ФТПРПИ №3, 2025. Аннотации
ГЕОМЕХАНИКА
УДК 539.376; 622.23.01
ОБ УРАВНЕНИЯХ ПОЛЗУЧЕСТИ, ДЕФОРМАЦИОННЫХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КРИТЕРИЯХ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД
А. М. Коврижных, В. Д. Барышников, А. П. Хмелинин
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: amkovr@mail.ru, v-baryshnikov@yandex.ru, hmelinin@misd.ru,
Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Для металлов, грунтов и горных пород рассматривается неассоциированная с пирамидой Треска – Кулона модель ползучести, определяющие соотношения которой содержат углы внутреннего трения и дилатансии. Предложена методика нахождения углов внутреннего трения и дилатансии по экспериментально полученным кривым ползучести на цилиндрических образцах в условиях сжатия с боковым давлением. При определении времени разрушения для различных скоростей необратимых деформаций и при разных уровнях начальных напряжений используются деформационный и энергетический критерии, которые могут применяться как к однородным, так и неоднородным напряженным состояниям при длительном действии нагрузок.
Ползучесть горных пород, длительная прочность, предельная удельная работа диссипации, внутреннее трение, дилатансия, время разрушения, ассоциированный и неассоциированный законы течения
DOI: 10.15372/FTPRPI20250301
EDN: BQTZIB
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Качанов Л. М. Теория ползучести. — М.: Физматлит, 1960. — 455 с.
2. Работнов Ю. Н. Ползучесть элементов конструкций. — М.: Наука, 1966. — 752 с.
3. Ержанов Ж. С. Теория ползучести горных пород и ее приложения. — Алма-Ата: Наука, 1964. — 175 с.
4. Вялов С. С. Реологические основы механики грунтов. — М.: Наука, 1978. — 432 с.
5. Цытович Н. А. Механика грунтов. — М.: Высш. шк., 1979. — 272 с.
6. Николаевский В. Н. Механика пористых и трещиноватых сред. — М.: Недра, 1984. — 232 с.
7. Соснин О. В., Горев Б. В., Никитенко А. Ф. Энергетический вариант теории ползучести. — Новосибирск: Институт гидродинамики АН СССР, 1986. — 96 с.
8. Шейдеггер А. Основы геодинамики. — М.: Недра, 1987. — 384 с.
9. Булычев Н. С. Механика подземных сооружений. В примерах и задачах. — М.: Недра, 1989. — 270 с.
10. Локощенко А. М. Моделирование процесса ползучести и длительной прочности металлов. — М.: МГИУ, 2007. — 264 с.
11. Гольденблат И. И., Николаенко Н. А. Теория ползучести строительных материалов и ее приложения. — М.: Госстройиздат, 1960. — 255 с.
12. Ставрогин А. Н., Тарасов Б. Г. Экспериментальная физика и механика горных пород. — СПб.: Наука, 2001. — 343 с.
13. Mogi K. Experimental rock mechanics, Geomech. Res. Series 3, London, 2007. — 361 p.
14. Терентьев В. Ф. Усталость металлических материалов. — М.: Наука, 2002. — 248 с.
15. Hoff N. The necking and the rupture of roads subjected to constant tensile loads, J. Appl. Mech., 1953, Vol. 20, No. 1.
16. Сдобырев В. П. Длительная прочность сплава ЭИ437Б при сложном напряженном состоянии // Изв. АН СССР. ОТН. — 1958. — № 4. — С. 92 – 97.
17. Зарецкий Ю. К., Городецкий С. Э. Дилатансия мерзлого грунта и построение деформационной теории ползучести // Гидротехническое строительство. — 1975. — № 2. — С. 15 – 18.
18. Коврижных А. М. Вариант теории пластической деформации горных пород // ФТПРПИ. — 1983. — № 1. — C. 3 – 8.
19. Коврижных А. М. Длительная прочность металлов и предельное состояние в условиях ползучести // Изв. РАН. МТТ. — 2009. — № 2. — С. 121 – 129.
20. Коврижных А. М. О единой сдвиговой модели в теориях пластичности, ползучести и разрушения горных пород // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2021. — Т. 8. — № 2. — С. 82 – 90.
21. Ревуженко А. Ф., Стажевский С. Б., Шемякин Е. И. О механизме деформирования сыпучего материала при больших сдвигах // ФТПРПИ. — 1974. — № 3. — С. 130 – 133.
22. Коврижных А. М., Барышников В. Д., Хмелинин А. П. Определение времени разрушения горных пород по деформационному критерию длительной прочности // ФТПРПИ. — 2023. — № 6. — С. 42 – 51.
УДК 539.3:622.831
МЕТОД ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАТУХАНИЯ В ОБРАЗЦАХ ГОРНЫХ ПОРОД РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ И ГЕНЕЗИСА
В. С. Салюков, Я. О. Куткин, А. С. Вознесенский
Университет науки и технологий МИСИС,
Е-mail: asvoznesenskii@misis.ru, Ленинский проспект, 4, стр. 1, 119049, г. Москва, Россия
Внутренние механические потери (диссипацию энергии) в горных породах необходимо учитывать при анализе динамических явлений, происходящих в земной коре. Зачастую такие события имеют частоту ниже 1 Гц. Внутренние механические потери оцениваются коэффициентом потерь Q–1. Рэлеевская модель характеризует коэффициент потерь с учетом прямой и обратной зависимости от частоты. Проведены циклические испытания образцов горных пород различных типов и генезиса при изгибе по трехточечной схеме. Рассчитаны коэффициенты потерь для различных частот деформирования. Получены эмпирические зависимости коэффициента потерь от частоты в диапазоне 0.003 – 0.100 Гц, аппроксимированные рэлеевской моделью. Рассчитаны коэффициенты вариации и детерминации, характеризующие степень соответствия опытных данных и модели друг другу, сделан вывод об удовлетворительном соответствии рэлеевской модели потерь, указаны причины различий экспериментальных данных и теоретической модели.
Лабораторная система, горные породы, циклические испытания, механический гистерезис, внутренние механические потери, коэффициент потерь, рэлеевская модель потерь
DOI: 10.15372/FTPRPI20250302
EDN: CHNRXO
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Головин И. С. Неупругость, внутреннее трение и механическая спектроскопия металлических материалов. — М.: Изд. Дом НИТУ “МИСиС”, 2020. — 284 с.
2. Mochugovskiy A. G., Mikhaylovskaya A. V., Zadorognyy M. Y., and Golovin I. S. Effect of heat treatment on the grain size control, superplasticity, internal friction, and mechanical properties of zirconium-bearing aluminum-based alloy, J. Alloys Compounds, 2021, Vol. 856. — 157455.
3. Blanter M. S., Golovin I. S., Neuhäuser H., and Sinning H. R. Internal friction in metallic materials: A handbook, Springer Ser. Mater. Sci, 2007. — P. 901 – 935.
4. Zhou G., Jiang H., Liu C., Huang H., Wei L., and Meng Z. Effect of porous particle layer on damping capacity and storage modulus of AlSi30p/5052Al composites, Mater. Lett., 2021, Vol. 300. — 130162.
5. Zhou S., Yang Z., Zhang R., and Li F. Preparation, characterization and rheological analysis of eco-friendly road geopolymer grouting materials based on volcanic ash and metakaolin, J. Clean. Prod., 2021, Vol. 312. — 127822.
6. Yang J., Ishikawa T., Lin T., Tokoro T., Nakamura T., and Momoya Y. Influence of aging on hydro-mechanical behavior of unsaturated ballast, Transp. Geotech., 2021, Vol. 27. — 100480.
7. Kosilov A. T. Dissipative properties of materials with thermoelastic martensite conversion, Sov. Phys. J, 1985, Vol. 28. — P. 380 – 389.
8. Krishnan R. V., Delaey L., Tas H., and Warlimont H. Thermoplasticity, pseudoelasticity and the memory effects associated with martensitic transformations. Part 2. The macroscopic mechanical behaviour, J. Materials Sci., 1974, Vol. 9. — P. 1536 – 1544.
9. Schröder E. and Sievi A. New measurement method for bending loss factor and the bending stiffness: Test method, Proc. Forum Acusticum, 2023, https://doi.org/10.61782/fa.2023.0878.
10. Dessi C., Coppol S., and Vlassopoulos D. Dynamic mechanical analysis with torsional rectangular geometry: A critical assessment of constrained warping models, J. Rheology, 2021, Vol. 65, No. 3. — P. 325 – 335.
11. Voznesenskii A. S. and Ushakov E. I. Temperature dependence of internal mechanical losses of gypsum stone with complex composition and structure, J. Alloys Compounds, 2022, Vol. 906 (II). — 164194.
12. Liu Y. and Dai F. A review of experimental and theoretical research on the deformation and failure behavior of rocks subjected to cyclic loading, J. Rock Mech. Geotech. Eng., 2021, Vol. 13, No. 5. — P. 1203 – 1230.
13. ГОСТР 56801-2015 (ИСО 6721-1:2011). Пластмассы. Определение механических свойств при динамическом нагружении. Ч. 1. Общие принципы. — М.: Стандартинформ, 2016. — 23 с.
14. Tang J., Fang B., and Lan Y. Analysis of rock nonlinear deformation behavior with loading and unloading hysteresis effect, Geoph. Prospecting, 2014, Vol. 49, No. 6. — P. 1131 – 1137.
15. Chen Y., Wang S., and Wang E. Quantitative study on stress-strain hysteretic behaviors in rocks, J. Rock Mech. Eng., 2007, Vol. 26, No. 2. — P. 4066 – 4073.
16. Машинский Э. И. Амплитудно-зависимый гистерезис скорости волны в горных породах в широком диапазоне частот: экспериментальное исследование // Горн. науки и технологии. — 2021. — Т. 6. — № 1. — С. 23 – 30.
17. Петрушин Г. Д., Петрушина А. Г. Определение площади петли механического гистерезиса с использованием математических моделей // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. — 2020. — Т. 86. — № 5. — С. 59 – 64.
18. Dill E. H. Method for mechanics of solids with ANSYS applications, London, New York, CRC Press. — 500 p.
19. Morozov I. B., Deng W., and Cao D. Mechanical analysis of viscoelastic models for Earth media, Geophysical J. Int., 2020, Vol. 220, No. 3. — P. 1762 – 1773.
20. Galvez F., Sorrentino L., Dizhur D., and Ingham J. M. Damping considerations for rocking block dynamics using the discrete element method, Earthquake Eng. Structural Dynamics, 2022, Vol. 51, No. 4. — P. 935 – 957.
21. Еременко А. А., Марысюк В. П., Конурин А. И., Дарбинян Т. П., Самосенко И. В. Оценка сейсмической активности массива горных пород при отработке полиметаллического месторождения в сложных горных и гидрогеологических условиях // ФТПРПИ. — 2024. — № 4. — С. 52 – 57.
22. Rudziński Ł., Mirek K., and Mirek J. Rapid ground deformation corresponding to a mining-induced seismic event followed by a massive collapse, Natural Hazards, 2019, Vol. 96, No. 1. — P. 461 – 471.
23. Jiao Y. Y., Wu K., Zou J., Zheng F., Zhang X., Wang C., Li X., and Zhang C. On the strong earthquakes induced by deep coal mining under thick strata — a case study, Geomech. Geoph. Geo-Energy Geo-Res., 2021, Vol. 7, No. 4.
24. Yang J., Lu W., Jiang Q., Yao C., Jiang S., and Tian L. A study on the vibration frequency of blasting excavation in highly stressed rock masses, Rock Mech. Rock Eng., 2016, Vol. 49, No. 7. — P. 2825 – 2843.
25. Yari M. and Bagherpour R. Implementing acoustic frequency analysis for development the novel model of determining geomechanical features of igneous rocks using rotary drilling device, Geotech. Geol. Eng., 2018, Vol. 36, No. 3. — P. 1805 – 1816.
26. Лебедев А. В., Островский Л. А., Сутин A. M., Соустова И. А., Джонсон П. А. Резонансная акустическая спектроскопия при низких добротностях // Акустич. журн. — 2003. — Т. 49. — № 1. — С. 81 – 87.
27. Вознесенский А. С., Куткин Я. О., Красилов М. Н. Взаимосвязь акустической добротности с прочностными свойствами известняков // ФТПРПИ. — 2015. — № 1. — С. 30 – 39.
28. Peselnick L. and Zietz I. Internal friction of fine‐grained limestones at ultrasonic frequencies, Geophysics, 1959, Vol. 24, No. 2. — P. 209 – 369.
29. Скоркина А. А., Гусев А. А. Определение набора характерных частот очаговых спектров для субдукционных землетрясений Авачинского залива (Камчатка) // Геология и геофизика. — 2017. — Т. 58. — № 7. — С. 1057 – 1068.
30. Дреннов А. Ф., Джурик В. И., Серебренников С. П., Брыжак Е. В., Дреннова Н. Н. Основные параметры спектров ускорений при землетрясениях для байкальской рифтовой зоны // Геология и геофизика. — 2015. — Т. 56. — № 5. — C. 984 – 994.
31. Mogi Y., Nakamura N., and Ota A. Application of extended Rayleigh damping model to 3D frame analysis, J. Structural Construction Eng., 2022, Vol. 6, No. 1.
32. Кочарян Г. Г., Кишкина С. Б., Новиков В. А., Остапчук А. А. Медленные перемещения по разломам: параметры, условия возникновения, перспективы исследований // Геодинамика и тектонофизика. — 2014 — Т. 5. — № 4. — С. 863 – 891.
33. Lipovsky B. P. and Dunham E. M. Tremor during ice-stream stick slip, The Cryosphere, 2016, Vol. 10. — P. 385 – 399.
34. Черепанцев А. С. Аппаратурно-методические особенности регистрации сверхмалых сейсмических сигналов в широкой полосе частот // Вестн. КРАУНЦ. Науки о Земле. — 2014. — № 1. — Вып. 23. — С. 50 – 57.
35. Салюков В. С. Внутренние механические потери в горных породах в низкочастотном диапазоне // Проблемы освоения недр в XXI в. глазами молодых. Материалы XVI Междунар. науч. школы молодых ученых и специалистов. — М.: ИПКОН РАН, 2023. — С. 140 – 142.
36. Ouchterlony F., Franklin J. A., Zongqi Sun, Atkinson B. K., Meredith P. G., Rummel F., Mfiller W., Nishimatsu Y., Takahashi H., Costin L. S., and Ingraffea A. R. Suggested methods for determining the fracture toughness of rock, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstracts, 1988, Vol. 25, No. 2. — P. 71 – 96.
37. Salukov V., Kutkin Y., and Voznesenskii A. Internal mechanical losses in rocks of different genesis, Mendeley Data, V1, DOI: 10.17632/83jvs6ynrn.1. URL: https://data.mendeley.com/datasets/83jvs6ynrn/1.
38. Салюков В. С., Вознесенский А. С., Куткин Я. О. Внутренние механические потери в габбро при периодических воздействиях в низкочастотном диапазоне // ГИАБ. — 2024. — № 11. — С. 64 – 74.
39. Руденко О. В. Гигантские нелинейности структурно-неоднородных сред и основы методов нелинейной акустической диагностики // Успехи физических наук. — 2006. — Т. 176. — № 1. — С. 77 – 95.
40. Nakamura N. Extended Rayleigh damping model, Front. Built Environ, 2016, Vol. 2, No. 14.
УДК 622.283
ВЛИЯНИЕ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР НА ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ ТЮБИНГОВОЙ КРЕПИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ
В. Н. Аптуков, В. В. Тарасов, О. В. Иванов, П. В. Николаев
АО “ВНИИ Галургии”, E-mail: Vladislav.Tarasov@uralkali.com, ул. Сибирская, 94, 614000, г. Пермь, Россия
Пермский государственный национальный исследовательский университет,
E-mail: Aptukov@psu.ru, ул. Букирева, 15, 614000, г. Пермь, Россия
Тепловой режим вертикальных стволов существенно влияет на состояние крепи и армировки и во многом определяет безопасность работы всего подъемного комплекса. Колебание температуры воздушного потока вызывает температурные деформации конструктивных элементов ствола. Поступление воздуха в шахтный ствол с отрицательными температурами происходит в зимнее время в результате отсутствия подогрева в воздухоподающем стволе и при реверсировании воздушных потоков в вентиляционном стволе. Как следствие, происходит охлаждение тюбинговой крепи и межтюбинговые швы раскрываются с увеличением водопритока в шахтный ствол сверх нормативного значения, что может привести к возникновению аварийной ситуации. Изучено влияние отрицательных температур на раскрытие швов тюбинговой крепи вследствие изменения напряженно-деформированного состояния геотехнической системы “тюбинговое кольцо – бетонная крепь – породной массив”. Разработана и реализована численная модель рассматриваемой геотехнической системы, позволяющая установить особенности распределения температуры и деформаций в тюбинговом кольце в период охлаждения.
Шахтный ствол, тюбинговая крепь, отрицательные температуры, раскрытие швов, моделирование
DOI: 10.15372/FTPRPI20250303
EDN: CQKTFB
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности “Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых”: утв. 08.12.2020, № 505, действуют с 01.01.2021 г. — М.: ЗАО “НТЦ исследований проблем промышленной безопасности”, 2021. — 520 с.
2. Pach G., Różański Z., Wrona P., Niewiadomski A. P., Zapletal P., and Zubíček V. Reversal ventilation as a method of fire hazard mitigation in the mines, Energies, 2020. — P. 1 – 17.
3. Scalise K. A., Teixeira M. B., and Kocsis K. C. Managing heat in underground mines: the importance of incorporating the thermal flywheel effect into climatic modeling, Min., Metal., Exploration, 2021, Vol. 38. — P. 575 – 579.
4. Roy S., Mishra D. P., Bhattacharjee R. M., and Agrawal H. Heat stress in underground mines and its control measures: A Systematic literature review and retrospective analysis, Min., Metal., Exploration, 2022, Vol. 39. — P. 357 – 383.
5. Колонтаевский Е. В., Мишедченко А. А. Гидроизоляция комбинированной чугунно-бетонной крепи // Метро и тоннели. — 2020. — № 3. — С. 34 – 41.
6. Андреичев А. Н. Тюбинговое крепление вертикальных шахт. — М.: Углетехиздат, 1950. — 204 с.
7. Ольховиков Ю. П. Крепь капитальных выработок калийных и соляных рудников. — М.: Недра, 1984. — 238 с.
8. Федюкин В. А. Проходка стволов шахт способом замораживания. — М.: Недра, 1968. — 352 с.
9. Страданченко С. Г., Прокопов А. Ю., Богомазов А. А. Исследование влияния температурных колебаний на состояние жесткой армировки воздухоподающих стволов // ГИАБ. — 2009. — № 11. — С. 310 – 314.
10. Богомазов А. А., Голодов М. А. Исследование температурного режима вертикальных стволов и его влияние на жесткую армировку // ГИАБ. — 2013. — № 5. — С. 145 – 149.
11. Мишедченко А. А. Исследование причин потери герметичности тюбинговой крепи // Безопасность труда в пром-сти. — 2014. — № 2. — С. 43 – 45.
12. Yi X., Ren L., Ma L., Wei G., Yu W., Deng J., Shu C. Effects of seasonal air temperature variation on airflow and surrounding rock temperature of mines, Int. J. Coal Sci. Technol., 2019, Vol. 6. — P. 388 – 398.
13. Fair R., Laar J. H., Nell K., Nell D., and Mathews E. H. Simulating the sensitivity of underground ventilation networks to fluctuating ambient conditions, South African J. Industrial Eng., 2021, Vol. 32, No. 3. — P. 42 – 51.
14. Прокопов А. Ю. Причины и последствия возникновения экстремальных температурных воздействий на крепь и жесткую армировку воздухоподающих стволов в Донбассе // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. — 2007. — № 3 (139). — С. 89 – 92.
15. Семин М. А., Князев Н. А., Кормщиков Д. С. Тепловые процессы в вентиляционном стволе глубокого рудника при реверсировании воздушной струи в холодное время года // ФТПРПИ. — 2023. — № 1. — С. 112 – 123.
16. Зайцев А. В., Кузьминых Е. Г., Ольховский Д. В. Безопасность реверсирования воздушных потоков в шахтах и рудниках в холодное время года // Вестн. государственной экспертизы. — 2022. — № 1 (22). — С. 66 – 73.
17. Феодосьев В. И. Сопротивление материалов. — М.: Наука, 1970. — 544 с.
18. Чугун. Справочник: под ред. А. Д. Шермана, А. А. Жукова. — М.: Металлургия, 1991. — 576 с.
19. Качанов Л. М. Основы теории пластичности. — М.: Наука, 1969. — 420 с.
20. Работнов Ю. Н. Механика деформируемого твердого тела. — М.: URSS, 2019. — 712 с.
21. Тарасов В. В., Аптуков В. Н., Иванов О. В., Николаев П. В. Оценка несущей способности тюбинговой крепи шахтного ствола в соляных породах // ФТПРПИ. — 2024. — № 5. — С. 45 – 52.
22. Казаков Б. П., Шалимов А. В., Гришин Е. Л. Теплообмен вентиляционного воздуха с крепью воздухоподающего ствола и породным массивом // ФТПРПИ. — 2011. — № 5. — С. 92 – 100.
23. Литвин А. З., Поляков Н. М. Проходка стволов шахт специальными способами. — М.: Недра, 1974. — 328 с.
УДК 622.276
ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ХВОСТОВИКОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ПОГРУЖНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДНЫХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ
А. М. Свалов
Институт проблем нефти и газа РАН,
Е-mail: svalov@ipng.ru, ул. Губкина, 3, 119333, г. Москва, Россия
Методами математического моделирования исследовано влияние хвостовика, устанавливаемого под насосным агрегатом, на интенсивность продольных вибраций, развивающихся в компоновке из насосно-компрессорных труб и насосного агрегата при работе установки погружного электроприводного центробежного насоса (УЭЦН). Использование хвостовиков длиной, равной 1/4 части длины волны, с доминирующей частотой продольных колебаний УЭЦН снижает в 2 – 3 раза интенсивность продольных вибраций на этой частоте, при этом диаметр труб хвостовика не имеет существенного значения. Применение таких хвостовиков в добывающих скважинах позволит повысить надежность работы и ресурс УЭЦН. Использование нагруженных хвостовиков с опорой на забой за счет прижатия хвостовика по спиралеобразной линии к обсадной колонне приводит к преобразованию продольных вибраций в хвостовике в переменные боковые напряжения в интервале продуктивного пласта, действующие на обсадную колонну и породу-коллектор в призабойной зоне скважины, повышения интенсивности продольных вибраций в насосном агрегате не происходит. Нагруженные хвостовики с опорой на забой при использовании УЭЦН обусловливают непрерывное вибрационное воздействие на продуктивный пласт, совмещаемое с процессом эксплуатации скважины, что способствует улучшению фильтрационных характеристик породы в призабойной зоне скважины.
Нефтедобывающая скважина, погружной электроприводной центробежный насос, вибрации, хвостовик, вибрационное воздействие на породу-коллектор
DOI: 10.15372/FTPRPI20250304
EDN: DWWEPY
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Смирнов Н. И., Дроздов А. Н., Смирнов Н. Н. Трибодинамические аспекты ресурса электропогружных лопастных насосов для добычи нефти // Зап. Горн. ин-та. — 2023. — Т. 264. — С. 962 – 970.
2. Ergashev R., Bekchanov F., Musaev S., Saydullaev S., and Kholbutaev B. Reducing vibration of pumping units of reclamation systems, IV Int. Scientific Conf. “Construction Mechanics, Hydraulics and Water Resources Engineering”, CONMECHYDRO – 2022, 2023, Vol. 365. — 03021.
3. Fakher S., Khlaifat A., Hossain M. E., and Nameer H. Rigorous review of electrical submersible pump failure mechanisms and their mitigation measures, J. Petrol. Expl. Production Technol., 2021, No. 11. — P. 3799– 3814.
4. Макеев А. А., Мишагин С. Г., Юрьев А. Н., Хасанов Р. Н., Прокудин А. В. Исследование влияния периодического режима работы электроцентробежных насосов на ресурс подземного оборудования // Нефтепромысловое дело. — 2024. — № 7 (667). — С. 37 – 42.
5. Карипова В. Н., Цечоев А. Х. Исследование вибропараметров ступеней погружных центробежных электронасосов // Междунар. журн. информационных технологий и энергоэффективности. — 2024. — Т. 9. — № 7 (45). — С. 236 – 241.
6. Лихачева Е. А., Островский В. Г., Лыкова Н. А., Мусинский А. Н., Байдаров П. А. Надежность погружных нефтяных насосов при периодической эксплуатации // PROнефть. Профессионально о нефти. — 2021. — Т. 6. — № 1. — С. 54 – 58.
7. Arumugam D., Stephen C., and Sivasailam K. Determination of stage-wise pressure pulsation in a vertical multistage electrical submersible pump, J. Brazil. Soc. Mechan. Sci. Eng., 2022, Vol. 44, No. 11. — 548.
8. Arumugam D. and Sivasailam K. Pressure fluctuation study in the stages of a multistage pump at best efficiency points under various operating speeds, J. Eng. Res., 2022, Vol. 10, No. 2B. — 10257.
9. Лощакова Э. У. Влияние уровня вибрационных нагрузок на работу насосных установок для добычи нефти // Современные технологии в нефтегазовом деле. — 2021. — Уфа, 2021. — С. 462 – 465.
10. Думлер Е. Б. Исследование пневмопружинного компенсатора колебаний давления с квазинулевой жесткостью для погружного электроцентробежного насоса: дис. … канд. техн. наук. — Уфа, 2018. — 143 с.
11. Сабитов Р. В., Кирпичникова И. М., Горшков К. Е. Применение погружного компенсирующего устройства в нефтедобыче // Вестн. КазГЭУ. — 2023. — Т. 15. — № 2 (58). — С. 128 – 139.
12. Шайхуллин Р. Р., Зайнагалина Л. З. Усовершенствованный компенсатор для снижения вибрации в УЭЦН // Материалы 48-й Всерос. науч.-техн. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием. — 2021. — С. 792 – 795.
13. Zubairov S. G., Zotov A. N., Salikhov T. I., and Yakhin R. R. Investigation of a full-size damper for an electrically driven centrifugal pump for oil production, SOCAR Proc., 2021, No. S2. — P. 31 – 36.
14. Габдрахимов М. С., Галеев А. С., Бикбулатова Г. И., Сабанов С. Л., Фахриева К. Р. Снижение колебаний погружного электроцентробежного насоса путем установки динамического гасителя // Нефть и газ. — 2016. — № 4 (118). — С. 18 – 23.
15. Вахитова Р. И., Сарачева Д. А., Уразаков К. Р. Радиальный компенсатор для снижения уровня аварийности на нефтедобывающих скважинах // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. — 2023. — № 3. — С. 146 – 155.
16. Уразаков К. Р., Алиметов Ш. А., Тугунов П. М. Исследование эффективности выноса воды и механических примесей с забоя нефтяных скважин // Изв. ТПУ. Инжиниринг георесурсов. — 2021. — Т. 332. — № 10. — С. 77 – 85.
17. Кузнецов О. Л., Симкин Э. М., Чилингар Дж. Физические основы вибрационного и акустического воздействия на нефтегазовые пласты. — М.: Мир, 2001. — 260 с.
18. Пат. 2261984С1 РФ. Способ эксплуатации скважины / Ащепков Ю. С., Ащепков М. Ю., Панарин А. Т., Чертенков М. В. // Опубл. в БИ. — 2005. — № 28.
19. Пат. 2520674С1 РФ. Скважинное устройство для генерирования и передачи упругих колебаний в продуктивный пласт / Свалов А. М., Мищенко И. Т., Ибатуллин Р. Р., Хисамов Р. С., Таипова В. А., Чепик С. К. // Опубл. в БИ. — 2014. — № 18.
20. Свалов А. М. Эффект повышения дебита добывающих скважин при применении нагруженных хвостовиков // ФТПРПИ. — 2018. — № 1. — С. 107 – 112.
21. Ци Ч., Гузев М. А., Поплыгин В. В., Куницких А. А. Прогнозирование проницаемости призабойной зоны пласта при волновом воздействии // Зап. Горн. ин-та. — 2022. — Т. 258. — С. 998 – 1007.
22. Работнов Ю. Н. Механика деформируемого твердого тела. — М.: Наука, 1979. — 744 с.
УДК 550.34.016
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ СЕЙСМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ МАССОВЫХ ВЗРЫВОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ОТВАЛОВ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД
З. З. Шарафиев, В. И. Куликов
Институт динамики геосфер им. академика М. А. Садовского РАН,
Е-mail: ZulfatSharafiev@yandex.ru, Ленинский проспект, 38, корп. 1, 119334, г. Москва, Россия
Выполнены сейсмические наблюдения на отвалах карьера Михайловского ГОКа при проведении массовых взрывов. Получены зависимости амплитуды ускорения и скорости колебаний в сейсмовзрывной волне от приведенного расстояния. Проведена оценка динамической устойчивости отвалов вскрышных пород. Показано, что на определенных приведенных расстояниях многократные сейсмические действия массовых взрывов могут привести к потере динамической устойчивости отвалов. Полученные результаты могут использоваться при проектировании массовых взрывов и выборе мест расположения и параметров отвалов вскрышных пород.
Обрушение склонов, многократные воздействия, буровзрывные работы, отвалы вскрышных пород, сейсмические колебания, массовые взрывы
DOI: 10.15372/FTPRPI20250305 EDN: MTRZXR
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ильин А. И., Гальперин А. М., Стрельцов В. И. Управление долговременной устойчивостью откосов на карьерах. — М.: Недра, 1985. — 248 с.
2. Кочарян Г. Г., Кишкина С. Б., Шарафиев З. З. Лабораторное исследование устойчивости горных склонов при динамических воздействиях // ФТПРПИ. — 2021. — № 6. — С. 95 – 109.
3. Яковлев Д. В., Цирель С. В., Зуев Б. Ю., Павлович А. А. Влияние землетрясений на устойчивость бортов карьеров // ФТПРПИ. — 2012. — № 4. — С. 3 – 19.
4. Храмцов Б. А., Бакарас М. В., Кравченко А. С., Корнейчук М. А. Управление устойчивостью отвалов рыхлой вскрыши железорудных карьеров КМА // ГИАБ. — 2018. — № 2. — С. 66 – 72.
5. Куликов В. И., Шарафиев З. З. Феноменологическая модель для оценки устойчивости отвалов вскрышных пород // ФТПРПИ. — 2023. — № 5. — С. 78 – 84.
6. Кишкин С. Б., Кочарян Г. Г., Павлов Д. В., Шарафиев З. З. Лабораторное исследование устойчивости склона при импульсном динамическом воздействии // Динамические процессы в геосферах. — 2020. — № 12. — С. 62 – 70.
7. Кочарян Г. Г., Куликов В. И., Павлов Д. В. О влиянии массовых взрывов на устойчивость тектонических разломов // ФТПРПИ. — 2019. — № 6. — С. 49 – 58.
8. Newmark N. M. Effects of earthquakes on dams and embankments, Géotechnique, 1965, Vol. 15, No. 2. — P. 139 – 160.
9. Wilson R. C. and Keefer D. K. Dynamic analysis of a slope failure from the 6 August 1979 Coyote Lake, California, earthquake, Bull. Seismol. Soc. America, 1983, Vol. 73. — P. 863 – 877.
10. Wilson R. C. and Keefer D. Predicting areal limits of earthquake-induced landsliding, Earthquake Hazards in the Los Angeles Region — An Earth-science Perspective, U. S. Geological Survey Professional, ed J. I. Ziony, 1985. — P. 317 – 345.
11. Jibson R. W. Predicting earthquake-induced landslide displacements using Newmark's sliding block analysis, Earthquake-induced ground failure hazards, Transportation Res. Board, 1993. — P. 9 – 17.
12. Jibson R. W. and Keefer D. K. Analysis of the seismic origin of landslides: Examples from the New Madrid seismic zone, GSA Bull., 1993, Vol. 105, No. 4. — P. 521 – 536.
13. Keffer D. K. Landslides caused by earthquakes, GSA Bull., 1984, Vol. 95, No. 4. — P. 406 – 421.
14. Панфилов А. Ю. Прогноз устойчивости карьерных откосов глинистых пород с учетом пространственно-временной изменчивости инженерно-геологических характеристик // ГИАБ. — 2006. — № 8. — С. 85 – 90.
УДК 622.28; 622.831
ПРИМЕНЕНИЕ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ТОННЕЛЬНОЙ КРЕПИ В ТРЕЩИНОВАТОМ МАССИВЕ ГИМАЛАЙСКОЙ ГОРНОЙ СИСТЕМЫ
Наем Аббас, К. Г. Ли, М. З. Эмад, Назир Аббас
Куньминский университет науки и технологии,
E-mail: likegang_78@163.com, г. Куньмин, пров. Юньнань, 650093, Китай
Каракорумский международный университет,
E-mail: naeem.abbas@kiu.edu.pk, г. Гилгит, Пакистан
Университет нефти и полезных ископаемых им. короля Фахда,
г. Дахран, Саудовская Аравия
Проектирование крепи подземных горных или тоннельных выработок зависит от геологического и горнотехнического поведения породного массива, при этом ключевыми параметрами являются значения рейтингов их устойчивости. Выполнен анализ существующей крепи в тоннелях, расположенных в Гималайской горной системе. Выявлено, что несущая способность крепи неодинакова: в некоторых случаях чрезмерная, в других — недостаточная. На основе измерений горнотехнических параметров в режиме реального времени и фактических геологических условий осуществлена проверка устойчивости крепи с помощью обратных расчетов, включающих классификацию горного массива по Бенявскому и индекс качества породы, найдена эмпирическая корреляция между ними. Существующие и модифицированные значения рассматриваемых рейтингов устойчивости пород показали значительный коэффициент корреляции.
Строительство тоннелей, рейтинг горных пород, коэффициент снижения напряжения, крепь
DOI: 10.15372/FTPRPI20250306
EDN: MYDXMO
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Bieniawski Z. Engineering classification of jointed rock masses, Trans. S. Afr. Instn. Civ. Engrs, 1973, Vol. 12. — P. 335 – 344.
2. Bieniawski Z. T. Engineering rock mass classifications: a complete manual for engineers and geologists in mining, civil, and petroleum engineering, Canada, John Wiley & Sons, 1989. — 272 p.
3. Romana M. 2014 RMR New guidelines for tunnels, 13th ISRM Int. Congress of Rock Mech., Montreal, Quebec, Canada, 2015.
4. Barton N., Lien R., and Lunde J. Engineering classification of rock masses for the design of tunnel support, Rock Mech., 1974, Vol. 6, No. 4. — P. 189 – 236.
5. Palmström A. Characterizing rock masses by the RMi for use in practical rock engineering: Part 1: The development of the Rock Mass index (RMi), Tunnelling and Underground Space Technology, 1996, Vol. 11, No. 2. — P. 175 – 188.
6. Hoek E. Strength of rock and rock masse, ISRM News Journal, 1994, Vol. 2, No. 2. — 4 – 16.
7. Celada B., Tardaguila I., Bieniawski Z. T., Rodríguez A., Varona P. Innovating tunnel design by an improved experience-based RMR system, Proc. World Tunnel Congress, 2014.
8. Hoek E., Marinos P., and Benissi M. Applicability of the Geological Strength Index (GSI) classification for very weak and sheared rock masses, The case of the Athens Schist Formation, Bull. Eng. Geol. Env., 1998, Vol. 57, No. 2. — P. 151 – 160.
9. Sonmez H. and Ulusay R. Modifications to the geological strength index (GSI) and their applicability to stability of slopes, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 1999, Vol. 36, No. 6. — P. 743 – 760.
10. Sonmez H. and Ulusay R. A discussion on the Hoek-Brown failure criterion and suggested modifications to the criterion verified by slope stability case studies, Yerbilimleri, 2002, Vol. 26, No. 1. — P. 77 – 99.
11. Rehman H., Naji A., Kim J.-J., Yoo H. Extension of tunneling quality index and rock mass rating systems for tunnel support design through back calculations in highly stressed jointed rock mass: An empirical approach based on tunneling data from Himalaya, Tunnelling and Underground Space Technol., 2019, Vol. 85. — P. 29 – 42.
12. Anand A. K. and Pradhan S. P. Assessment of active tectonics from geomorphic indices and morphometric parameters in part of Ganga basin, J. Mountain Sci., 2019, Vol. 16, No. 8. — P. 1943 – 1961.
13. Karki S., Chhushyabaga B., and Khadka S. S. An overview of design and construction practices of Himalayan Hydropower tunnels, J. of Phys.: Conf. Ser., 2020.
14. Karki S., Karki B., Chhushyabaga B., Khadka S. S. Design and analysis of squeezing ground hydropower tunnel in the Himalaya through a case study, Lowland Technol. Int., 2020, Vol. 21. — P. 268 – 278.
15. Khadka S. S. Tunnel closure analysis of hydropower tunnels in lesser himalayan region of nepal through case studies, Diss., 2019. — 131 p.
16. Panthi K. K. and Nilsen B. Predicted versus actual rock mass conditions: A review of four tunnel projects in Nepal Himalaya, Tunnelling and Underground Space Technol., 2007, Vol. 22, No. 2. — P. 173 – 184.
17. Siddique T., Mondal M. E. A., Pradhan S. P., Salman M., Sohel M. Geotechnical assessment of cut slopes in the landslide-prone Himalayas: rock mass characterization and simulation approach, Natural Hazards, 2020, Vol. 104, No. 1. — P. 413 – 435.
18. Qureshi J. A., Khan M., Sikandar S., Khan G., Abbas N., Khan A., Alam M., Karim R., and Halvorson S. J. Inventory and quantitative valuation of geological and geomorphological sites from Gilgit – Baltistan, Northern Pakistan, Geoheritage, 2021. Vol. 13. — P. 1 – 15.
19. Lowson A. and Bieniawski Z. Critical assessment of RMR based tunnel design practices: a practical engineer’s approach. in Proceedings of the SME, Rapid excavation and tunnelling conference, Washington, DC, USA. 2013.
20. Barton N. Some new Q-value correlations to assist in site characterisation and tunnel design, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2002, Vol. 39, No. 2. — P. 185 – 216.
21. Grimstad E. Updating the Q-system for NMT, Proc. Int. Symp. Sprayed Concrete-Modern use of wet mix sprayed concrete for underground support, Fagemes, Oslo, Norwegian Concrete Association, 1993. — P. 46 – 66.
22. Kirsten H. Case histories of groundmass characterization for excavatability, Rock classification systems for engineering purposes, 1988.
23. Peck W. Determining the stress reduction factor in highly stressed jointed rock, Aust. Geomech, 2000, Vol. 35. — P. 57 – 60.
24. Kumar N., Samadhiya N., and Anbalagan R. Application of rock mass classification systems for tunneling in Himalaya, India, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2004.
25. Basarir H., Ozsan A., and Karakus M. Analysis of support requirements for a shallow diversion tunnel at Guledar dam site, Turkey, Eng. Geology, 2005, Vol. 81, No. 2. — P. 131 – 145.
26. Rahimi B., Shahriar K., and Sharifzadeh M. Evaluation of rock mass engineering geological properties using statistical analysis and selecting proper tunnel design approach in Qazvin – Rasht railway tunnel, Tunnelling and underground space technology, 2014, Vol. 41. — P. 206 – 222.
27. Sari D. and Pasamehmetoglu A. Proposed support design, Kaletepe tunnel, Turkey. Eng. Geology, 2004, Vol. 72, No. 3–4. — P. 201 – 216.
28. NGI, Using The Q-System, Rock mass classification and support design. 2015. — 55 p.
РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД
УДК 622.235
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА АДАПТАЦИИ ПАРАМЕТРОВ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ К УСЛОВИЯМ СЛОЖНОСТРУКТУРНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
В. Л. Яковлев, С. Н. Жариков, А. С. Реготунов, В. А. Кутуев
Институт горного дела УрО РАН,
E-mail: 9634447996@mail.ru, ул. Мамина-Сибиряка, 58, 620075, г. Екатеринбург, Россия
Представлено обоснование метода динамической адаптации параметров буровзрывных работ (БВР) к условиям сложноструктурных месторождений, разрабатываемых открытым способом на основе объединенной зонной теории и теории импульса взрыва. Рассмотрены ключевые этапы развития подходов к расчету параметров БВР. Особое внимание уделено зонной теории разрушения горных пород, описывающей формирование зон деформации, трещинообразования и сейсмического воздействия в зависимости от импульса взрыва. Предложены расчетные формулы для определения импульса, радиусов зон разрушения и баланса энергии, направленные на рациональное дробление горных пород и минимизацию негативных эффектов. Подчеркивается необходимость внедрения интеллектуальных систем на базе искусственного интеллекта (ИИ), способных анализировать геологические данные в реальном времени. Разработаны принципы для создания интеллектуальных систем управления БВР, способных адаптироваться к изменяющимся горно-геологическим условиям. Это позволит повысить экономическую эффективность и промышленную безопасность БВР на горнодобывающих предприятиях России в условиях разработки сложноструктурных месторождений.
Буровзрывные работы, адаптация параметров БВР, сложноструктурные месторождения, энергетический баланс взрыва, импульс взрыва, зоны действия взрыва, технические приемы, сейсмическое воздействие
DOI: 10.15372/FTPRPI20250307
EDN: NXQORP
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Яковлев В. Л. Исследование переходных процессов – новое направление в развитии методологии комплексного освоения георесурсов. — Екатеринбург: УрО РАН, 2019. — 284 с.
2. Демидюк Г. П. Взрывные работы. — М.; Л.: ОНТ НКТП СССР, 1937. — 235 с.
3. Андреев К. К., Беляев А. Ф. Теория взрывчатых веществ. — Л.: Оборонгиз, 1960. — 597 с.
4. Мельников В. В., Марченко Л. Н. Энергия взрыва и конструкция заряда. — М.: Недра, 1964. — 139 с.
5. Кузнецов В. М. Математические модели взрывного дела. — Новосибирск: Наука, 1977. — 262 с.
6. Родионов В. Н., Адушкин В. В., Костюченко В. Н., Николаевский В. Н., Ромашов А. Н. Механический эффект подземного взрыва. — М.: Недра, 1971. — 224 с.
7. Покровский Г. И., Федоров И. С. Действие удара и взрыва в деформируемых средах. — М.: Промстройиздат, 1957. — 276 с.
8. Садовский М. А. Сейсмический эффект взрывов. — М.: Гостоптехиздат, 1939. — С. 290 – 319.
9. Медведев С. В. Сейсмика горных взрывов. — М.: Недра, 1964. — 188 с.
10. Мосинец В. Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. — М.: Недра, 1976. — 271 с.
11. Оксанич И. Ф., Миронов П. С. Закономерности дробления горных пород взрывом и прогнозирование гранулометрического состава. — М.: Недра, 1982. — 166 с.
12. Кутузов Б. Н., Рубцов В. К. Физика взрывного разрушения горных пород. — М.: МГИ, 1970. — 177 с.
13. Падуков В. А., Антоненко В. А., Подозерский Д. С. Разрушение горных пород при ударе и взрыве. — Л.: Наука, 1971. — 160 с.
14. Сафонов Л. В., Кузнецов Г. В. Сейсмический эффект взрыва скважинных зарядов. — М.: Наука, 1967. — 102 с.
15. Цейтлин Я. И., Смолий Н. И. Сейсмические и ударные воздушные волны промышленных взрывов. — М.: Недра, 1981. — 192 с.
16. Богацкий В. Ф., Фридман А. Г. Охрана инженерных сооружений и окружающей среды от вредного действия промышленных взрывов. — М.: Недра, 1982. — 162 с.
17. Фадеев А. Б., Картузов М. И., Кузнецов Г. В. Методические указания по обеспечению устойчивости откосов и сейсмической безопасности зданий и сооружений при ведении взрывных работ на карьерах. — Л.: ВНИМИ, 1977. — 17 с.
18. Кучерявый Ф. И., Кожушко Ю. М. Разрушение горных пород. — М.: Недра, 1972. — 240 с.
19. Ефремов Э. И., Кравцов В. С., Мячина Н. И., Никифорова В. А., Родак С. И., Шеленок В. В. Основы теории и методы взрывного дробления горных пород. — Киев: Наук. думка, 1979. — 224 с.
20. Друкованый М. Ф., Кравцов В. С., Чернявский Ю. Е. и др. Расчет зон разрушения при взрыве цилиндрических зарядов в скальных породах // ФТПРПИ. — 1976. — № 3. — С. 70 – 75.
21. Кутузов Б. Н., Ильин А. М., Умнов А. Е., Фридман А. Г., Мосинец В. Н. Безопасность взрывных работ в промышленности. — М.: Недра, 1992. — 544 с.
22. Кузнецов В. А. Обоснование технологии буровзрывных работ в карьерах и открытых горно-строительных выработках на основе деформационного зонирования взрывных уступов: автореф. дисс. … д-ра техн. наук. — М., 2010. — 43 с.
23. Кирсанов А. К. Анализ программных продуктов для проектирования буровзрывных работ при отработке месторождений подземным способом // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. — 2023. — № 2. — С. 249 – 259.
24. Nguyen H., Drebenstedt C., Bui X.-N., and Bui D. T. Prediction of blast-induced ground vibration in an open-pit mine by a novel hybrid model based on clustering and artificial neural network, Nat. Resour. Res, 2020, Vol. 29. — P. 691 – 709.
25. Al-Bakri A. Y. and Sazid M. Application of artificial neural network (ANN) for prediction andoptimization of blast-induced impacts, Mining, 2021, Vol. 1, No. 3. — P. 315 – 334.
26 Paneiro G. and Rafael M. Artificial neural network with a cross-validation approach to blast-induced ground vibration propagation modeling, Undergr. Space, 2021, Vol. 6. — P. 281 – 289.
27. Raj A. K., Choudhary B. S., and Deressa G. W. Prediction of rock fragmentation for surface mine blasting through machine learning techniques, J. Institution Eng. (India): Series D, 2024, Vol. 106, — P. 641 – 661.
28. Равикумар А., Вардхан Х., Ума Шанкар М. Применение искусственной нейронной сети для прогнозирования индуцированных сейсмических колебаний на угольном разрезе // ФТПРПИ. — 2025. — № 2. — С. 179 – 193.
29. Рыльникова М. В., Клебанов Д. А., Кабелко С. Г., Стороженко Е. А. Система оптимизации параметров буровзрывных работ и механической подготовки горных работ к выемке на основе непрерывного анализа данных и современных ГГИС // Уголь. — 2025. — № 1. — С. 75 – 81.
30. Захаров В. Н., Клебанов Д. А., Макеев М. А., Радченко Д. Н. Анализ методов подготовки и преобразования информации, поступающей в хранилища данных для эффективного управления горнотехнической системой // Горн. пром-сть. — 2023. — № 5S. — С. 10 – 17.
31. Захаров В. Н., Каплунов Д. Р., Клебанов Д. А., Радченко Д. Н. Методические подходы к стандартизации сбора, хранения и анализа данных при управлении горнотехническими системами // Горн. журн. — 2022. — № 12. — С. 55 – 61.
32. Зельдович Я. Б., Райзер Ю. П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. — М.: Физматлит, 2008. — 652 с.
33. Власов О. Е. Основы динамики взрыва. — М.: Изд-е военно-инженерной академии, 1945. — 350 с.
34. Баум Ф. А., Станюкович К. П., Шехтер Б. И. Физика взрыва. — М.: Физматиздат, 1960. — 800 с.
35. Ханукаев А. Н. Энергия волн напряжения при разрушении пород взрывом. — М.: Госгортехиздат, 1962. — 200 с.
36. Кучерявый Ф. И., Друкованый М. Ф., Гаек Ю. В. Короткозамедленное взрывание на карьерах. — М.: Госгортехиздат, 1962. — 227 с.
37. Сенук В. М. Импульс взрыва и условия более полного использования его на дробление массивов крепких пород при скважинной отбойке // ФТПРПИ. — 1979. — № 1. — С. 28 – 34.
38. Горинов С. А., Маслов И. Ю. Оценка величины эффективного импульса при взрыве цилиндрического заряда // Проблемы недропользования. — 2022. — № 3 (34). — С. 5 – 13.
39. Дон Лит Л. Сейсмическое действие взрыва. — М.: Госгортехиздат, 1963. — 87 с.
40. Кук М. А. Наука о промышленных ВВ. — М.: Недра, 1980. — 453 с.
41. Боровиков В. А., Ванягин И. Ф. Моделирование действия взрыва при разрушении горных пород. — М.: Недра, 1990. — 230 с.
42. Лангефорс У., Кильстрем Б. Современная техника взрывной отбойки горных пород. — М.: Недра, 1968. — 284 с.
43. Фадеев А. Б. Дробящее н сейсмическое действие взрывов на карьерах. — М.: Недра, 1972. — 136 с.
44. Мосинец В. Н., Абрамов А. В. Разрушение трещиноватых и нарушенных горных пород. — М.: Недра, 1982. — 248 с.
45. Шевкун Е. Б. Технология и безопасность взрывных работ в карьерах. — Хабаровск: Тихоокеанский государственный университет, 2019. — 226 с.
46. Тюпин В. Н. Взрывные и геомеханические процессы в трещиноватых напряженных горных массивах. — Белгород: ИД “Белгород” НИУ “БелГУ”, 2017. — 192 с.
47. Ракишев Б. Р. Системы и технологии открытой разработки. — Алматы: НИЦ “Гылым”, 2003. — 328 с.
48. Миронов П. С. Взрывы и сейсмобезопасность сооружений. — М.: Недра, 1973. — 168 с.
49. Тарасенко В. П. Физико-технические основы расчета зарядов на карьерах. — М.: МГИ, 1985. — 84 с.
50. Баум Ф. А., Григорян С. С., Санасарян Н. С. Определение импульса взрыва вдоль образующей скважины и оптимальных параметров скважинного заряда // Взрывное дело. — 1964. — № 54/11. — С. 53 – 102.
51. Мальцев В. М., Аникин В. В. Импульс скважинного рассредоточенного заряда с забойкой // Горное эхо. — 2024. — № 1 (94). — С. 36 – 41.
УДК 622.023
СПОСОБЫ ОЦЕНКИ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД
Ю. Н. Линник, В. Ю. Линник
Государственный университет управления,
Е-mail: yn_linnik@guu.ru, Рязанский проспект, 99, 109542, г. Москва, Россия
Для горных пород высокой крепости наиболее эффективен ударный способ их разрушения. Однако применение динамического способа разрушения горных пород возможно при оптимальных параметрах, выбор которых должен основываться на современных методах оценки сопротивляемости горных пород разрушению, зависящей от их свойств. Рассмотрены особенности динамического характера нагружения рабочего инструмента и предложена классификация методов динамических испытаний горных пород. Рекомендована методика проведения испытаний на дробимость пород. Дана оценка сопротивляемости горной породы разрушению динамическими нагрузками, главным критерием которой является объемный выход раздробленного материала фракции – 7 мм. Прочностные характеристики пород, полученные с помощью различных методов испытаний, сравнивались с оценкой сопротивляемости горных пород разрушению ударом по выбранному критерию. Результаты сравнения показали хорошую сходимость, достаточную для выполнения инженерных расчетов.
Ударная нагрузка, горная порода, свойства горных пород, бурение, метод испытаний, долото, скорость бурения, сопротивляемость разрушению
DOI: 10.15372/FTPRPI20250308
EDN: LCITUY
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Позин Е. З., Меламед В. З., Тон В. В. Разрушение углей выемочными машинами. — М.: Недра, 1984. — 288 с.
2. Протодьяконов М. М., Тедер Р. И. Исследование процесса разрушения угля методом крупного скола. — М.: Госгортехтздат, 1960. — 342 с.
3. Задков Д. А., Габов В. В., Линь К. Н. Особенности формирования элементарных сколов в процессе резания углей и изотропных материалов эталонным резцом горных машин // Зап. Горн. ин-та. — 2019. — № 236. — С. 153 – 160.
4. Линник Ю. Н., Линник В. Ю. Основы выбора параметров угледобывающих машин применительно к конкретным условиям эксплуатации. — М.: РУСАЙНС, 2023. — 336 с.
5. Шаклеин С. В., Рогова Т. Б. Горно-геометрическое прогнозирование тектонических нарушений угольного пласта в выемочном столбе // ФТПРПИ. — 2022. — № 4. — С. 18 – 25.
6. 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., 2021, Vol. 54, No. 1. — P. 129 – 148.
7. 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, No. 4. — P. 1 – 14.
8. 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, No. s2. — P. 1 – 16.
9. ОСТ 12.44.258-84. Комбайны очистные. Выбор параметров и расчет сил резания и подачи на исполнительных органах. Методика. — М.: Изд-во Министерства угольной промышленности СССР, 1985. — 108 с.
10. Аверин Е. А., Жабин А. Б., Поляков А. В., Линник Ю. Н., Линник В. Ю. Влияние выхода из строя резцового инструмента на режимные параметры резания горных пород // ФТПРПИ. — 2021. — № 5. — С. 114 – 124.
11. 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.
12. ГОСТ Р 50703-2002. Комбайны проходческие со стреловидным исполнительным органом. Общие технические требования и методы испытаний. — М.: Госстандарт России, 2002. — 33 с.
13. Барон Л. И., Хмелъковский И. Е. Разрушаемость горных пород свободным ударом. — М.: Наука, 1971. — 203 с.
14. Нескоромных В. В., Чихоткин А. В. Аналитическое исследование механики разрушения горных пород резцами PDC с учетом динамических процессов резания-скалывания горной породы и сопротивления среды // ГИАБ. — 2020. — № 4. — С. 127 – 136.
15. Saksala T. 3D numerical modelling of bit-rock fracture mechanisms in percussive drilling with a multiplebutton bit, Int. J. Numerical Analytical Methods Geomech., 2013, Vol. 37. — P. 308 – 324.
16. Винокуров В. Р. Применение мельницы сухого многократного ударного действия при измельчении золотосодержащих руд месторождения “Малый Тарын” // ГИАБ. — 2021. — № 12-1. — С. 48 – 58.
17. Позин Е. З., Меламед В. З., Азовцева С. М. Измельчение углей при резании. — М.: Наука, 1977. — 138 с.
18. Жунхуань Ц., Ишань П., Юнхуэй С., Фэйюй Л. Влияние скорости нагружения и относительного коэффициента прочности угольно-породного образца на его механические свойства // ФТПРПИ. — 2024. — № 2S. — С. 26 – 39.
ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622.271.322
ВОЗМОЖНОСТИ БЕСТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВСКРЫШНЫХ РАБОТ В КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
В. И. Ческидов, В. Л. Гаврилов, А. В. Резник, Н. А. Немова
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: cheskid@misd.ru, gvlugorsk@mail.ru,
Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Проанализированы возможности и преимущества бестранспортной технологии вскрышных работ в составе комбинированных систем разработки сложноструктурных месторождений твердых полезных ископаемых. Отмечены особенности и целесообразность применения данной технологии при освоении месторождений с различными горно-геологическими и горнотехническими условиями, разработана методика и порядок определения ее рациональной доли в составе комбинированных систем разработки. Предложены ресурсосберегающие технологические схемы отработки экскаваторами-драглайнами массивов вскрышных пород на брахисинклинальных, обводненных и крутопадающих пластовых месторождениях. Рассмотрены наиболее значимые пути повышения эффективности использования бестранспортной технологии.
Месторождения, твердые полезные ископаемые, комбинированные системы разработки, бестранспортная технология, технологические схемы, переэкскавация, внутренние отвалы, экологическая безопасность
DOI: 10.15372/FTPRPI20250309
EDN: INMSBD
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Государственный доклад “О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2023 году”. — М., 716 с.
2. Новак А. В. ТЭК России — надежность, устойчивость, развитие // Энергетическая политика. — 2025. — № 1. — С. 6 – 12.
3. Угольная промышленность РФ в 2024 году: итоги и вызовы. [Электронный ресурс] — URL: https://dprom.online/mining/ugolnaya-promishlyennost-rf-v-2024-godu/# [дата обращения 29.04.2025].
4. Латыпов З. Г., Кандалова Е. Б. Госбаланс запасов полезных ископаемых Российской Федерации на 01.012022 г. // Уголь. Сибирский федеральный округ / ФГБУ “Росгеолфонд”. — М., 2022. — Вып. 91. — Т. 7. — Ч. 1. — 488 с.
5. Гусарева Т. В. Госбаланс запасов полезных ископаемых Российской Федерации на 01.01.2022 г. Уголь. Сибирский федеральный округ / ФГБУ “Росгеолфонд”. — М., 2022. — Вып. 91. — Т. 7. — Ч. 2. — 236 с.
6. Крылов В. В., Гусарева Т. В., Кандалова Е. Б. Госбаланс запасов полезных ископаемых Российской Федерации на 01.01.2022 г. Уголь. Дальневосточный федеральный округ / ФГБУ “Росгеолфонд”. — М., 2022. — Вып. 91. — Т. 8. — 440 с.
7. Селюков А. В., Нечаев А. И. Результаты математического моделирования разработки безугольной зоны пологопадающих месторождений горизонтальными бестранспортными уступами // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. — 2025. — № 1. — С. 569 – 584.
8. Гвоздкова Т. Н. О повышении эффективности бестранспортной технологии на разрезах южного Кузбасса // В сб.: Современные тенденции и инновации в науке и производстве. Материалы ХIII междунар. науч.-техн. конф. — Междуреченск, 2024. — С. 1.02-1 – 1.02-8.
9. Ческидов В. И., Акишев А. Н., Саканцев Г. Г. К вопросу применения драглайнов на алмазорудных месторождениях Якутии // ФТПРПИ. — 2018. — № 4. — С. 111 – 123.
10. Зайцева А. А., Зайцев Г. Д. Анализ влияния горно-геологических условий и технологических параметров на вместимость внутренних отвалов на пологих месторождениях // ФТПРПИ. — 2009. — № 4. — С. 86 – 96.
11. Колесников В. Ф. Исследование и разработка технологии формирования многоярусных отвалов при автомобильном транспорте на разрезах // Техника и технология горного дела. — 2023. — № 1 (20). — С. 40 – 70.
12. Селюков А В., Терентьев Д. Д. Обоснование элемента ритмичности при строительстве карьера первой очереди экскаваторами типа обратная гидравлическая лопата и драглайн // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. — 2025. — № 1. — С. 584 – 599.
13. Зайцева А. А., Зайцев Г. Д. Определение реального ресурса выработанного пространства карьеров для внутреннего отвалообразования при разработке наклонных угольных пластов // ГИАБ. — 2011. — № 2. — С. 168 – 176.
14. Покровский Г. И., Федоров И. С., Возведение гидротехнических земляных сооружений направленным взрывом. — М., 1971. — 212 с.
15. Ле Кинг Кыонг, Кузнецов В. А. Экспериментальные исследования и аналитическая оценка коэффициента сброса вскрышных пород при их взрывной перевалке // ГИАБ. — 2013. — № 4.
16. Ивановский Д. С. Результаты опытных работ по взрывному перемещению разнопрочных горных пород // Горн. вестн. Узбекистана. — 2009. — № 1. — С. 73 – 75.
17. Ческидов В. И., Цымбалюк Т. А., Резник А. В. Повышение эффективности бестранспортной технологии отработки массивов вскрышных пород с использованием взрывов на сброс // ФТПРПИ. —2020. — № 2. — С. 96 – 102.
18. Свидетельство о гос. регистрации базы данных № 2022622495. База данных “Угольные месторождения России брахисинклинального типа” / Гаврилов В. Л., Ческидов В. И., Немова Н. А., Резник А. В., Карпов В. Н., Смык М. И., Медведева К. Е. // Опубл. в БИ. — 2022. — 13.10.2022, Бюллетень “Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем”, № 10.
19. Гаврилов В. Л., Ческидов В. И., Хоютанов Е. А., Резник А. В., Немова Н. А. Условия и закономерности внутреннего оталообразования вскрышных пород при открытой разработке брахисинклинальных угольных месторождений // ФТПРПИ. — 2022. — № 6. — С. 112 – 123.
20. Мелехов Д. П., Супрун В. И., Пастихин Д. В., Радченко С. А., Левченко Я. В., Панченко О. Л. Порядок и принципы отработки крупных угольных брахисинклиналей // Уголь. — 2013. — № 6. — С. 22 – 26.
21. Хохряков В. С. Проектирование карьеров. — М.: Недра, 1992. — 383 с.
22. Резник А. В., Ческидов В. И. Технология открытой разработки обводненных буроугольных месторождений Канско-Ачинского бассейна // ФТПРПИ. — 2019. — № 1. — С. 106 – 115.
23. Чаадаев А. С., Зырянов И. В., Бондаренко И. Ф. Состояние и перспективы развития горнообогатительных технологий на алмазодобывающих предприятиях АК “АЛРОСА” // Горн. пром-сть. — 1917. — № 2. — С. 29 – 35.
24. Власов В. М., Андросов А. Д. Технологии открытой добычи алмаза в криолитозоне. — Якутск, 2007. — 386 с.
25. Сидоров В. В., Косолапов А. И. О необходимости оптимизации параметров технологических схем открытой разработки Черногорского каменноугольного месторождения // ГИАБ. — 2021. — Вып. 1. — С. 68 – 71.
26. Тюленев М. А., Марков С. О., Гвоздкова Т. Н., Паламарчук А. Б., Селезнев А. В., Сурадеев Н. С., Есин Д. Д. Исследование структур схем экскавации при отсыпке внутренних многоярусных бестранспортных отвалов // Техника и технология горного дела. — 2022. — № 4(19). — С. 4 – 34.
27. Панишев С. В., Каймонов М. В., Максимов М. С., Алькова Е. Л. К вопросу прогноза производительности драглайна при экскавации смерзающейся взорванной горной массы в условиях месторождений криолитозоны // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2022. — № 3. — С. 136 – 140.
28. Панишев С. В., Миронов Я. В. Программа расчета производительности драглайна при разработке смерзающейся взорванной горной массы // Успехи современного естествознания. — 2020. — № 8. — С. 63 – 68.
УДК 622.274
ОПТИМИЗАЦИЯ СРЕДНЕСРОЧНОГО ГРАФИКА ВЫПУСКА РУДЫ ПРИ БЛОКОВОМ ОБРУШЕНИИ МЕТОДОМ СМЕШАННОГО ЦЕЛОЧИСЛЕННОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Чжу-ли Жень, Жуй-фу Юань, Ли-гуань Ван, Фэн Ду, Хаокунь Дэн
Хэнаньский политехнический университет,
Е-mail: zhuliren@hpu.edu.cn, 454000, г. Цзяоцзо, Китай
Объединенный инновационный центр по вопросам безопасной угледобычи и эффективного недропользования,
454000, г. Цзяоцзо, Китай
Центральный южный университет,
410083, г. Чанша, Китай
График выпуска руды необходим для обеспечения безопасности, соблюдения экологических норм и контроля горного давления. Он влияет на экономические показатели добычи полезного ископаемого методом блокового обрушения. Метод смешанного целочисленного программирования эффективен в решении среднесрочных задач по оптимизации выпуска руды. Ограничительные параметры на основе модели разубоживания руды — объем выпускаемой руды; приоритет отработки пунктов выпуска с ромбовидной подсечкой; логическое уравнение. Целевой функцией служит максимальная чистая приведенная стоимость. Анализ модели выполнен в программном обеспечении CPLEX, MATLAB и YALMIP на примере меднорудной шахты с 770 пунктами выпуска за 7 лет.
Метод блокового обрушения, оптимизация графика выпуска, смешанное целочисленное программирование, разубоживание, приоритет отработки пунктов выпуска
DOI: 10.15372/FTPRPI20250310
EDN: TNSLMK
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Pourrahimian Y., Askari – Nasab H., and Tannant D. Mixed – Integer Linear programming formulation for block-cave sequence optimisation, Int. J. Min. Miner. Eng., 2012, Vol. 4, No. 1. — P. 26 – 49.
2. Bliek C., Bonami P., and Lodi A. Solving Mixed-Integer Quadratic Programming problems with IBM-CPLEX: A progress report, Proc. Twenty-Sixth RAMP Symp., Hosei University, Tokyo, 2014.
3. Kuchta M., Newman A., and Topal E. Implementing a production schedule at LKAB's Kiruna Mine, Interfaces 2004, Vol. 34, No. 2. — P. 124 – 134.
4. Topal E. Early start and late start algorithms to improve the solution time for long-term underground mine production scheduling, J. Southern African Institute Min. Metal., 2008, Vol. 108, No. 2. — P. 101 – 107.
5. Newman A. M., Rubio E., Caro R., Weintraub A., and Eurek K. A review of operations research in mine planning, Interfaces, 2010, Vol. 40, No. 3. — P. 222 – 245.
6. Jolley D. Computer simulation of movement of ore and waste in an underground mining pillar, Canadian Min. Metal. Bull., 1968, Vol. 61, No. 1. — P. 854 – 862.
7. Pourrahimian Y. and Hooman A.-N. Block cave production scheduling optimization using mixed integer linear programming, Mining Optimization Laboratory (MOL) Research Report Three, University of Alberta, 2011. — P. 75 – 98.
8. Pourrahimian Y., Hooman A.-N., and Tannant D. Block cave production scheduling optimization using mathematical programming, 6th Int. Conf. Exhib. Mass Min., Sudbury, Canada, 2012.
9. Pourrahimian Y. Mathematical programming for sequence optimization in block cave mining, University of Alberta, Canada, 2013.
10. Pourrahimian Y. and Hooman A.-N. A multi-step approach for block-cave production scheduling optimization, Int. J. Min. Sci. Technol., 2013, Vol. 23, No. 5. — P. 739 – 750.
11. Pourrahimian Y. and Hooman A.-N. An application of mathematical programming to determine the best height of draw in block-cave sequence optimization, Min. Technol., 2014, Vol. 123, No. 3. — P. 162 – 172.
12. Nezhadshahmohammad F., Aghababaei H., and Pourrahimian Y. Conditional draw control system in block-cave production scheduling using mathematical programming, Int. J. Min. Reclamation Env., 2017, Vol. 33, No. 4. — P. 223 – 246.
13. Enrique R. and Diering T. Block cave production planning using operation research tools, https://www.u-cursos.cl/ingenieria/2008/1/MI75E/1/material_docente/bajar?id_material=167440.
14. Khodayari F. and Pourrahimian Y. Quadratic programming application in block-cave mining, 1st Int. Conf. Underground Mining, Santiago, Chile, 2016.
15. Nezhadshahmohammad F., Aghababaei H., and Pourrahimian Y. Conditional draw control system in block-cave production scheduling using mathematical programming, Int. J. Min., Reclam. Env., 2019, Vol. 33, No. 4. — P. 223 – 246.
16. Diering T., Richter O., and Villa D. Block cave production scheduling using PCBC, 2016, https://pdfhoney.com/compress-pdf.html.
17. Pei Q.-Y. The arrangement and practice of ore drawing schedule in block caving method at Tong Kuang Yu, Nonferrous Mines, 1997, Vol. 125, No. 2. — P. 43 – 38.
18. Wang X.-H. and Pan C.-L. Mathematical model for optimizing ore drawing scheduling of spontaneous caving method, The Chinese J. Nonferrous Metals, 1997, Vol. 7, No. 3. — P. 23 – 29.
19. Wang L.-G., Ren Z.-L., and Pan C.-P. Optimization analysis of stope mining sequence based on mixed integer programming, The Chinese J. Nonferrous Metals, 2016, Vol. 26, No. 1. — P. 173 – 179.
20. Ren Z.-L., Bi L., and Wang L.-G. Optimization of drawing scheduling based on mixed integer programming in block cave mining, Chinese J. Eng., 2017, Vol. 39, No. 1. — P. 23 – 30.
21. Song X. Caving process simulation and optimal mining sequence at Tong Kuang Yu mine, Proc. 21st Appl. Comp. Operat. Res. Miner. Industry, Soc. Min. Eng. Am. Institute Min., China, 1989. — P. 386 – 392.
22. Chanda E. An application of integer programming and simulation to production planning for a strati form ore body, Min. Sci. Technol., 1990, Vol. 11, No. 2. — P. 165 – 172.
23. Winkler B. M. Mine production scheduling using linear programming and virtual reality, Computer Sci., 1998.
24. Topal E., Kuchta M., and Newman A. Extensions to an efficient optimization model for long-term production planning at LKAB’s Kiruna Mine, Appl. Comp. Oper. Res. Miner. Industries, 2003. — 18211143.
25. Rubio E. Block cave mine infrastructure reliability applied to production planning, University of British Columbia, 2006.
26. Riddle James M. A dynamic programming solution of a block-caving mine layout, Proc. 14th APCOM Symp., Soc. Min. Eng.-Am. Institute Min., Metal., Petrol. Eng., New York, 1977.
27. Diering T. PC-BC: A block cave design and draw control system, Proc. Mass. Min., 2000. — P. 301 – 335.
28. Guest A., Van Hout G., Johannides A., and Scheepers L. An application of linear programming for block cave draw control, Proc. Mass. Min., 2000. — P. 461 – 468.
29. Rubio E. Long term planning of block caving operations using mathematical programming tools, University of British Columbia, 2002.
30. Rahal D., Smith M. L., Hout G. V., and Johanides A. The use of mixed integer linear programming for long-term scheduling in block caving mines, Proc. 31st Int. Symp. Appl. Comp. Oper. Res. Miner. Industries (APCOM), Cape Town, South Africa, 2003.
31. Diering T. Computational considerations for production scheduling of block cave mines, Proc. Mass. Min., 2004. — P. 135 – 140.
32. Rubio E., Caceres C., and Scoble M. Towards an integrated approach to block cave planning, Proc. Mass. Min., 2004. — P. 128 – 134.
33. Stewart C. A., Allman A., and Hall B. E. Block cave optimisation — a value driven approach, Caving 2010, Proc. Second Int. Symp. Block Sublevel Caving, Australian Centre Geomech., 2010.
34. Feng X.-L., Wang L.-G., and Liu H.-W. The hybrid algorithm of ore rock and the model research of optimal drawing height in block cave mining, Min. Res. Develop., 2017, Vol. 37, No. 1. — P. 1 – 4.
35. Brown E. T. Block caving geomechanics, Int. Caving Study 1997 – 2004, Julius Kruttschnitt Mineral Res. Centre, The University of Queensland, 2007.
РУДНИЧНАЯ АЭРОГАЗОДИНАМИКА
УДК 622.822.2
ИЗОЛИРУЮЩЕЕ СВОЙСТВО СУГЛИНКА ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ САМОВОЗГОРАНИЯ УГЛЯ И УГЛЕСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД
В. А. Портола, Е. А. Киренберг
Кузбасский государственный технический университет им. Т. Ф. Горбачева,
Е-mail: portola2@yandex.ru, ул. Весенняя, 28, 650000, г. Кемерово, Россия
Выполнены исследования значений коэффициента проницаемости скопления угля и слоя суглинка. Установлено, что коэффициент проницаемости суглинка в 51.6 раза меньше, чем у скопления угля. В этой связи для предупреждения самовозгорания угля и углесодержащих пород можно использовать эту дисперсную осадочную породу. Основной изолирующий эффект оказывает слой суглинка толщиной 0.06 – 0.08 м, снижающий коэффициент проницаемости изолированного скопления в 5 раз. Дальнейшее увеличение слоя суглинка незначительно влияет на проницаемость системы. Орошение водой уменьшает проницаемость суглинка, однако при высыхании в изоляционном материале образуются трещины, открывающие доступ воздуха к окисляющемуся углю. Для восстановления изолирующего эффекта после воздействия воды необходимо рыхление суглинка и его уплотнение.
Самовозгорание угля, суглинок, коэффициент проницаемости, изоляция угля и углесодержащих пород, профилактика самовозгорания, уплотнение, орошение водой
DOI: 10.15372/FTPRPI20250311
EDN: TIJBTG
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Скочинский А. А., Огиевский В. М. Рудничные пожары. — М.: Изд-во “Горное дело” ООО “Киммерийский центр”, 2011. — 375 с.
2. Onifade M. and Genc B. A review of research on spontaneous combustion of coal, Int. J. Min. Sci. Technol., 2020, Vol. 30. — P. 303 – 311.
3. Eremenko A. A., Darbinyan T. P., Shaposhnik Yu. N., Portola V. A., and Tsoi P. A. Oxidizability and spontaneous combustion of native and water-bearing ore and rocks, J. Min. Sci., 2023, Vol. 59, No. 6. — P. 957 – 964.
4. Портола В. А., Бобровникова А. А., Палеев Д. Ю., Еременко А. А., Шапошник Ю. Н. Исследование скорости сорбции кислорода самовозгорающимися сульфидными рудами // Безопасность труда в пром-сти. — 2020. — № 1. — С. 57 – 62.
5. Li L., Qin B., Liu J., and Leong K. Integrated experimentation and modeling of the formation processes underlying coal combustion-triggered methane explosions in a mined-out area, Energy, 2020, Vol. 203. — 117855.
6. Акбаров Т. Г., Исраилов М. А., Махмудов Д. Р. Изучение и предупреждение самовозгораемости углей Ангренского месторождения // ГИАБ. — 2021. — № 1. — С. 170 – 177.
7. Onifade M. and Genc B. Spontaneous combustion of coals and coal-shales, Int. J. Min. Sci. Technol., 2018, Vol. 28. — P. 993 – 940.
8. Lin Q., Wang S., Song S., Liang Y., and Ren T. Analytical prediction of coal spontaneous combustion tendency: Velocity range with high possibility of self-ignition, Fuel Proc. Technol., 2017, Vol. 159. — P. 38 – 47.
9. 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.
10. Moghtaderi B., Dlugogorski B. Z., and Kennedy E. M. Effects of wind flow on self-heating characteristics of coal stockpiles, Process Safety Env. Protec., 2000, Vol. 78, No. 6. — P. 445 – 453.
11. Zhongyu Liu, Guo Qing, and Wanxing Ren. Research on the effect of wind direction and speed on the distribution of coal temperature field, Combustion Sci. Technol., 2024, Vol. 196. — P. 5536 – 5549.
12. 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-сть. — 2023. — № 1. — С. 95 – 100.
13. Верех-Белоусова Е. И., Олейник Н. В. Анализ и оценка перспектив применения дистанционных методов исследования очагов самонагревания шахтных отвалов Луганщины // Вестн. ЛугГУ им. В. Даля. — 2023. — № 1 (67). — С. 44 – 48.
14. Калайгорода В. В., Простов С. М. Диагностирование очага самонагревания в породоугольном массиве по аномалиям естественного электрического поля // Горн. журн. — 2024. — № 1. — С. 84 – 94.
15. 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.
16. 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, Vol. 148. — P. 1019 – 1032.
17. Xue Di, Hu Xiangming, Cheng Weimin, Wei Jianfeng, Zhao Yanyun, and Shen L. Fire prevention and control using gel-stabilization foam to inhibit spontaneous combustion of coal: Characteristics and engineering applications, Fuel, 2020, Vol. 264. — 116903.
18. Коврижкин О. И., Коляда А. Ю., Калиниченко Н. А. Использование газообразного азота при ликвидации подземных пожаров // Науч. вестн. НИИГД Респиратор. — 2020. — № 3 (57). — С. 37 – 44.
19. Акбаров Т. Г., Исраилов М. А., Махмудов Д. Р. Изучение и предупреждение самовозгораемости углей Ангренского месторождения // ГИАБ. — 2021. — № 1. — С. 170 – 177.
ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622.765.4
КИНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АКТИВАЦИИ ФЛОТАЦИИ СФАЛЕРИТА ИОНАМИ СВИНЦА
С. А. Кондратьев, И. А. Коновалов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: kondr@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
На основе механизма работы физически сорбируемого реагента-собирателя предложена модель активации флотации сфалерита ионами свинца. Флотация исследовалась для определения извлечения цинка и качества флотационного концентрата в зависимости от объемных концентраций свинца и ксантогената, соотношения их мольных концентраций, рН флотационной системы. Установлено соотношение мольных концентраций свинца и ксантогената, при котором наблюдается повышенная флотируемость сфалерита, что является условием его непреднамеренной активации. Раскрыты причины подавления флотируемости сфалерита при превышении определенной концентрации активатора или ксантогената. На основе условий подавления флотации сфалерита даны рекомендации повышения селективности разделения сульфидов в цикле флотации свинца.
Флотация свинцово-цинковых руд, активация, катионы свинца, повышение селективности извлечения
DOI: 10.15372/FTPRPI20250312
EDN: RWDGFQ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Basilio C. I., Kartio I. J., and Yoon R.-H. Lead activation of sphalerite during galena flotation, Miner. Eng., 1996, Vol. 9, No. 8. — P. 869 – 879.
2. Trahar W. J., Senior G. D., Heyes G. W., and Creed M. D. The activation of sphalerite by lead — a flotation perspective, Int. J. Miner. Proc., 1997, Vol. 49. — P. 121 – 148.
3. Finkelstein N. P. The activation of sulphide minerals for flotation: A review, Int. J. Miner. Proc., 1997, Vol. 52. — P. 81 – 120.
4. Finkelstein N. P. and Allison S. A. The chemistry of activation, deactivation and depression in the flotation of zinc sulphide: A review, Am. Institute Min., Metal. Petrol. Eng., 1976. — P. 414 – 451.
5. Moslemi H. and Gharabaghi M. A review on electrochemical behavior of pyrite in the froth flotation process, J. Industrial Eng. Chemistry, 2017, Vol. 47. — P. 1 – 18.
6. Vučinić D. R., Lazić P. M., and Rosić A. A. Ethyl xanthate adsorption and adsorption kinetics on lead-modified galena and sphalerite under flotation conditions, Colloids Surf., Physicochem. Eng. Aspects, 2006, Vol. 279. — P. 96 – 104.
7. Ralston J. and Healy T. W. Activation of zinc sulphide with CuII, CdII and PbII. I. Activation in weakly acidic media, Int. J. Miner. Proc., 1980, Vol. 7. — P. 175 – 201.
8. Ralston J. and Healy T. W. Activation of zinc sulphide with CuII, CdII and PbII: II. Activation in neutral and weakly alkaline media, Int. J. Miner. Proc., 1980, Vol. 7. — P. 203 – 217.
9. El-Shall H. E., Elgillani D. A., and Abdel-Khalek N. A. Role of zinc sulfate in depression of lead-activated sphalerite, Int. J. Miner. Proc., 2000, Vol. 58. — P. 67 – 75.
10. Liu J., Ejtemaei M., Nguyen A. V., Wen S., and Zeng Y. Surface chemistry of Pb-activated sphalerite, Miner. Eng., 2020, Vol. 145. — 106058.
11. Steele H. M., Wright K., and Hillier I. H. A quantum-mechanical study of the (110) surface of sphalerite (ZnS) and its interaction with Pb2+ species, Phys. Chem. Miner., 2003, Vol. 30. — P. 69 – 75.
12. Antonijevic M. M., Dimitrijevic M. D., Serbula S. M., Dimitrijevic V. L. J., Bogdanovic G. D., and Milic S. M. Influence of inorganic anions on electrochemical behaviour of pyrite, Electroch. Acta, 2005, Vol. 50. — P. 4160 – 4167.
13. Bessiere J., Chlihi K., Thiebaut J. M., and Roussy G. Dielectric study of the activation and deactivation of sphalerite by metallic ions, Int. J. Miner. Proc., 1990, Vol. 28. — P. 1 – 13.
14. Morey M. S. Improving galena / sphalerite selectivity at Hellyer: The lead activation of sphalerite, mechanisms and solutions, Ph.D. thesis, University of South Australia, Australia, 1998.
15. Buckley A. N. and Woods R. An X-ray photoelectron spectroscopic study of the oxidation of chalcopyrite, Aust. J. Chem., 1984, Vol. 37. — P. 2403 – 2413.
16. Allison S. A., Goold L. A., Nicol M. J., and Granville A. A. Determination various solution, products of the products of reaction between sulfide minerals and aqueous xanthate and a correlation of the with electrode rest potentials, Metal. Transact., 1972, Vol. 3. — P. 2613 – 2618.
17. Chen J-H., Li Y-Q., Lan L-H., and Guo J. Interactions of xanthate with pyrite and galena surfaces in the presence and absence of oxygen, J. Industrial Eng. Chem., 2014, Vol. 20. — P. 268 – 273.
18. Rashchi F., Sui C., and Finch J. A. Sphalerite activation and surface Pb ion concentration, Int. J. Miner. Proc., 2002, Vol. 67. — P. 43 – 58.
19. Pattrick R. A. D., Charnock J. M., England K. E. R., Mosselmans J. F. W., and Wright K. Lead sorption on the surface of ZnS with relevance to flotation: A fluoresence reflexafs study, Miner. Eng., 1998, Vol. 11, No. 11. — P. 1025 – 1033.
20. Houot R. and Raveneau P. Activation of sphalerite flotation in the presence of lead ions, Int. J. Miner. Proc., 1992, Vol. 35. — P. 253 – 271.
21. Абрамов А. А., Куляшов Ю. Г., Штойк Г. Г. Роль активатора при флотации сульфидов цинка // Обогащение руд. — 1977. — № 4 (132). — С. 21 – 31.
22. Leja J. Surface chemistry of froth flotation, Plenum Press, New York, 1982. — 757 р.
23. Чантурия В. А., Вигдергауз В. Е. Электрохимия сульфидов. Теория и практика флотации. — М., СПб., 1993. — 206 с.
24. Абрамов А. А. Требования к выбору и конструированию селективных реагентов-собирателей. Ч. 1. Теоретические основы выбора селективных реагентов-собирателей // Цв. металлы. — 2012. — № 4. — С. 17 – 20.
25. Vorobyev S. A. Colloidal and immobilized nanoparticles of Lead xanthates, Am. Chem. Society, ACS Omega, 2019, Vol. 4, 7. — P. 11472 – 11480.
26. Кондратьев С. А. Подходы к выбору флотационных реагентов-собирателей // ФТПРПИ. — 2022. — № 5. — С. 109 – 124.
27. Fuerstenau M. C., Miller J. D., and Pray R. E. Metal ion activation in xanthate flotation of quartz, Soc. Min. Eng., 1965, Vol. 232. — P. 359 – 365.
28. Sheikh N. and Leja J. Stability of lead ethylxanthate in aqueous systems, Trans. AIME, 1973, Vol. 254. — P. 260 – 264.
29. Liu B., Wang X., Dua H., Liu J., Zheng S., Zhang Y., and Miller J. D. The surface features of lead activation in amyl xanthate flotation of quartz, Int. J. Miner. Proc., 2016, Vol. 151. — P. 33 – 39.
30. Natarajan R. and Nirdosh I. New collectors for sphalerite flotation, Int. J. Miner. Proc., 2006, Vol. 79. — P. 141 – 148.
31. Rao S. R. Xanthates and related compounds, M. Dekker, New York, 1971. — 504 p.
32. Poling G. W. Reactions between thiol reagents and sulphide minerals. In: M. C. Fuerstenau (Editor), Flotation, A. M. Gaudin Memorial Volume, Vol. 1. A.I.M.E., New York, 1976. — P. 334 – 363.
33. Hamilton I. C. and Woods R. Surfactant properties of alkyl xanthates, Int. J. Miner. Proc., 1986, Vol. 17. — P. 113 – 120.
34. Кондратьев С. А., Бурдакова Е. А., Коновалов И. А. О собирательной способности физически сорбируемых ассоциатов “ксантогенат ион – диксантогенид” // ФТПРПИ. — 2016. — № 3. — С. 123 – 133.
35. Кондратьев С. А., Коновалов И. А. Влияние физической формы сорбции собирателя на флотацию галенита ксантогенатом в присутствии ионов Pb2+ // ФТПРПИ. — 2023. — № 4. — С. 118 – 129.
36. Özün S. and Ergen G. Determination of optimum parameters for flotation of galena: effect of chain length and chain structure of xanthates on flotation recovery, Am. Chem. Society Omega, 2019, Vol. 4, No. 1. — P. 1516 – 1524.
37. Кожевникова Н. С., Садовников С. И., Урицкая А. А., Гусев А. И. Гомогенные и гетерогенные ионные равновесия свинца в водных растворах // Химия и химическая технология. — 2012. — № 3. — Т. 55. — С. 13 – 18.
УДК 622.79
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ ПРОЦЕССОВ ФЛОКУЛЯЦИИ МИНЕРАЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙ
А. А. Лавриненко, Г. Ю. Гольберг
Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова РАН,
Е-mail: gr_yu_g@mail.ru, Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия
На основе анализа литературных данных и с учетом результатов исследований показаны современное развитие и наиболее существенные проблемы теории флокуляции минеральных суспензий. Для повышения эффективности применения флокулянтов целесообразны дальнейшие исследования по обоснованию принципов выбора флокулянтов и их композиций, включая флокулянты, модифицированные различными функциональными группами, и с разветвленными макромолекулами, с учетом закономерностей адсорбции флокулянтов на поверхности минералов. В свете выявленных прочностных характеристик и закономерностей деструкции флокул показано, что для дальнейшего развития теории существенное значение имеет установление взаимосвязи этих параметров с гидродинамическим режимом, а также исследование рекомбинации флокул. Несомненный интерес представляет проблема определения малых концентраций флокулянтов как при изучении вопросов образования флокул, так и для выявления условий рационального применения флокулянтов в промышленности.
Теория флокуляции минеральных суспензий, механизм флокуляции, строение флокул, адсорбция полимеров, влажность флокуляционных структур, деструкция флокул, рекомбинация флокул, определение концентрации растворов флокулянтов в воде
DOI: 10.15372/FTPRPI20250313
EDN: SEXKBL
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. La Mer V. K. and Smellie Jr. R. H. Theory of flocculation, subsidence and refiltration rates of colloidal dispersions flocculated by polyelectrolites, Clays and Clay Minerals: Proc. of the Ninth National Conf. on Clays and Clay Minerals, Lafayette, Indiana, Oxford, London, N. Y., Paris, Pergamon Press, 1962. — P. 295 – 314.
2. Healy T. W. and La Mer V. K. The energetics of flocculation and redispersion by polymers, J. Coll. Sci., 1964, Vol. 19, No. 4. — P. 323 – 332.
3. Борц М. А. Теория и технологические факторы флокуляции угольных суспензий: дис. … д-ра техн. наук. — М., 1972. — 345 с.
4. Якубович И. А. Флокуляция пульп и синтетические флокулянты полиакриламидного типа // Атомная энергия. — 1960. — Т. 8. — Вып. 6. — С. 535 – 541.
5. Небера В. П. Флокуляция минеральных суспензий. — М.: Недра, 1983. — 288 с.
6. Gregory J. and O'Melia C. R. Fundamentals of flocculation, Critical Rev. Env. Control, 1989, Vol. 19, No. 3. — P. 185 – 230.
7. Hogg R. Bridging flocculation by polymers, KONA Powder Particle J., 2013, No. 30. — P. 3 – 14.
8. Hyrycz M., Ochowiak M., Krupińska A., Włodarczak S., and Matuszak M. A review of flocculants as an efficient method for increasing the efficiency of municipal sludge dewatering: Mechanisms, performances, influencing factors and perspectives, Sci. Total Env., 2020, Vol. 820. — 153328.
9. Гольберг Г. Ю. Развитие теории образования и разрушения флокуляционных структур в процессах разделения суспензий тонкодисперсных продуктов обогащения углей: автореф. дис. … д-ра техн. наук. — М., 2019. — 46 с.
10. Григорьева А. Н., Абиев Р. Ш. К выбору типа и частоты вращения мешалки для эффективного перемешивания флокулянтов в воде // Вода и экология: проблемы и решения. — 2020. — № 2 (82). — С. 27 – 36.
11. Техника и технология обогащения углей: справочное руководство под ред. В. А. Чантурия, А. Р. Молявко. — М.: Наука, 1995. — 622 с.
12. Антипенко Л. А. Новые подходы к проектированию современных углеобогатительных фабрик // Уголь. — 2020. — № 7 (1132). — С. 82 – 87.
13. Sonker E., Tiwari R., Adhikary P., Kumar K., and Krishnamoorthi S. Preparation of ultra-high-molecular-weight polyacrylamide by vertical solution polymerization technique, Polymer Eng. Sci., 2019, Vol. 59, No. 6. — Р. 175 – 1181.
14. The coal handbook. Towards cleaner production. V. 1: Coal production. Ed. by Dave Osborne, Philadelphia, Woodhead Publish. Limited, 2013. — 755 р.
15. Byung J. L. and Schlautman M. A. Effects of polymer molecular weight on adsorption and flocculation in aqueous kaolinite suspensions dosed with nonionic polyacrylamides, Water, 2015, No. 7. — P. 5896 – 5909.
16. Wenjie Zou, Lu Gong, Jun Huang, Zhijun Zhang, Chunbao Sun, and Hongbo Zeng. Adsorption of hydrophobically modified polyacrylamide P(AM-NaAAC16DMAAC) on model coal and clay surfaces and the effect on selective flocculation of fine coal, Miner. Eng., 2019, Vol. 142, No. 3. — 105887.
17. Воробьев П. Д., Крутько Н. П., Чередниченко Д. В., Воробьева Е. В., Буча С. В., Липай Ю. В. Адсорбционные и флокулирующие свойства модифицированного полиакриламида в водных дисперсиях каолина // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя хімічных навук. — 2022. — Т. 58. — № 3. — C. 273 – 279.
18. Ульрих Е. В., Баркова А. С. Использование флокулянтов для очистки сточных вод // Трансформация экосистем. — 2023. — Т. 6. — № 1. — С. 168 – 187.
19. Lim V. H., Yamashita Y., Ogawa K., and Adachi Y. Comparison of cationic flocculants with different branching structure for the flocculation of negatively charged particles coexisting with humic substances, J. Env. Chem. Eng., 2022, Vol. 10. — 108478.
20. Weimin Sun, Guangcheng Zhang, Ling Pan, Helin Li, and Aihua Shi. Synthesis, characterization, and flocculation properties of branched cationic polyacrylamide, Int. J. Polymer Sci., 2013, No. 5. — 397027.
21. Khandaker S., Willott J. D., Webber G. B., and Wanless E. J. Adsorption of polyacrylamides on mineral oxides: Effect of solution pH and polymer molecular weight, Miner. Eng., 2024, Vol. 206. — 108547.
22. Fitzpatrick C. S. B., Fradin E., and Gregory J. Temperature effects on flocculation, using different coagulants, Water Sci. Technol., 2004, Vol. 50, No. 12. — P. 171 – 175.
23. Fusheng Niu, Hongmei Zhang, Jinxia Zhang, and Xiaodong Yu. Temperature variation characteristics and model optimization of flocculation sedimentation of overflow ultra-fine iron tailings, Minerals, 2022, Vol. 12, No. 5. — 643.
24. Gorczyca B. and Ganczarczyk J. Flow rates through alum coagulation and activated sludge flocs, Water Qual. Res. J. Canada, 2002, Vol. 37, No. 2. — Р. 389 – 398.
25. Лавриненко А. А., Гольберг Г. Ю. Современное состояние и направления совершенствования процессов разделения суспензий продуктов обогащения углей с применением флокулянтов // Вестн. МГТУ им. Г. И. Носова. — 2024. — Т. 22. — № 2. — С. 58 – 70.
26. Glover S. M., Yan Y. D., Jameson G. J., and Biggs S. Polymer molecular weight and mixing effects on floc compressibility and filterability, 6th World Congress of Chem. Eng. Melbourne, 2001.
27. Bharti S. A critical review on flocculants and flocculation, Non-Metallic Material Sci., 2019, Vol. 1, No. 1. — Р. 11 – 21.
28. Li Feng, Huaili Zheng, Baoyu Gao, Shixin Zhang, Chuanliang Zhao, Yuhao Zhou, and Bincheng Xu. Fabricating an anionic polyacrylamide (APAM) with an anionic block structure for high turbidity water separation and purification, Royal Soc. Chem. Adv., 2017, No. 7. — P. 28918 – 28930.
29. Tao D., Groppo J. G., and Parekh B. K. Enhanced ultrafine coal dewatering using flocculation filtration processes, Miner. Eng., 2000, Vol. 13, No. 2. — P. 163 – 171.
30. Walaszek W. and Ay P. Extended interpretation of the structural attributes of pellet flocs in pelleting flocculation, Miner. Eng., 2006, Vol. 19, No. 13. — P. 1397 – 1400.
31. Shakeel A., Safar Z., Ibanez M., van Paassen L., and Chassagne C. Flocculation of clay suspensions by anionic and cationic polyelectrolytes: A systematic analysis, Minerals, 2020, Vol. 10, No. 11. — 999.
32. Zhirui Deng, Dong Huang, Qing He, and Claire Chassagne. Review of the action of organic matter on mineral sediment flocculation, Frontiers in Earth Sci., 2022, No. 10. — 965919.
33. Haiyang Zhang, Lin Yang, Xiaomiao Zang, Shaozhe Cheng, and Xuezhi Zhang. Effect of shear rate on floc characteristics and concentration factors for the harvesting of Chlorella vulgaris using coagulation-flocculation-sedimentation, Sci. Total Env., 2019, Vol. 688. — Р. 811 – 817.
34. Liu S. X. and Glasgow L. A. Aggregate disintegration in turbulent jets, Water, Air, Soil Pollution, 1997, Vol. 95, No. 1 – 4. — P. 257 – 275.
35. Spicer P. T., Keller W., and Pratsinis S. E. The effect of impeller type on floc size and structure during shear-induced flocculation, J. Coll. Interface Sci., 1996, Vol. 184. — P. 112 – 122.
36. Hyunseop Lee and Chongyoup Kim. Experimental study on reversible formation of 2D flocs from plate-like particles dispersed in Newtonian fluid under torsional flow, Colloids Surfaces A, 2018, Vol. 548. — P. 70 – 84.
37. Григорьева А. Н., Абиев Р. Ш. Интенсификация процессов сгущения при обезвоживании пульпы путем эффективного смешивания суспензий с растворами флокулянтов // Цв. металлы. — 2022. — № 6. — С. 24 – 30.
38. Лавриненко А. А., Гольберг Г. Ю. Гидродинамический режим течения минеральных суспензий, обеспечивающий сохранность флокуляционных структур // ФТПРПИ. — 2019. — № 3. — С. 106 – 112.
39. Al Momani F. A. and Ormeci B. Measurement of polyacrylamide polymers in water and wastewater using an in-line UV-vis spectrophotometer, J. Env. Chem. Eng., 2014, No. 2. — Р. 765 – 772.
40. Лавриненко А. А., Кунилова И. В., Гольберг Г. Ю., Резчикова П. С., Комарова С. Г. Теоретическое обоснование способа измерения концентрации флокулянтов в технологических водах обогатительных фабрик // Проблемы освоения недр глазами молодых в XXI в. — М.: ИПКОН РАН, 2021. — С. 252 – 255.
УДК 622.765
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РЕАГЕНТА БИС-ПИПЕРАЗИНДИТИОКАРБАМАТА С СУЛЬФИДНЫМИ МИНЕРАЛАМИ В СОСТАВЕ КОМПЛЕКСНОЙ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕЙ РУДЫ
Т. Н. Матвеева, Н. К. Громова, В. А. Минаев
Институт проблем комплексного освоения недр им. акад. Н. В. Мельникова РАН,
Е-mail: tmatveyeva@mail.ru, Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия
В связи с необходимостью расширения спектра перспективных реагентов российских производителей для замены импортных аналогов изучено воздействие реагента класса дитиокарбаматов на поверхность сульфидных минералов, входящих в состав комплексной золотосодержащей руды. Использованы новые методы исследования механизма взаимодействия реагентов с минералами-носителями золота при флотации комплексных руд. Установлена эффективность применения нового реагента бис-пиперазиндитиокарбамата в качестве селективного собирателя сульфидных минералов-носителей благородных металлов при флотации комплексной золотосодержащей руды. Применялись методы УФ-спектроскопии, измерения краевого угла смачивания, а также растровая электронная и сканирующая лазерная микроскопии. Определены и визуализированы различные формы адсорбированных фаз реагента на минералах при их совместном присутствии в аншлифе. Избирательное закрепление реагента на рудных минералах сможет обеспечить их селективное извлечение в разноименные концентраты при флотации комплексных руд.
Сульфидные минералы, лазерная микроскопия, бис-пиперазиндитиокарбамат, адсорбция, краевой угол смачивания, гидрофобность
DOI: 10.15372/FTPRPI20250314
EDN: RAPQRG
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чантурия В. А. Научное обоснование и разработка инновационных процессов комплексной переработки минерального сырья // Горн. журн. — 2017. — № 11. — C. 7 – 13.
2. Chanturia V. A., Nikolaev A. I., and Aleksandrova T. N. Innovative environmentally safe processes for the extraction of rare and rare-earth elements from complex ores of perplexed material composition, Geol. Ore Deposits, 2023, Vol. 65. — P. 425 – 437.
3. Chanturiya V. A. and Kondratiev S. A. Contemporary understanding and developments in the flotation theory of non-ferrous ores, Miner. Process. and Extr. Metall. Rev., 2019, Vol. 40, No. 6. — P. 390 – 401.
4. Бочаров В. А., Игнаткина В. А., Каюмов А. А. Теория и практика разделения минералов массивных упорных полиметаллических руд цветных металлов. — М.: Горн. кн., 2019. — 507 c.
5. Александрова Т. Н., Орлова А. В., Таранов В. А. Повышение эффективности переработки комплексных медных руд варьированием реагентного режима // ФТПРПИ. — 2020. — № 6. — С. 116 – 124.
6. Соложенкин П. М. Влияние катионов свинца и меди на флотацию антимонита // Обогащение руд. — 2024. — № 1. — С. 39 – 43.
7. Рябой В. И., Шепета Е. Д. Влияние поверхностной активности и гидрофобизирующих свойств диалкилдитиофосфатов на флотацию медных мышьяксодержащих руд // Обогащение руд. — 2016. — № 4. — С. 29 – 34.
8. Кондратьев С. А., Семьянова Д. В. Разработка методики выбора сочетания собирателей для получения синергетического эффекта во флотации // ФТПРПИ. — 2024. — № 6. — С. 148 – 160.
9. Бурдонов А. Е., Вчисло Н. В., Верочкина Е. А., Розенцвейг И. Б. Синтез новых производных ксантогенатов и дитиокарбаматов и их применение в процессах обогащения // Прикладная химия и биотехнология. — 2023. — Т. 13. — № 2. — С. 160 – 171.
10. Matveeva T. N., Getman B. B., and Karkeshkina A. Yu. Flotation and adsorption capacities of dithiopyrilmethane in gold recovery from rebellious arsenical gold ore, J. Min. Sci., 2020, Vol. 56, No. 4. — P. 648 – 653.
11. Матвеева Т. Н., Громова Н. К., Ланцова Л. Б., Гладышева О. И. К вопросу о механизме взаимодействия реагентов морфолиндитиокарбамата и цианэтилдиэтилдитиокарбамата с низкоразмерным золотом на поверхности сульфидных минералов при флотации труднообогатимых золотосодержащих руд // ФТПРПИ. — 2022. — № 4. — С. 98 – 107.
12. Матвеева Т. Н., Минаев В. А., Громова Н. К. Исследование характера закрепления комплексообразующих реагентов на поверхности рудных минералов методами оптической, сканирующей электронной и лазерной микроскопии // ФТПРПИ. — 2023. — № 4. — С. 168 – 175.
13. Бырько В. М. Дитиокарбаматы. — М.: Наука, 1984. — 343 с.
14. Ly N., Nguyen T., Zoh K.-D., and Joo S.-W. Interaction between diethyldithiocarbamate and Cu(II) on gold in non-cyanide wastewater, Sensors, 2017, Vol. 17, No. 11. — P. 1 – 12.
15. Марфицин А. В. Экономический эффект применения реагентов Flotent для горной промышленности // Золото и технологии. — 2020. — № 4 (50). — С. 102 – 105.
16. Чантурия В. А., Вигдергауз В. Е. Электрохимия сульфидов. Теория и практика флотации. — М.: Руда и металлы, 2008. — 272 с.
УДК 622.7, 553.556:622.353.4.004
ВОЗМОЖНОСТЬ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКИХ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ГИДРОМИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ АДСОРБЕНТАМИ НА ОСНОВЕ ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД
К. К. Размахнин, Л. В. Шумилова, И. Б. Размахнина
Читинский филиал Института горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: igdranchita@mail.ru, ул. Александро-Заводская, 30, 672032, г. Чита, Россия
ФГАУ Научно-исследовательский институт “Центр экологической и промышленной политики”,
пер. Стремянный, 38, 115054, г. Москва, Россия
Предложена технология обогащения и модификации цеолитсодержащих пород Шивыртуйского и Талан-Гозагорского месторождений с целью получения высококачественных сорбционных материалов, используемых при извлечении редких щелочных металлов из гидроминерального сырья. Представлен минеральный состав цеолитсодержащих пород и приведены результаты их электромагнитной и электростатической сепараций. На примере модельного раствора, содержащего катионы редких щелочных металлов, проанализирована сорбционная способность исходных, обогащенных и модифицированных цеолитсодержащих пород Шивыртуйского и Талан-Гозагорского месторождений. Исследована зависимость степени сорбции редких щелочных металлов от соотношения раствор/сорбент. Изучено влияние катионов, входящих в состав модельного раствора, на емкость цеолитов. Полученные показатели очистки вод характеризуются как достаточно высокие и позволяют обеспечить необходимый уровень качества стоков.
Цеолитсодержащие породы, извлечение, редкие щелочные металлы, гидроминеральное сырье, растворы сложного состава, сорбция, обогащение, модифицирование, наилучшие доступные технологии
DOI: 10.15372/FTPRPI20250315
EDN: PKJRMZ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Milyutin V. V., Razmakhnin K. K., Khatkova A. N., and Nekrasova N. A. Natural zeolites of Eastern Transbaikalia in technologies for mining enterprises wastewater treatment, J. Env. Research, Eng. Management, 2020, Vol. 76, No. 3. — P. 62 – 70.
2. El-Shazly E. A. A., Dakroury G. A., and Someda H. H. Sorption of 134Cs radionuclide onto insoluble ferrocyanide loaded silica-gel, J. Radioanalytical and Nuclear Chem. 2021, Vol. 329. — P. 437 – 449.
3. Размахнин К. К., Шумилова Л. В., Размахнина И. Б. Очистка сточных и оборотных вод горнопромышленных предприятий адсорбентами на основе цеолитсодержащих пород Холинского месторождения // ФТПРПИ. — 2024. — № 4. — С. 180 – 188.
4. Tian Y., Ma L., Gao N., Zhang W., Kenneth Izuchukwu N., Liu G., and Liu F. Removal of surface cesium ion contamination by peelable composite coating with a highly effective magnetic adsorbent, J. Alloys and Compounds, 2023, Vol. 958. — 170280.
5. Бежин Н. А., Довгий И. И., Токарь Э. А., Тананаев И. Г. Физико-химические закономерности извлечения цезия и стронция из морской воды сорбентами различных типов // Журнал радиоаналитической и ядерной химии. — 2021. — Т. 330. — С. 1101 – 1111.
6. Kim H., Eom H. H., Kim Y, Harbottle D., and Lee J. W. Reversible electro-mediated cesium ion removal using a zeolitic imidazolate framework derived zinc hexacyanoferrate composite, Chem. Eng. J., 2022, Vol. 450. — P. 138029.
7. Prajitno M. Y., Harbottle D., Hondow N., Zhang H., and Hunter T. N. The effect of pre-activation and milling on improving natural clinoptilolite for ion exchange of cesium and strontium, J. Env. Chem. Eng., 2020, Vol. 8, No. 1. — 102991.
8. Zheng B., Zhou B., Hu J., Zheng C.-A., Chen K., Yang S., Richtering W., Harbottle D., Hunter T. N., Zhang H. Bioinspired microgel-loaded smart membrane filtration with the thermo- and ion-dual responsive water gate for selective lead(II) separation, ACS Appl. Mater. & Interfaces, 2024, Vol. 16, No. 34. — P. 45497 – 45510.
9. Семенищев В. С., Пьянков А. А., Ремез В. П., Афонин Ю. Д., Никифоров А. Ф. Изучение физико-химических и сорбционных свойств гексацианоферратов никеля и железа по отношению к цезию // Сорбционные и хроматографические процессы. — 2020. — Т. 20 (1). — С. 54 – 63.
10. Кельцев Н. В. Основы адсорбционной техники. — М., Химия, 1984. — 592 с.
11. Chu W.-F., Yuan Z., Lin P., and Jin G.-P. Recovery of rubidium using hydrogel beads encapsulating potassium copper hexacyanoferrate from saline lake brines, Industrial & Eng. Chem. Res., 2024, Vol. 63, No. 4. — Р. 1988 – 1999.
12. Plackett R. L. and Burman J. P. The design of optimum multifactorial experiments, Biometrika, 1946, Vol. 33 (4). — P. 305 – 25.
13. Мешкова И. Н., Никашина В. А., Ушакова Т. М., Гринев В. Г., Ковалева Н. Ю., Новокшонова Л. А. Каталитическая полимеризация этилена на тонкодисперсном природном цеолите с целью получения ионообменных сорбентов // Высокомолекулярные соединения. — Сер. Б. — 2005. — Том 47. — № 9. — С. 1755 – 1760.
14. Tang X., Wang S., Zhang Z., Li Z., Wang L., Yuan L., Wang B., Sun J., Zheng L., Wang H., and Shi W. Graphene oxide/chitosan/potassium copper hexacyanoferrate(II) composite aerogel for efficient removal of cesium, Chem. Eng. J., 2022, No. 444. — 136397.
15. Yaqub M., Mee-Ngern L., and Lee W. Cesium adsorption from an aqueous medium for environmental remediation: A comprehensive analysis of adsorbents, sources, factors, models, challenges, and opportunities, Sci. Total Environ., 2024, Vol. 950. — 175368.
УДК 622.7
ПРИМЕНЕНИЕ НОВОГО КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩЕГО РЕАГЕНТА ГРУППЫ ДИТИАЗИНОВ ПРИ ФЛОТАЦИОННОМ РАЗДЕЛЕНИИ ГАЛЕНИТА И СФАЛЕРИТА
В. В. Гетман, А. Ю. Каркешкина
Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова РАН,
E-mail: ipkon@inbox.ru, Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия
В качестве нового реагента-собирателя для флотационного обогащения исследован комплексообразующий сорбент группы дитиазинов (1-карбокси-2-пергидро-(1,3,5-дитиазин)-5-илэтан) (КПДЭ). Изучение физико-химических свойств реагента, а также механизм его взаимодействия с поверхностью минералов сфалерита и галенита проводили методами ИК-, УФ- спектроскопии, в также методами измерения краевого угла смачивания и свободной энергии поверхности. Установлено, что в присутствии реагента поверхность галенита гидрофобизируется, а поверхность сфалерита, напротив, становится гидрофильной. Результаты сравнительной флотации минералов показали, что реагент КПДЭ обладает более высокой селективностью по сравнению с БКК и обеспечивает селективное флотационное разделение галенита и сфалерита.
Сфалерит, галенит, мономинеральная флотация, селективные реагенты, лазерная и электронная микроскопия, краевой угол смачивания, адсорбция, свободная энергия поверхности
DOI: 10.15372/FTPRPI20250316
EDN: WLCVHX
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Распоряжение Правительства РФ от 30.08.2022 № 2473-р. Официальный интернет-портал правовой информации. [Электронный ресурс] — URL: publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001202208310002 (дата обращения 17.11.2022).
2. Belov S. V., Skripnichenko V. A., and Ushakova V. A. Mining-geological and economic characteristics of leadzinc ore deposits in the Russian Arctic, Arctic and North, 2022, No. 48. —Р. 5 – 28.
3. Абрамов А. А. Флотационные методы обогащения. — М.: МГГУ, Горн. книга, 2008. — 710 c.
4. Бочаров В. А., Кузьмин В. А., Юшина Т. И., Игнаткина В. А., Хачатрян Л. С., Чантурия Е. Л., Вишкова А. А. Технологическая оценка основных направлений комплексной переработки упорных полиметаллических руд и продуктов // ГИАБ. — 2014. — № 12. — С. 81 – 91.
5. Усманова Н. Ф., Бурдакова Е. А., Бакшеева И. И., Плотникова А. А., Князев В. Н. Минералогические особенности вещественного состава и технологических свойств труднообогатимых свинцово-цинковых руд // ФТПРПИ. — 2024. — № 1. — С. 155 – 164.
6. Кинякин А. И., Климова В. Д., Алгебраистова Н. К., Рулева Д. В., Мусаев О. К. К оценке возможности использования реагентов-собирателей китайского производства для флотации свинцовой руды. Булатовские чтения. — М.: Изд-во: ООО “ИД Юг”, 2020. — Т. 6. — С. 133 – 139.
7. Игнаткина В. А., Бочаров В. А., Дьячков Ф. Г. Повышение контрастности флотационных свойств сульфидов цветных металлов полиметаллических руд с использованием сульфгидрильных собирателей различной молекулярной структуры руд // ФТПРПИ. — 2014. — № 6. — С. 161 – 170.
8. Tan X., Zhu Y. G., Sun C. Y., Zhang X. R., and Su J. F. Adding cationic guar gum after collector: A novel investigation in flotation separation of galena from sphalerite, Miner. Eng., 2020, Vol. 157. — 106542.
9. Матвеева Т. Н., Гетман В. В., Каркешкина А. Ю. Исследование взаимодействия поливинил-капролактама, модифицированного морфолиндитиокарбаматом с золотосодержащими минералами, входящими в состав поликомпонентных руд // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. — 2024. — № 4. — С. 293 – 307.
10. Матвеева Т. Н., Громова Н. К., Ланцова Л. Б. Перспективные реагенты для извлечения стратегических металлов из труднообогатимого минерального сырья // Зап. Горн. ин-та. — 2024. — Т. 269. — С. 757 – 764.
11. Матвеева Т. Н., Гетман В. В., Каркешкина А. Ю. Исследование адсорбционных и флотационных характеристик реагента дитиопирилметана для извлечения золота из упорных золотомышьяковых руд // ФТПРПИ. — 2020. — № 4. — С. 157 – 163.
12. Матвеева Т. Н., Чантурия В. А., Гетман В. В., Каркешкина А. Ю., Громова Н. К. Применение нового композиционного реагента для флотационного выделения целевых минералов в коллективный медно-молибденовый концентрат // ГИАБ. — 2021. — № 11. — С. 80 – 94.
13. Chanturiya V. A., Matveeva T. N., Getman V. V., Karkeshkina A. Y., and Gromova N. K. Substantiation of new reagent compositions for the effective extraction of rhenium int he processing of complex molybdenum ores, Minerals, 2023, Vol. 13. — 372.
14. Пат. 2102508 РФ. Способ извлечения золота и палладия из растворов / Алеев Р. С., Дальнова Ю. С., Аксеенко Р. И. и др. // Опубл. в БИ. — 1998. — № C1.
15. Пат. 2134307 РФ. Способ извлечения благородных металлов из растворов / Алеев Р. С., Дальнова Ю. С., Аксеенко Р. И. и др. // Опубл. в БИ. — 1999. — № C1.
16. Пат. 2490070 РФ. Способ флотации сульфидных руд, содержащих благородные металлы / Чантурия В. А., Иванова Т. А., Дальнова Ю. С., Недосекин Т. В., Гапчич А. О., Зимбовский И. Г. // Опубл. в БИ. — 2012. — № С1.
17. Гетман В. В., Гапчич А. О Использование реагента МТХ при флотации мышьяковистых золотосодержащих руд // Обогащение руд. — 2014. — № 5. — С. 22 – 26.
18. Гапчич А. О. Использование собирателя класса дитиазинов при флотации золотосодержащих руд // ГИАБ. — 2015. — № 6. — С. 353 – 360.
19. Zhang Z., Sun Q., Liu S., Lu Z., Niu X., Ahmed M. M. M., and Liu G. The selective flotation separation of galena from sphalerite with a novel collector of 5-amyl-1, 2, 4-triazole-3-thione, J. Molecular Liquids, 2021, Vol. 332. — 115902.
20. Хорозова О. Д., Дальнова Ю. С., Бабкин А. В., Мельникова И. М., Трясцина А. С., Шукман Е. С. Синтез и физико-химические свойства 1-карбокси-2-/пергидро(1,3,5-дитиазин)/-5-илэтана при сорбции тяжелых, благородных и редкоземельных элементов // Сорбционные и хроматографические процессы. — 2024. — Т. 24. — № 1. — С. 76 – 87.
21. Rudawska A. and Jacniacka E. Analysis for determining surface free energy uncertainty by the Owen–Wendt method, Int. J. Adhesion Adhesives, 2009, No. 4, Vol. 29. — P. 451 – 457.
22. Xing Y., Xu M., Gui X., Cao Y., Rudolph M., Butt H. J., and Kappl M. The role of surface forces in mineral flotation, Current Opinion Colloid Interface Sci., 2019, Vol. 44. — Р. 143 – 152.
23. Александрова Т. Н., Афанасова А. В., Кузнецов В. В., Абурова В. А. Выбор параметров флотации сульфидных медно-никелевых руд на основе анализа распределения компонентов по флотируемости // ГИАБ. — 2022. — № 1. — С. 131 – 147.
ГОРНАЯ ТЕПЛОФИЗИКА
УДК 622.822.22; 536.2
ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ НАСЫПИ УГЛЕПОРОДНЫХ ОТВАЛОВ ДОНБАССА
О. А. Гузеев, Е. А. Понамарева, Э. В. Борисенко
Институт физики горных процессов,
E-mail: oleg.coin@mail.ru, ул. Розы Люксембург, 72, 283048, г. Донецк, Россия
На территории Донбасса сформированы сотни углепородных отвалов, из которых не менее трети являются самонагревающимися. Применительно к обоснованию параметров системы температурного мониторинга самонагревающихся углепородных отвалов выполнены исследования динамики температурного поля прогреваемых модельных насыпей. Установлено, что насыпь неокисленных отвальных пород обладает более выраженными свойствами, присущими аккумулятору тепла, чем насыпь окисленных отвальных пород. Скорость изменения средней температуры и неравномерность температурного поля модельных насыпей, подверженных воздействию внутреннего и/или внешнего источников тепловыделения, определяются как гранулометрическим составом, так и термодеструкцией отвальных пород. Особенности температурной стратификации прогреваемых модельных насыпей обусловлены их генетической структурой и пространственным расположением источников тепловыделения. Полученные в ходе исследований результаты будут полезны для определения периода опроса отвальных термопрофилемеров, корректировки их позиции в приповерхностной зоне самонагревающихся отвалов, а также интерпретации данных температурного мониторинга таких техногенных образований.
Модельная насыпь, отвальные породы, гранулометрический состав, термодеструкция, прогревание, источники тепловыделения, температурное поле
DOI: 10.15372/FTPRPI20250317
EDN: YNGAKW
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Gogola K., Rogala T., Magdziarczyk M., and Smolińskiet A. The mechanisms of endogenous fires occurring in extractive waste dumping facilities, Sustainability, 2020, Vol. 12, No. 7. — P. 2856.
2. Rуżański Z. Fire hazard in coal waste dumps – selected aspects of the environmental impact, 4th Polish Mining Congress, IOP Conf. Series: Earth Environ. Sci., 2018, No. 174. — P. 1 – 12.
3. Jendruś R. Chemical and physical aspects of fires on coal waste dumps, Zeszyty naukowe wyższej szkoły technicznej w katowicach, 2016. No. 8. — P. 131 – 149.
4. Труфанов В. Н., Рылов В. Г., Мещанинов Ф. В. Пирометаморфогенная трансформация шахтных углеотходов в горящих террикониках Восточного Донбасса // Изв. вузов: Северо-Кавказский регион. Сер. Естественные науки. — 2006. — № 1 (133). — С. 88 – 94.
5. Nádudvari Á., Kozielska B., Abramowicz A., Fabiańska M., Ciesielczuk J., Cabała J., and Krzykawski T. Heavy metal-and organic-matter pollution due to self-heating coal-waste dumps in the Upper Silesian Coal Basin (Poland), J. Hazardous Mater., 2021, Vol. 412. — С. 125244.
6. Górka M., Bezyk Y., Strąpoć D., and Nęcki J. The origin of GHG’s emission from self-heating coal waste dump: Atmogeochemical interactions and environmental implications, Int. J. Coal Geology, 2022, Vol. 250. — С. 103912.
7. Lupanciuc M., Fabiańska M. J., Szram E. A., and Więcław D. Potential water and soil contaminants from coal waste dump being at the late stage of self-heating (Rymer Cones, Poland), 30th Int. Meeting on Organic Geochemistry (IMOG 2021), European Association of Geoscientists & Engineers, 2021, No. 1. — P. 1 – 2.
8. Твердов А. А., Яновский А. Б., Никишичев С. Б., Апель Г. Профилактика и ликвидация породных отвалов // Уголь. — 2010. — № 2. — С. 3 – 6.
9. Протасов С. И., Серегин Е. А., Портола В. А., Бобровникова А. А. Исследование очагов эндогенных пожаров на породных отвалах угольных предприятий // Безопасность труда в промышленности. — 2021. — № 8. — С. 65 – 70.
10. Инструкция по предупреждению экзогенной и эндогенной пожароопасности на объектах ведения горных работ угольной промышленности: федер. нормы и правила в области промышленной безопасности. — Сер. 05. — Вып. 61. — М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2021. — 60 с.
11. Головченко Е. А., Момот Д. И., Пашковский О. П. Пожаробезопасные параметры формирования плоского породного отвала // Науч. Вестн. НИИГД Респиратор. — 2021. — № 2 (58). — С. 40 – 47.
12. Xiao W., Ren H., Zhao Y. et al. Monitoring and early warning the spontaneous combustion of coal waste dumps supported by unmanned aerial vehicle remote sensing, J. Coal Sci. Technol., 2023, Vol. 51, No. 2. — P. 412 – 421.
13. Гузеев О. А., Корвякова Н. П. О классификации и обусловленности факторов самонагревания углепородного отвала Донбасса // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Сер. Естественные науки. — 2024. — № 2(222). — С. 84 – 91.
14. Борисенко Э. В., Гузеев О. А., Корвякова Н. П., Подрухин А. А. Оценка геодинамических позиций и генетических структур самонагревающихся углепородных отвалов применительно к извлечению теплоты отвальных масс // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2023. — Т. 10. — № 2. — С. 10 – 15.
15. Гендлер С. Г., Братских А. С. Актуальные проблемы возгорания угольных скоплений в породных отвалах // Горн. пром-сть. — 2024. — 5S. — С. 71 – 77.
16. Еременко А. А., Дарбинян Т. П., Шапошник Ю. Н., Портола В. А., Цой П. А. Определение степени окисляемости и самовозгорания руд и горных пород в естественном и водонасыщенном состояниях // ФТПРПИ. — 2023. — № 6. — С. 81 – 90.
17. ГОСТ 25493-82. Породы горные. Метод определения удельной теплоемкости и коэффициента температуропроводности: государственный стандарт Союза ССР: издание официальное: утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 4 ноября 1982 г. № 4148 / разработан Министерством высшего и среднего образования СССР. — Москва: Издательство стандартов, 1983. — 6 с.
18. Гамов М. И., Гордеев И. В. Основные факторы и экологические последствия самовозгорания отвалов угольных шахт Восточного Донбасса // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Сер. Естественные науки. — 2017. — № 2 (194). — С. 92 – 100.
19. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (петрофизика) / под. ред. Н. Б. Дортман. — М.: Недра, 1984. — 455 с.
20. Иванов И.Е., Ерещенко В. Е. Методы подобия физических процессов. — М.: МАДИ, 2015. — 144 с.
ГОРНАЯ ИНФОРМАТИКА
УДК 622.23.05
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА ДЛЯ ПРОГНОЗА ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД
А. И. Конурин, Д. В. Орлов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: konurin@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Представлен перечень наиболее глубоких подземных сооружений различного назначения: шахт, рудников, туннелей, гидроэлектростанций и подземных исследовательских лабораторий. Показана возможная классификация горных ударов по механизму возникновения: перед выработанным пространством, в целике, вблизи тектонического нарушения. Выполнен анализ распространенных на практике систем прогноза удароопасности, выделены измерительные системы постоянного действия, данные которых подходят для машинной обработки. Приведена схема прогноза геодинамической обстановки на месторождении с использованием искусственных нейронных сетей. Выполнен сравнительный анализ методов машинного обучения для анализа геодинамических явлений. Показана структура искусственных нейронных сетей для прогнозирования геодинамических явлений и устойчивости горных выработок. Рассмотрены сейсмособытия на примере Шерегешского рудника. Установлена точность определения кластера сейсмособытия при использовании различных моделей. Наилучшие результаты показал метод k-средних (97.92%).
Массив горных пород, горный удар, удароопасность, геодинамика, искусственные нейронные сети, машинное обучение
DOI: 10.15372/FTPRPI20250318
EDN: YZWPAC
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Адушкин В. В., Беседина А. Н., Кочарян Г. Г., Семенова И. Э., Жукова С. А., Журавлева О. Г. Новый подход к контролю опасности техногенных землетрясений в окрестности горнодобывающих предприятий // Докл. РАН. Науки о Земле. — 2024. — Т. 519. — № 1. — С. 527 – 534.
2. Курленя М. В., Сердюков А. С., Азаров А. В., Никитин А. А. Численное моделирование волновых полей от микросейсмических событий при подземной добыче полезных ископаемых // ФТПРПИ. — 2015. — № 4. — С. 61 – 69.
3. Штирц В. А., Еременко А. А., Конурин А. И., Клишин И. В. Опыт прогноза геодинамических явлений при массовых взрывах // ГИАБ. — 2015. — № 7. — С. 196 – 206.
4. Бизяев А. А., Вострецов А. Г., Смирнягин И. И., Шарапова М. Д. Оценка напряженно-деформированного состояния массива горных пород по его электромагнитному излучению // ФТПРПИ. — 2024. — № 6. — С. 192 – 199.
5. Рассказов И. Ю., Аникин П. А., Грунин А. П., Мигунов Д. С., Терешкин А. А. Совершенствование технических средств локального контроля удароопасности при ведении горных работ // ФТПРПИ. — 2023. — № 5. — С. 177 – 184.
6. Еременко В. А., Хажыылай Ч. В., Умаров А. Р., Лагутин Д. В. Количественная оценка напряженно-деформированного состояния горного массива Северомуйского тоннеля // Горн. журн. — 2023. — № 1. — С. 58 – 64.
7. Простов С. М., Разумов Е. Е., Мулев С. Н., Шабанов Е. А. Расчетная и аппаратурная база геомониторинга состояния массива методом регистрации естественного электромагнитного излучения // Изв. ТПУ. Инжиниринг георесурсов. — 2022. —Т. 333. — № 11. — С. 183 – 193.
8. Hu X., Su G., Li Z., Xu C., Yan X., Liu Y., and Yan L. Suppressing rockburst by increasing the tensile strength of rock surface: An experimental study, Tunnelling and Underground Space Technol., 2021, Vol. 107. — 103645.
9. Pu Y., Apel D. B., and Xu H. Rockburst prediction in kimberlite with unsupervised learning method and support vector classifier, Tunnelling and Underground Space Technol., 2019, Vol. 90. — Р. 12 – 18.
10. Manouchehrian A. and Cai M. Numerical modeling of rockburst near fault zones in deep tunnels, Tunnelling and Underground Space Technol., 2018, Vol. 80. — P. 164 – 180.
11. Wang S., Huang L., and Li X. Analysis of rockburst triggered by hard rock fragmentation using a conical pick under high uniaxial stress, Tunnelling and Underground Space Technol., 2020, Vol. 96. — 103195.
12. Liu F., Ma T., Tang C., and Chen F. Prediction of rockburst in tunnels at the Jinping II hydropower station using microseismic monitoring technique, Tunnelling and Underground Space Technol., 2018, Vol. 81. — P. 480 – 493.
13. Xue Y., Bai C., Qiu D., Kong F., and Li Z. Predicting rockburst with database using particle swarm optimization and extreme learning machine, Tunnelling and Underground Space Technol., 2020, Vol. 98. — 103287.
14. Moganedi K. A. and Stacey T. R. Value creation as an approach to the management and control of rockburst damage in tunnels, Tunnelling and Underground Space Technol., 2018, Vol. 83. — P. 545 – 551.
15. Зубков А. А. Интенсификация горных работ и снижение рисков эксплуатации рудного месторождения системами разработки с твердеющей закладкой при переходе к новому технологическому укладу: автореф. дисс. ... д-ра техн. наук. — Магнитогорск, 2022. — 360 с.
16. Zhou J., Zhang Y., Li C., He H., and Li X. Rockburst prediction and prevention in underground space excavation, Underground Space, 2024, Vol. 14. — P. 70 – 98.
17. Oliver L.C., Sampara P., Pearson D., Martell J., and Zarnke A. M. Sarcoidosis in Northern Ontario hard-rock miners: A case series, Am. J. Ind. Med., 2022, Vol. 65, No. 4. — P. 268 – 280.
18. Козырев А. А., Кузнецов Н. Н., Макаров А. Б. О критериях удароопасности горных пород // Горн. пром-сть. — 2023. — № S1. — С. 61 – 68.
19. Раимжанов Б. Р., Хасанов А. Р., Фарманов О. Э. Исследование геодинамического состояния массива горных пород с целью прогнозирования горных ударов // ГИАБ. — 2021. — № 10. — С. 29 – 41.
20. Сидоров Д. В., Потапчук М. И., Сидляр А. В. Прогнозирование удароопасности тектонически нарушенного рудного массива на глубоких горизонтах николаевского полиметаллического месторождения // Зап. Горн. института. — 2018. — Т. 234. — С. 604 – 611.
21. Ерёменко А. А., Конурин А. И., Штирц В. А., Приб В. В. Выявление зон повышенного горного давления на удароопасном железорудном месторождении // Горн. журн. — 2020. — № 1. — С. 78 – 81.
22. Oparin V. N., Karpov V. N., Timonin V. V., and Konurin A. I. Evaluation of the energy efficiency of rotary percussive drilling using dimensionless energy index, J. Rock Mech. and Geotech. Eng., 2022, No. 14. — P. 1486 – 1500.
23. Орлов Д. В., Конурин А. И., Кудря А. О., Неверов С. А. Идентификация структуры горных пород на основе сегментации цифровых изображений // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2022. — Т. 9. — № 3. — С. 128 – 135.
24. Барышников В. Д., Барышников Д. В. Контроль сдвижений и деформаций породного массива в окрестности горных выработок // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. — 2023. — № 3. — С. 394 – 403.
25. Ma T. H., Tang C. A., Tang S. B., Kuang L., Yu Q., Kong D.-Q., and Zhu X. Rockburst mechanism and prediction based on microseismic monitoring, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2018, Vol. 110. — P. 177 – 188.
26. Zhang X., Nguyen H., Bui X. N., Le H. A., Nguyen-Thoi T., Moayedi H., and Mahesh V. Evaluating and predicting the stability of roadways in tunnelling and underground space using artificial neural network-based particle swarm optimization, Tunnelling and Underground Space Technol., 2020, Vol. 103. — 103517.
27. Bui X. N., Nguyen H., Choi Y., Nguyen-Thoi T., Zhou J., and Dou J. Prediction of slope failure in open-pit mines using a novel hybrid artificial intelligence model based on decision tree and evolution algorithm, Scientific Reports, 2020, Vol. 10. — 9939.
28. Zhang H., Xia Y., Lin M., Huang J., and Yan Y. A three-step rockburst prediction model based on data preprocessing combined with clustering and classification algorithms, Bull. Eng. Geology Env., 2024, Vol. 83 — 266.
29. Токарев Д. М., Городничев М. Г. Обнаружение аномалий на основе машинного обучения с использованием сочетания алгоритмов k-mean и smo // Телекоммуникации и информационные технологии. — 2023. — Т. 10. — № 1. — С. 5 – 13.
ГОРНАЯ ЭКОЛОГИЯ И НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЕ
УДК 528.854
АЛГОРИТМ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ФИТОЦЕНОЗОВ ЕСТЕСТВЕННОЙ БИОТЫ ЗЕМЛИ НА ТЕРРИТОРИЯХ ДЕПОНИРОВАНИЯ ТЕХНОГЕННОЙ ПЫЛИ ДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Ю. П. Галченко, К. С. Цыгулев, Ю. А. Озарян, Т. В. Кожевникова, С. А. Орлов
Институт проблем комплексного освоения недр РАН,
E-mail: schtrek33@mail.ru, Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия
Вычислительный центр ДВО РАН,
E-mail: kirill.tsygulev@mail.ru, ул. Ким Ю Чена, 65, 680000, г. Хабаровск, Россия
Институт горного дела ДВО РАН,
E-mail: ozaryanigd@gmail.com, ул. Тургенева, 51, 680000, г. Хабаровск, Россия
Представлен алгоритм оценки состояния растительности в области угольного пылевого загрязнения. Описывается решение двух задач: выделение области пылевого загрязнения путем расчета индекса Enhanced Coal Dust Index и последующей кластеризации данных с выбором соответствующих кластеров; расчет средних значений вегетационных индексов в кластере для анализа состояния растительности. При кластеризации применялся метод поиска восхождения к вершине. В качестве исходных данных использовались снимки со спутника Sentinel-2 за весенний и летний периоды времени. Для апробации алгоритма рассматривалась территория Ургальского угольного разреза Хабаровского края. Результаты апробации в рамках одного года показали ухудшение состояния растительности по мере приближения к области карьера.
Дистанционное зондирование Земли, спутниковый снимок, геоэкологический мониторинг, пылевое загрязнение, растительность, кластеризация, вегетационные индексы
DOI: 10.15372/FTPRPI20250319
EDN: SSBGJW
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Mao Y., Baodong M., Liu S., Wu L., Zhang X., and Yu M. Study and validation of a remote sensing model for coal extraction based on reflectance spectrum features, Canadian J. Remote Sensing, 2014, Vol. 40, No. 5. — P. 327 – 335.
2. Xia N., Hai W., Song G., and Tang M. Identification and monitoring of coal dust pollution in Wucaiwan mining area, Xinjiang (China) using Landsat derived enhanced coal dust index, Plos one, 2022, Vol. 17, No. 4. — e0266517.
3. Опарин В. Н., Потапов В. П., Гиниятуллина О. Л., Андреева Н. В., Счастливцев Е. Л., Быков А. А. Оценка пылевого загрязнения атмосферы угледобывающих районов Кузбасса в зимний период по данным дистанционного зондирования Земли // ФТПРПИ. — 2014. — № 3. — С. 126 – 137.
4. Опарин В. Н., Потапов В. П., Гиниятуллина О. Л., Быков А. А., Счастливцев Е. Л. Комплексный мониторинг техногенной нагрузки на атмосферу горнопромышленного региона // ФТПРПИ. — 2017. — № 5. — С. 162 – 168.
5. Стручкова Г. П., Крупнова Т. Г., Тихонова С. А., Капитонова Т. А. Исследование загрязнения снежного покрова угледобывающих районов с использованием спектральных характеристик // ГИАБ. — 2021. — № 12-1. — С. 195 – 203.
6. Михайлюкова П. Г., Петраков Д. А., Тутубалина О. В., Зимин М. В., Викулина М. А. Анализ загрязненности снежного покрова арктических городов на основе спутниковых измерений альбедо // ИнтерКарто. ИнтерГИС. — 2021. — Т. 27. — Ч. 1. — С. 394 – 408.
7. Тигеев А. А., Аксенов Н. В., Московченко Д. В., Пожитков Р. Ю. Оценка пылевого загрязнения атмосферы наземными и дистанционными методами (на примере г. Тобольск) // Географ. вестн. — 2021. — № 2 (57). — С. 121 – 134.
8. Yu H. and Zahidi I. Environmental hazards posed by mine dust, and monitoring method of mine dust pollution using remote sensing technologies: An Overview, Science of the Total Environment, 2023, Vol. 864. — 161135.
9. Nie X., Hu Z., Ruan M., Zhu Q., and Sun H. Remote-sensing evaluation and temporal and spatial change detection of ecological environment quality in coal-mining areas, Remote Sensing, 2022, Vol. 14, No. 2. — 345.
10. Зеньков И. В., Хунг Ч. Л., Анищенко Ю. А. Исследование горных работ и процессов восстановительной экологии на месторождениях угля во Вьетнаме по данным дистанционного зондирования // Уголь. — 2022. — № 7 (1156). — С. 21 – 24.
11. Озарян Ю. А., Васянович Ю. А. Основные экологические аспекты технологии освоения угольного месторождения (на примере Буреинского угольного разреза) // ГИАБ. — 2020. — № 1. — С. 15 – 25.
12. Ma B., Yang X., Yu Y., Shu Y., and Che D. Investigation of vegetation changes in different mining areas in Liaoning Province, China, using multisource remote sensing data, Remote Sensing, 2021, Vol. 13, No. 24. — 5168.
13. Yang X., Lei S., Zhao Y., and Cheng W. Use of hyperspectral imagery to detect affected vegetation and heavy metal polluted areas: A coal mining area, China, Geocarto Int., 2022, Vol. 37, No. 10. — P. 2893 – 2912.
14. Liu H. Q. and Huete A. A feedback based modification of the NDVI to minimize canopy background and atmospheric noise, IEEE Transactions on Geosci. and Remote Sensing, 1995, Vol. 33, No. 2. — P. 457 – 465. https://doi.org/10.1109/36.377946.
15. Huete A., Justice C., and Liu H. Development of vegetation and soil indices for MODIS-EOS, Remote Sensing Environment, 1994, Vol. 49, No. 3. — P. 224 – 234.
16. Hernando L., Mendiburu A., and Lozano J. A. Hill-Climbing algorithm: let's go for a walk before finding the optimum, IEEE Congress Evolutionary Computation (CEC), IEEE, 2018. — P. 1 – 7.