ФТПРПИ №2, 2025. Аннотации
ГЕОМЕХАНИКА
УДК 539.3 + 622.83
СЛЕД ЗАПАЗДЫВАНИЯ ПО ИЛЬЮШИНУ ПРИ СЛОЖНОМ НАГРУЖЕНИИ СЫПУЧИХ СРЕД С НЕПРЕРЫВНЫМ ПОВОРОТОМ ГЛАВНЫХ ОСЕЙ ДЕФОРМАЦИЙ
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
В рамках метода дискретных элементов проведена серия численных экспериментов по сложному нагружению сыпучей среды с непрерывным поворотом главных осей тензора деформаций. Исследован вопрос о следе запаздывания скалярных и векторных свойств среды по Ильюшину. На основе анализа дилатансии рассчитан след запаздывания скалярных свойств сыпучей среды. Запаздывание векторных свойств найдено через изменение направлений главных осей тензоров напряжений, деформаций и скоростей деформаций в процессе нагружения. Даны количественные оценки. Установлено, что след запаздывания для сыпучих сред на один-два порядка выше, чем для металлов.
Сыпучая среда, метод дискретных элементов, пластическая деформация, сложное нагружение, расчет, скалярные и векторные свойства, след запаздывания по Ильюшину
DOI: 10.15372/FTPRPI20250201
EDN: DMCOTX
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шемякин Е. И. Об одном эффекте сложного нагружения // Вестн. МГУ. Серия 1: Математика, механика. — 1996. — № 5. — С. 32 – 38.
2. Кондауров В. И., Никитин Л. В. Теоретические основы реологии геоматериалов. — М.: Наука, 1990. — 207 с.
3. Аннин Б. Д., Жигалкин В. М. Поведение материалов в условиях сложного нагружения. — Новосибирск: СО РАН, 1999. — 342 с.
4. Ревуженко А. Ф., Микенина О. А. Упругопластическая модель горной породы с внутренними самоуравновешенными напряжениями // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2018. — № 3. — С. 11 – 21.
5. Лавриков С. В., Микенина О. А., Ревуженко А. Ф. Моделирование процессов деформирования массива горных пород с использованием методов неархимедового анализа // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2008. — № 1. — С. 3 – 16.
6. Косых В. П. Исследование особенностей сдвигового деформирования сыпучих материалов в стесненных условиях // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2006. — № 6. — С. 63 – 67.
7. Шемякин Е. И. Две задачи механики горных пород, связанные с освоением глубоких месторождений руды и угля // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 1975. — № 6. — С. 29 – 45.
8. Лавриков С. В. Развитие методов математического моделирования и решение актуальных задач механики горных пород в Институте горного дела СО РАН // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2024. — № 4. — С. 3 – 28.
9. Серяков В. М. Влияние изменения температуры пород с глубиной на исходное поле напряжений в слоистом массиве и его перераспределение при ведении очистных работ // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2024. — № 5. — С. 37 – 44.
10. Неверов А. А., Конурин А. И., Неверов С. А., Васичев С. Ю., Щукин С. А. Геомеханическое обоснование способа управления состоянием массива пород целиками и обрушением кровли при выемке наклонных рудных залежей малой и средней мощности // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2024. — № 5. — С. 111 – 123.
11. 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.
12. Ильюшин А. А. Вопросы общей теории пластичности // Прикл. математика и механика. — 1960. — Т. 24. — № 3. — С. 399 – 411.
13. Ильюшин А. А. Механика сплошной среды. — М.: МГУ, 1990. — 310 с.
14. Муравлев А. В. Обобщение теории упругопластических процессов А. А. Ильюшина на случай конечных деформаций // Вестн. ННГУ им. Н. И. Лобачевского. Механика деформируемого твердого тела. — 2011. — № 4 (4). — С. 1642 – 1644.
15. 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.
16. Хоэнземер К., Прагер В. К механике пластического поведения стали // Теория пластичности. — М.: ГИИЛ, 1948. — С. 257 – 282.
17. Ленский В. С. Экспериментальная проверка законов изотропии и запаздывания при сложном нагружении // Изв. АН СССР. ОТН. — 1958. — № 11. — С. 15 – 24.
18. Коровин И. М. Экспериментальное определение зависимости “напряжение – деформация” при сложном нагружении с одной точкой излома // Изв. АН СССР. МТТ. — 1969. — № 3. — С. 152 – 158.
19. Васин Р. А. О “памяти” материала в теории упругопластических процессов // Изв. ТулГУ. Естественные науки. — 2013. — Вып. 2. — Ч. 2. — С. 59 – 70.
20. 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.
21. Журкина Д. С., Лавриков С. В., Микенина О. А., Ревуженко А. Ф. След запаздывания по Ильюшину в сыпучих средах при деформировании по двухзвенным ломаным траекториям // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2025. — № 1. — С. 34 – 47.
22. Гольдштейн Р. В., Кузнецов С. В. Континуальные модели в динамике гранулированных сред. Обзор // Вычисл. механика сплошных сред. — 2015. — Т. 8. — № 1. — С. 35 – 59.
23. Христианович С. А., Шемякин Е. И. О плоской деформации пластического материала при сложном нагружении // Изв. АН СССР. МТТ. — 1969. — № 5. — С. 138 – 149.
24. Кончакова Н. А. О поведении упругопластического континуума при ортогональном догружении // Вестн. ВГУ. Серия: Физика, Математика. — 2005. — № 2. — С. 160 – 163.
25. Шашкин А. Г. Вязко-упруго-пластическая модель поведения глинистого грунта // Развитие городов и геотехническое строительство. — 2011. — Вып. 2. — С. 1 – 9.
26. 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.
27. Ревуженко А. Ф. Трехмерная модель пластического деформирования сыпучей среды // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2022. — № 1. — С. 1 – 9.
28. 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 // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2022. — № 3. — С. 13 – 22.
29. Лавриков С. В., Журкина Д. С. Сложное нагружение с непрерывным поворотом главных осей тензора деформаций и расчет напряженного состояния сыпучих сред на основе метода дискретных элементов / Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023617631, дата рег. 11.04.2023.
30. Джонсон К. Механика контактного взаимодействия. — М.: Мир, 1989. — 509 с.
31. Mindlin R. D. and Deresiewicz H. Elastic spheres in contact under varies oblique forces, J. Appl. Mech. Trans. ASME, 1953, No. 20. — P. 327 – 344.
32. Ревуженко А. Ф. Механика сыпучей среды. — Новосибирск: Изд-во ОФСЕТ, 2003. — 373 с.
33. Kolymbas D. and Wu. W. Introduction to hypoplasticity, Modern approaches to plasticity, ed. by D. Kolymbas, Amsterdam a. o., Elsevier, 1993. — P. 213 – 223.
34. Bauer E. and Wu W. A hypoplastic model for granular soils under cyclic loading. Modern approaches to plasticity, ed. by D. Kolymbas, Amsterdam a. o., Elsevier, 1993. — P. 247 – 258.
35. Kolymbas D., Herle I., and Von Wolffersdorff P. A. Hypoplastic constitutive equation with internal variables, Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech., 1995, Vol. 19. — P. 415 – 436.
36. Колимбас Д., Лавриков С. В., Ревуженко А. Ф. Об одном методе анализа математических моделей сред при сложном нагружении // ПМТФ. — 1999. — Т. 40. — № 5. — С. 133 – 142.
УДК 622.023.2
О ВЛИЯНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЫПУСКА УГЛЕСОДЕРЖАЩИХ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ НА ИХ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Ю. Е. Прошунин, С. В. Риб, А. Э. Гарнцев, А. М. Никитина
Сибирский государственный индустриальный университет,
E-mail: seregarib@yandex.ru, ул. Кирова, 42, 654007, г. Новокузнецк, Россия
Обоснована методология определения физико-механических характеристик углесодержащих сыпучих материалов. Разработан комплекс методов и устройств для определения объемной плотности, коэффициентов сцепления, внутреннего и внешнего трения, распределительной способности рядовых углей, угольных концентратов, других углесодержащих материалов. Установлены закономерности изменения указанных характеристик в интервале варьирования технологических параметров для реальных промышленных процессов складирования и выпуска. Показаны результаты комплексного изучения и систематизации их технологических свойств.
Углесодержащие сыпучие материалы, физико-механические характеристики, технологические параметры выпуска
DOI: 10.15372/FTPRPI20250202
EDN: DRZEBC
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дженике Э. В. Складирование и выпуск сыпучих материалов. — М.: Мир, 1968. — 164 с.
2. Каталымов А. В., Любартович В. А. Дозирование сыпучих и вязких материалов. — Л.: Химия, 1990. — 240 с.
3. Прошунин Ю. Е. Складирование и выпуск углесодержащих сыпучих материалов. Теоретические основы / Dusseldorf, Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2015. — 358 с.
4. Лифшиц Ю. Ф. Руководство по определению характеристик материала заполнения и геометрических параметров бункеров. — М.: Стройиздат, 1978. — 29 с.
5. Карнаушенко Л. И., Иоргачева Е. Г. Сдвиговые свойства мелкодисперсных сыпучих материалов химической промышленности // Изв. вузов. Химия и химическая технология. — 1985. — T. 28. — Bып. 4. — C. 99 – 102.
6. Лунев А. А., Кацарский Р. С. Прогнозирование главных напряжений от внешней нагрузки в насыпном массиве из песка с учетом его механических характеристик // Вестн. СибАДИ. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. — 2022. — Том 19. — № 5. — С. 738 – 751.
7. Schulze D. Round Robin Test on Ring Shear Testers, Advanced Powder Technol., 2011, Vol. 2. — P. 197 – 202.
8. Beakawi Al-Hashemi H. M. and Baghabra Al-Amoudi O. S. A review on the angle of repose of granular materials, Powder Technol. Elsevier B. V., 2018. Vol. 330. — P. 397 – 417.
9. Долгунин В. Н., Иванов О. О., Борщев В. Я. Сдвиговые течения зернистых сред: закономерности и технологические аспекты. — Тамбов: ТГТУ, 2016. — 168 с.
10. Хозяев И. А., Чистяков А. Д., Царев Ю. А., Савенков Д. Н., Кирищиев О. Р., Кирищиева Ю. О., Вифлянцева Т. А. Устройство для определения динамического и статического коэффициентов трения сыпучих продуктов // ИВД. — 2019. — № 1 (52).
11. Пыхтеева Н. Ф., Букша В. В., Миронова В. И. Механика грунтов. — Екатеринбург: Изд-во Уральского университета, 2018. — 116 с.
12. Ooms M. and Roberts A. W. The Redduction and Control of Flow Pressures in Cracked Grain Silos, Bulk Solids Handling, 1985, Vol. 5, No. 5. — P. 1009 – 1016.
13. Зимон А. Д., Андрианов Е. И. Аутогезия сыпучих материалов. — М.: Металлургия, 1978. — 288 с.
14. Лурье З. С. Бункерные устройства углеобогатительных и брикетных фабрик. — М.: Недра, 1972. — 208 с.
15. Парфеник А. С., Веретельник С. П., Агеев В. Н., Литвин Е. М., Нефедов П. Я., Рыбкин И. Ю., Еремин А. Я., Шашмурин П. И Сдвиговые и компрессионные испытания угольной шихты со связующими для частичного брикетирования // Кокс и химия. — 1986. — № 7. — C. 18 – 22.
16. Прошунин Ю. Е., Гельгенберг И. О. К вопросу влияния температуры поверхности на величину коэффициента внешнего трения // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. Материалы междунар. научно-практ. конф. “Уголь России и Майнинг 2023”. — 2023. — № 9. — С. 361 – 364.
17. Еременко А. А., Дарбинян Т. П., Шапошник Ю. Н., Усольцева О. М., Цой П. А. Оценка физико-механических свойств руд и горных пород, подвергшихся затоплению // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2023. — № 5. — С. 24 – 32.
18. 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 // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых — 2023. — № 4. — С. 44 – 52.
19. Косых В. П., Ревуженко А. Ф. Прибор простого сдвига // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2021. — № 4. — С. 172 – 179.
20. Осокин В. П., Барышников В. С. Характеристика сыпучих свойств углей по влажности // Электрические станции. — 1974. — № 5. — C. 14 – 16.
21. Ахназарова С. Л., Кафаров В. В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. — М.: Высш. шк., 1978. — 320 с.
22. Venkateshwarlu D., Venkatesh S., and Reddy Y. V. Design of mass flow coal bunker with four different liner materials // Int. J. of Res. Eng. Appl. Sci., 2015, Vol. 5. — P. 128 – 138.
23. Levine D. G., Schlosberg R. H., and Silbernagel B. G. Understanding the chemistry and physics of coal structure (A Review), Proc. National Academy Sci., 1982, Vol. 79. — P. 3365 – 3370.
24. Frolich O. K. Druckverteilung im Baugrunde, Wien: Springer, 1934. — 188 p.
25. Bianchini A. Frohlich theory-based approach for analysis of stress distribution in a layered system: case study, Transportation Res. Record J. Transportation Res. Board, 2014, Vol. 2462. — P. 61 – 67.
26. Генералов М. Б. Истечение сыпучих материалов из аппаратов // Теоретические основы химической технологии. — 1985. — Т. 19. — № 1. — C. 53 – 59.
27. Харр М. Е. Основы теоретической механики грунтов. — М.: Стройиздат, 1971. — 320 с.
28. Алексеев С. И., Алексеев П. С. Механика грунтов, основания и фундаменты. — М., 2014. — 332 с.
29. Хан Х. Теория упругости. Основы линейной теории и ее применение. — М.: Мир, 1988. — 344 с.
30. Залётов С. В., Хапилова Н. С. Аналитическое решение осесимметричной задачи о деформации изотропного полупространства с упруго закрепленной границей под действием распределённой нагрузки // Вестн. МГУ. Серия 1. Математика. Механика. — 2016. — № 5. — С. 67 – 71.
31. Шультяев О. А., Бехмисов В. В. К вопросу определения глубины сжимаемой толщи // Вестн. НИЦ Строительство. — 2018. — № 2 (17). — С. 136 – 145.
32. Егоров К. Е. К вопросу расчета основания под фундаментом с подошвой кольцевой формы // Механика грунтов: Сб. науч. тр. — М.: Госстойиздат, 1958. — Вып. 34. — C. 34 – 57.
33. Прошунин Ю. Е. Об определении насыпной плотности угольной загрузки коксовых печей // Кокс и химия. — 1994. — № 2. — С. 14 – 19.
РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД
УДК 622-1/-9, 622.023
ВЛИЯНИЕ ВРЕМЕНИ КОНТАКТА ШТЫРЕЙ ШАРОШКИ НА ПОКАЗАТЕЛИ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД
Ю. Н. Линник, В. Ю. Линник
Государственный университет управления,
Е-mail: yn_linnik@guu.ru, Рязанский проспект, 99, 109542, г. Москва, Россия
Выбор эффективных способов и средств разрушения горных пород является одной из важнейших задач, стоящих перед угольной и горнодобывающей промышленностью. Для горных пород высокой крепости наиболее эффективен способ их разрушения с помощью штыревых шарошек. Выполнены экспериментальные исследования, основная задача которых — определение фактического времени контакта штырей шарошки с породой и времени, необходимого для достижения разрушающей нагрузки в зависимости от влияющих факторов.
Ударник, нагрузка, горная порода, тензометрическая шарошка, динамическое разрушение, время приложения нагрузки
DOI: 10.15372/FTPRPI20250203
EDN: COQIHI
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Жабин А. Б., Чеботарев П. Н., Лавит И. М., Поляков А. В. Методика определения нагруженности резцов и расходуемой мощности при разрушении угля и их расчет для проходческого комбайна // Изв. ТГУ. Науки о Земле. — 2017. — № 3. — С. 135 – 148.
2. Валямов К. Р. Влияние режимных параметров бурения на эффективность применения шарошечного породоразрушающего инструмента // Сб. трудов Междунар. науч.-техн. конф. — Уфа: УГНТУ, 2022. — Т. 1. — С. 57.
3. Васильев А. А., Сериков Д. Ю., Близнюков В. Ю. Совершенствование буровых долот различных типов // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. — 2019. — № 6. — C. 28 – 31.
4. Zhang J., Zhai C., Zhong C., Xu J., and Sun Y. Investigation of sealing mechanism and field application of upward borehole self-sealing technology using drill cuttings for safe mining, Safety Sci., 2019, Vol. 115. — P. 141 – 153.
5. Wang L., Rybacki E., Bonnelye A., Bohnhoff M., and Dresen G. Experimental investigation on static and dynamic bulk moduli of dry and fluid-saturated porous sandstones, Rock Mech. Rock Eng., 2021, Vol. 54, No. 1. — P. 129 – 148.
6. Yongming X., Bing D., Ying C., Lei Z., Guicheng H., and Zhijun Z. Experimental study on the mechanical properties and damage evolution of hollow cylindrical granite specimens subjected to cyclic coupled static-dynamic loads, Geofluids, 2020, Vol. 2020. — P. 1 – 14.
7. Jiuqun Z., Jihuan H., and Weihao Y. Investigating the influences of indentation hardness and brittleness of rock-like material on its mechanical crushing behaviors, Mathem. Problems Eng., 2020, Vol. 2020. — P. 1 – 16.
8. Liu L., Li S., Zheng M., Wang Y., Shen J., Shi Z., and Zhou J. Identification of rock discontinuities by coda wave analysis while borehole drilling in deep buried tunnels, Tunnel. Underground Space Technol., 2024, Vol. 153. — 105969.
9. Потапов Ю. Ф., Симонов В. В. Разрушение горных пород трехшарошечными долотами малого диаметра. — М.: Гостоптехиздат, 1961. — 87 с.
10. Бирюков И. М. Шарошечное бурение в горном деле. — М.: Гостоптехиздат, 1962. — 163 с.
11. Шигин А. О., Волков А. А. Определение режимных параметров и характеристик шарошечных долот // Технические науки в мире: от теории к практике. — Ростов-на-Дону, 2014. — С. 29 – 34.
12. Спиридонов С. В., Сериков Д. Ю. Методика проектирования геометрии вооружения шарошечного бурового инструмента на основе математического моделирования // Сфера. Нефть и газ. — 2017. — № 1 (57). — С. 18 – 23.
13. Барон Л. И., Глатман Л. Б., Коняшин Ю. Г. Экспериментальное определение времени контакта штырей шарошки с разрушенной породой // Нефтяное хозяйство. — 1966. — № 5.
14. A. c. 1093806 СССР. Измерительный шарошечный инструмент / И. А. Леванковский, Л. Б. Глатман, С. И. Мультанов, Е. Д. Трубицын // Опубл. в БИ. — 1984. — № 19.
15. А. с. 840268 СССР. Устройство для исследования шарошечного долота / В. А. Пяльченков, В. А. Коротков, А. Н. Пашков, А. Ф. Брагин, В. Н. Виноградов // Опубл. в БИ. — 1981. — № 23.
16. Мардахаев А. А., Рубарх В. М., Коровинских Л. Н. Устройство для замера распределения усилий и моментов по венцам шарошечных долот // Машины и нефтяное оборудование. — 1976. — № 10. — С. 27 – 29.
17. Михеев С. А. Система поддержания эффективной осевой нагрузки на долото при бурении скважин // Вестн. СамГУ. Серия Технические науки. — 2021. — Т. 29. — № 4. — С. 32 – 42.
18. Гринько А. А., Сысоев Н. И., Гринько Д. А. Моделирование процесса внедрения клиньев разной формы в породный массив при осевой и винтовой схемах ударного нагружения // ГИАБ. — 2021. — № 9. — С. 120 – 132.
УДК 622.83
МЕТОД ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ ДРОБИМОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД С ПОМОЩЬЮ СКЛЕРОМЕТРА
А. Н. Авдеев, Н. Н. Бочкарев, Д. А. Коптяков, Н. А. Масальский, Т. Ф. Харисов
Институт горного дела УрО РАН,
E-mail: koptyakov_d@mail.ru, ул. Мамина-Сибиряка, 58, 620075, г. Екатеринбург, Россия
ПАО “Уральский асбестовый горно-обогатительный комбинат”,
E-mail: dizel0985@mail.ru, ул. Промышленная, 57, 624627, г. Асбест, Россия
Исследованы технологические и механические свойства габбро, диоритов, передотитов, серпентинитов и тальк-карбонатных пород Баженовского месторождения хризотил-асбеста. Выполнены измерения склерометром по поверхности отобранных в виде штуфов проб. Проведены лабораторные испытания образцов, подготовленных из штуфов. В воздушно-сухом состоянии вычислены пределы прочности при сжатии и растяжении. Выявлены связи между механическими свойствами исследуемых пород и показаниями склерометра. По эмпирической зависимости определены классы дробимости. Установлена корреляция между показаниями склерометра и дробимостью горных пород месторождения. Сделан вывод о том, что сложившиеся представления об общих закономерностях связи прочности и дробимости горных пород справедливы как при использовании традиционных способов, так и при оценке экспресс-методом.
Дробимость, физико-механические свойства, буровзрывные работы, склерометр, экспресс-метод, прочность при одноосном сжатии, прочность при растяжении, отскок, месторождение баженовского типа
DOI: 10.15372/FTPRPI20250204
EDN: CHKUJS
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Bilim N., Celik A., and Kekec B. A study in cost analysis of aggregate production as depending on drilling and blasting design, J. Afr. Earth Sci., 2017, Vol. 134. — P. 564 – 572.
2. Nikkhah A., Vakylabad A. B., Hassanzadeh A., Niedoba T., and Surowiak A. An evaluation on the impact of ore fragmented by blasting on mining performance, Minerals, 2022, Vol. 12, No. 2. — 258.
3. Вохмин С. А., Кытманов А. А., Ерлыков Г. П., Шевнина Е. В., Курчин Г. С., Кирсанов А. К. Прогноз и фактический выход негабаритной фракции при отбойке руды в подземных условиях // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2021. — № 2. — С. 39 – 49.
4. Бабкин А. И. Оперативный прогноз изменчивости физико-механических свойств продуктивных пластов по данным шахтных сейсмоакустических исследований // Горн. эхо. — 2019. — № 4 (77). — С. 67 – 72.
5. Св-во о регистрации базы данных № 2024624717. Информационная база данных физических свойств горных пород Ковдорского массива / А. С. Калюжный, Н. Н. Кузнецов; правообладатель ФГБУН ФИЦ КНЦ РАН, рег. № 2024624717 от 30.10.2024, заявка № 2024624239 от 09.10.2024, бюл. № 11.
6. Heidarzadeh S., Saeidi A., Lavoie C., and Rouleau A. Geomechanical characterization of a heterogenous rock mass using geological and laboratory test results: a case study of the Niobec Mine, Quebec, Canada, SN Appl. Sci., 2021, Vol. 3. — 640.
7. Коптяков Д. А., Харисов Т. Ф. Исследование закономерностей прочностных характеристик серпентинитов Житикаринского месторождения // Проблемы недропользования. — 2020. — № 2 (25). — С. 127 – 133.
8. Барон Л. И. Горнотехнологическое породоведение. Предмет и способы исследований. — М.: МГГУ, 2004. — 249 с.
9. Коптяков Д. А., Харисов Т. Ф. Исследование зависимостей физико-механических свойств серпентинитов Джетыгаринского месторождения // Горн. журн. — 2020. — № 5. — С. 29 – 37.
10. Харисов Т. Ф., Авдеев А. Н., Коптяков Д. А. Анализ результатов определения упругих характеристик горных пород в лабораторных условиях // Проблемы недропользования. — 2024. — № 3 (42). — С. 41 – 50.
11. Teymen A. and Menguc E. А Comparative evaluation of different statistical tools for the prediction of uniaxial compressive strength of rocks, Int. J. Min. Sci. Technol., 2020, Vol. 30, No. 6. — P. 785 – 797.
12. Wei-Qiang X., Xiao-Li L., Xiao-Ping Zhang, et al. A review of test methods for uniaxial compressive strength of rocks: Theory, apparatus and data processing, JRMGE, 2024.
13. Min Wang and Wen Wan. A new empirical formula for evaluating uniaxial compressive strength using the Schmidt hammer test, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2019, Vol. 123. — 104094.
14. Comakli R. and Cayirli S. A correlative study on textural properties and crushability of rocks, Bull. Eng. Geol. Environ., 2019, Vol. 78. — P. 3541 – 3557.
15. Мажид Я., Емад М. З., Абу Бакар М. З., Аятулла. Прогнозирование размеров фрагментации отбитой породы при взрыве уступа на основе многопараметрического подхода // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2024. — № 1. — С. 83 – 95.
16. ГОСТ 21153.0-75. Породы горные. Отбор проб и общие требования к методам физических испытаний. –– М.: Изд-во стандартов, 1982. — 5 с.
17. Харисов Т. Ф., Коптяков Д. А. Прогнозные модели оценки физико-механических свойств серпентинитов // Изв. ТГУ. Науки о Земле. — 2021. — № 3. — С. 230 – 243.
18. Алексеев А. Ф. Инженерная петрология гипербазитов Баженовского и Джетыгаринского месторождений хризотил-асбеста: автореф. … дис. канд. геол.-минер. наук. — Екатеринбург, 2005. — 24 с.
19. Котяшев А. А., Корнилков М. В., Русских А. П. Изучение и оценка структурных изменений при взрывном разрушении скальных массивов в динамике развития асбестовых карьеров // Горн. журн. — 2017. — № 6. — С. 17 – 24.
20. Кантемиров В. Д., Титов Р. С., Яковлев А. М., Козлова М. В. Исследование горных пород карьера ОАО “Ураласбест” на соответствие требованиям для производства из них строительных материалов // Маркшейдерия и недропользование. — 2019. — № 3 (101). — С. 42 – 46.
21. ГОСТ 21153.2-84. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии. –– М.: ИПК Изд-во стандартов, 2001. — 15 с.
22. ГОСТ 21153.3-85. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном растяжении. — М.: ИПК Изд-во стандартов, 1986. — 15 с.
23. Латышев О. Г. Разрушение горных пород. — М.: Теплотехник, 2007. — 672 с.
УДК 539.563 + 620.173
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СКОРОСТИ НАГРУЖЕНИЯ НА ПОКАЗАТЕЛИ ХРУПКОСТИ МРАМОРА
Ю. Ван, С. Чжэн, М. Сун, Ч. Ли, Л. Ван, Х. Цзяо
Хэнаньский политехнический университет,
454003, г. Цзяоцзо, пров. Хэнань, Китай
Колледж Цзяозцо,
454000, г. Цзяоцзо, пров. Хэнань, Китай
Объединенный инновационный центр по вопросам безопасности угледобычи и эффективного использования ресурсов,
454003, г. Цзяоцзо, пров. Хэнань, Китай
Образцы мрамора испытывались на сжатие и растяжение в сухом и влагонасыщенном состоянии при разных скоростях нагружения. Анализировались прочность, характер деформации, соотношение энергии упругой деформации с показателями хрупкости, а также изменения показателей хрупкости. Прочность мрамора увеличивалась с повышением скорости нагружения, при этом снижался модуль упругости и росла пиковая деформация. Рассмотрено, как влияет скорость нагружения на значения семи показателей хрупкости. Установлено, что часть из них не отражают влияние скорости нагружения, увеличивающее хрупкость, остальные изменяются в соответствии со скоростью нагружения и линейно увеличиваются с ее ростом, демонстрируя квадратичную функциональную зависимость от предельной энергии упругой деформации. Предложен новый показатель хрупкости, учитывающий влияние скорости нагружения и влагонасыщения на хрупкость пород. Показано, что он увеличивается с повышением скорости нагружения и имеет более низкие значения для влагонасыщенного состояния породы.
Мрамор, показатель хрупкости, прочность, энергия упругой деформации, скорость нагружения, влагонасыщенность
DOI: 10.15372/FTPRPI20250205
EDN: BMFAHI
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Hucka V. and Das B. Brittleness determination of rocks by different methods, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstracts, 1974, Vol. 11, No. 10. — P. 389 – 392.
2. Altindag R. Correlation of specific energy with rock brittleness concept on rock cutting, J. South African Institute of Mining and Metallurgy, 2003, Vol. 103, No. 3. — P. 163 – 171.
3. Chen G., Zhao C., Wei T., and Wang J. Evaluation method of brittle characteristics of rock based on full stress-strain curve and crack initiation stress, Chinese J. Rock Mech. Eng., 2018, Vol. 37, No. 1. — P. 51 – 59.
4. Xia Y., Li L., Tang C., Ma S., Li M., and Bao C. Rock brittleness evaluation based on stress dropping rate after peak stress and energy ratio, Chinese J. Rock Mech. Eng., 2016, Vol. 35, No. 6. — P. 1141 – 1154.
5. Li Q., Chen M., Jin Y., Wang F. P., Hou Bing, and Zhang B. Indoor evaluation method for shale brittleness and improvement, Chinese J. Rock Mech. Eng., 2012, Vol. 31, No. 8. — P. 1681 – 1685.
6. Bishop A. W. Progressive failure with special reference to the mechanism causing it, Proc. Geotech. Conf. Oslo, Norwegian Geotechnical Institute, 1967. — P. 142 – 150.
7. Hajiabdolmajid V. and Kaiser P. Brittleness of rock and stability assessment in hard rock tunneling, Tunnel. Underground Space Technol., 2003, Vol. 18, No. 11. — P. 35 – 48.
8. Zhou H., Meng F., Zhang C., Xu R., and Jingjing lu. Quantitative evaluation of rock brittleness based on stress-strain curve, Chinese J. Rock Mech. Eng., 2014, Vol. 33, No. 6. — P. 1114 – 1122.
9. George E. A. Brittle failure of rock material-test results and constitutive models, Rotterdam: A. A. Balkema, 1995. — P. 123 – 128.
10. Tarasov B. and Potvin Y. Universal criteria for rock brittleness estimation under triaxial compression, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2013, Vol. 59. — P. 57 – 69.
11. Aubertin M., Gill D. E., and Simon R. On the use of the brittleness index modified (BIM) to estimate the post peak behavior or rocks, 1st North American Rock Mech. Symp., Austin, American Rock Mechanics Association, 1994. — P. 945 – 952.
12. Bazant Z. P. and Kazemi M. T. Determination of fracture energy, process zone length and brittleness number from size effect, with application to rock and concrete, Int. J. Fracture, 1990, Vol. 44. — P. 111 – 131.
13. Quinn J. B. and Quinn G. D. Indentation brittleness of ceramics: a fresh approach, J. Materials Sci., 1997, Vol. 32, No. 16. — P. 4331 – 4346.
14. Lawn B. R. and Marshall D. B. Hardness toughness and brittleness: an indentation analysis, J. Am. Ceramic Soc., 1979, Vol. 62, No. 7 – 8. — P. 347 – 350.
15. Honda H. and Sanada Y. Hardness of coal, Fuel, 1956, Vol. 35. — P. 451 – 461.
16. Blindheim O. T. and Bruland A. Boreability testing, Norwegian TBM tunneling 30 years of experience with TBMs in Norwegian tunneling, Trondheim, Norway, Norwegian Soil and Rock Eng. Association, 1998, Vol. 11. — P. 29 – 34.
17. Protodyakonov M. M. Mechanical properties and drillability of rocks, Proc. 5th Symp. Rock Mechan., Twin Cities, USA, University of Minnesota Press, 1963. — P. 103 – 118.
18. Yagiz S. An investigation on the relationship between rock strength and brittleness, Proc. 59th Geological Congress of Turkey, Ankara, Turkey, MTA General Directory Press, 2006. — 352 p.
19. Copur H., Bilgin N., Tuncdemir H., and Balsi C. A set of indices based on indentation test for assessment of rock cutting performance and rock properties, J. South African Institute Min. Metal., 2003, Vol. 103, No. 9. — P. 589 – 599.
20. Zhang Y., Guo Q. F., Cai M. F., et al. Preliminary study on relationship between brittleness index and elastic strain energy for hard rock, J. Harbin Institute of Technol., 2019, Vol. 51, No. 6. — P. 79 – 88.
21. CastroJ., Cicero S., and Sagaseta C. A criterion for brittle failure of rocks using the theory of critical distances, Rock Mech. Rock Eng., 2016, Vol. 49. — P. 63 – 77.
22. Wang Y. F., Song M. Y., Jiao H. Z., Wang L. P., Zheng X. J., and Li Z. C. Experimental study on strength and rockburst proneness of Granite under loading and unloading, J. Min. Strata Control Eng., 2024, Vol. 6, No. 3. — 033035.
23. Wang Y. F., Liu X., Wang L. P., Li Z. C., Chen Y., and Rong T. L. Coupling effect of loading rate and saturated water on mechanical behavior and micro damage property of sandstone, J. Min. Safety Eng., 2022, Vol. 39, No. 3. — P. 421 – 428.
24. Wang W., Wang Y., Chai B., Du J., Xing L. X., and Xia Z. H. An energy based method to determine rock brittleness by considering rock damage, Rock Mech. Rock Eng., 2022, Vol. 55. — P. 1585 – 1597.
25. Meng F. Z., Wong L. N. Y., and Zhou H. Rock brittleness indices and their applications to different fields of rock engineering: A review, J. Rock Mech. Geotech. Eng., 2021, Vol. 13. — P. 221 – 247.
26. Yue X. P., Wen T., Gao Y., Jia W. J., Wang Y. K., and Hu M. Y. Evaluation method for determining rock brittleness in consideration of plastic deformation in pre-peak and failure energy in post-peak, Applied Sci., 2023, Vol. 13. — 12711.
27. Chen K., Cudmani R., and Pena A. Assessment method for determining rock brittleness based on statistical damage constitutive relations, Geomech. Energy Env., 2024, Vol. 37. — 100517.
28. Asemi F., Lakirouhani A., Nicksiar M., and Zohdi A. A new rock brittleness index based on crack initiation and crack damage stress thresholds, Int. J. Geomechanics, 2024, Vol. 24, No. 5. — 04024074.
29. Kuang Z. H., Qiu S. Q., Li S. J.,·Du S. H., Huang Y., and Chen X. Q. A new rock brittleness index based on the characteristics of complete stress-strain behaviors, Rock Mech. Rock Eng., 2021, Vol. 54. — P. 1109 – 1128.
30. Yao T. Z., Qian L., Mo Z. G., Gao Y. P., Zhang J. H., Zhang R., Hu Q. J., and Xing X. L. A new brittleness index based on crack characteristic stress and its engineering applications, Eng. Geol., 2024, Vol. 330. — 107411.
ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622.271
ОСОБЕННОСТИ ДОБЫЧИ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОЙ ОБВОДНЕННОСТИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
А. В. Резник, В. И. Ческидов, Н. А. Немова, С. И. Лещенко, В. А. Бобыльская
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: nemova-nataly@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Сибирский государственный университет водного транспорта,
ул. Щетинкина, 33, 630099, г. Новосибирск, Россия
Рассмотрены особенности добычи твердых полезных ископаемых в сложных горно-геологических и гидрогеологических условиях месторождений восточных регионов России. Проанализированы известные способы предварительной подготовки обводненных месторождений к их последующей отработке. Особое внимание уделено вопросу извлечения минерального сырья из залежей в руслах рек — наиболее затратному и трудно реализуемому по экологическим требованиям процессу добычи. Выполнена группировка обводненных месторождений на основе возможных способов осушения карьерных полей и технологий их разработки. Предложены экологически ориентированные технологии добычи сырья с рациональным использованием природных и техногенных ресурсов разрабатываемых месторождений.
Полезные ископаемые, месторождения обводненные, гидрогеологические условия, осушение и водоотведение, добыча, открытый способ, россыпи, русло рек, водный поток, отвод. экологические последствия
DOI: 10.15372/FTPRPI20250206
EDN: BPYWIR
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Буткевич Г. Р., Одабаи-Фард В. В. Проблемы разработки обводненных песчано-гравийных месторождений // Горн. пром-сть. — 2012. — № 4 (104). — С. 112 – 114.
2. Резник А. В., Ческидов В. И. Технология открытой разработки обводненных буроугольных месторождений Канско-Ачинского бассейна // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2019. — № 1. — С. 106 – 115.
3. Киселева С. П., Угренинова Н. Н., Шалина А. Е. Экологические аспекты обеспечения технологической безопасности и технологического развития в РФ // Мир науки. Социология, философия, культурология. — 2015. — Вып. 4. — С. 1 – 12.
4. Касиева К. Б., Ишканов Б. Т. Воздействие на окружающую среду открытых горных работ // Инновационная наука. — 2017. — № 11. — С. 33 – 37.
5. Альтов М. Н., Бибочкин А. М. Рудничная геология. — М.: Недра, 1973. — 430 с.
6. Ческидов В. И., Резник А. В., Бобыльский А. С. Систематизация технологий отработки обводненных месторождений твердых полезных ископаемых // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2021. — № 3. — С. 60 – 68.
7. Кузеванов К. И., Кузеванов К. К., Дутова Е. М., Покровский В. Д. Гидрогеологические условия Бакчарского железорудного месторождения и предварительная оценка водопритоков // Изв. РАЕН. Геология разведка и разработка месторождений полезных ископаемых. — 2018. — Т. 41. — № 4 — С. 22 – 36.
8. Паровинчак М. С., Лукьянов В. Г., Гринев О. М., Ростовцев В. Н. Освоение Бакчарского железорудного месторождения в Томской области – главный проект стратегии развития Сибири на ближайшие десятилетия // Вестн. РАЕН. Зап.-Сиб. отд.-ние. — 2017. — № 20. — С. 57 – 66.
9. Коннов В. И. Исследование влияния этапов работ на малые реки при добыче полезных ископаемых в Восточном Забайкалье // ГИАБ. — 2007. — № S4. — С. 41 – 51.
10. Дементьев В. А. Совершенствование способов гидромеханизированной выемки обводненных сапропелей // ГИАБ. — 2021. — № 7. — С. 42 – 52.
11. Мельник В. В., Харисов Т. Ф., Замятин А. Л. Методические основы комплексных геомеханических исследований для выбора оптимальных параметров осушения обводненных месторождений // ГИАБ. — 2020. — № 3 – 1. — С. 127 – 137.
12. Якубовский М. М., Гетманова А. Р. Обоснование выбора эффективной технологии разработки обводненных песчано-гравийных месторождений при различных содержаниях гравия в полезной толще // Вестн. КузГТУ. — 2023. — № 1. — С. 79 – 86.
13. Usoltseva L. A., Lushpei V. P., and Mursin V. A. Modern methods of surveyor observations in opencast mining under complex hydrogeological conditions, IOP Conf. series: Earth and Env. Sci., 2017, 052030.
14. Loginov E. V., Loktiukova O. Iu., and Melnitskaya M. E. Calculation of bench width for backhoe hydraulic excavators operated in sinking mining systems, J. Eng. App. Sci. — 2019. — Vol. 14. — Iss. 17. — P. 6444 – 6448.
15. Иванов В. В., Дзюрич Д. О. Обоснование параметров технологической схемы разработки обводненных месторождений строительного песка // Зап. Горн. ин-та. — 2022. — Т. 253. — С. 33 – 40.
16. Пат. RU 2783461 C1 РФ, МПК Е21С 50/00, Е21С 41/26, Е02D 29/063 Способ разработки запасов твердых полезных ископаемых в руслах рек / Резник А. В., Никольский А. М., Неверов А. А., Неверов С. А., Гаврилов В. Л., Ческидов В. И., Немова Н. А. // Опубл. в БИ. — 2022. — № 32.
ГОРНОЕ МАШИНОВЕДЕНИЕ
УДК 621.313.282.2
ОЦЕНКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВИБРОИСТОЧНИКА
Б. Ф. Симонов, А. О. Кордубайло, А. А. Леуткин
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: Simonov_bf@mail.ru, Красный проспект, 54, 630090, г. Новосибирск, Россия
Установлена корреляционная взаимосвязь между амплитудой импульса давления в силовом элементе виброисточника и энергией удара бойка электромагнитного двигателя ударного действия, входящего в состав виброисточника. На основании полученной взаимосвязи исследованы энергетические характеристики электромагнитного двигателя виброисточника. Показано, что энергия, вносимая катушкой обратного хода в состав общей механической работы, совершаемой электромагнитным двигателем за один цикл, составляет 70 – 75 %, а энергия, вносимая катушкой прямого хода, — 25 – 30 %.
Виброисточник, электромагнитный двигатель ударного действия, силовой элемент, плунжер, энергия удара, скорость в момент удара
DOI: 10.15372/FTPRPI20250207
EDN: GBDGON
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сейсмическое воздействие на нефтяные залежи / под ред. М. А. Садовского, А. В. Николаева. — М.: ИФЗ РАН, 1993. — 239 с.
2. Аммосов С. М., Барабанов В. Л. и др. Результаты экспериментального изучения вибрационного воздействия на нефтяные залежи // Современные методы увеличения нефтеотдачи пластов. — М.: Наука, 1992. — С. 98 – 102.
3. Симкин Э. М. Геолого-промысловые исследования низкочастотного вибросейсмического воздействия для повышения продуктивности нефтяных пластов и ресурсов извлекаемых запасов // Геоинформатика. — 1998. — № 3. — С. 3 – 6.
4. Белоненко В. Н., Павлов М. В. и др. Результаты применения вибросейсмической технологии на Суторминском месторождении // Нефтепромысловое дело. — 2000. — № 8. — С. 18 – 22.
5. Дыбленко В. П., Марчуков Е. Ю., Туфанов И. А., Шарифуллин Р. Я., Евченко В. С. Волновые технологии и их использование при разработке месторождений нефти с трудноизвлекаемыми запасами // РАЕН. — 2012. — Кн. 1. — С. 338.
6. Симкин Э. М., Кузнецов О. Л., Чилингар Г. В. Физические основы акустического и вибрационного воздействия на нефтяные и газовые коллекторы. — М.: Мир, 2000. — 246 с.
7. Кравцов Я. И., Марфин Е. А. Волновое воздействие на продуктивные пласты как универсальный способ повышения эффективности добычи тяжелых нефтей и природных битумов // Георесурсы. — 2011. — № 3. — С. 17 – 18.
8. Serdykov S. V. and Kurlenya M. V. Mechanism of oil production stimulation by low-intensity seiamic fields, Acoustical Physics, 2007, Vol. 53, No. 5. — P. 618 – 628.
9. Симкин Э. М., Лопухов Г. П., Ащепков Ю. С. и др. Опытно-промысловые испытания вибросейсмического метода на месторождении Чангыр-Таш // Нефтяное хозяйство. — 1992. — № 3. — С. 41 – 43.
10. Бриллиант Л. С., Боголюбов Б. Н., Боголюбов И. В. и др. Опытно-промышленные испытания мощного низкочастотного излучателя для интенсификации добычи нефти // Нефтяное хозяйство. — 2000. — № 9. — С. 89 – 90.
11. Симонов Б. Ф., Кордубайло А. О., Нейман В. Ю., Полищук А. Е. Рабочие процессы в импульсном линейном электромагнитном приводе скважинного виброисточника // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2018. — № 1. — С. 71 – 78.
12. Кордубайло А. О., Симонов Б. Ф. Исследование конструкций скважинного электромагнитного импульсного виброисточника // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2020. — № 5. — С. 146 – 153.
13. Кордубайло А. О., Симонов Б. Ф., Леуткин А. А. Стендовые испытания скважинного электромагнитного импульсного виброисточника // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2024. — № 3. — С. 118 – 126.
УДК 622.232.8 : 519.179
СЕТЕВОЙ МЕТОД КАК ИНСТРУМЕНТ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОТКАЗОВ КАРЬЕРНЫХ АВТОСАМОСВАЛОВ
И. В. Зырянов, К. А. Непомнящих, А. И. Труфанов, В. А. Храмовских, А. Н. Шевченко
Политехнический институт (филиал) Северо-Восточного федерального университета им. М. К. Аммосова,
Е-mail: zyryanoviv@inbox.ru, ул. Тихонова, 5, корп. 1, 678170, г. Мирный, Россия
Иркутский национальный исследовательский технический университет,
Е-mail: nka@istu.edu, ул. Лермонтова, 93, 664074, г. Иркутск, Россия
Представлена практическая схема решения задачи контроля и прогнозирования технического состояния горных машин на реальных данных, поступающих с сенсоров, отслеживающих основные параметры карьерного автосамосвала. Выполнен сетевой анализ сигналов пятнадцати датчиков двух систем автосамосвала Komatsu HD1500-8: двигателя внутреннего сгорания и коробки переключения передач. В качестве узлов в сетевом описании выбраны временные ряды на протяжении одной смены работы машины, связи между узлами устанавливались исходя из сходства временных последовательностей. Близость временных рядов оценивалась с помощью алгоритма динамической трансформации времени DTW. Сети строились на базе пороговой модели с заданием порога “сходства между рядами”. Установлено, что отдельные сети реагируют на состояние неисправности автосамосвала в день ее наблюдения, накануне и на следующий день. Результаты свидетельствуют о дальнейшей возможности применения сетевого анализа для своевременного выявления неисправностей горных машин.
Надежность горных машин и оборудования, сетевой анализ временных рядов, сетевые маркеры работоспособности оборудования, прогнозирование отказов, карьерные самосвалы, двигатель внутреннего сгорания
DOI: 10.15372/FTPRPI20250208
EDN: GUDYUM
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Манаков А. Л. Создание системы мониторинга технического состояния транспортных и технологических машин // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2013. — № 4. — С. 125 – 132.
2. Копытин Д. В., Тациенко В. П., Герике Б. Л., Дрозденко Ю. В., Артамонов П. В. Оценка технического состояния комплексов глубокой разработки угля методами вибрационной диагностики // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. — 2021. — № 7. — С. 135 – 141.
3. Князькина В. И., Иванов С. Л. Акустический сигнал как показатель деградационных процессов при техническом обслуживании горных машин // ГИАБ. — 2022. — № 6-2. — С. 223 – 236.
4. Шубин А. А., Дунцаев В. Г., Храмовских В. А. Анализ надежности рамы карьерных самосвалов // Перспективы развития горно-металлургической отрасли: Материалы XXIII Всерос. науч.-практ. конф. “Игошинские чтения”. — Иркутск: ИНИТУ, 2023. — С. 93 – 98.
5. Soltanali H. and Rohani A. Condition monitoring of diesel engine mining machinery through oil analysis using statistical analysis, Third Int. Conf. of Iranian Sci. and Technol. of Mechan. Electrical Eng., 2018.
6. Kewat P., Mukhopadhyay A., and Ghosh S. Remaining service life (RSL) assessment of engine oil in rock excavators, Int. J. Rec. Technol. Eng., 2022, Vol. 10. — P. 28 – 37.
7. Gromyka D. S. and Gogolinskiy K. V. Method of state and residual resource assessment of excavator bucket tooth caps, Russ. J. Nondestruct Test, 2022, Vol. 58. — P. 381 – 390.
8. Bialy Witold. Assessment of the technical state of mining machinery and devices with the use of diagnostic methods, Prod. Eng. Archives, 2024, Vol. 30. — P. 266 – 272.
9. Герике Б. Л., Клишин В. И., Мокрушев А. А. Об одной оценке технического состояния опорных узлов горных машин // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2019. — № 6. — С. 106 – 114.
10. Звонарев И. Е., Иванов С. Л., Фокин А. С., Шибанов Д. А. Оценка остаточного ресурса крупномодульных зубчатых колес горных машин на основании локальных изменений поверхностной твердости // Зап. Горн. ин-та. — 2014. — Т 209. — С. 31 – 36.
11. Antsupov A. V., Antsupov A. V., and Antsupov V. P. Designed assessment of machine element reliability due to efficiency criteria // Вестн. МГТУ им. Г. И. Носова. — 2013. — № 5 (45). — С. 62 – 66.
12. He Chunxia and Sun Xiaohong. Reliability modeling and analysis of wheel reduction system for mining dump trucks, J. Mechan. Design Manufacturing, 2016, Vol. 5. — P. 149 – 153.
13. Миронов В. И., Лукашук О. А., Савинов Д. В. Способ оценки долговечности элементов экскаватора // ГИАБ. — 2012. — № 2. — С. 17 – 25.
14. Андреева Л. И. Применение методов оценки технического состояния горной техники на горнодобывающем предприятии // ГИАБ. — 2018. — № 5. — С. 136 – 143.
15. Назарычев А. Н., Дяченок Г. В., Сычев Ю. А. Исследование надежности тягового электропривода карьерных самосвалов на основе анализа отказов его функциональных узлов // Зап. Горн. ин-та. — 2023. — Т. 261. — С. 363 – 373.
16. Ботян Е. Ю., Лавренко С. А., Пушкарев А. Е. Методика уточненного расчета межремонтного периода элементов подвески карьерных автосамосвалов посредством учета горнотехнических условий их эксплуатации // Горн. пром-сть. — 2024. — № 1. — С. 71 – 76.
17. Громыка Д. С., Гоголинский К. В. Рекомендации по внедрению методики оценки текущего состояния коронок зубьев ковшей экскаваторов в систему технического обслуживания и ремонта // ГИАБ. — 2023. — № 8. — С. 94 – 111.
18. Рыльникова М. В., Клебанов Д. А., Князькин Е. А. Анализ данных как основа повышения эффективности работы горнотранспортного оборудования при ведении открытых горных работ // Горн. пром-сть. — 2023. — № 1. — С. 52 – 56.
19. Mirzehi M., Nabavi Z., Rezakhah M., and Masoudi A. Application of XGB-based metaheuristic techniques for prediction time-to-failure of mining machinery, Systems Soft Computing, 2023, Vol. 5. — 200061.
20. Moniri-Morad A. and Sattarvand J. A comparative study between the system reliability evaluation methods: case study of mining dump trucks, J. Eng. Appl. Sci., 2023, Vol. 70. — 103.
21. Гареев А. М., Шахматов Е. В., Прокофьев А. Б., Стадник Д. М. Прогнозирование остаточного срока службы гидравлического оборудования с применением методов машинного обучения // Проблемы машиностроения и надежности машин. — 2022. — № 3. — С. 72 – 82.
22. Зиберт А. О., Мирошниченко В. В. Применения алгоритмов машинного обучения для повышения эффективности использования горной техники // Universum: техн. науки. — 2016. — № 2 (24).
23. Рыльникова М. В., Клебанов Д. А., Макеев М. А., Кадочников М. В. Применение искусственного интеллекта и перспективы развития аналитических систем больших данных в горной промышленности // Горн. пром-сть. — 2022. — № 3. — С. 89 – 92.
24. Koomson S. E. K., Temeng V. A., and Ziggah Y. Y. A novel approach in predicting dump truck tyre life in a mine based on multilayer perceptron neural network optimised with particle swarm optimization, Min., Metal. Expl., 2024, Vol. 41. — P. 769 – 786.
25. Храмовских В. А., Шевченко А. Н., Непомнящих К. А. Адаптивный интеллектуальный анализ данных как инструмент для прогнозирования ресурса узлов горных машин и оборудования // Науки о Земле и недропользование. — 2023. — Т. 46. — № 2 (83). — С. 212 – 225.
26. Filaretov G. F. and Buchaala Z. Development of algorithms for detecting time series disorders based on nonparametric hypothesis testing criteria, Bull. Moscow Power Eng. Institute, 2021, No. 3. — P. 67 – 77.
27. da Mata A. S. Complex networks: a Mini-review, Brazilian J. Physics, 2020, Vol. 50. — P. 658 – 672.
28. Silva V. F., Silva M. E., Ribeiro P., and Silva F. M. A. Multilayer quantile graph for multivariate time series analysis and dimensionality reduction, Int. J. Data Sci. Analytics, 2024. https://doi.org/10.1007/s41060-024-00561-6.
29. da F. Costa L., Rodrigues F. A., Travieso G., and Villas Boas P. R. Characterization of complex networks: a survey of measurements, Advances Physics, 2007, Vol. 56, No. 1. — P. 167 – 242.
30. Ferreira L. N. From time series to networks in R with the ts2net package, 2022. https://doi.org/10.48550/ arXiv.2208.09660.
31. Luque B., Lacasa L., Ballesteros F., and Luque J. Horizontal visibility graphs: Exact results for random time series, Physical Rev. E, 2009, Vol. 80, No. 4. — 046103.
32. Carmona-Cabezas R., Gomez-Gomez J., Gutierrez de Rave E., and Jimenez-Hornero F. J. A sliding window-based algorithm for faster transformation of time series into complex networks, 2023. https://doi.org/10.48550/arXiv.2311.10688.
33. Зырянов И. В., Корняков М. В., Непомнящих К. А., Труфанов А. И., Храмовских В. А., Шевченко А. Н. Сетевая платформа автоматизации прогнозирования отказов карьерных самосвалов // Горн. пром-сть. — 2024. — № 3. — С. 56 – 63.
34. Зырянов И. В., Непомнящих К. А., Труфанов А. И., Храмовских В. А., Шевченко А. Н. Концепция прогноза отказов горнотранспортного оборудования на основе сетевого анализа данных // ГИАБ. — 2024. — № 9. — С. 160 – 180.
35. Artime O., Grassia M., de Domenico M., Gleeson J. P., Makse H. A., Mangioni G., Perc M., and Radicchi F. Robustness and resilience of complex networks, Nat. Rev. Phys., 2024, Vol. 6. — P. 114 – 131.
36. Mata A. S. D. Complex networks: a Mini-review, Braz. J. Phys., 2020, Vol. 50. — P. 658 – 672.
37. Molontay R. and Nagy M. Two decades of network science: as seen through the co-authorship network of network scientists, Proc. 2019 IEEE / ACM Int. Conf. on Advances in Social Networks Analysis and Mining (ASONAM), Vancouver, Canada, 2019. — P. 578 – 583.
38. Berestneva O., Marukhina O., Rossodivita A., Tikhomirov A., and Trufanov A. Networkalization of network – unlike entities: how to preserve encoded information, Creativity in Intelligent Technologies and Data Science, CIT&DS 2019, Communications in Computer and Information Science, 2019, Vol. 1083. — P. 143 – 151.
39. Kalgotra P. and Sharda R. Network analytics: an introduction and illustrative applications in health data science, J. Inform. Technol. Case Appl. Res., 2023, Vol. 25, No. 3. — P. 305 – 315.
40. Silva V. F., Silva M. E., Ribeiro P., and Silva F. Time series analysis via network science: Concepts and algorithms, WIREs Data Min. Knowledge Discov., 2021, Vol. 11, No. 3. — e1404.
41. Lu Y., Yao L., Li H., Kausar T., Zhang Z., Gao P., and Wang M. A new network representation for time series analysis from the perspective of combinatorial property of ordinal patterns, Heliyon, 2023, Vol. 9, No. 11. — e22455.
42. Silva V. F., Silva M. E., Ribeiro P., and Silva F. Novel features for time series analysis: a complex networks approach, Data Min. Knowl. Disc., 2022, Vol. 36. — P. 1062 – 1101.
43. Silva V. F., Silva M. E., Ribeiro P., and Silva F. MHVG2MTS: Multilayer horizontal visibility graphs for multivariate time series analysis, 2023. arXiv preprint arXiv:2301.02333.
44. Silva V. F., Silva M. E., Ribeiro P., Silva F. M. A. Multilayer quantile graph for multivariate time series analysis and dimensionality reduction, Int. J. Data Sci. Anal., 2024. — P. 1 – 13.
45. Wang Z., Ning J., and Gao M. Complex network model of global financial time series based on different distance functions, Mathematics, 2024, Vol. 12, No. 14. — 2210.
46. Varley T. F. and Sporns O. Network analysis of time series: novel approaches to network neuroscience, Front. Neurosci., 2021, Vol. 15. — 787068.
47. Vaca-Rubio C. J., Blanco L., Pereira R., and Caus M. Kolmogorov – Arnold networks (KANs) for time series analysis, 2024. ArXiv abs/2405.08790.
48. Li H., Liu Z., and Wan X. Time series clustering based on complex network with synchronous matching states, Expert Syst. Appl., 2023, Vol. 211. — 118543.
49. Azizi H. and Sulaimany S. A. Review of visibility graph analysis, IEEE Access., 2024, Vol. 12. — P. 93517 – 93530.
50. Cao H. and Li Y. Research on correlation analysis for multidimensional time series based on the evolution synchronization of network topology, Mathematics, 2024, Vol. 12, No. 2. — 204.
51. Almendral J. A., Leyva I., and Sendina-Nadal I. Unveiling the connectivity of complex networks using ordinal transition methods, Entropy, 2023, Vol. 25, No. 7. — 1079.
52. Taylor K. M., Procopio M. J., Young C. J., and Meyer F. G. Estimation of arrival times from seismic waves: a manifold-based approach, Geoph. J. Int., 2011, Vol. 185, No. 1. — P. 435 – 452.
53. Kljun M., Tersek M., and Strumbelj E. A review and comparison of time series similarity measures, 2020, ERK'2020, Portoroz. — P. 367 – 370.
54. Berndt D. J. and Clifford J. Using dynamic time warping to find patterns in time series, Proc. 3rd Int. Conf. Knowledge Discovery and Data Mining, AAAIWS’94, 1994. — P. 359 – 370.
55. Giorgino T. Computing and visualizing dynamic time warping alignments in R: The DTW package, J. Statistical Software, 2009, Vol. 31, No. 7. — P. 1 – 24.
56. Feng R., Yang Y., Hu W., Wu F., and Zhang Y. Representation learning for scale-free networks, Proc. AAAI Conf. Artificial Intelligence, 2018, Vol. 32, No. 1. — P. 282 – 289.
57. Ferreira L. N. From time series to networks in R with the ts2net package, Appl. Network Sci., 2024, Vol. 32. — P. 1 – 22.
УДК 621.23.05
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПНЕВМОМОЛОТА НА ЕДИНИЧНОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ТРУБЫ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИИ ВИБРОУДАРНОГО ПОГРУЖЕНИЯ
В. В. Червов, И. В. Тищенко
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: vchervov@yandex.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Рассмотрена возможность повышения производительности виброударного погружения в грунт стальных трубчатых профилей за счет улучшения взаимодействия элементов системы “пневмомолот – инструмент – грунтовый массив”. Дано описание экспериментальной модели генератора со ступенчатой регулировкой интенсивности движения подвижной части посредством перехода на повышенные давления энергоносителя. Приведены результаты экспериментального моделирования процесса внедрения в зависимости от условий нагружения трубной плети устройствами с различными показателями кинетических параметров — массой и скоростью соударения бойка с наковальней. Установлено влияние данных параметров на амплитудные значения генерируемых силовых импульсов и результирующей величины перемещения трубчатого инструмента за единичный удар в упруго-пластичной грунтовой среде.
Пневмомолот, боек, виброударное погружение, амплитуда ударного импульса, скорость соударения, энергия удара, перемещение за удар, глубина погружения
DOI: 10.15372/FTPRPI20250209
EDN: HVGDOZ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гурков К. С., Климашко В. В., Костылев А. Д., Плавских В. Д., Русин Е. П., Смоляницкий Б. Н., Тупицын К. К., Чепурной Н. П. Пневмопробойники. — Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1990. — 218 с.
2. Подэрни Р. Ю. Горные машины и комплексы для открытых работ. — М.: Недра, 1985. — 236 с.
3. Блохин В. С. Повышение эффективности бурового инструмента. — Киев: Техника, 1982. — 182 с.
4. Александрова Н. И. Численно-аналитическое исследование процесса ударного погружения трубы в грунт с сухим трением. Ч. 2. Внешняя среда деформируема // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2013. — № 3. — С. 91 – 106.
5. Смоляницкий Б. Н., Тищенко И. В., Червов В. В., Гилета В. П., Ванаг Ю. В. Резервы повышения производительности виброударного погружения в грунт стальных элементов в технологиях специальных строительных работ // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2008. — № 5. — С. 72 – 80.
6. Червов В. В. Энергия удара пневмомолота с упругим клапаном в камере обратного хода // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2004. — № 1. — С. 80 – 89.
7. Тищенко И. В., Червов В. В. Влияние энергетических параметров генераторов ударных импульсов на амплитуду и скорость внедрения трубы в грунт // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2014. — № 3. — С. 75 – 86.
8. Александров Е. В., Соколинский В. Б. Прикладная теория и расчет ударных систем. — М.: Наука, 1969. — 201 с.
9. Алимов О. Д., Манжосов В. К., Еремьянц В. Э. Удар. Распространение волн деформаций в ударных системах. — М.: Наука, 1985. — 368 с.
10. Жуков И. А. Научные исследования влияния геометрии бойков на форму ударного импульса в машинах ударного действия // Современные проблемы теории машин. — 2015. — № 3. — С. 11 – 15.
11. Кершенбаум Н. Я., Минаев В. И. Прокладка горизонтальных и вертикальных скважин ударным способом. — М.: Недра, 1984. — 245 с.
ГОРНАЯ ТЕПЛОФИЗИКА
УДК 622.822.2
ВЛИЯНИЕ СЕЗОННЫХ КОЛЕБАНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ АТМОСФЕРЫ НА ОЧАГИ САМОВОЗГОРАНИЯ ПОРОДНЫХ ОТВАЛОВ
С. И. Протасов, В. А. Портола, Е. А. Серегин
Новационная фирма “КУЗБАСС-НИИОГР”,
E-mail: protasov@kuzbass-niiogr.ru, Пионерский бульвар, 3, 650066, г. Кемерово, Россия
Кузбасский государственный технический университет им. Т. Ф. Горбачева,
E-mail: portola2@yandex.ru, ул. Весенняя, 28, 650000, г. Кемерово, Россия
Приведены результаты наблюдения за температурой очага самовозгорания на породном отвале через скважины, пробуренные на глубину 2.5 м. Замеры, проводимые в течение четырех лет, позволили установить закономерности изменения температуры углесодержащих пород в поверхностном слое, а также на глубине 0.5, 1.5 и 2.5 м в зависимости от сезонных колебаний температуры атмосферного воздуха. Во всех скважинах температура породы увеличивалась с глубиной, поэтому при длине скважин 2.5 м не удалось определить размер очага самовозгорания в глубину отвала. За время наблюдений максимальная температура породы в очаге составила 500 °С.
Породный отвал, разрез, очаг самовозгорания, температура пород, сезонные колебания температуры, скважины, тепловая аномалия, эндогенный пожар
DOI: 10.15372/FTPRPI20250210
EDN: KASZHV
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Timofeeva S. S., YanKova P., Timofeev S. S., and Lugovtsova N. Y. Assessing the unaccounted environmental pressure caused by endogenous fires on the rock dumps of Kuzbass, IOP Conf. Series: Earth and Env. Sci., Current Problems and Solutions, 2019. — Р. 012057.
2. Скочинский А. А., Огиевский В. М. Рудничные пожары. — М.: Горное дело ООО “Киммерийский центр”, 2011. — 375 с.
3. Греков С. П., Головченко Е. А. Динамика адсорбции кислорода углем в зонах геологических нарушений и температура его самонагревания // Науч. вестн. НИИГД Респиратор. — 2023. — № 2 (60). — С. 33 – 40.
4. Zhang Y., Liu Y., Shi X., Yang C., Wang W., and Li Y. Risk evaluation of coal spontaneous combustion on the basis of auto-ignition temperature, Fuel, 233 (2018). — P. 68 – 76.
5. Guo J., Wen H., Zheng X., Liu Y., and Cheng X. A method for evaluating the spontaneous combustion of coal by monitoring various gases, Process Safety Environ Protect, 2019, 126. — P. 223 – 231.
6. Портола В. А. Оценка влияния некоторых факторов на процесс самовозгорания угля // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 1996. — № 3. — С. 61 – 68.
7. Moghtaderi B., Dlugogorski B.Z., and Kennedy E. M. Effects of wind flow on self-heating characteristics of coal stockpiles, Process Safety and Env. Protection, Vol. 78, Issue 6, November 2000. — P. 445 – 453.
8. Moshood O., Bekir G., Abisola R., Andrew M., and Thapelo N. Influence of antioxidants on spontaneous combustion and coal properties, Process Safety Environ Protect, 2021, 148. — P. 1019 – 1032.
9. Zhang L. and Qin B. Rheological characteristics of foamed gel for mine fire control, Fire and Materials, 2016, Vol. 40, No. 2. — P. 246 – 260.
10. Wang D., Dou G., Zhong X., Xin H., and Qin B. An experimental approach to selecting chemical inhibitors to retard the spontaneous combustion of coal, Fuel. 2014.117. — P. 218 – 223.
11. Guo J., Wen H., Zheng X., Liu Y., and Cheng X. A method for evaluating the spontaneous combustion of coal by monitoring various gases, Proc. Safety Environ Protect., 2019, 126. — P. 223 – 231.
12. Портола В. А., Тайлаков О. В., Ли Хи Ун, Соболев В. В., Бобровникова А. А. Обнаружение, локация и оценка состояния очагов подземных пожаров по аномалиям радона на земной поверхности // Уголь. — 2021. — № 5. — С. 47 – 52.
13. Калайгорода В. В., Простов С. М. Диагностирование очага самонагревания в породоугольном массиве по аномалиям естественного электрического поля // Горн. журн. — 2024. — № 1. — С. 84 – 94.
14. Калайгорода В. В., Никулин Н. Ю., Простов С. М., Шабанов Е. А., Крупина Н. В. Мониторинг зоны самовозгорания породоугольного массива георадиолокационным методом // Горн. журн. — 2022. — № 3. — С. 95 – 103.
15. Портола В. А., Черских О. И., Протасов С. И., Серегин Е. А., Шваков И. А. Особенности проведения тепловизионной съемки для обнаружения очагов самовозгорания на угольном разрезе // Горн. пром-ть. — 2023. — № 1. — С. 95 – 100.
16. Wojtacha-Rychter K. and Smolinski A. Selective adsorption of ethane, ethylene, propane, and propylene in flammable gas mixtures on different coal samples and implications for fire hazard assessments, Int. J. Coal Geology, 2019, 202. — P. 38 – 45.
17. Li J., Li Z., Yang Y., and Wang C. Study on oxidation and gas release of active sites after low-temperature pyrolysis of coal, Fuel, 2018, 233. — P. 237 – 246.
18. Калайгорода В. В., Простов С. М., Шабанов Е. А. Инструментальный мониторинг при локации очагов эндогенных пожаров в борту угольного разреза // Горн. журн. — 2023. — № 2. — С. 124 – 135.
19. Инструкция по предупреждению экзогенной и эндогенной пожароопасности на объектах ведения горных работ угольной промышленности. — М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2021. — Сер. 05. — Вып. 61. — 60 с.
УДК 622.253.3
ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРЕННОЙ СОЛИ НА МИГРАЦИЮ ВЛАГИ В ИСКУССТВЕННО ЗАМОРАЖИВАЕМЫХ ГРУНТАХ
М. А. Семин, Л. Ю. Левин, С. А. Бублик, Г. П. Бровка
Горный институт УрО РАН,
Е-mail: seminma@inbox.ru, ул. Сибирская, 78а, 614007, г. Пермь, Россия
Институт природопользования НАН Беларуси,
ул. Ф. Скорины, 10, 220076, г. Минск, Республика Беларусь
Исследовано влияние содержания поваренной соли в поровом пространстве замораживаемых грунтов на процессы миграции влаги. Проанализированы три типа грунта (глина, мел, глинистый песок), характерные для интервалов замораживания при строительстве стволов калийных рудников. Установлено, что увеличение концентрации соли снижает интенсивность морозного пучения, за исключением области малых концентраций (до 0.0035 кг соли на 1 кг сухого минерала). Общая масса транспортируемой к фронту промерзания соли увеличивается с ростом ее начальной концентрации по нелинейному закону. Проведена теоретическая интерпретация полученных результатов на основе анализа уравнения Дарси, описывающего скорость миграции влаги, и уравнения конвективно-диффузионного переноса растворенной соли. Показано, что ключевой параметр, определяющий немонотонный характер миграции влаги к фронту промерзания, — относительная гидравлическая проницаемость грунта, сложным образом зависящая от концентрации растворенной соли.
Искусственное замораживание, морозное пучение, засоленный грунт, лабораторный эксперимент, криогенная миграция
DOI: 10.15372/FTPRPI20250211
EDN: IHOTPM
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Chen Z., Guo X., Shao L., Wang X., and Li S. Calorimetry of a multicomponent system for the analysis of frozen soil specific heat test considering the effect of latent heat, Eurasian Soil Sci., 2020, Vol. 53. — P. 207 – 214.
2. Коршунов А. А., Чуркин С. В., Невзоров А. Л. Инновационное лабораторное оборудование для изучения процесса морозного пучения грунтов // Construction and Geotechnics. — 2020. — Т. 11. — № 4. — С. 5 – 19.
3. Сумгин М. И. Физико-механические процессы во влажных и мерзлых грунтах в связи с образованием пучин на дорогах. — М.: Транспечать, 1929. — 196 с.
4. Taber S. The mechanics of frost heaving, J. Geology, 1930, Vol. 38, No. 4. — P. 303 – 313.
5. Чеверев В. Г., Брушков А. В., Половков С. А., Покровская Е. А., Сафронов Е. В. Анализ представлений о механизме криогенной миграции воды в промерзающих грунтах // Криосфера Земли. — 2021. — Т. 25. — № 5. — С. 3 – 12.
6. Tang L., Yang L., Wang X., Yang G., Ren X., Li Z., and Li G. Numerical analysis of frost heave and thawing settlement of the pile–soil system in degraded permafrost region, Env. Earth Sci., 2021, Vol. 80. — P. 1 – 19.
7. Zhou Y., Huang H., Liu M., Li M., and Suo X. Frost heave model and frost heaving force analysis of permafrost tunnel based on segregated ice, Tunnel. Underground Space Technol., 2024, Vol. 147. — 105715.
8. Zhelnin M., Kostina A., Prokhorov A., Plekhov O., Semin M., and Levin L. Coupled thermo-hydro-mechanical modeling of frost heave and water migration during artificial freezing of soils for mineshaft sinking, J. Rock Mech. Geotech. Eng., 2022, Vol. 14, No. 2. — P. 537 – 559.
9. Cai Haibing, Li. Sheng., Liang Yu, Yao Zhishu, and Cheng Hua. Model test and numerical simulation of frost heave during twin-tunnel construction using artificial ground-freezing technique, Computers Geotech., 2019, Vol. 115. — 103155.
10. Zhang W., Lei H., Wang L., Bo Y., and Zhan C. Investigation and prediction on the freezing point of the clay under different salinity conditions, Bull. Eng. Geol. Env., 2024, Vol. 83, No. 8. — 341.
11. Гольдштейн М. Н. Деформации земляного полотна и оснований сооружений при промерзании и оттаивании. — М.: Трансжелдориздат, 1948. — 212 с.
12. Шорин В. А., Вельсовский А. Ю. Исследование влияния химических ПГМ на характеристики земляного полотна автомобильной дороги // Вестн. ВГУ. Серия: Технические науки. — 2021. — № 1. — С. 71 – 74.
13. Wu D., Lai Y., and Zhang M. Thermo-hydro-salt-mechanical coupled model for saturated porous media based on crystallization kinetics, Cold Regions Sci. Technol., 2017, Vol. 133. — С. 94 – 107.
14. Xiao Z., Li K., Duan J., and Zhang S. Study on the multi-field-coupling model of saline frozen soil considering ice and salt crystallization, Computers Geotech., 2024, Vol. 169. — 106209.
15. Coussy O. Mechanics and physics of porous solids, John Wiley & Sons, 2011.
16. Saruya T., Kurita K., Rempel A. W. Experimental constraints on the kinetics of ice lens initiation and growth, Physical Review E — Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, 2013, Vol. 87, No. 3. — 032404.
17. Teng J., Liu J., Zhang S., and Sheng D. Modelling frost heave in unsaturated coarse-grained soils, Acta Geotechnica, 2020, Vol. 15. — P. 3307 – 3320.
18. Ольховиков Ю. П. Крепь капитальных выработок калийных и соляных рудников. — М.: Недра, 1984. — 238 с.
19. Семин М. А., Бублик С. А. Исследование фазовых переходов в минерализованных поровых водах при искусственном замораживании грунтов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2023. — № 4. — С. 98 – 109.
20. Bublik S., Semin M., Levin L., Brovka A., and Dedyulya I. Experimental and theoretical study of the influence of saline soils on frozen wall formation, Appl. Sci., 2023, Vol. 13, No. 18. — 10016. 21. Semin M., Levin L., Bublik S., Brovka A., and Dedyulya I. Influence of soil salinity on the bearing capacity of the frozen wall, Frattura ed Integrita Strutturale, 2024, Vol. 18, No. 69. — P. 106 – 114.
22. Бровка Г. П. Взаимосвязанные процессы тепло- и массопереноса в природных дисперсных средах. — Минск: Беларус. навука, 2011. — 363 с.
23. Lenzi F., Tran T. T., and Teng T. T. The water-activity of supersaturated aqueous solutions of NaCl, KCl and K2SO4 at 25 °C, Canadian J. Chemistry, 1975, Vol. 53, No. 20. — P. 3133 – 3140.
24. Ершов Э. Д. Влагоперенос и криогенные текстуры в дисперсных породах. — М.: МГУ, 1979. — 216 с.
25. Lai Y., Pei W., Zhang M., and Zhou J. Study on theory model of hydro-thermal–mechanical interaction process in saturated freezing silty soil, Int. J. Heat Mass Transfer, 2014, Vol. 78. — P. 805 – 819.
26. Zhou M. M. and Meschke G. A three-phase thermo-hydro-mechanical finite element model for freezing soils, Int. J. Numerical Analytical Methods Geomech., 2013, Vol. 37, No. 18. — P. 3173 – 3193.
27. Liu H. H. and Birkholzer J. On the relationship between water flux and hydraulic gradient for unsaturated and saturated clay, J. Hydrology, 2012, Vol. 475. — P. 242 – 247.
28. Edlefsen N. E. and Anderson A. B. C. Thermodynamics of soil moisture, Hilgardia, 1943, Vol. 15, No. 2. — P. 231 – 298.
29. Xiao Z., Li K., Duan J., and Zhang S. Study on the multi-field-coupling model of saline frozen soil considering ice and salt crystallization, Computers Geotech., 2024, Vol. 169. — 106209.
30. Rouabhi A., Jahangir E., and Tounsi H. Modeling heat and mass transfer during ground freezing taking into account the salinity of the saturating fluid, Int. J. Heat Mass Transfer, 2018, Vol. 120. — P. 523 – 533.
31. Van Genuchten M. T. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils, Soil Sci. Society Am. J., 1980, Vol. 44, No. 5. — P. 892 – 898.
32. Mualem Y. A new model for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated porous media, Water Res. Res., 1976, Vol. 12, No. 3. — P. 513 – 522.
33. Zhou M. M. and Meschke G. A three-phase thermo-hydro-mechanical finite element model for freezing soils, Int. J. Numerical Analytical Methods Geomech., 2013, Vol. 37, No. 18. — P. 3173 – 3193.
34. Tounsi H., Rouabhi A., and Jahangir E. Thermo-hydro-mechanical modeling of artificial ground freezing taking into account the salinity of the saturating fluid, Computers Geotech., 2020, Vol. 119. — 103382.
35. Li K. Q. and Yin Z. Y. State of the art of coupled thermos – shydro-mechanical – chemical modelling for frozen soils, Arch. Comput. Methods Eng., 2024. — P. 1 – 58.
ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622.73 + 544.03 + 544.5
ВЛИЯНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО БАРЬЕРНОГО РАЗРЯДА НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ФЛОТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ ЖЕЛЕЗИСТЫХ КВАРЦИТОВ
М. В. Рязанцева, В. А. Чантурия, И. Ж. Бунин, Е. В. Копорулина
Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова РАН,
E-mail: ryzanceva@mail.ru, Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия
Геологический факультет МГУ им. М. В. Ломоносова,
Ленинские горы, 1, 119991, г. Москва, Россия
Выполнены экспериментальные исследования механизма изменения кислотно-основных свойств кварца и структурных изменений поверхности магнетита при воздействии низкотемпературной плазмы диэлектрического барьерного разряда в воздухе при стандартных условиях с целью повышения извлечения кварца в пенный продукт обратной катионной флотации и повышения качества магнетитового концентрата. Увеличение электронодонорных свойств поверхности кварца обусловило рост сорбционной и флотационной активности минерала по отношению к катионным реагентам. Установлены рациональные параметры диффузного барьерного разряда и время предварительной плазменной обработки минеральных проб, в результате которой прирост извлечения кварца в пенный продукт флотации составил 8 – 10 %, выход магнетита не превышал ~ 5 %. Применение модифицирующего воздействия низкотемпературной плазмы атмосферного давления позволило повысить качество магнетитового концентрата Михайловского ГОКа с 68.91 до 70.34 % за счет увеличения извлечения кварца в пенный продукт обратной флотации на 3.20 %.
Кварц, магнетит, низкотемпературная плазма, диэлектрический барьерный разряд, поверхность, кислотно-основные свойства, сорбция, флотация
DOI: 10.15372/FTPRPI20250212
EDN: MQSSBL
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Юшина Т. И., Чантурия Е. Л., Думов А. М., Мясков А. В. Современные тенденции в развитии технологий переработки железных руд // Горн. журн. - 2021. - № 11. — С. 75 – 83.
2. Xiaolong Zhang, Xiaotian Gu, Yuexin Han, Parra-Alvarez N., Claremboux V., and Kawatra S. K. Flotation of iron ores: A review, Miner. Proc. Ext. Metal. Rev., 2019, Vol. 42, No. 2. — P. 1 – 29.
3. Гзогян Т. Н. Теоретические и экспериментальные исследования получения высококачественных концентратов // ГИАБ. - 2010. - № 4. - С. 389 – 393.
4. Варичев А. В., Угаров А. А., Эфендиев Н. Т., Кретов С. И., Лавриненко А. А., Солодухин А. А., Пузаков П. В. Инновационные решения в производстве железорудного сырья на Михайловском ГОКе // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2017. - № 5. - С. 141 – 153.
5. Авдохин В. М., Губин С. Л. Обратная катионная флотация тонкодисперсных железорудных концентратов // ГИАБ. - 2006. - № 5. - С. 324 – 331.
6. Чантурия Е. Л., Томская Е. С. Интенсификация процесса флотации кварца из железистых кварцитов с использованием электрохимической обработки реагентов // ГИАБ. - 2014. - № 5. - С. 73 – 79.
7. Томская Е. С. Научное и экспериментальное обоснование электрохимических методов повышения технологических показателей переработки черновых магнетитовых концентратов: автореф. дис. … канд. техн. наук. - М.: ИПКОН РАН, 2017. ? 22 c.
8. Исмагилов Р. И., Голеньков Д. Н., Шелепов Э. В., Мезенцева Е. В., Окунев С. М., Чантурия А. В., Митрофанов П. А., Овсянников А. О. Способ получения магнетитовых концентратов для производства окатышей металлизации обычного и премиального качества // Опубл. в БИ. — 2024. — № 19.
9. Сенченко А. Е., Куликов Ю. В., Захаров А. Г., Исмагилов Р. И. Разработка технологии дообогащения рядового железорудного концентрата для обогатительной фабрики // Горн. пром-сть. — 2024. — № 5S. — C. 158 – 165.
10. Исаев В. А. Структурные примеси в кварце. Ч. II. Обоснование способа глубокой очистки кварца с использованием процессов его термомодификационной обработки // ГИАБ. - 2007. - № 9. - С. 29 – 37.
11. Харлов А. В. Установки для электроразрядных технологий и их технические применения (обзор) // Приборы и техника эксперимента. - 2022. - № 1. - С. 14 – 43.
12. Бунин И. Ж., Чантурия В. А., Рязанцева М. В., Анашкина Н. Е. Изменение функционально-химического состава поверхности и технологических свойств природного кварца при воздействии высоковольтных наносекундных импульсов // Изв. РАН. Серия физическая. - 2019. - Т. 83. - № 6. - С. 738 – 742.
13. Li Q., Zhang Y., Shi Z., Li W., and Ye X. Effect of plasma etching depth on subsurface defects in quartz crystal elements, Crystals, 2023, Vol. 13, No. 10. - 1477.
14. Бунин И. Ж., Чантурия В. А., Рязанцева М. В., Копорулина Е. В., Анашкина Н. Е. Изменение морфологии поверхности, микротвердости и физико-химических свойств природных минералов при воздействии диэлектрического барьерного разряда // Изв. РАН. Серия физическая. - 2020. - Т. 84. - № 9. - С. 1355 – 1358.
15. Бунин И. Ж., Бунина Н. С., Вдовин В. А., Воронов П. С., Гуляев Ю. В., Корженевский А. В., Лунин В. Д., Чантурия В. А., Черепенин В. А. Экспериментальное исследование нетеплового воздействия мощных электромагнитных импульсов на упорное золотосодержащее сырье // Изв. РАН. Серия физическая. - 2001. - Т. 65. - № 12. - С. 1788 – 1792.
16. Нечипоренко А. П., Буренина Т. А., Кольцов С. И. Индикаторный метод исследования поверхностной кислотности твердых веществ // Журн. общей химии. - 1985. - Т. 55. - № 9. - C. 1907 – 1912.
17. Нечипоренко А. П. Донорно-акцепторные свойства поверхности твердофазных систем. Индикаторный метод. - М.: Лань, 2021. - 292 с.
18. Рязанцева М. В., Бунин И. Ж. Модифицирование кислотно-основных свойств поверхности кальцита, флюорита и шеелита в процессе электромагнитной импульсной обработки // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2015. - № 5. - С. 140 – 145.
19. Бобкова Е. С., Ходор Я. В., Корнилова О. Н., Рыбкин В. В. Химический со став плазмы диэлектрического барьерного разряда атмосферного давления с жидким электродом // Теплофизика высоких температур. - 2014. - Т. 52. - № 4. - С. 535 – 542.
20. Танабе К. Твердые кислоты и основания. - М.: Мир, 1973. — 184 с.
21. Чантурия В. А., Бунин И. Ж., Рязанцева М. В. Влияние низкотемпературной плазмы диэлектрического барьерного разряда на кислотно-основные, физико-химические и технологические свойства природных сульфидов железа // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2023. - № 4. - С. 110 – 117.
22. Chernyshova I. V. and Hanumantha Rao K. Mechanism of coadsorption of long-chain alkylamines and alcohols on silicates. Fourier transform spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy studies, Langmuir, 2001, Vol. 17, No. 9. - P. 2711 – 2719.
23. Vidyadhar A., Hanumantha Rao K., Chernyshova I. V., Pradip K., and Forssberg S. E. Mechanisms of amine – quartz interaction in the absence and presence of alcohols studied by spectroscopic methods, J. Coll. Interface Sci., 2002, Vol. 256, No. 1. - P. 59 – 72.
24. Автаева С. В. Барьерный разряд. Исследование и применение, LAP Lambert, Germany, 2011. — 193 c.
25. Guo Y., Zhang H., and E J. L. Влияние изменения частоты на диэлектрический барьерный разряд в смеси гелия с кислородом при переходе от множественных к одиночному пробою на полупериоде // Физика плазмы. - 2019. - T. 45. - № 11. - C. 1041 – 1047.
26. Portugal S., Roy S., and Lin J. Functional relationship between material property, applied frequency and ozone generation for surface dielectric barrier discharges in atmospheric air, Sci. Rep., 2017, Vol. 7. - 6388.
27. Щербаков И. П., Веттегрень В. И., Мамалимов Р. И. Механизм разрушения горных пород под действием ударных волн // Физика Земли. - 2020. - № 5. - С. 23 – 35.
28. Емлин Р. В., Барахвостов С. В., Куликов В. Д. Анизотропия электрического пробоя в кристаллическом кварце // Журн. техн. физики. - 2009. - Т. 79. - № 7. - С. 150 – 153.
29. Городецкий А. Е., Маркин А. В., Буховец В. Л., Золотаревский В. И., Залавутдинов Р. Х., Бабинов Н. А., Дмитриев А. М. Пропускание света и топография поверхности оптического кварца КУ-1 после распыления и очистки от пленок Al в ВЧ-разряде в смесях H2(D2) - Ne // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2021. - № 10. - C. 33 – 43.
УДК 622.7
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ РУДОПОДГОТОВКИ И ОБОГАЩЕНИЯ УПОРНОГО ТРУДНООБОГАТИМОГО ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО СЫРЬЯ
В. И. Ростовцев, А. К. Салчак
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: benevikt@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Приведены результаты исследований по совершенствованию технологических процессов рудоподготовки и обогащения на примере упорной труднообогатимой полиметаллической руды с учетом особенностей минерального состава. Для руды характерно тонкозернистое строение с многочисленными микровростками и тесным срастанием рудных минералов. В кристаллах сфалерита, главного рудного минерала месторождения, отмечается эмульсионная вкрапленность халькопирита и других сульфидов: галенита, пирита. Проведена оценка применения рентгенорадиометрической сепарации для предварительного обогащения руды.
Труднообогатимые полиметаллические руды, совершенствование переработки, предварительное обогащение, повышение технологических показателей, снижение себестоимости продукции, улучшение экологической обстановки на предприятии
DOI: 10.15372/FTPRPI20250213
EDN: NSHXGN
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бочаров В. А., Игнаткина В. А., Каюмов А. А. Теория и практика разделения минералов массивных упорных полиметаллических руд цветных металлов. — М.: Горная книга, 2019. — 512 с.
2. Чантурия В. А. Роль инновационных технологий обогащения и глубокой переработки минерального сырья в развитии минерально-сырьевой базы России / Современные проблемы комплексной и глубокой переработки природного и нетрадиционного минерального сырья. Материалы Междунар. конф. (Плаксинские чтения – 2023). — М.: Спутник +, 2023. — С. 3 – 6.
3. Чантурия В. А. Инновационные процессы комплексной и глубокой переработки минерального сырья сложного вещественного состава / Инновационные процессы комплексной переработки природного и техногенного минерального сырья (Плаксинские чтения – 2020). — Апатиты: ФИЦ КНЦ РАН, 2020. — С. 3 – 4.
4. Проблемы комплексной и экологически безопасной переработки природного и техногенного минерального сырья / Сборник трудов конф. (Плаксинские чтения – 2021). — 2021. — С. 1 – 5.
5. Салчак А. К., Ростовцев В. И. Интенсификация рудоподготовки и обогащения полиметаллических руд путем сочетания рентгенорадиометрической сепарации и флотации / Современные проблемы комплексной и глубокой переработки природного и нетрадиционного минерального сырья. Материалы Междунар. конф. (Плаксинские чтения – 2023). — М.: Спутник +, 2023. — С. 225 – 229.
6. Чантурия В. А., Бунин И. Ж. Нетрадиционные высокоэнергетические методы дезинтеграции и вскрытия тонкодисперсных минеральных комплексов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2007. — № 3. — С. 107 – 128.
7. Кондратьев С. А., Ростовцев В. И., Коваленко К. А. Развитие экологически безопасных технологий комплексной переработки труднообогатимых руд и техногенного сырья // Горн. журн. — 2020. — № 5. — С. 39 – 46.
8. Куксанов Н. К., Салимов Р. А., Брязгин А. А. Ускорители электронов для промышленного применения, разработанные в ИЯФ им. Г. И. Будкера СО РАН // Успехи физических наук. — 2018. — Т. 188. — № 6. — С. 672 – 685.
9. Безуглов В. В., Брязгин А. А., Власов А. Ю., Воронин Л. А., Коробейников М. В. Радиационные технологии и оборудование / Вопросы атомной науки и техники. Техническая физика и автоматизация. — М.: НИИТФА, 2018. — Вып. 83. — С. 4 – 21.
10. Салчак А. К., Ростовцев В. И. Особенности минерального состава полиметаллической руды и технология ее предварительного обогащения // Интерэкспо ГЕО-Сибирь. Международная научная конференция “Недропользование. Горное дело. Направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. Экономика. Геоэкология”. — Новосибирск: СГУГиТ, 2024. — Т. 2. — № 3. — С. 119 – 126.
11. Ростовцев В. И., Салчак А. К. Совершенствование комбинированной технологии переработки полиметаллических руд Кызыл-Таштыгского месторождения // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2024. — Т. 11. — № 4. — С. 53 – 60.
12. Скопов С. В. Обогащение минерального сырья и техногенных отходов на ЗАО НПК “Техноген” // Материалы III Междунар. научно-техн. конф. “Рентгенорадиометрическая сепарация минерального сырья и техногенных отходов”. — Екатеринбург, 2007. — С. 22 – 32.
13. Knapp H., Neubert K., and Wotruba H. Simulation of sensor-based on drill core analysis, Proc. XXVII Int. Min. Congress. Santiago, Chile, 2014. Chap. 16. — P. 21 – 30.
14. Цыпин Е. Ф., Ефремова Т. А., Елизаров Д. Б., Овчинникова Т. Ю. Связь показателей рентгенорадиометрической сепарации с крупностью сортируемых классов // Горн. журн. — 2018. — № 6. — С. 77 – 84.
15. Максимов И. И. XXVII Международный конгресс по обогащению полезных ископаемых (часть 1) // Обогащение руд. — 2015. — № 3. — С. 3 – 11.
16. Цыпин Е. Ф., Ефремова Т.А., Овчинникова Т. Ю. Технологические особенности предварительного обогащения руд с использованием рентгенорадиометрической сепарации / Современные проблемы комплексной и глубокой переработки минерального сырья природного и техногенного происхождения (Плаксинские чтения – 2022). — Владивосток: ДВФУ, 2022. — С. 224 – 228.
17. Цыпин Е. Ф., Тююшева Н. М., Комлев С. Г., Аржанников Г. И., Беляков В. А., Карбовская А. В. Рентгенорадиометрическая сепарация медно-цинковых руд // Цвет. металлы. — 1992. — № 12. — С. 58 – 61.
18. Санакулов К. С., Руднев С. В., Канцель А. В. О возможности отработки месторождения “Учкулач” с использованием технологии рентгенорадиометрического обогащения свинцово-цинковых руд // Горн. вестн. Узбекистана. — 2011. — № 1 (44). — С. 17 – 20.
19. Санакулов К. С., Руднев С. В. Комплекс рентгенорадиометрического обогащения сульфидных руд месторождения “Кокпатас” // Горн. вестн. Узбекистана. — 2010. — № 1 (40). — С. 3 – 7.
20. Рахмеев Р. Н., Войлошников Г. И., Федоров Ю. О., Чикин А. Ю. Результаты испытаний рентгенорадиометрического сепаратора для обогащения алмазосодержащих концентратов // Горн. журн. — 2017. — № 5. — С. 80 – 88.
21. Цыпин Е. Ф., Шемякин В. С., Скопов С. В., Федоров Ю. О., Пестов В. В., Ентальцев Е. В. Обогащение минерального и техногенного сырья с использованием рентгенорадиометрической сепарации // Сталь. — 2009. — № 6. — С. 75 – 78.
22. Колесаев В. Б., Корсаков А. К., Святецкий В. С., Литвиненко В. Г., Култышев В. И., Решетников А. А. Подземная разработка урановых месторождений Стрельцовского рудного поля // Горн. журн. — 2008. — № 8. — С. 33 – 36.
23. Шемякин В. С., Скопов С. В., Маньковский Р. В., Красильников П. А., Мамонов Р. С. Предварительное обогащение кварцевого сырья // Горн. журн. — 2016. — № 8. — С. 74 – 79.
24. Зверев В. В., Литвинцев Э. Г., Рябкин В. К., Гусев С. С., Кузнецова О. В., Глушко Т. В., Ратнер В. Б., Рябкина З. П. Радиометрическая сепарация как основной процесс в технологической схеме обогащения минерального сырья // Обогащение руд. — 2001. — № 5. — С. 3 – 6.
25. Шемякин В. С., Макаров Н. М., Чепчугов С. А. Возможности обогащения бокситов СУБРа // Горн. журн. — 2004. — № 3. — С. 35 – 38.
26. Алушкин И. В., Щипчин В. Б., Корнеев И. Г. Рентгенорадиометрическая сепарация от TOMRA Sorting для предварительного обогащения угля // Уголь. — 2014. — № 5. — С. 100 – 103.
27. Ожогина Е. Г., Котова О. Б. Достижения, проблемы, перспективы технологической минералогии руд стратегических металлов / Инновационные процессы обогащения и глубокой переработки редкометаллического и горнохимического сырья и комплексных руд цветных и черных металлов. Материалы Междунар. конф. (Плаксинские чтения – 2024). — Апатиты: ФИЦ КНЦ РАН, 2024. — С. 52 – 56.
28. Матвеева Т. Н., Гетман В. В., Каркешкина А. Ю. Исследование взаимодействия модифицированного поливинилкапролактама с поверхностью минералов, входящих в состав поликомпонентных руд // Цвет. мет. — 2023. — № 7. — С. 7 – 12.
29. Матвеева Т. Н., Громова Н. К., Ланцова Л. Б., Гладышева О. И. К вопросу о механизме взаимодействия реагентов морфолиндитиокарбамата и цианэтилдиэтилдитиокарбамата с низкоразмерным золотом на поверхности сульфидных минералов при флотации труднообогатимых золотосодержащих руд // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2022. — № 4. — С. 98 – 107.
30. Кондратьев С. А. Собирательная сила и избирательность флотационного реагента // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2021. — № 3. — С. 133 – 147.
31. Кондратьев С. А. Собирательная активность и селективность пенообразователей во флотационном процессе // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2025. — № 1. — С. 131 – 142.
УДК 622.271 : 622.7
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗДЕЛЬНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ РАЗНОСОРТНОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ ПРИ ОСВОЕНИИ МАЛОМАСШТАБНОГО ЗОЛОТОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
А. Ю. Чебан
Институт горного дела ДВО РАН,
E-mail: chebanay@mail.ru, ул. Тургенева, 51, 680000, г. Хабаровск, Россия
Проанализированы сепарационные комплексы, обеспечивающие гибкое управление качеством добываемой рудной массы с возможностью получения концентратов с высоким содержанием металла. Обоснованы технологические решения, позволяющие вовлекать в отработку небольшие золоторудные месторождения, удаленные от действующих горно-перерабатывающих предприятий и расположенные на территориях с неразвитой или полностью отсутствующей энергетической инфраструктурой. На мобильном перерабатывающем комплексе осуществляется двухстадийная рентгенорадиометрическая сепарация сортируемых классов рудной массы с выделением хвостов, промпродуктов и концентрата, при этом несортируемый класс разделяется на промпродукт и концентрат посредством тяжелосредной сепарации. Промпродукты перерабатываются на месте добычи с применением кучного и кюветного выщелачивания, концентрат транспортируется на обогатительную фабрику на значительное расстояние. Раздельная переработка полученного разносортного минерального сырья позволяет обеспечить высокое извлечение металла при приемлемых затратах.
Удаленные маломасштабные месторождения, мобильное перерабатывающее оборудование, энергосбережение, сепарация рудной массы, концентрат, промпродукт, выщелачивание
DOI: 10.15372/FTPRPI20250214
EDN: OBSONR
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Trubetskoi K. N., Zakharov V. N., and Galchenko Y. P. Naturelike and convergent technologies for developing lithosphere mineral resources, Herald Russian Academy Sci., 2020, Vol. 90, No. 3. — P. 332 – 337.
2. Курленя М. В. Актуальные направления и задачи исследований освоения месторождений полезных ископаемых глубокого залегания в условиях Сибири и Дальнего Востока // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2021. — № 4. — С. 3 – 10.
3. Zhang Z. X., Hou D. F., Aladejare A., Ozoji T., and Qiao Y. World mineral loss and possibility to increase ore recovery ratio in mining production, Int. J. Min. Reclam. Env., 2021, Vol. 35, No. 9. — P. 670 – 691.
4. Трубецкой К. Н., Каплунов Д. Р., Викторов С. Д., Рыльникова М. В., Радченко Д. Н. Научное обоснование технологий комплексного ресурсосберегающего освоения месторождений стратегического минерального сырья // ГИАБ. — 2014. — № 12. — С. 5 – 12.
5. Чантурия В. А., Самусев А. Л., Миненко В. Г. Интенсификация химико-электрохимического выщелачивания золота из упорного минерального сырья // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2020. — № 5. — С. 154 – 164.
6. Волченко Г. Н., Серяков В. М., Фрянов В. Н. Геомеханическое обоснование ресурсосберегающих вариантов разработки рудных месторождений системой этажного принудительного обрушения // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2012. — № 4. — С. 144 – 154.
7. Секисов Г. В., Чебан А. Ю. Малоотходная технология освоения сложноструктурных месторождений с применением комбинированных схем выемки и переработки руд // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2021. — № 6. — С. 110 – 118.
8. Голик В. И. Поэтапная комбинированная разработка золоторудных месторождений // Устойчивое развитие горных территорий. — 2024. — Т. 16. — № 1. — С. 368 – 378.
9. Глотов В. В. Экономический потенциал мелких месторождений на рынке минерального сырья // Зап. Горн. ин-та. — 2005. — Т. 161. — С. 105 – 109.
10. Zhang Y., Ullah M., and Merdan A. Perspective on artisinal and small-scale gold mining: ecological and socio-economic innovation, Extractive Industries Society, 2024, Vol. 18. — 101444.
11. Добрынин А. А. Разработка мелких месторождений — перспективный путь развития горного дела в Сибири // Горн. журн. — 2001. — № 5. — С. 3 – 6.
12. Самосий Д. А. Мобильные золотоизвлекательные фабрики. Перспектива // Золото и технологии. — 2017. — № 4. — С. 28 – 31.
13. Yin E., Quaicoe E., and Asiedu E. K. Design of a combined gravity concentration and leaching plant for the small-scale gold mining industry in Ghana, Proc. 6th UMaT Biennial Int. Min. Miner. Conf., 2020. — P. 480 – 488.
14. Ракипов А. С. Инжиниринговые решения для развития труднодоступных регионов России // Горн. пром-сть. — 2024. — № 3. — С. 22 – 24.
15. Самсонов Н. Ю., Ягольницер М. А. Групповая разработка малых золоторудных месторождений. — Новосибирск: ИЭОПП СО РАН, 2012. — 240 с.
16. McKee D. Understanding mine to mill, Brisbane Australia, Cooperative Res. Centre Optimising Res. Extraction, 2013. — 96 p.
17. Маринин М. А., Евграфов М. В., Должиков В. В. Производство взрывных работ на заданный гранулометрический состав руды в рамках концепции “Mine-to-Mil”: современное состояние и перспективы // Изв. ТПУ. Инжиниринг георесурсов. — 2021. — Т. 332. — № 7. — С. 65 – 74.
18. Бочков В. С., Хазин М. Л., Бочкова К. В., Горбова М. О. Анализ развития модульных дробильно-измельчительных комплексов карьерной переработки // Горн. журн. — 2024. — № 1. — С. 27 – 37.
19. Robertson S. W., Van Staden P. J., Cherkaev A., and Petersen J. Properties governing the flow of solution through crushed ore for heap leaching, Hydrometallurgy, 2022, Vol. 208. — P. 1 – 17.
20. Чантурия В. А. Инновационные процессы в технологиях переработки минерального сырья сложного вещественного состава // ГИАБ. — 2009. — № S15. — С. 9 – 25.
21. Салчак А. К., Ростовцев В. И. Совершенствование рудоподготовки и обогащения полиметаллических руд на основе комбинации рентгенорадиометрической сепарации и флотации // Интерэкспо Гео-Сибирь. — 2023. — Т. 2. — № 1. — С. 227 – 235.
22. Robben C. and Wotruba H. Sensor-based ore sorting technology in mining-past, present and future, Minerals, 2019, Vol. 9, No. 9. — 523.
23. Хакулов В. А., Кононов О. В., Новиков В. В., Сыцевич Н. Ф., Хакулова Ж. В. К вопросу проектирования технологии рудосортировки на стадии горных работ // ГИАБ. — 2012. — № 9. — С. 56 – 59.
24. Лизункин В. М., Царев С. А., Федоров Ю. О. Рентгенорадиометрическая сепарация — путь к повышению обеспеченности запасами горнодобывающих предприятий // Горн. журн. — 2011. — № 3. — С. 93 – 96.
25. Sekisov A. and Rasskazova A. Assessment of the possibility of hydrometallurgical processing of low-grade ores in the oxidation zone of the Malmyzh Cu – Au porphyry deposit, Minerals, 2021, Vol. 11, No. 1. — P. 1 – 11.
26. Cui F., Mu W., Zhai Y., and Guo X. The selective chlorination of nickel and copper from low grade nickel-copper sulfide-oxide ore: Mechanism and kinetics, Separation Purific. Technol., 2020, Vol. 239. — 116577.
27. Литвинцев Э. Г., Рябкин В. К., Тихвинский А. В., Карпенко И. А., Пичугин А. Н., Кобзев А. С. Технология предварительного обогащения золотосодержащих руд месторождения Сухой Лог методом полихромной фотометрической сепарации // Руды и металлы. — 2008. — № 2. — С. 64 – 74.
28. Шемякин В. С., Цыпин Е. Ф., Федоров Ю. О., Скопов С. В. Теория и практика рентгенорадиометрического обогащения. — Екатеринбург: Форт Диалог-Исеть, 2013. — 255 с.
29. Куликов В. И., Федоров Ю. О., Чикин А. Ю. Новые возможности экологически безопасной рентгенорадиометрической сепарации в обогащении золотосодержащих руд // Рациональное освоение недр. — 2022. — № 4. — С. 50 – 55.
30. Рассказов И. Ю., Секисов А. Г., Чебан А. Ю. Повышение эффективности разработки сложноструктурных месторождений при опережающей выемке особо богатых руд // ГИАБ. — 2023. — № 4. — С. 5 – 19.
31. Гордеев Д. В., Фоменко И. В., Шнеерсон Я. М., Петров Г. В. Переработка углеродистых золотосодержащих концентратов методом автоклавного окисления с добавлением азотной кислоты в качестве вторичного окислителя // Обогащение руд. — 2023. — № 5. — С. 18 – 24.
32. Тестова И. Я., Кононко Р. В. Предварительное обогащение золотосодержащих руд тяжелосредной сепарацией // Золотодобыча. — 2022. — № 3. — С. 13 – 18.
33. Самусев А. Л., Тимофеев А. С., Ланцова Л. Б. Оценка эффективности предварительного гравитационного обогащения золотосодержащей руды Малиновского месторождения // ГИАБ. — 2024. — № 7. — С. 155 – 168.
34. Рубцов Ю. И., Авдеев П. Б., Черкасов В. Г., Лавров А. Ю. Основные принципы скоростного активированного кучного выщелачивания золота // ГИАБ. — 2021. — № 3-1. — С. 88 – 98.
УДК 622.7
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ФЛОТАЦИИ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБОГАЩЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА МОНАЦИТА ИЗ РОССЫПНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Р. Б. Рао, Д. Сингх, Б. Мишра, С. С. Срикант
Институт минеральных ресурсов и технологии материалов CSIR-IMMT,
E-mail: bhimaraoscientist1978@gmail.com, 751013, г. Бхубанешвар, Индия
Компания Indian Rare Earths Limited, 760002, г. Чатрапур, Индия
Институт науки и технологии SRM, 201204, г. Модинагар, Индия
Проведены флотационные испытания с целью отделения мелкозернистого монацита от тяжелых минералов и пустой силикатной породы при различных технологических параметрах: концентрация реагентов, pH пульпы, время кондиционирования и время флотации. Выполнена оптимизация параметров экспериментально и методом поверхности отклика. Выявлены следующие оптимальные условия: pH пульпы — 9; плотность пульпы — 30 %; концентрация силиката натрия (подавителя) — 1.2 кг/т; концентрация олеиновой кислоты (собирателя) —1.2 кг/т, время кондиционирования 5 мин, флотации 10 мин. При оптимальных условиях в рамках одной стадии флотационного обогащения получен концентрат с содержанием монацита 94.8 % и извлечением 95.3 % из предварительного (сырого) концентрата с содержанием монацита 52.3 %. Концентрат монацита пригоден для извлечения редкоземельных элементов.
Месторождение Brahmagiri, россыпные месторождения, монацит, циркон, ильменит, гранат, силлиманит, олеиновая кислота, собиратель, силикат натрия, подавитель, флотация, магнитная сепарация
DOI: 10.15372/FTPRPI20250215
EDN: PJSIFS
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Asnani C. K., Rao R. B., Srikant S. S., and Mandre N. R. Recovery of monazite from red sediments of badlands topography of south east coast of India and its characterization for industrial applications, Indian J. Geo Marine Sci, 2020, Vol. 49, No. 9. — P. 1528 – 1535.
2. Ren J., Song S., Lopez-Valdivieso A., and Lu S. Selective flotation of bastnaesite from monazite in rare earth concentrates using potassium alum as depressant, Int. J. Miner. Process., 2000, Vol. 59. — P. 237 – 245.
3. Abeidu A. M. The separation of monazite from zircon by flotation, J. Less Common Met., 1972, Vol. 29, No. 2. — P. 113 – 119.
4. Salatic D. Flotability of monazite and zircon related to electrochemical changes on their surfaces, Miner. Proc. Extractive Metallurgy, 1967. — P. 231 – 273.
5. Cheng T.-W., Holtham P. N., and Tran T. Froth flotation of monazite and xenotime, Miner. Eng., 1993, Vol. 6, No. 4. — P. 341 – 351.
6. Espiritu E. R. L. and Waters K. E. Floatation studies of monazite and dolomite, Miner. Eng., 2018, Vol. 116, Vol. 101 – 106.
7. Pavez A. O. and Peres A. E. C. Effect of sodium metasilicate and sodium sulphide on the floatability of monazite-zircon-rutile with oleate and hydroxamates, Miner. Eng., 1993, Vol. 6, No. 1. — P. 69 – 78.
8. Cheng J., Yunbing H., and Liping C. Flotation separation on rare earth minerals and gangues, J. Rare Earths, 2007, Vol. 25, No. 1. — P. 62 – 66.
9. Cheng T. W. The point of zero charge of monazite and xenotime, Miner. Eng., 2000. — P. 105 – 109.
10. Mushidi J. and Anderson C. G. Surface chemistry and flotation behavior of monazite, apatite, ilmenite, quartz, rutile, and zircon using octanohydroxamic acid collector, J. Sustainable Metallurgy, 2017, Vol. 3, No. 1. — P. 62 – 72.
11. Kim K. and Jeong S. Separation of monazite from placer deposit by magnetic separation, Miner., 2019, Vol. 9, No. 3. — P. 149.
12. Abaka-Wood G. B., Addai-Mensah J., and Skinner W. Physicochemical characterisation of monazite, hematite and quartz minerals for flotation, 4th UMaT Biennial Int. Min. and Miner. Conf., Tarkwa, Ghana, 2016. — P. 67 – 73.
13. Boulanger J.-F., Bazin C., and Turgeon K. Effect of depressants and temperature on bastnaesite and monazite flotation separation from a Canadian rare earth element (REE) ore, Miner., 2019, Vol. 9, No. 4. — P. 225.
14. Zhang W., Honaker R. Q., and Groppo J. G. Flotation of monazite in the presence of calcite, Part I: Calcium ion effects on the adsorption of hydroxamic acid, Miner. Eng., 2017, Vol. 100, No. 1. — P. 40 – 48.
15. Abaka-Wood G. B., Addai-Mensah J., and Skinner W. Froth flotation of monazite from mixed minerals, Сonf. Сhemical engineering — regeneration, recovery and reinvention, Adelaide, Australia, 2016. P. 605 – 612.
16. Dixit S. G. and Biswas A. K. pH — dependence of the flotation and adsorption properties of some beach sand minerals, Trans., AIME, 1969, Vol. 244. — P. 173 – 178.
17. Chelgani S. C., Rudolph M., Leistner T., Gutzmer J., and Peuker Urs A. A review of rare earth minerals flotation: Monazite and xenotime, Int. J. Min. Sci. Technol., 2015. — P. 2095 – 2686.
18. Julapong P., Numprasanthai A., Tangwattananukul L., Juntarasakul O., Srichonphaisarn P., Aikawa K., Park I., Ito M., Tabelin B. C., and Phengsaart T. Rare earth elements recovery from primary and secondary resources using flotation: A systematic review, Appl. Sci., 2023, Vol. 13, No. 14. — P. 8364.
19. Danouche M., Bounaga A., Oulkhir A., Boulif R., Zeroual Y., Benhida R., and Lyamlouli K. Advances in bio/chemical approaches for sustainable recycling and recovery of rare earth elements from secondary resources, Sci. Total Env., 2024, Vol. 912. — P. 168811.
20. Abaka-Wood G. B., Xu S., Ayedzi L. D., Addai-Mensah J., and Skinner W. Flotation recovery of monazite from kaolinite using sodium oleate collector: Understanding mineral–collector interaction, Miner. Eng., 2024, Vol. 209. — P. 108605.
21. Widana K. S., Faizah Y., Pratiwi F., Sumaryanto A., and Manawan M. Beneficiation and characterization of low-grade monazite from Bangka tin mining post processing, AIP Conference Proc., 2024, Vol. 2967. — 170006.
22. Steenkampskraal Monazite Mine, South Africa — update, 2025, (Rare Earths Mine Based in South Africa, Steenkampskraal), URL: https://www. Steenkampskraal.com.
УДК 622.7
ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ЗА ПРОЦЕССОМ ПОДГОТОВКИ КВАРЦЕВОГО ПЕСКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КАЧЕСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ
М. Костович, П. Лазич
Белградский университет,
E-mail: predrag.lazic@rgf.bg.ac.rs, ул. Джюшина, 7, 11000, г. Белград, Сербия
Промышленные испытания классификации кварцевых песков проведены в гидроциклоне, оснащенном соответствующими контрольно-измерительными приборами (частотным регулятором электродвигателя насоса и манометром для измерения давления у входа в гидроциклон). Для оценки классификации различных кварцевых песков определена степень их извлечения с помощью разделительных чисел и кривой распределения, а также с учетом параметров классификации. Установлено, что по итогам изменения входных давлений гидроциклона при контроле других технологических параметров процесса можно успешно обрабатывать кварцевые пески различных месторождений и получать продукт с удовлетворительными характеристиками гранулометрического состава. Достигнутые результаты важны при внедрении автоматического управления и контроля процессом подготовки кварцевого песка.
Кварцевый песок, гидроциклон, автоматическое управление, контроль за процессом, разделительные числа, кривая распределения, эффективность классификации
DOI: 10.15372/FTPRPI20250216
EDN: VPROSL
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Авдохин В. М. Основы обогащения полезных ископаемых. Т. 2. Технологии обогащения полезных ископаемых. — М.: Горн. кн., 2022. — 311 с.
2. Pavlica J. and Draskic D. Priprema nemetalicnih mineralnih sirovina, Beograd, 1997.
3. Yarroll W. H., Sand, and Gravel. SME mineral processing handbook, Section, Nonmetallic Industrial Minerals, Society of Mining Engineers of the American Institute of Mining, Metallurgical, and Petroleum Engineers Inc., New York, 1985. — P. 29 – 38.
4. Львов В. В., Александрова Т. Н. Система автоматического управления процессом классификации в гидроциклоне // Горн. журн. — 2016. — № 5. — С. 94 – 96.
5. Автоматизация управления обогатительными фабриками / Б. Д. Kошарский, А. Я. Ситковский, А. В. Красномовец и др. — М.: Недра, 1977. — 527 с.
6. Олевский В. А. Конструкции и расчет механических классификаторов и гидроциклонов. — М.: Госгортехиздат, 1960. — 314 с.
7. Trawinski H. F. Practical aspects of the design and industrial applications of the hydrocyclone, Part 2. Filtration and Separation, 1969. — P. 651 – 667.
8. Flintof B. and Knorr B. Cyclones, Chapter 4.2. — P. 595 – 610.
9. Авдохин В. М. Основы обогащения полезных ископаемых. Т. 1. Обогатительные процессы. — М.: Горн. кн., 2008. — 417 с.
10. Kostovic M., Kostovic N., and Simovic I. Frequency regulation of hydrocyclon operation at sand preparation plant Kopovi Ub — low investment, high benefits, Proc. 10th Conf. Env. Mineral Proc., Part II, VSB, TU Ostrava, 2006. — P. 263 – 286.
11. Trawinski H. Grouped hydrocyclones for the beneficiation of raw materials, Interceram, 1973, No. 3. — P. 1 – 8.
12. Magdalinovic N. Usitnjavanje i klasiranje mineralnih sirovina, Praktikum, Univerzitet u Beogradu, Tehnicki fakultet u Boru, Bor, 1985.
13. Flintoff B. Partition Curves, Chapter 4.6. — P. 639 – 654.
14. Dueck J., Farghaly M., and Neese T. The theoretical partition curve of the hydrocyclone, Miner. Eng., 2014, Vol. 62. — P. 25 – 30.
15. Frachon M. and Cilliers J. J. A general model for hydrocyclone partition curves, Chem. Eng. J., 1999, Vol. 73. — P. 53 – 59.
16. Андреев Е. Е., Львов В. В., Фадина А. В. Причины и значение изгибов в кривых эффективности гидроциклона // Зап. Горн. ин-та, 2013. — Т. 202. — С. 131 – 136.
17. Pukkella A. K., Cilliers J. J., and Hadler K. A comprehensive review and recent advances in dry mineral classification, Miner. Eng., 2023, Vol. 201. — 108208.
18. Tsakalakis K. G. Use of a new model to represent hydrocyclone corrected-efficiency curves, Proc. Adv. Miner. Res. Management Env. Geotech., Greece, 2004. — P. 169 – 179.
19. Fitch B. and Roberts E. J. Classification theory, In: Weiss N. L. (Ed.), SME Mineral Proc. Handbook, Section 3D, Classification, Society of Mining Engineers of the American Institute of Mining, Metallurgical, and Petroleum Engineers Inc., New York, 1985. — P. 3D1 – 3D10.
20. Бауман А. В. Гидроциклоны. Теория и практика. — Новосибирск: Гормашэкспорт, 2020. — 56 с.
21. Trawinski H. F. Practical aspects of the design and industrial applications of the hydrocyclone, Part 1. Filtration and Separation, 1969. — P. 361 – 367.
ГОРНАЯ ИНФОРМАТИКА
УДК 622.837; 004
ПРИМЕНЕНИЕ ИСКУСТВЕННОЙ НЕЙРОННОЙ СЕТИ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ИНДУЦИРОВАННЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ НА УГОЛЬНОМ РАЗРЕЗЕ
А. Равикумар, Х. Вардхан, М. Ума Шанкар
Национальный технологический институт Карнатаки (NITK),
E-mail: ravikumar.227mn500@nitk.edu.in, Harsha@nitk.edu.in, 575025, г. Сураткал, Индия
Компания Singareni Collieries Company Ltd.,
E-mail: Umashankar.merugu@gmail.com, 507101, округ Бхадрадри Котагудем, Индия
Выполнен анализ и дана оценка прогнозированию индуцированных взрывными работами сейсмических колебаний грунта на угольном разрезе в Индии. Применялись одно из эмпирических уравнений и искусственная нейронная сеть. Для разработки ИНС-модели собран массив данных, который использовался для оценки констант эмпирического уравнения. При расчете эффективности обеих моделей в качестве выходной зависимой величины выбрана пиковая скорость частиц. Оценка эффективности моделей прогнозирования выполнена по коэффициенту корреляции, широко применяемому статистическому критерию. По сравнению с эмпирическим уравнением, разработанная ИНС-модель продемонстрировала более точные результаты.
Индуцированные сейсмические колебания, земляная насыпь, искусственная нейронная сеть, эмпирические уравнения, коэффициент корреляции
DOI: 10.15372/FTPRPI20250217
EDN: ZHZIQB
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Agrawal A., Choudhary B., Murthy V., and Murmu S. Impact of bedding planes, delay interval and firing orientation on blast induced ground vibration in production blasting with controlling strategies, Measurement, 2022, Vol. 202. — 111887.
2. Duvall W. I. and Petkof B. Spherical propagation of explosion generated strain pulses in rock. U.S. Department of the Interior, Bureau of Mines, 1959. — 21 p.
3. Hagan T. March Rock breakage by explosives, Acta Astronautica, 1979, Vol. 6, No. 3 – 4. — P. 329 – 340.
4. Khandelwal M., Kankar P., and Harsha S. Evaluation and prediction of blast induced ground vibration using support vector machine, Min. Sci. Technol. (China), 2010, Vol. 20, No. 1. — P. 64 – 70.
5. Controlled Blasting — West Calgary Ring Road, West Calgary Ring Road, 2022.
6. Xue X. and Yang X. Predicting blast-induced ground vibration using general regression neural network, J. Vibration and Control, 2013, Vol. 20, No. 10. — P. 1512 – 1519.
7. Gorgulu K., Arpaz E., Demirci A., Kocaslan A., Dilmac M. K., and Yuksek A. G. Investigation of blast-induced ground vibrations in the Tulu boron open pit mine, Bull. Eng. Geology Env., 2013, Vol. 72, No. 3 – 4. — P. 555 – 564.
8. Langefors U. and Kihlstrom B. The modern technique of rock blasting, 1967. — 405 p.
9. Ambraseys N. R. and Hendron A. J. Dynamic behavior of rock masses. In: Rock mechanics in engineering practice, editors Stagg K, Wiley J., London: Wiley, 1968.
10. Bureau of Indian standards (BIS) s details (n. d.), 1973.
11. Armaghani D. J., Kumar D., Samui P., Hasanipanah M., and Roy B. A novel approach for forecasting of ground vibrations resulting from blasting: modified particle swarm optimization coupled extreme learning machine, Eng. With Computers, 2021, Vol. 37. — P. 3221 – 3235.
12. Amiri M., BakhshandehAmnieh H., Hasanipanah M., and Mohammad Khanli L. A new combination of artificial neural network and K-nearest neighbors models to predict blast-induced ground vibration and air-overpressure, Eng. With Computers, 2016, Vol. 32, No. 4. — P. 631 – 644.
13. Akyildiz O. and Hudaverdi T. ANFIS modelling for blast fragmentation and blast-induced vibrations considering stiffness ratio, Arabian J. Geosciences, 2020, Vol. 13, No. 21.
14. Abbaszadeh Shahri A. and Asheghi R. Optimized developed artificial neural network-based models to predict the blast-induced ground vibration, Innovative Infrastructure Solutions, 2018, Vol. 3, No. 1.
15. Himanshu V. K., Roy M. P., Mishra A. K., Paswan R. K., Panda D., and Singh P. K. Multivariate statistical analysis approach for prediction of blast-induced ground vibration, Arabian J. Geosciences, 2018, Vol. 11, No. 16.
16. Kiehl J. R. and Werfling J. Measurement and analyses of blasting vibrations, ISRM Technology Roadmap for rock Mechanics, SAIMM, 2003.
17. Lawal A. I. An artificial neural network-based mathematical model for the prediction of blast-induced ground vibration in granite quarries in Ibadan, Oyo State, Nigeria. Scientific African, 2020, Vol. 8.
18. Lawal A. I., Kwon S., Hammed O. S., and Idris M. A. Blast-induced ground vibration prediction in granite quarries: An application of gene expression programming, ANFIS, and sine cosine algorithm optimized ANN, Int. J. Min. Sci. Technol., 2021, Vol. 31, No. 2. — P. 265 – 277.
19. Mohamed M. Performance of fuzzy logic and artificial neural network in prediction of ground and air vibrations, JES, J. Eng. Sci., 2011, Vol. 39, No. 2. — P. 425 – 440.
20. Monjezi M., Mehrdanesh A., Malek A., and Khandelwal M. Evaluation of effect of blast design parameters on flyrock using artificial neural networks, Neural Computing and Applications, 2012, Vol. 23, No. 2. — P. 349 – 356.
21. Murmu S., Maheshwari P., and Verma H. K. Empirical and probabilistic analysis of blast-induced ground vibrations, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2018, Vol. 103. — P. 267 – 274.
22. Matidza M. I., Jianhua Z., Gang H., and Mwangi A. D. Assessment of blast-induced ground vibration at jinduicheng molybdenum open pit mine, Natural Resources Research, 2020, Vol. 29, No. 2. — P. 831 – 841.
23. Moustafa S. S. R., Abdalzaher M. S., Yassien M. H., Wang T., Elwekeil M., and Hafiez H. E. A. Development of an optimized regression model to predict blast-driven ground vibrations, IEEE Access, 2021, Vol. 9. — P. 31826 – 31841.
24. Paneiro G., Durao F. O., Costa e Silva M., and Bernardo P. A. Neural network approach based on a bilevel optimization for the prediction of underground blast-induced ground vibration amplitudes, Neural Computing and Applications, 2019, Vol. 32, No. 10. — P. 5975 – 5987.
25. Paneiro G., Luz C., Bernardo P., and Silva M. C. E. A novel multiple linear approach to blast-induced ground vibration amplitudes prediction, Arabian J. Geosciences, 2022, Vol. 15, No. 18.
26. Wang Y., Zheng G., Li Y., and Zhang F. Full Waveform Prediction of Blasting Vibration Using Deep Learning, Sustainability, 2022, Vol. 14.
27. Zhou J., Qiu Y., Khandelwal M., Zhu S., and Zhang X. Developing a hybrid model of Jaya algorithm-based extreme gradient boosting machine to estimate blast-induced ground vibrations, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2021, Vol. 145. — 104856.
28. Elevli B. and Arpaz E. Evaluation of parameters affected on the blast induced ground vibration (BIGV) by using relation diagram method (RDM), Acta Montanistica Slovaca, 2010, Vol. 15.
29. F. Shang and Y.H Shang. Random forest model for identification of residential structure damage induced by blast vibration, Explosion Shock Waves, 2017, Vol. 37, No. 6. — P. 50 – 56.
30. Singh T. N. and Singh V. An intelligent approach to prediction and control ground vibration in mines, Geotechnical Geological Eng., 2005, Vol. 23, No. 3. — P. 249 – 262.
31. Khandelwal M. and Singh T. N. Prediction of blast-induced ground vibration using artificial neural network, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 2009, Vol. 46, No. 7. — P. 1214 – 1222.
32. Azimi Y., Khoshrou S. H., and Osanloo M. Prediction of blast induced ground vibration (BIGV) of quarry mining using hybrid genetic algorithm optimized artificial neural network, Measurement, 2019, Vol. 147. — 106874.
33. Singh T. N., Dontha L. K., and Bhardwaj V. Study into blast vibration and frequency using ANFIS and MVRA, Min. Technol., 2008, Vol. 117, No. 3. — P. 116 – 121.
34. Armaghani D. J., Hajihassani M., Mohamad E. T., Marto A., and Noorani S. A. Blasting-induced flyrock and ground vibration prediction through an expert artificial neural network based on particle swarm optimization, Arabian J. Geosciences, 2013, Vol. 7, No. 12. — P. 5383 – 5396.
35. Abd-Elhamed A., Alkhatib S., and Abdelfattahet A. M. H. Prediction of blast-induced structural response and associated damage using machine learning, Buildings, 2022, Vol. 12.
36. Wang J., Zhang X., Chang X., Zhou Z., Wang C., Fu Z., and Fu B. Prediction model for blast-induced structural damage based on an optimized Bayes discriminant analysis model, Applied Math. Modelling, 2022, Vol. 110. — P. 338 – 366.
37. Popa C. R. Blast vibration prediction, Geophysical Prospecting, 2023, Vol. 2023.
38. Hosseini S., Pourmirzaee R., Armaghani D. J., and Sabri M. M. S. Prediction of ground vibration due to mine blasting in a surface lead–zinc mine using machine learning ensemble techniques, Dental Sci. Rep., 2023, Vol. 13.
39. Gidiagba J. O., Tartibu L., and Okwu M. O. Application of soft computing technique based on ann model prediction in diverse area of mining blasting operations, Int. Conf. on Artificial Intelligence, Big Data, Computing and Data Communication Systems (icABCD), Durban, South Africa, 2022. — P. 1 – 7.
40. Keshtegar B., Piri J., Abdullah R. A., Hasanipanah M., Sabri M. M. S., and Le B. N. Intelligent ground vibration prediction in surface mines using an efficient soft computing method based on field data, Frontiers in Public Health, 2023, Vol. 2023.
41. Komadja G. C. Rana A., Glodji L. A., Anye V., Jadaun G., Onwualu P. A., and Sawmliana Ch. Assessing ground vibration caused by rock blasting in surface mines using machine-learning approaches: A Comparison of CART, SVR and MARS, Sustainability, 2022, Vol. 14, No. 17. — 11060.
42. Ragam P., Komalla A. R., and Kanne N. Estimation of blast-induced peak particle velocity using ensemble machine learning algorithms: A case study, Noise & Vibration Worldwide, 2022, Vol. 53, No. 5 – 8.
43. Bui X.-N., Nguyen H., Tran Q.-H., Nguyen D. An., and Bui H.-B. Predicting blast-induced ground vibration in quarries using adaptive fuzzy inference neural network and moth–flame optimization, Natural Resources Research, 2021, Vol. 30. — P. 4719 – 4734.
44. Khandelwal M., Kumar L., and Yellishetty M. Application of soft computing to predict blast-induced ground vibration, Eng. With Computers, 2009, Vol. 27, No. 2. — P. 117 – 125.
45. Hajihassani M., Jahed Armaghani D., Marto A., and Tonnizam M. E. Ground vibration prediction in quarry blasting through an artificial neural network optimized by imperialist competitive algorithm, Bull. Eng. Geology Env., 2014, Vol. 74, No. 3. — P. 873 – 886.
46. Hasanipanah M., Naderi R., Kashir J., Noorani S. A., and Zeynali Aaq Qaleh A. Prediction of blast-produced ground vibration using particle swarm optimization, Eng. With Computers, 2016, Vol. 33, No. 2. — P. 173 – 179.
47. Structure response and damage produced by ground vibration from blasting, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. and Geo-mech. Abstracts, 1981, Vol. 18, No. 2. — P. 36.
48. Singh T. N. Artificial neural network approach for prediction and control of ground vibrations in mines, Min. Technol., 2004, Vol. 113, No. 4. — P. 251 – 256.
49. Torano J. and Rodriguez R. Simulation of the vibration produced during the rock excavation by different methods, Proc. XI Int. Conf. Comp. Meth. Exp. Measures, WIT Press, 2003. — P. 343 – 349.
50. Shi X. and Zhou J. Prediction residential house’s damage effect near open-pit against blasting vibration based on SVM with grid searching method/genetic algorithm, Adv. Sci. Lett., 2012, Vol. 11. — P. 238 – 243.
51. Grossi E. and Buscema M. Introduction to artificial neural networks. European journal of gastroenterology and hepatology, 2008, Vol. 19. — P. 1046 – 1054.
52. Saadat M., Khandelwal M., and Monjezi M. An ANN-based approach to predict blast-induced ground vibration of Gol-E-Gohar iron ore mine, Iran, J. Rock Mech. Geotechn. Eng., 2014, Vol. 6, No. 1. — P. 67 – 76.
53. Shibata K. and Ikeda Y. Effect of number of hidden neurons on learning in large-scale layered neural networks. Proc. ICROS-SICE Int. Joint Conf., Fukuok, 2009. — P. 5008 – 5013.
54. Sheela K. G. and Deepa S. N. Review on methods to fix number of hidden neurons in neural networks, Math. Probl. Eng., 2013. — 425740.
55. DGMS circular No. 7 of 1997 — google search. (n. d.). URL: https://www.google.com/search?q=dgms+ circular+no.7+of+1997&rlz=1c1gceu_enin1076in1079&oq=dgms+circular+no.7+of+1997&gs_lcrp=egzj ahjvbwuybggaeeuyotihcaeqabiabdihcaiqabiabdihcamqabiabdihcaqqabiabdihcauqabiabdihcayqabiabdihcac qabiabdihcagqabiabdihcakqabiabnibcjewmdiyajbqmtwoagcwaga&sourceid=chrome&ie=utf-8.