ФТПРПИ №6, 2023. Аннотации
ГЕОМЕХАНИКА
УДК 622.271.333
МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ УСТУПОВ И УЧАСТКОВ БОРТОВ КАРЬЕРОВ
В. Л. Яковлев, А. В. Яковлев, Е. С. Шимкив
Институт горного дела УрО РАН,
Е-mail: direсt@igduran.ru, lubk_igd@mail.ru,
ул. Мамина-Сибиряка, 58, 620075, г. Екатеринбург, Россия
Для обоснования условий обеспечения устойчивости уступов и участков бортов карьеров приведены этапы развития соответствующей нормативной базы. Рассмотрены дополнительные факторы, влияющие на устойчивость уступов и участков бортов карьеров в гравитационно-тектоническом поле напряжений. Представлены основные направления изучения прибортовых массивов на действующих карьерах и показана необходимость определения тектонических напряжений в прибортовых массивах скальных горных пород и учета их воздействия на устойчивость карьерных откосов. Разработан алгоритм обоснования параметров уступов и участков бортов карьеров в тектонически напряженных массивах горных пород, сформулированы принципы ведения буровзрывных работ в приконтурных зонах и способы уменьшения воздействия взрывных работ на законтурный массив.
Карьер, борт, уступ, тектонические напряжения, напряженно-деформированное состояние массива, структурное строение, трещины, устойчивость, буровзрывные работы
DOI: 10.15372/FTPRPI20230601
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Makarov A., Livinsky I., Spirin V., and Pavlovich A. Regulation of open pit slope stability in Russia, Slope Stability 2020, Proc. of the 2020 Int. Symp. on Slope Stability in Open Pitch Min. and Civil Eng., Australian Centre for Geomechanics, 2020. — P. 155 – 164.
2. Руководство по определению оптимальных углов наклона бортов карьеров и откосов отвалов / Государственный комитет Совета Министров СССР по топливной пром-сти. — Л.: ВНИМИ, 1962. — 138 с.
3. Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов, строящихся и эксплуатируемых карьеров / Министерство угольной промышленности СССР. — Л.: ВНИМИ, 1972. — 165 с.
4. Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости. Утв. Госгортехнадзором СССР 21.07.1970 / Министерство угольной пром-сти СССР. — Л.: ВНИМИ, 1971. — 186 с.
5. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах. Утв. Госгортехнадзором РФ 16.03.1998. — СПб.: ВНИМИ, 1998.
6. Яковлев А. В. Устойчивость уступов и бортов карьеров в скальных массивах // Проблемы геотехнологии и недроведения (Мельниковские чтения) // Докл. Междунар. конф. 06 – 10.07.1998. — Екатеринбург: УрО РАН, 1998. — Т. 2. — С. 199 – 205.
7. Яковлев В. Л., Сашурин А. Д., Зубков А. В., Яковлев А. В. Геомеханические аспекты проблемы открытой разработки месторождений // ФТПРПИ. — 2001. — № 4. — С. 32 – 35.
8. Яковлев А. В., Ермаков Н. И. Устойчивость бортов рудных карьеров при действии тектонических напряжений в массиве. — Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2006. — 231 с.
9. Яковлев В. Л., Яковлев А. В. Оценка напряженного состояния прибортовых массивов карьеров // ФТПРПИ. — 2007. — № 3. — С. 36 – 44.
10. Яковлев А. В., Ермаков Н. И. Методика изучения прибортовых массивов для прогнозирования устойчивости бортов карьеров. — Екатеринбург: УрО РАН, 2008. — 76 с.
11. Зотеев В. Г., Зотеев О. В. О необходимости совершенствования нормативно-методической базы по геомеханическому обеспечению открытых горных работ // Горн. журн. — 2010. — № 1. — С. 66 – 68.
12. Рыбин В. В., Жиров Д. В., Мелихова Г. С., Климов С. А. Комплексная методика инженерно-структурных исследований и мониторинга геомеханического состояния массива пород в целях проектирования и эксплуатации глубоких карьеров // Современная тектонофизика. Методы и результаты. — 2011. — С. 100 – 109.
13. Кожуховский А. В., Завьялов А. А., Козырев А. А., Серый С. С., Дунаев В. А. Инновационные технологии мониторинга и прогнозирования устойчивости бортов глубокого карьера // Горн. журн. — 2012. — № 10. — С. 29 – 35.
14. Сопоставление российских и международных практик анализа устойчивости откосов бортов карьера / А. М. Мочалов, К. В. Морозов, Ю. А. Норватов, М. Д. Ильин и др. // Глубокие карьеры: сб. докл. Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием, 18 – 22.06.2012 / Российская акад. наук, Отд-ние наук о Земле РАН, Горный ин-т Кольского науч. центра РАН; гл. ред. Н. Н. Мельников. — Апатиты, СПб.: ГоИ КНЦ РАН, 2012. — С. 340 – 352.
15. Мочалов А. М., Ишутин С. А., Павлович А. А., Сапачев Р. Ю. Оценка устойчивости бортов карьеров с использованием отечественного и зарубежного программного обеспечения // Зап. Горн. ин-та. — 2012. — Т. 199. — С. 219 – 226.
16. Tsirel S. V., Zuev B. Yu., and Pavlovich A. A. The influence of earthquakes on open-pit slope stability, Int. J. Geosciences, 2012, Vol. 3. — P. 799 – 808.
17. Козырев А. А., Рыбин В. В. Геомеханическое обоснование рациональных конструкций бортов карьеров в тектонически напряженных массивах // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2015. — С. 245 – 250.
18. Ливинский И. С., Митрофанов А. Ф., Макаров А. Б. Комплексное геомеханическое моделирование: структура, геология, разумная достаточность // Горн. журн. — 2017. — № 8. — С. 51 – 55.
19. Ляшенко В. И. Развитие научно-технических основ мониторинга состояния горного массива сложноструктурных месторождений. Сообщение 2 // ГИАБ. — 2017. — № 3. — С. 123 – 141.
20. 20. Цирель С. В., Павлович А. А. Проблемы и пути развития методов геомеханического обоснования параметров бортов карьеров // Горн. журн. — 2017. — № 7. — С. 39 – 45.
21. Захаров В. Н., Рыльникова М. В., Никифорова И. Л. Развитие научно-методических основ проектирования горнотехнических систем при открытой разработке месторождений // ГИАБ. — 2017. — № S37: Открытые горные работы в XXI в.: результаты, проблемы и перспективы развития, Т. 1. — С. 13 – 26.
22. Зотеев В. Г., Макаров А. Б., Эпштейн И. В. Оценка возможности использования “Руководства по проектированию бортов карьеров” при проектировании открытой разработки рудных месторождений в условиях современной России // Золото и технологии. — 2018. — № 1. — С. 52 – 57.
23. Рыльникова М. В., Зотеев О. В., Никифорова И. Л. Развитие нормативной базы в области обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и отвалов // Горн. пром-сть. — 2018. — № 3. — С. 95 – 98.
24. Правила обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов. Утв. Приказом Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору 13.11.2020 № 439. — 77 с.
25. Read J. and Stacey P. Guidelines for open pit slope design, Australia, CSIRО, 2009. — 496 p.
26. Руководство по проектированию бортов карьеров / под ред. А. Б. Макарова. — Екатеринбург: Правовед, 2015. — 544 с.
27. Зотеев В. Г. Проектирование бортов карьера: отечественная и зарубежная // Горн. журн. — 2017. — № 1. — С. 85 – 89.
28. Bieniawski Z. T. Engineering rock mass classifications, New York, Wiley, 1989. — 272 р.
29. Hoek E., Caranza-Torres C., and Corcum B. Hoek — Brown failure criterio, Min. Innovation Technol., Proc. North Amer. Rock Mech. Soc., 2002. — P. 267 – 273.
30. Hormazabal E., Rovira F., Walker M., and Carranza-Torres C. Analysis and design of slopes for Rajo Sur, an open pit mine next to the subsidence crater of El Teniente mine in Chile, Proc. of Slope Stability 2009, Santiago, Universidad de Los Andes, 2009.
31. Tonderai Chiwaye H. A comparison of the limit equilibrium and numerical modeling approaches to risk analysis for open pit mine slopes: Dissertation for to degree of Master of Sci. in Eng., Johannesburg, University of the Witwatersrand, 2010. — 145 p.
32. Taseko mines limited new prosperity gold-copper project, Preliminary pit slope design, Knight Piesold Сonsulting, 2012. — 78 p.
33. Методические указания по изучению массива горных пород для обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов; разраб. М. В. Рыльникова и др. — М.: ИПКОН РАН, 2022. — 102 с.
34. Методические указания по определению параметров бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов; разраб. М. В. Рыльникова и др. — М.: ИПКОН РАН, 2022. — 80 с.
35. Методические указания по оценке рисков развития деформаций, мониторингу и управлению устойчивостью бортов и уступов, карьеров, разрезов и откосов отвалов; разраб. М. В. Рыльникова и др. — М.: ИПКОН РАН, 2022. — 90 с.
УДК 550.837.76
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ В S-ДИАПАЗОНЕ ДЛИН ВОЛН ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ЗОНЫ КОНТАКТА “БЕТОННАЯ КРЕПЬ – ПОРОДНЫЙ МАССИВ”
В. Н. Опарин, Е. В. Денисова, А. П. Хмелинин, К. О. Соколов, А. И. Конурин
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: slimthing@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия,
Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН,
E-mail: k.sokolov@ro.ru, проспект Ленина 43, 677980, г. Якутск, Россия
Методом георадиолокации исследована трехслойная модель контакта “бетонная крепь – полость – породный массив” с учетом вариации толщины полости и электромагнитных свойств материалов, ее заполняющих. Численное моделирование основано на использовании метода конечных разностей во временной области. Результаты численного моделирования сопоставлены с результатами физического моделирования, реализованного с помощью георадара SIR-3000 и антенного блока Model52600 с рабочей частотой 2.6 ГГц (S-диапазона). Установлено влияние размеров полости в бетонной обделке и электромагнитных свойств заполняющего материала на точность измерения дальности до нижней границы полости, а также до неоднородности в виде металлической арматуры, расположенной непосредственно за полостью в породном массиве, и толщины самой полости.
Бетонная крепь, полость, зона контакта, георадар, метод конечных разностей во временной области, численная модель, электромагнитные свойства, радарограмма
DOI: 10.15372/FTPRPI20230602
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Qin H., Zhang D., Tang Y., and Wang Y. Automatic recognition of tunnel lining elements from GPR images using deep convolutional networks with data augmentation, Autom. Constr., 2021, Vol. 130. — 103830.
2. Qin H., Tang Y., Wang Z., Xie X., and Zhang D. Shield tunnel grouting layer estimation using sliding window probabilistic inversion of GPR data, Tunn. Undergr. Sp. Technol., 2021, Vol. 112. — 103913.
3. McCann D. M. and Forde M. C. Review of NDT methods in the assessment of concrete and masonry structures, NDT E Int., 2001, Vol. 34. — P. 71 – 84.
4. Shaw M. R., Millard S. G., Molyneaux T. C. K., Taylor M. J., and Bungey J. H. Location of steel reinforcement in concrete using ground penetrating radar and neural networks, NDT E Int., 2004, Vol. 38. — P. 203 – 212.
5. Gokhan K. and Levent E. Neural network based inspection of voids and karst conduits in hydro–electric power station tunnels using GPR, J. Appl. Geophys., 2018, Vol. 151. — P. 194 – 204.
6. Feng D., Wang X., and Zhang B. Specifific evaluation of tunnel lining multi-defects by all-refifined GPR simulation method using hybrid algorithm of FETD and FDTD, Constr. Build. Mater., 2018, Vol. 185. — P. 220 – 229.
7. Wu Xianlong, Bao Xiaohua, Shen Jun, Chen Xiangsheng, Cui, and Hongzhi. Evaluation of void defects behind tunnel lining through gpr forward simulation, Sensors, 2022, Vol. 22. — 9702.
8. Hasan Istiaque and Yazdani Nur. An experimental and numerical study on embedded rebar diameter in concrete using ground penetrating radar, Chinese J. Eng., 2016. — P. 1 – 7.
9. Li Chuan, Li Minmin, Yang Xiumei, Zhang Weiping, Fan Mingkun, Yang Xi, and Wang Lulu. Boundary recognition of tunnel lining void from ground penetrating radar data, J. Geophys. Eng., 2023, Vol. 20.
10. Luo T. X. H. and Lai W. W. L. GPR pattern recognition of shallow subsurface air voids, Tunn. Undergr. Sp. Technol., 2020, Vol. 99. — 103355.
11. Lee S. J., Lee J. W., Choi Y. T., Lee J. S. and Sagong M. Analysis of GPR signal patterns by tunnel lining thickness and cavity condition, J. Korean Soc. Railway, 2020, Vol. 24. — P. 781 – 729.
12. Harseno R. W., Lee S. J., Kee S. H. and Kim S. Evaluation of air-cavities behind concrete tunnel linings using GPR Measurements, Remote Sens, 2022, Vol. 14. — 5438.
13. Parkinson Graham, Berger Klohn, and Ekes Csaba. Ground penetrating radar evaluation of concrete tunnel linings, 12th Int. Conf. on Ground Penetrating Radar, June 16 – 19, 2008, Birmingham, UK.
14. Takayama Jun-ya, Ohara Yuki, and Sun Wei. Nondestructive evaluation of air voids in concrete structures using microwave radar technique, SICE J. Control, Meas., Syst. Integr., 2022, Vol. 15. — P. 36 – 47.
15. Qin Hui, Xie Xiongyao, Tang Yu, and Wang Zhengzheng. Experimental study on gpr detection of voids inside and behind tunnel linings, J. Env. Eng. Geophys., 2020, Vol. 25. — P. 65 – 74.
16. Saricicek Isil and Seren Aysel. Investigation concrete quality of zigana and torul tunnels by using GPR method, 2015.
17. Liu H., Deng Z., Han F., Xia Y., Liu Q.H., and Sato M. Time-frequency analysis of air-coupled GPR data for identification of delamination between pavement layers, Constr. Build. Mater., 2017, Vol. 154. — C. 1207 – 1215.
18. Dinh K. and Gucunski N. Factors affecting the detectability of concrete delamination in GPR images, Constr. Build. Mater., 2021, Vol. 274. — 121837.
19. Takayama J.-Y., Ohara Y., and Sun W. Nondestructive evaluation of air voids in concrete structures using microwave radar technique, SCIE J. Control Meas. Syst. Integr., 2022, Vol. 15. — P. 36 – 47.
20. Зубкович С. Г. Статистические характеристики радиосигналов, отраженных от земной поверхности. — М.: Сов. радио, 1968. — 224 с.
21. Рубан А. Д., Бауков Ю. Н., Шкуратник В. Л. Горная геофизика. Электрометрические методы геоконтроля. Ч. 3. Высокочастотные электромагнитные методы: учеб. пособие. — М.: МГГУ, 2002. — 147 с.
22. Effects of building materials and structures on radiowave propagation above about 100 MHz. Recommendation ITU-R 2015. — P. 2040-1. Доступно онлайн: https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/p/R-REC-P.2040-1-201507-S !!PDF-E.pdf (дата обращения 24.08.2023 г.).
23. Yee K. Numerical solution of initial boundary value problems involving Maxwell’s equations in isotropic media, IEEE. Trans. Antennas. Propag., 1966, Vol. 14. — P. 302 – 307.
24. Open source Finite-difference time-domain: https://www.gprmax.com (дата обращения 24.08.2023 г.).
25. Akhaury U., Giannakis I., Warren C., and Giannopoulos A. Machine learning based forward solver: An Automatic Framework in gprMax, 11th Int. Workshop on Advanced Ground Penetrating Radar (IWAGPR), 2021.
26. Warren C., Giannopoulos A., and Giannakis I. GprMax: Open source software to simulate electromagnetic wave propagation for ground penetrating radar, Comput. Phys. Commun., 2016, Vol. 209, No. 3.
27. Владов М. Л., Судакова М. С. Георадиолокация. От физических основ до перспективных направлений. — М.: Геос, 2017. — 240 с.
28. Xiao M., Chen C., and Su Z. The calculation method of equivalent dielectric constant of multi-layer underground media, Geophys. Geochem. Explor., 2013, Vol. 37. — P. 368 – 372.
29. Yelf R. Where is true time zero? Proc. tenth. Int. conf. on grounds penetrating radar, Delft, The Netherlands, 21 – 24 June, 2004. — P. 279 – 282.
30. Zadhoush H., Giannopoulos A., and Giannakis I. Optimising the complex refractive index model for estimating the permittivity of heterogeneous concrete models, Remote Sensing, 2021, Vol. 13.
31. Описание георадара SIR-3000 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.geophysical.com/sir3000.htm (дата обращения 24.08.2023 г.).
32. Baryshnikov V., Khmelinin A., and Denisova E. GPR detection of inhomogeneities in concrete lining of underground tunnels, J. Min. Sci., 2014, Vol. 50. — P. 25 – 32.
33. Шкуратник В. Л. Измерения в физическом эксперименте. — М.: АГН, 2000. — 256 с.
34. Основы расшифровки и интерпретации радарограмм: учеб. пособие / Ю. А. Сухобок, В. В. Пупатенко, Г. М. Стоянович. — Хабаровск: ДВГУПС, 2018. — 87 с.
УДК 622.831
РАСЧЕТ ТЕРМОНАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД В ОКРЕСТНОСТИ ОЧИСТНЫХ ВЫРАБОТОК
В. М. Серяков
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: vser@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Рассмотрена постановка задачи об определении теплового и напряженно-деформированного состояния породного массива при ведении горных работ на больших глубинах. Предложен подход к определению стационарного поля температур, возникающих в районе отработки запасов полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями, с однократным формированием матрицы жесткости расчетной системы. Установлено, что учет изменения температуры в массиве с глубиной приводит к увеличению исходных горизонтальных напряжений, а исходные вертикальные напряжения не изменяются. Метод расчета перераспределения напряженного состояния массива горных пород в ходе ведения очистных и закладочных работ, в котором на всех этапах расчета используется одна и та же матрица жесткости, модернизирован для случая учета температурных напряжений. Проведены расчеты теплового и напряженного состояний породного и закладочного массивов для одного из вариантов отработки пологопадающего рудного тела с закладкой выработанного пространства.
Месторождения, большие глубины, горные породы, температура, напряженное состояние, выработанное пространство, закладка, последовательность горных работ, расчеты, исходное напряженное состояние, матрица жесткости, этапы отработки
DOI: 10.15372/FTPRPI20230603
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Курленя М. В. Актуальные направления и задачи исследований освоения месторождений полезных ископаемых глубокого залегания в условиях Сибири и Дальнего Востока // ФТПРПИ. — 2021. — № 4. — С. 3 – 10.
2. Гончаров С. А. Термодинамика. - М.: МГГУ, 2002. - 440 с.
3. Ботт М. Внутреннее строение Земли. — М.: Мир, 1974. — 376 с.
4. Магницкий В. А. Внутреннее строение и физика Земли. — М.: Недра, 1965. — 379 с.
5. Подстригач Я. С. Теплоупругость тел неоднородной структуры. — М.: Наука, 1984. — 368 с.
6. Боли Б., Уэйнер Дж. Теория температурных напряжений. — М.: Мир, 1964. — 517 с.
7. Лыков А. В. Теория теплопроводности. — М.: Высш. шк., 1967. — 599 с.
8. Рекач В. Г. Руководство к решению задач по теории упругости. — М.: Высш. шк., 1966. - 229 с.
9. Волков Е. П., Анушенков А. Н. Разработка технологии закладки горных выработок литыми твердеющими смесями на основе хвостов обогащения. — Красноярск: СФУ, 2020. — 176 с.
10. Монтянова А. Н. Формирование закладочных массивов при разработке алмазных месторождений в криолитозоне. — М.: Горн. кн., 2005. — 597 с.
11. Серяков В. М. Расчет напряженного состояния горных пород с учетом последовательности отработки и закладки рудных тел на больших глубинах // ФТПРПИ. — 2021. — № 6. — С. 18 – 26.
12. Норри Д., Фриз Д. Введение в метод конечных элементов. - М.: Мир, 1981. — 304 с.
13. Подгорный С. А., Меретуков З. А., Кошевой Е. П., Косачев В. С. Метод конечных элементов в решении задач теплопроводности // Вестн. Воронежского гос. ун-та инженерных технологий. — 2013. — № 2. — С. 10 – 15.
14. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. — М.: Мир, 1975. — 542 с.
15. Серяков В. М. Разработка алгоритмов решения задач теплопроводности для расчетов напряженного состояния массива с учетом последовательности ведения очистных и закладочных работ // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2022. — Т. 9. — № 3. — С. 54 – 59.
16. Петроченков Р. Г. Отношение вертикального и горизонтального напряжений в однородном массиве горных пород с учетом температурных напряжений // ГИАБ. — 2000. — Вып. 10. — С. 61 – 68.
УДК 539.376; 622.23.01
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПО ДЕФОРМАЦИОННОМУ КРИТЕРИЮ ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ
А. М. Коврижных, В. Д. Барышников, А. П. Хмелинин
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: amkovr@mail.ru, v-baryshnikov@yandex.ru, hmelinin@misd.ru,
Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Математическое моделирование процесса ползучести и длительной прочности горных пород осуществляется на основе неассоциированного с поверхностью нагружения Кулона – Мора закона течения. Предлагается единый подход к описанию процессов пластичности и ползучести. Приводится сравнительный анализ теоретических расчетов с данными опытов на различных материалах. При деформировании горных пород в условиях ползучести рассматриваются прикладные задачи о предельном состоянии горного массива при плоской деформации: давление твердого штампа с плоским основанием на породный массив, ограниченный горизонтальной плоскостью и занимающий нижнюю часть полупространства, потеря устойчивости борта карьера или природного склона при действии различных нагрузок. В этих задачах определяются напряжения в зонах предельного состояния и времена разрушения породного массива с учетом внутреннего трения горных пород.
Ползучесть горных пород, длительная прочность, предельная деформация сдвига, дилатансия, время разрушения
DOI: 10.15372/FTPRPI20230604
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Качанов Л. М. Теория ползучести. — М.: Физматлит, 1960. — 455 с.
2. Работнов Ю. Н. Ползучесть элементов конструкций. — М.: Наука, 1966. — 752 с.
3. Ержанов Ж. С. Теория ползучести горных пород и ее приложения. — Алма-Ата: Наука, 1964. — 175 с.
4. Соснин О. В., Горев Б. В., Никитенко А. Ф. Энергетический вариант теории ползучести. — Новосибирск: Институт гидродинамики АН СССР, 1986. — 96 с.
5. Локощенко А. М. Моделирование процесса ползучести и длительной прочности металлов. — М.: МГИУ, 2007. — 264 с.
6. Hoff N. The necking and the rupture of roads subjected to constant tensile loads, J. Appl. Mech., 1953, Vol. 20, No. 1.
7. Johnson A. E. Complex-stress creep of metals, Metallurgical Rev., 1960, Vol. 5, No. 20. — P. 447 – 506.
8. Сдобырев В. П. Длительная прочность сплава ЭИ437Б при сложном напряженном состоянии // Изв. АН СССР. ОТН. — 1958. — № 4. — С. 92 – 97.
9. Вялов С. С. Реологические основы механики грунтов. — М.: Наука, 1978. — 432 с.
10. Зарецкий Ю. К., Городецкий С. Э. Дилатансия мерзлого грунта и построение деформационной теории ползучести // Гидротехническое строительство. — 1975. — № 2. — С. 15 – 18.
11. Шейдеггер А. Основы геодинамики. — М: Недра, 1987. — 384 с.
12. Коврижных А. М. Вариант теории пластической деформации горных пород // ФТПРПИ. — 1983. — № 1. — C. 3 – 8.
13. Коврижных А. М., Никитенко А. Ф., Барышников В. Д., Манаков А. В. Длительная прочность металлов и уравнения ползучести, основанные на критерии Кулона – Мора // ПМТФ. — 2007. — № 6. — С. 115 – 123.
14. Коврижных А. М. Длительная прочность металлов и предельное состояние в условиях ползучести// Изв. РАН. МТТ. — 2009. — № 2. — С. 121 – 129.
15. Коврижных А. М. О единой сдвиговой модели в теориях пластичности, ползучести и разрушения горных пород // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2021. — Т. 8. — № 2. — С. 82 – 90.
16. Булычев Н. С. Механика подземных сооружений. В примерах и задачах. — М.: Недра, 1989. — 270 с.
17. Ревуженко А. Ф., Стажевский С. Б., Шемякин Е. И. О механизме деформирования сыпучего материала при больших сдвигах // ФТПРПИ. — 1974. — № 3. — С. 130 – 133.
18. Цытович Н. А. Механика грунтов. — М.: Высшая школа, 1979. — 272 с.
19. Ставрогин А. Н., Тарасов Б. Г. Экспериментальная физика и механика горных пород. — СПб: Наука, 2001. — 343 с.
20. Mogi K. Experimental rock mechanics, Geomechanics Research Series 3, London, 2007. — 361 p.
21. Терентьев В. Ф. Усталость металлических материалов. — М.: Наука, 2002. — 248 с.
22. Жданов Г. С. Физика твердого тела. — М.: Ленанд, 2021. — 504 с.
УДК 551.248.2
РЕКОНСТРУКЦИЯ ПАЛЕОНАПРЯЖЕНИЙ ЗАПАДНОГО САХАЛИНА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ТЕКТОНОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
П. А. Каменев, А. В. Маринин
Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН,
Е-mail: p.kamenev@imgg.ru, ул. Науки, 1б, 693022, г. Южно-Сахалинск, Россия
Институт физики Земли РАН им. О. Ю. Шмидта,
ул. Большая Грузинская, 10, 123242, г. Москва, Россия
Рассматриваются тектонические напряжения Западно-Сахалинского террейна, полученные с использованием различных тектонофизических методов. Представлена реконструкция поля напряжений угольных месторождений Сахалина, проведенная с помощью графического метода определения ориентировки осей напряжений по трещинам и разрывным нарушениям (для 16 точек наблюдения). Дополнительные полевые тектонофизические исследования позволили оценить преимущественную ориентацию основных систем зеркал скольжения разной кинематики и на их основе реконструировать параметры локальных стресс-тензоров в 53 точках наблюдения. По типу напряженного состояния для Западно-Сахалинского террейна наиболее характерным является горизонтальное растяжение.
Тектонические напряжения, зеркала скольжения, трещиноватость, угольные месторождения Сахалина, Западно-Сахалинский террейн, геомеханика
DOI: 10.15372/FTPRPI20230605
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Zoback M. D. Reservoir Geomechanics, Cambridge: Cambridge University Press, 2007. — 505 p.
2. Dubinya N., Tikhotsky S., Bayuk I., Beloborodov D., Krasnova M., Makarova A., Rusina O., and Fokin I. Prediction of physical-mechanical properties and in-situ stress state of hydrocarbon reservoirs from experimental data and theoretical modeling, SPE Russian Petroleum Technol. Conf., 2017.
3. Тронов Ю. А., Харахинов В. В., Кононов В. Э., Пудиков Э. Г. Северо-Татарский нефтегазоносный бассейн // Тихоокеанская геология. — 1987. — № 6. — С. 45 – 49.
4. Солнцевский разрез — флагман Дальневосточной угледобычи // Уголь. — 2019. — № 3. — С. 36 – 39.
5. Недра Сахалинской области / ред.-сост. А. В. Тарасов. — Южно-Сахалинск, 2013. — 120 с.
6. Новиков Ю. Н. Достижения и проблемы недропользования на шельфе Сахалина // Нефтегазовая геология. Теория и практика. — 2008. — № 3. — С. 1 – 12.
7. Ампилов Ю. П. Сахалинские нефтегазовые проекты вчера, сегодня, завтра. [Электронный ресурс]. URL: https://www.researchgate.net/publication/336147912.
8. Жаров А. Э., Кириллова Г. Л., Маргулис Л. С., Чуйко Л. С., Куделькин В. В., Варнавский В. Г., Гагаев В. Н. Геология, геодинамика и перспективы нефтегазоносности осадочных бассейнов Татарского пролива / Отв. ред. Г. Л. Кириллова. — Владивосток: Дальнаука, 2004. — 220 с.
9. Нечаюк А. Е., Обжиров А. И. Структуры и нефтегазоносность бассейнов Татарского пролива // Вестн. КРАУНЦ. Науки о Земле. — 2010. — № 2 (16). — С. 27 – 34.
10. Сенин Б. В., Керимов В. Ю., Лавренова Е. А., Мустаев Р. Н. Геодинамический анализ и региональный прогноз нефтегазоносности Татарского пролива Японского моря на основе применения технологий численного моделирования // Тихоокеанская геология. — 2022. — Т. 41. — № 4. — С. 41 – 59.
11. Голозубов В. В., Касаткин С. А., Гранник В. М., Нечаюк А. Е. Деформации позднемеловых и кайнозойских комплексов Западно-Сахалинского террейна // Геотектоника. — 2012. — № 5. — С. 22 – 43.
12. Голозубов В. В., Касаткин С. А., Малиновский А. И., Нечаюк А. Е., Гранник В. М. Дислокации меловых и кайнозойских комплексов Западно-Сахалинского террейна // Геотектоника. — 2016. — № 4. — С. 105 – 120.
13. Сим Л. А., Богомолов Л. М., Брянцева Г. В., Саввичев П. А. Неотектоника и тектонические напряжения острова Сахалин // Геодинамика и тектонофизика. — 2017. — Т. 8. — № 1. — С. 181 – 202.
14. Прытков А. С., Василенко Н. Ф. Деформации земной поверхности острова Сахалин по данным GPS-наблюдений // Геодинамика и тектонофизика. — 2018. — Т. 9. — № 2. — С. 503 – 514.
15. Гранник В. М. Изверженные породы западно-сахалинского террейна острова Сахалин // ДАН. — 2016. — Т. 470. — № 6. — С. 688 – 691.
16. Объяснительная записка к Тектонической карте Охотоморского региона масштаба 1 : 2 500 000 / Отв. ред. Н. А. Богданов, В. Е. Хаин. — М.: ИЛОВМ, 2000. — 193 с.
17. Жаров А. Э. Аккреционные и коллизионные структуры Юго-Восточного Сахалина // ДАН. — 2003. — Т. 393. — № 3. — С. 366 – 370.
18. Гладенков Ю. Б., Баженова О. К., Гречин В. И., Маргулис Л. С., Сальников Б. А. Кайнозой Сахалина и его нефтегазоносность. — М.: Геос, 2002. — 225 с.
19. Харахинов В. В. Нефтегазовая геология Сахалинского региона. — М.: Научный мир, 2010. — 275 с.
20. Рождественский В. С. Активный рифтинг в Японском и Охотском морях и тектоническая эволюция Центрально-Сахалинского разлома в кайнозое // Тихоокеанская геология. — 2008. — № 1. — С. 17 – 28.
21. Heidbach O., Rajabi M., Cui X., Fuchs K., Muller K., Reinecker B., Reiter J., Tingay K., Wenzel F., Xie F., Ziegler M., Zoback M. L., and Zoback M. D. The world stress map database release 2016: Crustal stress pattern across scales, Tectonophysics, 2018, Vol. 744. — P. 484 – 498.
22. Леонтьев А. В. Анализ естественных напряжений по результатам измерений в рудниках на территории северной Евразии // ФТПРПИ. — 2001. — № 1. — С. 31–40.
23. Козырев А. А., Савченко С. Н. Закономерности распределения тектонических напряжений в верхней части земной коры // Физика Земли. — 2009. — № 11. — С. 34 – 43.
24. Ахмедов М. Б., Шлюнкин А. В., Лукьянов И. В., Ребецкий Ю. Л. Поле современных напряжений земной коры на сайте ИФЗ РАН “Global Stress Map” // Современная тектонофизика. Методы и результаты: Материалы IV молодежной тектонофизической школы-семинара. — М.: ИФЗ РАН, 2015. — Т. 1. — C. 16 – 21.
25. Российская тектонофизика. К 100-летнему юбилею Михаила Владимировича Гзовского: сб. статей / Отв. ред. Ю. А. Морозов. — Апатиты: ФИЦ КНЦ РАН, 2019. — 359 с.
26. Савченко С. Н. Оценка напряженного состояния пород в районе бурения Кольской сверхглубокой скважины // ФТПРПИ. — 2004. — № 1. — С. 27 – 34.
27. Барышников В. Д., Курленя М. В., Леонтьев А. В. О напряженно-деформированном состоянии Николаевского месторождения // ФТПРПИ. — 1982. — № 2. — С. 3 – 12.
28. Али А. Х., Марти Ш., Еса Р. Передовой метод гидравлического разрыва пласта с использованием геомеханического моделирования и механики пород — технически интегрированный подход // Нефтегазовое обозрение. — 2002. — C. 75 – 83.
29. Али А. Х., Браун Т., Дельгадо Р. Моделирование механических свойств геологической среды как средство расшифровки напряжений // Нефтегазовое обозрение. — 2005. — C. 4 – 23.
30. Гзовский М. В. Основы тектонофизики. — М.: Наука, 1975. — 536 с.
31. Шпеталенко Л. П. К прогнозированию мелкоамплитудных разрывов угольных месторождений Сахалина // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сахалина и Курильских островов. — Южно-Сахалинск: Сахалинское отд-ние ДКИ, 1974. — С. 51 – 53.
32. Шпеталенко Л. П. О количественной характеристике тектонической нарушенности угольных месторождений Сахалина // Геология и перспективы нефтегазоносности, рудного и нерудного сырья Советского Дальнего Востока. — Южно-Сахалинск: Сахалинское отд-ние ДКИ, 1973. — С. 91 – 93.
33. Шпеталенко Л. П., Чмыхалова Т. П., Чайникова М. В. Атлас тектонических структур угольных месторождений Сахалина. — Южно-Сахалинск, 1976. — 93 с.
34. Ребецкий Ю. Л. Развитие метода катакластического анализа сколов для оценки величин тектонических напряжений // ДАН. — 2003. — T. 3. — № 2. — С. 237 – 241.
35. Ребецкий Ю. Л., Сим Л. А., Маринин А. В. От зеркал скольжения к тектоническим напряжениям. Методы и алгоритмы. — М.: Геос, 2017. — 234 с.
36. Ребецкий Ю. Л. Тектонические напряжения и прочность горных массивов. — М.: Академкнига, 2007. — 406 с.
37. Харахинов В. В., Гальцев-Безюк С. Д., Терещенков А. А. Разломы Сахалина // Тихоокеанская геология. — 1984. — № 2. — С. 77 – 86.
38. Маринин А. В., Ребецкий Ю. Л., Сим Л. А., Каменев П. А., Костров Ю. В., Бондарь И. В., Гордеев Н. А., Дегтярев В. А. Реконструкция тектонических напряжений на полуострове Шмидта (Сахалин) // Вестн. КРАУНЦ. Науки о Земле. — 2021. — № 4. — Т. 52. — С. 73 – 88.
39. Каменев П. А., Маринин А. В., Дегтярев В. А., Лукманов А. Р. Реконструкция тектонических напряжений Центрального Сахалина // Вестн. КРАУНЦ. Науки о Земле. — 2023. — № 1. — С. 89 – 103.
УДК 622.831
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ОТРАБОТКЕ НИЖНИХ ПЛАСТОВ СВИТЫ
С. В. Риб, О. А. Петрова, А. М. Никитина, В. А. Волошин, В. Н. Фрянов
Сибирский государственный индустриальный университет,
Е-mail: fryanov@sibsiu.ru, ул. Кирова, 42, 654007, г. Новокузнецк, Россия
Описаны особенности отработки свиты угольных пластов. Проведена оценка напряженно-деформированного состояния массива горных пород при отработке нижних пластов свиты с учетом влияния угольных целиков и выработок на верхних пластах. Рассмотрены различные варианты расположения подготовительной выработки на нижнем пласте свиты, охраняемой целиком. Выполнен прогноз напряженно-деформированного состояния массива горных пород, адаптированный к условиям шахт юга Кузбасса, на основе которого осуществляется выбор наиболее безопасного с геомеханической точки зрения варианта расположения подготовительной выработки.
Угольный пласт, свита, напряжения, смещения, зона повышенного горного давления, массив горных пород, выработка, остаточная прочность, целик
DOI: 10.15372/FTPRPI20230606
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Подображин С. Н., Стульская Т. В., Зарубина Е. С. О повышении уровня промышленной безопасности на предприятиях угольной промышленности // Без-сть труда в пром-сти. — 2023. — № 3. — С. 40 – 47.
2. Казанин О. И. О проектировании подземной отработки свит пологих газоносных угольных пластов // Зап. Горн. ин-та. — 2015. — Вып. 215. — С. 38 – 45.
3. Ремезов А. В., Климов В. В. Исследование влияния опорного давления от очистного забоя и зон ПГД на горные выработки // Вестн. КГТУ. — 2011. — № 4. — С. 40 – 43.
4. Исаченко А. А., Петрова Т. В., Фрянов В. Н. Закономерности проявления динамических явлений при отработке свит угольных пластов // Изв. ТГУ. Науки о Земле. 2021. — № 2. — С. 311 – 323.
5. Казанин О. И., Сидоренко А. А., Ермаков А. Ю., Ванякин О. В. Исследование влияния зон повышенного горного давления на показатели работы длинных очистных забоев при отработке свит угольных пластов // ГИАБ. — 2015. — № 4. — С. 21 – 25.
6. Гладких А. А., Коновалов Л. М., Ремезов А. В. Исследование проявления горного давления в выработках при надработке их лавой // Вестн. КГТУ. — 2008. — № 1. — С. 20 – 25.
7. Серяков В. М. Расчет напряженного состояния массива в условиях отработки сближенных угольных пластов с плавным опусканием пород кровли // Интерэкспо Гео-Сибирь. — 2022. — Вып. 2. — № 3. — С. 318 – 324.
8. Серяков В. М. Обоснование геомеханических параметров разработки свиты пологих пластов // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. — 2017. — № 3. — С. 51 – 57.
9. Syd S. Peng. Coal mine ground control, West Virginia University, 2008. — 750 p.
10. Tati B. B. Multi-seam coal mining, J. Southern Afr. Inst. Min. Metall., 2011, Vol. 111. — P. 231 – 242.
11. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на шахтах СССР. — Л., 1986. — 222 с.
12. Указания по управлению горным давлением в очистных забоях под (над) целиками и краевыми частями при разработке свиты угольных пластов мощностью до 3.5 м и углом падения до 35°. — Л.: ВНИМИ, 1984. — 62 с.
13. Зубков В. В., Зубкова И. А. Моделирование геомеханических процессов и их геофизический контроль при отработке свиты угольных пластов // Зап. Горн. ин-та. — 2010. — Вып. 188. — С. 82 – 86.
14. Св-во о регистрации электронного ресурса. Комплекс программ для прогноза геомеханических и технологических параметров подземных горных выработок и неоднородных угольных целиков с тестированием численной модели по результатам точечного мониторинга / Д. М. Борзых, С. В. Риб, В. Н. Фрянов. Объединенный фонд электронных ресурсов “Наука и образование”. — 2014. — № 20629.
15. Риб С. В., Басов В. В. Методика численного исследования напряженно-деформированного состояния неоднородных угольных целиков с применением современных компьютерных технологий // Вестн. СГИУ. — 2015. — № 4. — С. 22 – 26.
16. Штумпф Г. Г., Рыжков Ю. А., Шаламанов В. А. Физико-технические свойства горных пород и углей Кузнецкого бассейна. — М.: Недра, 1994. — 447 с.
17. Ильницкая Е. И., Тедер Р. И., Ватолин Е. С., Кунтыш М. Ф. Свойства горных пород и методы их определения. — М.: Недра,1969. — 392 с.
18. Серяков В. М., Риб С. В., Басов В. В., Фрянов В. Н. Геомеханическое обоснование параметров технологии отработки угольных пластов в зоне взаимовлияния очистного пространства и передовой выработки // ФТПРПИ. — 2018. — № 6. — С. 21 – 29.
19. Кутепов Ю. Ю., Боргер Е. Б. Численное моделирование процесса сдвижения породных массивов применительно к горно-геологическим условиям шахты имени Рубана в Кузбассе // ГИАБ. — 2017. — № 5. — С. 66 – 75.
20. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. — СПб., 1998. — 291 с.
РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД
УДК 622.257.122 + 624.138.41
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ УГОЛЬНЫХ КЕРНОВ С МОНОСЛОЕМ ПРОППАНТА В ДРЕНАЖНОЙ ТРЕЩИНЕ
Т. В. Шилова, С. В. Сердюков, Л. А. Рыбалкин
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: shilovatanya@yandex.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Представлены результаты исследований проницаемости угольных кернов со сквозной дренажной трещиной, расклиненной монослоем проппанта и без него. Описана методика экспериментов. Приведены параметры трещиновато-блочной структуры тестируемого длиннопламенного угля. Показана перспективность расклинивания дренажных трещин разреженным монослоем проппантов для увеличения проницаемости глубокозалегающих угольных пластов.
Уголь, керн, кливаж, трещиновато-блочная структура, фильтрационный тест, проницаемость, горное давление, дренажная трещина, сжимаемость трещин, проппант, разреженный монослой
DOI: 10.15372/FTPRPI20230607
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Lin B., Song H., Zhao Y., Liu T., Kong J., and Huang Z. Significance of gas flow in anisotropic coal seams to underground gas drainage, J. Pet. Sci. Eng., 2019, Vol. 180. — P. 808 – 819.
2. Pan Z. and Connell L. D. Modelling permeability for coal reservoirs: a review of analytical models and testing data, Int. J. Coal Geol., 2012, Vol. 92. — P. 1 – 44.
3. Guo P., Cheng Y., Jin K., Li W., Tu Q., and Liu H. Impact of effective stress and matrix deformation on the coal fracture permeability, Transport in Porous Media, 2014, Vol. 103, No. 1. — P. 99 – 115.
4. Alekseev A. D., Vasilenko T. A., Gumennik K. V., Kalugina N. A., and Feldman E. P. Diffusion-filtration model of methane release from coal seam, J. Fechnical Physics, 2007, Vol. 77, No. 4. — P. 65 – 74.
5. Сердюков С. В., Курленя М. В., Рыбалкин Л. А., Шилова Т. В. Влияние гидроразрыва угля на фильтрационное сопротивление зоны дренирования дегазационной скважины // ФТПРПИ. — 2019. — № 2. — С. 3 – 13.
6. Трофимова Г. И., Черемисина В. Г. Организация в Кузбассе промысловой добычи метана из угольных пластов как современная целесообразная задача // Символ науки. — 2015. — № 9-2. — С. 23 – 36.
7. Tan Y., Pan Z., Liu J., Zhou F., Connell L. D., Sun W., and Haque A. Experimental study of impact of anisotropy and heterogeneity on gas flow in coal. Part II: Permeability, Fuel, 2018, Vol. 230. — P. 397 – 409.
8. Pan Z. and Connell L. D. Modelling of anisotropic coal swelling and its impact on permeability behavior for primary and enhanced coalbed methane recovery, Int. J. Coal Geol., 2011, Vol. 85, No. 3 – 4. — P. 257 – 267.
9. Wang J. G., Liu J., and Kabir A. Combined effects of directional compaction non-Darcy flow and anisotropic swelling on coal seam gas extraction, Int. J. Coal Geol., 2013, Vol. 109. — P. 1 – 14.
10. Wang D., Lv R., Wei J., Zhang P., Yu C., and Yao B. An experimental study of the anisotropic permeability rule of coal containing gas, J. Natural Gas Sci. Eng., 2018, Vol. 53. — P. 67 – 73.
11. Kumar H., Elsworth D., Mathews J. P., and Marone C. Permeability evolution in sorbing media: analogies between organic-rich shale and coal, Geofluids, 2016, Vol. 16, No. 1. — P. 43 – 55.
12. Zhi S. and Elsworth D. Proppant embedment in coal and shale: Impacts of stress hardening and sorption, Int. J. Coal Geol., 2020, Vol. 227. — 103545.
13. Li H., Huang B., Cheng Q., Zhao X., Chen B., and Zhao L. Mechanism of single proppant pressure embedded in coal seam fracture, Energy and Fuels, 2021, Vol. 35, No. 9. — P. 7756 – 7767.
14. Ramandi H. L., Pizada M. A., Saydam S., Arns C., and Roshan H. Digital and experimental rock analysis of proppant injection into naturally fractured coal, Fuel, 2021, Vol. 286. — 119368.
15. Паков С. Проппанты нового поколения для ГРП. https://neftegaz.ru/science/drilling/331742-propanty-novogo-pokoleniya-dlya-grp.
16. Kumar H., Elsworth D., Liu J., Pone D., and Mathews J. P. Permeability evolution of propped artificial fractures in coal on injection of CO2, J. Pet. Sci. Eng., 2015, Vol. 133. — P. 695 – 704.
17. Wu Y. et al. Experimental study of permeability behavior for proppant supported coal fracture, J. Natural Gas Sci. Eng., 2018, Vol. 51. — P. 18 – 26.
18. Ahamed M. A. A., Perera M. S. A., Dong-yin L., Ranjith P. G., and Matthai S. K. Proppant damage mechanisms in coal seam reservoirs during the hydraulic fracturing process: a review, Fuel, 2019, Vol. 253. — P. 615 – 629.
19. Ahamed M. A. A., Perera M. S. A., Black J. R., Matthai S. K., Ranjith P. G., Dong-yin l., and Sampath K. H. S. M. Investigating the proppant damage mechanisms expected in a propped coal fracture and its effect on fracture flow, J. Pet. Sci. Eng., 2021, Vol. 198. — 108170.
20. Tan Y., Pan Z., Liu J., Wu Y., Haque A., and Connell L. D. Experimental study of permeability and its anisotropy for shale fracture supported with proppant, J. Natural Gas Sci. Eng., 2017, Vol. 44. — P. 250 – 264.
21. Tan Y., Pan Z., Feng X. T., Zhang D., Connell L. D., and Li S. Laboratory characterization of fracture compressibility for coal and shale gas reservoir rocks: A review, Int. J. Coal Geol., 2019, Vol. 204. — P. 1 – 17.
22. He J., Ling K., Pei P., and Ni X. Calculation of rock compressibility by using the characteristics of downstream pressure change in permeability experiment, J. Pet. Sci. Eng., 2016, Vol. 143. — P. 121 – 127.
23. Yuan J., Jiang R., and Zhang W. The workflow to analyze hydraulic fracture effect on hydraulic fractured horizontal well production in composite formation system, Advances in Geo-Energy Research, 2018, Vol. 2, No. 3. — P. 319 – 342.
24. Pan Z., Connell L. D., and Camilleri M. Laboratory characterization of coal reservoir permeability for primary and enhanced coalbed methane recovery, Int. J. Coal Geol., 2010, Vol. 82, No. 3 – 4. — P. 252 – 261.
25. Guo P., Cheng Y., Jin K., Li W., Tu Q., and Liu H. Impact of effective stress and matrix deformation on the coal fracture permeability, Transport in porous media, 2014, Vol. 103, No. 1. — P. 99 – 115.
26. Shilova T. and Serdyukov S. Permeability of coking coals and patterns of its change in Leninsky area, Kuznetsk coal basin, Russia, Appl. Sci., 2021, Vol. 11, No. 9. — 3969.
27. Сердюков С. В., Шилова Т. В., Дробчик А. Н. Лабораторная установка и методика определения газопроницаемости горных пород // ФТПРПИ. — 2017. — № 5. — С. 172 – 180.
28. ГОСТ 26450.2-85. Породы горные. Метод определения коэффициента абсолютной газопроницаемости при стационарной и нестационарной фильтрации. — М.: Изд-во стандартов, 1985. — 17 с.
29. Шилова Т. В., Рыбалкин Л. А., Яблоков А. В. Прогнозирование проницаемости трещиноватых углей в условиях естественного залегания // ФТПРПИ. — 2020. — № 2. — С. 75 – 85.
30. Исмагилов 3. Р., Шикина Н. В., Журавлева Н. В., Потокина Р. Р., Рудина Н. А., Ушаков В. А., Теряева Т. Н. Исследование алюмосиликатных микросфер из золы-уноса электростанций, использующих угли Кузбасса // Химия твердого топлива. — 2015. — № 4. — C. 49 – 57.
ГОРНАЯ ТЕПЛОФИЗИКА
УДК 622.03; 622.016
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ОКИСЛЯЕМОСТИ И САМОВОЗГОРАНИЯ РУД И ГОРНЫХ ПОРОД В ЕСТЕСТВЕННОМ И ВОДОНАСЫЩЕННОМ СОСТОЯНИЯХ
А. А. Еременко, Т. П. Дарбинян, Ю. Н. Шапошник, В. А. Портола, П. А. Цой
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: eremenko@ngs.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
ЗФ ПАО “ГМК “Норильский никель”,
Е-mail: DarbinyanTP@nornik.ru, пл. Гвардейская, 2, 663302, г. Норильск, Россия
Кузбасский государственный технический университет им. Т. Ф. Горбачева,
Е-mail: portola2@yandex.ru, ул. Весенняя, 28, 650000, г. Кемерово, Россия
Предложена методика определения степени окисляемости и самовозгорания руд и горных пород в условиях Октябрьского месторождения. Определена скорость окисления сульфидной руды, которая увеличивается после увлажнения. Приведены результаты исследований склонности к самовозгоранию руды и вмещающих пород, выделения газов в изотермических условиях и при нагревании. Установлена склонность сульфидной руды, роговиков и габбро-долеритов к самовозгоранию.
Месторождение, руда, горные породы, затопление, самовозгорание, окисляемость, сорбция
DOI: 10.15372/FTPRPI20230608
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Скочинский А. А., Огиевский В. М. Рудничные пожары. — М.: Горн. дело, ООО “Киммерийский центр”, 2011. — 375 с.
2. Веселовский В. С., Алексеева Н. Д., Виноградова Л. Н., Орлеанская Г. Л., Терпогосова Е. А. Самовозгорания промышленных материалов. — М.: Наука, 1964. — 246 с.
3. Веселовский В. С., Виноградова Л. П., Орлеанская Г. Л., Терпогосова Е. А., Одинокова Л. В. Прогноз и профилактика эндогенных пожаров. — М.: Наука, 1975. — 159 с.
4. Веселовский В. С., Виноградова Л. Н., Орлеанская Г. Н., Терпогосова Е. А. Физические основы самовозгорания угля и руд. — М.: Наука, 1972. — 148 с.
5. Глузберг Е. И. Теоретические основы прогноза и профилактики шахтных эндогенных пожаров. — М.: Недра, 1986. — 161 с.
6. Portola V. A. Assessment of the effect of some factors on spontaneous coal combustion, J. Min. Sci., 1996, Vol. 32, No. 3. — P. 212 – 218.
7. Игишев В. Г. Борьба с самовозгоранием угля в шахтах. — М.: Недра, 1987. — 176 с.
8. Портола В. А., Храмцов В. И. Влияние применяемых в шахтах составов на склонность угля к самовозгоранию // Безопасность труда в пром-сти. — 2017. — № 2. — С. 56 – 59.
9. Скрицкий В. А. Исследование механизма возникновения очагов самовозгорания угля и обоснование способов предотвращения эндогенных пожаров в шахте: автореф. дис. … д-ра техн. наук. — Новосибирск, 2011. — 39 с.
10. Кумыков В. Х., Кумыкова Т. М. Технология добычи и складирования пожароопасных руд // ФТПРПИ. — 2013. — № 4. — С. 99 – 106.
11. Инструкция по предупреждению и тушению подземных эндогенных пожаров на горнорудных предприятиях министерства цветной металлургии СССР, 1981.
12. Технический проект разработки Октябрьского месторождения. Рудник “Таймырский”. Участок богатых руд. Изменение № 1. — Красноярск: ИГДГиГ СФУ, 2019.
13. Манаков В. Я. Классификация колчеданных и полиметаллических руд по степени склонности к самовозгоранию // Тр. ин-та Унипромедь. — Свердловск, 1978.
14. Еременко А. А., Дарбинян Т. П., Шапошник Ю. Н., Усольцева О. М., Цой П. А. Оценка физико-механических свойств руд и горных пород, подвергшихся затоплению // ФТПРПИ. — 2023. — № 5. — С. 24 – 31.
15. Инструкция по определению инкубационного периода самовозгорания угля. Серия 05. Вып. 38. — М., 2013. — 24 с.
ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622.7
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ ВТОРИЧНЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ САПОНИТСОДЕРЖАЩИХ ТЕХНОГЕННЫХ ВОД
В. А. Чантурия, В. Г. Миненко
Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова РАН,
Е-mail: vladi200@mail.ru, Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия
Теоретически и экспериментально обоснованы перспективные методы модификации сапонита — пилларинг и термическая обработка, обеспечивающие получение сорбентов с высокой емкостью катионного обмена по отношению к катионам тяжелых металлов. Механизм пилларинга и термической модификации при температуре 625 °С сапонитсодержащего продукта заключается в расширении слоев минерала, образовании дополнительных кислотных или окислительно-восстановительных центров (пилларинг), в изменении структуры с образованием метастабильных фаз (термическая обработка). Модификация сапонита обеспечивает повышение статической обменной емкости по отношению к катионам меди при пилларинге — в 2 раза, при термической модификации — в 2.6 раза.
Техногенные воды, очистка, модифицированный сапонит, сорбент, статическая обменная емкость, тяжелые металлы
DOI: 10.15372/FTPRPI20230609
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Осипов В. И., Соколов В. Н. Глины и их свойства. Состав, строение и формирование свойств. — М.: Геос, 2013. — 576 с.
2. Zhou C. H., Zhou Q., Wu Q. Q., Petit S., Jiang X. C., Xia S. T., Li C. S., and Yu W. H. Modification, hybridization and applications of saponite: An overview, Appl. Clay Sci., 2019, Vol. 168. — P. 136 – 154.
3. Chanturiya V., Minenko V., Suvorova O., Pletneva V., and Makarov D. Electrochemical modification of saponite for manufacture of ceramic building materials, Appl. Clay Sci., 2017, Vol. 135. — P. 199 – 205.
4. Макаров В. Н., Макаров Д. В., Васильева Т. Н., Кременецкая И. П. Взаимодействие природных серпентинов с разбавленными сульфатными растворами, содержащими ионы никеля // Журн. неорг. химии. — 2005. — T. 50 (9). — С. 1418 – 1429.
5. Миненко В. Г., Самусев А. Л., Селиванова Е. А., Баюрова Ю. Л., Силикова А. Р., Макаров Д. В. Исследование сорбции ионов меди электрохимически модифицированным сапонитом // Минералогия техногенеза. — 2017. — № 18. — С. 190 – 199.
6. Chanturiya V., Masloboev V., Makarov D., Nesterov D., Bajurova J., Svetlov A., and Men'shikov Y. Geochemical barriers for environmental protection and of recovery of nonferrous metals, J. Env. Sci. Health, Part A, 2014, Vol. 49, No. 12. — P. 1409 – 1415.
7. Carniato F., Bisio C., Psaro R., Marchese L., and Guidotti M. Niobium (V) saponite clay for the catalytic oxidative abatement of chemical warfare agents, Angew. Chem. Int. Ed., 2014, Vol. 53, No. 38. — P. 10095 – 10098.
8. Marcal L., de Faria E. H., Nassar E. J., Trujillano R., Martin N., Vicente M. A., Rives V., Gil A., Korili S. A., and Ciuffi K. J. Organically modified saponites: SAXS study of swelling and application in caffeine removal, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, Vol. 7, No. 20. — P. 10853 – 10862.
9. Morozova M. V., Frolova M. A., and Makhova T. A. Sorption-desorption properties of saponite-containing material, J. Physics: Conf. Series, 2017, Vol. 929. — 012111.
10. Sato K., Fujimoto K., Dai W., and Hunger M. Quantitative elucidation of Cs adsorption sites in clays: toward sophisticated decontamination of radioactive Cs, J. Phys. Chem. C, 2016, Vol. 120, No. 2. — P. 1270 – 1274.
11. Tsukamoto T., Shimada T., and Takagi S. Photophysical properties and adsorption behaviors of novel tri-cationic boron (III) subporphyrin on anionic clay surface, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, Vol. 8, No. 11. — P. 7522 – 7528.
12. Wang W., Zhen W., Bian S., and Xi X. Structure and properties of quaternary fulvic acid–intercalated saponite/poly (lactic acid) nanocomposites, Appl. Clay Sci., 2015, Vol. 109. — P. 136 – 142.
13. Ugochukwu U. C. and Fialips C. I. Crude oil polycyclic aromatic hydrocarbons removal via clay-microbe-oil interactions: effect of acid activated clay minerals, Chemosphere, 2017, Vol. 178. — P. 65 – 72.
14. De Stefanis A., Cafarelli P., Gallese F., Borsella E., Nana A., and Perez G. Catalytic pyrolysis of polyethylene: a comparison between pillared and restructured clays, J. Anal. Appl. Pyrolysis, 2013, Vol. 104. — P. 479 – 484.
15. Gebretsadik F. B., Ruiz-Martinez J., Salagre P., and Cesteros Y. Glycidol hydrogenolysis on a cheap mesoporous acid saponite supported Ni catalyst as alternative approach to 1, 3-propanediol synthesis, Appl. Catal. A Gen., 2017, Vol. 538. — P. 91 – 98.
16. Gebretsadik F. B., Cesteros Y., Salagre P., Gimenez-Manogil J., Garcia-Garcia A., and Bueno-Lopez A. Potential of Cu–saponite catalysts for soot combustion, Catal. Sci. Technol., 2016, Vol. 6, No. 2. — P. 507 – 514.
17. Komadel P. Structure and chemical characteristics of modified clays, Natural Microporous Materials in Environmental Technology, Kluwer, Alphen an den Rijn, 1999. — P. 3 – 18.
18. Krupskaya V. V., Zakusin S. V., Tyupina E. A., Dorzhieva O. V., Zhukhlistov A. P., Belousov P. E., and Timofeeva M. N. Experimental study of montmorillonite structure and transformation of its properties under treatment with inorganic acid solutions, Minerals, 2017, Vol. 7. — 049.
19. Kumar P., Jasra R. V., and Bhat T. S. G. Evolution of porosity and surface acidity in montmorillonite clay on acid activation, Ind. Eng. Chem. Res., 1995, Vol. 34. — P. 1440 – 1448.
20. Tkac I., Komadel P., and Muller D. Acid-treated montmorillonites — a study by 29Si and 27Al MAS NMR, Clay Minerals, 1994, Vol. 29. — P. 11 – 19.
21. Vicente M. A., Suarez Barrios M., Lopez Gonzalez J. D., and Banares Munoz M. A. Characterization, surface area, and porosity analyses of the solids obtained by acid leaching of a saponite, Langmuir, 1996, Vol. 12. — P. 566 – 572.
22. Vicente I., Salagre P., and Cesteros Y. Ni nanoparticles supported on microwave-synthesised saponite for the hydrogenation of styrene oxide, Appl. Clay Sci., 2011, Vol. 53, No. 2. — P. 212 – 219.
23. Intachai S., Khaorapapong N., and Ogawa M. Hydrothermal synthesis of zinc selenide in smectites, Appl. Clay Sci., 2017, Vol. 135. — P. 45 – 51.
24. Franco F., Benitez-Guerrero M., Gonzalez-Trivino I., Perez-Recuerda R., Assiego C., Cifuentes-Melchor J., and Pascual-Cosp J. Low-cost aluminum and iron oxides supported on dioctahedral and trioctahedral smectites: A comparative study of the effectiveness on the heavy metal adsorption from water, Appl. Clay Sci., 2016, Vol. 119. — P. 321 – 332.
25. Miyagawa M., Shibusawa A., Maeda K., Tashiro A., Sugai T., and Tanaka H. Diameter-controlled Cu nanoparticles on saponite and preparation of film by using spontaneous phase separation, RSC Adv., 2017, Vol. 7, No. 66. — P. 41896 – 41902.
26. De Paiva L. B., Morales A. R., and Valenzuela F. R. Diaz organoclays: properties, preparation and applications, Appl. Clay Sci., 2008, Vol. 42. — P. 8 – 24.
27. Zou H., Wu S., and Shen J. Polymer/silica nanocomposites: preparation, characterization, properties, and applications, Chem. Rev., 2008, Vol. 108, No. 9. — P. 3893 – 3957.
28. Chanturiya V. A., Minenko V. G., Makarov D. V., Suvorova O. V., and Selivanova E. A. Advanced techniques of saponite recovery from diamond processing plant water and areas of saponite application, Minerals, 2018, Vol. 8, No. 12. — 549.
29. Миненко В. Г. Исследование сорбционных свойств модифицированного сапонита при очистке техногенных вод от тяжелых металлов // ФТПРПИ. — 2021. — № 2. — С. 132 – 140.
УДК 622.765.4
ПОВЫШЕНИЕ СЕЛЕКТИВНОСТИ ФЛОТАЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕХАНИЗМА РАБОТЫ ФИЗИЧЕСКИ СОРБИРУЕМОГО СОБИРАТЕЛЯ
С. А. Кондратьев, И. А. Коновалов, Т. Г. Гаврилова
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: kondr@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Рассмотрены основные механизмы активации флотации ионами металлов, дан их критический анализ. Показано, что ионы металлов могут быть активаторами или депрессорами флотационного процесса. На основе механизма работы физически сорбируемых собирателей раскрывается, в каких случаях металлы являются активаторами, а в каких — депрессорами. Предложен один из методов повышения селективности выделения целевого минерала при нежелательной активации флотации сопутствующих компонентов. Результаты работы могут быть полезны при выборе металла активатора, соотношения концентраций активатора и собирателя, рН флотационной системы.
Флотация, ионы металлов, извлечение, физическая форма сорбции, поверхностная активность
DOI: 10.15372/FTPRPI20230610
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Nagaraj D. R. and Farinato R. S. Evolution of flotation chemistry and chemicals: A century of innovations and the lingering challenges, Min. Eng., 2016.
2. Babel B. and Rudolph M. Investigating reagent-mineral interactions by colloidal probe atomic force microscopy, Int. Miner. Proc. Congress, Moscow, 2018. — P. 1384 – 1391.
3. Li H., Liu M., and Liu Q. The effect of non-polar oil on fine hematite flocculation and flotation using sodium oleate or hydroxamic acids as a collector, Min. Eng., 2018, Vol. 219. — P. 105 – 115.
4. Fuerstenau M. C., Martin C. C., and Bhappu R. B. The role of hydrolysis in sulfonate flotation of quartz, State bureau of mines and mineral resources New Mexico institute of mining and technology campus station Socorro, New Mexico, Transactions of SME, 1963, Vol. 226. — P. 449 – 454.
5. Jiang C. L., Wang X. H., Parekh B. K., and Leonard J. W. The surface and solution chemistry of pyrite flotation with xanthate in the presence of iron ions, Colloids Surf., A: Physicochem. Eng. Aspects, 1998, Vol. 136. — P. 51 – 62.
6. Кондратьев С. А., Коновалов И. А. Влияние физической формы сорбции собирателя на флотацию пирита в присутствии ионов Fe2+ и Fe3+ // ФТПРПИ. — 2022. — № 1. — С. 119 – 129.
7. Кондратьев С. А., Коновалов И. А. Влияние физической формы сорбции собирателя на флотацию галенита ксантогенатом в присутствии ионов PB2+ // ФТПРПИ. — 2023. — № 4. — С. 118 – 129.
8. Chen P., Zhai J., Sun W., Hu Y., and Yin Z. The activation mechanism of lead ions in the flotation of ilmenite using sodium oleate as a collector, Min. Eng., 2017, Vol. 111. — P. 100 – 107.
9. Hukki R.T., Palomaki A., and Orivouri E. Elektrophoretic Investigation of the Activation of Sphalerite by Copper Sulfate in Flotation, Soumen Kemistilehti, 1952, Vol. B 25. — P. 42.
10. Salatic D., Pustic A., and Djakovic D. Proceeding IMPC XI, Special Issue, 1975, Cagliari, 1975, Int. Miner. Proc. Congr, Cagliari, Sardinia, 1975. — P. 59 – 71.
11. Ejtemaei M., Irannajad M., and Gharabaghi M. Role of dissolved mineral species in selective flotation of smithsonite from quartz using oleate as collector, Int. J. Min. Proc., 2012, Vol. 114 – 117. — P. 40 – 47.
12. Clarke P., Arora P., Fornasiero D., Ralston J., and Smart R. Separation of chalcopyrite or galena from sphalerite: a flotation and x-ray photoelectron spectroscopic study, In: Mehrotra, S.P., Shekhar, Rajiv (Eds.), Mineral Processing: Recent Advances and Future Trends. Allied Publishers Limited, New Delhi, 1995. — P. 369 – 378.
13. Liu C., Zhu G., Song S., and Li H. Flotation separation of smithsonite from quartz using calcium lignosulphonate as a depressant and sodium oleate as a collector, Min. Eng., 2019, Vol. 131. — P. 385 – 391.
14. Кондратьев С. А. Подходы к выбору флотационных реагентов-собирателей // ФТПРПИ. — 2022. — № 5 — С. 109 – 124.
15. Fuerstenau M. C., Miller J. D., Pray R. E., and Perinne B. F. Metal ion activation in xanthate flotation of quartz, AIME Transactions, 1966, Vol. 235. — P. 359 – 365.
16. Liu B., Wang X., Du H., Liu J., Zheng S., Zhang Y., and Miller J. D. The surface features of lead activation in amyl xanthate flotation of quartz, Int. J. Min. Proc., 2016, Vol. 151. — P. 33 – 39.
17. Liu W., Zhang S., Wang W., Zhang J., Yan W., Deng J., Feng Q., and Huang Y. The effects of Ca(II) and Mg(II) ions on the flotation of spodumene using NaOL, Miner. Eng, 2015, Vol. 79. — P. 40 – 46.
18. Ananthapadmanabhan K. P. and Somasundaran P. Surface precipitation of inorganics and surfactants and its role in adsorption and flotation, Colloids Surf., 1985, Vol. 13. — P. 151 – 167.
19. 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.
20. Wang Y.-H. and Yu F.-S. Effects of metallic ions on the flotation of spodumene and beryl, J. China University Min. and Technol., 2007, Vol. 17, No. 1. — P. 35 – 39.
21. Kanicky J. R. and Shah D. O. Effect of degree, type, and position of unsaturation on the pKa of long-chain fatty acids, J. Colloid and Interface Sci., 2002, Vol. 256. — P. 201 – 207.
22. Gao Z., Jiang Z., Sun W., and Gao Y. Typical roles of metal ions in mineral flotation: A review, The Nonferrous Metals Society of China, 2021, Vol. 31. — P. 2081 – 2101.
23. 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.
24. Tian M., Hu Y., Sun W., and Liu R. Study on the mechanism and application of a novel collector-complexes in cassiterite flotation, Colloids and Surfaces. A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2017, Vol. 522. — P. 635 – 641.
25. Han H-S., Liu W-L., Hu Y-H., Sun W., and Li X-D. A novel flotation scheme: selective flotation of tungsten minerals from calcium minerals using Pb–BHA complexes in Shizhuyuan, Rare Metals, 2017, Vol. 36, No. 6. — P. 1 – 8.
26. Han H., Hu Y., Sun W., Li X., Cao C., Liu R., Yue T., Meng X., Guo Y., Wang J., Gao Z., Chen P., Huang W., Liu J., Xie J., and Chen Y. Fatty acid flotation versus BHA flotation of tungsten minerals and their performance in flotation practice, Int. J. Miner. Proc., 2017, Vol. 159. — P. 22 – 29.
27. Wang J., Mao Y., Cheng Y., Xiao Y., Zhang Y., and Bai J. Effect of Pb(II) on the flotation behavior of scheelite using sodium oleate as collector, Miner. Eng., 2019, Vol. 136. — P. 161 – 167.
28. Palsson B. and Forssberg Eric K. S. Computer-assisted calculations of thermodynamic equilibria in sphalerite-xanthate systems, Int. J. Miner. Proc., 1989, Vol. 26. — P. 223 – 258.
29. Palsson B., and Forssberg Eric K. S. Computer-assisted calculations of thermodynamic equilibria in the galena?ethyl xanthate system, Int. J. Miner. Proc., 1988, Vol. 23. — P. 93 – 121.
30. Wang X., Forssberg Eric K. S., and Bolin N. J. Thermodynamic calculations on iron-containing sulphide mineral flotation systems, I. The stability of iron-xanthates, Int. J. Miner. Proc., 1989, Vol. 27. — P. 1 – 19.
УДК 622.7
ОЦЕНКА ОБОГАТИМОСТИ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД ЯКОВЛЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КУРСКОЙ МАГНИТНОЙ АНОМАЛИИ МЕТОДАМИ КРУПНОКУСКОВОЙ СЕПАРАЦИИ
Д. Н. Шибаева, А. А. Компанченко
Горный институт КНЦ РАН,
E-mail: shibaeva_goi@mail.ru, ул. Ферсмана, 24, 184209, г. Апатиты, Россия
Геологический институт КНЦ РАН,
E-mail: komp-alena@yandex.ru, ул. Ферсмана, 14, 184209, г. Апатиты, Россия
Представлены результаты оценки обогатимости железных руд Яковлевского месторождения Курской магнитной аномалии с применением различных методов крупнокускового обогащения: магнитного, гравитационного, рентгенорадиометрического. Детальное изучение проводилось на материале класса крупности – 100 + 25 мм, содержащем 25 – 45 % Feобщ, 3 – 35 % Feмагн и требующем обогащения. Установлено, что эффективное разделение исходной рудной массы на рудный и породный продукты обеспечивается посредством рентгенорадиометрического метода кускового предварительного обогащения на классе крупности – 50 + 25 мм. При значении аналитического параметра, равного 2, обеспечивается повышение содержания Feобщ в рудном продукте в 1.18 раза при его потерях 5.52 %.
Железная руда, крупнокусковое обогащение, минералого-технологические свойства, магнитное обогащение, гравитационное обогащение, радиометрическое обогащение
DOI: 10.15372/FTPRPI20230611
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Железорудная база России / ред. В. П. Орлова. — М.: ООО “Геоинформмарк”, 2007. — 871 с.
2. Погорельцев И. А., Петина В. И., Белоусова Л. И., Гайворонская Н. И., Бугаева Е. А. Минерально-сырьевая база Белгородской области как основа развития ее экономики в XXI веке // Науч. ведомости Белгородского государственного университета. Естественные науки. — 2016. — Т. 35. — № 11. — С. 172 – 182.
3. Kalashnikov A. O., Nikulin I. I., and Stepenshchikov D. G. Unsupervised geochemical classification and automatic 3D mapping of the Bolshetroitskoe high-grade iron ore deposit (Belgorod Region, Russia), Scientific Reports, 2020.
4. Сергеев С. В., Лябах А. И., Зайцев Д. А. Опыт разработки богатых железных руд Яковлевского месторождения КМА // Научные ведомости. Естественные науки. — 2011. — № 3 (98). — С. 200 – 208.
5. Айнбиндер И. И., Овчаренко О. В., Пацкевич П. Г. Обоснование параметров геотехнологии добычи железных руд на Яковлевском месторождении // ГИАБ. — 2015. — № 12. — С. 9 – 15.
6. Гзогян Т. Н., Гзогян С. Р. Особенности вещественного состава богатых железных руд месторождений КМА // Научные ведомости БГУ. Естественные науки. — 2018. — Т. 42. — № 2. — С. 131 – 141.
7. Gzogyan T. N., Gzogyan S. R., Grishkina E. V., Romanenko E. F., and Ermolaev D. V. High-grade iron ores of KMA as a raw material for metallization, COMPUSOFT, An Int. J. Advanced Computer Technol., 2019, Vol. 8, No. 6. — P. 3223 – 3229.
8. Трушко В. Л., Трушко О. В. Комплексное освоение железорудных месторождений конкурентоспособных подземных геотехнологий // Зап. горн. ин-та. — 2021. — Т. 25. — С. 569 – 577.
9. Тхориков А. И. Прогноз напряженно-деформированного состояния массива при разработке месторождений богатых железных руд: автореф. дис. … канд. техн. наук. — СПб.: СПбГУ, 2021. — 110 с.
10. Ву Дык Туан. Обоснование рационального уровня потерь и засорения угля при открытой разработке месторождения “Тай Нам Да Май”, Вьетнам: автореф. дис. … канд. техн. наук. — СПб.: СПбГУ, 2018. — 123 с.
11. Кретов С. И. Повышение технико-экономических показателей обогащения гематитсодержащих магнетитовых кварцов путем применения сухой магнитной сепарации перед измельчением: автореф. дис. … докт. тех. наук. — М.: МГГУ, ОАО “Михайловский ГОК”, 2007. — 148 с.
12. Терещенко С. В., Шибаева Д. Н., Алексеева С. А., Компанченко А. А. Исследование влияния вещественного состава и крупности железистых кварцитов Оленегорского месторождения на результаты сухой магнитной сепарации // Обогащение руд. — 2020. — № 6. — С. 15 – 20.
13. Shibaeva D. N., Tereschenko S. V., and Kompanchenko A. A. Analysis of the effect of dry magnetic separation on the process of ferruginous quartzites disintegration, Miner., 2021, Vol. 11, No. 8.
14. Ezhov A. M. and Shvaljov Y. B. Dry magnetic separation of iron ore of the bakchar deposit, Proc. Chem., 2015, Vol. — Р. 160 – 166.
15. Alexandrov E. A. The Precambrian banded iron-formations of the Soviet Union, Economic Geology, 1973, Vol. 68. — P. 1035 – 1062.
16. Neymayer Pereira Lima, Luciana Gois, Rodrigo Fina Ferreira, and Jacek Kolacz. Evaluation of ore sorting technology for iron ore coarse particles, technical contribution to the 20?, Simposio de Mineracao, 2019. — Р. 1 – 8.
17. Юрьев Б. П., Шешуков О. Ю. Разработка экологически чистой технологии обогащения сидеритовых руд // Бюл. науч.-тех. и эконом. информации “Черная металлургия”. — 2019. — № 75 (8). — С. 923 – 929.
18. Цыпин Е. Ф., Ефремова Т. А., Овчинникова Т. Ю. Моделирование процесса рентгенофлуоресцентной сепарации // ГИАБ. — 2022. — № 11 – 1. — С. 127 – 139.
19. Юрьев Б. П., Шешуков О. Ю. Разработка экологически чистой технологии обогащения сидеритовых руд // Бюл. науч.-тех. и эконом. информации “Черная металлургия”. — 2019. — № 75 (8). — С. 923 – 929.
20. Мокроусов В. А., Лилеев В. А. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд. — М.: Недра, 1979. — 192 с.
21. Денисов Г. А., Леман Е. П., Томский И. В., Пикунова Т. Ю. Геотехнологическая интерпретация рентгенорадиометрического опробования руд. — СПб.: Международная академия наук, экологии, безопасности человека и природы, 2002. — 130 с.
22. Архипов О. А. Радиометрическая обогатимость руд при их разведке. — М.: Недра, 1985. — 144 с.
23. Пат. 2662828C1 РФ. Радиометрический сепаратор / А. А. Ежов, С. В. Терещенко, Д. Н. Павлишина, А. А. Ежов, Б. А. Власов // Опубл. в БИ. — 2018. — № 22.
24. Шибаева Д. Н., Терещенко С. В., Власов Б. А., Шумилов П. А., Булатов В. В. Анализ систем транспортирования и разделения радиометрических сепараторов: поиск путей повышения эффективности их работы // ГИАБ. — 2021. — № 5 – 2. — С. 338 – 349.
25. Оценка обогатимости руд черных и легирующих металлов методами крупнокусковой сепарации. Методические рекомендации № 103. — М.: ВИМС им. Н. М. Федоровского, 2014. — 35 с.
26. Журавлева Е. С. Научное и экспериментальное обоснование электрохимических методов повышения технологических показателей переработки черновых магнетитовых концентратов: автореф. дис. … канд. техн. наук. — М.: МИСиС, ИПКОН РАН, 2017. — 111 с.
27. Изоитко В. М. Технологическая минералогия и оценка руд. — СПб.: Наука, 1997. — 582 с.
УДК 622.7
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ И РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ БОКСИТОВ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ЖЕЛЕЗА И ТОНКИХ ЧАСТИЦ ЦЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ
В. И. Ростовцев
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: benevikt@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Исследовано влияние режимов термической и радиационно-термической обработки ожелезненных бокситов Вежаю-Ворыквинского месторождения и установлены различные механизмы минеральных превращений. Если при термической обработке оксогидроксиды переходят в безводные оксиды алюминия и железа, то за счет радиационно-термической модификации из рассеянных микроэлементов образуются металлические сплавы и новые минералы в виде крупных индивидов. Железистые бокситы рекомендуется перерабатывать на основе достижений фундаментальных наук, в первую очередь наноминералогии, и выявленного эффекта фазовой гетерогенизации. Это позволит повысить извлечение из некондиционных бокситов и красных шламов тонких частиц не только алюминия, но и других ценных компонентов экологически безопасными способами.
Ожелезненные бокситы, совершенствование методов переработки, термическая обработка, обработка ускоренными электронами, магнитная восприимчивость, сухая магнитная сепарация, фазовая гетерогенизация, извлечение редких и редкоземельных элементов и тонких частиц ценных компонентов
DOI: 10.15372/FTPRPI20230612
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Распоряжение Правительства Российской Федерации № 2914-р от 22.12.2018 г. — М., 2018.
2. Распоряжение Правительства Российской Федерации № 50-р от 16.01.1996 г. — М., 1996.
3. Распоряжение Правительства Российской Федерации № 2473-р от 30.08.2022 г. — М., 2022.
4. О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2021 г. / Государственный доклад Министерства природных ресурсов и экологии РФ. — М., 2022. — 621 с.
5. Klychkarev D. S., Volkova N. M., and Komyn M. F. The problems associated with using nonconventional rare-earth minerals, J. Geochem. Explotation, 2013, Vol. 133. — P. 133 – 138.
6. Borra C. R., Mermans J., Blanpain B., Pountikes Y. B., and Gerven T. Selective recovery of rare earths from bauxite residue by cjmbination of sulfation, roasting and leaching, J. Miner. Eng., 2016, Vol. 92. — P. 151 – 159.
7. Borra C. R., Pontikes Y., Binnemans K., and Gerven T. Leaching of rare earths from bauxite residue (red mud), J. Miner. Eng., 2015, Vol. 76. — P. 20 – 27.
8. Ключкарев Д. С. К вопросу от редкоземельной составляющей бокситов Республики Коми // Геология и минеральные ресурсы Европейского Северо-Востока России: материалы XVII геол. съезда Республики Коми. Т. III. — Сыктывкар: Геопринт, 2019. — С. 189 – 192.
9. Davris P., Balomenos E., Panias D., and Paspaliaris I. Selective leaching of rare earth elements from bauxite residue, Hydrometallurgy, 2016, Vol. 164. — P. 125 – 135.
10. Котова О. Б., Вахрушев А. В. Бокситы Тимана: минералого-технологические особенности // Вестн. ИГ Коми НЦ УрО РАН. — 2011. — № 3. — С. 12 – 16.
11. Беляев В. В., Яцкевич Б. А., Швецова И. В. Девонские бокситы Тимана. — Сыктывкар: Геопринт, 1997. — 111 с.
12. Лихачев В. В. Редкометалльность бокситоносной коры выветривания Среднего Тимана. — Сыктывкар: Изд-во Коми НЦ УрО РАН, 1993. — 200 с.
13. Вахрушев А. В. Первая находка самородного золота и теллура в бокситах Вежаю-Ворыквинского месторождения (Средний Тиман) // Вестн. ИГ Коми НЦ УрО РАН. — 2011. — № 7. — С. 23 – 25.
14. Чантурия В. А. Роль инновационных технологий обогащения и глубокой переработки минерального сырья в развитии минерально-сырьевой базы России // Современные проблемы комплексной и глубокой переработки природного и нетрадиционного минерального сырья: материалы Междунар. конф. (Плаксинские чтения – 2023). — М.: Спутник+, 2023. — С. 3 – 6.
15. Размыслов И. Н., Котова О. Б., Силаев В. И., Ростовцев В. И., Киселева Д. В., Кондратьев С. А. Микрофазовая гетерогенизация железистых бокситов в результате радиационно-термической обработки // ФТПРПИ. — 2019. — № 5. — С. 128 – 140.
16. Вахрушев А. В. Кристаллохимия минералов бокситов Вежаю-Ворыквинского месторождения // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента. — Сыктывкар: Геопринит, 2012. — С. 32 – 34.
17. Вахрушев А. В., Лютоев В. П., Силаев В. И. Кристаллохимические особенности железистых минералов в бокситах Вежаю-Ворыквинского месторождения (Средний Тиман) // Вестн. ИГ Коми НЦ УрО РАН. — 2012. — № 10. — С. 14 – 18.
18. Котова О. Б., Размыслов И. Н., Ростовцев В. И., Силаев В. И. Радиационно-термическое модифицирование железистых бокситов в процессах их переработки // Обогащение руд. — 2016. — № 4. — С. 16 – 22.
19. Вахрушев А. В. Минералого-технологические особенности тонкодисперсной составляющей бокситов Среднего Тимана: автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. — Сыктывкар, 2012. — 16 с.
20. Кондратьев С. А., Ростовцев В. И., Коваленко К. А. Развитие экологически безопасных технологий комплексной переработки труднообогатимых руд и техногенного сырья // Горн. журн. — 2020. — № 5. — С. 39 – 46.
21. Плаксин И. Н. Обогащение полезных ископаемых. — М.: Наука, 1970. — С. 292 – 300.
22. Чантурия В. А., Вигдергауз В. Е. Научные основы и перспективы промышленного использования энергии ускоренных электронов в обогатительных процессах // Горн. журн. — 1995. — № 7. — С. 53 – 57.
23. Кондратьев С. А., Ростовцев В. И., Бакшеева И. И. Исследования прочностных свойств керновых образцов горных пород с применением их обработки пучком высокоэнергетических электронов // ФТПРПИ. — 2016. — № 4. — С. 168 – 176.
24. Ростовцев В. И. Пути повышения извлечения микро- и наночастиц ценных компонентов из природного и техногенного минерального сырья // ФТПРПИ. — 2021. — № 4. — С. 131 – 141.
25. Levin I. and Brandon D. Metastable alumina polymorphs: crystal structures and transition sequences, J. Am. Ceram. Soc., 1998, Vol. 81. — P. 1995 – 2012.
26. Wilson S. J. and McConnell J. D. C. A kinetic study of the system ?-AlOOH / Al2O3, J. Solid State Chemistry, 1980, Vol. 34. — P. 315 – 322.
27. Информационно-аналитические материалы: Мировые достижения развития методов, техники и технологий переработки минерального сырья. Серия: Обогащение минерального сырья. — М.: Изд-во ВИМС, 2020. — 52 с.
28. Наноминералогия. Ультра- и микродисперсное состояние минерального вещества. — СПб.: Наука, 2005. — 581 с.
УДК 622.7
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАБОРАТОРНОГО КОНЦЕНТРАТОРА КНЕЛЬСОНА ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ ХРОМИТОВОЙ РУДЫ
С. Саманли, О. Османли
Ушакский университет,
E-mail: selcuk.samanli@usak.edu.tr, 64200, г. Ушак, Турция
ESAN Eczac?bas? Industrial Raw Materials Co. Bozuyuk,
г. Бозуюк, пров. Биледжик, Турция
Выполнены экспериментальные исследования обогащения хромитовой руды из месторождения Ашкале-Коп (пров. Эрзурум, Турция) с помощью концентратора Кнельсона KC-MD3 лабораторного типа. В качестве переменных величин рассмотрены следующие параметры: интенсивность подачи пульпы, расход промывной воды, доля твердого вещества в пульпе, скорость вращения чаши и размер (фракция) частиц. В результате экспериментальных исследований получен хромитовый концентрат с максиальным содержанием Cr2O3 54.68 % при скорости потока промывной воды 12 л/мин, скорости подачи пульпы 1.5 л/мин, доли твердого вещества 20 % и скорости вращения чаши 800 об./мин. Наибольшая доля извлечния (76.85 %) получена при расходе промывной воды 6 л/мин, интенсивности подачи пульпы 1.5 л/мин, доли твердого вещества 20 % и скорости вращения чаши 1080 об./мин.
Концентратор Кнельсона, эксплуатационные параметры, обогащение хромита, извлечение концентрата
DOI: 10.15372/FTPRPI20230613
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ferreira S. L. C., Bruns R. E., Ferreira H. S., Matos G. D., David J. M., Brand G. C., Da Silva E. G. P., Portugal L. A., Dos Reis P. S., Souza A. S., and Dos Santos W. N. L. Box-behnken design: an alternative for the optimization of analytical methods, Anal. Chim. Acta, 2007, Vol. 597, No. 2. — P. 179 – 186.
2. Grieco G., Pedrotti M., and Moroni M. Metamorphic redistribution of Cr within chromites and its influence on chromite ore enrichment, Miner. Eng., 2011, Vol. 24, No. 2. — P. 102 – 107.
3. Tripathy S. K. and Murthy Y. R. Modeling and optimization of spiral concentrator for separation of ultrafine chromite, Powder Technol., 2012, Vol. 221. — P. 387 – 394.
4. Singh R. K., Dey S., Mohanta M. K., and Das A. Enhancing the utilization potential of a low grade chromite ore through extensive physical separation, Sep. Sci. Technol., 2014, Vol. 49, No. 12. — P. 1937 – 1945.
5. Laplante A. R. Testing requirements and insight for gravity gold circuit design, Randol Gold & Silver Forum, Vancouver, 2000.
6. Laplante A. R. and Dunne R. The gravity recoverable gold test and flash flotation, Proc. 34th Annual Canadian Min. Proc. Operators Conf., McGill University & Newcrest Mining Limited, Ottawa, 2000, 7 p.
7. Xiao Z., Laplante A. R., and Finch J. A. Quantifying the content of gravity recoverable platinum group minerals in ore samples, Miner. Eng., 2009, Vol. 22. — P. 304 – 310.
8. Laplante A. R., Putz A., Huang L., and Vincent F. Practical considerations in the operations of gravity gold circuit, Proc. 26th Annual Meeting of the Canadian Mineral Proc., Ottawa, Canada, 1994, Pap. 23. — 21 p.
9. Cicek T. and Cocen I. Applicability of Mozleymultigravity separator (MGS) to fine chromite tailings of Turkish chromite concentrating plants, Miner. Eng., 2002, Vol. 15, No. 1 – 2. — P. 91 – 93.
10. Knelson B. and Jones R. A new generation of Knelson concentrators: A totally secure system, Miner. Eng., 1994, Vol. 7, No. 2 – 3. — P. 201 – 207.
11. Honaker R. and Das A. Ultrafine coal cleaning using a centrifugal fluidized-bed separator, Coal Prep., 2004, Vol. 24, No. 1 – 2. — P. 1 – 18.
12. Kroll-Rabotin J. S., Bourgeois F., and Climent E. Fluid dynamics based modelling of the Falcon concentrator for ultrafine particle beneficiation, Miner. Eng., 2010, Vol. 23, No. 4. — P. 313 – 320.
13. Majumder A. K. and Barnwal J. P. Modeling of enhanced gravity concentrators-present status, Miner. Process. Extr. Metall. Rev., 2006, Vol. 27, No. 1. — P. 61 – 86.
14. Das A. and Sarkar B. Advanced gravity concentration of fine particles: a review, Miner. Process. Extr. Metall. Rev, 2018, Vol. 39, No. 6. — P. 359 – 394.
15. Dehaine Q., Foucaud Y., Kroll-Rabotin J. S., and Filippov L. O. Experimental investigation into the kinetics of Falcon UF concentration: implications for fluid dynamic-based modeling, Sep. Purif. Technol., 2019, Vol. 215. — P. 590 – 601.
16. Qiao C., Hongying Y., Linlin T., Zilong L., Guimin C., and Jinquan W. Analysis of the operating mechanism of a Knelson concentrator, Miner. Eng., 2020, Vol. 158. — 10654.
17. Coulter T. G. and Subasinghe K. N. A mechanistic approach to modelling Knelson concentrators, Miner. Eng., 2005, Vol. 1, No. 1. — P. 9 – 17.
18. Marion C., Langlois R., Kokk?l?c O., Zhou M., Williams H., Awais M., Rowson N. A., and Waters K. E. A design of experiments investigation into the processing of fine low specific gravity minerals using a laboratory Knelson concentrator, Miner. Eng., 2019, Vol. 135. — P. 139 – 155.
19. Xiao Z., Laplante A. R., Tan Y. H., and Finch J. A. Characterizing the behaviour of platinum group minerals in a grinding circuit, Miner. Eng., 2021, Vol. 166. — 106863.
20. Majumder A. K., Tiwari V., and Barnwal J. P. Separation characteristics of coal fines in a Knelson concentrator. A hydrodynamic approach, Coal Preparation, 2007, Vol. 27. — P. 126 – 137.
21. Koppalkar S. and Laplante A. R. Effect of operating variables on Knelson concentrators: A pilot-scale study, Proc. 39th Annual Meeting of Canadian Miner. Proc., Ottawa, Paper 16, 2007. — P. 247 – 257.
22. Koppalkar S. Effect of operating variables in Knelson concentrators: a pilot-scale study, PhD thesis, McGill University Department of Mining and Materials Engineering, Montreal, Canada, 2009. — 167 p.
23. Fatahi M. R. and Farzanegan A. DEM simulation of laboratory Knelson concentrator to study the effects of feed properties and operating parameters, Adv. Powder Technol., 2017, Vol. 28, No. 6. — P. 1443 – 1458.
24. Sen G. A. Application of full factorial experimental design and response surface methodology for chromite beneficiation by Knelson concentrator, Miner., 2016, Vol. 6, No. 5. — P. 1 – 11.
25. Sakuhuni G., Altun N. E., Klein B., and Tong L. A novel laboratory procedure for predicting continuous centrifugal gravity concentration applications: The gravity release analysis, Int. J. Miner. Proc., 2016, Vol. 154. — P. 66 – 74.
26. Abaka-Wood G. B., Quast K., Zanina M., Addai-Mensah J., and Skinner W. A study of the feasibility of upgrading rare earth elements minerals from iron-oxide-silicate rich tailings using Knelson concentrator and Wilfley shaking table, Powder Technol., 2019, Vol. 344. — P. 897 – 913.
27. Chen Q., Yang H., Tong L., Niu H., Zhang F., and Chen G. Research and application of a Knelson concentrator: a review, Miner. Eng., 2020, Vol. 152. — 106339.
28. Chen Q., Yang H., Tong L., Liu Z., Chen G., and Wang J. Analysis of the operating mechanism of a Knelson concentrator, Miner. Eng., 2020, Vol. 158, No. 1. — 106547.
29. Honaker R., Das A., and Nombe M. Improving the separation efficiency of the Knelson concentrator using air injection, Coal Preparation, 2005, Vol. 25, No. 2. — P. 99 – 116.
30. McLeavy M., Klein B., and Grewal I. Knelson continuous variable discharge concentrator: analysis of operating variables, Int. Heavy Miner. Conf., Fremantle, Western Australia, 2001. — P. 119 – 125.
31. Kokkilic O. Modeling of concentration on falcon centrifugal gravity separator, PhD Thesis (Supervisor: Prof. Dr. Neset ACARKAN), Istanbul Technical University, Institute of Sci. and Technol., Istanbul, Turkey, 2011. — 294 p.
32. McLeavy M. Continuous centrifugal concentrator operation and control, BA SC, The University of British Colombia, Miner. Proc. Eng., 2005. — 130 p.
33. Oney O. and Samanli S. Experimental and industrial applications of knelson concentrators, Proc. 6th Int. Congress of Min. Mach. &Technol., 2017. — P. 177 – 192.
34. Oney O. and Tanriverdi M. Optimization and modeling of fine coal beneficiation by Knelson concentrator using central composite design (CCD), J. Ore Dressing, 2012, Vol. 14, No. 27. — P. 11 – 18.
35. Laplante A. R., Shu Y., and Marois J. Experimental characterization of a laboratory centrifugal separator, Canadian Metallurgical Quarterly, 1996, Vol. 35, No. 1. — P. 23 – 29.
36. Greenwood M., Langlois R., and Waters K. E. The potential for dry processing using a Knelson concentrator, Miner. Eng., 2013, Vol. 45. — P. 44 – 46.
37. Ghaffari A. and Farzanegan A. An investigation on laboratory Knelson concentrator separation performance. Part 2: Two-component feed separation modeling, Miner. Eng., 2017, Vol. 112. — P. 114 – 124.
38. Oney O., Samanli S., Niedoba T., Pieta P., and Surowiak A. Determination of the important operating variables on cleaning fine coal by Knelson concentrator and evaluation of the performance through upgrading curves, Int. J. Coal Preparation and Utilization, 2020, Vol. 40, No. 10. — P. 666 – 678.
39. Kokkilic O., Langlois R., and Waters K. E. A design of experiments investigation into dry separation using a Knelson concentrator, Miner. Eng., 2015, Vol. 72. — P. 73 – 86.
40. Foucaud Y., Dehaine Q., Filippov L. O., and Filippova I. V. Application of Falcon centrifuge as a cleaner alternative for complex tungsten ore processing, Miner., 2019, Vol. 9, No. 7. — P. 448.
41. Samanli S., Oney O., and Osmanli O. Modeling of Knelson concentrator operating parameters by using application of box-behnken experimental design for chromite ore, J. Miner. Sci., 2023, Vol. 59, No. 1. — P. 166 – 174.
42. Kiyak T. Waste of Orhaneli chrome enri?chmentfaci?li?tyenri?chi?ngwi?thknelson concentrator, M. Sc. Thesis (Supervisor: Prof. Cengiz KARAGUZEL), Kutahya Dumlupinar University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mining Engineering, Afyon, Turkey, 2013. — 102 p.
43. Sayin Z. E., Bozkurt B., and Bicer S. The effect of Knelson gravity concentration on chromium recovery from plant waste, Acad. J. Sci., 2017, Vol. 07, No. 3. — P. 457 – 468.
УДК 622.7
ПРИМЕНЕНИЕ ФЛОТАЦИИ И МАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА КОНЦЕНТРАТА ПОЛЕВОГО ШПАТА
М. М. Ахмед, Г. А. Ибрагим, А. М. Е. Ризк, Н. А. Махмуд
Асьютский университет,
E-mail: nour.ashraf@aun.edu.eg, г. Асьют, Египет
Исследовано влияние эксплуатационных параметров — напряженности магнитного поля и скорости вращения магнитного валка с целью получения высококачественного концентрата, удовлетворяющего требованиям для промышленного использования. Применялся высокоинтенсивный магнитный сепаратор с индукционным валком MIH(13)111-5. Наилучшие результаты выявлены при напряженности магнитного поля 1.66 Тл и скорости вращения валка 24 об./мин. В ходе испытаний получен концентрат полевого шпата, содержащий 0.16 % Fe2O3, 0.01 % TiO2 и 10.31 % щелочных минералов K2O + Na2O с массовой долей извлечения ~ 69.24 %, отвечающий требованиям производства белой глазури и керамики.
Полевой шпат, железо, титан, высокоинтенсивный магнитный сепаратор, промышленное использование
DOI: 10.15372/FTPRPI20230614
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Moura L. C., Andre F. P., Miceli H., Neumann R., and Tavares L. M. Manufactured feldspar-quartz sand for glass industry from gneiss quarry rock fines using dry rare-earth magnetic separation, Miner. Proc. Extractive Metall. Rev., 2019, Vol. 40, No. 5. — P. 333 – 343.
2. C?nar M. and Durgut E. Mineral beneficiation of nepheline syenite with combination of dry magnetic separation and flotation methods, Physicoch. Problems Miner. Proc., 2019, Vol. 55, No. 5.
3. Bayat O., Arslan V., and Cebeci Y. Combined application of different collectors in the floatation concentration of Turkish feldspars, Miner. Eng., 2006, Vol. 19, No. 1. — P. 98 – 101.
4. Ahmed M., Ibrahim G., Rizk A., and Mahmoud N. Reduce the iron content in Egyptian feldspar ore of Wadi Zirib for industrial applications, Int. J. Min. Eng. Miner. Process, 2016, Vol. 5. — P. 25 – 34.
5. El-Taher A. Elemental content of feldspar from Eastern Desert, Egypt, determined by INAA and XRF, Appl. Radiation Isotopes, 2010, Vol. 68, No. 6. — P. 1185 – 1188.
6. Zhang Y. Hu Y., Sun N., and Runqing L. Systematic review of feldspar beneficiation and its comprehensive application, Miner. Eng., 2018, Vol. 128. — P. 141 – 152.
7. Burat F., Kokkilic O., Kangal O., Gurkan V., and Celik M. Quartz-feldspar separation for the glass and ceramics industries, Min., Metall. Exploration, 2007, Vol. 24, No. 2. — P. 75 – 80.
8. Mazhari S. A., Hajalilou B., and Bea F. Evaluation of syenite as feldspar source: Piranshahr pluton, NW of Iran, Natural Res. Res., 2012, Vol. 21, No. 2. — P. 279 – 283.
9. Silva J. C., Ulsen C., Bergerman M. G., and Horta D. G. Reduction of Fe2O3 content of foyaite by flotation and magnetic separation for ceramics production, J. Mater. Res. Technol., 2019, Vol. 8, No. 5. — P. 4915 – 4923.
10. Saisinchai S., Boonpramote T., and Meechumna P. Upgrading feldspar by WHIMS and flotation techniques, Eng. J., 2015, Vol. 19, No. 4. — P. 83 – 92.
11. Celik M., Can I., and Eren R. Removal of titanium impurities from feldspar ores by new flotation collectors, Miner. Eng., 1998, Vol. 11, No. 12. — P. 1201 – 1208.
12. Wills B. A. and Finch J. Wills' mineral processing technology: an introduction to the practical aspects of ore treatment and mineral recovery, Butterworth-Heinemann, 2015. — 512 p.
13. Tripathy S. K., Murthy Y. R., Singh V., and Suresh N. Processing of ferruginous chromite ore by dry high-intensity magnetic separation, Miner. Proc. Extractive Metall. Rev., 2016, Vol. 37, No. 3. — P. 196 – 210.
14. El-Rehiem F. and Abd El-Rahman M. Removal of colouring materials from Egyptian albite ore, Miner. Proc. Extractive Metall., 2008, Vol. 117, No. 3. — P. 171 – 174.
15. Ahmed N. A. M. Concentration of Egyptian feldspar ore in wadi Zirib for industrial applications, M. Sc, Assiut University, 2018.
16. Farghaly M. Beneficiation process of El-Bahariya iron ore, M. Sc M. Sc, Assiut University, Egypt, 2002.
17. Abouzeid A.-Z. M. and Negm A.-T. A. Characterization and beneficiation of an Egyptian nepheline syenite ore, Int. J. Mineralogy, 2014. — 128246.
18. Silva A. C., Carolina S. D., Sousa D. N., and Silva E. M. S. Feldspar production from dimension stone tailings for application in the ceramic industry, J. Mater. Res. Technol., 2019, Vol. 8, No. 1. — P. 1 – 7.
УДК 622.235 + 622.772
ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ МЕДИ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМБИНИРОВАННОЙ ВЗРЫВНОЙ И РЕАГЕНТНОЙ ПОДГОТОВКИ РУДНОГО МАССИВА
А. В. Рассказова, А. Г. Секисов, А. А. Галимьянов
Институт горного дела ДВО РАН,
E-mail: annbot87@mail.ru, sekisovag@mail.ru, azot-1977@mail.ru,
ул. Тургенева, 51, 680000, г. Хабаровск, Россия
Исследовано комбинированное взрывное и реагентное воздействие на сцементированную минеральную массу, моделирующую рудный массив, осуществляемое путем размещения зарядов взрывчатого вещества внутри растворов реагентов. Предварительная взрывоинъекционная обработка модельного материала различными активными реагентными комплексами приводит к предокислению содержащейся в нем меди, что повышает эффективность процессов ее последующего выщелачивания.Максимально достигнутый прирост выхода меди в продуктивный раствор относительно контрольного значения составил 83 %. Для предокисления меди, входящей в состав модельного материала, в процессах комбинированного взрывного и реагентного воздействия применялись: электроактивированный раствор гидрокарбоната натрия и перекиси водорода, смесь гидроксида натрия и перекиси водорода, гипохлорит натрия, а также дистиллированная вода. В качестве комплексообразователя для выщелачивания меди использовался реагент “Золотая цикада” (Jin Chan) — стандартный и активированный. Установлено, что активация раствора бикарбоната натрия с применением его электрохимической обработки, перед вводом в него комплексообразователя, позволяет более эффективно извлекать медь из подготовленного взрывоинъекционной обработкой модельного материала.
Медь, модель рудного массива, комбинированное взрывное и реагентное воздействие, активация рабочего раствора, выщелачивание
DOI: 10.15372/FTPRPI20230615
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Секисов А. Г., Шевченко Ю. С., Лавров А. Ю. Взрывоинъекционная подготовка руд к выщелачиванию // Всерос. конф. “Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды”. — 2012. — С. 125 – 132.
2. Строительство и эксплуатация рудников подземного выщелачивания / В. Н. Мосинец, Д. П. Лобанов, М. Н. Тадеев и др. — М.: Недра, 1987. — 303 с.
3. Xie H., Mao Zh., Xiao D., and Liu J. Rapid detection of copper ore grade based on visible-infrared spectroscopy and TSVD-IVTELM, Measurement, 2022, Vol. 203. — 112003.
4. Bahamondez C., Castro R., Vargas T., and Arancibia E. In situ mining through leaching: experimental methodology for evaluating its implementation and economic considerations, J. Southern African Institute Min. Metall., 2016, Vol. 116, Issue 7. — P. 689 – 698.
5. Parra H., Onederra I., Michaux S. et al. A study of the impact of blast induced conditioning on leaching performance, Miner. Eng., 2015, Vol. 74. — P. 1 – 12.
6. Onederra I. A., Furtney J. K., Sellers E., and Iverson S. Modelling blast induced damage from a fully coupled explosive charge, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2013, Vol. 58. — P. 73 – 84.
7. Ouchterlony F., Bergman P., and Nyberg U. Fragmentation in production rounds and mill through-put in the Aitik copper mine, a summary of development projects 2002 – 2009, Rock Fragmentation by Blasting, Editors Pradeep K. Singh & Amalendu Sinha, CSIR — Central Institute of Mining and Fuel Research, Dhanbad, India, 2012. — P. 117 – 128.
8. Kinyua E. M., Jianhua Zh., Kasomo R. M., Mauti D., and Mwangangi J. A review of the influence of blast fragmentation on downstream processing of metal ores, Miner. Eng., 2022, Vol. 186. — 107743.
9. Пат. 660862 РФ. Термитный состав для разрушения негабаритных кусков горных пород и неметаллических строительных конструкций / И. Г. Березин, П. А. Брагин, С. А. Горинов, И. Ю. Маслов // Опубл. в БИ. — 2018. — № 19.
10. Edgar J. O., Gould J. A., Badreshany K., and Telling J. Mechanochemical generation of perchlorate, Icarus., 2022, Vol. 387, Issue 15. — 115202.
11. Turker L. Thermobaric and enhanced blast explosives (TBX and EBX), Defence Technology, 2016, Vol. 12, Issue 6. — P. 423 – 445.
12. Kranz R. L. Microcracks in rocks: A review, Tectonophysics, 1983, Vol. 100, Issue 1 – 3. — P. 449 – 480.
13. Anders M. H., Laubach S. E., and Schol Ch. H. Microfractures: A review, J. Structural Geology, 2014, Vol. 69. — P. 377 – 378.
14. Permadi P., Marhaendrajana T., Nandya S., and Idea Kh. Identification and characterization of microfractures in carbonate samples, Petroleum Exploration and Development, 2022, Vol. 49, Issue 2. — P. 415 – 427.
15. Таловина И. В., Александрова Т. Н., Попов О., Либервирт Х. Сравнительный анализ исследования структурно-текстурных характеристик горных пород методами компьютерной рентгеновской микротомографии и количественного микроструктурного анализа // Обогащение руд. — 2017. — № 3 (369). — С. 56 – 62.
16. Александрова Т. Н., Гурман М. А., Кондратьев С. А. Проблемы извлечения золота из упорных руд юга Дальневосточного региона России и некоторые пути их решения // ФТПРПИ. — 2011. — № 5. — С. 124 – 135.
17. Беспалько А. А., Яворович Л. В., Еременко А. А., Штирц В. А. Электромагнитная эмиссия горных пород после массовых взрывов // ФТПРПИ. — 2018. — № 2. — С. 10 – 17.
18. Александрова Т. Н. Комплексная и глубокая переработка минерального сырья природного и техногенного происхождения: состояние и перспективы // Зап. Горн. ин-та. — 2022. — № 256. — C. 503 – 504.
19. Sekisov A. and Rasskazova A. Assessment of the possibility of hydrometallurgical processing of low-grade ores in the oxidation zone of the Malmyzh Cu-Au porphyry deposit, Minerals, 2021, Vol. 11, Is. 1. — P. 1 – 11.
20. Afflerbach S., Pritzel Ch., Hartwich P. et al. Effects of thermal treatment on the mechanical properties, microstructure and phase composition of an Ettringite rich cement, Cement, 2023, Vol. 11. — 100058.
21. Jin Chan. Environmental-friendly Gold Dressing Agent. URL: http://www.gxshgk.com/senhe_en/index.php/content/index/pid/15.html (дата обращения 16.03.2023).
22. Beyuo M., Abaka-Wood G.B., Asamoah R.K., et al. A comparative study of sodium cyanide and jinchantm leaching reagents: А Сase Study at Goldfields Ghana Limited, 4th UMaT Biennial Int. Min. and Miner. Conf., 2018. — P. 195 – 199.
23. Gui Q., Fu L., Hu Y., et al. Gold extraction using alternatives to cyanide: Ultrasonic reinforcement and its leaching kinetics, Miner. Eng., 2023, Vol. 191. — 107939.
24. Guo X. Y., Liu Z.W., Tian Q. H. et al. Gold extraction from Carlin-type concentrate by a novel environmentally friendly lixiviant, Hydrometallurgy, 2022, Vol. 211. — 105884.
25. Zhang Y., Cui M., Wang J. et al. A review of gold extraction using alternatives to cyanide: Focus on current status and future prospects of the novel eco-friendly synthetic gold lixiviants, Miner. Eng., 2022, Vol. 176. — 107336.
26. Курков А. В., Ануфриева С. И., Соколова В. Н. и др. Информационно-аналитические материалы: Мировые достижения развития методов, техники и технологий переработки минерального сырья. Серия: Гидрометаллургическая и геотехнологическая переработка минерального сырья. — М.: ВИМС, 2020. — 30 с.
27. Дементьев В. Е., Дружина Г. Я., Гудков С. С. Кучное выщелачивание золота и серебра. — Иркутск: Иргиредмет, 2004. — 352 с.
28. Tabbi G., Giuffrida A., and Bonomo R. P. Determination of formal redox potentials in aqueous solution of copper(II) complexes with ligands having nitrogen and oxygen donor atoms and comparison with their EPR and UV–Vis spectral features, J. Inorg Biochem., 2013, Vol. 128. — P. 137 – 145.
29. Drogowska M., Brossard L., and Menard H. Copper Dissolution in NaHCO3 and NaHCO3 + NaCl Aqueous Solutions at pH 8, J. Electrochem. Soc., 1992, Vol. 139. — P. 39.
30. Hamidah I., Solehudin A., Hamdani A. et al. Corrosion of copper alloys in KOH, NaOH, NaCl, and HCl electrolyte solutions and its impact to the mechanical properties, Alexandria Eng. J., 2021, Vol. 60, Issue 2. — P. 2235 – 2243.
31. Luo W., Xu Y., and Yan M. Effect of grain size on corrosion of nanocrystalline copper in NaOH solution, Corrosion Sci., 2010, Vol. 52, Issue 10. — P. 3509 – 3513.
32. Gurman M. A., Shcherbak L. I., and Rasskazova A. V. Gold and arsenic recovery from calcinates of rebellious pyrite–arsenopyrite concentrates, J. Miner. Sci., 2015, Vol. 51, No 3. — P. 586 – 590.
33. Wang H., Wang Zh., Wang J. et al. Effect of confining pressure on damage accumulation of rock under repeated blast loading, Int. J. Impact Eng., 2021, Vol. 156. — 103961.
ГОРНАЯ ИНФОРМАТИКА
УДК 622.274
ПРИМЕНЕНИЕ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В МАССИВЕ ПОРОД МЕТОДОМ ФОТОУПРУГОСТИ
С. А. Неверов, А. А. Неверов, А. И. Конурин, М. А. Адылканова, Д. В. Орлов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: nsa_nsk@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Восточно-Казахстанский технический университет им. Д. Серикбаева,
ул. Серикбаева, 19, 070004, г. Усть-Каменогорск, Казахстан
Развит поляризационно-оптический метод измерения напряжений на основе кольцевых фотоупругих датчиков со съемом картин изохром-изолиний цифровой камерой и их распознаванием с помощью нейронных сетей. Сделан обзор современного применения метода фотоупугости для различных задач теории прочности и анализа горного давления. В результате лабораторного эксперимента собран датасет из 15 000 изохроматических изображений. В качестве машинного алгоритма обучения использован подвид нейросети — сверточная нейронная сеть, модель Inception. Рекомендовано применение в горных выработках скважинных датчиков для непрерывного мониторинга изменения напряженного состояния массива пород и интеграция данных в цифровую модель месторождения на основе технологий IoT.
Метод фотоупругости, оптическая картина, изохромы, изолиния, моделирование, датчик, эксперимент, скважина, напряженно-деформированное состояние, массив, нейронные сети, геомеханические данные
DOI: 10.15372/FTPRPI20230616
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Zhang Q.-Y., Zhang Y., Duan K., Liu C.-C., Miao Y.-S., and Wu D. Large-scale geo-mechanical model tests for the stability assessment of deep underground complex under truetriaxial stress, Tunnel. Underground Space Technol., 2019, Vol. 83. — P. 577 – 591.
2. Holmoy K. H. and Nilsen B. Significance of geological parameters for predicting water inflow in hard rock tunnels, J. Rock. Mech. Rock. Eng., 2014, Vol. 47. — P. 853 – 868.
3. Li X., Gong F., Tao M., Dong L., Du K., Ma C., Zhou Z., and Yin, T. Failure mechanism and coupled static-dynamic loading theory in deep hard rock mining: A review, J. Rock Mech. Geotech. Eng., 2017, Vol. 9. — P. 767 – 782.
4. Liu R., Liu Y., Xin D., Li S., Zheng Z., Ma C., and Zhang C. Prediction of water inflow in subsea tunnels under blasting vibration, Water (Switzerland), 2018, Vol. 10, No. 10. — 1336.
5. Dammyra O., Nilsena B., and Golleggerb J. Feasibility of tunnel boring through weakness zones in deep Norwegian subsea tunnels, Tunnel. Underground Space Technol., 2017, Vol. 69. — P. 133 – 146.
6. Бирючев И. В., Макаров А. Б., Усов А. А. Геомеханическая модель рудника. Ч. 1. Создание // Горн. журн. — 2020. — № 1. — С. 42 – 48.
7. Конурин А. И., Неверов С. А., Неверов А. А., Щукин С. А. К проблеме численного моделирования напряженно-деформированного состояния и устойчивости трещиноватого массива // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2019. — Т. 6. — № 2. — С. 144 – 150.
8. Неверов С. А. Типизация рудных месторождений с ростом глубины по виду напряженного состояния. Ч. I. Современные представления о напряженном состоянии массивов горных пород с ростом глубины // ФТПРПИ. — 2012. — № 2. — С. 56 – 69.
9. Леонтьев А. В., Рубцова Е. В., Леконцев Ю. М., Качальский В. Г. Измерительно-вычислительный комплекс гидроразрыв // ФТПРПИ. — 2010. — № 1. — С. 104 – 110.
10. Леонтьев А. В., Макаров А. Б., Тарасов А. Ю. Оценка природного напряженного состояния породного массива на подземном руднике “Нурказган” // ФТПРПИ. — 2013. — № 4. — С. 40 – 48.
11. Курленя М. В., Барышников В. Д., Барышников Д. В., Гахова Л. Н., Качальский В. Г., Хмелинин А. П. Разработка и совершенствование скважинных методов оценки и контроля напряженно-деформированного состояния инженерных горных сооружений // ФТПРПИ. — 2019. — № 4. — С. 182 – 195.
12. Головин С. А., Гусев К. В. Критерий качественного отличия индустрии 3.0 от индустрии 4.0 (Промышленности 4.0) // Стандарты и качество. — 2022. — № 4. — С. 96 – 100.
13. Zhang X., Nguyen H., Bui X.-N., Le H. A., Nguyen-Thoi T., Moayedi H., and Mahesh V. Evaluating and predicting the stability of roadways in tunnelling and underground space using artificial neural network-based particle swarm optimization, Tunnel. Underground Space Technol., 2020, Vol. 103. — 103517.
14. Pu Y., Apel D., Liu W., and Mitri H. Machine learning methods for rockburst prediction-state-of-the-art review, Int. J. Min. Sci. Technol., 2019, Vol. 29. — P. 565 – 570.
15. Duan Y., Shen Y., Canbulat I., and Si G. Classification of clustered microseismic events in a coal mine using machine learning, J. Rock Mech. Geotech. Eng., 2021, Vol. 13. — P. 1256 – 1273.
16. Jinqiang W., Basnet P., and Mahtab S. Review of machine learning and deep learning application in mine microseismic event classification, Min. Miner. Deposits, 2021, Vol. 15. — P. 19 – 26.
17. Bhatawdekar R., Nguyen H., Rostami J., Bui X., Jahed Armaghani D., Ragam P., and Mohamad E. Prediction of flyrock distance induced by mine blasting using a novel Harris Hawks optimization-based multi-layer perceptron neural network, J. Rock Mech. Geotech. Eng., 2021, Vol. 13. — P. 1413 – 1427.
18. Isleyen E., Duzgun S., and Carter R. Interpretable deep learning for roof fall hazard detection in underground mines, J. Rock Mech. Geotech. Eng., 2021, Vol. 13. — P. 1246 – 1255.
19. Кулаков Г. И., Счастливцев Е. Л. Скважинные кольцевые фотоупругие датчики. — Кемерово: ИУиУ СО РАН, 2007. — 272 с.
20. Хаимова-Малькова Р. И. Методика исследования напряжений поляризационно-оптическим методом. — М.: Наука, 1970. — 116 с.
21. Филатов Н. А., Беляков В. Д., Иевлев Г. А. Фотоупругость в горной геомеханике. — М.: Недра, 1975. — 184 с.
22. Трумбачев В. Ф., Славин О. К. Методика моделирования массива горных пород методами фотомеханики. Ч. I – II. — М.: ИГД им. А. А. Скочинского, 1975. — 50 с.
23. Ju Y., Ren Z., Mao L., and Chiang F.-P. Quantitative visualization of the continuous whole-field stress evolution in complex pore structures using photoelastic testing and 3D printing methods, Optics Express, 2018, Vol. 26, No. 5. — P. 6182 – 6201.
24. Guo J., Zhu B., Liu X., Luo J., and Li Z. Study on the geo-stress loading and excavation unloading devices of the large-scale photoelastic model test for deep-buried tunnels, Hindawi, Shock and Vibration, 2021. — 1939505.
25. Adelfar M., Tavangar R., Horandghadim N., and Khalil-Allafi J. Evaluating superelastic and shape memory effects using the photostress technique, Materials Today Communications, 2020, Vol. 23. — 101156.
26. Asai K., Yoshida S., Yamada A., Matsuoka J., Errapart A., and Kurkjian C. R. Micro-photoelastic evaluation of indentation-induced stress in glass, Materials Transactions, 2019, Vol. 60, No. 8. — P. 1423 – 1427.
27. Ju Y., Ren Z., Mao L., and Chiang F.-P. Quantitative visualization of the continuous whole-field stress evolution in complex pore structures using photoelastic testing and 3D printing methods, Optics Express, 2018, Vol. 26, No. 5. — P. 6182 – 6201.
28. Wang Y., Zheng G., and Wang X. Development and application of a goafsafety monitoring system using multi-sensor information fusion, Tunnel. Underground Space Technol., 2019, Vol. 94. — 103112.
29. Konurin A., Neverov S., Neverov A., Orlov D., Zharov I., and Konurina M. Application of artificial neural networks for stress state analysis based on the photoelastic method, Geohazard Mechanics, 2023, Vol. 1, No. 2. — P. 128 – 139.
30. Нестеренко Г. Т., Твердовский Р. К., Артемов Р. П. Совершенствование метода разгрузки для определения напряжений в крепких трещиноватых породах // Тр. ВНИМИ. — 1966. — Вып. 62. — С. 169 – 182.
31. Фамин Л. Б. Установка для экспериментального определения изменений — напряженного состояния угольного пласта в призабойной зоне // Технология и экономика угледобычи. — 1960. — № 4. — С. 70 – 73.
32. Hiramatsu Y. Measurement of variation in stress with а photoelastic stressmeter, Kyoto, 1964. — 8 p.
33. Barron K. Class insert stressmeters, Trans. Am. Inst. Min. Metall. Eng., 1965, Vol. 235. — P. 287 – 299.
34. Hawkes I. and Fellers G. E. Theory оf the determination of greatest principal stress in a biaxial stress field using photoelastic hollow cylinder inclusions, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 1969, Vol. 6. — P. 143 – 158.
35. Шрепп Б. B., Бояркин В. И., Свечников В. Ф. Изучение напряженного массива с использованием фотоупругих тензометров и оптических датчиков // Измерение напряжений в массиве горных пород. — Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1972. — С. 221 – 223.
36. Грицко Г. И., Сенук Д. П., Кулаков Г. И. Об измерении напряжений в упруго-наследственной среде с помощью фотоупругих датчиков // ФТПРПИ. — 1970. — № 3. — С. 100 – 103.
37. Кулаков Г. И. Использование фотоупругих датчиков в методе полной разгрузки // ФТПРПИ. — 1980. — № 5. — С. 116 – 120.
38. Курленя M. B., Гужова С. В., Кулаков Г. И. Жесткие датчики напряжений для геомеханических измерений. — Новосибирск: Наука, 1990. — 55 с.
39. Гужова С. В. Развитие методов измерения полных напряжений в массиве горных пород и в тюбинговых крепях с использованием фотоупругих датчиков: дисс. ... канд. техн. наук. — Новосибирск, 2003. — 154 с.
40. Галушкин А. И. Нейронные сети: основы теории. — М.: РиС, 2014. — 496 c.
41. Huaiqin Wu. Global stability analysis of a general class of discontinuous neural networks with linear growth activation functions, Information Sciences, 2009, Vol. 179, No. 19. — P. 3432 – 3441.
42. Каширина И. Л., Демченко М. В. Исследование и сравнительный анализ методов оптимизации, используемых при обучении нейронных сетей // Вестн. ВГУ. Серия: Системный анализ и информационные технологии. — 2018. — № 4. — C. 123 – 132.
УДК 528.8.04
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕОПРОСТРАНСТВЕНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ТЕХНОГЕННО НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
Н. С. Косарев, А. А. Колесников, А. В. Резник, Н. А. Немова, Д. С. Ожигин
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: nemova-nataly@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Сибирский государственный университет геосистем и геотехнологий,
ул. Плахотного, 10, 630108, г. Новосибирск, Россия
Карагандинский технический университет им. Абылкаса Сагинова,
просп. Нурсултана Назарбаева, 56, 100027, г. Караганда, Казахстан
Предложен порядок получения и интерпретации различными средствами и методами геопространственных данных при ведении горных работ, повышающих точность оценки техногенно нарушенных земель. Разработанный подход базируется на принципе поэтапного перехода от территорий технологических объектов к их отдельным участкам. Показаны примеры интеграции данных спутниковой съемки местности, наземного лазерного сканирования и съемки с беспилотных авиационных систем в цифровые модели местности. Отмечено, что рациональное сочетание различных методов получения и интерпретации геопространственных данных позволяет формировать высокоточную геоинформационную основу цифровых двойников различных объектов, связанных с недропользованием.
Техногенно нарушенные земли, горные работы, пространственные данные, беспилотная авиационная система, лазерное сканирование, геоинформационные системы
DOI: 10.15372/FTPRPI20230617
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Никулина И. Е., Хоменко И. В. Системообразующие факторы в развитии регионального социально-экономического комплекса // Региональная экономика: теория и практика. — 2009. — № 20. — С. 20 – 26.
2. Зеньков И. В. Технологии рекультивации земель и формирования архитектуры техногенных ландшафтов для предприятий горнодобывающей промышленности с открытыми горными работами. — Красноярск: СФУ, 2022. — 800 с.
3. Басова И. А., Прохоров Д. О., Пьянков С. В., Трубина Л. К. Мониторинг земель, занятых техногенными минеральными образованиями // Вестн. СГУГиТ. — 2022. — Т. 27. — № 4. — С. 138 – 149.
4. Соколов Э. М., Качурин Н. М., Мелехова Н. И. Рекультивация отвалов отработанных шахт подмосковного бассейна // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. — 2010. — Вып. 1. — С. 102 – 105.
5. Архипова Ю. А., Бубнова М. Б. Мониторинг и оценка экологического воздействия техногенной деятельности в Дальневосточном горнопромышленном регионе России // Экологические системы и приборы. — 2019. — № 6. — С. 3 – 8.
6. Акулова Е. А., Титов М. О. Методы получения пространственных данных в современных условиях // Горн. журн. — 2017. — № 6. — С. 79 – 86.
7. Остапенко С. П., Месяц С. П. Изучение по спутниковым данным динамики восстановления природных экосистем, нарушенных при освоении георесурсов // ФТПРПИ. — 2022. — № 5. — С. 155 – 166.
8. Ozhygin D., Safar V., Dorokhov D., Ozhygina S., Ozhygin S., and Stankova H. Terrestrial photogrammetry at the quarry and validating the accuracy of slope models for monitoring their stability, IOP Conf. Series: Earth Env. Sci., 2021, Vol. 906, No. 1. — 012062.
9. Labant S., Bindzarova Gergelova M., Kuzevicova Z., Kuzevic S., Fedorko G., and Molnar V. Utilization of geodetic methods results in small open-pit mine conditions: a case study from Slovakia, Minerals, 2020, Vol. 10. — P. 489.
10. Шуньлин Жуань, Даньян Лю, Цинхуа Гу, Ин Цзин. Метод “интеллектуального” обнаружения трещин в бортах карьеров на основе усовершенствованной архитектуры Mask R-CN // ФТПРПИ. — 2022. — № 6. — С.177 – 193.
11. Середович В. А., Комиссаров А. В., Комиссаров Д. В., Широкова Т. А. Наземное лазерное сканирование. — Новосибирск: СГГА, 2009. — 261 с.
12. Schmitz B., Holst C., Medic T., Lichti D., and Kuhlmann H. How to efficiently determine the range precision of 3D terrestrial laser scanners, Sensors, 2019, Vol. 19. — 1466.
13. Kekec B., Bilim N., Karakaya E., and Ghiloufi D. Applications of terrestrial laser scanning (TLS) in mining: A review, Turkiye Lidar Dergisi, 2021, Vol. 3, No. 1. — P. 31 – 38.
14. Нурмухаметов А. Л., Сидорчук Д. С., Коноваленко И. А., Никоноров А. В., Грачева М. А. Спектральная гармонизация данных БПЛА и данных спутниковой съемки для нужд точного земледелия // Информационные процессы. — 2022. — Т. 22. — № 4. — С. 335 – 346.
15. Гаврилов В. Н., Немова Н. А., Резник А. В., Косарев Н. С., Колесников А. А. О необходимости комплексной геоэкологической оценки техногенно нарушенных горными работами земель // Изв. ТПУ. Инжиниринг георесурсов. — 2023. — № 10. — С. 76 – 87.
16. Наговицын О. В., Степачева А. В. Формирование цифрового двойника месторождения твердых полезных ископаемых // ФТПРПИ. — 2021. — № 6. — С.171 – 180.
17. Воскобойникова А. А. Разработка архитектуры интеграции нескольких информационных систем // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. — 2009. — Т. 4. — № 3 (40). — С. 12 – 15.
18. Новоселова О. В., Волкова Г. Д., Гаврилов А. Г. Моделирование интегрированной среды поддержки создания прикладных автоматизированных систем // Изв. вузов. Поволжский регион. Технические науки. — 2014. — № 1. — С. 81 – 91.
19. Пат. 2806406 РФ, МПК G01C 11/04 (2006.01), G06T 17/05 (2011.01). Способ получения, обработки, отображения и интерпретации геопространственных данных для кластеризации неоднородности техногенно измененных территорий / А. В. Резник, В. Л. Гаврилов, Н. А. Немова, Н. С. Косарев, А. А. Колесников // Опубл. в БИ. — 2023.
20. Колесников А. А., Косарев Н. С., Немова Н. А., Резник А. В., Платонов Т. А. Создание базы данных техногенно нарушенных территорий Новосибирской области // Вестн. СГУГиТ. — 2023. — Т. 31. — № 5. — С. 80 – 92.
21. Гаврилов В. Л., Немова Н. А., Резник А. В., Косарев Н. С., Смык М. И., Медведева К. Е. О нарушении земель при освоении МСБ Восточной части Новосибирской области // Фундаментальные прикладные вопросы горных наук. — 2022. — Т. 9. — № 1. — С. 69 – 78.
ГОРНАЯ ЭКОЛОГИЯ И НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЕ
УДК 622.33:332.14
УГОЛЬНАЯ ОТРАСЛЬ ВОСТОЧНЫХ РЕГИОНОВ РОССИИ: СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ
В. Л. Гаврилов, С. М. Ткач
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: gvlugorsk@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН,
E-mail: tkach@igds.ysn.ru, просп. Ленина, 43, 677980, г. Якутск, Россия
Изучаются тенденции и особенности освоения месторождений угля в восточных регионах России. Анализируются используемые и планируемые к применению решения компаний по добыче и поставкам на конкурентные рынки угольной продукции: рядовое топливо, концентрат, промпродукт. Рассматриваются подходы к рациональному управлению горно-обогатительными комплексами при работе в составе цепочек поставок и обеспечению требуемого уровня качества добываемого и поставляемого потребителям твердого топлива.
Уголь, запасы, восточная часть России, геотехнология, добыча, потребление, экология, волатильный рынок, качество
DOI: 10.15372/FTPRPI20230618
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Coal Market Update IEA, Int. Energy Agency, 2023, July. 23 p. [Электронный ресурс]. URL: https://www.iea.org (дата обращения 14.09.2023).
2. Новак А. Энергетическая политика России: разворот на Восток // Энергетическая политика. — 2023. — № 6. — С. 14 – 19.
3. Петренко И. Е. Итоги работы угольной промышленности России за 2022 год // Уголь. — 2023. — № 3. — С. 21 – 33.
4. IEF Outlooks Comparison Report, IEA-IEF-OPEC Symposium on Energy Outlooks, 2023. February. [Электронный ресурс]. URL: https://www.ief.org/events/13th-iea-ief-opec-symposium-on-energy-outlooks (дата обращения 15.03.2023).
5. BP Energy Outlook: 2023 edition, BP Enеrgy Economics [Электронный ресурс]. URL: https://www.bp.com/en/global/corporate/energy-economics.html (дата обращения 15.03.2023).
6. Nalley S. and LaRose A. International energy Outlook 2021 (IEO 2021), U. S. Energy Information Administration, 2021. [Электронный ресурс]. URL: https://www.eia.gov/outlooks/ieo/index.php (дата обращения 15.03.2023).
7. Andreoni V. Drivers of coal consumption changes: A decomposition analysis for Chinese regions, Energy, 2022, Vol. 242. — 122975.
8. Xolani S., Riza D., Balcilar M., and Gupta R. On the pricing effects of bitcoin mining in the fossil fuel market: The case of Coal. Resources Policy, 2023, Vol. 85, Part B. — 103539.
9. Wang Xiaoyu, Wang Jiaojiao, Wang Wenhuan, and Zhang Shuquan. Int. and Chinese energy markets: Dynamic spillover effects, Energy, 2023, Vol. 282. — 128724.
10. Цивилева А. Е., Голубев С. С. Влияние санкций на работу предприятий угольной промышленности // Уголь. — 2022. — № 8. — С. 84 – 91.
11. Бухаров С. В. Klimat: что ждет энергетику и экономику России к середине ХХI века (о новой книге Т. Густафсона. Ч. 1) // ЭКО. — 2022. — № 3. — С. 153 – 177.
12. Sivek M. and Jirasek Ja. Coking coal — Really a critical raw material of the european union? Resources Policy, 2023, Vol. 83. — 103586.
13. Рожков А. А. Пространственное развитие угольной отрасли России — восточный вектор. — М.: АО “Росинформуголь”, ООО “Редакция журнала “Уголь”, 2019. — 230 c.
14. Ткач С. М., Гаврилов В. Л. О закономерностях развития угольной промышленности // Проблемы недропользования. — 2019. — № 3. — С. 49 – 61.
15. Гоосен Е. В., Никитенко С. М., Каган Е. С., Рада А. О., Никитина О. И. Трансформация производственных цепочек в угольной отрасли: организационно-технологические аспекты // ГИАБ. — 2023. — № 3. — С. 163 – 179.
16. Гаврилов В. Л. Угледобывающий комплекс в зоне БАМ: состояние и перспективы развития // Интерэкспо Гео-Сибирь. — 2021. — Т. 2. — № 3. — С. 144 – 152.
17. Латыпов З. Г., Кандалова Е. Б. Госбаланс запасов полезных ископаемых Российской Федерации на 01 января 2022 г. Уголь. Сибирский федеральный округ — М.: ФГБУ “Росгеолфонд”, 2022. — Вып. 91. — Т. 7. — Ч. 1. — 488 с.
18. Гусарева Т. В. Госбаланс запасов полезных ископаемых Российской Федерации на 1 января 2022 г. Уголь. Сибирский федеральный округ — М.: ФГБУ “Росгеолфонд”, 2022. — Вып. 91. — Т. 7. — Ч. 2. — 236 с.
19. Крылов В. В., Гусарева Т. В., Кандалова Е. Б. Госбаланс запасов полезных ископаемых Российской Федерации на 1 января 2022 г. Уголь. Дальневосточный федеральный округ — М.: ФГБУ “Росгеолфонд”, 2022. — Вып. 91. — Т. 8. — 440 с.
20. Такайшвили Л. Уголь восточных регионов России в топливоснабжении электростанций // Энергетическая политика. — 2023. — № 3. — С. 24 – 35.
21. Прокапало О. М., Бардаль А. Б., Исаев А. Г., Мазитова М. Г. Экономическая конъюнктура в Дальневосточном федеральном округе в 2022 г. // Пространственная экономика. — 2023. — № 2. — С. 126 – 168.
22. Справки о состоянии и перспективах использования минерально-сырьевой базы Республики Саха (Якутия) и Сахалинской области на 15.06.2023 г. ФГБУ “ВСЕГЕИ”. [Электронный ресурс]. URL: http://atlaspacket.vsegei.ru/#5bf054622fc723b14 (дата обращения 26.07.2023).
23. Южная Якутия: ресурсный потенциал социально-экономических комплексов. — Уфа: Аэтерна, 2019. — 243 с.
24. Рассказов И. Ю., Архипова Ю. А., Крюков В. Г., Волков А. Ф. Горная промышленность Дальнего Востока России: обеспечение баланса интересов государства и недропользования // ФТПРПИ. — 2023. — № 3. — С.149 – 158.
25. Майнцер К. Технологический Форсайт и сбалансированное инновационное развитие c точки зрения сложных динамических систем // Форсайт. — 2020. — № 4. — С. 10 – 19.
26. Smara R. and Bogatyreva K. A. Moving to ambidextrous organization: A systematic literature review // Вестн. Санкт-Петербургского университета. Менеджмент. — 2023. — № 2. — С. 191 – 225. 27. ндреева Т. Е., Чайка В. А. К дискуссии о сущности динамических способностей // Вестн. Санкт-Петербургского университета. Менеджмент. — 2006. — № 4. — С. 163 – 174.
28. Килин А. Б., Азев В. А., Костарев А. С., Галкин В. А., Макаров А. М. Развитие регионального угледобывающего производственного объединения на основе сбалансированного повышения уровня полезности его активов // Уголь. — 2023. — № 4. — С. 15 – 22.
29. Галченко Ю. П., Калабин Г. В. Биосистемный концепт инновационного развития горных технологий при реализации экологического императива // ФТПРПИ. — 2023. — № 5. — С. 152 – 161.
30. Еделев А. В., Юркевич Н. В., Гуреев В. Н., Мазов Н. А. Проблемы рекультивации складированных отходов горнорудной промышленности в Российской Федерации // ФТПРПИ. — 2022. — № 6. — С. 168 – 186.
31. Гаврилов В. Л., Ткач С. М. О цифровых технологиях горных предприятий в условиях нестабильности, неопределенности, сложности и неоднозначности // ГИАБ. — 2019. — № 11 (спец. вып. 37). — С. 112 – 121.
УДК 614.8.084
АНАЛИЗ БЕЗОПАСНОСТИ ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ ИНДИИ С ПОМОЩЬЮ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ
А. Моханти, Д. С. Нимаже
Национальный технологический институт,
Е-mail: abinash.nitian@gmail.com, 769008, г. Роуркела, Индия
Выполнен статистический анализ несчастных случаев, произошедших за 1951 – 2020 гг. на угольных шахтах Индии. Использовались модель ARIMA, метод двойного экспоненциального сглаживания по Брауну и Хольту, а также прогнозирование с помощью искусственной нейронной сети (ИНС-модель). Установлено, что ИНС-модель наиболее эффективна для обработки собранных данных и прогнозирования несчастных случаев на угольных шахтах Индии, обеспечивая наименьшие значения среднеквадратической и средней абсолютной ошибок.
Прогнозирование несчастных случаев, модель ARIMA, экспоненциальное сглаживание, угольная шахта, искусственная нейронная сеть
DOI: 10.15372/FTPRPI20230619
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Safety and health at work: A vision for sustainable prevention, Geneva, Int. Labour Organization, 2014. [Электронный ресурс]. URL: https://www.ilo.org/safework/info/publications/WCMS_301214/langen/index.htm.
2. Jiskani I. M., Ullah B., Shah K. S., Bacha S., Shahani N. M., Ali M., Maqbool A., and Qureshi A. R. Overcoming mine safety crisis in Pakistan: An appraisal, Process Saf. Prog., 2019, Vol. 38, No. 4. — 12041.
3. Verma S. and Chaudhari S. Safety of workers in Indian mines: study, analysis, and prediction, Saf. Health Work., 2017, Vol. 8, No. 3. — P. 267 – 275.
4. Amponsah-Tawiah K., Ntow M. A. O., and Mensah J. Occupational health and safety management and turnover intention in the Ghanaian mining sector, Saf. Health Work., 2016, Vol. 7, No. 1. — P. 12 – 17.
5. Zhang Y., Jing L., Bai Q., Liu T., and Feng Y. A systems approach to extraordinarily major coal mine accidents in China from 1997 to 2011: an application of the HFACS approach, Int. J. Occup. Saf. Ergon., 2019, Vol. 25, No. 2. — P. 181 – 193.
6. Mahmoudi S., Ghasemi F., Mohammadfam I., and Soleimani E. Framework for continuous assessment and improvement of occupational health and safety issues in construction companies, Saf. Health Work., 2014, Vol. 5, No. 3. — P. 125 – 130.
7. Asfaw A., Mark C., and Pana-Cryan R. Profitability and occupational injuries in US underground coal mines, Accid. Anal. Prev., 2013, Vol. 50. — P. 778 – 786.
8. Beriha G. S., Patnaik B., Mahapatra S. S., and Padhee S. Assessment of safety performance in Indian industries using fuzzy approach, Expert Syst. Appl., 2012, Vol. 39, No. 3. — P. 3311 – 3323.
9. Coal’s contribution. World Coal Association, 2013. [Электронный ресурс]. URL: https://www.worldcoal.org/coal-facts/coals-contribution.
10. Mandal A. and Sengupta D. The analysis of fatal accidents in Indian coal mines, Calcutta statistical association bulletin, 2000, Vol. 50, No. 1 – 2. — P. 95 – 120.
11. Global energy statistical yearbook, 2020. [Электронный ресурс]. URL: https://yearbook.enerdata.net/total-energy/world-consumption-statistics.html.
12. Countries with biggest coal reserves, Min. Technol., 2020. [Электронный ресурс]. URL: https://www.mining- technology.com/features/feature-the-worlds-biggest-coal-reserves-by-country.
13. Production and supplies, Ministry of Coal, 2021. [Электронный ресурс]. URL: http://www.coal.nic.in/major-statistics/production-and-supplies.
14. Annual report 2020 – 2021. Ministry of mines, Government of India, 2021. [Электронный ресурс]. URL: https://mines.gov.in/writereaddata/UploadFile/Mines_AR_2017-18_English_Final%2017052021.pdf.
15. Kher A. A. and Yerpude R. Application of forecasting models on Indian coal mining fatal accident (Time Series) data, Int. J. Appl. Eng. Res., 2016, Vol. 11, No. 2. — P. 1533 – 1537.
16. Ihueze C. C. and Onwurah U. O. Road traffic accidents prediction modelling: An analysis of Anambra State, Nigeria, Accid. Anal. Prev., 2018, Vol. 112. — P. 21 – 29.
17. Annual Report, Directorate-General of Mines Safety, Ministry of Labour and Employment, Govt. of India, 2005. [Электронный ресурс]. URL: https://www.dgms.gov.in/writereaddata/UploadFile/DGMS_AR_2005636047833507409750-2005.pdf.
18. Annual Report, Directorate-General of Mines Safety, Ministry of Labour & Employment, Govt. of India, 2014. [Электронный ресурс]. URL: https://www.dgms.gov.in/writereaddata/UploadFile/DGMS_Annual_Report_2014_Eng-14.pdf.
19. DGMS Standard Note, 01.01.2021, Directorate-General of Mines Safety, Ministry of Labour & Employment, Govt. of India, Dhanbad, India.
20. Taneja K., Ahmad S., Ahmad K., and Attri S. D. Time series analysis of aerosol optical depth over New Delhi using Box – Jenkins ARIMA modeling approach, Atmos. Pollut. Res., 2016, Vol. 7, No. 4. — P. 585 – 596.
21. Os B., Awoeyo O. O., Akinrefon A. A., and Yami A. M. On the model selection of road accident data in Nigeria: a time series approach, Am. J. Res. Commun., 2015, Vol. 3, No. 5. — P. 139 – 177.
22. Box G. E. and Jenkins G. M. Time series analysis, control, and forecasting, San Francisco, CA: Holden Day, 1976, Vol. 21. — P. 575.
23. Makkhan S. J. S., Parmar K. S., Kaushal S., and Soni K. Correlation and time-series analysis of black carbon in the coal mine regions of India: a case study, Model. Earth Syst. Environ., 2020, Vol. 6, No. 2. — P. 659 – 669.
24. Introduction to time series analysis. NIST/SEMATECH e-Handbook of Statistical Methods. [Электронный ресурс]. URL: https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pmc/section4/pmc4.htm.
25. Hansun S. A new approach of Brown’s double exponential smoothing method in time series analysis, Balkan J. Electr. Comp. Eng., 2016, Vol. 4, No. 2. — P. 75 – 78.
26. Nazim A. and Afthanorhan A. A comparison between single exponential smoothing (SES), double exponential smoothing (DES), Holt’s (Brown) and adaptive response rate exponential smoothing (ARRES) techniques in forecasting Malaysia population, Global J. Mathem. Analysis, 2014, Vol. 2, No. 4. — P. 276 – 280.
27.Fauziah F. N., Gunaryati A., Sari R. T. K., and Titi R. Comparison forecasting with double exponential smoothing and artificial neural network to predict the price of sugar, Int. J. Simul. Systems, Sci. Technol., 2017, Vol. 18, No. 4. — P. 13 – 21.