2015. — № 3. [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2015/03/5944.
19. Борщев В. Я. Оборудование для измельчения материалов: дробилки и мельницы. — Тамбов: ТГТУ, 2004. — 75 с.
20. Lomovskiy I., Bychkov A., Lomovsky O., and Skripkina T. Mechanochemical and size reduction machines for biorefining, Molecules, 2020, Vol. 25, No. 22. — 5345.
21. Новые технологии // Центробежные дробилки и мельницы “Титан”. — 2005. — Вып. 6.
22. Neikov O. D. Mechanical crushing and grinding. Handbook of Non-Ferrous Metal Powders, Elsevier, Amsterdam, Netherlands, 2009. — P. 47 – 62.
23. Винокуров В. Р. Испытания центробежных измельчителей с разной формой активаторов // ГИАБ. — 2008. — № S2. — С. 193 – 196.
24. Матвеев А. И., Винокуров В. Р. Особенности измельчения геоматериалов в центробежных аппаратах многократного динамического воздействия // ГИАБ. — 2011. — № 11. — С. 200 – 204.
25. Пат. 2322299/2006.01 РФ ВО2С13/00. Центробежный аппарат дезинтеграции / А. И. Матвеев, А. Н. Григорьев; заявитель и патентообладатель Учреждение ИГДС СО РАН им. Н. В. Черского № 2006106684/03; заявл. 03.03.2006 // Опубл. в БИ. — 2008. — № 11.
26. Пат. 2020119813 РФ B02C 7/00 (2021.01). Вертикальный центробежный измельчитель / А. И. Матвеев, В. Р. Винокуров, А. Н. Григорьев; заявитель и патентообладатель ИГДС СО РАН им. Н. В. Черского № 2020119813; заявл. 08.06.2020 // Опубл. в БИ. — 2021. — № 11.
27. Матвеев А. И., Винокуров В. Р. Разработка конструкции нового измельчителя горных пород комбинированного действия // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. — 2020. — Т. 25. — № 3. — С. 63 – 73.
28. Матвеев А. И., Лебедев И. Ф., Винокуров В. Р., Львов Е. С. Научно-экспериментальные основы сухого обогащения руд полезных ископаемых // Зап. Горн. ин-та. — 2022. — Т. 256. — С. 613 – 622.
УДК 622.765
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРА ЗАКРЕПЛЕНИЯ КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩИХ РЕАГЕНТОВ НА ПОВЕРХНОСТИ РУДНЫХ МИНЕРАЛОВ МЕТОДАМИ ОПТИЧЕСКОЙ, СКАНИРУЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОННОЙ И ЛАЗЕРНОЙ МИКРОСКОПИИ
Т. Н. Матвеева, В. А. Минаев, Н. К. Громова
Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова РАН,
Е-mail: tmatveyeva@mail.ru, Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия
Методами оптической, сканирующей электронной и лазерной микроскопии получены новые экспериментальные данные о характере формирования адсорбционного слоя хелатообразующего реагента МДТК и экстракта борщевика на поверхности сульфидных минералов, входящих в состав поликомпонентных руд. Установлено избирательное закрепление МДТК на халькопирите с образованием устойчивого нерастворимого в воде комплексного соединения с медью, равномерно покрывающего всю поверхность минерала. На поверхности пирита впервые определено интенсивное образование темно-коричневых кристаллов продукта окисления МДТК — диморфолинтиурамдисульфида, химически адсорбированного на минерале и устойчивого к многократной отмывке водой. Морфолиндитиокарбамат не взаимодействует с поверхностью арсенопирита и шеелита и не образует устойчивых фаз реагента с компонентами в составе этих минералов. Экстракт борщевика не десорбирует МДТК и фиксируется на предварительно адсорбированном собирателе в виде тонкой голубоватой пленки, исчезающей при отмывке водой. На арсенопирите и шеелите обнаруживается незначительное количество отдельных мелких “вкраплений” борщевика.
Сульфидные минералы, оптическая, электронная и лазерная микроскопия, морфолиндитиокарбамат, экстракт борщевика
DOI: 10.15372/FTPRPI20230418
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Chanturiya V. A. and Kondratiev S. A. Contemporary understanding and developments in the flotation theory of non-ferrous ores, Miner. Proc. Extr. Metall. Rev., 2019, Vol. 40, No. 6. — P. 390 – 401.
2. Chanturia V. A. and Getman V. V. Experimental investigation of interaction between modified thermomorphic polymers, gold and platinum in dressing of rebellious precious metal ore, J. Min. Sci., 2015, Vol. 51, No. 3. — P. 580 – 585.
3. Бочаров В. А., Игнаткина В. А., Каюмов А. А. Теория и практика разделения минералов массивных упорных полиметаллических руд цветных металлов. — М.: Горная книга, 2019. — 507 с.
4. Соложенкин П. М. Развитие принципов выбора реагентов для флотации минералов сурьмы и висмута // Докл. АН РАН. — 2016. — Т. 466. — № 5. — С. 599 – 562.
5. Рябой В. И., Шепета Е. Д. Влияние поверхностной активности и гидрофобизирующих свойств диалкилдитиофосфатов на флотацию медных мышьяксодержащих руд // Обогащение руд. — 2016. — № 4. — С. 29 – 34.
6. Александрова Т. Н., Орлова А. В., Таранов В. А. Повышение эффективности переработки комп-лексных медных руд варьированием реагентного режима // ФТПРПИ. — 2020. — № 6. — С. 116 – 124.
7. Lotter N. O. and Bradshaw D. J. The formulation and use of mixed collectors in sulphide flotation, Min. Eng., 2010, Vol. 23, No. 11 – 13. — P. 945 – 951.
8. Ramesh Bala P., Venkatesh P., and Abdul Jabbar A. Influence of dithiocarbamate on metal complex and thin film depositions, Int. J. Innovative Res. Sci., Eng. and Technol., 2014, Vol. 3, No. 8. — P. 15301 – 15309.
9. Ly N., Nguyen T., Zoh K.-D., and Joo S.-W. Interaction between diethyldithiocarbamate and Cu(II) on gold in non-cyanide wastewater, Sensors, 2017, Vol. 17, No. 11. — P. 1 – 12.
10. Semushkina L., Abdykirova G., Mukhanova A., and Mukhamedilova A. Improving the copper-molybdenum ores flotation technology using a combined collecting agent, Minerals, 2022, Vol. 12. — 1416.
11. Матвеева, Т. Н., Громова Н. К., Минаев В. А. Количественная оценка адсорбционного слоя комбинированного диэтилдитиокарбамата на халькопирите и арсенопирите методом измерения параметров рельефа поверхности // Цв. металлы. — 2018. — №7. — С. 27 – 32.
12. Matveeva T. N., Chanturiya V. A., Getman V. V., Gromova N. K., Ryazantseva M. V., Karkeshkina A. Y., Lantsova L. B., and Minaev V. A. The effect of complexing reagents on flotation of sulfide minerals and cassiterite from tin-sulfide tailings, Min. Proc. Extractive Metallurgy Review, 2022, Vol. 43, No. 3 — P. 346 – 359.
13. Матвеева Т. Н., Громова Н. К., Ланцова Л. Б. Экспериментальное обоснование собирателей класса циклических и алифатических дитиокарбаматов для извлечения золотоносных сульфидов из комплексных руд // ФТПРПИ. — 2021. — № 1. — С. 137 – 145.
14. Матвеева Т. Н., Громова Н. К., Ланцова Л. Б., Гладышева О. И. К вопросу о механизме взаимодействия реагентов морфолиндитиокарбамата и цианэтилдиэтилдитиокарбамата с низкоразмерным золотом на поверхности сульфидных минералов при флотации труднообогатимых золотосодержащих руд // ФТПРПИ. — 2022. — № 4. — С. 98 – 107.
15. Доброшевский К. Н. Геологическая позиция и минералого-геохимические особенности Малиновского золоторудного месторождения (Центральное Приморье): автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. — Владивосток, 2019. — 27 с.
16. Мусихин П. В., Сигаев А. И. Исследование физических свойств и химического состава борщевика Сосновского и получение из него волокнистого полуфабриката // Современные наукоемкие технологии. Технические науки. — 2006. — № 3. — С. 65 – 67.
17. Орлин Н. А. Об извлечении кумаринов из борщевика // Успехи современного естествознания. Биологические науки. — 2010. — № 3. — С. 13 – 14.
18. Бырько В. М. Дитиокарбаматы. — М.: Наука, 1984. — 23 с.
19. Подчайнова В. Н., Симонова Л. Н. Медь. Аналитическая химия элементов. — М.: Наука, 1990. — 279 с.
20. Likussar W., Beyer W., and Wawsclrinck О. Untersuchungen uber das morpholin-N-dithiocarbonsaure Morpholinium (MDCM) als Reagens in der quantitativen Analytik. VII, Mikrochim acta, 1969, Vol. 5, Issue 5, Р. 974 – 980.
21. Чантурия В. А., Вигдергауз В. Е. Электрохимия сульфидов. Теория и практика флотации. — М.: Руда и Металлы, 2008. — 272 с.
УДК 622.765
ПРИМЕНЕНИЕ КАТИОННЫХ И СМЕШАННЫХ АНИОННЫХ СОБИРАТЕЛЕЙ ПРИ ФЛОТАЦИОННОМ ОБОГАЩЕНИИ КВАРЦЕВОГО ПЕСКА
Да-Вэй Ло, Цзунь-Чже Бай, Юй Чжан, Ди Ву
Технологический университет Ченду,
E-mail: baijunzhe@foxmail.com, г. Ченду, пров. Сычуань, Китай
Рассмотрено практическое применение катионных и смешанных анионных собирателей для обогащения кварцевого песка методом флотации. Результаты показали, что комбинированное использование додециламина (DDA), олеата натрия (NaOL) и додецилсульфата натрия (SDS) более эффективно по сравнению с применением данных реагентов по отдельности. При использовании смешанного собирателя DDA/NaOL/SDS доля удаления Al2O3 увеличилась на 11.1 % относительно собирателя DDA/NaOL и достигла 75.1 %. По сравнению с собирателем DDA/SDS смешанный собиратель значительно повышает долю извлечения кварца и долю удаления примесей. Полученный концентрат обладает достаточным содержанием кварца для практического применения при удовлетворительном извлечении.
Очистка минералов, кварц, флотация, флотационный собиратель
DOI: 10.15372/FTPRPI20230419
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Suthers S. P., et al. Experimental study of dry desliming iron ore tailings by air classification, Miner. Process. Extr. Metall. Rev., 2019, Vol. 40, No. 5. — P. 344 – 355.
2. Tuncuk A. and Akcil A. Removal of iron from quartz ore using different acids: a laboratory-scale reactor study, Miner. Process. Extr. Metall. Rev., 2013, Vol. 35, No. 4. — P. 217 – 228.
3. Gao P., et al. Influence mechanisms of additives on coal-based reduction of complex refractory iron ore, Miner. Process. Extr. Metall. Rev., 2020, Vol. 43, No. 1. — P. 1 – 12.
4. Zhang X., et al. Flotation of iron ores: a review, Miner. Process. Extr. Metall. Rev., 2019, Vol. 42, No. 3. — P. 184 – 212.
5. Wang L., et al. Adsorption behavior of mixed cationic/anionic surfactants and their depression mechanism on the flotation of quartz, Powder Technol., 2016, Vol. 302. — P. 15 – 20.
6. Urbina R. H. Recent developments and advances in formulations and applications of chemical reagents used in froth flotation, Miner. Process. Extr. Metall. Rev., 2003, Vol. 24, No. 2. — P. 139 – 182.
7. Mehrabani J. V., et al. Process optimization and modelling of sphalerite flotation from a low-grade Zn-Pb ore using response surface methodology, Sep. Purif. Technol., 2010, Vol. 72, No. 3. — P. 242 – 249.
8. Lelis D. F., da Cruz D. G., and Lima R. M. Fernandes. Effects of calcium and chloride ions in iron ore reverse cationic flotation: fundamental studies, Miner. Process. Extr. Metall. Rev., 2019, Vol. 40, No. 6. — P. 402 – 409.
9. Duarte G. M. P. and Lima R. M. Fernandes. Quartz and hematite activation by Zn, Ca and Mg ions in the cationic flotation route for oxidized zinc ore, Miner. Process. Extr. Metall. Rev., 2021, Vol. 43, No. 6. — P. 720 – 727.
10. Lelis D. F., et al. Effect of magnesium species on cationic flotation of quartz from hematite, Miner. Process. Extr. Metall. Rev., 2020, Vol. 43, No. 3. — P. 339 – 345.
11. Cao Z., Zhang Y., and. Cao Y. Reverse flotation of quartz from magnetite ore with modified sodium oleate, Miner. Process. Extr. Metall. Rev., 2013, Vol. 34, No. 5. — P. 320 – 330.
ГОРНАЯ ЭКОЛОГИЯ И НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЕ
УДК 622.7, 553.556 : 622.353.4.004
МОДИФИКАЦИЯ УГЛЕЙ АПСАТСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ УГЛЕРОДНЫХ АДСОРБЕНТОВ
К. К. Размахнин, И. С. Курошев, И. Б. Размахнина
Читинский филиал Института горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: igdranchita@mail.ru, ул. Александро-Заводская, 30, 672032, г. Чита, Россия
ФГАУ Научно-исследовательский институт “Центр экологической и промышленной политики”,
пер. Стремянный, 38, 115054, г. Москва, Россия
Приведена краткая характеристика сырьевой базы угля в Забайкальском крае. Рассмотрены вопросы термической и гидрохимической модификации углей Апсатского месторождения. Установлена возможность использования карбонизации, парогазовой активации и щелочной обработки ископаемых углей марки СС для повышения их адсорбционной способности. Предложена технология рудоподготовки и переработки углей Апсатского месторождения, включающая дробление, грохочение, карбонизацию и паровую активацию. Приведены характеристики исходных и подвергшихся переработке углей. Установлены основные физико-химические свойства полученных углеродных адсорбентов. Определены параметры модификации ископаемых углей. Представлены результаты компьютерного моделирования активных углеродных сорбентов, основанного на квантово-химическом взаимодействии частиц. Определены направления использования высококачественной сорбционной продукции в технологиях обращения горнопромышленными отходами.
Угли, Апсатское месторождение, рудоподготовка, термическая модификация, карбонизация, гидрохимическая модификация, парогазовая активация, щелочь, адсорбционная способность, перспективы использования
DOI: 10.15372/FTPRPI20230420
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Еремин И. В. Марочный состав углей и их рациональное использование. — М.: Недра, 1994. — 254 с.
2. Маринин С. Д., Африкян Г. Т. Получение углеродных сорбентов для извлечения металлов из растворов из солей // ГИАБ. — 2020. — № 4. — С. 33 – 43.
3. Marya Raji, Nadia Zari, Abou el Kacem Qaiss, and Rachid Bouhfid. Chemical preparation and functionalization techniques of graphene and graphene oxide. Functionalized graphene nanocomposites and their derivatives, Chapter 1, 2019, Elsevier. — P. 1 – 20.
4. Gallios G. P., Tolkou A. K., Katsoyiannis I. A., Stefusova K., Vaclavikova M., and Deliyanni E. A. Adsorption of arsenate by nano scaled activated carbon modified by iron and manganese oxides, Sustainability, 2017, Vol. 9, No. 10. — Article 1684.
5. Xiaolu Liu, Ran Ma, and Xiangxue Wang. Graphene oxide-based materials for efficient removal of heavy metal ions from aqueous solution. A review, Env. Pollution, 2019, Vol. 252, Part A. — P. 62 – 73.
6. Размахнин К. К. Обоснование и разработка технологий обогащения и модификации цеолитсодержащих пород Восточного Забайкалья // ФТПРПИ. — 2021. — № 3. — С. 148 – 157.
7. Hua Zhu, Xuetao Xu, and Xin Zhong. Adsorption of Co(II) on graphene oxides, Polish J. Env. Studies, 2016, Vol. 25, No. 6. — P. 2675 – 2682.
8. Куклина Г. Л., Мязин В. П., Сверкунова Т. П., Метелев В. А. Комплексная геолого-технологическая переоценка качества ископаемых углей Восточного Забайкалья и перспективы их многоцелевого использования // ГИАБ. — 2004. — № 2. — С. 321 – 330.
9. Мязин В. П., Ихисоева И. П., Кубдут М. В., Куклина Г. Л. Методы сепарации зольных уносов сжигания углей Восточного Забайкалья для извлечения из них редких элементов // Химия твердого топлива. — 2006. — № 1. — С. 75 – 79.
10. Klimova K., Pumera M., Luxa J., Jankovsky O., and Sedmidubsky D. Graphene oxide sorption capacity toward elements over the whole periodic table: a comparative study, J. Phys. Chemistry C, 2016, Vol. 120 (42). — P. 24203 – 24212.
11. Куклина Г. Л. Оценка влияния механохимических процессов на технологические свойства углей Восточного Забайкалья как сырья для полукоксования // ГИАБ. — 2014. — № 2. — С. 81 – 94.
12. Abit K. E., Carlsen L., Nurzhanova A. A., and Nauryzbaev M. K. Activated carbons from miscanthus straw for cleaning water bodies in Kazakhstan, Eurasian Chemicotechnological J., 2019, No. 21. — P. 259 – 267.
13. Papurello D., Gandiglio M., Kafashan J., and Lanzini A. Biogas purification: a comparison of adsorption performance in D4 siloxane removal between commercial activated carbons and waste wood-derived char using isotherm equations, Processes, 2019, Vol. 7, No. 10. — Article 774.
14. Ushakova E. S., Kvashevaya E. A., and Ushakov A. G. Innovative environment-saving technology using magnetic sorbents based on carbon-containing waste from coal, E3S Web of Conf., IIIrd Int. Innovative Min. Symp., 2018, Vol. 41. — Article 02004.
УДК 622.834
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОСЕДАНИЯ ДНЕВНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ВЫЕМКЕ ПОЛОГИХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
Х. Ли, Ц. Цзен, Л. Сюэ, С. Чжао, С. Лэй, С. Гун
Исследовательская группа Сычуаньского инженерно-геологического института,
E-mail: lhsccd@outlook.com, г. Ченду, 610032, Китай
Филиал геологической службы Китая,
г. Ченду, 610081, Китай
Технологический инновационный центр предотвращения и ликвидации геологических угроз, Министерство природных ресурсов,
г. Ченду, 611734, Китай
Станция наблюдения и изучения геологических угроз, Министерство природных ресурсов,
г. Ченду, 610000, Китай
Рассмотрена проблема определения параметров оседания дневной поверхности при отработке угольного пласта методами традиционных вероятностных интегральных решений и усовершенствованного динамического прогнозирования. На основе генетического алгоритма разработана параметрическая модель деформации поверхности, включающая коэффициент оседания и мульду сдвижения. Установлена функция динамического прогнозирования, позволяющая получить полный профиль оседания поверхности и тренд динамического изменения области ведения горных работ. Результаты исследований показали, что динамическое прогнозирование совместно с генетическим алгоритмом обеспечивают достаточно высокую эффективность и точность установления параметров оседания поверхности при отработке угольного пласта. Исследование проводилось на примере горнодобывающего района в провинции Шаньси.
Вероятностный интегральный метод, динамическое прогнозирование, генетический алгоритм, инверсия, выемка, оседания поверхности, параметрическая модель, угольный пласт
DOI: 10.15372/FTPRPI20230421
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Fan H. D., Li T. T., Gao Y. T., Deng K. Z., and Wu H. G. Characteristics inversion of underground goaf based on InSAR techniques and PIM, Int. J. Applied Earth Observation and Geoinformation, 2021, Vol. 103.
2. Chen Y., Tao Q., Liu G., Wang L. Y., Wang F. Y., and Wang K. A refined monitoring method for surface subsidence in mining areas by combining InSAR and probabilistic integration method, J. Geophysics, 2021, Vol. 64, No. 10. — P. 3554 – 3566.
3. Fan H., Gao X., Yang J., Deng K., and Yu Y. Monitoring mining subsidence using a combination of phase-stacking and offset-tracking methods. Remote Sens, 2015, Vol. 7, No. 7. — P. 9166 – 9183.
4. Gaudreau E., Nissen E. K., Bergman E. A., Benz H. M., Tan F., and Karasozen E. The August 2018 Kaktovik earthquakes: active tectonics in northeastern Alaska revealed with InSAR and seismology, Geophys. Res. Lett., 2019, Vol. 46, No. 24. — P. 14412 – 14420.
5. Lundgren P. R., Bagnardi M., and Dietterich H. Topographic changes during the 2018 Kilauea eruption from single-pass airborne InSAR, Geophys. Res. Lett., 2019, Vol. 46, No. 16. — P. 9554 – 9562.
6. Bianchini S., Herrera G., Mateos R., Notti D., Garcia I., Mora O., and Moretti S. Landslide activity maps generation by means of persistent scatterer interferometry, Remote Sens., 2013, Vol. 5, No. 12. — P. 6198 – 6222.
7. Herrera G., Gutierrez F., Garcia-Davalillo J. C., Guerrero J., Notti D., Galve J. P., Fernandez-Merodo J. A., and Cooksley G. Multi-sensor advanced DInSAR monitoring of very slow landslides: The Tena Valley case study (Central Spanish Pyrenees), Remote Sens. Environ., 2013, Vol. 128, No. 21. — P. 31 – 43.
8. Anantrasirichai N., Biggs J., Kelevitz K., Sadeghi Z., Wright T., Thompson J., Achim A. M., and Bull D. Detecting ground deformation in the built environment using sparse satellite InSAR data with a convolutional Neural Network, IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 2020, Vol. 59, No. 4. — 2940 – 2950.
9. Ng A., Chang H.C., Ge L.L., Rizos C., and Omura M. Assessment of radar interferometry performance for ground subsidence monitoring due to underground mining, Earth Planets Space, 2009, Vol. 61, No. 6. — P. 733 – 745.
10. Yang Z., Li Z., Zhu J., Yi H., Feng G., Hu J., Wu L., Preusse A., Wang Y., and Papst M. Locating and defining underground goaf caused by coal mining from space-borne SAR interferometry, ISPRS J. Photogramm. Remote. Sens., 2018, Vol. 135. — P. 112 – 126.
11. Leung T. W., Chi K. C., and Troutt M. D. Application of a mixed simulated annealing-genetic algorithm heuristic for the two-dimensional orthogonal packing problem, Eur. J. Oper. Res., 2003, Vol. 145, No. 3. — P. 530 – 542.
12. Mahdavi S., Rahnamayan S., and Deb K. Opposition based learning: a literature review. Swarm Evol. Comput, 2018, Vol. 39. — P. 1 – 23.
13. Chen Y., Tao Q., Liu G., Wang L. Y., Wang F. Y., and Wang K. A refined monitoring method for surface subsidence in mining areas by combining InSAR and probabilistic integration method, J. Geophysics, 2021, Vol. 64. No. 10. — P. 3554 – 3566.
14. Zhang T. Research on subsidence monitoring and dynamic prediction of mining area based on SBAS-InSAR, Master’s/PhD Dissertation, Xi'an University of Sci. and Technol, 2021.
15. Zhang P. and Li H. Dynamic mechanical properties of buried pipes in mining areas based on segmental Knothe function, J. Applied Mechanics, 2021, Vol. 38, No. 1. — P. 128 – 135.
16. Ferretti A., Savio G., and Barzaghi R. Submillimeter accuracy of InSAR time series: Experimental validation, IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 2007, Vol. 45, No. 5. — P. 1142 – 1153.
17. Chen Y., Yu S., Tao Q., Liu G., Wang L., and Wang F. Accuracy verification and correction of D-InSAR and SBAS-InSAR in monitoring mining surface subsidence, Remote Sensing, 2021, Vol. 13, No. 21. — P. 4365.
18. Ferretti A., Prati C., and Rocca F. Permanent scatterers in SAR interferometry, IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 2001, Vol. 39, No. 1. — P. 8 – 20.
19. Berardino P., Fornaro G., Lanari R., and Sansosti E. A new algorithm for surface deformation monitoring based on small baseline differential SAR interferograms, IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 2002, Vol. 40, No. 11. — P. 2375 – 2383.
20. Dong L., Wang C., Tang Y. X., Tang F. Q., Zhang H., Wang J., and Duan W. Time series InSAR three-dimensional displacement inversion model of coal mining areas based on symmetrical features of mining subsidence, Remote Sensing, 2021, Vol. 13, No. 11. — P. 2143 – 2143.
21. Anjasmara I. A., Yulyta S. A., and Taufik M. Application of time series InSAR (SBAS) method using Sentinel-1A data for land subsidence detection in Surabaya City, Int. J. Advanced Sci., Eng. and Information Technol., 2020, Vol. 10, No. 1. — P. 191 – 197.
22. Law of the People's Republic of China on the protection of oil and gas pipelines, Selected Judicial Practice, 2010, Vol. 25. — P. 3 – 14.
23. Liu B. C. and Dai H. Y. Origin and research progress of probability integral method, Coal Mining Tech,, 2016, Vol. 21— P. 1 – 3.
24. Li J., Yu X., Liang Y., and Chi S. Parameter solving of probability integral method based on improved genetic algorithm, Tehnicki vjesnik, 2021, Vol. 28, No. 2. — P. 515 – 522.