ФТПРПИ №1, 2025. Аннотации
ГЕОМЕХАНИКА
УДК [622.276.66:622.834]004.942
ВЛИЯНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРИЕНТИРОВКИ ИНИЦИИРУЮЩИХ ЩЕЛЕЙ НАПРАВЛЕННОГО ГИДРОРАЗРЫВА НА ДЕФОРМИРОВАНИЕ ПОРОД КРОВЛИ В ОКРЕСТНОСТИ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ
В. И. Клишин, Л. Д. Павлова, В. Н. Фрянов, А. Б. Цветков
Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН,
E-mail: kvi194917@mail.ru, Ленинградский проспект, 10, 650065, г. Кемерово, Россия
Сибирский государственный индустриальный университет,
E-mail: ld_pavlova@mail.ru, ул. Кирова, 42, 654007, г. Новокузнецк, Россия
Выполнена постановка краевой задачи для моделирования напряженно-деформированного состояния геомассива с учетом нелинейного характера деформирования пород в зонах влияния подземных горных выработок. Рассмотрены различные варианты расположения скважин для направленного гидроразрыва пород труднообрушаемой кровли, позволяющие снизить риск опасных геодинамических явлений при отработке пологого угольного пласта длинными очистными забоями. Результаты численного моделирования показали, что наиболее эффективным вариантом является расположение инициирующей щели в кровле пласта параллельно природному напластованию горных пород в углепородном массиве. Установлено, что существенное влияние инициирующие щели оказывают на уменьшение смещений пород кровли над забоем вследствие разгрузки массива горных пород между искусственной трещиной и отрабатываемым угольным пластом. Этот эффект усиливается при увеличении длины инициирующей щели до 10 – 20 м.
Угольный пласт, подземные выработки, труднообрушаемая кровля, моделирование, напряжения, деформации, остаточная прочность, инициирующие щели гидроразрыва
DOI: 10.15372/FTPRPI20250101
EDN: QWWOJM
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чернов О. И. Гидродинамическая стратификация монолитных пород в качестве способа управления труднообрушаемой кровли // ФТПРПИ. — 1982. — № 2. — C. 18 – 22.
2. Клишин В. И., Зворыгин Л. В., Лебедев А. В., Савченко А. В. Проблемы безопасности и новые технологии подземной разработки угольных месторождений. — Новосибирск: Новосибирский писатель, 2011. — 524 с.
3. Коровкин Ю. А., Савченко П. Ф. Теория и практика длиннолавных систем. — М.: Горн. дело, Киммерийский центр, 2012. — 808 с.
4. Клишин В. И., Опрук Г. Ю., Павлова Л. Д., Фрянов В. Н. Обоснование активных способов предразрушения подкровельной толщи при отработке мощных пологих пластов с выпуском угля // ФТПРПИ. — 2020. — № 3. — С. 75 – 84.
5. Безухов Н. И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. — М.: Высш. шк., 1968. — 512 с.
6. Писаренко Г. С., Можаровский Н. С. Уравнения и краевые задачи теории пластичности и ползучести. — Киев: Наукова думка, 1981. — 496 с.
7. Сдвижение горных пород и земной поверхности в главнейших угольных бассейнах СССР. — М.: Углетехиздат, 1958. — 250 с.
8. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. — СПб.: ВНИМИ, 1998. — 291 с.
9. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности “Инструкция по прогнозу динамических явлений и мониторингу массива горных пород при отработке угольных месторождений”. — М.: Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности, 2020. — 148 с.
10. Васидзу К. Вариационные методы в теории упругости и пластичности / пер. с англ. В. В. Кобелева, А. П. Сейраняна ; под ред. Н. В. Баничука. — М.: Мир, 1987. — 542 с.
11. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2020618595. Программный комплекс для моделирования геомеханических процессов в структурно неоднородном геомассиве при взаимном влиянии системы подземных горных выработок / В. Н. Фрянов, Л. Д. Павлова, А. Б. Цветков; ФГБОУ ВО Сиб. гос. индустр. ун-т // Фед. служба по интеллект. собств. — Дата регистр. 30 июля 2020.
12. Динник А. Н., Моргаевский А. Б., Савин Г. Н. Распределение напряжений вокруг подземных горных выработок / Тр. совещания по управлению горным давлением. — Л., М.: Академиздат СССР. Отделение технических наук, 1938. — С. 7 – 55.
13. Штумпф Г. Г., Рыжков Ю. А., Шаламанов В. А., Петров А. И. Физико- технические свойства горных пород и углей Кузнецкого бассейна. — М.: Недра, 1994. — 447 с.
14. Патутин А. В., Сердюков Л. А., Рыбалкин А. Н., Дробчик С. В. Результаты физического моделирования гидроразрыва пересекающихся скважин в неоднородном поле напряжений // ФТПРПИ. — 2024. — № 1. — С. 50 – 57.
15. Zhao W., Cheng Y., and Guo P. An analysis of the gas – solid plug flow formation: new insights into the coal failure process during coal and gas outbursts, Powder Technol., 2017, Vol. 305. — P. 39 – 47.
16. Sadavarte P., Pandey S., Maasakkers J. D., Lorente A., Borsdorff T., Hugo Denier van der Gon, Houweling S., and Aben I. Methane emissions from superemitting coal mines in Australia quantified using TROPOMI satellite observations, Env. Sci. Technol., 2021.
17. Ozgen Karacan C. and Ricardo A. Olea. Stochastic reservoir simulation for the modeling of uncertainty in coal seam degassification, Fuel, 2015, Vol. 148. — P. 87 – 97.
18. Huang Ruifeng. Prevention of CO in a working face with Z-type ventilation using the N00 longwall mining method: a case study, Min., Metall. Explor., 2023, No. 40. — P. 463 – 474.
19. Fan C. J., Li S., and Luo M. K. Coal and gas outburst dynamic system, Int. J. Min. Sci. Technol., 2017, No. 1. — P. 49 – 55.
20. Black D. J. Review of coal and gas outburst in Australian underground coal mines, Int. J. Min. Sci. Technol., 2019, Vol. 29, Issue 6. — P. 815 – 824.
21. Weiyong Lu, Wang Yonglong, and Zhang Xin. Numerical simulation on the basic rules of multihole linear codirectional hydraulic fracturing, Hindawi geofluids-volume, 2020, Article ID 6497368.
22. Инструкции по выбору способа и параметров разупрочнения кровли на выемочных участках. Утв. Мин. угольной пром-сти СССР 02.04.1990. — Л.: ВНИМИ, 1991 — 21 с.
УДК 622.234.573
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД ПО ДАВЛЕНИЮ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТРЕЩИН ГИДРОРАЗРЫВА В ОКРЕСТНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ВЫРАБОТКИ
А. В. Азаров, С. В. Сердюков
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: antonazv@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Представлены численные исследования о возможности использования давления распространения гидроразрыва массива горных пород вблизи горной выработки для оценки напряженного состояния среды. Разработка и тестирование предлагаемого подхода выполнено на основе результатов численных экспериментов трехмерного моделирования гидроразрыва вблизи цилиндрической полости. Для решения основных уравнений модели использовался расширенный метод конечных элементов. Установлены закономерности изменения давления распространения трещин гидроразрыва вблизи цилиндрической полости. Приведены соотношения для определения напряжений в случае однородного сжатия среды и в неоднородном поле, когда минимальное напряжение действует перпендикулярно оси полости. Исследовано, как изменяется ошибка при использовании предлагаемого метода в зависимости от соотношений между параметрами модели. Показано, что в некоторых случаях по траектории трещины гидроразрыва, ее выходу на поверхность полости и давлению распространения можно оценивать направление действия минимального напряжения.
Массив горных пород, горная выработка, напряженное состояние, гидравлический разрыв, давление распространения трещин, траектория разрыва, численное моделирование, расширенный метод конечных элементов, определение напряжений
DOI: 10.15372/FTPRPI20250102
EDN: NLSWRH
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Зубков А. В., Феклистов Ю. Г., Липин Я. И., Худяков С. В., Криницын Р. В. Деформационные методы определения напряженного состояния пород на объектах недропользования // Проблемы недропользования. — 2016. — № 4 (11). — С. 41 – 49.
2. Сентябов С. В., Карамнов Д. В. Методы определения первоначальных напряжений массива горных пород натурными измерениями // Проблемы недропользования. — 2023. — № 1 (36). — С. 54 – 63.
3. Amadei B. and Stephansson O. Rock stress and its measurement, Springer Science and Business Media, 2012.
4. Zheng M., Li S., Xu H., Liang Z., and Lu X. Investigation of the rock failure effect on overcoring stress relief test in deep hard rock, Bull. Eng. Geol. Env., 2023, Vol. 82, No. 9. — P. 353.
5. Yuqiao Q., Hua T., and Zhenjun W. Application of the modified borehole wall stress relief method in deep vertical boreholes, Int. J. Geomechanics, 2024, Vol. 24, No. 8. — 04024151.
6. Барышников В. Д., Качальский В. Г. Автоматизированный измерительный комплекс приборов для определения напряжений в массиве горных пород методом параллельных скважин // ФТПРПИ. — 2010. — № 3. — С. 115 – 119.
7. Зубков А. В. Геомеханика и геотехнология. — Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2001.
8. Ito Takatoshi, Igarashi Akira, Kato Harumi, Ito Hisao, and Sano Osam. Crucial effect of system compliance on the maximum stress estimation in the hydrofracturing method: Theoretical considerations and field-test verification, Earth, Planets and Space, 2006, Vol. 58, No. 8. — P. 963 – 971.
9. Lakirouhani A. and Jolfaei S. Hydraulic fracturing breakdown pressure and prediction of maximum horizontal in situ stress, Advances Civil Eng., 2023, Vol. 2023, No. 1. — 8180702.
10. Serdyukov S. V. Estimation of rock resistance to hydraulic fracturing from data of laboratory investigations, J. Min. Sci., 2000, Vol. 36, No. 3. — P. 209 – 214.
11. Lakirouhani A., Detournay E., and Bunger A. P. A reassessment of in situ stress determination by hydraulic fracturing, Geophys. J. Int., 2016, Vol. 205, No. 3. — P. 1859 – 1873.
12. Piao S., Huang S., Wang Q., and Ma B. Experimental and numerical study of measuring in-situ stress in horizontal borehole by hydraulic fracturing method, Tunnel. Underground Space Technol., 2023, Vol. 141. — 105363.
13. Li P., Cai M., Miao S., Li Y., Sun L., Wang J., and Gorjian M. Comparison and evaluation of overcoring and hydraulic fracturing stress measurements, Scientific Reports, 2024, Vol. 14, No. 1. — 8771.
14. Zoback M. D., Healy J. H., and Roller J. C. Preliminary stress measurements in central California using the hydraulic fracturing technique, J. Pure Appl. Geophys., 1977, Vol. 115, No. 1/2. — P. 135 – 152.
15. Jung H., Sharma M. M., Cramer D. D., Oakes S., and McClure M. W. Re-examining interpretations of non-ideal behavior during diagnostic fracture injection tests, J. Petroleum Sci. Eng., 2016, Vol. 145. — P. 114 – 136.
16. Plahn S. V., Nolte K. G., Thompson L. G., and Miska S. A quantitative investigation of the fracture pump-in/flowback test, SPE Production and facilities, 1997, Vol. 12, No. 1. — P. 20 – 27.
17. Raaen A. M., Skomedal E., Kjorholt H., Markestad P., and Okland D. Stress determination from hydraulic fracturing tests: the system stiffness approach, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2001, Vol. 38, No. 4. — P. 529 – 541.
18. Ortiz M. and Pandolfi A. Finite deformation irreversible cohesive elements for three dimensional crack propagation analysis, Int. J. Numerical Methods Eng., 1999, Vol. 44, No. 9. — P. 1267 – 1282.
19. Belytschko T., Chen H., Xu J., and Zi G. Dynamic crack propagation based on loss of hyperbolicity and a new discontinuous enrichment, Int. J. Numerical Methods in Eng., 2003, Vol. 58, No. 12. — P. 1873 – 1905.
20. 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.
21. Haimson B. C. Determination of in-situ stress around underground excavations by means of hydraulic fracturing (final technical report, APRA, Contract No. H0220080), U.S. Bureau of Mines, 1974.
22. Парис П., Си Дж. Анализ напряженного состояния около трещины // Прикладные вопросы вязкости разрушения. — М.: Мир, 1968. — С. 64 – 142.
23. Sneddon I. N. and Lowengrub M. Crack problems in the classical theory of elasticity, John Wiley & Sons, 1969.
24. Ефимов В. П. Метод определения прочности на растяжение и трещиностойкости горных пород по результатам испытаний кернов с осевым отверстием // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2019. — Т. 6. — № 2. — С. 90 – 96.
25. Ильницкая Е. И., Квашнина О. И., Левушкин Л. Н. и др. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород. — М.: Недра, 1975. — 279 с.
26. Азаров А. В., Сердюков С. В. Моделирование гидроразрыва вблизи выработки круглого сечения в условиях трехосного сжатия // ФТПРПИ. — 2023. — № 5. — С. 55 – 69.
УДК 539.3 + 622.83
СЛЕД ЗАПАЗДЫВАНИЯ ПО ИЛЬЮШИНУ В СЫПУЧИХ СРЕДАХ ПРИ ДЕФОРМИРОВАНИИ ПО ДВУХЗВЕННЫМ ЛОМАНЫМ ТРАЕКТОРИЯМ
Д. С. Журкина, С. В. Лавриков, О. А. Микенина, А. Ф. Ревуженко
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: daria.zhurk@gmail.com, lvk64@mail.ru, olgarev@yandex.ru, revuzhenko@yandex.ru,
Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
С использованием метода дискретных элементов проведен численный анализ скалярных и векторных свойств сыпучей среды при нагружении по двухзвенным ломаным траекториям. Выполнены расчеты по нагружению образцов сыпучей среды при циклическом знакопеременном сдвиге и сдвиге с изломом траектории деформирования. Исследован вопрос о величине следа запаздывания по Ильюшину. На основе анализа дилатансии даны оценки следа запаздывания скалярных свойств среды. Запаздывание векторных свойств оценено путем сравнения компонент тензоров напряжений и деформаций в процессе нагружения. Даны количественные оценки. Установлено, что след запаздывания скалярных и векторных свойств для сыпучих сред на один-два порядка выше, чем для металлов.
Сыпучая среда, пластическая деформация, сложное нагружение, излом траектории, след запаздывания по Ильюшину
DOI: 10.15372/FTPRPI20250103
EDN: KRVACB
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шемякин Е. И. Об одном эффекте сложного нагружения // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 1: Математика, механика. — 1996. — № 5. — С. 32 – 38.
2. Ишлинский А. И., Ивлев Д. Д. Математическая теория пластичности. — М.: Физматлит, 2003. — 701 с.
3. Аннин Б. Д., Жигалкин В. М. Поведение материалов в условиях сложного нагружения. — Новосибирск: СО РАН, 1999. — 342 с.
4. Кондауров В. И., Никитин Л. В. Теоретические основы реологии геоматериалов. — М.: Наука, 1990. — 207 с.
5. Бобряков А. П., Ревуженко А. Ф. Об одном методе испытаний неупругих материалов // Механика твердого тела. — 1990. — № 4. — С. 178 – 182.
6. Зубчанинов В. Г., Алексеева Е. Г. Запаздывание векторных и скалярных свойств материалов при сложном нагружении // Вестн. ЧГПУ им. И. Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. — 2012. — № 4 (14). — С. 26 – 39.
7. Муравлев А. В. Обобщение теории упругопластических процессов А. А. Ильюшина на случай конечных деформаций // Вестн. Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. Механика деформируемого твердого тела. — 2011. — № 4 (4). — С. 1642 – 1644.
8. Хоэнземер К., Прагер В. К механике пластического поведения стали // Теория пластичности. — М.: ГИИЛ, 1948. — С. 257 – 282.
9. Ильюшин А. А. О связи между напряжениями и малыми деформациями в механике сплошной среды // Прикл. математика и механика. — 1954. — Т. 18. — № 6. — С. 641 – 666.
10. Ильюшин А. А. Вопросы общей теории пластичности // Прикл. математика и механика. — 1960. — Т. 24. — № 3. — С. 399 – 411.
11. Ильюшин А. А. Механика сплошной среды. — М.: МГУ, 1990. — 310 с.
12. Ленский В. С. Экспериментальная проверка законов изотропии и запаздывания при сложном нагружении // Изв. АН СССР. ОТН. — 1958. — № 11. — С. 15 – 24.
13. Коровин И. М. Экспериментальное определение зависимости напряжение – деформация при сложном нагружении с одной точкой излома // Изв. АН СССР. МТТ. — 1969. — № 3. — С. 152 – 158.
14. Васин Р. А. О “памяти” материала в теории упругопластических процессов // Изв. ТулГУ. Естественные науки. — 2013. — Вып. 2. — Ч. 2. — С. 59 – 70.
15. Зубчанинов В. Г., Алексеев А. А., Гультяев В. И. Численное моделирование процессов сложного упругопластического деформирования стали по двухзвенным ломаным траекториям // Проблемы прочности и пластичности. — 2014. — Т. 76. — № 1. — С. 18 – 25.
16. Гольдштейн Р. В., Кузнецов С. В. Континуальные модели в динамике гранулированных сред. Обзор // Вычисл. механика сплошных сред. — 2015. — Т. 8. — № 1. — С. 35 – 59.
17. Христианович С. А., Шемякин Е. И. О плоской деформации пластического материала при сложном нагружении // Механика твердого тела. — 1969. — № 5. — С. 138 – 149.
18. Кончакова Н. А. О поведении упругопластического континуума при ортогональном догружении // Вестн. ВГУ. Серия: Физика, математика. — 2005. — № 2. — С. 160 – 163.
19. Шашкин А. Г. Вязко-упруго-пластическая модель поведения глинистого грунта // Развитие городов и геотехническое строительство. — 2011. — Вып. 2. — С. 1 – 9.
20. Schanz T., Vermeer P. A., and Bonnier P. G. The hardening-soil model: Formulation and verification. Beyond 2000 in computational geotechnics, 1999, Balkema, Rotterdam. — P. 281 – 296.
21. Ревуженко А. Ф. Трехмерная модель пластического деформирования сыпучей среды // ФТПРПИ. — 2022. — № 1. — С. 3 – 11.
22. Журкина Д. С., Лавриков С. В. К вопросу определения макросвойств образцов геоматериалов при простом сдвиге в зависимости от микропараметров метода дискретных элементов // Динамические процессы в геосферах. — 2023. — Т. 15. — № 1. — С. 1 – 10.
23. Журкина Д. С., Клишин С. В., Лавриков С. В., Леонов М. Г. Моделирование локализации сдвигов и перехода геосреды к неустойчивым режимам деформирования на основе метода дискретных элементов // ФТПРПИ. — 2022. — № 3. — С. 13 – 22.
24. Лавриков С. В., Журкина Д. С. Сложное нагружение с резкими изломами траектории деформирования и расчет напряженного состояния сыпучих сред на основе метода дискретных элементов. Свид-во о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2023680438, дата рег. 29.09.2023.
25. Джонсон К. Механика контактного взаимодействия. — М.: Мир, 1989. — 509 с.
26. Mindlin R. D. and Deresiewicz H. Elastic spheres in contact under varying oblique forces, J. Appl. Mech. Trans. ASME, 1953, No. 20. — P. 327 – 344.
27. Ревуженко А. Ф. Механика сыпучей среды. — Новосибирск: Изд-во ОФСЕТ, 2003. — 373 с.
УДК 622.271
ОЦЕНКА УДАРООПАСНОСТИ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ОТРАБОТКЕ ПОДКАРЬЕРНЫХ ЗАПАСОВ МЕСТОРОЖДЕНИЯ САЯК-1
С. Н. Шапошник, Ю. Н. Шапошник, П. А. Цой, А. А. Неверов
Восточно-Казахстанский технический университет,
ул. Серикбаева, 19, 070010, г. Усть-Каменогорск, Казахстан
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: shaposhnikyury@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Дана оценка удароопасности массива горных пород при отработке подкарьерных запасов месторождения Саяк-1. Месторождение отрабатывается камерно-столбовой системой до глубин 295 м от дна карьера. В настоящее время под дном карьера Центральный Саякского месторождения сосредоточены запасы, большая часть которых представлена рудными целиками. При отработке месторождения отмечены единичные случаи проявления горного давления в динамической форме. В лабораторных условиях определены деформационно-прочностные свойства горных пород. Выявлена склонность образцов керна к удароопасности. Параметры природного поля напряжений на месторождении замерены методом гидроразрыва скважин. Определен показатель интенсивности трещиноватости массива горных пород RQD. Установлено, что массив месторождения относится к крепким и среднетрещиноватым. Среднее значение предела прочности пород на одноосное сжатие составляет 95.85 МПа. По критерию Кайзера потенциал удароопасности у пород месторождения отсутствует, вследствие чего возможность динамических разрушений маловероятна. Показано, что для всех типов пород месторождения, склонных к горным ударам, на глубине до 295 м значения коэффициента K, характеризующего удароопасность массива, меньше критического. Уровень максимальных напряжений, действующих вблизи горных выработок месторождения и обусловленных отработкой запасов руд, не достаточен для провоцирования динамических проявлений горного давления.
Массив горных пород, деформационно-прочностные свойства, напряжения, удароопасность
DOI: 10.15372/FTPRPI20250104
EDN: KINREA
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Правила обеспечения промышленной безопасности для опасных производственных объектов, ведущих горные и геологоразведочные работы. Приказ Министра по инвестициям и развитию Республики Казахстан от 30 декабря 2014 года № 352. Зарегистрирован в Министерстве юстиции Республики Казахстан 13 февраля 2015 года № 10247.
2. Методические указания по оценке склонности рудных и нерудных месторождений к горным ударам / А. Н. Шабаров, А. А. Филинков, В. В. Зубков и др. — СПб: СПбГГИ, 2011. — 49 с.
3. Козырев А. А., Кузнецов Н. Н., Макаров А. Б. О критериях удароопасности горных пород // Горн. пром-сть. — 2023. — №1. — С. 61 – 68.
4. Долгоносов В. Н., Старостина О. В., Низаметдинов Ф. К. Управление состоянием горного массива. — Караганда: КарГТУ, 2015. — 196 с.
5. Айнбиндер И. И., Овчаренко О. В., Пацкевич П. Г. Исследование удароопасности массива горных пород месторождения “Купол”, отрабатываемого подземным способом // ГИАБ. — 2018. — № 9. — С. 118 – 127.
6. Филиппов В. Н., Еременко А. А., Христолюбов Е. А. Отработка предохранительных целиков в удароопасных условиях на Таштагольском и Шерегешевском месторождениях // ФТПРПИ. — 2021. — № 1. — С. 62 – 72.
7. Овчаренко О. В., Айнбиндер И. И., Пацкевич П. Г. Исследование удароопасности массива горных пород месторождения “Морошка”, отрабатываемого системой разработки с закладкой выработанного пространства // ГИАБ. — 2018. — № 8. — С. 5 – 15.
8. Еременко А. А., Мулев С. Н., Штирц В. А. Мониторинг геодинамических явлений микросейсмическим методом при освоении удароопасных месторождений // ФТПРПИ. — 2022. — № 1. — С. 12 – 22.
9. Шапошник Ю. Н., Конурин А. И., Портола В. А., Елгазинов Д. С. Оценка удароопасности массива горных пород Стрежанского месторождения // Безопасность труда в пром-сти. — 2024. — № 10. — С. 64 – 70.
10. Методические указания по прогнозу степени удароопасности участков массива горных пород, руд и угля по разделению керна на диски и выходу буровой мелочи. — Л., 1985. — 24 с.
11. Протосеня А. Г., Тимофеев О. В. Геомеханика: Учеб. пособие // СПбГГИ. — 2008. — 117 с.
12. Онуприенко В. С., Еременко А. А., Шапошник Ю. Н., Копытов А. И. Выбор типов и параметров крепей в условиях подземной отработки апатит-нефелиновых месторождений // Вестн. КузГТУ. — 2023. — № 2 (156). — С. 56 – 70.
13. ГОСТ 26447-85. Породы горные. Метод определения механических свойств глинистых пород при одноосном сжатии.
14. Нескромных В. В., Неверов А. Л, Рожков В. П., Каратаев Д. Д., Неверов А. А. Анализ горно-геологических условий бурения глубоких скважин на Талнахском рудном узле // Изв. ТПУ. Инжиниринг георесурсов. — 2015. — Т. 326. — №1. — С. 100 – 110.
15. Макаров А. Б. Практическая геомеханика. — М.: Горн. кн., 2006. — 391 с.
16. Цой П. А., Усольцева О. М. Модификация критерия хрупкости с учетом модулей упругости и спада (по Тарасову) в терминах угловых коэффициентов // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2019. — Т. 6. — № 2. — С. 283 – 286.
17. Taheri A. and Munoz H. New Brittleness indices to describe rock failure under compressive load, Proc. of the 2nd Int. Conf. on Rock Dynamics and Applications, 2016. — P. 489 – 494.
18. Tarasov B. and Potvin Y. Universal criteria for rock brittleness estimation under triaxial compression, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 2013, Vol. 59. — P. 57 – 69.
19. Gong F. Q., Wang Y. L., and Luo S. Rockburst proneness criteria for rock materials: Review and new insights, J. Central South University, 2020, Vol. 27. — P. 2793 – 2821.
УДК 622.834
ГЕОМЕХАНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ КАРЬЕРОВ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ЗАБАЙКАЛЬСКОГО КРАЯ
В. А. Бабелло, М. В. Лизункин, С. В. Смолич, Е. К. Кондрашова
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: chita_bva@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Забайкальский государственный университет,
Е-mail: lmv1972@mail.ru, ул. Александро-Заводская, 30, 672039, г. Чита, Россия
Представлены результаты исследований устойчивости бортов карьеров и разрезов на месторождениях Забайкальского края, выполненные на стадиях детальной разведки месторождений, проектирования и реконструкции карьеров. Отличительные особенности рассмотренных карьеров — тектоническая нарушенность пород массивов, включая зоны разломов, дробления и смятия. Ранее такие оценки проводились в рамках традиционных подходов, а выводы делались без оценки вероятности обрушения бортов и их участков. Современные правила обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров рекомендуют выполнять количественную оценку вероятности обрушения, основанную на вероятностном расчете, с помощью методов статистических испытаний, например метода Монте-Карло. Благодаря использованию метода статистических испытаний и полученным с его помощью результатам, можно не только количественно оценить возможные риски обрушения бортов карьеров, но и более четко сформулировать требования к точности исходных данных.
Месторождение, карьер, борт, устойчивость, метод Монте-Карло, моделирование, механические свойства
DOI: 10.15372/FTPRPI20250105
EDN: ACWRSL
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Методические указания по оценке рисков развития деформаций, мониторингу и управлению устойчивостью бортов и уступов, карьеров, разрезов и откосов отвалов. — М.: ИПКОН РАН, 2022. — 90 с.
2. Смолич С. В., Смолич К. С. Решение горно-геологических задач методом Монте-Карло. — Чита: ЧитГУ, 2004. — 103 с.
3. Кан К., Фоменко И. К., Ван Ц., Никольская О. В. Вероятностная оценка устойчивости откоса в скальных грунтах на основе обобщенного критерия прочности Хоека – Брауна // ФТПРПИ. — 2020. — № 5. — С. 60 – 68.
4. Ананенко Е. В., Бахаева С. П. Анализ риска развития деформаций и геомеханический мониторинг для природно-технических систем “отвал – основание” // ГИАБ. — 2023. — № 9. — С. 5 – 21.
5. Спирин В. И., Ливинский И. С., Хормазабаль Э. Оптимизация конструкций бортов карьеров на основе оценки рисков // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. — 2019. — № 3. — С. 317 – 331.
6. Contreras L. F. Quantitative evaluation of economic risk for pit slope design, Newsletter, 2018, Vol. 47. — Р. 607 – 622.
7. Хормазабаль Э. Проектирование конструктивных элементов борта карьера с использованием метода вероятностного анализа ключевых блоков // Горн. журн. — 2015. — № 3. — C. 38 – 45.
8. Aizhao Zhou, Xianwen Huang, Na Li, Pengming Jiang, and Wei Wang. A Monte Carlo approach to estimate the stability of soil–rock slopes considering the non-uniformity of materials, Symmetry, 2020, Vol. 12, No. 4. — 590.
9. Чукин Б. А., Чукин Р. Б. Вероятностная оценка устойчивости бортов карьера в трещиноватых скальных массивах // Горн. журн. — 2019. — № 5. — C. 36 – 42.
10. Правила обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов. Приказ Ростехнадзора от 13.11.2020 № 439. — М.: Ростехнадзор, 2021. — 63 с.
11. Жабин А. Б., Поляков А. В., Аверин Е. А., Линник Ю. Н., Линник В. Ю. Комплексное влияние размеров образца горной породы на величину предела прочности на сжатие // ГИАБ. — 2022. — № 8. — C. 5 – 13.
12. Султаналиева Р. М., Конушбаева А. Т., Турдубаева Ч. Б. Определение прочностных показателей горных пород при одноосном сжатии и растяжении // Междунар. журн. прикладных и фундаментальных исследований. — 2021. — № 5. — С. 61 – 66.
13. Ермолович Е. А., Овчинников А. В., Аникеев А. А., Хаустов В. В. Влияние размеров образца на прочность мела // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. — 2020. — № 2. — С. 263 – 271.
14. Усольцева О. М., Цой П. А., Семенов В. Н. Влияние размера образцов на деформационно-прочностные свойства горных пород // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2020. — T. 7. — № 2. — C. 53 – 59.
15. Kun Du, Xuefeng Li, Rui Su, Ming Tao, Shizhan Lv, Jia Luo, and Jian Zhou. Shape ratio effects on the mechanical characteristics, of rectangular prism rocks and isolated pillars under uniaxial compression, Int. J. Min. Sci. Technol., 2022, Vol. 32, No. 1. — P. 347 – 362.
16. Durmekova I., Bednarik M., Dikejova P., and Adamcova R. Influence of specimen size and shape on the uniaxial compressive strength values of selected Western Carpathians rocks, Environ. Earth. Sci., 2022, Vol. 81, No. 247.
17. Andre C Zingano. Estimating coal strength based on historical laboratory tests and geomechanics classi-fication, Aspects Min. Miner. Sci., 2020, Vol. 5, No. 4. — 000618.
18. Sefer Beran Celik. The effect of cubic specimen size on uniaxial compressive strength of carbonate rocks from Western Turkey, Arab. J. Geosci., 2017, Vol. 10, No. 19.
19. Труфанов А. Н. Разработка новых таблиц переходных коэффициентов от результатов компрессионных испытаний к нормативному значению модуля деформации // Инж. изыскания. — 2019. — Т. XIII. — № 1. — С. 18 – 29.
20. Методические указания по определению параметров бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов. — М.: ИПКОН РАН, 2022. — 80 с.
УДК 550.837.76
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРИНЫ ЗОНЫ НАРУШЕНИЯ СПЛОШНОСТИ ГОРНОЙ ПОРОДЫ МЕТОДОМ ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ
Е. В. Денисова, К. О. Соколов, А. П. Хмелинин, А. А. Войтенко, Д. В. Орлов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: slimthing@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН,
E-mail: k.sokolov@ro.ru, просп. Ленина 43, 677980, г. Якутск, Россия
С помощью методов численного и физического моделирования изучено влияние ширины зоны нарушения сплошности массива и диаметра фракции раздробленной горной породы на параметры георадиолокационных сигналов. Зона нарушения сплошности рассматривалась как слой с шероховатыми границами. Выявлены зависимости между погрешностью измерения ширины такого слоя и размером фракции раздробленной породы.
Породный массив, зона нарушения сплошности, раздробленная порода, диаметр фракции, георадар, метод конечных разностей во временной области
DOI: 10.15372/FTPRPI20250106
EDN: ILCDZX
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Zayed T., Dawood T., Abouhamad M., and Alsharqawi M. Ground penetrating radar (GPR) applications in civil infrastructure systems, Remote Sensing, 2022, Vol. 14. — 5682.
2. Utsi E. and Utsi V. GPR analysis of bridgedeck construction and the detection of delamination, Conf. Structural Faults and Repair, London, 2014.
3. Abdul Rahman M., Zayed T., and Bagchi A. Deterioration mapping of RC bridge elements based on automated analysis of GPR images, Remote Sensing, 2022, Vol. 14. — 1131.
4. Gagarin N., Goulias D., and Mekemson J. Condition rating of bridge decks with fuzzy sets modeling for SF GPR surveys, Remote Sensing, 2023, Vol. 15. — 3631.
5. Wu X., Bao X., Shen J., Chen X., and Cui H. Evaluation of void defects behind tunnel lining through GPR forward simulation, Sensors, 2022, Vol. 22. — 9702.
6. Lee S. J., Lee J. W., Choi Y. T., Lee J. S. and Sagong M. Analysis of GPR signal patterns by tunnel lining thickness and cavity condition. J. Korean Soc. Railway, 2020, Vol. 24. — P. 781 – 729.
7. Eren M., Menguc E., Kocakusak A., and Helhel S. Investigation of usage possibility FMCW radar for non-destructive corrosion detection in building structures, PIERS, 2023.
8. Artagan S., Borecky V., Yurdakul O., and Lunak M. Experimental assessment of corrosion influence in reinforced concrete by GPR, 2022.
9. Wang Siqi, Leng Zhen, Zhang Zeyu, and Sui Xin. Automatic asphalt layer interface detection and thickness determination from ground-penetrating radar data. Construction Building Mater., 2022. — Vol. 357. — 129434.
10. He Wenchao, Lai Wallace, Sui Xin, and Giannopoulos Antonios. Delamination characterization in thin asphalt pavement structure using dispersive GPR data, Construction and Building Mater., 2023. — Vol. 402. — 132834.
11. Bianchini C. L., Artagan S., Tosti F., Calvi A., Alani A., and Benedetto A. A GPR spectral-based processing method for minimization of concrete sleepers effects in railway ballast investigations, 41st Conf. Telecommunications and Signal Processing, 2018.
12. Artagan S., Bianchini C. L., D'Amico F., Calvi A., and Tosti F. Non-destructive assessment and health monitoring of railway infrastructures, Surveys Geophysics, 2020, Vol. 41. — P. 447 – 483.
13. Sudakova M. S. and Malkova G. Using ground penetrating radar for permafrost monitoring from 2015 – 2017 at calm sites in the pechora river delta, Remote Sensing, 2021. — P. 13.
14. Bricheva S. S., Gonikov T. V., Panin A. V., Deev E. V., Matasov V. M., Doroshenkov M. M., Entin A. L., and Lobacheva D. M. The origin of giant dunes in the Kuray Basin (Southeastern Gorny Altai) based on morphometric analysis and GPR studies. Geomorfologiya, 2022, Vol. 53, Iss. 4. — P. 25 – 41.
15. Matasov V. M., Bricheva S. S., Bobachev A. A., Mironenko I. V., Fedin A. V., Sysuev V. V., Zolotaya L. A., and Roganov S. B. Landscape mapping using ground-penetrating radar, electrical resistivity tomography survey and landscape profiling, AIMS Geosciences, 2022, Vol. 8, Iss. 2. — P. 213 – 223.
16. Kocakusak A., Colak B., and Helhel S. Frequency dependent complex dielectric permittivity of rubber and magnolia leaves and leaf water content relation, J. Microwave Power Electromagnetic Energy, International Microwave Power Institute, 2016. Vol. 50(4). — P. 234 – 247.
17. Sudakova M. S., Terentieva E., Kalashnikov A., Seregin I., and Yaroslavtsev A. Diurnal monitoring of moisture content of scots pine and small-leaved lime trunks using ground penetrating radar (GPR) and increment cores, Forests, 2023, Vol. 14. — P. 406.
18. Li D.-C, Xu C., Cui Z.-D., Chen J.-M., Xu X.-Q., Zhang T.-T., Zhang Z.-W., and Song G. Mechanical properties of functionally graded concrete lining for deep underground structures, Adv. Civ. Eng., 2022.
19. Basnet C. and Panthi K. Roughness evaluation in shotcrete-lined water tunnels with invert concrete based on cases from Nepal, J. Rock Mech. Geotechnical Eng., 2018. Vol. 10(1). — P. 42 – 59.
20. Liu H., Xie X., and Sato M. Accurate thickness estimation of a backfill grouting layer behind shield tunnel lining by CMP measurement using GPR, 14th Int. Conf. Ground Penetrating Radar (GPR), 2012. — P. 137 – 142.
21. Oudeika M., Ilkimen E., Tasdelen S., and Aydin A. Distinguishing groundwater flow paths in fractured rock aquifers formed under tectonic stress using geophysical techniques: Cankurtaran Basin, Denizli, Turkey, Int. J. Env. Research, 2020, Vol. 14. — P. 1 – 15.
22. Lalague A., Lebens M., Hoff I., and Grov E. Detection of rock fall on a tunnel concrete lining with ground-penetrating radar (GPR), Rock Mech. Rock Eng., 2016, Vol. 49. — P. 2811 – 2823.
23. Tabatabaeenejad А., Duan X., and Moghaddam M. Coherent scattering of electromagnetic waves from two-layer rough surfaces within the Kirchhoff regime, IEEE Transactions Geoscience Remote Sensing, 2013, Vol. 51, No. 7. — P. 3943 – 3953.
24. John William Strutt, Baron Rayleigh, and Robert Bruce Lindsay. The theory of sound, Vol. 1, New York, 1945. — 520 p.
25. Rice S. O. Reflection of electromagnetic waves from slightly rough surfaces, Communications Pure and Applied Mathematics, Proc. IEE, Part. IV: Institution Monographs, 1951, Vol. 101, Iss. 7. — P. 351 – 378.
26. Зубкович С. Г. Статистические характеристики радиосигналов, отраженных от земной поверхности. — М.: Сов. радио, 1968. — 224 с.
27. Опарин В. Н., Денисова Е. В., Хмелинин А. П., Соколов К. О., Конурин А. И. Применение метода георадиолокации в S-диапазоне длин волн при исследовании зоны контакта “бетонная крепь – породный массив”// ФТПРПИ. — 2023. — № 6. — С. 13 – 30.
28. Денисова Е. В., Хмелинин А. П., Соколов К. О., Конурин А. И., Орлов Д. В. Оценка толщины дефектов в зоне контакта “бетонная крепь – породный массив” методом георадиолокации // ФТПРПИ. — 2024. — № 2. — С. 96 – 109.
29. Giannopoulos A. and Diamanti N. Numerical modeling of ground penetrating radar response from rough subsurface interfaces, Near Surface Geophysics, 2008, Vol. 6. — P. 357 – 369.
30. Yang Y., Chen K., and Wang S. Bistatic radar scattering from non-Gaussian height distributed rough surfaces, Remote Sensing, 2022. — P. 14.
31. Bhogapurapu N., Pandey D., Keesara V., and Putrevu D. Study of subsurface roughness impact on GPR performance using modelling and simulation, Applications Geomatics Civil Engineering, 2020. — P. 471 – 477.
32. Elfouhaily T. and Guerin C.-A. A critical survey of approximate scattering wave theories from random rough surfaces, Waves in Random Media, 2004, Vol. 14, Iss. 4.
33. Warren C., Giannopoulos A., and Giannakis I. Open source software to simulate electromagnetic wave propagation for ground penetrating radar, Comput. Phys. Commun., 2016, Vol. 209. — P. 163 – 170.
34. Giannopoulos A. Modelling ground penetrating radar by GprMax, Construction and Building Materials, 2005, Vol. 19. — P. 755 – 762.
35. Yee K. Numerical solution of initial boundary value problems involving Maxwell’s equations in isotropic media, IEEE. Trans. Antennas. Propag, 1966, Vol. 14. — P. 302 – 307.
36. Kunz K. and Luebbers R. The finite difference time domain method for electrodynamics, CRC Press, 1996. — 464 p.
37. Taflove A. and Hagness S. C. Computational electrodynamics, Artech House, 2005. — 1006 p.
УДК 622.83
МЕХАНИЗМ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОПОЛЗНЕВЫХ ЯВЛЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ХОЛОДНОГО КЛИМАТА И БОЛЬШОЙ ВЫСОТЫ ГОРНОГО СКЛОНА НАД ВЫРАБОТАННЫМ ПРОСТРАНСТВОМ
Фэйфэй Ван
Хунаньский городской университет,
413000, г. Иян, Китай
Главная лаборатория экологичного и рационального строительства при учреждениях высшего образования в пров. Хунань, Хунаньский городской университет,
E-mail: 1942016362@qq.com, 413000, г. Иян, Китай
На основе полевых исследований выявлено наличие структурных плоскостей в породном массиве и определены гидрологические условия налегающих пород над выработанным пространством. Изучен механизм возникновения оползневых явлений в условиях холодного климата и большой высоты склона, возникающих из-за сложной системы выработок. С учетом полученных результатов дан анализ механизма возникновения оползня. Анализ устойчивости горного склона, поверхность скольжения и призма сползания выполнен с помощью метода конечных элементов в двумерной постановке. Основными причинами обрушения горного склона являются: крутизна структурной плоскости в породном массиве, эрозия почвы из-за атмосферных осадков, цикл “замерзание – оттаивание”; подземная отработка рудного тела. Геологические условия определены как внутренняя причина, а подземная добыча — как внешняя. Совместное воздействие внутренних и внешних причин приводит к возникновению оползневого явления.
Горное дело, подземная выработка, низкая температура, значительная высота, оползень, механизм образования катастрофического явления
DOI: 10.15372/FTPRPI20250107
EDN: ILZYJC
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Wang F.F., Ren Q.Y., Zou P., et al. Study on the formation and development mechanisms of surface subsidence in chaganaobao iron-zinc mine, Rock and Soil Mechanics, 2020, Vol. 41, No. 11. — P. 3757 – 3768.
2. Cheng J. W., Zhao G., Sa Z. Y., et al. Overlying strata movement and deformation calculation prediction models for underground coal mines, J. Min. and Strata Control Eng., 2020, Vol. 2, No.4. — 043523.
3. Song X. G., Liu X. M., Chen C. X., et al. Study on the mechanism of surface collapse and ground deformation in western mined area of chengchao iron mine, Chinese J. Rock Mech. and Eng., 2018, Vol. 37, No. S2. — P. 4262 – 4273.
4. Cai Y. F., Li X. J., Deng W. N., et al. Simulation of surface movement and deformation rules and detriment key parameters in high-strength mining, J. Min. and Strata Control Eng., 2020, Vol. 2, No. 4. — 043511.
5. Wang D. Y., Li X. B., Li C. J., et al. Mechanism of surface subsidence caused by underground mining, Min. Metall. Eng., 2020, Vol. 40, No. 1. — P. 16 – 21.
6. Ma C. D., Li X. B., Chen F., et al. Research on in-situ stress distribution in deep mine with natural caving method, Min. Metall. Eng., 2010, Vol. 30, No.6. — P. 10 – 22.
7. Wang F. F., Ren Q.Y., Zou P., et al. Study on strata movement in subsidence area hanging wall based on theory of gradual disintegration of the hanging wall: a case of chaganaobao iron-zinc mine, Arabian J. Geosciences, 2020, Vol. 13, No. 21. — P. 1155 – 1170.
8. Xue D. D., Gou R. J., Ma Z. Y., et al. Study on the stability of the cave dwelling above mined-out area, China Mining Magazine, 2017, Vol. 26, No.2. — P. 129 – 168.
9. Xia K. Z., Chen C. X., Zheng Y., et al. Engineering geology and ground collapse mechanism in the chengchao iron-ore mine in China, Eng. Geology, 2019, Vol. 249. — P. 129 – 147.
10. Deng Y. Y., Chen C. X., Xia K. Z., et al. Cause analysis of surface collapse in western area of chengchao iron mine, Rock Soil Mech., 2019, Vol. 40, No.2. — P. 743 – 758.
11. Shen N., Wang R., Qi H., et al. Analysis of causes of surface collapse in qinghai province wulong gou mine mine in huanglong valley section as an example, caused by open stope method, World Nonferrous Metals, 2017, Vol. 8. — P. 247 – 248.
12. Zhu D. C., Shang T, Yang X. Z. Analysis of influencing factors of surface deformation in goaf and study on “activation”, J. China and Foreign Highway, 2020, Vol. 40, No. S2. — P. 95 – 101.
13. Wang X. L., John J. C., Crosta G. B., et al. Relationship between the spatial distribution of landslides and rock mass strength, and implications for the driving mechanism of landslides in tectonically active mountain ranges, Eng. Geology, 2021, Vol. 292. — 106281.
14. Nappo N., Dario P., Olga M., et al. Slow-moving landslides interacting with the road network: analysis of damage using ancillary data, in situ surveys and multi-source monitoring data, Eng. Geology, 2019, Vol. 260. — 105244.
15. Nappo N., Olga M., Francesco N., et al. Use of UAV-based photogrammetry products for semi-automatic detection and classification of asphalt road damage in landslide-affected areas, Eng. Geology, 2021, Vol. 294. — 106363.
16. Narayan K. B., Arvind K. M., Rakesh K., et al. Singh application of logistic regression, CART and random forest techniques in prediction of blast-induced slope failure during reconstruction of railway rock-cut slopes, Eng. Failure Analysis, 2022, Vol. 137. — 106230.
17. Cui, S.J., Wang, F.F., Guo, Q.L., et al. Study on mechanism and treatment scheme of multi-step landslide in open-pit, Min. Research Dev., 2022, Vol. 42, No. 5. — P. 65 – 69.
18. Wang W. H., Wang Y., Du C. F., et al. Stability analysis of large-area goaf group by room and pillar mining, Min. Research Dev., 2020, Vol. 40, No. 08. — P. 41 – 44.
19. Wang F. F., Tian, C. Y., Ren, Q. Y., et al. Numerical simulation of progressive development process of surface subsidence caused by underground complex goaf, Min. Metall. Eng., 2020, Vol. 40, No.6. — P. 22 – 29.
20. Li L., He C., Xu P., et al. Study on Slope Sliding Mechanism Under Multi Factor Coupling, Min. Research Dev., 2020, Vol. 40, No.4. — P. 79 – 84.
21. Qi W. B., Liu H. L., Wang F. F., et al. Numerical simulation of landslide development process caused by underground mining, Min. Metall. Eng., 2021, Vol.41, No.4. — P. 29 – 37.
РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД
УДК 622.233
ИССЛЕДОВАНИЕ УДЕЛЬНОЙ ЭНЕРГОЕМКОСТИ БУРЕНИЯ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ
С. Г. Тян, С. Г. Ожигин, В. Н. Долгоносов, С. Б. Ожигина, О. В. Старостина
Карагандинский технический университет им. Абылкаса Сагинова,
E-mail: info@geo-in.kz, просп. Нурсултана Назарбаева, 56, 100027, г. Караганда, Казахстан
Рассмотрена методика перехода от удельной энергоемкости бурения к оптимальным технологическим параметрам буровзрывных работ на примере медно-порфирового месторождения Коктасжал. Предлагаемая методика определения крепости пород по сравнению с проводимыми с этой целью лабораторными испытаниями обеспечивает возможность получения в режиме реального времени, без значительных затрат, превентивной информации о массиве, что может быть использовано для решения практических вопросов, в частности управления и оптимизации процесса БВР. Выполнена корректировка проекта массового взрыва блока № 18-19 на Теректинском ГОКе. Удельный расход взрывчатого вещества рассчитывался для каждой скважины по традиционной методике и по предлагаемой с учетом удельной энергоемкости бурения. Экспериментальные исследования с определением показателя энергоемкости бурения в качестве критерия оптимизации буровзрывных работ показали положительный результат и существенный экономический эффект. Экономия составила больше 10 % от общего количества взрывчатого вещества, заложенного в проект на массовый взрыв. Улучшено качество дробления породы, что положительно сказывается на работе дробильно-сортировочного комплекса.
Карьер, породный массив, буровзрывные работы, удельная энергоемкость бурения, прочность горных пород
DOI: 10.15372/FTPRPI20250108
EDN: HYQBMB
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Conde F. and Sanoh O. Analysis and optimization of blasting practices at the sangaredi mine, J. Geosc. Env. Protection, 2022, Vol. 10. — P. 149 – 169.
2. Jinchun Zhang, Qing Li, and Wencui Yi. Optimization of drilling parameters of target wells based on machine learning and data analysis, Arabian J. Sci. Eng., 2022.
3. Доможиров Д. В. К вопросу повышения эффективности добычи и переработки минерального сырья за счет управления параметрами буровзрывных работ для достижения требований к качеству // Вестн. МГТУ им. Г. И. Носова. — 2023. — Т. 21. — №1. — С. 5 – 14.
4. Wang Y., Tan Q., Wu D., Chen H., Hu N., and Zhao Y. A. Data-Driven Approach to Predict the ROP of Deep Wells in Fukang Sag. Appl. Sci., 2023, Vol. 13. — 12471.
5. Xu Li, Min Yao, Ji-dong Yuan, Yu-jie Wang, and Peng-yu Li. Deep learning characterization of rock conditions based on tunnel boring machine data, Underground Space, Vol. 12, 2023. — P. 89 – 101.
6. Tang H., Liang D.-C., Wu Z.-J., and Cheng X. Energy analysis of intact granite based on test while drilling under different confining stresses and drilling parameters, Front. Earth. Sci., 2023, Vol. 10. — 1057187.
7. Ozhigin S. G., Chunuev I. K., Musin R. A., and Tyan S. G. Substantiation of the specific energy intensity of drilling as a criterion characterizing the explosive destruction of rocks on the example of the Koktaszhal deposit. Kompleksnoe Ispol’zovanie Mineral’nogo Syr’a = Complex Use of Mineral Resources, 2022, Vol. 321, No. 2. — P. 79 – 86.
8. Ржевский В. В. Открытые горные работы. Ч. 1. — М.: Недра, 1985. — 509 с.
9. Кутузов Б. Н. и др. Справочник взрывника. — М.: Недра, 1988. — 511 с.
10. Junhyeok Park and Kwangmin Kim. Use of drilling performance to improve rock-breakage efficiencies: A part of mine-to-mill optimization studies in a hard-rock mine, Int. J. Min. Sci. and Technol., Vol. 30, Issue 2, 2020. — P. 179 – 188.
11. Галимьянов А. А., Герасимов Д. Е., Мишнев В. И. и др. Влияние параметров БВР на скорость детонации заряда взрывчатых веществ // Изв. ТулГУ. Техн. науки. — 2022. — Вып. 9. — С. 268 – 274.
12. Shehu S. A., Jethro M. A., Ogbodo D. A., and Hashim M. H. M. Correlation of blasting coefficient with drilling rate of rocks, Materials Today: Proceedings, 2019, Vol. 17, Part 3. — P. 543 – 552.
13. Zharikov S., and Kutuev V. Influence of dynamics of development of open mining on technological features of blasting breaking, VII Int. Sci. Conf. “Problems of Complex Development of Georesources”, 2018.— P. 1 – 7.
14. Davarpanah A., Nassabeh S., and Mirshekari B. Optimization of drilling parameters by analysis of formation strength properties with utilization of mechanical specific energy, Open J. Geology, 2017, Vol. 7. — P. 1590 – 1602.
15. Chen X., Yang J., and Gao D. Drilling performance optimization based on mechanical specific energy technologies, Drilling, In Tech. 2018.
16. Liu J., Sakaguchi O., Ishizu S., Luan H., Han W., and Jiang Y. Application of specific energy in evaluation of geological conditions ahead of tunnel face, Energies, 2020, Vol. 13. — 909.
17. Kolapo P. Investigating the effects of mechanical properties of rocks on specific energy and penetration rate of borehole drilling, Geotech. Geol. Eng., 2021, Vol. 39. — P. 1715 – 1726.
18. Koulidis A., Pelfrene G., and Ahmed S. Experimental investigation of the rock cutting process and derivation of the 3D spatial distribution of the formation strength using in-cutter sensing, J. Petrol. Explor. Prod. Technol., 2023.
19. Michal Kucewicz, Pawel Baranowski, Lukasz Mazurkiewicz, and Jerzy Malachowski. Comparison of selected blasting constitutive models for reproducing the dynamic fragmentation of rock, Int. J. Impact Eng., 2023, Vol. 173.
20. Берсенёв Г. П., Жариков С. Н., Реготунов А. С., Кутуев В. А. Результаты исследования технологического развития буровзрывных работ на карьерах Уральского региона // Проблемы недропользования. — 2022. — № 3. — С. 43 – 54.
21. Жариков С. Н., Реготунов А. С., Кутуев В. А. Современные научные исследования лаборатории разрушения горных пород ИГД УрАН и перспективы их развития // Проблемы недропользования. — 2022. — № 3. — С. 73 – 90.
22. Тангаев И. А. Буримость и взрываемость горных пород. — М.: Недра, 1978. — 184 с.
23. Mingnian Wang, Siguang Zhao, Jianjun Tong, Zhilong Wang, Meng Yao, Jiawang Li, and Wenhao Yi. Intelligent classification model of surrounding rock of tunnel using drilling and blasting method, Underground Space, 2021, Vol. 6, Issue 5. — P. 539 – 550.
24. Ebrahim F. Salmi and Ewan J. Sellers. A review of the methods to incorporate the geological and geotechnical characteristics of rock masses in blastability assessments for selective blast design, Eng. Geology, Vol. 281, 2021. — 105970.
25. Junhyeok Park and Kwangmin Kim. Use of drilling performance to improve rock-breakage efficiencies: A part of mine-to-mill optimization studies in a hard-rock mine, Int. J. Min. Sci. Technol., Vol. 30, Issue 2, 2020. — P.179 – 188.
26. Zhu X. H., Luo Y. X., and Liu Wj. The rock breaking and ROP increase mechanisms for single-tooth torsional impact cutting using DEM, Pet. Sci., 2019, Vol. 16. — P. 1134 – 1147.
27. Hadi Farqad, Altaie Hassan, and Ethar AlKamil. Modeling rate of penetration using artificial intelligent system and multiple regression analysis, Paper presented at the Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference, Abu Dhabi, UAE. 2019.
28. Hossein Yavari, Mohammad Fazaelizadeh, Bernt Sigve Aadnoy, Rasool Khosravanian, Jafar Qajar, Mostafa Sedaghatzadeh, and Masoud Riazi. An approach for optimization of controllable drilling parameters for motorized bottom hole assembly in a specific formation, Results Eng., 2023, Vol. 20. — 101548.
29. Darwesh A. K., Rasmussen T. M., and Al-Ansari N. Controllable drilling parameter optimization for roller cone and polycrystalline diamond bits, J. Petrol. Explor. Prod. Technol., 2020, Vol. 10. — P. 1657 – 1674.
30. Gaurav Kumar Srivastava and M. S. R. Murthy Vemavarapu. Drillability prediction in some metamorphic rocks using composite penetration rate index (CPRI) — An approach, Int. J. Min. Sci. Technol., 2021, Vol. 31, Issue 4. — P. 631 – 641.
31. Oluwaseun Augustine Oni and Babatunde Adebayo. Evaluation of the effect of rock strength on drilling penetration rate and index of rotation energy–a case study, J. Brilliant Eng. (BEN), 20224, 4713. — P. 1 – 6.
32. Zhang Z X. and Ouchterlony F. Energy requirement for rock breakage in laboratory experiments and engineering operations: A Review. Rock Mech. Rock Eng., 2022, Vol. 55. — P. 629 – 667.
33. Тангаев И. А. Энергоемкость процессов добычи и переработки полезных ископаемых. — М.: Недра, 1986. — 231 с.
34. Masaev Yu., Masaev V., and Drozdenko Yu. Analysis of efficiency of drilling equipment use in mining operations, E3S Web of Conf. 315, 02018 (2021), VIth Int. Innovative Mining Symp.
35. Ahmed O., Adeniran A., and Samsuri A. Rate of penetration prediction utilizing hydromechanical specific energy, Drilling, In Tech., 2018.
36. Hu N., Li C., Boda E., Xiao Y., and Hou Z. Characteristics of energy dissipation in the process of rock damage under cyclic impact, J. Eng. Sci. Technol. Review, 2021, Vol. 14, No. 1. — P. 71 – 78.
37. Шишкин Е. А., Смоляков А. А. Оценка влияния взрывов на предразрушение массива горной породы // Изв. вузов. Горн. журн. — 2022. — № 1. — С. 23 – 33.
38. Torbica S. and Lapcevic V. Contour blasting. Owl and Fox, Min. Consultants, 2023.
39. Реготунов А. С., Кутуев В. А., Жариков С. Н. Систематизация факторов, предопределяющих переходные процессы в буровзрывных работах // Проблемы недропользования. — 2021. — № 4. — С. 62 – 72.
40. Жариков С. Н. О способах изучения свойств грунтов для повышения эффективности буровзрывных работ // Вестн. КузГТУ. — 2016. — № 6. — С. 3 – 7.
41. Сабиров Р. Ш., Леоненко Н. А. Способы оптимизации буровзрывных работ на золоторудном Албазинском месторождении // ГИАБ. — 2017. — № 7. — С. 168 – 173.
42. Буслаев В. Г., Куншин А. А., Стариков В. В. Исследование влияния удельной механической энергии на подбор оптимальных параметров режима бурения // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. — 2020. — Вып. 6. — №. 330. — С. 10 – 13.
УДК 622.235
ПРИМЕНЕНИЕ КАМУФЛЕТНО-СКВАЖИННОГО ВЗРЫВАНИЯ ДЛЯ ДРОБЛЕНИЯ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРАВИЙНО-ГАЛЕЧНИКОВЫХ ПОРОД НА УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗАХ
Ал. А. Галимьянов, В. И. Мишнев
Институт горного дела ДВО РАН,
Е-mail: azot-1977@mail.ru, ул. Тургенева, 51, 680000, г. Хабаровск, Россия
Обоснован метод камуфлетно-скважинного взрывания с применением рассредоточенного скважинного заряда, предназначенный для рыхления многолетнемерзлых крупнооблочных вечномерзлых (гравийно-галечниковых) пород на угольных разрезах в криолитозоне Дальневосточного региона. Ключевая особенность метода — разделение скважинного заряда, при котором верхняя часть инициируется отдельно от нижней камуфлетной части с выдержкой времени не менее суток. Это позволяет создать искусственный квазипарниковый эффект за счет запирания продуктов детонации нижней части заряда. Внедрение метода на разрезе “Буреинский” Хабаровского края позволило достичь снижение удельного расхода взрывчатых веществ более чем в 1.5 раза, увеличить недобур скважины относительно проектной отметки подошвы уступа до 2 м, а также повысить уровень безопасности за счет увеличения объема массового взрыва более чем в 2 раза.
Камуфлетный рассредоточенный заряд, многолетнемерзлые породы, угольный разрез, четвертичные отложения, параметры буровзрывных работ, объем взрывного блока
DOI: 10.15372/FTPRPI20250109
EDN: EBCEVS
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Распоряжение Правительства от 24 января 2012 года № 14-р. [Электронный ресурс] URL: http://government.ru/docs/all/81076 (дата обращения 27.01.2025).
2. Федеральная служба государственной статистики. [Электронный ресурс] URL: https://rosstat.gov.ru/statistics/vneshnyaya_torgovlya (дата обращения 27.01.2025).
3. Regotunov A. S., Sukhov R. I., and Grashchenko D. A. Identifying factors which induce transitive processes in blasthole drilling in structurally complex rock masses, Conf. Series: Earth and Env. Sci.: Challenges and Solutions, Novosibirsk, 2022. — 012001.
4. Zharikov S. N. and Kutuev V. A. Impact of blasting on pit wall rock mass, Conf. Series: Earth and Env. Sci., Novosibirsk, 2021. — 012060.
5. Черских О. И., Галимьянов А. А., Корнеева С. И., Мишнев В. И. Уточненная формула для определения радиуса опасной зоны по разлету отдельных кусков горной массы при взрывании скважинных зарядов // Уголь. — 2023. — № 5 (1167). — С. 50 – 54.
6. Галимьянов А. А., Рассказова А. В., Корнеев И. В., Мишнев В. И., Казарина Е. Н. Влияние межскважинных замедлений на уровень сейсмобезопасности с учетом отклонения времени срабатывания детонаторов // ФТПРПИ. — 2024. — № 3. — С. 69 – 79.
7. Галимьянов А. А., Герасимов Д. Е., Мишнев В. И., Казарина Е. Н., Галимьянов А. А., Гевако К. В. Влияние параметров буровзрывных работ на скорость детонации заряда взрывчатых веществ // Изв. ТулГУ. Технические науки. — 2022. — № 9. — С. 268 – 274.
8. Бондаренко И. Ф., Жариков С. Н., Зырянов И. В., Шеменев В. Г. Буровзрывные работы на кимберлитовых карьерах Якутии. — Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2017. — 172 с.
9. Richard I. Waller. Permafrost and glacier interactions, Available online 18 September 2024, Version of Record 18.09.2024. — P. 278 – 295.
10. Kai Liu and Tingting Wang. Dynamic mechanical behaviors of frozen rock under sub-zero temperatures and dynamic loads, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2024, Vol. 180. — 105813.
11. Справочник горного мастера геологоразведочных партий. — М.: Недра, 1973. — 365 с.
12. Марков В. С. Методика определения коэффициента крепости многолетнемерзлых крупнообломочных пород // ГИАБ. — 2006. — № 12. — С. 355 – 358.
13. Панишев С. В. К вопросу обоснования эффективности подготовки горных пород к выемке блоками активного климатического воздействия в условиях открытой разработки месторождений криолитозоны // Успехи современного естествознания. — 2017. — № 12. — С. 230 – 235.
14. Белин В. А., Трусов А. А., Цэдэнбат А. Особенности ведения взрывных работ в условиях вечной мерзлоты на угольных разрезах Монголии // ГИАБ. — 2007. — № S7. — С. 113 – 118.
15. Панишев С. В., Ермаков С. А. Влияние температурного режима на эффективность разработки вскрышных пород месторождений криолитозоны // ФТПРПИ. — 2013. — № 2. — С. 132 – 138.
16. Han L., Jia H., Dong Y., Wei Y., and Tan X. Thawing and softening of frozen sandstone by microwave irradiation, Rock Mech. Rock. Eng., 2024, Vol. 57. — P. 79 – 95.
17. Пат. 2678245 C1 РФ, МПК F42D 3/04, F42D 1/08. Способ взрывного разрушения мерзлых горных пород / Е. Б. Шевкун, А. В. Лещинский, А. И. Добровольский, А. А. Галимьянов // Опубл. в БИ. — 2019. — № 3.
18. Пат. 147959 U1 РФ, МПК F42D 1/08. Устройство для создания воздушных камер в скважинных зарядах / А. А. Галимьянов // Опубл. в БИ. — 2014. — № 32.
19. Пат. 2600474 C1 РФ, МПК F42D 1/08, F42D 1/10, B65G 65/30. Забоечная машина для формирования короткой комбинированной забойки взрывных скважин с каменным материалом / А. В. Лещинский, Е. Б. Шевкун, А. И. Добровольский, А. А. Галимьянов // Опубл. в БИ. — 2016. — № 29.
20. Кутузов Б. Н., Скоробогатов В. М., Ерофеев И. Е. и др. Справочник взрывника. — М.: Недра, 1988. — 511 с.
21. Барон Л. И. Коэффициенты крепости горных пород. — М.: Наука, 1972. — 176 с.
22. Марков В. С. Методика определения коэффициента крепости многолетнемерзлых крупнообломочных пород // ГИАБ. — 2006. — № 4. — С. 363 – 367.
ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 004.942; 622.3
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАВИСАНИЙ ГОРНОЙ МАССЫ ПРИ ВЫПУСКЕ УГЛЯ ИЗ ПОДКРОВЕЛЬНОЙ ТОЛЩИ МОЩНЫХ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ
А. Н. Стародубов, В. И. Клишин, А. Н. Кадочигова, А. В. Каплун
Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН,
E-mail: a.n.starodubov@gmail.com, Ленинградский проспект, 10, 650065, г. Кемерово, Россия
Кузбасский государственный технический университет им. Т. Ф. Горбачева,
ул. Весенняя, 28, 650000, г. Кемерово, Россия
Исследован процесс образования зависаний горной массы при ее выпуске из подкровельной толщи с использованием механизированной крепи. Выявлена прямо пропорциональная зависимость между продолжительностью выпуска горной массы и вероятностью возникновения над выпускным отверстием статических сводообразований, препятствующих выпуску. Разработанный подход позволяет более точно определять зоны и условия образования зависаний в модели с одной секцией крепи. При работе нескольких секций крепи, осуществляющих одновременный выпуск угля, вероятность возникновения зависаний может значительно снизиться за счет создания общей зоны выпуска.
Численное моделирование, подземные горные работы, выпуск угля подкровельной толщи, сводообразование, механизированная крепь, метод дискретных элементов, арки зависания, выпускное окно
DOI: 10.15372/FTPRPI20250110
EDN: WIWUJY
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Угольная энергетика в 2023 году, вопреки прогнозам, продолжила рост [Электронный ресурс] // Ведомости [сайт]. URL: https://www.vedomosti.ru/business/articles/2024/01/25/1016636-ugolnaya-energetika-vopreki-prognozam-prodolzhila-rost (дата обращения: 01.07.2024).
2. Петренко И. Е. Итоги работы угольной промышленности России за январь – март 2024 г. // Уголь. — 2024. — № 6. — С. 5 – 13.
3. Клишин В. И., Клишин С. В. Состояние и направление развития технологии разработки мощных угольных пластов механизированными крепями с выпуском // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. — Тула: ТулГУ, 2019. — Вып. 1. — С. 162 – 173.
4. Стародубов А. Н., Зиновьев В. В. Система имитационного моделирования очистных горных работ // Имитационное моделирование. Теория и практика (ИММОД-2023): Сб. тр. XI Всероссийской научно-практической конференции по имитационному моделированию и его применению в науке и промышленности. — Казань: АН РТ, 2023. — С. 509 – 515.
5. Клишин В. И., Стародубов А. Н., Крамаренко В. А., Кадочигова А. Н., Каплун А. В. Исследование параметров выпуска угля из подкровельной толщи средствами имитационного моделирования // ФТПРПИ. — 2023. — № 4. — С. 44 – 51.
6. Huo Y., Zhu D., Wang Z., and Song X. Numerical investigation of top coal drawing evolution in longwall top coal caving by the coupled-finite difference method-discrete element method, Energies, 2021, Vol. 14. — P. 219.
7. Крамаджян А. А., Стажевский С. Б., Хан Г. Н. Моделирование выпуска сыпучих материалов из емкостей // ФТПРПИ. — 1999. — № 4. — С. 66 – 74.
8. Методические указания по определению параметров управления горным давлением в типовых горногеологических условиях разработки мощных пологих пластов. — Л., 1981. — 63 с.
9. Tang J. and Behringer R. P. How granular materials jam in a hopper, Chaos, 2011, Vol. 21 (4). — 041107.
10. Минько Р. Н. Проблема сводообразования в емкостях бункерного типа в условиях длительного хранения // Ярославский педагогический вестник. — 2013. — № 1. — С. 61 – 65.
11. Brown R. C. and Richards J. C. Nature (London), 1961, Vol. 191. — P. 458.
12. Rubio-Largo S. M., Janda A., Maza D., Zuriguel I., and Hidalgo R. C. Disentangling the free-fall arch paradox in silo discharge. Phys. Rev. Lett., 2015, Vol. 114 (23). — 238002.
13. Ge Sun, Quan Chen, Li R., Zheng Z., Xin Y. J., and Yang H. A parabola-shaped free-fall arch in silos with centric and eccentric outlets, Powder Tech., 2022, Vol. 409. — 117770.
14. Клишин С. В., Микенина О. А. О коэффициенте бокового распора случайных упаковок дискретных элементов // ФТПРПИ. — 2013. — № 6. — С. 45 – 52.
15. Ревуженко А. Ф. Механика сыпучей среды: некоторые фундаментальные проблемы и приложения // ФТПРПИ. — 2014. — № 5. — С. 19 – 32.
16. Клишин В. И., Филатов А. П. Подземная разработка алмазоносных месторождений Якутии. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. — 333 с.
17. Власов В. Н. Оптимизация выпуска руды из очистных блоков // Горн. журн. — 2005. — № 2. — С. 32 – 34.
18. Власов В. Н., Клишин В. И., Крамаджан А. А. Способы разработки месторождений с обрушением и одновременным дозированным вибровыпуском руды под покрывающими породами — решение проблемы качественного извлечения полезного ископаемого из недр // Наукоемкие технологии добычи и переработки полезных ископаемых: Сб. тр. III Междунар. конф. — Новосибирск: ИГД СО РАН, 2003. — С.68 – 76.
19. Пат. RU 2098626 C1. Способ разработки месторождений с обрушением и выпуском руды под покрывающими породами / В. Н. Власов, С. Б. Стажевский, И. Н. Власов, М. В. Власова // Опубл. в БИПМ. — 1997. — № 34.
РУДНИЧНАЯ АЭРОГАЗОДИНАМИКА
УДК 539.87, 51-74, 533.6.013.413, 622.6
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ДВИЖЕНИЯ ЛИФТА И ПРОТИВОВЕСА В ПОТОКЕ ВОЗДУХА ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ШАХТНОГО СТВОЛА
М. А. Журавков, М. А. Николайчик, И. Н. Карпович
Белорусский государственный университет,
Е-mail: zhuravkov@bsu.by, nikolaitchikma@bsu.by, karpovichin@bsu.by,
Проспект Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
Рассмотрена задача численного моделирования динамики движения лифта и противовеса при эксплуатации лифтоподъемника в вентиляционном стволе с учетом поступающего в шахтный ствол потока воздуха. Разработана конечно-элементная модель исследуемой системы. При решении выполнен учет поворота и перемещения лифта и противовеса, а также упругих сил, действующих со стороны ролика. Изучены положения движении лифта и противовеса при различных жесткостях пружин, обеспечивающих непрерывный контакт ролика с направляющей. Получены распределения давлений в шахтном стволе и поле горизонтальных перемещений элементов лифтоподъемника и значения сил упругости, возникающих в пружинах роликов лифта и противовеса.
Боковые колебания, лифтоподъемник, вентиляционный ствол, метод конечных объемов, шахтный ствол, численное моделирование, CFD
DOI: 10.15372/FTPRPI20250111
EDN: XQXYVG
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Wang X., Gunay S., and Lu W. Mechanical model and seismic study of the roller guide – rail assembly in the counterweight system of elevators, Earthquake Eng. Struct. Dynam., 2021, Vol. 50, No. 2. — P. 518 – 537.
2. Shima Y. and Furuya O. Study on a vibration reduction system for lift roller guides, 11th Symp. Lift and Escalator Technol., 2020, Vol. 11. — P. 97 – 108.
3. Drzewosz A. and Wolny S. The problem of stability in mechanical systems using the example of mine hoist installations, Appl. Sci., 2024, Vol. 14. — 6472.
4. Журавков М. А., Николайчик М. А. Построение цифровых двойников элементов рудника // Горная механика и машиностроение. — 2023. — № 2. — С. 5 – 14.
5. Hu D., Wang Q., and Zhan J. Research on vibration reduction characteristics of high-speed elevator with rolling guide shoes based on hydraulic damping actuator, Actuators, 2024, Vol. 13. — 356.
6. Ни Б., Пэн Б., Го Ц., Лью С., Лью С., Шэнь Ц. Исследование характеристик нарушения воздушного потока в воздухоподающих стволах // ФТПРПИ. — 2018. — № 3. — С. 97 – 111.
7. Журавков М. А., Хвесеня С. С., Савчук В. П., Николайчик М. А. Моделирование динамического воздействия подъемного сосуда на направляющие в стволе с использованием данных системы мониторинга плавности движения // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2019. — Т. 6. — № 2. — С. 97 – 102.
8. Трифанов Г. Д., Микрюков А. Ю. Результаты испытания системы контроля плавности движения подъемного сосуда в шахтном стволе // Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горношахтного и нефтепромыслового оборудования. — 2014. — Т. 1. — С. 41 – 47.
9. Nikolaitchik M. Determination of the skip force effect on guides in mine shaft, E3S Web of Conf., 2020, Vol. 201. — 01017.
10. Левин Л. Ю., Семин М. А. Оценка влияния местных сопротивлений на воздухораспределение в шахтах и рудниках // ФТПРПИ. — 2019. — № 2. — С. 120 – 130.
11. Wu R., Zhu Z., and Cao G. Computational fluid dynamics modeling of rope-guided conveyances in two typical kinds of shaft layouts, PloS One, 2015, Vol. 10. — e0118268.
12. Park Y., Na J., Sung K. H., and Ryou H. S. Numerical study on the effect of elevator movement on pressure difference between vestibule and living room in high-rise buildings, Building Simulation, 2019, Vol. 12. — P. 313 – 321.
13. Wu R., Zhu Z., Chen G., Cao G., and Li W. Simulation of the lateral oscillation of rope-guided conveyance based on fluid-structure interaction, J. Vibroengineering, 2014, Vol. 16. — P. 1555 – 163.
14. Казаков Б. П., Шалимов А. В., Паршаков О. С., Богомягков А. В. Улучшение проветривания тупиковой выработки путем увеличения начальной скорости воздуха в вентиляционной струе // ФТПРПИ. — 2022. — № 1. — С. 112 – 118.
15. Ang J. H., Yusup Y., Zaki S. A., Salehabadi A., and Ahmad M. I. CFD study on the behavior and turbulence of the airflow induced by the moving elevator car in elevator shaft using K-epsilon model, CFD Letters, 2019, Vol. 11. — P. 1 – 2.
16. Ang J. H., Yusup Y., Salim S. A., and Ahmad M. I. A CFD study of flow around an elevator towards potential kinetic energy harvesting, J. Adv. Res. Fluid Mechan. Thermal Sci., 2019, Vol. 59. — P. 54 – 65.
17. Левин Л. Ю., Семин М. А., Клюкин Ю. А., Накаряков Е. В. Исследование аэро- и термодинамических процессов, протекающих на начальном этапе организации сквозного проветривания рудника // Вестн. ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. — 2016. — Т. 15. — № 21. — С. 367 – 377.
18. Zhang T., Wei G., and Liu S. Numerical modeling of cross-transmission of airborne pollutants in a high-rise building induced by elevator car movement, Appl. Sci., 2023, Vol. 13. — 7400.
19. Moukalled F., Mangani L., and Darwish M. The finite volume method, Springer Int. Publish., 2016. — P. 103 – 135.
20. Barth T., Herbin R., and Ohlberger M. Finite volume methods: foundation and analysis, Encyclopedia of Computational Mechanics, 2018. — P. 1 – 60.
ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622.765.4
СОБИРАТЕЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ И СЕЛЕКТИВНОСТЬ ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЕЙ ВО ФЛОТАЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ
С. А. Кондратьев
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: kondr@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Основное назначение пенообразователей — формирование мелких пузырьков и пенного слоя требуемого строения, влияющих на флотируемость минералов. Изучены собирательные и селективные свойства пенообразователей. На основании механизма работы физически сорбированного реагента предложена гипотеза собирательного действия пенообразователей во флотационном процессе. Поверхностно-активные вещества, сокращая время индукции, снимают кинетическое ограничение образованию флотационного комплекса “минеральная частица – пузырек газа”. Их собирательные свойства определяются поверхностной активностью по отношению к границе раздела “газ – жидкость”, плотностью сорбции на извлекаемом минерале. Показано, что пенообразователи работают на границе раздела “газ – жидкость”, а не на границе раздела “твердое – жидкость”, поэтому не являются селективными собирателями. Их высокие поверхностная и флотационная активности приводят к неселективному извлечению минералов в концентрат. Доказано, что пенообразователи с малой поверхностной активностью в меньшей мере проявляют собирательные свойства на целевых минералах и минералах вмещающих пород и поэтому являются более селективно работающими реагентами.
Флотация, поверхностно-активные вещества, собирательная активность, селективность, механизм работы физически сорбируемого собирателя
DOI: 10.15372/FTPRPI20250112
EDN: SIUWRN
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Laskowski J. S. Frothers and flotation froth, Miner. Proc. Extractive Metal. Rev., 1993, Vol. 12. — P. 61 – 89.
2. Drzymala J. and Kowalczuk P. Classification of flotation frothers, Minerals, 2018, Vol. 8. — P. 1 – 24.
3. Moreno Y. S., Bournival G., and Ata S. Classification of flotation frothers — A statistical approach, Chem. Eng. Sci., 2022, Vol. 248. — 117252.
4. Klimpel R. R. and Hansen R. D. The Interaction of flotation chemistry and size reduction in the recovery of a porphyry copper ore, Int. J. Miner. Proc., 1988, Vol. 22. — P. 169 – 181.
5. Klimpel R. R. and Isherwood S. Some industrial implications of changing frother chemical structure, Int. J. Miner. Proc., 1991, Vol. 33. — P. 369 – 381.
6. Malysa K., Barzyk W., and Pomianowski A. Influence of frothers on floatability. I. Flotation of single minerals (quartz and synthetic chalcocite), Int. J. Miner. Proc., 1981, Vol. 8. — P. 329 – 343.
7. Heyes G. W. and Trahar W. J. The natural floatability of chalcopyrite, Int. J. Miner. Proc., 1977, Vol. 4. — P. 317 – 344.
8. Laskowski J. S. Thermodynamic and kinetic flotation criteria, Miner. Process. Extr. Metall. Rev., 1989, No. 5. — P. 25 – 41.
9. Lekki J. and Laskowski J. S. On the dynamic effect of frother-collector joint action in flotation, Transaction, IMM, Sec. C, 1971, Vol. 80. — P. 174 – 180.
10. Afolabi A. S., Muzenda E., Abdulkareem A. S., Maluleke V., and Ikotun A. G. Comparative study of the effect of frothers on the flotation of nickel sulphide ore, Particulate Sci. Technol., 2012, Vol. 30, No. 3. — P. 287 – 295.
11. Арсентьев В. А., Горловский С. И., Устинов И. Д. Комплексное действие флотационных реагентов. — М.: Недра, 1992. — 160 c.
12. Кондратьев С. А. Собирательная сила и избирательность флотационного реагента // ФТПРПИ. — 2021. — № 3. — С. 133 – 147.
13. Кондратьев С. А., Мошкин Н. П. Оценка собирательной силы флотационного реагента // ФТПРПИ. — 2015. — № 1. — С. 137 – 144.
14. Hadler K., Aktas Z., and Cilliers J. J. The effects of frother and collector distribution on flotation performance, Miner. Eng., 2005, Vol. 18. — P. 171 – 177.
15. Fuerswenau D. W. and Pradip. Adsorption of frothers at coal/water interfaces, Colloids Surfaces, 1982, Vol. 4. — P. 229 – 263.
16. Miller J. D., Lin C. L., and Chang S. S. MIBC adsorption at the coal / water interface, Coll. Surfaces, 1983, Vol. 7. — P. 351 – 355.
17. Somasundaran P. and Huang L. Adsorption / aggregation of surfactants and their mixtures at solid – liquid interfaces, Adv. Coll. Interface Sci., 2000, Vol. 88, No. 1-2. — P. 179 – 208.
18. Aston J. R., Drummond C. J., Scales F. J., and Healy T. W. Frother chemistry in fine coal processing, Proc. 2nd Aust. Coal Prep. Congress (R. I. Whitmore. ed.), Westminster Press, Brisbane, 1983. — P. 148 – 160.
19. Mukai S., Wakamatsu T., and Takahashi K. Mutual interaction between collectors and frothers in flotation, Mett. Fac. Eng., Kyoto Univ., 1972, Vol. 34, No. 3. — P. 279 – 288.
20. Мелик-Гайказян В. И. О механизме действия аполярных реагентов при пенной флотации // Обогащение руд. — 1970. — № 3. — С. 38 – 43.
21. Классен В. И. К вопросу о “кризисе” современной теории флотации // Цв. металлургия. — 1980. — № 5. — С. 3 – 9.
22. Кондратьев С. А., Изотов А. С. Влияние аполярных реагентов и поверхностно-активных веществ на устойчивость флотационного комплекса // ФТПРПИ. — 2000. — № 4. — С. 108 – 116.
23. Кондратьев С. А., Мошкин Н. П. Взаимодействие минеральной частицы со свободным пузырьком воздуха в жидкости // ФТПРПИ. — 2020. — № 6. — С. 125 – 135.
24. Han H., Hu Y., Sun W., Li X., Cao C., Liu R., Yue T., Meng X., Guo Y., Wang J., Gao Z., Chen P., Huang W., Liu J., Xie J., and Chen Y. Fatty acid flotation versus BHA flotation of tungsten minerals and their performance in flotation practice, Int. J. Miner. Proc., 2017, Vol. 159. — P. 22 – 29.
25. Hernandez-Aguilar J. R., Cunningham R., and Finch J. A. A test of the Tate equation to predict bubble size at an orifice in the presence of frother, Int. J. Miner. Proc., 2006, Vol. 79. — P. 89 – 97.
26. Gupta A. K., Banerjee P. K., and Mishra A. Influence of chemical parameters on selectivity and recovery of fine coal through flotation, Int. J. Miner. Proc., 2009, Vol. 92, No. 1-2. — P. 1 – 6.
27. Hosten C. and Tezcan A. Technical note. The influence of frother type on the flotation kinetics of a massive copper sulphide ore, Mineral. Eng., 1990, Vol. 3, No. 6. — P. 637 – 640.
28. Tan S. N., Pugh R. J., Fornasiero D., Sedev R., and Ralston J. Foaming of polypropylene glycols and glycol / MIBC mixtures, Miner. Eng., 2005, Vol. 18. — P. 179 – 188.
29. Rosen M. J. and Zhao F. Binary mixtures of surfactants. The effect of structural and microenvironmental factors on molecular interaction at the aqueous solution/air interface, J. Coll. Interface Sci., 1983, Vol. 95, No. 2. — P. 443 – 452.
30. Rosen M. J. and Hua X. Y. Synergism in binary mixtures of surfactants. II. Some experimental data, J. Am. Oil Chemist’s Soc., 1982, Vol. 59. — P. 582 – 585.
31. Полькин С. И. Обогащение руд и россыпей редких и благородных металлов. — М.: Недра, 1987. — 428 с.
32. Sis H. and Chander S. Reagents used in the flotation of phosphate ores: A critical review, Miner. Eng., 2003, Vol. 16. — P. 577 – 585.
33. Sis H. and Chander S. Adsorption and contact angle of single and binary mixtures of surfactants on apatite, Miner. Eng., 2003, Vol. 16. — P. 839 – 848.
УДК 622.7
ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ОБОГАЩЕНИЕ СВИНЦОВО-МЕДНО-ЦИНКОВОЙ РУДЫ МЕСТОРОЖДЕНИЯ “РУДНИК” ГРАВИТАЦИОННЫМ МЕТОДОМ
П. Лазич, М. Костович, Д. Никшич
Белградский университет,
E-mail: predrag.lazic@rgf.bg.ac.rs, ул. Джюшина, 7, 11000, г. Белград, Сербия
Рассмотрена возможность применения гравитационного предварительного обогащения свинцово-медно-цинковой руды существующего производства в тяжелых средах. Испытания проведены на трех пробах руды месторождения “Рудник” в Сербии. При использовании рассматриваемого метода реализуется ряд преимуществ на этапе измельчения руды: сокращается удельный расход на тонну перерабатываемой руды в результате экономии электроэнергии; снижается количество флотореагентов. Изучен вопрос предварительного обогащения забалансовой руды. Потенциальное применение процедуры предобогащения позволит увеличить запасы руды при сохранении флотационной мощности на достигнутом уровне. Качество получаемого предконцентрата останется на уровне исходной руды, и загрузка флотационной фабрики сохранится.
Предварительное обогащение, тяжелая среда, предконцентрат
DOI: 10.15372/FTPRPI20250113
EDN: PMGQNI
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Calic N. Terijski osnovi preipreme mineralnih sirovina, RGF Beograd, 1990.
2. Deusic S. and Lazic P. Masine i uredaji u pripremi mineralnih sirovina, RGF Beograd, 2013.
3. Dardis K. A. The design and operation of heavy medium recovery circuits for reduced ferrosilicon consumption, 2nd Samancor Symposium on DM Separation, 1985.
4. Motovilov I. Yu., Telkov Sh. A., Barmenshinova M. B., and Nurmanova A. N. Examination of the preliminary gravity dressing influence on the Shalkiya deposit complex ore, Non-ferrous Metals, 2019, No. 2. — P. 3 – 8.
5. Kolacz J. Advanced separation technologies for pre-concentration of metal ores and the additional process control, E3S Web of Conf., MEC, 2017. — 01001.
6. Elahe Karami, Ahad Aghlmandi Harzanagh, Davood Moradkhani and Ezatollah Mozaffari. Simulation-aided studies of heavy-media separation in Angouran lead and zinc ore, Separation Sci. Technol., 2019.
7. Erin Legault-Seguin, Curtis Mohns, and Mike Rylatt. Dense medium separation — an effective and robust pre-concentration technology, 48th Annual Canadian Mineral Processors Operators Conference, Otawa, Ontario, January 2016. — P. 381 – 400.
8. Sheng Jian, Wei Sun, and Yong-Xing Zheng. Application of a biconical dense medium cyclone to pre-treat a lowgrade Pb – Zn sulfide ore, Physicochem. Probl. Miner. Process., 2019, Vol. 55, No. 4. — P. 981 – 990.
9. Telkov S. A., Motovilov I. Y., Barmenshinova M. B., Medyanik N. L., and Daruesh G. S. Substantiation of gravity concentration to the Shalkiya deposit Lead – Zinc ore, J. Min. Sci., 2019, Vol. 55. — P. 430 – 436.
10. Муканова А. К. Особенности обогащения полиметаллических руд // Материалы IХ Междунар. науч.-практ. конф. “Современные тенденции и инновации в науке и производстве”. — Междуреченск, 2020.
УДК 622.17:622.778:004.9
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ИССЛЕДОВАНИЮ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СУСПЕНЗИИ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ МАГНЕТИТА
С. П. Остапенко, А. С. Опалев
Горный институт КНЦ РАН,
Е-mail: a.opalev@ksc.ru, ул. Ферсмана, 24, 184209, г. Апатиты, Россия
С целью компьютеризации исследований при совершенствовании технологии переработки железных руд разработан методологический подход к изучению структуры и механических свойств суспензии тонкодисперсных магнитных частиц. В его основе — имитационное моделирование движения агрегатов частиц в жидкости и калибровка параметров модели экспериментальными данными о зависимости вязкости от температуры и скорости сдвига. Исследована структура агрегата частиц магнетита и определены длина и состав цепочки частиц, образующейся вследствие магнитного диполь-дипольного взаимодействия. На примере суспензии кварца и магнетита показано, что вследствие внутреннего вращения происходит сворачивание цепочечного агрегата в клубок, увеличение вязкости суспензии в присутствии противоположно заряженных частиц примеси при консолидации и сжатии клубков на примере суспензии кварца и магнетита.
Железные руды, магнетит, кварц, тонкодисперсные частицы, суспензия, модель компьютерная, цепочечная модель, коэффициент трансляционной диффузии, вязкость, цифровая трансформация
DOI: 10.15372/FTPRPI20250114
EDN: SFKZOM
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Александрова Т. Н., Чантурия А. В., Кузнецов В. В. Минералого-технологические особенности и закономерности селективного разрушения железистых кварцитов Михайловского месторождения // Зап. Горн. ин-та. — 2022. — № 256. — С. 517 – 526.
2. Matiolo E., Couto H. J. B., Lima N., Silva K., and de Freitas A. S. Improving recovery of iron using column flotation of iron ore slimes, Miner. Eng., 2020, No, 158. — 106608.
3. Birat J.-P. Society, materials, and the environment: the case of steel, Metals, 2020, Vol. 10, No. 3. — 331.
4. Викторов С. Д., Кочанов А. Н. Экспериментальное изучение закономерностей образования субмикронных частиц при разрушении горных пород // ФТПРПИ. — 2016. — № 5. — С. 76 – 83.
5. Чеботарев А. Г., Семенцова Д. Д. Комплексная оценка условий труда и состояния профессиональной заболеваемости работников горно-металлургических предприятий // Горн. пром-сть. — 2021. — № 1. — С. 114 – 119.
6. Lu X., Lin Y., Chen X., Shi Y., Liang R., Wang R., and Peng Z. Environmental impact, durability performance, and interfacial transition zone of iron ore tailings utilized as dam concrete aggregates, J. Clean. Prod., 2021, No. 292. — 126068.
7. Эрикссон М., Леф А., Леф О. Обзор мирового рынка железной руды за 2019 – 2020 годы // Горн. пром-сть. — 2021. — № 1. — С. 74 – 82.
8. Опалев А. С., Марчевская В. В. Исследование влияния крупности зерен магнетита на магнитную восприимчивость железорудных концентратов // ФТПРПИ. — 2023. — № 1. — С. 161 – 167.
9. Остапенко С. П., Опалев А. С. Методический подход к исследованию магнитного взаимодействия тонкодисперсных частиц в водной суспензии методом компьютерного моделирования // Горн. пром-сть. — 2023. — № 5S. — С. 142 – 149.
10. Zhu Z., Wu S., Zhang C., and Zhou J. Length measurement of chain-like structure of micron magnetic particles dispersing in carrier fluid effected by magnetic field, J. Supercond. Nov. Magn., 2021, No. 34. — P. 805 – 816.
11. Wu H., Xu Z., Wang J., Bo X., Tang Z., Jiang S., and Zhang G. Chain formation mechanism of magnetic particles in magnetorheological elastomers during pre-structure, J. Magnetism Magnetic Materials, 2021, Vol. 527. — 167693.
12. Xu Z., Chen W., Wang T., and Li Z. Study of self-assembly between two magnetic particle chains in magnetorheological fluids, J. Magnetism Magnetic Materials, 2024. — 172593.
13. Бибик Е. Е. Реология дисперсных систем. — Л.: ЛГУ, 1981. — 171 с.
14. Лукичев С. В. Цифровое прошлое, настоящее и будущее горнодобывающих предприятий // Горн. пром-сть. — 2021. — № 4. — С. 73 – 79.
15. Nwaila G. T., Frimmel H. E., Zhang S. E., Bourdeau J. E., Tolmay L. C. K., Durrheim R. J., and Ghorbani Y. The minerals industry in the era of digital transition: an energy-efficient and environmentally conscious approach, Resour. Pol., 2022, No. 78. — 102851.
16. Shimaponda-Nawa M. and Nwaila G. T. Integrated and intelligent remote operation centres (I2ROCs): assessing the human–machine requirements for 21st century mining operations, Miner. Eng., 2024, No. 207. — 108565.
17. Kremer G. Dynamics of entangled linear polymer melts: A molecular-dynamics simulation, J. Chem. Phys., 1990, Vol. 92. — P. 5057 – 5086.
18. Морозов А. Д. Характеристическая вязкость полимеров. методы автоматического измерения // Лаборатория и производство. — 2018. — № 1. — С. 106 – 112.
19. Arinaitwe E. and Pawlik M. A role of flocculant chain flexibility in flocculation of fine quartz. Part I. Intrinsic viscosities of polyacrylamide-based flocculants, Int. J. Miner. Proc., 2013, Vol. 124. — P. 50 – 57.
20. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. Гидродинамика. — М.: Физматлит, 2021. — 736 с.
21. Mattice W. L. and Suter U. W. Conformational theory of large molecules: The rotational isomeric state model in macromolecular systems, Wiley, New York, 1994. — 449 p.
22. Сагар К., Сатиш К., Мандип С., Джейтиндер П. С., Джашанприт С. Определение реологических характеристик однородных и бимодальных жидкостных пульп железной руды с помощью искусственных нейронных сетей // ФТПРПИ. — 2019. — № 2. — С. 30 – 42.
УДК 550.4.02 + 622.7'1
ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ МАССОПЕРЕНОС ЗОЛОТА ГУМИНОВЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ ПРИ ГИПЕРГЕНЕЗЕ
В. И. Брагин, А. Г. Михайлов
Институт химии и химической технологии СО РАН,
Академгородок, 50, стр. 24, 660036, г. Красноярск, Россия
Сибирский федеральный университет,
E-mail: mag@icct.ru, просп. Свободный, 79, 660041, г. Красноярск, Россия
Природный перенос золота — перманентный, устойчивый процесс в зоне гипергенеза в золотоносном массиве. Диссипация и концентрация золота зависят от свойств геохимических барьерных условий массопереноса. Одним из основных агентов в процессах гипергенных вещественных преобразований являются природные гуминовые соединения, постоянные участники гипергенеза. Проведен экспериментальный подбор геологического прототипа гидрохимического процесса массопереноса и концентрирования золота для условий золотоносной коры выветривания. Представлены основные условия и возможный механизм создания гипергенных зон концентрации на основе учета свойств отдельных фракций гуминовых веществ.
Массоперенос, гуматы, золото, гипергенез, фульвокислота, раствор
DOI: 10.15372/FTPRPI20250115
EDN: UYQQQM
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Крейтер В. М., Аристов В. В., Волынский И. С. и др. Поведение золота в зоне окисления золотосульфидных месторождений. — М.: Госгеолтехиздат, 1958. — 267 с.
2. Звягинцев О. Е. Геохимия золота. — М.; Л.: АН СССР, 1941. — 119 с.
3. Росляков Н. А. Геохимия золота в зоне гипергенеза. — Новосибирск: Наука, 1981. — 240 с.
4. Росляков Н. А., Нестеренко Г. В., Калинин Ю. А., Васильев И. П. и др. Золотоносность кор выветривания Салаира. — Новосибирск, ОИГГМ, 1995. — 170 с.
5. Roslyakov N. A. Zonality of gold forms in the surficial environment as a criterion for buried gold deposits, Geochem. Explor., 1984, Vol. 21. — P. 333 – 400.
6. Сорокин А. П., Савченко И. Ф., Межаков В. З., Артеменко Т. В. Инновационно-технологические разработки эффективного использования низкокалорийных бурых углей Западного Приамурья // ФТПРПИ. — 2012. — № 4. — С. 165 – 171.
7. Плаксин И. Н., Тэтару С. А. Гидрометаллургия с применением ионитов. — М: Металлургия, 1964. — 283 с.
8. Кулебакин В. Г. Бактериальное выщелачивание сульфидных минералов. — Новосибирск: Наука, 1978. — 262 с.
9. Кулебакин В. Г. Превращения сульфидов при активировании. — Новосибирск: Наука, 1983. — С. 209.
10. Минеев Г. Г., Сыртланова Т. С. Научно-технологические основы выщелачивания золота микробиологическими и химическими растворителями // Цв. металлы. — 1984. — № 12. — C. 74 – 76.
11. Freise F. W. The transportation of gold by organic solutions, Econ. Geol., 1931, Vol. 6, No. 4. — P. 599 – 604.
12. Сорокин А. П., Римкевич В. С., Демьянова Л. П., Артеменко Т. В. Эффективные технологии извлечения полезных компонентов из минерального сырья Верхнего и Среднего Приамурья // ФТПРПИ. — 2009. — № 3. — С. 110 – 120.
13. Перминова И. В. Гуминовые вещества — вызов химикам XXI века // Химия и жизнь. — 2008. —№ 1. С. 50 – 55. 14. Кудеярова А. Ю. Фосфатогенная трансформация почв. — М.: Наука, 1955. — 288 с.
15. Fetzer W. G. Transportation of gold by organic solutions, Econ. Geol., 1934, Vol. 10, No. 3. — P. 452 – 464.
16. Макаров В. А. Геолого-технологические основы ревизии техногенного минерального сырья на золото. — Красноярск, 2001. — 132 с.
17. Кондратьев А. В., Митенков Г. А. Технологическая минералогия продуктов гидрометаллургического обогащения пирротиновых концентратов // Обогащение руд цветных металлов. — 1985. — 54 с.
18. Зашихин А. В., Свиридова М. Л. Выщелачивание золота гуминовыми препаратами // ФТПРПИ. — 2019. — № 4. — С. 151 – 157.
19. Пат. 2044757 РФ. Способ получения жидких водорастворимых продуктов из бурого угля / Т. П. Милошенко и др. // Опубл. в БИ. — 1995. — № 27.
ГОРНАЯ ИНФОРМАТИКА
УДК 001.57, 528.8, 622, 626/627
КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ДИСТАНЦИОННОМУ МОНИТОРИНГУ ГОРНО-ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ КОСМИЧЕСКИХ И ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
М. В. Мелихов, А. И. Калашник, С. П. Остапенко, Е. Ю. Лебедик
Горный институт КНЦ РАН,
E-mail: m.melikhov@ksc.ru, ул. Ферсмана, 24, 184209, г. Апатиты, Россия
Рассмотрены актуальные проблемы и особенности эксплуатации промышленных горно-гидротехнических объектов в Арктической зоне РФ. Разработан комплексный методический подход к дистанционному обследованию и мониторингу в режиме реального времени сопряженных горно-гидротехнических сооружений и особо охраняемых природных территорий на основе современных космических и цифровых технологий. Прогноз и управление техногенными рисками осуществлены путем создания цифровых двойников и информационных карт рисков с ранжированием объектов по степени опасного воздействия на основе обобщения пространственных данных, полученных при построении геофильтрационной 3D-модели массива и гидрогеомеханического моделирования формирующихся фильтрационно-деформационных процессов, а также дешифрования и анализа космоснимков районов промышленного загрязнения территориальных вод и приземного слоя атмосферы. Представлены результаты геофильтрационного 3D-моделирования гидротехнического сооружения. Показаны эффективные способы удаленной оценки и контроля за состоянием горно-гидротехнических объектов и водных акваторий с помощью методов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Приведены результаты исследований в горнопромышленном регионе аэротехногенного воздействия на окружающую среду.
Арктика, горная промышленность, гидротехнические сооружения, промышленная и экологическая безопасность, особо охраняемые природные территории, техногенные риски, мониторинг, дистанционное зондирование Земли, 3D-моделирование, пространственные данные
DOI: 10.15372/FTPRPI20250116
EDN: VMHOER
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. WMTF: World Mine Tailings Failures — from 1915. [Электронный ресурс]. URL: https://worldminetailingsfailures.org/.
2. Franks D., Stringer M., Torres-Cruz L. and Baker E. Tailings facility disclosures reveal stability risks, Scientific Reports, 2021, March., Vol. 11, No. 1.
3. Lyu Z., Chai J., Xu Z., Qin Y., and Cao J. A comprehensive review on reasons for tailings dam failures based on case history, Adv. Civil Eng., 2019, Iss. 1. — 4159306.
4. Архипов А. В., Решетняк С. П. Техногенные месторождения. Разработка и формирование. — Апатиты: КНЦ РАН. — 2017. — 175 с.
5. Лолаев А. Б., Бутыгин В. В. Геоэкологические проблемы промышленной гидротехники в криолитозоне. — М.: Недра, 2005. — 240 с.
6. Lolaev A., Oganesyan A., Oganesyan E., and Badoev A. Estimated monitoring methodology for the tailings dam stability, Information Technology in Geo-Engineering (ICITG), Springer Series in Geomechanics and Geoengineering. Springer, Cham, 2019. — P. 644 – 653.
7. Glotov V., Chlachula J., Glotova L., and Little E. Causes and environmental impact of the gold-tailings dam failure at Karamken, the Russian Far East, Eng. Geology, 2018, Vol. 245. — P. 236 – 247.
8. Даувальтер М. В., Даувальтер В. А., Сандимиров С. С., Денисов Д. Б., Слуковский З. И. Гидрохимический мониторинг поверхностных вод в зоне влияния деятельности ГОК “Олений ручей” // Тр. Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. — 2022. — № 19. — С. 80 – 85.
9. Амосов П. В., Бакланов А. А., Горячев А. А., Конина О. Т., Красавцева Е. А., Макаров Д. В., Маслобоев В. А., Ригина О. Ю., Светлов А. В. Пыление хвостов обогащения апатит-нефелиновых руд: экологическая проблема и пути ее решения. — Апатиты: ФИЦ КНЦ РАН, 2023. — 168 с.
10. Hu J. and Xingzong L. Design and implementation of tailings dam security monitoring system, Proc. Eng., 2011, Vol. 26, No. 5. — P. 1914 – 1921.
11. Han Y., Wang G., Zhang X., and Zhao B. Numerical simulation of seepage surface and analysis of phreatic line control from a fine-grained tailings high stacked dam under complicated geography conditions, Appl. Sci., 2023, Vol. 13, No. 23. — 2859.
12. Yang Y., Zhou X.,Chen X., and Xie C. Numerical simulation of tailings flow from dam failure over complex terrain, Materials, 2022, 15(6). — 2288.
13. Хайтао М., Ихай Ч. Физическое моделирование дамб хвостохранилищ в Китае. Аналитический обзор // ФТПРПИ. — 2022. — № 4. — C. 26 – 39.
14. Zare M., Nas1ategay F., Gomez J., Moayedi Far A., and Sattarvand J. A review of tailings dam safety monitoring guidelines and systems, Minerals, 2024, Vol. 14, Iss. 551.
15. Lumbroso D., Mcelroy C., Goff C., Roca M., Petkovsek G., and Wetton M. The potential to reduce the risks posed by tailings dams using satellite-based information, Int. J. Disaster Risk Reduction, 2019, August, 38. — 101209.
16. Lumbroso D., McElroy C., Goff C., Collell M., Petkovsek G., and Wetton M. The potential to reduce the risks posed by tailings dams using satellite-based information, Int. J. Disaster Risk Reduction, 2019, Vol. 38. — 101209.
17. Clarkson L., Williams D., and Seppala J. Real-time monitoring of tailings dams, Georisk: Assessment and Management of Risk for Engineered Systems and Geohazards, 2020, Vol. 15, Iss. 2. — P. 113 – 127.
18. Slingerland N., Sommerville A., O’Leary D., and Beier N. Identification and quantification of erosion on a sand tailings dam, Geosystem Eng., 2018, Vol. 23. — P. 131 – 145.
19. Remer L., Levy R., and Martins J. Opinion: aerosol remote sensing over the next 20 years, Atmos. Chem. Phys., 2024, Vol. 24. — P. 2113 – 2127.
20. Мельников Н. Н., Калашник А. И., Калашник Н. А., Запорожец Д. В. Комплексная многоуровневая система геомониторинга природно-технических объектов горнодобывающих комплексов // ФТПРПИ. — 2018. — № 4. — С. 3 – 10.
21. Калашник А. И., Максимов Д. А., Калашник Н. А., Дьяков А. Ю., Запорожец Д. В., Мелихов М. В. Многоуровневые комплексные исследования и мониторинг хвостохранилищ горнодобывающих предприятий северо-западной части Российского сектора Арктики. — Апатиты: КНЦ РАН, 2022. — 313 с.
22. Мелихов М. В. Дистанционный мониторинг природных водных ресурсов в зоне строительства горно-гидротехнических комплексов // Система мониторинга в Арктической зоне: сб. материалов Междунар. науч.-практ. конф. (в рамках проведения XIV Междунар. салона средств обеспечения безопасности “Комплексная безопасность-2023”). — М., 2023. — С. 45 – 54.
23. Месяц С. П., Остапенко С. П. Прогноз техногенного воздействия горнопромышленных предприятий на состояние природной среды по данным спутниковых наблюдений // ФТПРПИ. — 2018. — № 4. — С. 181 – 187.
24. Калашник Н. А. Оценка фильтрационной устойчивости ограждающей дамбы хвостохранилища на основе гидрогеомеханического 3D-моделирования // ГИАБ. — 2022. — № 12-1. — С. 5 – 15.
25. Хазинс В. М., Шувалов В. В., Соловьев С. П. Трехмерное моделирование распространения облака взвешенной пыли за пределами горнорудного карьера при массовых взрывах // ФТПРПИ. — 2024. — № 4. — С. 29 – 41.