ФТПРПИ №1, 2024. Аннотации
ГЕОМЕХАНИКА
УДК 550.34; 622
АКТИВИЗАЦИЯ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ ПОСЛЕ МАССОВЫХ ВЗРЫВОВ НА ЖЕЛЕЗОРУДНОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ КУРСКОЙ МАГНИТНОЙ АНОМАЛИИ
А. Н. Беседина, Г. А. Гридин, Г. Г. Кочарян, К. Г. Морозова, Д. В. Павлов
Институт динамики геосфер им. акад. М. А. Садовского РАН,
E-mail: besedina.a@gmail.com, Ленинский проспект, 38, корп. 1, 119334, г. Москва, Россия
Исследована слабая сейсмичность на Коробковском железорудном месторождении Курской магнитной аномалии. Используемая система измерений позволила зарегистрировать сейсмические события с магнитудой от – 2.5 до – 1.4, индуцированные массовым взрывом. Точность локации гипоцентров составила ~ 50 м. Большинство очагов выделенных событий сосредоточено вблизи разломной зоны, пересекающей область выработки, а также на границе свит. Значения сейсмического момента выделенных событий находятся в пределах двух порядков 105 – 107 Н·м при угловой частоте источника 70 – 600 Гц. Рассчитанная сейсмическая энергия варьирует от 0.0006 до 1 Дж. Полученные значения приведенной сейсмической энергии от 2·10–9 до 2·10–7 Дж/(Н·м) и низкие скорости распространения разрыва позволяют отнести зарегистрированные события к категории медленных землетрясений.
Индуцированная сейсмичность, сейсмический мониторинг, подземная разработка месторождений, геодинамическая активность, очаговые параметры, магнитуда, кластеризация методом k-средних
DOI: 10.15372/FTPRPI20240101
EDN: LXEVBB
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Еременко А. А., Мулев С. Н., Штирц В. А. Мониторинг геодинамических явлений микросейсмическим методом при освоении удароопасных месторождений // ФТПРПИ. — 2022. — № 1. — С. 12 – 22.
2. Foulger G. R., Wilson M. P., Gluyas J. G., Julian B. R., and Davies R. J. Global review of human-induced earthquakes, Earth-Sci. Rev., 2018, Vol. 178. — P. 438 – 514.
3. Беседина А. Н., Кишкина С. Б., Куликов В. И. Мониторинг геодинамических событий на Воркутинском месторождении // Динамические процессы в геосферах. — 2015. — Т. 7. — С. 76 – 85.
4. Жукова С. А., Журавлева О. Г., Онуприенко В. С., Стрешнев А. А. Особенности сейсмического режима массива горных пород при отработке удароопасных месторождений Хибинского массива // ГИАБ. — 2022. — № 7. — С. 5 – 17.
5. Жукова С. А., Журавлева О. Г., Онуприенко В. С., Стрешнев А. А. Изменение потока сейсмической энергии при переходе на глубокие горизонты (месторождение Апатитовый цирк, Хибинский массив) // Горн. пром-сть. — 2023. — № 4. — С. 110 – 116.
6. Козырев А. А., Каган М. М., Константинов К. Н., Жиров Д. В. Деформационные предвестники техногенного землетрясения на объединенном Кировском руднике ОАО “Апатит” // Геодинамика и напряженное состояние недр Земли: тр. Всерос. конф., посвященной 80-летию акад. М. В. Курлени (3 – 6 октября 2011 г.). — Новосибирск: ИГД СО РАН, 2011. — Т. 2. — С. 228 – 234.
7. Zhukova S., Korchak P., Streshnev A., and Salnikov I. Geodynamic rock condition, mine workings stabilization during pillar recovery at the level + 320 m of the Yukspor deposit of the Khibiny massif, Problems of Complex Development of Georesources, Electronic resource, Web Conf., 2018. — 02022.
8. Козырев А. А., Батугин А. С., Жукова С. А. О влиянии обводненности массива на его сейсмическую активность при разработке апатитовых месторождений Хибин // Горн. журн. — 2021. — № 1. — С. 31 – 36.
9. Асминг В. Э., Федоров А. В., Федоров И. С., Онуприенко В. С., Стрешнев А. А. Автоматизированная система сейсмического мониторинга Восточного рудника КФ АО “Апатит”: программно-аппаратные решения // ГИАБ. — 2023. — № 8. — С. 45 – 62.
10. Ловчиков А. В. Сильнейшие горно-тектонические удары и техногенные землетрясения на рудниках России // ФТПРПИ. — 2013. — № 4. — С. 68 – 73.
11. Шулаков Д. Ю., Бутырин П. Г., Верхоланцев А. В. Сейсмологический мониторинг Верхнекамского месторождения: задачи, проблемы, решения // Горн. журн. — 2018. — № 6. — С. 25 – 29.
12. Злобина Т. В. Влияние ширины и высоты выработки на проявления микросейсмической активности в калийных рудниках // ГИАБ. — 2019. — № 8. — С. 136 – 145.
13. Злобина Т. В., Дягилев Р. А. Апробация метода прогноза сейсмической активности для Верхнекамского месторождения калийных солей // ГИАБ. — 2022. — № 4. — С. 56 – 66.
14. Еременко В. А. Гипсово-скважинная станция контроля напряжённо-деформированного состояния структурно нарушенного и удароопасного массива горных пород Абаканского месторождения // ГИАБ. — 2015. — № 3. — С. 5 – 13.
15. Мельницкая М. Е. Разработка методов прогноза удароопасности блочного массива на основе деформационного мониторинга: автореф. дисс. … канд. техн. наук. — СПб.: СПГУ, 2021. — 116 с.
16. Маловичко А. А., Маловичко Д. А. Оценка силовых и деформационных характеристик очагов сейсмических событий // Методы и системы сейсмодеформационного мониторинга техногенных землетрясений и горных ударов. — 2010 — Т. 2. — C. 66 – 92.
17. Беседина А. Н., Кишкина С. Б., Кочарян Г. Г. Параметры источников роя микросейсмических событий, инициированных взрывом на Коробковском железорудном месторождении // Физика Земли. — 2021. — № 3. — С. 63 – 81.
18. Беседина А. Н., Кишкина С. Б., Кочарян Г. Г., Куликов В. И., Павлов Д. В. Характеристики слабой сейсмичности, индуцированной горными работами на Коробковском месторождении Курской магнитной аномалии // ФТПРПИ. — 2020. — № 3. — С. 12 – 24.
19. Беседина А. Н., Кочарян Г. Г. Новый подход к снижению риска крупных техногенных землетрясений, основанный на результатах микросейсмического мониторинга // Горн. пром-сть. — 2023. — № S1. — С. 43 – 47.
20. Горбунова Э. М., Беседина А. Н., Кабыченко Н. В., Батухтин И. В., Петухова С. М. Постсейсмические эффекты массовых взрывов, выделенные при разработке железорудных месторождений КМА // Динамические процессы в геосферах. — 2022. — Т. 14. — № 1. — С. 51 – 68.
21. Морозова К. Г., Остапчук А. А., Беседина А. Н., Павлов Д. В. Классификация сейсмических событий, сопровождающих взрывной способ разработки массива горных пород // Сейсмические приборы. — 2022. — Т. 58. — № 4. — С. 97 – 110.
22. Адушкин В. В., Кишкина С. Б., Куликов В. Н., Павлов Д. В., Анисимов В. Н., Салтыков Н. В., Сергеев С. В., Спунгин В. Г. Построение системы мониторинга потенциально опасных участков Коробковского месторождения Курской магнитной аномалии // ФТПРПИ. — 2017. — № 4. — С. 3 – 13.
23. Кочарян Г. Г., Будков А. М., Кишкина С. Б. Об инициировании тектонических землетрясений при подземной отработке месторождений // ФТПРПИ. — 2018. — № 4. — С. 34 – 44.
24. Carpinteri A., Xu J., Lacidogna G., and Manuello A. Reliable onset time determination and source location of acoustic emissions in concrete structures, Cem. Concr. Compos., 2012, Vol. 34, No. 4. — P. 529 – 537.
25. Кейлис-Борок В. И. Исследование механизма землетрясений. — М.: АН СССР, 1957. — 148 с.
26. Gibowicz S. and Kijko A. An Introduction to Mining Seismology, Int. Geophysics, 1994, Vol. 55. — 399 p.
27. Oye V., Bungum H., and Roth M. Source parameters and scaling relations for mining-related seismicity within the Pyh?salmi ore mine, Finland, BSSA, 2005, Vol. 95, No. 3. — P. 1011 – 1026.
28. Ide S. and Beroza G. Does apparent stress vary with earthquake size? Geophys. Res. Lett., 2001, Vol. 28, No. 17. — P. 3349 – 3352.
29. Kanamori H. The energy release in great earthquakes, J. Geophys. Res., 1977, Vol. 82. — P. 2981 – 2987.
30. Hanks C. and Kanamori H. A moment magnitude scale, J. Geophys. Res., 1979, Vol. 84. — P. 2348 – 2350.
31. Madariaga R. Dynamics of an expanding circular fault, BSSA, 1976, Vol. 66. — P. 639 – 666.
32. Husseini M. Energy balance for motion along a fault, Geophys. J. Int., 1977, Vol. 49, No. 3. — P. 699 – 714.
33. Venkataraman A. and Kanamori H. Observational constraints on the fracture energy of subduction zone earthquakes, J. Geophys. Res., 2004, Vol. 109. — B05302.
34. Костров Б. В. Механика очага тектонического землетрясения. — М.: Наука, 1975. — 173 с.
УДК 622.023.25:539.32
ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ВОДОНАСЫЩЕНИЯ НА СТАТИЧЕСКИЕ УПРУГИЕ СВОЙСТВА КАРБОНАТНЫХ ПОРОД
С. В. Сукнев
Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН,
Е-mail: suknyov@igds.ysn.ru, просп. Ленина, 43, 677980, г. Якутск, Россия
Исследованы упругие свойства образцов доломита и известняка вмещающих пород на месторождении алмазов “Ботуобинская трубка” в условиях частичного водонасыщения. Проведены три цикла испытаний предварительно насыщенных образцов в процессе их естественного высыхания в комнатных условиях. Установлены закономерности изменения модуля упругости исследованных материалов в зависимости от содержания воды при различных режимах предварительного насыщения и сделан вывод о том, что сложившиеся представления об общих закономерностях влияния воды на механические свойства горных пород справедливы только для стационарного состояния и нарушаются в нестационарном, когда влага неравномерно распределена в поровом пространстве материала.
Доломит, известняк, содержание воды, режимы водонасыщения, одноосное сжатие, модуль упругости, коэффициент Пуассона
DOI: 10.15372/FTPRPI20240102
EDN: HCGPGT
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Hawkes I. and Mellor M. Uniaxial testing in rock mechanics laboratories, Eng. Geol., 1970, Vol. 4, No. 3. — P. 179 – 285.
2. Ставрогин А. Н., Карманский А. Т. Влияние влажности, вида напряженного состояния и скорости нагружения на физико-механические свойства горных пород // ФТПРПИ. — 1992. — № 4. — С. 3 – 9.
3. Hawkins A. B. Aspects of rock strength, Bull. Eng. Geol. Environ., 1998, Vol. 57, No. 1. — P. 17 – 30.
4. Wong L. N. Y., Maruvanchery V., and Liu G. Water effects on rock strength and stiffness degradation, Acta Geotech., 2016, Vol. 11, No. 4. — P. 713 – 737.
5. Cai X., Zhou Z., Liu K., Du X., and Zang H. Water-weakening effects on the mechanical behavior of different rock types: phenomena and mechanisms, Appl. Sci., 2019, Vol. 9, No. 20. — 4450.
6. Pan Y., Wu G., Zhao Z., and He L. Analysis of rock slope stability under rainfall conditions considering the water-induced weakening of rock, Comput. Geotech., 2020, Vol. 128. — 103806.
7. Zhao K., Yang D., Zeng P., Huang Z., Wu W., Li B., and Teng T. Effect of water content on the failure pattern and acoustic emission characteristics of red sandstone, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2021, Vol. 142. — 104709.
8. Colback P. S. B. and Wiid B. L. The influence of moisture content on the compressive strength of rocks, Proc. 3rd Canadian Symp. on Rock Mechanics, 1965. — P. 65 – 83.
9. Бурштейн Л. С. Влияние влажности на прочность и деформируемость песчаника // ФТПРПИ. — 1969. — № 5. — С. 97 – 100.
10. Broch E. The influence of water on some rock properties, Proc. 3rd Congr. Int. Soc. Rock Mechanics, 1974, Vol. 2. — P. 33 – 38.
11. Van Eeckhout E. M. and Peng S. S. The effect of humidity on the compliances of coal mine shales, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstr., 1975, Vol. 12, No. 11. — P. 335 – 340.
12. Dyke C. G. and Dobereiner L. Evaluating the strength and deformability of sandstones, Q. J. Eng. Geol., 1991, Vol. 24, No. 1. — P. 123 – 134.
13. Hawkins A. B. and McConnell B. J. Sensitivity of sandstone strength and deformability to changes in moisture content, Q. J. Eng. Geol., 1992, Vol. 25, No. 2. — P. 115 – 130. 14. Reviron N., Reuschle T., and Bernard J.-D. The brittle deformation regime of water-saturated siliceous sandstones, Geophys. J. Int., 2009, Vol. 178, No. 3. — P. 1766 – 1778.
15. Wasantha P. L. P. and Ranjith P. G. Water-weakening behavior of Hawkesbury sandstone in brittle regime, Eng. Geol., 2014, Vol. 178. — P. 91 – 101.
16. Verstrynge E., Adriaens R., Elsen J., and Van Balen K. Multi-scale analysis on the influence of moisture on the mechanical behavior of ferruginous sandstone, Constr. Build. Mater., 2014, Vol. 54. — P. 78 – 90.
17. Kim E. and Changani H. Effect of water saturation and loading rate on the mechanical properties of Red and Buff Sandstones, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2016, Vol. 88. — P. 23 – 28.
18. Маджид Я., Абу Бакар М. З. Влияние водонасыщенности на механические свойства осадочных пород Пакистана // ФТПРПИ. — 2018. — № 6. — С. 37 – 55.
19. Li D., Sun Z., Zhu Q., and Peng K. Triaxial loading and unloading tests on dry and saturated sandstone specimens, Appl. Sci., 2019, Vol. 9, No. 8. — 1689.
20. Lashkaripour G. R. Predicting mechanical properties of mudrock from index parameters, Bull. Eng. Geol. Environ., 2002, Vol. 61, No. 1. — P. 73 – 77.
21. Hsu S. C. and Nelson P. P. Characterization of Eagle Ford shale, Eng. Geol., 2002, Vol. 67, No. 1 – 2. — P. 169 – 183.
22. Erguler Z. A. and Ulusay R. Water-induced variations in mechanical properties of clay-bearing rocks, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2009, Vol. 46, No. 2. — P. 355 – 370.
23. Ferrari A., Minardi A., Ewy R., and Laloui L. Gas shales testing in controlled partially saturated conditions, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2018, Vol. 107. — P. 110 – 119.
24. Li Z., Liu S., Ren W., Fang J., Zhu Q., and Dun Z. Multiscale laboratory study and numerical analysis of water-weakening effect on shale, Adv. Mater. Sci. Eng., 2020, Vol. 2020. — 5263431.
25. Huang S., He Y., Liu G., Lu Z., and Xin Z. Effect of water content on the mechanical properties and deformation characteristics of the clay-bearing red sandstone, Bull. Eng. Geol. Environ., 2021, Vol. 80, No. 2. — P. 1767 – 1790.
26. Vasarhelyi B. Statistical analysis of the influence of water content on the strength of the Miocene limestone, Rock Mech. Rock Eng., 2005, Vol. 38, No. 1. — P. 69 – 76.
27. Ciantia M. O., Castellanza R., and Di Prisco C. Experimental study on the water-induced weakening of calcarenites, Rock Mech. Rock Eng., 2015, Vol. 48, No. 2. — P. 441 – 461.
28. Chen X., Feng L., Wang J., Guo S., and Xu Y. Cyclic triaxial test investigation on tuffs with different water content at Badantoru Hydropower Station in Indonesia, Eng. Geol., 2022, Vol. 300. — 106554.
29. Van Eeckhout E. M. The mechanisms of strength reduction due to moisture in coal mine shales, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstr., 1976, Vol. 13, No. 2. — P. 61 – 67.
30. Jiang Q., Cui J., Feng X., and Jiang Y. Application of computerized tomographic scanning to the study of water-induced weakening of mudstone, Bull. Eng. Geol. Environ., 2014, Vol. 73, No. 4. — P. 1293 – 1301.
31. Ciantia M. O., Castellanza R., Crosta G. B., and Hueckel T. Effects of mineral suspension and dissolution on strength and compressibility of soft carbonate rocks, Eng. Geol., 2015, Vol. 184. — P. 1 – 18.
32. Ahamed M. A. A., Perera M. S. A., Matthai S. K., Ranjith P. G., and Dong-yin L. Coal composition and structural variation with rank and its influence on the coal-moisture interactions under coal seam temperature conditions — a review article, J. Pet. Sci. Eng., 2019, Vol. 180. — P. 901 – 917.
33. Zhou Z., Cai X., Cao W., Li X., and Xiong C. Influence of water content on mechanical properties of rock in both saturation and drying processes, Rock Mech. Rock Eng., 2016, Vol. 49, No. 8. — P. 3009 – 3025.
34. Tang S. The effects of water on the strength of black sandstone in a brittle regime, Eng. Geol., 2018, Vol. 239. — P. 167 – 178.
35. Сукнев С. В. Влияние температуры и степени водонасыщения на изменение упругих свойств скальных пород при переходе из талого в мерзлое состояние // ФТПРПИ. — 2019. — № 2. — С. 14 – 22.
36. Rabat A., Tomas R., and Cano M. Advances in the understanding of the role of degree of saturation and water distribution in mechanical behaviour of calcarenites using magnetic resonance imaging technique, Constr. Build. Mater., 2021, Vol. 303. — 124420.
37. Сукнев С. В. Опыт разработки и применения стандарта организации для определения упругих свойств горных пород // Горн. журн. — 2015. — № 4. — С. 20 – 25.
38. ГОСТ 28985-91. Породы горные. Метод определения деформационных характеристик при одноосном сжатии. — М.: ИПК Изд-во стандартов, 2004. — 11 с.
УДК 624.138.4
ИЗМЕНЕНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ РЫХЛОЙ ПОРОДЫ ПРИ НЕПОЛНОМ НАСЫЩЕНИИ ВЫСОКОЭЛАСТИЧНОЙ ПОЛИМЕРНОЙ СМОЛОЙ
Т. В. Шилова, И. М. Сердюк, С. В. Сердюков, О. А. Иванова, А. С. Сердюков
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: shilovatanya@yandex.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Новосибирский государственный университет,
E-mail: ken04588@gmail.com, ул. Пирогова, 1, 630090, г. Новосибирск, Россия
Представлены результаты лабораторных исследований проницаемости и структуры рыхлой породы, укрепленной двухкомпонентной высокоэластичной полиуретановой смолой, в зависимости от способа пропитки и удельного расхода полимера. Испытаны два способа пропитки образцов реагентами: однорастворный — готовой смесью двух компонент смолы, и двухрастворный — последовательно отдельными компонентами со смешиванием в объеме породы. Показано, что снижение объемной доли смолы с 20 – 40 до 5 – 10 об. % приводит к образованию большого количества межзеренных пустот, сквозных фильтрационных поровых каналов и повышению коэффициента проницаемости породы на два-три порядка. Однорастворная пропитка готовым полимерным составом обеспечивает более низкую проницаемость образцов.
Проницаемость, двухкомпонентная высокоэластичная смола, рыхлая порода, структура, однорастворная и двухрастворная пропитка, электронная сканирующая микроскопия, фильтрационный тест
DOI: 10.15372/FTPRPI20240103
EDN: IJESYJ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Abdulrasool A. S. and Al-Wakel S. F. A. Effects of polyurethane foam on the behaviour of collapsible soils, Geotech. Res., 2021, Vol. 8, No. 4. — P. 108 – 116.
2. Укрепление грунтов инъекционными методами в строительстве. СТО НОСТРОЙ 2.3.18-2011. — М.: БСТ, 2012. — 73 с.
3. Shilova T., Serdyukov A., Serdyukov S., and Ivanova O. Rock reinforcement by stepwise injection of two-component silicate resin, Polymers, 2022, Vol. 14, No. 23. — 5251.
4. Xiang Z., Zhang N., Zhao Y., Pan D., Feng X., and Xie Z. Experiment on the silica sol imbibition of low-permeability rock mass: With silica sol particle sizes and rock permeability considered, Int. J. Min. Sci. Tech., 2022, Vol. 32, No. 5. — P. 1009 – 1019.
5. Климчук И. В., Маланченко В. М. Опыт применения полимерных технологий на горнодобывающих предприятиях России // Горн. пром-ть. — 2007. — № 4. — С. 22 – 25.
6. Шатиров С. В., Васильев В. В. Меры предупреждения обрушений пород в горных выработках угольных шахт // Безопасность труда в пром-сти. — 2014. — № 1. — С. 26 – 28.
7. Ismail M. A., Joer H. A., Sim W. H., and Randolph M. F. Effect of cement type on shear behavior of cemented calcareous soil, J. Geotech. Geoenviron. Eng., 2002, Vol. 128, No. 6. — P. 520 – 529.
8. Consoli N. C., Cruz R. C., Da Fonseca A. V., and Coop M. R. Influence of cement-voids ratio on stress-dilatancy behavior of artificially cemented sand, J. Geotech. Geoenviron. Eng., 2012, Vol. 138, No. 1. — P. 100 – 109.
9. Singh S., Kandasami R. K., Murthy T. G., and Coop M. R. On the modelling of stress-dilatancy behavior in weakly cemented sands, Soils Found., 2023, Vol. 63, No. 4. — 101328.
10. Пат. 2785877 РФ. Способ укрепления породного массива и органоминеральный двухкомпонентный состав для его осуществления / Т. В. Шилова, А. Н. Дробчик, А. В. Патутин, Л. А. Рыбалкин. — Опубл. в БИ. — 2022. — № 35.
11. Liu J., Bu F., Bai Y., Chen Z., Kanungo D. P., Song Z., Wang Y., Qi C., and Chen J. Study on engineering properties of sand strengthened by mixed fibers and polyurethane organic polymer, Bull. Eng. Geol. Env., 2020, Vol. 79. — P. 3049 – 3062.
12. Anagnostopoulos C. A. Laboratory study of an injected granular soil with polymer grouts, Tunnell. Underground Space Technol., 2005, Vol. 20, No. 6. — P. 525 – 533.
13. Granata R., Vanni D., and Mauro M. New experiences in ground treatment by permeation grouting, Grouting and Deep Mixing, 2012. — P. 2013 – 2023.
14. Шилова Т. В., Сердюков С. В., Рыбалкин Л. А. Закрепление рыхлой породы инъекцией двухкомпонентной органоминеральной смолы // ФТПРПИ. — 2022. — № 5. — С. 178 – 187.
15. Ortiz R. C. Mechanical behavior of grouted sands, Civil Eng., 2015. — 117 p.
16. Chen Q., Yu R., Li Y., Tao G., and Nimbalkar S. Cyclic stress-strain characteristics of calcareous sand improved by polyurethane foam adhesive, Transportation Geotech., 2021, Vol. 31. — 100640.
17. Mollamahmutoglu M. and Littlejohn S. Varying temperature and creep of silicate grouted sand, Proc. Inst. Civil Eng. Ground Improvement, 1997, Vol. 1, No. 1. — P. 59 – 64.
18. Сердюков С. В., Шилова Т. В., Дробчик А. Н. Лабораторная установка и методика определения газопроницаемости горных пород // ФТПРПИ. — 2017. — № 5. — С. 172 – 180.
19. ГОСТ 26450.2-85. Методы определения коэффициента абсолютной газопроницаемости при стационарной и нестационарной фильтрации. — М.: Изд-во стандартов, 1985. — 17 с.
20. Тагер А. А. Физико-химия полимеров. — М.: Науч. мир, 2007. — 576 с.
УДК 621.3.08 + 622
РАСПРОСТРАНЕНИЕ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ И ГЕНЕРАЦИЯ МИКРОСЕЙСМИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ НА НАГРУЖЕННЫЕ ОБРАЗЦЫ ГОРНЫХ ПОРОД
В. И. Востриков, В. Ф. Захариков
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: vvi.49@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Проведено экспериментальное исследование распространения упругих колебаний при сжатии на прессе и ударных воздействиях образцов горных пород до разрушения. При ударном воздействии на образец регистрировался сигнал ускорения и рассчитывалась спектральная плотность, на основании которой определялись скорости упругих колебаний. Установлено, что при увеличении нагрузки до предразрушающего значения происходит увеличение скорости продольных и поперечных колебаний, причем скорость распространения поперечных колебаний возрастает более чем на 50 %. Расчет акустической добротности демонстрирует увеличение этого параметра на 70 %. Энергия микросейсмической эмиссии при предразрушающих нагрузках в 2 раза превышает энергию при малых нагрузках, при этом генерируются значительные по амплитуде спектральные составляющие, свидетельствующие об образовании крупных отдельностей.
Продольные и поперечные волны, измерительный стенд, смещение, деформация, лазерные датчики, резонансная частота, скорость упругих колебаний, микросейсмическая эмиссия
DOI: 10.15372/FTPRPI20240104
EDN: IQGVPH
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Wei X., Wang S. X., Zhao J. G., and Deng J. X. Laboratory investigation of influence factors on Vp and Vs in tigth sandstone, Geoph. Prosp. Petroleum, 2015, Vol. 54, No. 1. — P. 9 – 16.
2. Wei X., Wang S. X., Zhao J. G., Tang G. Y., and Deng J. X. Laboratory study of velocity of the seismic wave in fluid-saturated sandstones, Chinese J. Geophysics, 2015, Vol. 58, No. 9. — P. 330 – 338.
3. Zhou Z. G., Zhu H. H., and Chen W. Experimental study on acoustic wave propagation character of water saturated rock samples, Chinese J. Rock Mech. Eng., 2006, Vol. 25. — P. 911 – 917.
4. Xu X. L., Zhang R., Dai F., Yu B., Gao M. Z., and Zhang Y. F. Effect of coal and rock characteristics on ultrasonic velocity, Meitan Xuebao, J. China Coal Society, 2015, Vol. 40, No. 4. — P. 793 – 800.
5. Zeroug S., Sinha B. K., Lei T., and Jeffers J. Rock heterogeneity at the centimeter scale, proxies for interfacial weakness, and rock strength-stress interplay from downhole ultrasonic measurements, Geophysics, 2018, Vol. 83, No. 3. — P. D83 – D95.
6. Dambly M. L. T., Nejati M., Vogler D., and Saar M. O. On the direct measurement of shear moduli in transversely isotropic rocks using the uniaxial compression test, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2019, Vol. 113. — P. 220 – 240.
7. Шкуратник В. Л., Николенко П. В., Ануфренкова П. С. Об особенностях ультразвуковых измерений в образцах угля с использованием поперечных упругих волн // ГИАБ. — 2020. — № 4. — С. 117 – 126.
8. Nikolenko P. V., Epshtein S. A., Shkuratnik P. S., and Anufrenkova V. L. Experimental study of coal fracture dynamics under the influence of cyclic freezing–thawing using shear elastic waves, Int. J. Coal. Sci. Technol., 2021, Vol. 8, No. 4. — P. 562 – 574.
9. Востриков В. И., Усольцева О. М., Цой П. А. Эволюция сигналов микросейсмической эмиссии и температурного поля при нагружении призматических образцов аргиллита с отверстием в центре // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2021. — Т. 8. — № 1. — С. 296 – 301.
10. Куткин Я. О. Обоснование методики определения взаимозависимостей акустической добротности и прочности горных пород // ГИАБ. — 2014. — № 6.
11. Востриков В. И., Цой П. А., Усольцева О. М. Акустические характеристики образцов горных пород при воздействии отрицательных температур // ФТПРПИ. — 2023. — № 3. — С. 192 – 200.
УДК 622.015: 622.271.33
УСТАНОВЛЕНИЕ ПРИЧИН ПОТЕРИ УСТОЙЧИВОСТИ БОРТА КАРЬЕРА “ЖЕЛЕЗНЫЙ” НА ОСНОВЕ РАДАРНОГО МОНИТОРИНГА
А. С. Калюжный, И. Ю. Розанов
Горный институт Кольского научного центра РАН,
E-mail: a.kalyuzhny@ksc.ru, ул. Ферсмана, 24, 184209, г. Апатиты, Россия
Рассмотрен комплексный подход к определению возможных причин обрушения борта карьера “Железный” АО “Ковдорский ГОК”. Представлены данные радарного мониторинга IBIS, по которым спрогнозировано нарушение устойчивости. Выполнены и проанализированы расчеты устойчивости для данного участка борта. Показано, что при принятых прочностных свойствах могло произойти обрушение только верхнего уступа, так как коэффициент запаса его устойчивости менее 1.50. Потеря устойчивости могла быть следствием заниженных прочностных свойств прибортового массива в результате выветривания или возможного обводнения участка, либо обрушение могло произойти по разлому. Расположенное в непосредственной близости от обрушения промышленное здание не оказывало влияния на состояние устойчивости исследуемого участка. Даны рекомендации по установлению достоверных причин потери устойчивости.
Карьер, борт, откос, Ковдорский ГОК, оценка устойчивости, коэффициент запаса устойчивости, поверхность ослабления, метод Моргенштерна – Прайса, SVSlope, радар IBIS
DOI: 10.15372/FTPRPI20240105
EDN: HZAGLG
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Розанов И. Ю., Завьялов А. А. Применение радара IBIS FM для контроля состояния борта карьера рудника “Железный” (АО “Ковдорский ГОК”) // ГИАБ. — 2018. — № 7. — С. 40 – 46.
2. Armesto J., Ordonez C., Alejano L., and Arias P. Terrestrial laser scanning used to determine the geometry of a granite boulder for stability analysis purposes, Geomorphology, 2009, Vol. 106, Nos. 3 – 4. — P. 271 – 277.
3. Jaboyedoff O. T., Blikra M., Derron L., and Metzger M. H. R. Characterization and monitoring of the Aknes rockslide using terrestrial laser scanning, Natural Hazards and Earth System Sci., 2009.
4. Barla A. C., Pieraccini M., and Antolini M. F. Early warning monitoring of natural and engineered slopes with Ground-Based Synthetic-Aperture Radar, Rock Mech. Rock Eng., 2014, Vol. 48. — P. 235 – 246.
5. Опарин В. Н., Середович В. А., Юшкин В. Ф., Иванов А. В., Прокопьева С. А. Формирование объемной цифровой модели поверхности борта карьера методом лазерного сканирования // ФТПРПИ. — 2007. — № 5. — С. 102 – 112.
6. Рождественский В. Н., Панжин А. А., Пьянзин С. Р., Кочнев К. А. Исследование трещиноватости локальных массивов с помощью средств наземного лазерного сканирования // Горн. журн. — 2014. — № 5. — С. 75 – 79.
7. Лютак А. И. Технология создания цифровых моделей карьеров с применением лазерных сканеров // Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых. — 2014. — № 1. — С. 386 – 388.
8. Дунаев В. А., Олейник О. В., Игнатенко И. М., Яницкий Е. Б. Дистанционное определение элементов залегания трещин при натурном изучении деформаций уступов карьеров // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. — 2011. — Вып. 1. — С. 107 – 111.
9. Ляпишев К. М., Погорелов А. В., Шуляков Д. Ю. Исследование оползней с применением технологии наземного лазерного сканирования // Геодезия, картография и маркшейдерия. — 2014. — С. 26 – 32.
10. Кольцов П. В. Методика безотражательных наблюдений за деформирующимися участками бортов карьеров и отвалов // Зап. Горн. ин-та. — 2012. — Т. 198. — С. 65 – 69.
11. Желтышева О. Д., Ефремов Е. Ю. Современные технологии мониторинга устойчивости бортов карьеров // Маркшейдерия и недропользование. — 2014. — № 5. — С. 53 – 66.
12. Заровняев Б. Н., Шубин Г. В., Васильев И. В., Варламова Л. Д. Мониторинг состояния бортов глубоких карьеров с применением технологии наземного лазерного сканирования // Горн. журн. — 2016. — № 9. — С. 37 – 39.
13. Dyke G. P. Best practice and new technology in open pit mining geotechnics: Geita gold mine, Mali — a case study, World Gold Conf. 2009, The Southern African Institute Min. and Metallurgy, 2009. — P. 169 – 176.
14. Severin E., Eberhardt S., and Ngidi A. Importance of understanding 3-D kinematic controls in the review of displacement monitoring of deep open pits above underground mass mining operations: Proc. 3rd CANUS Rock Mech. Symp., Toronto, 2009. — P. 214 – 225.
15. Ramsden F., Coli N., Benedetti A. I., Falomi A., Leoni L. and Michelini A. Effective use of slope monitoring radar to predict a slope failure at Jwaneng Mine Botswana, Proc. 2015 Int. Symp. on Slope Stability in Open Pit Mining and Civil Eng., The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, Johannesburg, 2015. — P. 162 – 179.
16. Hutchison B. J., Naude S., and Howarth J. Management of a toppling failure wall collapse at the Kanmantoo сoper мine in South Australia, Proc. 2015 Int. Symp. on Slope Stability in Open Pit Mining and Civil Engineering, The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, Johannesburg, 2015. — P. 81 – 98.
17. Исмагилов Р. И., Захаров А. Г., Бадтиев Б. П., Сенин Н. В., Павлович А. А., Свириденко А. С. Использование (опыт тестирования) георадара на участке строительства крутонаклонного конвейерного комплекса на южном карьере Михайловского ГОКа // Горн. пром-сть. — 2020. — № 3. — С. 84 – 90.
18. Розанов И. Ю., Ковалев Д. А. Результаты анализа данных радарной системы мониторинга устойчивости борта карьера “Железный” АО “Ковдорский ГОК” // ГИАБ. — 2022. — № 12-1. — С. 122 – 133.
19. Макаров А. Б., Ливинский И. С., Спирин В. И., Павлович А. А. Управление устойчивостью бортов карьеров как основа обеспечения ответа на глобальные вызовы // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. — 2021. — № 3. — С. 188 – 202.
20. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности “Правила обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов” Приказ от 13.11.2020 № 439.
21. Krahn J., Price V. E., and Morgenstern N. R. Slope stability computer program for Morgenstern — Price method of analysis, University of Alberta, Edmonton, Alta, 1971, Vol. 14.
22. Yang S., Su L., Zhang C., Li C., and Hu B. Analysis of seepage characteristics and stability of Xigeda Formation slope under heavy rainfall, Tumu yu Huanjing Gongcheng Xuebao, J. Civil Env. Eng., 2020, Vol. 42, No. 4. — P. 19 – 27.
23. Kumar V., Himanshu N., and Burman A. Rock slope analysis with nonlinear hoek–brown criterion incorporating equivalent Mohr–Coulomb parameters, Geotech. Geol. Eng., 2019, Vol. 37, No. 6. — P. 4741 – 4757.
24. Mhaske S., Kapoor I., Pathak K., and Kayet N. Slope stability analysis of the overburden dump of meghahatuburu iron ore mines in singhbhum region of India, Springer Series in Geomechanics and Geoengineering, 2020. — P. 3591 – 3605.
25. Guidelines for open pit slope design, Editors: J. Read, P. Stacey, Australia, 2010.
26. Bushira K. M., Gebregiorgis Y. B., Verma R. K., and Sheng Z. Cut soil slope stability analysis along National Highway at Wozeka–Gidole Road, Ethiopia Modeling Earth Systems Env., 2018, Vol. 4, No. 2. — P. 591 – 600.
27. Ярг Л. А., Фоменко И. К., Житинская О. М. Оценка факторов, определяющих оптимизацию углов заложения откосов при длительной эксплуатации карьера (на примере Стойленского железорудного месторождения КМА) // Горн. журн. — 2018. — Т. 2256. — № 11. — С. 76 – 81.
28. Калюжный А. С. Анализ результатов оценки устойчивости борта карьера при плоском и объемном вариантах расчета // ГИАБ. — 2021. — № 10. — С. 123 – 133.
РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД
УДК 622.234.573
РЕЗУЛЬТАТЫ ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ГИДРОРАЗРЫВА ПЕРЕСЕКАЮЩИХСЯ СКВАЖИН В НЕОДНОРОДНОМ ПОЛЕ НАПРЯЖЕНИЙ
А. В. Патутин, Л. А. Рыбалкин, А. Н. Дробчик, С. В. Сердюков
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: patutin@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Представлены результаты лабораторных исследований развития трещин гидроразрыва в неоднородном поле напряжений. Трещины создавались в системе двух и трех пересекающихся скважин в искусственных кубических блоках с длиной ребра 420 мм. Формируемый в месте пересечения скважин концентратор напряжений способствует началу процесса трещинообразования в его окрестности. При выполнении экспериментов максимальная сжимающая нагрузка на образец прикладывалась перпендикулярно плоскости, содержащей оси скважин. Установлено, что в таком поле напряжений система из трех скважин лучше стабилизирует трещину в указанной плоскости, чем система из двух скважин.
Физическое моделирование, напряженное состояние, гидроразрыв, трещина, система скважин, давление рабочей жидкости, искусственный блок
DOI: 10.15372/FTPRPI20240106
EDN: BVPQKS
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Chong Z., Yao Q., and Li X. Experimental investigation of fracture propagation behavior induced by hydraulic fracturing in anisotropic shale cores, Energies, 2019, Vol. 12. — 976.
2. Zhou J., Wu G. A., Geng Y. N., Guo Y. T., Chang X., Peng C. Y., and Ai C. Z. Laboratory study of the factors affecting hydraulic fracturing effect for inter-salt oil shale layers, Qianjiang Depression, China, Pet. Sci., 2023, Vol. 23, No. 3 — P 1690 – 1706.
3. Patel S. M., Sondergeld C. H., and Rai C. S. Laboratory studies of hydraulic fracturing by cyclic injection, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2017, Vol. 95. — P. 8 – 15.
4. Zhang Y., Long A., Zhao Y., Wang C., Wu S., and Huang H. Impacts of wellbore orientation with respect to bedding inclination and injection rate on laboratory hydraulic fracturing characteristics of Lushan shale, Fuel, 2023, Vol. 353. — 129220.
5. Deb P., Duber S., Carducci C. G. C., Clauser C. Laboratory-scale hydraulic fracturing dataset for benchmarking of enhanced geothermal system simulation tools, Sci. Data, 2020, Vol. 7. — 220.
6. Liu J., Liu C., and Yao Q. Mechanisms of crack initiation and propagation in dense linear multihole directional hydraulic fracturing, Shock Vib., 2019, Vol. 2019. — 7953813.
7. Ito T., Igarashi A., Suzuki K., Nagakubo S., Matsuzawa M., and Yamamoto K. Laboratory study of hydraulic fracturing behavior in unconsolidated sands for methane hydrate production, Offshore Technol. Conf., 2008, OTC-19324-MS.
8. Zhou J., Jin Y., and Chen M. Experimental investigation of hydraulic fracturing in random naturally fractured blocks, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci., 2010, Vol. 47, No. 7. — P. 1193 – 1199.
9. Сердюков С. В., Азаров А. В., Рыбалкин Л. А., Патутин А. В. О форме трещин гидроразрыва породного массива в окрестности цилиндрической полости // ФТПРПИ. — 2021. — № 6. — С. 72 – 84.
10. Hu L., Ghassemi A., Pritchett J., and Garg S. Characterization of laboratory-scale hydraulic fracturing for EGS, Geothermics, 2020, Vol. 83. — 101706.
11. Guo Z., Tian S., Liu Q., Ma L., Yong Y., and Yang R. Experimental investigation on the breakdown pressure and fracture propagation of radial borehole fracturing, J. Pet. Sci. Eng., 2022, Vol. 208. — 109169.
12. Кю Н. Г. Создание сопряженных ориентированных трещин флюидоразрывом породного массива с использованием скважин в качестве направляющих его фронта // ФТПРПИ. — 2020. — № 5. — С. 115 – 124.
13. Леконцев Ю. М., Сажин П. В. Технология направленного гидроразрыва пород для управления труднообрушающимися кровлями в очистных забоях и дегазации угольных пластов // ФТПРПИ. — 2014. — № 5. — С. 137 – 142.
14. Zhai W., He F., Li L., Song J., Xu X., Lv K., Li X., Wang D., and Zhang J. Roof cutting mechanism and surrounding rock control of small pillar along-gob roadway driving in super high coal seam, Bull. Eng. Geol. Environ., 2023, Vol. 82, No. 4. — 151.
15. Sun Y., Fu Y., and Wang T. Field application of directional hydraulic fracturing technology for controlling thick hard roof: a case study, Arabian J. Geosci., 2021, Vol. 14, No. 6. — 438.
16. Pavlov V. A., Serdyukov S. V., Martynyuk P. A., and Patutin A. V. Optimisation of borehole-jack fracturing technique for in situ stress measurement, Int. J. Geotech. Eng., 2019, Vol. 13, No. 5. — P. 451 – 457.
17. Карев В. И., Коваленко Ю. Ф., Устинов К. Б. Моделирование геомеханических процессов в окрестности нефтяных и газовых скважин. — М.: ИПМех РАН, 2018. — 472 с.
18. Kalam S., Afagwu C., Al Jaberi J., Siddig O. M., Tariq Z., Mahmoud M., and Abdulraheem A. A review on non-aqueous fracturing techniques in unconventional reservoirs, J. Nat. Gas Sci. Eng., 2021, Vol. 95. — 104223.
19. Huang Z., Zhang S., Yang R., Wu X., Li R., Zhang H., and Hung P. A review of liquid nitrogen fracturing technology, Fuel, 2020, Vol. 266. — 117040.
20. Song M., Li Q., Hu Q., Wu Y., Ni G., Xu Y., Zhang Y., Hu L., Shi J., Liu J., and Deng Y. Resistivity response of coal under hydraulic fracturing with different injection rates: A laboratory study, Int. J. Min. Sci. Technol., 2022, Vol. 32, No. 4. — P. 807 – 819.
21. Сердюков С. В., Рыбалкин Л. А., Дробчик А. В., Патутин А. В., Шилова Т. В. Лабораторный стенд для моделирования гидравлического разрыва массива трещиноватых пород // ФТПРПИ. — 2020. — № 6. — C. 193 – 201.
22. Сердюков С. В. Измерительная аппаратура для лабораторных исследований гидроразрыва // ФТПРПИ. — 2022. — № 6. — C. 187 – 198.
23. Торро В. О., Ремезов А. В., Тациенко В. П., Кузнецов Е. В. Разупрочнение кровли на мощных пологих пластах угля путем применения технологии их отработки слоями по почве // Изв. ТГУ. Науки о Земле. — 2020. — № 3. — С. 201 – 209.
24. Барях А. А., Андрейко С. С., Федосеев А. К. Газодинамическое обрушение кровли при разработке месторождений калийных солей // Зап. Горн. ин-та. — 2020. — Т. 246. — С. 601 – 609.
25. Азаров А. В., Патутин А. В., Сердюков С. В. О форме трещин гидроразрыва в окрестности сопряжения скважины с боковым стволом // ФТПРПИ. — 2022. — № 5. — С. 49 – 62.
26. Патутин А. В., Скулкин А. А., Прасолова В. С. Физическое моделирование гидроразрыва скважины с боковым стволом в искусственных блоках // ФТПРПИ. — 2023. — № 2. — С. 12 – 20.
УДК 622.674
ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ БЕТОННОЙ КРЕПИ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ СОЛЕЙ
В. В. Тарасов, В. Н. Аптуков, О. В. Иванов, П. В. Николаев
АО “ВНИИ Галургии”, E-mail: Vladislav.Tarasov@uralkali.com, ул. Сибирская, 94, 614000, г. Пермь, Россия
Пермский государственный национальный исследовательский университет,
E-mail: Aptukov@psu.ru, ул. Букирева, 15, 614000, г. Пермь, Россия
В шахтных стволах Верхнекамского месторождения в соляной (необводненной) части разреза наиболее распространена крепь из монолитного бетона и железобетона, которая должна обеспечивать необходимую несущую способность и водонепроницаемость в условиях ползучести вмещающих пород. Длительные наблюдения за состоянием крепи в период эксплуатации шахтных стволов показали формирование характерных закономерностей ее разрушения, вызванного реологическими свойствами соляного массива при действии горного давления. Оценка текущей работоспособности конструкций крепи и армировки шахтных стволов основывается на комплексном обследовании крепи, включая измерение трещин, площадей коррозионных зон и вывалов; уточнении фактических геометрических размеров крепи с помощью лазерных измерений; определении остаточной прочности крепи; математическом моделировании; определении интегральных показателей надежности конструкции. Предложена методика по определению категорий технического состояния бетонной крепи шахтного ствола, эксплуатируемого в условиях ползучести вмещающих (соляных) пород. Представлен пример применения предложенной методики, сделаны выводы по комплексу мероприятий проведения ремонтных работ.
Верхнекамское месторождение солей, шахтный ствол, бетонная крепь, жесткая армировка, категория состояния крепи, методика оценки состояния крепи
DOI: 10.15372/FTPRPI20240107
EDN: BNQZMV
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сергеев С. В., Воробьев Е. Д. Информационно-измерительная система мониторинга напряженно-деформированного состояния несущих строительных конструкций и элементов // Науч. ведомости БГУ. Естественные науки. — 2017. — № 25 (274). — С. 116 – 122.
2. Прокопов А. Ю., Прокопова М. В., Ткачева К. Э. Обоснование параметров блочной крепи зумпфов углубляемых вертикальных стволов // Науч. обозрение. — 2014. — № 11 – 3. — С. 768 – 772.
3. Савин И. И., Свиридкин В. А., Лукашин С. Б. Метод обработки результатов измерения разнотипных компонентов напряженно-деформированного состояния крепи горных выработок // Изв. ТГУ. Науки о Земле. — 2012. — № 1. — С. 171 – 177.
4. Жуков А. А. Разработка и адаптация технологии диагностики бетонной крепи шахтных стволов калийных рудников // ГИАБ. — 2016. — № 8. — С. 245 – 254.
5. Волохов Е. М., Новоженин С. Ю., Нгуен С. Б. Современные системы контроля сдвижений и деформаций при строительстве подземных сооружений // Зап. Горн. ин-та. — 2012. — Т. 199. — С. 253 – 259.
6. Баловцев С. В., Шевчук Р. В. Геомеханический мониторинг шахтных стволов в сложных горно-геологических условиях // ГИАБ. — 2018. — № 8. — С. 77 – 83.
7. Fahle L., Holley E., Walton G., Petruska A., and Brune J. Analysis of slam-based lidar data quality metrics for geotechnical underground monitoring, Min., Metal. Explor., 2022, Vol. 39, No. 5. — P. 1939 – 1960.
8. Li X., Xue W., Fu C., Yao Z., and Liu X. Mechanical properties of high-performance steel-fibre reinforced concrete and its application in underground mine engineering, Materials, 2019, Vol. 12, No. 15. — 2470.
9. Jakubowski J. and Fiolek P. Probabilistic structural reliability assessment of underground shaft steelwork, Tunnel. Underground Space Technol., 2022, Vol. 130.
10. Shmelev G. D., Kononova M. S., and Maleva N. A. Reliability, durability and service life of buildings and their structural components, Zhilishchnoe Khozyaystvo i Kommunalnaya Infrastruktura, 2019, Vol. 9, No. 2. — P. 34 – 42.
11. Панкратенко А. Н., Машин А. Н., Насонов А. А., Паринов Д. С. Особенности оценки технического состояния шахтных стволов с большим сроком эксплуатации // Горн. журн. — 2023. — № 1. — С. 20 – 26.
12. Иванов О. В., Аптуков В. Н., Тарасов В. В., Пестрикова В. С. Особенности эксплуатации сопряжений в сложных горно-геологических условиях калийных рудников // Изв. ТГУ. Науки о Земле. — 2022. — № 3. — С. 93 – 106.
13. Константинова С. А., Аптуков В. Н. Некоторые задачи механики деформирования и разрушения соляных пород. — Новосибирск: Наука, 2013. — 192 с.
14. Агеенко В. А., Скворцов А. А. Изучение реологических свойств каменной соли в условиях сверхдлительного одноосного нагружения // ГИАБ. — 2019. — № 11. — С. 27 – 34.
15. Tang M., Wang Z., and Ding G. Experimental study of full process of strain of rock salt and sult-mudstone interlayer in Huai’an salt mine, Yanshilixue Yu Gongcheng Xuebao, 2010, Vol. 29. — P. 2712 – 2719.
16. Liang G., Huang X., Peng X., Tian Y., and Yu Y. Investigation on the cavity evolution of underground salt cavern gas storages, J. Natural Gas Sci. Eng., 2016, Vol. 33. — P. 118 – 134.
17. Lie J., Wu F., Zou Q., Chen J., Ren S., and Zhang C. A variable-order fractional derivative creep constitutive model of salt rock based on damage effect, Geomechanics and Geophysics for geo-energy and geo-resources, 2021, Vol. 7, No. 2. — P. 1 – 16.
18. Качурин Н. М., Афанасьев И. А., Тарасов В. В., Стась П. П. Мониторинг устойчивости вертикальных стволов калийных рудников // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. — 2020. — № 3. — С. 304 – 317.
19. Тарасов В. В., Аптуков В. Н. Мониторинг деформации бетонной крепи шахтных стволов с помощью лазерного сканирования // ФТПРПИ. — 2022. — № 5. —– С. 188 – 195.
20. СП 63.13330.2018, СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.
21. Козловский Е. Я., Журавков М. А. Исследование напряженно-деформированного состояния различных типов крепи шахтного ствола в массиве карналлитовых пород // Механика машин, механизмов и материалов. — 2023. — № 2 (63). — С. 53 – 60.
22. Jing L. A review of technics, advances and outstanding issues in numerical modelling for rock mechanics and rock engineering, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2003, Vol. 40, No. 3. — P. 283 – 353.
23. Yao Z., Xu Y., Zhang P., Fang Y., Wang C., Diao N., and Hu K. Mechanical characteristics of hybrid-fiber-reinforced concrete shaft wall structure under uneven load, Int. J. Concrete Structures and Materials, 2022, Vol. 16, No. 1. — P. 1 – 15.
24. Соловьев В. А., Аптуков В. Н., Ваулина И. Б. Поддержание горных выработок в породах соленосной толщи. — Новосибирск: Наука, 2017. — 264 с.
25. Тарасов В. В., Аптуков В. Н., Пестрикова В. С. Особенности деформирования и разрушения бетонной крепи вертикального ствола на сопряжении с горизонтальными выработками // ФТПРПИ. — 2020. — № 5. — С. 54 – 59.
26. Аптуков В. Н., Волегов С. В. Моделирование процесса формирования остаточных напряжений и поврежденности в образцах соляных пород, полученных из керна // ФТПРПИ. — 2020. — № 3. — С. 3 – 11.
УДК 534.013; 622.24; 622.23.01
МОДЕЛИРОВАНИЕ УДАРНОГО И УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ПОРОД
В. А. Коронатов
Братский государственный университет,
Е-mail: kortavik@mail.ru, ул. Макаренко, 40, 665709, г. Братск, Россия
Приведены две одномассовые модели бурильной колонны с разными способами воздействия на породу в забое: ударным и ударно-вращательным. Нагрузки, создаваемые ударником, передаются на породу через поступательно движущееся долото у первой модели и с возможностью вращения — у второй. Сила лобового сопротивления, действующая на долото, устанавливается в нелинейной зависимости от скорости погружения и кинематических величин, определяющих силовое воздействие на породу и влияющих на потерю ее прочности: начальной скорости ударов и модуля угловой скорости вращения долота. Найдены оптимальные начальные скорости ударов на заданной частоте их нанесения, обеспечивающие отсутствие возможностей кратковременных остановок-заклиниваний в погружении долота. Для указанных случаев погружения математически строго описан процесс ударного и ударно-вращательного бурения твердых пород. Приведены результаты численного моделирования.
Ударное бурение, ударно-вращательное бурение, бурильная колонна, сопротивление грунтовой среды, разрушение горных пород
DOI: 10.15372/FTPRPI20240108
EDN: AHBALH
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Euler L. Neue grundsatze der artillerie. Reprinted as Eulers opera omina, Berlin, B. G. Teubner, 1922.
2. Сагомонян А. Я. Проникание. — М.: МГУ, 1974. — 299 с.
3. Велданов В. А., Марков В. А., Пусев В. И., Ручко А. М., Сотский М. Ю., Федоров С. В. Расчет проникания недеформируемых ударников в малопрочные преграды с использованием данных пьезоакселерометрии // Журн. техн. физики. — 2011. — Т. 81. — № 7. — С. 94 – 104.
4. Юнин Е. К., Хегай В. К. Динамика глубокого бурения. — М.: Недра-Бизнесцентр, 2004. — 286 с.
5. Нагаев Р. Ф., Исаков К. А., Лебедев Н. А. Динамика горных машин. — СПб.: СППГИ, 1996. — 155 с.
6. Неймарк Ю. И. Теория вибрационного погружения и вибровыдергивания // Инж. сб. АН СССР. — 1953. — Т. XVI. — С. 13 – 49.
7. Блехман И. И. Исследование процесса вибрационной забивки свай и шпунтов // Инж. сб. АН СССР — 1954. — Т. XIX. — С. 55 – 64.
8. Блехман И. И. Вибрационная техника. — М.: Физматлит, 1994. — 400 с.
9. Monteiro H. L. S. and Trindade M. A. Performance analysis of proportional-integral feedback control for the reduction of stick-slip-induced torsional vibrations in oil well drillstrings, J. Sound Vibration, 2017, Vol. 398. — P. 28 – 38.
10. Tang L., Guo B., Zhu X., Shi Ch., and Zhou Y. Stick–slip vibrations in oil well drillstring: A review. J. Low Frequency Noise, Vibration Active Control, 2020, Vol. 12. — P. 1 – 23.
11. Tucker R. W. and Wang C. On the effective control of torsional vibrations in drilling systems, J. Sound Vibration, 1999, Vol. 224, No. 1. — P. 101 – 122.
12. Белокобыльский С. В. Динамика систем с сухим трением и ее приложение к задачам горной механики. — М.: Машиностроение, 2002. — 209 с.
13. Малюгин А. А., Казунин Д. В. Расчет колебаний бурильной колонны в режиме реального времени в составе тренажерных систем // Вестн. СПбУ. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. — 2017. — Т. 13. — Вып. 1. — С. 91 – 101.
14. Синеев С. В. Модели процесса бурения и их практическое использование // Вестн. Ассоциации буровых подрядчиков. — 2009. — № 3. — С. 35 – 44.
15. Бейкер Дж., Грейс-Моррис П. Аппроксимация Паде: пер. с англ. — М.: Мир, 1986. — 502 с.
16. Андронов В. В., Журавлев В. Ф. Сухое трение в задачах механики. — М.: Ижевск: R&CDynamics, 2010. — 183 с.
17. Коронатов В. А. Начала построения строгой теории бурения // Системы. Методы. Технологии. — 2016. — № 4 (32). — С. 83 – 94.
18. Коронатов В. А. Крутильно-продольные автоколебания бурильной колонны с долотом дробяще-скалывающего действия при постоянном натяжении каната подвеса // ФТПРПИ. — 2023. — № 1. — С. 45 – 60.
19. Коронатов В. А. Элементарная теория проникания ударника в твердые грунтовые среды при однократном ударе, с учетом возникающих трещин // Системы. Методы. Технологии. — 2021. — № 1 (49). — С. 25 – 33.
20. Коронатов В. А. Обобщение элементарной теории проникания в грунтовые среды при однократном ударе на случай вращающегося ударника // Системы. Методы. Технологии. — 2022. — № 1 (53). — С. 21 – 29.
21. Коронатов В. А. Глубина погружения ударника в грунт при жесткой остановке и сравнение элементарной теории проникания с другими методами // Системы. Методы. Технологии. — 2023. — № 2 (58). — С. 38 – 45.
22. Киселев А. Т., Крусир И. Н. Вращательно-ударное бурение геологоразведочных скважин. — М.: Недра, 1982. — 103 с.
23. Клишин В. И., Кокоулин Д. И., Кубанычбек Б., Алексеев С. Е., Шахторин И. О. Обоснование типа и параметров погружного пневмоударника для увеличения скорости проходки скважин малого диаметра // ФТПРПИ. — 2015. — № 6. — С. 65 – 71.
24. Липин А. А. Перспективные пневмоударники для бурения скважин // ФТПРПИ. — 2005. — № 2. — С. 74 – 78.
25. Гилета В. П., Ванаг Ю. В. Выбор параметров пневмоударного горизонтального проходчика скважин // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2018. — Т. 5. — № 2. — С. 229 – 233.
26. Репин А. А., Смоляницкий Б. Н., Алексеев С. Е., Попелюх А. И., Тимонин В. В., Карпов В. Н. Погружные пневмоударники высокого давления для открытых горных работ // ФТПРПИ. — 2014. — № 5. — С. 157 – 167.
27. Гольдсмит В. Удар. Теория и физические свойства соударяемых тел. — М.: Изд-во литературы по строительству, 1985. — 448 с.
28. Тарасов В. Н., Бояркина И. В., Коваленко М. В., Кузнецов С. М., Шлегель И. Ф. Теория удара в строительстве и машиностроении. — М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2006. — 336 с.
29. Цейтлин М. Г., Верстов В. В., Азбель Г. Г. Вибрационная техника и технология в свайных и буровых работах. — Л.: Стройиздат, 1987. — 263 с.
30. Пэнлеве П. Лекции о трении. — М.: Гос. изд-во технико-теоретической литературы, 1954. — 316 с.
31. Contensou P. Couplage entre frottement de glissement et frottement de pivotement dans la theorie de la toupee, Kreiselprobleme Gyrodynamics, IUTAM Symp. Celerina, 1962, Berlin etc., Springer, 1963. — P. 201 – 216.
32. Коронатов В. А. О сухом трении при непоступательном скольжении тела и критика теории Контенсу – Журавлева // Системы. Методы. Технологии. — 2019. — № 1 (41). — С. 21 – 28.
УДК 622.23.01
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗМЕРОВ ФРАГМЕНТАЦИИ ОТБИТОЙ ПОРОДЫ ПРИ ВЗРЫВЕ УСТУПА НА ОСНОВЕ МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ПОДХОДА
Я. Мажид, М. З. Емад, М. З. Абу Бакар, Аятулла
Инженерно-технологический университет,
E-mail: yasirbinmajeed@gmail.com; yasirbinmajeed@uet.edu.pk, г. Лахор, Пакистан
На примере шести известняковых карьеров Пакистана рассмотрена зависимость размеров фрагментации отбитой породы от буровзрывных параметров и свойств пород. Полевые испытания включали в себя определение размеров фрагментации отбитой породы, фактической скорости бурения, параметров породного массива и буровзрывных параметров. Геомеханическими лабораторными испытаниями определены абразивность породы по методу LCPC, показатели скорости бурения и физико-механических свойств породы, буримость породы по методу NTNU/SINTEF. Для выявления зависимости использован регрессионный метод наименьших квадратов. На основе полученных результатов предложены три модели оценки размеров фрагментации отбитой породы по методу множественной регрессии. Точность разработанных многопараметрических моделей проверена статистическими показателями.
Известняковый карьер, размеры фрагментации породы, коэффициент абразивности по методу LCPC, показатель разрушаемости по методу LCPC, индекс взрываемости, регрессионный анализ
DOI: 10.15372/FTPRPI20240109
EDN: CZOBWH
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Singh P. K., Roy M. P., Paswan R. K., Sarim M. D., Kumar S., and Jha R. R. Rock fragmentation control in opencast blasting, J. Rock Mech. and Geotechnical Eng., 2016, Vol. 8, No. 2. — P. 225 – 237.
2. Chakraborty A. K., Raina A. K., Ramulu M., Choudhury P. B., Haldar A., Sahu P., and Bandopadhyay C. Parametric study to develop guidelines for blast fragmentation improvement in jointed and massive formations, Eng. Geology, 2004, Vol. 73, No. 1 – 2. — P. 105 – 116.
3. Tosun A. and Konak G. Determination of specific charge minimizing total unit cost of open pit quarry blasting operations, Arabian J. Geosciences, 2015, Vol. 8, No. 8. — P. 6409 – 6423.
4. Elahi A. T. and Hosseini M. Analysis of blasted rocks fragmentation using digital image processing (case study: limestone quarry of Abyek Cement Company), Int. J. Geo-Eng., 2017, Vol. 8, No. 1. — P. 16.
5. Badroddin M., Bakhtavar E., Khoshrou H., and Rezaei B. Efficiency of standardized image processing in the fragmentation prediction in the case of Sungun open-pit mine, Arabian J. Geosciences, 2013, Vol. 6, No. 9. — P. 3319 – 3329.
6. Cunningham C. V. B. The Kuz-Ram fragmentation model — 20 years on, Proc. Brighton Conf., 2005. — P. 201 – 210.
7. Kulatilake P. H. S. W., Hudaverdi T., and Wu Q. New prediction models for mean particle size in rock blast fragmentation, Geotech. Geolog. Eng., 2012, Vol. 30, No. 3. — P. 665 – 684.
8. Gheibie S., Aghababaei H., Hoseinie S. H., and Pourrahimian Y. Modified Kuz-Ram fragmentation model and its use at the Sungun Copper Mine, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2009, Vol. 46, No. 6. — P. 967 – 973.
9. Akbari M., Lashkaripour G., Bafghi A. Y., and Ghafoori M. Blastability evaluation for rock mass fragmentation in Iran central iron ore mines, Int. J. Min. Sci. Tech., 2015, Vol. 25, No. 1. — P. 59 – 66.
10. Ghaeinia N., Mousakhania M., Amnieha H. B., and Jafaria A. Prediction of blasting fragmentation using the mutual information and rock engineering system; case study: Meydook copper mine, Int. J. Min. Geo-Eng., 2017, Vol. 51. — P. 23 – 28.
11. Sasaoka T., Takahashi Y., Sugeng W., Hamanaka A., Shimada H., Matsui K., and Kubota S. Effects of rock mass conditions and blasting standard on fragmentation size at limestone quarries, Open J. Geology, 2015, Vol. 5. — P. 331 – 339.
12. Mehrdanesh A., Monjezi M., and Sayadi A. R. Evaluation of effect of rock mass properties on fragmentation using robust techniques, Eng. with Computers, 2018, Vol. 34, No. 2. — P. 253 – 260.
13. Akande J. M. and Lawal A. I. Optimization of blasting parameters using regression models in Ratcon and NSCE granite quarries, Ibadan, Oyo State, Nigeria, Geomaterials, 2013, Vol. 3. — P. 28 – 37.
14. Enayatollahi I., Bazzazi A. A., and Asadi A. Comparison between neural networks and multiple regression analysis to predict rock fragmentation in open-pit mines, Rock Mech. Rock Eng., 2014, Vol. 47, No. 2. — P. 799 – 807.
15. Bakhtavar E., Khoshrou H., and Badroddin M. P. Using dimensional-regression analysis to predict the mean particle size of fragmentation by blasting at the Sungun copper mine, Arab. J. Geosci., 2015, Vol. 8. — P. 2111 – 2120.
16. Dhekne P., Pradhan M., and Jade R. K. Assessment of the effect of blast hole diameter on the number of oversize boulders using ANN model, J. Inst. Eng. (India): Series D, 2016, Vol. 97, No. 1. — P. 21 – 31.
17. Hasanipanah M., Armaghani D. J., Monjezi M., and Shams S. Risk assessment and prediction of rock fragmentation produced by blasting operation: a rock engineering system, Environ. Earth. Sci., 2016, Vol. 75. — P. 808.
18. Hasanipanah M., Amnieh H. B., Arab H., and Zamzam M. S. Feasibility of PSO–ANFIS model to estimate rock fragmentation produced by mine blasting, Neural Computing Applicat., 2018, Vol. 30, No. 4. — P. 1015 – 1024.
19. Priest S. D. and Hudson J. A. Discontinuity spacings in rock, Proc. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech., Pergamon, 1976, Vol. 6, No. 5. — P. 135 – 148.
20. Chatziangelou M. and Christaras B. Rock mass blastability dependence on rock mass quality, Proc. 13th Int. Congress, Chania, Bulletin of the Geol. Soc. of Greece XLVII, 2013.
21. Thuro K., Singer J., Kasling H., and Bauer M. Determining abrasivity with the LCPC test, Proc. 1st Canada-U.S. Rock Mech. Symp., Vancouver B. C., 2007.
22. Dahl F. The suggested DRI™, BWI™, CLI™ Standard, 2003.
23. Majeed Y. and Abu Bakar M. Z., and Butt I. A. Abrasivity evaluation for wear prediction of button drill bits using geotechnical rock properties, Bull. Eng. Geol. Env., 2019, Vol. 79. — P. 767 – 787.
24. Majeed Y. and Abu Bakar M. Z. Water saturation influences on engineering properties of selected sedimentary rocks of Pakistan, J. Min. Sci., 2019, Vol. 54. — P. 914 – 930.
25. Majeed Y. and Abu Bakar M. Z. A study to correlate LCPC rock abrasivity test results with petrographic and geomechanical rock properties, Quarterly J. Eng. Geol. Hydrol., 2018, Vol. 51, No. 3. — P. 365 – 378.
26. Wilfing L. S. F. The influence of geotechnical parameters on penetration prediction in TBM tunneling in hard rock, Doctoral dissertation, Technische Universitat Munchen, 2016. 27. Hoseinie S. H., Ataei M., and Aghababaie A. A laboratory study of rock properties affecting the penetration rate of pneumatic top hammer drills, J. Min. Env., 2014, Vol. 5. — P. 25 – 34.
28. Capik M., Yilmaz A. O., and Yasar S. Relations between the drilling rate index and physicomechanical rock properties, Bull. Eng. Geology Env., 2016.
29. Yenice H., Ozdogan M. V., and Ozf?rat M. K. A sampling study on rock properties affecting drilling rate index (DRI), J. African Earth Sci., 2018, Vol. 141. — P. 1 – 8.
30. Dey K. and Sen P. Concept of blastability-an update, Indian Min. Eng. J., 2003, Vol. 42, No. 8, 9. — P. 24 – 31.
31. Lyman R. and Longnecker M. An introduction to statistical methods and data analysis, 6th Edition, Brooks, Cole Cengage Learning, Canada, 2010.
32. Yilmaz N. G., Yurdakul M., and Goktan R. M. Prediction of radial bit cutting force in high-strength rocks using multiple linear regression analysis, Int. J. Rock Mech. Min Sci., 2007, Vol. 44. — P. 962 – 970.
33. Hair J. F., Black W. C., Babin B. J., and Anderson R. E. Multivariate data analysis, 7th Edition, Prentice Hall, NY, 2009.
34. Seber G. A. F. and Wild C. J. Nonlinear regression, Wiley, NY, 2003.
35. Sehgal V., Tiwari M. K., and Chatterjee C. Wavelet bootstrap multiple linear regression based hybrid modeling for daily river discharge forecasting, Water Resour. Manag., 2014, Vol. 28, No. 10. — P. 2793 – 2811.
УДК 622.026.3
ЗАВИСИМОСТЬ ПАРАМЕТРОВ БУРИМОСТИ ОТ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД ПАКИСТАНА
М. З. Абу Бакар, Я. Мажид
Инженерно-технологический университет,
Е-mail: yasirbinmajeed@gmail.com, yasirbinmajeed@uet.edu.pk, г. Лахор, Пакистан
Определены параметры буримости и комплексный набор физико-механических свойств образцов горных пород, собранных в регионах Пакистана. Для расчета геотехнических показателей абразивности образцов, включающих абразивность по Шимазеку, индекс абразивности и твердость по Виккерсу, выполнен их петрографический анализ. Для проверки зависимости параметров буримости от физико-механических свойств и показателей абразивности породы выполнен однопараметрический регрессионный анализ. Выявлена корреляция параметров буримости с прочностью на одноосное сжатие. Установлено, что J-число Сиверса и скорость бурения существенно зависят от абразивности по Шимазеку. Разработаны многопараметрические линейные регрессионные модели для J-числа Сиверса, хрупкости и скорости бурения на основе физико-механических и петрографических свойств образцов пород. Подтверждена прогнозирующая способность предложенных моделей различными статистическими показателями.
J-число Сиверса, хрупкость, скорость бурения, абразивность по Шимазеку, индекс абразивности породы, твердость породы по Виккерсу, содержание кварца, эквивалентное содержание кварца
DOI: 10.15372/FTPRPI20240110
EDN: DCNRBS
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Peila D. and Pelizza S. Ground probing and treatments in rock TBM, tunnel to overcome limiting conditions, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2009, Vol. 45, No. 6. — P. 602 – 619.
2. Yarali O. and Soyer E. The effect of mechanical rock properties and brittleness on drillability, Scientific Research Essays, 2011, Vol. 6, No. 5. — P. 1077 – 1088.
3. Kahraman S., Bilgin N., and Feridunoglu C. Dominant rock properties affecting the penetration rate of percussive drills, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2003, Vol. 40, No. 5. — P. 711 – 723.
4. Thuro K. and Spaun G. Introducing the destruction work as a new rock property of toughness referring to drillability in conventional drill and blast tunnelling, Eurock’96 Prediction an Performance Rock Mech. and Rock Eng., Torino, 1996, Vol. 2. — P. 707 – 720.
5. Kahraman S., Balci C., Yazici S., and Bilgin N. Prediction of the penetration rate of rotary blast hole drills using a new drillability index, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2000, Vol. 37. — P. 729 – 743.
6. Tanaino A. S. Rock classification by drillability, Part I: Analysis of the available classifications, J. Min. Sci., 2005, Vol. 41. — P. 541 – 549.
7. Yarali O. and Soyer E. Assessment of relationships between drilling rate index and mechanical properties of rocks, Tunnel. Underground Space Technol., 2013, Vol. 33. — P. 46 – 53.
8. Dahl F., Grov E., and Breivik T. Development of a new direct test method for estimating cutter life, based on the Sievers’ J miniature drill test, Tunnel. Underground Space Technol., 2007, Vol. 22. — P. 106 – 116.
9. Dahl F., Bruland A., Jakobsen P. D., Nilsen B., and Grov E. Classification of properties influencing the drillability of rocks, based on the NTNU / SINTEF test method, Tunnel. Underground Space Technol., 2012, Vol. 28. — P. 150 – 158.
10. Zare S. and Bruland A. Applications of NTNU/SINTEF drillability indices in hard rock tunneling, Rock Mech. Rock Eng., 2013, Vol. 46. — P. 179 – 187.
11. Ataei M., Kakaie R., Ghavidel M., and Saeidi O. Drilling rate prediction of an open pit mine using the rock mass drillability index, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2015, Vol. 73. — P. 130 – 138.
12. Howarth D. F. and Rowland J. C. Quantitative assessment of rock texture and correlation with drillability and strength properties, Rock Mech. Rock Eng., 1987, Vol. 20. — P. 57 – 85.
13. Akcin N. A., Muftuoglu Y. V., and Bas N. Prediction of drilling performance for electro-hydraulic percussive drills, Proc. 3RD Int. Symp. Mine Planning Equipment Selection, Balkema, Istambul, Turkey, 1994. — P. 483 – 488.
14. Kahraman S. Rotary and percussive drilling prediction using regression analysis, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 1999, Vol. 36. — P. 981 – 989.
15. Bilgin N. and Kahraman S. Drillability prediction in rotary blast hole drilling, Proc. 18th Int. Min. Congress Exhibition Turkey, Antalya, Turkey, 2003. — P. 177 – 182.
16. Adebayo B. and Akande J. M. Textural properties of rocks for penetration rate prediction, Daffodil Int. University J. Sci. Technol., 2011, Vol. 6, No. 1. — P. 1 – 8.
17. Hoseinie S. H., Ataei M., and Mikaeil R. Effects of microfabric on drillability of rocks, Bull. Eng. Geol. Env., 2017.
18. Chen J. F. and Vogler U. W. Rock cuttability/boreability assessment research at CSIR, Proc. Tuncon’92, Design and Construction of Tunnels, Maseru, South African National Council on Tunnelling, Yeoville, 1992. — P. 91 – 98.
19. Lislerud A. Hard rock tunnel boring: prognosis and costs, Tunnel. Underground Space Technol., 1988, Vol. 3, No. 1. — P. 9 – 17.
20. Aligholi S., Lashkaripour G. R., Ghafoori M., and Azali S. T. Evaluating the relationship between NTNU / SINTEF drillability indices with index properties and petrographic data of hard igneous rocks, Rock Mech. Rock Eng., 2017, Vol. 50. — P. 2929 – 2953.
21. Yetkin M. E., Ozfirat M. K., Yenice H., Simsir F., and Kahraman B. Examining the relation between rock mass cuttability index and rock drilling properties, J. African Earth Sci., 2016, Vol. 124. — P. 151 – 158.
22. Capik M., Yilmaz A. O., and Yasar S. Relations between the drilling rate index and physico-mechanical rock properties, Bull. Eng. Geol. Env., 2016.
23. Paschen D. Petrographic and geomechanical characterization of Ruhr area carboniferous rocks for the determination of their wear behavior, PhD dissertation, Technische Unversitat Claustahl, 1980. — P. 202.
24. Verhoef P. N. W. Wear of rock cutting tools (Implications for the site investigation of rock dredging projects), A. A. Balkema, 1997.
25. Plinninger R. J., Spaun G., and Thuro K. Prediction and classification of tool wear in drill and blast tunneling, Proc. 9th IAEG Congress Eng. Geol. Developing Countries, 2002. — P. 2226 – 2236.
26. Jin D., Yuan D., Li X., and Su W. Probabilistic analysis of the disc cutter failure during TBM tunneling in hard rock, Tunnel. Underground Space Technol., 2021, Vol. 109. — 103744.
27. Altindag R. Correlation between P-wave velocity and some mechanical properties for sedimentary rocks, J. Southern African Institute Min. Metall., 2012, Vol. 112. — P. 229 – 237.
28. Shah S. M. I. Stratigraphy of Pakistan, MEMOIRS of the Geological Survey of Pakistan, Quetta, 2009, Vol. 22. — P. 1 – 355.
29. Macias F. J., Dahl F., and Bruland A. New rock abrasivity test method for tool life assessments on hard tunnel boring: The rolling indentation abrasion test (RIAT), Rock Mech. Rock Eng., 2016, Vol. 49, No. 5. — P. 1679 – 1693.
30. Majeed Y. and Abu Bakar M. Z. Statistical evaluation of Cerchar abrasivity index (CAI) measurement methods and dependence on petrographic and mechanical properties of selected rocks of Pakistan, Bull. Eng. Geol. Env., 2016, Vol. 75, No. 3. — P. 1341 – 1360.
31. Yilmaz N. G., Yurdakul M., and Goktan R. M. Prediction of radial bit cutting force in high-strength rocks using multiple linear regression analysis, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2007, Vol. 44. — P. 962 – 970.
32. Hair J. F., Black W. C., Babin B. J., and Anderson R. E. Multivariate data analysis, 7th Edition, Prentice Hall, New York, 2009.
33. Deliormanli A. H. Cerchar abrasivity index (CAI) and its relation to strength and abrasion test methods for marble stones, Construction Building Materials, 2012, Vol. 30. — P. 16 – 21.
34. Gokceoglu C. and Zorlu K. A fuzzy model to predict the uniaxial compressive strength and the modulus of elasticity of a problematic rock, Eng. Applicat. Artificial Intelligence, 2004, Vol. 17. — P. 61 – 72.
ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 691.32
ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ КАОЛИНА И БАЗАЛЬТА НА ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕОПОЛИМЕРНОГО БЕТОНА
М. Амин, С. Судибио, Д. К. Биравидха, К. Иснугрохо, Ф. Бахфи, С. Сяфриади, С. Септиана, Б. Динда Ерлангга
Исследовательский центр горнодобывающих технологий,
E-mail: fathanbahfie@gmail.com/fath007@brin.go.id,
Южный Лампунг, пров. Лампунг, 35361, Индонезия
Университет Лампунга,
Бандар-Лампунг, пров. Лампунг, 35141, Индонезия
Исследовательский центр геотехнологий,
Бандунг, Западная Ява, 40135, Индонезия
Изучено влияние содержания каолина и базальта на характеристики геополимерного бетона (образцы K1 – K5). Время сушки образцов в форме куба составляло 4 ч при температурах 40, 50 и 60 ºC, образцов в форме цилиндра — 9 ч при температуре 70 и 90 ºС. Наиболее прочным геополимером оказался образец K4 в форме цилиндра, высушенный при температуре 90 ºС, прочность которого составила 8.075 МПа. Плотность образца K2 в форме куба, высушенного при температуре 60 ºС, находилась в диапазоне 1.26 – 1.94 г/см3. Доминирующими соединениями в геополимерном бетоне являются кремниево-алюминиевые соединения, также в бетоне сформировались фазы кварца, анортита и мусковита.
Каолин, базальт, амортит, геополимерный бетон, характеристики, прочность на сжатие, плотность бетона
DOI: 10.15372/FTPRPI20240111
EDN: GBCDRD
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Amin M. and Suharto. Production of environmentally friendly geopolymer cement made from basalt minerals for the prosperity of Lampung, J. Res. Development Innovation, 2017, Vol. 05, No. 1.
2. Rangan B. V. Geopolymer concrete for environmental protection, The Indian Concrete J., 2014, Vol. 88. — P. 41 – 48.
3. McLellan B. C., Williams R. P., Lay J., Riessen A. V., and Corder G. D. Costs and carbon emissions for geopolymer pastes in comparison to ordinary Portland cement, J. Cleaner Prod., 2011, Vol. 19, No. 9. — P. 1080 – 1090.
4. Das S. K., Mishra J., and Mustakim S. M. An overview of current research trends in geopolymer concrete, Int. Res. J. Eng. Technol., 2018, Vol. 05, No. 11.
5. Duxon P and Provis J. L. Designing precursors for geopolymer cements, J. Amer. Ceramic Soc., 2008, Vol. 91, No. 12. — P. 3864 – 3869.
6. Duxon P., Fernandez J. A., Provis J. L., Luckey G. C., Palomo A., and Van Deventure J. S. J. Geopolymer technology: the current state of the art, J. Mater. Sci., 2007, Vol. 42. — P. 2917 – 2933.
7. Xu H. and Van Deventer J. S. J. The geopolymerisation of alumino-silicate minerals, Int. J. Miner. Proc., 2009, Vol. 59. — P. 247 – 266.
8. Komnitsas K. A. Potential of geopolymer technology towards green building sand sustainable cities, Procedia Eng., 2011, Vol. 21. — P. 1023 – 1032.
9. Matter J. M., and Kelemen P. B. Permanent storage of carbon dioxide in geological reservoirs by mineral carbonate, Nat. Geosci., 2009, Vol. 2, No. 12. — P. 837 – 841.
10. Lipman P. W., Prostka H. J., and Christiansen R. L. Cenozoic volcanism and plate-tectonic evolution of the western united states, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series, 1972, A 271 (1213). — P. 217 – 248.
11. Murray H. H. Structural variations in some kaolinites in relation to dehydrated halloy site, Amer. Mineralogist, 2004, Vol. 39. — P. 97 – 108.
12. Barbosa V. F. F., MacKenzie K. J. D., and Thaumaturgo C. Synthesis and characterization of materials based on inorganic polymers of alumina and silica: sodium polysialate polymers, Int. J. Inorganic Mater., 2000, Vol. 2, No. 4. — P. 309 – 317.
13. Hariska E., Kasman, and Ulum S. Analysis of physical and mechanical properties of geopolymer concrete with fly ash-based binders from PLTU MPANAU, Gravity J., 2019, Vol. 18, No. 1.
14. Dong J. F., Wang Q. Y., and Guan Z. W. Material properties of basalt fiber reinforced concrete made with recycled earthquake waste, Construction Build Material, 2017, Vol. 31. — P. 241 – 251.
15. Riswati B., Nurhayati, and Subaer. Development of fly ash and rice huskash-based geopolymer concrete for underwater structural applications, J. Sci. Physics Education, 2017, Vol. 13, No. 3. — P. 287 – 291.
16. Dudek M. and Sitarz M. Analysis of changes in the microstructure of geopolymer mortar after exposure to high temperatures, Materials (Basel) Sep., 2020, Vol. 13, No. 19. — 4263.
УДК 622.272
ЗАМЕЩЕНИЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА ЗОЛОЙ-УНОСОМ С НИЗКИМ СОДЕРЖАНИЕМ КАЛЬЦИЯ В СОСТАВЕ ЗАКЛАДОЧНОЙ СМЕСИ
Тао Сюй, И Фу
Фуцзяньский политехнический институт информационных технологий,
Е-mail: xtgreat@163.com, провинция Фуцзянь, Китай
Компания Zijin Mining Group Co., Ltd.,
провинция Фуцзянь, Китай
Изучена частичная замена портландцемента на золу-унос с низким содержанием кальция при изготовлении закладочной смеси на металлорудной подземной шахте Китая. Установлено, что прочность на сжатие образцов смеси при частичной замене портландцемента на активированную золу-унос увеличилась. При доле активированной золы-уноса в составе связующего материала 29.8 %, выдержке 28 сут и соотношении связующего материала к хвостам 1 : 6 прочность на сжатие образцов закладочной смеси составила 3.9 МПа, превышая ее в 1.95 раза в образцах с содержанием только портландцемента. Частичная замена портландцемента на активированную золу-унос снижает затраты на производство закладочной смеси на 28.7 %, что дает значительную экономическую выгоду при ведении закладочных работ.
Зола-унос с низким содержанием кальция, закладочная цементная смесь, замена связующего материала, активация, прочность на одноосное сжатие, экономическая оценка
DOI: 10.15372/FTPRPI20240112
EDN: GLRENX
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Qi C. C. and Fourie A. Cemented paste back?ll for mineral tailings management: review and future perspectives, Miner. Eng., 2019, Vol. 144. — P. 1 – 21.
2. Fall M., Benzaazoua M., and Ouellet S. Experimental characterization of the in?uence of tailings fineness and density on the quality of cemented paste back?ll, Miner. Eng., 2005, Vol. 18. — P. 41 – 44.
3. Wang Q. Y., Wang H. L., and Ren X. Y. The issues of mine backfill and the low-cost backfill technique, Min. R & D, 2016, Vol. 36. — P. 42 – 44.
4. Fall M. and Benzaazoua M. Modeling the effect of sulphate on strength development of paste backfill and binder mixture optimization, Cement Concrete Res., 2005, Vol. 35. — P. 301 – 314.
5. Hossein M., Tahira M. M., and Sayyed M. I. Strength and transport properties of concrete composites incorporating waste carpet fibres and palm oil fuel ash, J. Build. Eng., 2018, Vol. 20. — P. 156 – 165.
6. Daniel A. J., Sivakamasundari S., and Nishanth A. Study on partial replacement of silica fume based geopolymer concrete beam behavior under torsion, Procedia Eng., 2017, Vol. 173. — P. 732 – 739.
7. Marvila M. T., Azevedo A. R. G. D., Oliveira L. B. D. Xavier G. C., and Vieira C. M. F. Mechanical, physical and durability properties of activated alkali cement based on blast furnace slag as a function of % Na2O, Case Stud. Constr. Mater., 2021, Vol. 15. — P. 1 – 12.
8. EwgrEl-Gamal S. M. A., Amin M. S., and Ramadan M. Hydration characteristics and compressive strength of hardened cement pastes containing nano-metakaolin, HBRC J., 2017, Vol. 13. — P. 114 – 121.
9. Lubeck A., Gastaldini A. L. G., Barin D. S., and Siqueira H. C. Compressive strength and electrical properties of concrete with white Portland cement and blast-furnace slag, Cement Concrete Comp., 2012, Vol. 34. — P. 392 – 399.
10. Sajedi F. Mechanical activation of cement-slag mortars, Constr. Build. Mater., 2012, Vol. 26. — P. 41 – 48.
11. Escalante J. I., Gomez L. Y., Johal K. K., Mendoza G., and Mendez J. Reactivity of blast-furnace slag in Portland cement blends hydrated under different conditions, Cement Concrete Res., 2001, Vol. 31. — P. 1403 – 1409.
12. Mashifana T. and Sithole T. Clean production of sustainable backfill material from waste gold tailings and slag, J. Clean. Prod., 2021, Vol. 308. — P. 1 – 12.
13. Min C. D., Shi Y., and Liu Z. X. Properties of cemented phosphogypsum (PG) backfill in case of partially substitution of composite Portland cement by ground granulated blast furnace slag, Constr. Build. Mater., 2021,Vol. 305. — P. 1 – 9.
14. Liu L., Ruan S. S., Qi C. C., Zhang B., Tu B. B., Yang Q., and K. Song I. I. L. Co-disposal of magnesium slag and high-calcium fly ash as cementitious materials in back?ll, J. Clean. Prod., 2021, Vol. 279. — P. 1 – 13.
15. Chindaprasirt P., Chareerat T., Hatanaka S., and Cao T. High-strength geopolymer using fine high-calcium fly ash, J. Mater. Civil. Eng., 2011, Vol. 23. — P. 264 – 270.
16. Chindaprasirt P., Silva P. D., Sagoe-Crentsil K., and Hanjitsuwan S. Effect of SiO2 and Al2O3 on the setting and hardening of high calcium fly ash-based geopolymer systems, J. Mater. Sci., 2012, Vol. 47. — P. 4876 – 4883.
17. Fernandez-Jimenez A., Garcia-Lodeiro I., Maltseva O., and Palomo A. Mechanical-chemical activation of coal fly ashes: An effective way for recycling and make cementitious materials, Front. Mater., 2019, Vol. 6. — P. 1 – 12.
18. Fu X. R., Li Q., Zhai J. P., Sheng G. H., and Li F. H. The physical-chemical characterization of mechanically-treated CFBC fly Ash, Cement Concrete Comp., 2008, Vol. 30. — P. 220 – 226.
19. Liu B. J., Shi J. Y., Liang H., Jiang J. Y., Yang Y. X., and He Z. H. Synergistic enhancement of mechanical property of the high replacement low-calcium ultrafine fly ash blended cement paste by multiple chemical activators, J. Build. Eng., 2020, Vol. 32. — P. 1 – 11.
20. Zhu H. B., Gou H. X., Zhou H. Y., and Jiang Z. W. Microscopic analysis of nano-modified fly ash by fluidized bed reactor-vapor deposition, Constr. Build. Mater., 2020, Vol. 260. — P. 1 – 12.
21. Bull A. J. and Fall M. Thermally induced changes in metalloid leachability of cemented paste backfill that contains blast furnace slag, Miner. Eng., 2020, Vol. 156. — P. 1 – 12.
22. Aughenbaugh K. L., Stutzman P., and Juenger M. C. G. Identifying glass compositions in fly ash, Front. Mater., 2016, Vol. 3. — P. 1 – 10.
23. Du Z. W., Chen S. J., Wang S., Liu R., Yao D. H., and Mitri H. S. Influence of binder types and temperatures on the mechanical properties and microstructure of cemented paste backfill, Adv. Civ. Eng., 2021, Vol. 6652176. — P. 1 – 10.
24. Sun Q., Tian S., Sun Q. W., Li B., Cai C., Xia Y. J., Wei X., and Mu Q. W. Preparation and microstructure of fly ash geopolymer paste backfill materia, J. Clean. Prod., 2019, Vol. 225. — P. 376 – 390.
ГОРНОЕ МАШИНОВЕДЕНИЕ
УДК 622.6
ОПТИМИЗАЦИЯ КОНТУРА ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ НАСЫПНОЙ МАССЫ ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА
А. А. Ордин, А. М. Никольский, М. А. Грищенко
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: ordin@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий,
просп. Академика Лаврентьева, 6, 630090, г. Новосибирск, Россия
Изложена постановка задачи оптимизации контура поперечного сечения насыпной горной массы и кинематических параметров ленточного конвейера. Приведено аналитическое решение по определению оптимального угла наклона боковых роликов и контура поперечного сечения насыпной массы на ленте. Показано влияние угла естественного откоса на изменение оптимального контура поперечного сечения насыпной горной массы на ленте конвейера. Приведены результаты оптимизации скорости движения и ускорения ленты конвейера в пусковой период. Установлено влияние угла наклона боковых роликов на силу трения качения.
Шахта, ленточный конвейер, насыпная горная масса, контур поперечного сечения, ролики, кинематические параметры, производительность, сила трения, оптимизация
DOI: 10.15372/FTPRPI20240113
EDN: WFCFVB
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Зенков Р. Л., Петров М. М. Конвейеры большой мощности. — М.: Машиностроение, 1964. — 426 с.
2. ОСТ 12.14.130-79. Конвейеры ленточные шахтные. Методика расчета. — М.: МУП СССР, 1980. — 70 с.
3. ГОСТ 20-85. Ленты конвейерные резинотканевые. Технические условия. — М.: Госстандарт, 1985.
4. Госстандарт РФ № 476-ст. Конвейеры шахтные ленточные. — М.: Госстандарт, 2002. — 27 с.
5. Шахмейстер Л. Г., Солод Г. И. Подземные конвейерные установки. — М.: Недра, 1976. — 432 с.
6. Шахмейстер Л. Г., Дмитриев В. Г. Расчет ленточных конвейеров для шахт и карьеров. — М.: МГИ, 1972. — 298 с.
7. Пертен Ю. А. Конвейеры, справочник. — М.: Машиностроение, 1984. — 155 с.
8. Солод В. И., Гетопанов В. Н., Рачек В. М. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов. — М.: Недра, 1982. — 350 с.
9. Конвейеры ленточные. Проектирование и расчеты. НВ-542-90. — Новосибирск: ООО “Сибгипрошахт”, 1990.
10. Пертен Ю. А. Конвейерные системы. — СПб.: Профессионал, 2008. — 230 с.
11. Рудничный транспорт и механизация вспомогательных работ / Ю. А. Кондрашин, В. К. Колояров, С. И. Ястремский, Г. Г. Меграбян, Н. Н. Саетов. — М.: Горн. кн., 2010. — 534 с.
12. Руководство эксплуатации конвейерных лент. — Курск: Резинотехника, 2007. — 93 с.
13. Ордин А. А., Тимошенко А. М., Ботвенко Д. В., Никольский А. М. Обоснование оптимальной длины и производительности очистного забоя при отработке мощного угольного пласта шахты “Талдинская-Западная-1” // Уголь. — 2019. — № 3. — C. 50 – 54.
14. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности “Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых”. Утв. 08.12.2020 г. Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору № 505, зарегистрированы Минюстом России 21.12.2020 г., регистр. № 61651.
15. Ордин А. А., Никольский А. М. Подугольников Е. В. Обоснование рациональных технических параметров многоприводных высокопроизводительных ленточных конвейеров // ФТПРПИ. — 2023. — № 2. — C. 91 – 102.
УДК 622.35 : 679.8.053
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ НА АЛМАЗНО-КАНАТНУЮ ПИЛУ КАМНЕРАСПИЛОВОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
М. В. Секретов, М. Г. Рахутин
Университет науки и технологии МИСиС,
E-mail: mv.sekretov@misis.ru, Ленинский проспект, 4, 119991, г. Москва, Россия
Представлен геометрический и силовой анализ системы “алмазно-канатная пила — распиливаемый блок”. Определены силы трения алмазно-канатной пилы о блок при параболической корректировке траектории канатного распиливания. Построены графики зависимостей силы распиливания от горизонтальных координат блока при разных значениях фокального коэффициента параболы. Дано описание фактической траектории распиливания монолитов и блоков. Получен коэффициент повышения нагрузки для начальной стадии рабочей операции. С использованием разработанной методики для фактической траектории распиливания выполнен прочностной анализ алмазных сегментов алмазно-канатного распиловочного оборудования, построены эпюры напряжений в алмазном сегменте с острой и скругленной кромкой. Рассчитана зависимость максимальных напряжений в алмазных сегментах со скругленной кромкой от радиуса скругления.
Добыча блоков из камня, распиливание блоков, крепкая горная порода, алмазно-канатный распиловочный станок, параболическая траектория распиливания, коэффициент трения, сила распиливания, алмазный сегмент, кромка алмазного сегмента
DOI: 10.15372/FTPRPI20240114
EDN: WGBMRQ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Павлов Ю. А., Светляков А. В., Моторный Н. И. Индустрия декоративного камня: мировой уровень и перспективы развития в России // ГИАБ. — 2022. — № 1. — С. 162 – 178.
2. Lucisano G. Studio e sperimentazione di leghe ad elevata deformazione per applicazioni nel settore Della prima lavorazione di materiali lapidei, Alma Mater Studiorum Universita di Bologna, 2012. — 68 p.
3. Dassanayake A., Samarakoon A. U., Chaminda S. P., Jayawardena C. L., Kondage Y. S., and Kannangara T. T. A review on dimension stone extraction methods, Preprints, 2023. — 16 p.
4. Pershin G. D., Karaulov N. G., and Ulyakov M. S. Selection of high-strength dimension stone cutting method, considering natural jointing, J. Min. Sci., 2015, Vol. 51, No. 1. — P. 129 – 137.
5. Першин Г. Д, Караулов Г. А., Караулов Г. А. Добыча блоков мрамора алмазно-канатными пилами. — Магнитогорск: МГТУ им. Г. И. Носова, 2003. — 103 с.
6. Rasti A., Adarmanabadi H. R., and Sahlabadi M. R. Effects of controllable and uncontrollable parameters on diamond wire cutting performance using statistical analysis: a case study, Rudarsko-geolosko naftni zbornik, 2021, Vol. 36, No. 4. — P. 21 – 32.
7. Konstanty J. The mechanics of sawing granite with diamond wire, Int. J. Advanced Manufacturing Technol., 2021, Vol. 116. — P. 2591 – 2597.
8. Pershin G. D. and Ulyakov M. S. Analysis of the effect of wire saw operation mode on stone cutting cost, J. Min. Sci., 2014, Vol. 50, No. 2. — P. 310 – 318.
9. Першин Г. Д., Уляков М. С., Пшеничная Е. Г., Габбасов Б. М. Энергетический метод расчета производительности алмазно-канатных машин при добыче облицовочного камня // Вестн. МГТУ им. Г. И. Носова. — 2016. — Т. 14. — № 2. — С. 18 – 24.
10. Wu H. Wire sawing technology: а state-of-the-art review, Precision Eng., 2015. — P. 1 – 9.
11. Gomes D., Araujo A., Marques R., Patricio J., Lopez V., and Santos R. M. Damage and failure evaluation of diamond wire for multi-wire sawing of hard stone blocks through modelling and numerical simulation, MATEC Web Conf., 2021, Vol. 349. — 04001.
12. Denkena B., Bergmann B., and Rahner B. H. A novel tool monitoring approach for diamond wire sawing, Prod. Eng., 2021, Vol. 16, No. 4. — P. 561 – 568.
13. Zhang L., Ru C., Wang L., Zhu Z., and Zhao C. Analysis of impact characteristics of diamond-beaded rope and its influence on cutting efficiency and life, J. Physics: Conf. Series, 2019. — P. 1 – 7.
14. Fu M., Zhang P., and Wang F. Modal analysis and experimental investigation into vibration of the diamond-beaded rope based on lumped mass, J. Low Frequency Noise Vibration and Active Control, 2022, Vol. 41, No. 1. — P. 12 – 26.
15. Wang L.-L., Pei Y.-C., Zhang H., Wang B., Liu Q.-J., Wang D.-X., Wang B.-H., and Sui W.-C. An improved normal sawing force model with spherical abrasive particles for ultrasonic assisted inner diameter sawing, Preprint, 2022, Vol. 24. — P. 1 – 24.
16. Liu T., Ge P., Bi W., and Gao Y. A new method of determining the slicing parameters for fixed diamond wire saw, Materials Sci. in Semiconductor Proc., 2020, Vol. 120, No. 12 — 105252.
17. Тарг С. М. Курс теоретической механики. — М.: Высш. шк., 1986. — 416 с.
18. Картавый Н. Г., Сычев Ю. И., Волуев И. В. Оборудование для производства облицовочных материалов из природного камня. — М.: Машиностроение, 1988. — 240 с.
19. Канатников А. Н., Крищенко А. П. Аналитическая геометрия. — М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. — 388 с.
20. Геворкян П. С. Высшая математика. Линейная алгебра и аналитическая геометрия. — М.: Физматлит, 2011. — 208 с.
21. Белоцерковский Д. Л. Кривые второго порядка на плоскости: методическое пособие. — М.: РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина, 2009. — 42 с.
22. Liang H., Feng J., Liu J., Zhang S., and Mao G. Analysis of adaptive adjustment mechanism for diamond beaded rope of wire saw, Sci. Advanced Materials, 2022, Vol. 14, No. 11. — P. 1756 – 1769.
23. Liu B. C., Zhang Z. P., and Sun Y. H. Sawing trajectory and mechanism of diamond wire saw, Key Eng. Materials, 2004, Vol. 259 – 260. — P. 395 – 400.
24. Ahn S. K. Framework for investigating wire saw rock cutting, Int. J. Mach. Tools and Manufacture, Vol. 155. — 103581.
25. Дьяконов В. П., Абраменкова И. В. Mathcad 8 PRO в математике, физике и Internet. — М.: Нолидж, 2000. — 512 с.
ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622.765, 531.011
ПОВЕДЕНИЕ ФЛОТАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА “МИНЕРАЛЬНАЯ ЧАСТИЦА – ПУЗЫРЕК” В СЛАБОВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ В ПРОЦЕССЕ ФЛОТАЦИИ
С. А. Кондратьев, Н. П. Мошкин
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: kondr@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН,
просп. Лаврентьева, 15, 630090, г. Новосибирск, Россия
Новосибирский государственный университет,
ул. Пирогова, 1, 630090, г. Новосибирск, Россия
Рассмотрена динамика газового пузырька с минеральной частицей в слабовязкой жидкости. Модель взаимодействия газового пузырька и минеральной частицы представлена сопряженной системой дифференциально-алгебраических уравнений. Описание динамики возмущений системы проводится на основе лагранжева формализма. Модель учитывает колебания поверхности пузырька и прикрепленной к ней твердой цилиндрической частицы в бесконечном объеме идеальной несжимаемой жидкости. Капиллярная сила, удерживающая частицу на пузырьке, обусловлена формой поверхности мениска, которая определяет контактный угол. Разложение в ряд по многочленам Лежандра используется для представления малых осесимметричных колебаний системы “частица – пузырек”. Потенциальная и кинетическая энергии комплекса выражаются через коэффициенты этого ряда. Результирующее безвихревое поле скорости позволяет учесть эффект вязкости, принимая в расчет локальные скорости диссипации энергии.
Флотационное обогащение, минеральная частица, пузырек газа, поверхностные колебания газового пузырька, вязкая жидкость
DOI: 10.15372/FTPRPI20240115
EDN: YGMOXQ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Rayleigh J. W. S. On the capillary phenomena of jets, Proc. R. Soc. London, 1879, Vol. 29. — P. 71 – 97.
2. Vejrazka J., Vobecka L., and Tihon J. Linear oscillations of a supported bubble or drop, Phys. Fluids, 2013, Vol. 25. — 062102.
3. Ceschia M. and Nabergoj R. On the motion of a nearly spherical bubble in a viscous liquid, Phys. Fluids, 1978, Vol. 21. — P. 140 – 142.
4. Shaw S. J. Translation and oscillation of a bubble under axisymmetric deformation, Citation: Phys. Fluids, 2006, Vol. 18. — 072104.
5. Shaw S. J. The stability of a bubble in a weakly viscous liquid subject to an acoustic traveling wave, Phys. Fluids, 2009, Vol. 21. — 022104.
6. Shaw S. J. Nonspherical sub-millimeter gas bubble oscillations: Parametric forcing and nonlinear shape mode coupling, Phys. Fluids, 2017, Vol. 29. — 122103.
7. Harkin A. A., Kaper T. J., and Nadim A. Energy transfer between the shape and volume modes of a nonspherical gas bubble, Phys. Fluids, 2013, Vol. 25. — 062101.
8. Ильгамов М. А., Косолапова Л. А., Малахов В. Г. Движение пузырька газа в жидкости с учетом искажения его сферической формы // Вестн. ТГГПУ. — 2010. — № 3 (21).
9. Кондратьев С. А. Реагенты-собиратели в элементарном акте флотации. — Новосибирск: СО РАН, 2012. — 241 с.
10. Deryagin B. V. Theory of distortions of the plane surface of a liquid by small objects and its application to measurement of edge wetting angles of thin films of filaments and fibers, Dokl. Akad. Nauk SSSR, 1946, Vol. 51, No. 7. — P. 517 – 520.
11. Tovbin M. V., Chesha I. I., and Dukhin S. S. Investigation of properties of surface layer of liquids by the floating drop method, Kolloidn. Zh., 1970., Vol. 32, No. 5. — P. 771 – 777.
12. Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика. — М.: ГИФМЛ, 1959. — 700 с.
13. Кондратьев С. А., Мошкин Н. П. Взаимодействие минеральной частицы со свободным пузырьком воздуха в жидкости // ФТПРПИ. — 2020. — № 6. — С. 125 – 135.
14. Lamb H. Hydrodynamics, Cambridge U. P., Cambridge, England, 1932, reprinted by Dover, New York, 1945, 6th ed.
15. Бэтчелор Дж. Введение в динамику жидкости: пер. с англ. под ред. Г. Ю. Степанова. — М.: Мир, 1973. — 760 с.
УДК 549.086; 622.7
МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТРУДНООБОГАТИМЫХ СВИНЦОВО-ЦИНКОВЫХ РУД
Н. Ф. Усманова, Е. А. Бурдакова, И. И. Бакшеева, А. А. Плотникова, В. Н. Князев
Сибирский федеральный университет,
просп. Свободный, 79, 660041, г. Красноярск, Россия
Институт химии и химической технологии СО РАН,
Обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН,
E-mail: usmanowa.natalia@yandex.ru, ул. Академгородок, 50, стр. 24, 660036, г. Красноярск, Россия
Представлены результаты исследований вещественного состава двух проб свинцово-цинковой руды одного из рудных тел Горевского месторождения. Пробы характеризуются как труднообогатимые вследствие тонкой вкрапленности галенита, его сложных срастаний со сфалеритом; отличаются частичным замещением сульфида свинца англезитом и церусситом; наличием колломорфных образований галенита. Выполнены рентгенофазовый, химический, гранулометрический анализы исходных проб руды с распределением целевых элементов по классам крупности. Результаты флотационных исследований проб руды месторождения по селективной схеме с варьированием крупности в питании свинцового цикла, изучением различных реагентных режимов и последующего электронно-микроскопического анализа продуктов флотации подтвердили ее технологическую упорность.
Труднообогатимая свинцово-цинковая руда, галенит, англезит, церуссит, сфалерит, тонкая вкрапленность, оптическая и электронная микроскопия, флотация
DOI: 10.15372/FTPRPI20240116
EDN: YTBYZD
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Rahfeld A., Kleeberg R., Mockel R., and Gutzmer J. Quantitative mineralogical analysis of European Kupferschiefer ore, Miner. Eng., 2018, Vol. 115. — Р. 21 – 23.
2. Ghorbani Y., Becker M., Petersen J., Mainza A. N., and Franzidis J.-P. Investigation of the effect of mineralogy as rate-limiting factors in large particle leaching, Miner. Eng., 2013, Vol. 52. — Р. 38 – 51.
3. Santoro L., Boni M., Rollinson G. K., Mondillo N., Balassone G., and Clegg A. M. Mineralogical characterization of the Hakkari nonsulfide Zn(Pb) deposit (Turkey): The benefits of QEMSCAN, Miner. Eng., 2014, Vol. 69. — Р. 29 – 39.
4. Tiu G., Ghorbani Y., Jansson N., Wanhainen C., and Bolin N. J. Ore mineral characteristics as rate-limiting factors in sphalerite flotation: Comparison of the mineral chemistry (iron and manganese content), grain size, and liberation, Miner. Eng., 2022, Vol. 185. — 107705.
5. Дениз Туран М., Балаз П. Исследование свойств хвостов обогащения цинковой руды после механической активации в двух типах мельниц // ФТПРПИ. — 2020. — № 2. — С. 143 – 150.
6. Buchmann M., Schach E., Tolosana-Delgado R., Lei?ner T., Astoveza J., Kern M. Mockel R., Ebert D., Rudolph M., Van den Boogaart K. G., and Peuker U. A. Evaluation of magnetic separation efficiency on a Cassiterite-bearing Skarn ore by means of integrative SEM-based image and XRF – XRD data analysis, Miner., 2018, Vol. 8, No. 9. — 390 р.
7. Heinig T., Bachmann K., Tolosana-Delgado R., Van den Boogaart K. G., and Gutzmer J. Monitoring gravitational and particle shape settling effects on MLA sample preparation, Proc. IAMG Conf., Freiberg, Germany, 2015. — P. 200 – 206.
8. Kupka N., Tolosana-Delgado R., Schach E., Bachmann K., Heinig T., and Martin R. R as an environment for data mining of process mineralogy data: A case study of an industrial rougher flotation bank, Miner. Eng., 2020, Vol. 146. — 106111.
9. Minz F. E., Bolin N.-J., Lamberg P., Bachmann K., Gutzmer J., and Wanhainen C. Distribution of Sb minerals in the Cu and Zn flotation of Rockliden massive sulphide ore in north-central Sweden, Miner. Eng., 2015, Vol. 82. — P. 125 – 135.
10. Dehaine Q., Tijsseling L. T., Glass H. J., Tormananen T., and Butcher A. R. Geometallurgy of cobalt ores: A review, Miner. Eng., 2021, Vol. 160. — 106656.
11. Чантурия В. А., Миненко В. Г., Самусев А. Л., Копорулина Е. В., Рязанцева М. В. Извлечение циркония и редкоземельных элементов из растворов выщелачивания эвдиалитового концентрата // ФТПРПИ. — 2020. — № 4. — С. 138 – 148.
12. Горячев А. А., Беляевский А. Т., Макаров Д. В., Потапов С. С., Цветов Н. С. Переработка медно-никелевых руд посредством низкотемпературного обжига в смеси с сульфатом аммония // ФТПРПИ. — 2022. — № 3. — С. 116 – 125.
13. Матвеева Т. Н., Минаев В. А., Громова Н. К. Исследование характера закрепления комплексообразующих реагентов на поверхности рудных минералов методами оптической, сканирующей электронной и лазерной микроскопии // ФТПРПИ. — 2023. — № 4. — С. 168 – 175.
УДК 622.765.061 : 621.9.048.6
ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ СОБИРАТЕЛЯ СИЛЬВИНОВОЙ ФЛОТАЦИИ НА ЕГО СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА И КОЛЛОИДНОЕ СОСТОЯНИЕ
В. Е. Буров, В. З. Пойлов, И. С. Потапов, К. Г. Кузьминых
Пермский национальный исследовательский политехнический университет,
E-mail: vladimire.burov@gmail.com, Комсомольский проспект, 29, 614990, г. Пермь, Россия
Исследованы структурные и коллоидные свойства собирателя — солянокислого амина, обработанного ультразвуком, при сильвиновой флотации. На основании вязкостно-температурных зависимостей рассчитана свободная энергия Гиббса вязкого течения раствора солянокислого амина, необработанного и обработанного ультразвуком. Установлено, что амины, обработанные ультразвуком и добавленные в насыщенные водные растворы солей, более устойчивы к коагуляции. Исходя из результатов синхронного термического анализа, ИК-спектроскопии и рентгенофазового анализа, сделано заключение, что УЗ-обработка солянокислого амина незначительно увеличивает степень кристалличности амина. Результаты работы расширяют представление о влиянии ультразвуковой обработки на изменения структурных и коллоидных свойств собирателя, которые важны при оптимизации процессов флотации, а также для эффективности и устойчивости флотационного производства хлорида калия.
Собиратель, солянокислый амин, сильвиновая флотация, ультразвуковая обработка, динамическая вязкость, энергия активации Гиббса, коагуляция, мицеллярная структура
DOI: 10.15372/FTPRPI20240117
EDN: ZZKLXL
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Huang Z., Cheng C., Zhong H., Li L., Guo Z., Yu X., He G., Han H., Deng L., and Fu W. Flotation of sylvite from potash ore by using the Gemini surfactant as a novel flotation collector, Miner. Eng., 2019, Vol. 132. — P. 22 – 26.
2. Дихтиевская Л. В., Шломина Л. Ф., Осипова Е. О., Шевчук В. В., Можейко Ф. Ф. Флотационное обогащение калийных руд // Изв. НАН Беларуси. Серия хим. наук. — 2019. — Т. 55. — № 3. — С. 277 – 287.
3. Шакиров Т. Р. Исследование процессов выщелачивания в технологии получения калийных удобрений из карналлитовых пород // Вестн. Технологического ун-та. — 2022. — Т. 25. — № 6. — С. 54 – 57.
4. Bachurin B. A. and Khokhriakova E. S. Technogenic-mineral formations of potash processing: forming, transformation, ecological evaluation, European Association Geoscientists and Engineers, 2020. — P. 1 – 8.
5. Laskowski J. S. From amine molecules adsorption to amine precipitate transport by bubbles: A potash ore flotation mechanism, Miner. Eng., 2013, Vol. 45. — P. 170 – 179.
6. Li E., Liang H., Du Z., Li D., and Cheng F. Adsorption process of Octadecylamine Hydrochloride on KCl crystal surface in various salt saturated solutions: Kinetics, isotherm model and thermodynamics properties, J. Molecular Liquids, 2016, Vol. 221. — P. 949 – 953.
7. Poilov V. Z., Burov V. E., Gallyamov A. N., and Fedotova O. A. Sonochemical activation of amine hydrochloric acid solution used as a collector in sylvinite ore flotation, Obogashchenie Rud, 2021, No. 5. — P. 15 – 26.
8. Колпащиков И. Г., Вахрушев В. В., Казанцев А. Л., Потапов И. С., Пойлов В. З., Алиферова С. Н. Исследование адсорбции активированного солянокислого амина на хлориде калия // Вестн. ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. — 2015. — № 1. — С. 40 – 48.
9. Kapiamba K. F. and Kimpiab M. The effects of partially replacing amine collectors by a commercial frother in a reverse cationic hematite flotation, Heliyon, 2021, Vol. 7, No. 3. — e06559.
10. Кондратьев С. А. Собирательная сила и избирательность флотационного реагента // ФТПРПИ. — 2021. — № 3. — С. 133 – 147.
11. Gu G., Song S., Du S., and Wang Y. The flotation behavior of chalcopyrite in the presence of bentonite in salt water containing Na+ and K+, Miner. Eng., 2022, Vol. 186. — 107767.
12. Sun K., Nguyen C. V., Nguyen N. N., and Nguyen A. V. Flotation surface chemistry of water-soluble salt minerals: from experimental results to new perspectives, Advances in Colloid and Interface Science, 2022, Vol. 309. — 102775.
13. Титков С. Н. Активация действия катионных реагентов-собирателей // Зап. Горн. ин-та. — 2005. — Т. 165. — С. 191 – 195.
14. Du H., Ozdemir O., Wang X., Cheng F., Celik M. S., and Miller J. D. Flotation chemistry of soluble salt minerals: from ion hydration to colloid adsorption, Min., Metal. Exp., 2014, Vol. 31, No. 1. — P. 1 – 20.
15. Bulatovic S. M. Handbook of flotation reagents: chemistry, theory and practice. 1. Flotation of sulfide ores, Amsterdam, Elsevier, 2007. — 458 p.
16. Titkov S. Flotation of water-soluble mineral resources, Int. J. Miner. Proc., 2004, Vol. 74, No. 1. — P. 107 – 113.
17. Chen Y., Truong V. N. T., Bu X., and Xie G. A review of effects and applications of ultrasound in mineral flotation, Ultrasonics Sonochemistry, 2020, Vol. 60. — 104739.
18. Mason T. J., Riera E., Vercet A., and Lopez-Buesa P. 13 — Application of ultrasound, Emerging Technol. for Food Processing, ed. D. Sun, London, Academic Press, 2005. — P. 323 – 351.
19. Dolatowski Z. J., Stadnik J., and Stasiak D. Applications of ultrasound in food technology, Acta Scientiarum Polonorum Technologia Alimentaria, 2007, Vol. 6, No. 3. — P. 88 – 99.
20. Козлов Д. Г., Тройных Н. А., Пищаков Д. А. Применение ультразвука в сельском хозяйстве // Тенденции развития технических средств и технологий в АПК: Матер. междунар. науч.-практ. конф. — 2021. — Т. 2. — С. 133 – 138.
21. Шибашова С. Ю. Одинцова О. И., Федоринов А. С. Перспективы технологического применения ультразвука в промышленности // Российский хим. журн. — 2014. — Т. 58. — № 2. — С. 90 – 97.
22. Федюшко Ю. М., Федюшко М. П. Экологический характер энергии ультразвуковых волн технологических процессов // Вестн. Аграрной науки Дона. — 2013. — № 4 (24). — С. 34 – 39.
23. Burov V. E., Poilov V. Z., Huang Z., Chernyshev A. V., and Kuzminykh K. G. Effect of sonochemical pretreatment of slurry depressors on sylvin flotation performance, Gornye nauki i tekhnologii = Min. Sci. and Technol. (Russia), 2022, Vol. 7, No. 4. — P. 298 – 309.
24. Burov V. E., Poilov V. Z., Sazhina M. M., and Huang Z. Effect of ultrasound on reagent compositions foaming properties used in mineral flotation, ChemChem Tech., 2022, Vol. 65, No. 9. — P. 81 – 89.
25. Масимов Э. А., Пашаев Б. Г., Гасанов Г. Ш., Гасанов Н. Г. Параметры активации вязкого течения воды, тяжелой воды и сверхтяжелой воды // Успехи современного естествознания. — 2015. — № 10. — С. 32 – 35.
26. Волкова Г. И., Прозорова И. В., Ануфриев Р. В., Юдина Н. В., Муллакаев М. С., Абрамов В. О. Ультразвуковая обработка нефтей для улучшения вязкостно-температурных характеристик // Нефтепереработка и нефтехимия. научно-технические достижения и передовой опыт. — 2012. — № 2. — С. 3 – 6.
27. Губайдуллин А. Т., Литвинов И. А., Самигуллина А. И., Зуева О. С., Рухлов В. С., Идиятуллин Б. З., Зуев Ю. Ф. Структура и динамика концентрированных мицеллярных растворов додецилсульфата натрия // Изв. АН. Серия Химическая. — 2016. — № 1. — С. 158 – 166.
28. Смирнова Н. А. Фазовое поведение и формы самоорганизации растворов смесей поверхностно-активных веществ // Успехи химии. — 2005. — Т. 74. — № 2. — С. 138 – 154.
29. Александрович Х. М., Можейко Ф. Ф., Коршук Э. Ф., Маркин А. Д. Физикохимия селективной флотации калийных солей. — Минск: Наука и техника, 1983. — 272 с.
30. Миттела К. Мицеллообразование, солюбилизация и микроэмульсии. — М.: Мир, 1980. — 579 с.
УДК 622.7
ИЗВЛЕЧЕНИЕ ИЗ ПРИБРЕЖНЫХ ПЕСКОВ РОССЫПНЫХ МИНЕРАЛОВ, СОДЕРЖАЩИХ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Р. Б. Рао, Б. Мийшра, Д. Сингх
Институт технологии минералов и материалов,
Е-mail: bhimaraoscientist1978@gmail.com, г. Бхубанешвар, Индия
Компания Indian Rare Earths (India) Limited,
Е-mail: brmirel3662@gmail.com, г. Чатрапур, Индия
Рассмотрен технологический процесс извлечения монацита и циркона. Установлено, что из прибрежного песка с содержанием 0.0096 % монацита и 0.028 % циркона можно получить концентрат монацита с содержанием 97.90 % и извлечением 61.20 % и концентрат циркона с содержанием 98.70 % и извлечением 21.50 %.
Редкоземельные элементы, монацит, циркон, обогащение минералов, винтовой сепаратор, россыпные минералы, электростатический сепаратор, магнитный сепаратор
DOI: 10.15372/FTPRPI20240118
EDN: SZRQGQ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Twaiq O., Bhatti T. M., Zaza R., and Al-Awah H. Beneficiation of light rare earth elements from dubeydib heavy mineral sands deposits, South Jordan, The Nucleus, 2023, Vol. 20, No. 2.
2. Routray S. and Rao R. B. Beneficiation and characterization of detrital zircons from beach sand and red sediments in India, J. Miner. Mater. Characterization Eng., 2011, Vol. 15, No. 11. — P. 1409 – 1428.
3. Kim K. and Jeong S. Separation of monazite from placer deposit by magnetic separation, Minerals, 2019, Vol. 9. — 149.
4. Cui H. and Anderson C. G. Alternative flowsheet for rare earth beneficiation of bear lodge ore, Minerals Eng., 2017, Vol. 110. — P. 166 – 178.
5. Dieye M., Thiam M. M., Geneyton A., and Gueye M. Monazite recovery by magnetic and gravity separation of medium grade zircon concentrate from Senegalese heavy mineral sands deposit, J. Miner. Mater. Characterization Eng., 2021, Vol. 9. — P. 590 – 608.
6. Jordens A., Ying Ping Cheng, Waters K. E. A review of the beneficiation of rare earth element bearing minerals, Miner. Eng., 2013, Vol. 41. — P. 97 – 11.
7. Jordens A., Sheridan R. S., Rowson N. A., and Waters K. E. Processing a rare earth mineral deposit using gravity and magnetic separation, Miner. Eng., 2014, Vol. 62. — P. 9 – 18.
8. Abeidu A. M. The separation of monazite from zircon by flotation, J. Less-Common Metals, 1972, Vol. 29, No. 2. — P. 113 – 119.
9. Fuxing Zhu, Zhanshan Ma, Guanjin Gao, Kehui Qiu, and Weixing Peng. Process mineralogy of vanadium titanomagnetite ore in panzhihua, China, Separations, 2023, Vol. 10, No. 3. — 147.
10. Nie Wen-Lin, Zhang Qian, Yang Xiao-Yong, Feng Qi-Cheng, Wen Shu-Ming, Zhou Yao-Wen, Liu Jun-Bo, and Yang Xiu-Zhu. A study of the process mineralogy of vanadium-titanium magnetite electric furnace slag, Acta Petrologica Mineralogica, 2021, Vol. 40, No. 3. — P. 542 – 550.
11. Lu Xianzhi, Lu Peiyao, Chen Yingjie, Ding Zhan, Yu Pan, and Bai Shaojun. Study on process mineralogy of ilmenite in Yunnan province, J. Multipurpose Utilizat. Miner. Res., 2022, Vol. 2. — P. 206 – 210.
12. Jiang Ying, Li Bo, Liang Dongyun, and Zhang Lili. Study on process mineralogy for a weathered clay type titanium ore, Multipurpose Utilizat. Miner. Res., 2020, Vol. 6. – P. 31 – 36.
13. Philander C. and Rozendaal A. A process mineralogy approach to geometallurgical model refinement for the Namakwa Sands heavy minerals operations, west coast of South Africa, Miner. Eng., 2014, Vol. 65. — P. 9 – 16.
14. Li Xiaoyu and Zhou Mangeng. Process mineralogy research on the titanium concentrate from a mining field Panxi region, Multipurpose Utilizat. Miner. Res., 2009, Vol. 1. — P. 24 – 24.
15. Unchui Zhang, Chengxiu Li, and Lingxi Zeng. Study on process mineralogy and titanium separation of Ti-bearing EAF slag, Advanced Mater. Res., 2013, Vol. 734 – 737. — P. 1097 – 1103.
16. Singh D., Mishra B. R., Basu S., and Rao R. B. Process mineralogy for the development of a flowsheet to recover monazite from offshore placer deposit, J. Inst. Eng. India, 2023, Ser. D. — P. 1 – 11.
ГОРНАЯ ЭКОЛОГИЯ И НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЕ
УДК 556.33:622.341.1
ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЗАКАЧКИ ДРЕНАЖНЫХ ВОД ЯКОВЛЕВСКОГО РУДНИКА В ГЛУБОКИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ
Л. А. Еланцева, С. В. Фоменко
Белгородский государственный национальный исследовательский университет,
Е-mail: Elantseva@bsu.edu.ru, SVFomenko@rambler.ru,
ул. Победы, 85, 308015, г. Белгород, Россия
Для системы осушения Яковлевского рудника исследуется возможность закачки отбираемых дренажных вод в глубокие геологические структуры. Данная проблема обусловлена увеличением высоты зоны водопроводящих трещин и интенсификацией гидравлической связи между нижнекаменноугольным и руднокристаллическим водоносными горизонтами вследствие увеличения мощности выработанного пространства при выходе рудника на производственную мощность 5 млн т, что может привести к прорывам вод в подземные горные выработки. Выполнено прогнозное моделирование совместной работы системы осушения и участков закачки дренажных вод нижнекаменноугольного водоносного горизонта с целью обеспечения безопасных условий ведения горных работ.
Яковлевский рудник, система осушения, нижнекаменноугольный водоносный горизонт, водопонижающие скважины, наклонно-восстающие скважины, закачка дренажных вод
DOI: 10.15372/FTPRPI20240119
EDN: TKMLES
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Геология, гидрогеология и железные руды бассейна Курской магнитной аномалии (КМА). Т. 2. Гидрогеология и инженерная геология / под ред. А. Т. Бобрышева. — М.: Недра, 1972. — 479 с.
2. Гидрогеология СССР. Т. IV. Воронежская, Курская, Белгородская, Брянская, Орловская, Липецкая, Тамбовская области / под ред. А. Т. Бобрышева. — М.: Недра, 1972. — 499 с.
3. Оксанич И. Ф., Береснев В. С., Гордон А. В. и др. Осушение месторождений при строительстве железорудных предприятий. — М.: Недра, 1977. — 285 с.
4. Орлов В. П., Шевырев И. А., Соколов Н. А. Железные руды КМА. — М.: Геоинформмарк, 2001. — 615 с.
5. Протосян А. Г., Трушко В. Л. Прогноз устойчивости выработок в низкопрочных железистых рудах Яковлевского месторождения // ФТПРПИ. — 2013. — № 4. — С. 49 – 61.
6. Еланцева Л. А., Зайцев Д. А., Фоменко С. В. Гидрогеологические прогнозы в целях осушения месторождения алмазов им. В. Гриба // Изв. ТПУ. Инжиниринг георесурсов. — 2019. — Т. 330. — № 7. — С. 53 – 61.
7. Еланцева Л. А., Фоменко С. В. Прогноз изменения пьезометрической поверхности метегеро-ичерского водоносного комплекса подземного рудника “Интернациональный” (Якутия) // Вестн. ВГУ. Серия: Геология. — 2021. — № 2. — С. 94 – 102.
8. Еланцева Л. А., Фоменко С. В., Афанасьев А. Ю. Утилизация дренажных рассолов рудника “Удачный” методом обратной закачки // Горн. журн. — 2021. — № 8. — С. 71 – 75.
9. Гриневский С. О. Гидрогеодинамическое моделирование взаимодействия подземных и поверхностных вод. — М.: Инфра-М, 2020. — 153 с.
10. Su Y. and Davidson J. H. Modeling approaches to natural convection in porous media, Cham, Heidelberg, New York, Dordrecht, London, Springer, 2015, X. — 47 p.
11. Depner J. S. and Rasmussen T. C. Hydrodynamics of time-periodic groundwater flow, Diffusion Waves in Porous Media, Wiley AGU, 2017. — 324 p.
12. Ravshanov N., Abdullaev Z., and Khafizov O. Modeling the filtration of groundwater in multilayer porous media, Construction Unique Buildings Structures, 2020, Vol. 92.
13. Daliev S., Abdullaeva B., Kubyasev K., and Abdullaev O. Numerical study of filtration process of ground and pressure waters in multilayer porous media, Int. Conf. Materials Physics, Building Structures and Technologies in Construction, Industrial and Production Engineering (MPCPE-2020), 2020, Vol. 896.
14. Ravshanov N., Abdullaev Z., and Khafizov O. Numerical study of fluid filtration in three-layer interacting pressure porous formations, Int. Scientific Conf. “Construction Mechanics, Hydraulics and Water Resources Engineering” (CONMECHYDRO-2021), 2021, Vol. 264.
15. Лукнер Л., Шестаков В. М. Моделирование геофильтрации. — М.: Недра, 1976. — 407 с.
16. Фисун Н. В., Ленченко Н. Н. Динамика подземных вод. — М.: Науч. мир, 2016. — 267 с.