ГЕОМЕХАНИКА
УДК 622.23.05, 532.685, 532.592
ДЕБИТ ФЛЮИДА ПРИ ГИДРОИМПУЛЬСНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
НА ПРИЗАБОЙНУЮ ЗОНУ СКВАЖИНЫ НЕФТЯНОГО ПЛАСТА
Д. С. Евстигнеев, М. В. Курленя, В. И. Пеньковский, А. В. Савченко
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: sav@eml.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН,
E-mail: penkov@hydro.nsc.ru, просп. Лаврентьева, 15, 630090, г. Новосибирск, Россия
Приведено решение задачи фильтрации нефти в продуктивном пласте с заданным и изменяющимся во времени перепадом давления между нагнетательной и добывающей скважиной. Определена зона капиллярного запирания нефти водой в призабойной зоне скважины. Предложен алгоритм расчета давления флюида на забой скважины по показаниям эхолота, установленного на устье скважины. Оценена зона проникновения колебаний давления в пласте и показано их влияние на увеличение дебита скважины.
Нефтяная залежь, импульсы давления, двухфазная фильтрация, призабойная зона
DOI: 10.15372/FTPRPI20190301
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Иванников В. И. Кольматация и декольматация призабойной зоны пласта в скважинах // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. — 2011. — № 4. — С. 56 – 60.
2. Насыбуллин А. В., Войкин В. Ф. К определению дебита горизонтальной скважины на установившемся режиме в элементе заводнения // Георесурсы. — 2015. — Т. 2. — № 4 (63). — С. 35 – 38.
3. Дьячук И. А. Оценка скорости накопления остаточной нефти в стволах простаивающих высокообводненных скважин // Георесурсы. — 2015. — № 1 (60). — С. 70 – 78.
4. Ерофеев А. А., Мордвинов В. А. Изменение свойств призабойной зоны скважины в процессе разработки Бобриковской залежи Уньвинского месторождения // Вестн. ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. — 2012. — С. 57 – 62.
5. Сулейманов Б. А., Байрамов М. М., Мамедов M. Р. Планирование проведения кислотных обра-боток в горизонтальных скважинах // Нефтепромысловое дело. — 2004. — № 9. — С. 45 – 48.
6. Сырьев В. И., Янукян А. П. Применение кислотных обработок скважины для интенсификации добычи нефти // Современные условия взаимодействия науки и техники: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф. — 2017. — Т. 3. — С. 219 – 221.
7. Карпов А. А. Повышение эффективности кислотных обработок высокообводненных скважин в трещиновато-поровых карбонатных коллекторах: автореф. дис. … канд. техн. наук. — Уфа, 2005. — 23 с.
8. Ковалева Л. А., Зиннатуллин Р. Р., Шайхисламов Р. Р. К исследованию влияния температуры обработки на конечную вязкость нефтяных сред // Теплофизика высоких температур. — 2010. — Т. 48. — № 5. — С. 796 – 798.
9. Гуськова И. А., Гумерова Д. М. Реологические исследования влияния термического воздействия на свойства нефти и промысловых водонефтяных эмульсий // Газовая пром-сть. — 2014. — № S708. — С. 104 – 106.
10. Harris M. H. The effect of perforating on well productivity, J. of Petroleum Technology, 1966, Vol. 18, No. 4. — Р. 518 – 528.
11. Хижняк Г. П., Амиров А. М., Мошева А. М., Мелехин С. В., Чижов Д. Б. Влияние смачиваемо-сти на коэффициент вытеснения нефти // Вестн. ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. — 2013. — № 6. — С. 54 – 63.
12. Morrow N. R. Wettability and its effect in on oil recovery, J. of Petroleum Technology, 1990, Vol. 42, No. 12. — Р. 1476 – 1484.
13. Pen’kovskii V. I. and Korsakova N. K. Effect of wave action on near-well zone cleaning, J. Phys., Conf. Ser., 2017, Vol. 894. — Paper 012072.
14. Савченко А. В. Совершенствование скважинной технологии гидроимпульсного воздействия на горные породы при добыче полезных ископаемых: дис. … канд. техн. наук. — Новосибирск, 2009. — 130 с.
15. Чередников Е. Н., Савченко А. В. Скважинные гидроударные системы для сейсмического воздействия на продуктивные пласты // ГИАБ. — 2011. — № 8. — С. 362 – 368.
16. Pen’kovsky V. I., Korsakova N. K., Simonov B. F., and Savchenko A. V. Residual oil pockets and their stimulation in productive formations, J. of Min. Sci., 2012, Vol. 48, No. 5. — P. 803 – 811.
17. Kurlenya M. V., Pen’kovsky V. I., Savchenko A. V., Evstigneev D. S., and Korsakova N. K. Development of method for stimulating oil inflow to the well during field exploitation, J. of Min. Sci., 2018, Vol. 54, No. 3. — P. 414 – 422.
18. Роберт Эрлагер мл. Гидродинамические методы исследования скважин. — Ижевск: АНО “Ин-т комп. исследований”, 2006. — 511 с.
19. Трусов А. В., Овчинников М. Н., Марфин Е. А. Особенности распространения и характеристики фильтрационных волн давления при использовании локально-неравновесных моделей // Георесурсы. — 2012. — № 4 (46). — С. 44 – 48.
20. Бузинов С. Н., Умрихин И. Д. Исследование пластов и скважин при упругом режиме фильтра-ции. — М.: Недра, 1964. — 273 с.
21. Овчинников М. Н. Интерпретация результатов исследований пластов методом фильтрационных волн давления. — Казань: Новое знание, 2003. — 84 с.
22. Данаев Н. Т., Корсакова Н. К., Пеньковский В. И. Многофазная фильтрация и электромагнитное зондирование скважин. — Алматы: Эверо, 2014. — 215 с.
23. Rainer H. Multiphase flow and transport processes in the subsurface: a contribution to the modeling of hydrosystems, Springer, 1997. — 367 p.
24. Brooks R. H. and Corey A. T. Hydraulic properties of porous media, Hydrology Paper No. 3, Colorado, Colorado State University, 1964. — 30 p.
25. Евстигнеев Д. С. Применение метода адаптивных разностных сеток к задаче двухфазной фильтрации при разработке нефтяных месторождений // Интерэкспо Гео-Сибирь. — 2017. — Т. 2. — № 2. — С. 336 – 341.
26. Ржевкин С. Н. Курс лекций по теории звука. — М.: МГУ, 1960. — 335 с.
27. Mohamed S. Ghidaoui, Ming Zhao, Duncan A. McInnis, and David H. Axworthy A review of water hammer theory and practice, Applied Mechanics Reviews, 2005, Vol. 58, No. 1. — P. 49 – 76.
28. Селезнев В. Е., Алешин В. В., Прялов С. Н. Математическое моделирование трубопроводных сетей и систем каналов: методы, модели и алгоритмы. — М.: МАКС Пресс, 2007. — 695 с.
29. Churchill S. W. Friction factor equation spans all fluid-flow regimes, Chem. Eng., 1997, Vol. 84, No. 24. — P. 91 – 92.
30. Blackstock D. T. Fundamentals of physical acoustics, John Wiley & Sons, 2000. — 568 p.
31. Pierce A. D. Acoustics: an introduction to its physical principles and applications, Springer Int. Publishing, Ed. 3, 2019. — 768 p.
32. Полубаринова-Кочина П. Я. Теория движения грунтовых вод. — М.: Наука, 1977. — 664 c.
33. Щелкачев В. Н. Избранные труды. — М.: Недра, 1990. — Т. 1. — 339 с.
34. Щелкачев В. Н. Разработка нефтеводоносных пластов при упругом режиме. — М.: Гостопиздат, 1959. — 357 с.
35. Чарный И. А. Расчет дебита несовершенной скважины перед прорывом подошвенной воды или верхнего газа // ДАН СССР. — 1953. — Т. 92. — № 1. — С. 17 – 20.
36. Мищенко И. Т. Скважинная добыча нефти. — М.: “Нефть и газ” РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2003. — 816 с.
37. Лебедев Н. Н. Специальные функции и их приложения. — СПб.: Лань, 2010. — 368 с.
УДК 550.34; 622.83
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И СТЕПЕНИ ВОДОНАСЫЩЕНИЯ НА ИЗМЕНЕНИЕ УПРУГИХ СВОЙСТВ СКАЛЬНЫХ ПОРОД ПРИ ПЕРЕХОДЕ ИЗ ТАЛОГО В МЕРЗЛОЕ СОСТОЯНИЕ
С. В. Сукнев
Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН,
E-mail: suknyov@igds.ysn.ru, просп. Ленина, 43, 677980, г. Якутск, Россия
Исследованы упругие свойства вмещающих пород на месторождении алмазов трубки “Ботуобинская” с помощью стандарта организации СТО 05282612–001–2013. Стандарт разработан на основе оригинальной методики, которая позволяет определять статические упругие свойства при изменении температуры или влажности материала, что не предусмотрено действующими российскими и международными стандартами, но имеет важное практическое значение для проектирования горных сооружений в криолитозоне. Испытание проводится путем многократного нагружения образца в диапазоне малых обратимых деформаций, что позволяет повысить точность измерений и физически корректно оценить влияние температуры и степени водонасыщения на изменение свойств материала при переходе из талого состояния в мерзлое. На основе анализа полученных экспериментальных данных установлены закономерности изменения упругих свойств скальных пород в широком диапазоне температур. Отмечено, что изменение упругих свойств в зависимости от степени водонасыщения носит существенно нелинейный характер.
Скальные породы, сжатие, модуль упругости, коэффициент Пуассона, степень водонасыщения, низкие температуры
DOI: 10.15372/FTPRPI20190202
Работа выполнена в рамках программы фундаментальных исследований СО РАН (проект № 0382–2018–0002) и при финансовой поддержке РФФИ (проект № 15–45–05014).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Mellor M. Mechanical properties of rocks at low temperatures, Permafrost: North American contribution to the Second Int. Conf. (Yakutsk, USSR, July 13 – 28, 1973), Washington, Nat. Acad. Sci., 1973. — P. 334 – 344.
2. Inada Y. and Yokota K. Some studies of low temperature rock strength, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstr, 1984, Vol. 21, No. 3. — P. 145 – 153.
3. Sarkka P. and Polla J. Strength and deformation characteristics of a gabbro rock between – 10 °C and – 60 °C, Safety and environmental issues in rock engineering: Proc. Int. Symp. Eurock 93 (Lisbon, Portugal, June 21 – 24, 1993), Rotterdam, Balkema, 1993, Vol. 1. — P. 371 – 377.
4. Yamabe T. and Neaupane K. M. Determination of some thermo-mechanical properties of Sirahama sandstone under subzero temperature condition, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2001, Vol. 38, No. 7. — P. 1029 – 1034.
5. Liu Q. S., Xu G. M., Hu Y. H., and Chang X. Study on basic mechanical behaviors of rocks at low temperatures, Key Engineering Materials, 2006, Vol. 306 – 308. — P. 1479 – 1484.
6. Chen Y., Azzam R., Wang M., Xu S., and Chang L. The uniaxial compressive and tensile tests of frozen saturated clay in Shanghai area, Environ. Earth Sci., 2011, Vol. 64, No. 1. — P. 29 – 36.
7. Kodama J., Goto T., Fujii Y., and Hagan P. The effects of water content, temperature and loading rate on strength and failure process of frozen rocks, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2013, Vol. 62. — P. 1 – 13.
8. Al-Omari A., Brunetaud X., Beck K., and Al-Mukhtar M. Coupled thermal–hygric characterisation of elastic behaviour for soft and porous limestone, Constr. Build. Mater, 2014, Vol. 62. — P. 28 – 37.
9. ГОСТ 28985–91. Породы горные. Метод определения деформационных характеристик при одноосном сжатии. — М.: Изд-во стандартов, 2004. — 11 с.
10. ASTM D7012–10. Standard test method for compressive strength and elastic moduli of intact rock core specimens under varying states of stress and temperatures, West Conshohocken, ASTM Int., 2010.
11. DIN EN 14580:2005–07. Prufverfahren fur Naturstein — Bestimmung des statischen Elastizitatsmoduls, Berlin: Deutsches Institut fur Normung e.V., 2005.
12. ISRM suggested methods. Rock characterization testing and monitoring / Ed. E. T. Brown, Oxford: Pergamon Press, 1981.
13. Martin C. D. and Chandler N. A. The progressive fracture of Lac du Bonnet granite, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr, 1994, Vol. 31, No. 6. — P. 643 – 659.
14. Eberhardt E., Stead D., Stimpson B., and Read R. S. Identifying crack initiation and propagation thresholds in brittle rock, Can. Geotech. J., 1998, Vol. 35, No. 2. — P. 222 – 233.
15. Hakala M., Kuula H., and Hudson J. A. Estimating the transversely isotropic elastic intact rock properties for in situ stress measurement data reduction: a case study of the Olkiluoto mica gneiss, Finland, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2007, Vol. 44, No. 1. — P. 14 – 46.
16. Сукнев С. В. Методика определения статического модуля упругости и коэффициента Пуассона при изменении температуры образца // ГИАБ. — 2013. — № 8. — С. 101 – 105.
17. Сукнев С. В. Определение статических упругих свойств горных пород при изменении температуры // ФТПРПИ. — 2016. — № 2. — С. 161 – 171.
18. Сукнев С. В. Опыт разработки и применения стандарта организации для определения упругих свойств горных пород // Горн. журн. — 2015. — № 4. — С. 20 – 25.
УДК 539.41 + 620.17
ИССЛЕДОВАНИЕ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ СЛОЯ ГЕОМАТЕРИАЛА ПРИ СДВИГОВОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ
Г. Г. Кочарян, К. Г. Морозова, А. А. Остапчук
Институт динамики геосфер РАН, E-mail: ostapchuk@idg.chph.ras.ru,
Ленинский проспект, 38, корп. 1, 119334, г. Москва, Россия
Представлен новый метод анализа данных акустической эмиссии, сопровождающей подготовку динамических срывов, основанный на анализе волновой формы излучаемых акустических импульсов. Кластеризация импульсов по параметру волновой формы показывает, что в зоне локализации деформаций происходят разномасштабные процессы, характеризующиеся различными скейлинговыми соотношениями. Все классы акустических импульсов подчиняются степенному амплитудно-частотному распределению. Если для акустических импульсов с резким вступлением скейлинговые соотношения не изменяются по мере подготовки динамических срывов, то акустические импульсы с плавным вступлением демонстрируют их нелинейное изменение. На заключительной стадии подготовки динамического срыва наблюдается увеличение относительного количества акустических импульсов с плавным вступлением и их амплитуды.
Акустическая эмиссия, волновая форма, прерывистое скольжение, амплитудно-частотное распределение, динамический срыв
DOI: 10.15372/FTPRPI20190302
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 17–77–10071) и РФФИ (проекты № 17–05–01271, 19–05–00378).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Опарин В. Н., Усольцева О. М., Семенов В. Н., Цой П. А. О некоторых особенностях эволюции напряженно-деформированного состояния образцов горных пород со структурой при их одноосном нагружении // ФТПРПИ. — 2013. — № 5. — С. 3 – 19.
2. Лавров В. В., Шкуратник В. Л. Акустическая эмиссия при деформировании и разрушении горных пород (обзор) // Акуст. журн. — 2005. — Т. 51. — № 7. — С. 6 – 18.
3. Востриков В. И., Усольцева О. М., Цой П. А., Семенов В. Н. Особенности развития процессов деформирования и микросейсмической эмиссии при нагружении образцов горных пород до разрушения // Интерэкспо Гео-Сибирь. — 2016. — Т. 2. — № 3. — С. 45 – 49.
4. Гиляров В. Л., Дамаскинская Е. Е., Кадомцев А. Г., Рассказов И. Ю. Анализ статистических параметров данных геоакустического мониторинга на месторождении “Антей” // ФТПРПИ. — 2014. — № 3. — С. 40 – 45.
5. Захаров В. Н. Сейсмоакустическое прогнозирование и контроль состояния и свойств горных пород при разработке угольных месторождений. — М.: ИГД им. А. А. Скочинского, 2002. — 172 с.
6. Кольцов В. Н., Лукишов Б. Г., Коновалов Б. Д., Тер-Семенов А. А. Сейсмический метод контроля устойчивости бортов карьера Мурунтау // Горн. вестн. Узбекистана. — 2002. — № 2. — С. 27 – 28.
7. Адушкин В. В., Спивак А. А., Башилов И. П., Спунгин В. Г., Дубиня В. А., Ферапонтова Е. Н. Релаксационный контроль района Южных Альп, характеризующегося низкой устойчивостью горных склонов // Физика Земли. — 1993. — № 10. — С. 103 – 107.
8. Курленя М. В., Опарин В. Н., Востриков В. И. О формировании упругих волновых пакетов при импульсном возбуждении горных пород // ДАН. — 1993. — Вып. 333. — № 4. — С. 515 – 521.
9. Назаров Л. А. Определение свойств структурированного породного массива акустическим методом // ФТПРПИ. — 1999. — № 3. — С. 36 – 44.
10. Назарова Л. А., Назаров Л. А., Протасов М. И. Реконструкция объемных полей напряжений в углепородном массиве на основе решения обратной задачи по томографическим данным // ФТПРПИ. — 2016. — № 4. — С. 12 – 21.
11. Шкуратник В. Л., Николенко П. В., Кошелев А. Е. Спектральные характеристики акустической эмиссии при нагружении образцов каменного угля и их использование для прогноза разрушения // ФТПРПИ. — 2017. — № 5. — С. 23 – 28.
12. Лавриков С. В., Микенина О. А., Ревуженко А. Ф. Численное моделирование динамической разгрузки самонапряженных образцов геоматериалов // Триггерные эффекты в геосистемах: материалы IV Всерос. конф. с междунар. участием. — 2017. — С. 182 – 191.
13. Ревуженко А. Ф., Микенина О. А. Упруго-пластическая модель горной породы с внутренними самоуравновешенными напряжениями // ФТПРПИ. — 2018. — № 3. — С. 11 – 22.
14. Соболев Г. А., Пономарев А. В. Физика землетрясений и предвестники. — М.: Наука, 2003. — 270 с.
15. Shiotani T., Ohtsu M., and Ikeda K. Detection and evaluation of AE waves due to rock deformation, Construction and Building Materials, 2001, Vol. 15, No. 5 – 6. — P. 235 – 246.
16. Лавров А. В. Пространственная локализация разрушения как причина вариаций амплитудного распределения сигналов акустической эмиссии // Акуст. журн. — 2005. — Т. 51. — № 3. — С. 383 – 390.
17. Gutenberg B. and Richter C. F. Seismicity of the Earth and its associated phenomena, NJ, Princeton, Princeton University Press, 1949. — 273 p.
18. Касахара К. Механика землетрясений. — М.: Мир, 1985. — 264 с.
19. Zavyalov A. D. and Sobolev G. A. Analogy in precursors of dynamic events at different scales, Tectonophysics, 1988, Vol. 152, No. 3 – 4. — P. 277 – 282.
УДК 622.83, 622.271.33
ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПРИБОРТОВОГО МАССИВА КАРЬЕРА С КРУТОПАДАЮЩЕЙ СЛОИСТОСТЬЮ ГОРНЫХ ПОРОД
С. В. Цирель, А. А. Павлович, Н. Я. Мельников, Б. Ю. Зуев
Санкт-Петербургский горный университет, Е-mail: Pavlovich_aa@pers.spmi.ru,
21-я линия, д. 2, Васильевский остров, 199106, г. Санкт-Петербург, Россия
Приведены результаты физического моделирования бортов глубоких карьеров с использованием эквивалентных материалов. Выполнены поверочные расчеты методом предельного равновесия. Определены смещения в модели и рассчитаны коэффициенты запаса устойчивости откосов на всех этапах моделирования. Проанализирован характер деформирования и разрушения откосов от первых проявлений деформирования до полной потери устойчивости при различных прочностных показателях контактов слоев. Установлено, что механизм разрушения бортов с крутым падением слоев в массив определяется сдвиговой прочностью по контактам горных пород. При прочностных свойствах контактов, близких к прочностным свойствам массива, деформирование борта происходит по плавной криволинейной поверхности скольжения по механизму, близкому к изотропному откосу. При наличии контактов со сдвиговыми характеристиками, резко отличающимися в меньшую сторону от прочностных свойств массива, деформирование борта происходит путем изгиба с последующим опрокидыванием. При промежуточном варианте наиболее вероятен механизм разрушения, сочетающий изгибы слоев с их дальнейшим срезом по криволинейной поверхности.
Слоистость, борт карьера, физическое моделирование, эквивалентные материалы, коэффициент запаса, механизм разрушения, смещение
DOI: 10.15372/FTPRPI20190303
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 17–77–10101).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Фисенко Г. Л. Устойчивость бортов карьеров и отвалов. — М.: Недра, 1965. — 378 с.
2. Соколовский В. В. Статика сыпучей среды. — М.: Физматлит, 1960. — 242 с.
3. Галустьян Э. Л. Геомеханика открытых горных работ. — М.: Недра, 1992. — 272 с.
4. Мочалов А. М. Исследование деформаций бортов карьеров при оценке их устойчивости: автореф. дис. … канд. техн. наук. — Л.: ВНИМИ, 1967. — 198 с.
5. Ким Д. Н. Исследование влияния структуры на прочность массива пород и параметры карьеров: автореф. дис. … канд. техн. наук. — Свердловск: ВНИМИ, 1970. — 18 с.
6. Певзнер М. Е. Борьба с деформациями горных пород на карьерах. — М.: Недра, 1978. — 255 с.
7. Афанасьев Б. Г. Разработка научных основ расчета устойчивости слоистых прибортовых массивов на угольных разрезах: автореф. дис. … д-ра техн. наук. — СПб.: ВНИМИ, 1992. — 31 с.
8. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах. — СПб.: ВНИМИ, 1998. — 208 с.
9. Новикова Л. К. Расчет оптимальных параметров бортов угольных разрезов в условиях крутого залегания слоев горных пород: автореф. дис. … канд. техн. наук. — Караганда: КарГТУ, 1994. — 21 с.
10. Goodman R. E. and Bray J. W. Toppling of rock slopes, ASCE Specialty Conference on Rock Engineering for Foundations and Slopes, 1976, Vol. 2. — P. 201 – 234.
11. Цирель С. В., Павлович А. А., Зуев Б. Ю., Мельников Н. Я. Оценка устойчивости бортов карье-ров и откосов уступов при крутом несогласном с наклоном борта падении // Инновационные направления в проектировании горнодобывающих предприятий: геомеханическое обеспечение проектирования и сопровождения горных работ: материалы VIII Междунар. научн.-практ. конф. — СПб.: Горн. ун-т, 2017. — С. 171 – 182.
12. Guidelines for open pit slope design, Editors John Read, Peter Stacey, CRC Press, Balkema, 2009. — 509 р.
13. Mwango Bowa V., Xia Y., and Yan M. Toppling of the jointed rock slope with counter-tilted weak planes influenced by the response to local earthquakes, Int. J. Min. and Min. Eng., 2018, Vol. 9, No. 4. — P. 302 – 320.
14. Mitani Y., Esaki T., and Cai. Y. A numerical study about flexure toppling phenomenon on rock slope. Numerical modeling of discrete materials in geotechnical engineering, Civil Engineering, and Earth Sciences Conference, 2004. — P. 235 – 241.
15. Zheng Y., Chen C., Liu X. W., and Shen Q. Stability analysis of rock slopes against sliding or flexural-toppling failure, Bulletin of Engineering Geology and Environment, 2018, Vol. 77, No. 4. — P. 1383 – 1403.
16. Sun C., Chen C., Zheng Y., Xia K., and Zhang W. Topping failure analysis of anti-dip bedding rock slopes subjected to crest loads, World Academy of Science, Engineering and Technology Int. J. of Geotech. and Geol. Eng., 2018, Vol. 12, No. 11. — P. 670 – 678.
17. Цирель С. В., Павлович А. А. Проблемы и пути развития методов геомеханического обоснования параметров бортов карьеров // Горн. журн. — 2017. — № 7. — С. 39 – 45.
УДК 622.02:622’1 (001)
К ОЦЕНКЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ТРУДНОСТИ ЭКСКАВАЦИИ СМЕРЗАЮЩЕГОСЯ ВЗОРВАННОГО МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД
С. В. Панишев, Е. Л. Алькова, М. С. Максимов
Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН,
E-mail: bsdpsv@mail.ru, просп. Ленина, 43, 677980, г. Якутск, Россия
Установлены закономерности изменения механических характеристик неоднородной структуры смерзшихся геоматериалов в зависимости от гранулометрического состава, температуры, влажности и плотности упаковки образца. Выявлено, что основное влияние на прочность на срез, угол внутреннего трения и сцепление в образцах, структурно сопоставимых со взорванным массивом, оказывают температура, влажность и уплотнение. В диапазоне среднего размера включений образца 10 – 40 мм угол внутреннего трения снижается в ~ 2 раза, а показатель структурного сцепления во столько же раз увеличивается. Показано, что взорванный массив многолетнемерзлых пород, склонный к повторному смерзанию, является сложной средой, обладающей свойствами нарушенного и однородного массива.
Смерзание, прочность на срез, угол внутреннего трения, структурное сцепление, показатель трудности экскавации
DOI: 10.15372/FTPRPI20190304
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ржевский В. В. Процессы открытых горных работ. — М.: Недра, 1978. — 541 с.
2. Liu J., Lv P., Cui Y., and Liu J. Experimental study on direct shear behavior of frozen soil-concrete interface, Cold Regions Sci. and Tech., 2014, Vol. 104 – 105. — P. 1 – 6.
3. Lu P. and Liu J. An experimental study on direct shear tests of frozen soil-concrete interface Tiedao Xuebao, J. of the China Railway Society, 2015, Vol. 37, Issue 2. — P. 106 – 110.
4. Panishev S. V. and Kaimonov M. V. Technical approach to prediction of dragline productiveness in blasted rock handling at open pit mines in permafrost zone, J. of Min. Sci., 2018, Vol. 53, No. 4. — P. 702 – 707.
5. Anvari S. M., Shooshpasha I., and Kutanaei S. S. Effect of granulated rubber on shear strength of fine-grained sand, J. of Rock Mech. and Geotech. Eng., 2017, Vol. 9, Issue 5. — P. 936 – 944.
6. Цирель С. В., Гапонов Ю. С., Павлович А. А. Гранулометрический состав, сдвиговая прочность разрушенных горных пород и их влияние на устойчивость отвалов // ГИАБ. — 2013. — № 12. — 12 с.
7. Винокуров А. П. Исследование процессов смерзаемости горных пород в условиях месторождений криолитозоны // ГИАБ. — 2011. — № 10. — С. 75 – 82.
8. Маслов Н. Н. Инженерная геология. — М.: Стройиздат, 1941. — 431 с.
9. Вакулин А. А. Основы геокриологии. — Тюмень: ТюмГУ, 2011. — 220 с.
10. Алькова Е. Л., Панишев С. В., Козлов Д. С., Максимов М. С. Экспериментальные исследования прочности на срез мерзлых горных пород на образцах большого размера // Успехи современного естествознания. — 2016. — № 8. — С. 145 – 149.
12. Пат. 2629610 РФ, МПК G01N 33/24 (2006/01), B28B 11/06 (2006/01). Способ изготовления смерзшихся образцов, структурно сопоставимых с взорванным массивом горных пород / С. В. Панишев, С. А. Ермаков, Е. Л. Алькова, М. С. Максимов, Д. С. Козлов // Опубл. в БИ. — 2017. — № 25. — 7 с.
УДК 622.28
ЧИСЛЕННАЯ И АНАЛИТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА УСТОЙЧИВОСТЬ БОРТА РАЗРЕЗА ДОРЛИ (ИНДИЯ)
Инумула Сатьянараяна, Дж. Бади
Главное управление по безопасности горных работ DGMS,
E-mail: isatyanarayana@dgms.gov.in, 826001, г. Данбад, Индия
Департамент горной инженерии, ІІТ (ІSM),
E-mail: anandbudi@iitism.ac.in, 826004, г. Данбад, Индия
Рассмотрен ряд цифроаналитических моделей для эффективной оценки устойчивости борта разреза Дорли по проекту ОСР-ІІ (компания SCCL, Индия). Физико-механические свойства породного материала, необходимые для данных моделей, получены в лабораторных тестах на кернах пород, взятых непосредственно in situ. Исследовано влияние шести разных факторов путем изменения значений одного из них при сохранении значений других коэффициентов методом поочередного варьирования. Для анализа влияния каждого показателя на коэффициент безопасности FoS борта карьера использовались методы предельного равновесия, конечных элементов и конечных разностей. Результаты анализа по данным методикам показали хорошее соответствие коэффициента FoS с номинальной погрешностью < 1 %.
Устойчивость бортов разреза, методы LEM, FEM, FDM, коэффициент безопасности FoS, анализ устойчивости
DOI: 10.15372/FTPRPI20190305
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Yang G., Zhang Y., and Zhang Y. Variable modulus elastoplastic strength reduction method and its application to slope stability analysis, Chinese J. of Rock Mech. and Eng., 2009, Vol. 28, No. 7. — P. 1506 – 1512.
2. Wan L., Liu J., Zhao Z., Dong Y., and Cheng Z. Layered sensitivity analysis and weight determination of rock slope stability impacting factors, Water Resources and Hydropower Eng., 2012, Vol. 43, No. 3. — P. 59 – 62.
3. Wu L. D., Su A. J., Huo X., and Qi Z. Y. Comparison and analysis of slope safety factor by different limit equilibrium methods, Water Resources and Power, 2013, Vol. 31, No. 12. — P. 151 – 154.
4. Farias M. M., and Naylor D. J. Safety analysis using finite elements, Computer and Geotechnics, 1998, Vol. 22, No. 2. — P. 165 – 181.
5. Duncan J. M. State of the art: limit equilibrium and finite-element analysis of slopes, J. Geotech. Eng., 1996, Vol. 122, No. 7. — P. 577 – 596.
6. Kong B. F., Ruan H. N., Zhu Z. D., Yuan W. J., and Chen Z. Z. Slope stability analysis by strength reduction based on distinct element method, Yellow River, 2013, Vol. 35, No. 4. — P. 120 – 123.
7. Krahn J. The limits of limit equilibrium analysis, Canadian Geotechnical J., 2003, Vol. 40. — P. 643 – 60.
8. Cheng Y. M. and Lau C. K. Slope stability analysis and stabilization new methods and insight, Taylor and Francis e-Library, 2008.
9. Nuric A., Nuric S., and Lapandic I. Analysis of the overall slope stability on pit mine ’Moscanica’ in Zenica with methods Bishop and Morgenstern — Price, Proceedings 37th IOCMM, Technical faculty at Bor University of Belgrade and Copper Institute Bor, 2005. — P. 28 – 34.
10. Abramson L. W., Lee T. S., Sharma S., and Boyce G. M. Slope stability concepts, slope stability and stabilisation methods, Second edition, published by John Willey and Sons, 2002, Inc. — P. 329 – 461.
11. Petri R. and Stein W. Opencast mine slopes – Stability of slopes in opencast lignite mines, North Rhine-Westphalia, World of Mining Surface and Underground, 2012, Vol. 64. — P. 114 – 125.
12. Goldscheider M., Dahmen D., and Karcher C. Consideration of earthquakes in stability calculations for deep underwater final slopes, World of Mining-Surface and Underground, 2010, Vol. 62. — P. 252 – 261.
13. Martens P. N., Katz T., Ahmad S., and Fuchsschwanz M. Investigations on stabilization of hard coal waste dump in Vietnam, World of Mining-Surface and Underground, 2011, Vol. 63. — P. 265 – 274.
14. Abramson L. W., Lee T. S., Sharma S., and Boyce G. M. Slope Stability Concepts, Slope Stability and Stabilisation Methods, Second edition, published by John Willey and Sons, 2002, Inc. — P. 329 – 461.
15. Read J., and Stacey P. Guidelines for Open Pit Slope Design, CSIRO Publishing, 2009.
РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД
УДК 539.3 ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕГРАЛЬНОГО КРИТЕРИЯ РАЗРУШЕНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ НА РАСТЯЖЕНИЕ И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД
В. П. Ефимов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: efimov-pedan@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Апробирован метод определения прочностных характеристик горных пород в условиях растяжения, основанный на обработке данных разрушения образцов с осевыми отверстиями разного диаметра, нагруженных по диаметру. Результаты испытаний образцов горных пород и имитирующих их сред в виде кернов, имеющих осевое отверстие и разрушенных по диаметру, обработаны на основе интегрального критерия прочности Новожилова. Сравнение значений трещиностойкости и прочности на растяжение, полученных с использованием предложенного метода, с измеренными стандартным способом показывает хорошее согласие этих данных.
Разрушение, бразильский метод, прочность на растяжение, трещиностойкость, интегральный критерий прочности
DOI: 10.15372/FTPRPI20190306
Исследование выполнено в рамках проекта ФНИ (№ гос. регистрации АААА-А17–117122090002–5).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Fairhurst C. On the validity of the Brazilian test for brittle materials, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 1964, Vol. 1. — P. 535 – 546.
2. Введение в механику скальных пород. — М.: Мир, 1983. — 276 с.
3. Brawn E. T. and Trollope D. H. The failure of linear brittle materials under effective tensile stress, J. Rock Mech. Eng. Geol., 1967, Vol. 5. — P. 229 – 241.
4. Jaeger J. C. and Hoskins E. R. Stresses and failure in rings of rock loading in diametral tension or compression, J. Brit. J. Appl. Phys., 1966, Vol. 17. — P. 685 – 692.
5. Hudson J. A. Tensile strength and the ring test, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 1969, Vol. 6, Issue 1. — P. 91 – 97.
6. Mellor M. and Hawkes I. Measurement of tensile strength by diametral compression of disks and annuli, J. Eng. Geol., 1971, Vol. 5. — P. 173 – 222.
7. Новожилов В. В. О необходимом и достаточном критерии хрупкой прочности // ПММ. — 1969. — Т. 33. — Вып. 2. — С. 212 – 222.
8. Lajtai E. Z. Effect of tensile stress gradient on brittle fracture initiation, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 1972, Vol. 9. — P. 569 – 578.
9. Сукнев С. В., Новопашин М. Д. Применение градиентного подхода для оценки прочности горных пород // ФТПРПИ. — 1999. — № 4. — С. 54 – 60.
10. Леган М. А. О взаимосвязи градиентных критериев локальной прочности в зоне концентрации напряжений с линейной механикой разрушения // ПМТФ. — 1993. — Т. 34. — № 4. — С. 146 – 154.
11. Корнев В. М. Обобщенный достаточный критерий прочности. Описание зоны предразрушения // ПМТФ. — 2002. — Т. 43. — № 5. — С. 153 – 161.
12. Yao W., Xia K., and Li X. Non-local failure theory and two-parameter tensile strength model for semi-circular bending tests of granitic rocks, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2018, Vol. 110. — P. 9 – 18.
13. Ефимов В. П. Экспресс-метод оценки прочности на растяжение и трещиностойкости хрупких сред // ФТПРПИ. — 2003. — № 4. — С. 79 – 82.
14. Ефимов В. П. Испытания горных пород в неоднородных полях растягивающих напряжений // ПМТФ. — 2013. — Т. 54. — № 5. — С. 199 – 209.
15. Ефимов В. П. Определение прочности горных пород на растяжение по результатам испытаний дисковых образцов с центральным отверстием // ФТПРПИ. — 2016. — № 5. — С. 54 – 61.
16. Legan M. A. and Blinov V. A. Stress analysis for perforated cylinders with combined use of the boundary element method and nonlocal fracture criteria, J. Appl. Mech. and Tech. Phys., 2018, Vol. 59, No. 7. — P. 1227 – 1234.
17. Сукнев С. В. Разрушение хрупкого геоматериала с круговым отверстием при двухосном сжатии // ПМТФ. — 2015. — Т. 56. — № 6. — С. 166 – 172.
18. Джон Е. Сроули. Вязкость разрушения при плоской деформации. Разрушение. — Т. 4. — М.: Машиностроение, 1977. — С. 47 – 67.
ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622.271 + 272
ОСОБЕННОСТИ МЕТОДОЛОГИИ СОЗДАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ПРИРОДОПОДОБНЫХ ГОРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ОСВОЕНИИ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ АРКТИКИ
К. Н. Трубецкой, Ю. П. Галченко, Г. В. Калабин
Институт проблем комплексного освоения недр РАН, E-mail: schtrek33@mail.ru,
kalabin.g@gmail.com, Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия
Обсуждается проблема поиска путей преодоления антагонистических противоречий между техно- и биосферой при освоении минеральных ресурсов Арктики. Показано, что одним из основных путей развития геотехнологии в этих условиях является создание и применение природоподобных горных технологий. Установлено, что иерархический максимум влияния на разрушение естественной биоты криолитозоны связан с накоплением на земной поверхности твердых отходов горно-обогатительного передела, что предопределяет главенствующее значение реализации принципа замкнутого цикла обращения твердого вещества литосферы в кластере природоподобной горной технологии. Предложена и разработана идея согласования функциональной структуры технологии добычных работ с внутренним строением криогеоресурса и соотношением во времени и пространстве составляющих его компонентов.
Арктическая зона, биота, минерально-сырьевой комплекс, криолитозона, температурный ресурс, природоподобные технологии
DOI: 10.15372/FTPRPI20190307
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ “Ресурсы Арктики” (проект №18–05–70019/18).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ковальчук М. В., Нарайкин О. С. Природоподобные технологии — новые возможности и новые угрозы // Индекс безопасности. — 2017. — № 3 – 4 (118 – 119). — Т. 22. — С. 103 – 108.
2. Глобальное будущее 2045. Конвергентные технологии (НБИКС) и трансгуманистическая эволюция / под ред. Д. И. Дубровского. — М.: ООО “ИздатМБА”, 2013. — 272 с.
3. Трубецкой К. Н., Галченко Ю. П. Геоэкология освоения недр Земли и экогеотехнологии разработки месторождений. — М.: Научтехлитиздат, 2015. — 359 c.
4. Зональные типы биомов России: антропогенные и естественные процессы восстановления экологического потенциала ландшафтов / под ред. К. М. Петрова. — СПб.: СПбГУ, 2003. — 246 с.
5. Kuylentierna J. C. I., Rodhe M., Cinderby S., and Hicks K. Acidification in developing countries: ecosystem sensitivity and the critical load approach on a global scale, AMBIO, 2001, Vol. 30, No. 1. — P. 20 – 28.
6. Чантурия В. А., Вигдергауз В. Е. Электрохимия сульфидов: теория и практика флотации. — М.: Наука, 1993. — 206 с.
7. Васильев А. А., Дроздов Д. С., Маликова Г. В., Мельников В. П., Москаленко Н. Г., Орехов П. Т., Павлов А. В., Пономарева О. Е., Украинцева Н. Г. Динамика криолитозоны Российской Арктики в связи с изменениями климата. Экспедиционная деятельность в рамках Mill 2007/08. Т. 2. Экспедиции 2008 г. ААНИИС-П, 2009. — С. 98 – 103.
8. Калабин Г. В. Основной принцип новых технологий // Экоресурс. Руды России. — 2001. — № 3. — С. 78 – 81.
9. Ельчанинов Е. И. Проблемы управления термодинамическими процессами в зоне влияния горных работ. — М.: Наука, 1989. — 239 с.
10. Каплунов Д. Р., Рыльникова М. В. Возобновляемые источники энергии, как георесурс в системе техногенного преобразования недр // Горн. журн. — 2015. — № 9. — С. 44 – 49.
11. Рыльникова М. В., Галченко Ю. П. Возобновляемые источники энергии при комплексном освоении недр. — М.: ИПКОН РАН, 2015. — 122 с.
УДК 622.33:681.5
УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ДОБЫВАЕМОГО УГЛЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ СЛОЖНОСТРУКТУРНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Е. А. Хоютанов, В. Л. Гаврилов
Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН,
E-mail: khoiutanov@igds.ysn.ru, проспект Ленина, 43, 677980, г. Якутск, Россия
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: gvlugorsk@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Рассмотрена целесообразность учета звеньев цепочки “георесурс – разрез – обогатительная фабрика” как единого информационного, технологического и организационного пространства. Обоснованы методические подходы к совершенствованию управления потребительскими свойствами добываемого угля, в первую очередь его зольности, дифференцированной на ряд составляющих. На примере Эльгинского месторождения в Южной Якутии показаны возможности повышения полноты и качества отработки запасов угля на основе изучения структуры и приконтактных зон пластов. Предложены схемы управления зольностью при добыче угля за счет извлечения породных и высокозольных прослоев разной мощности. Представлены технологические схемы выемки угля или породных прослоев при разработке пластов малой мощности. Приведены рекомендации по отработке пластов, состоящих из угольных пачек с раз-личной зольностью и обогатимостью.
Уголь, зольность, управление, Эльгинское месторождение, качество, резервы, оценка
DOI: 10.15372/FTPRPI20190308
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Щадов М. И., Фрейдина Е. В., Ботвинник А. А., Дворникова А. Н. Системное управление качеством углей при открытой разработке месторождений // Уголь. — 2003. — № 2. — С. 15 – 20.
2. Фрейдина Е. В., Ботвинник А. А., Дворникова А. Н. Метод и оценка эффективности дифференциации запасов ископаемых углей по свойствам обогатимости // ФТПРПИ. — 2016. — № 4. — С. 94 – 108.
3. Колесников В. Ф., Корякин А. И., Стрельников А. В. Технология ведения выемочных работ с применением гидравлических экскаваторов. — Кемерово: Кузбассвузиздат, 2009. — 143 с.
4. Фрейдина Е. В., Ботвинник А. А., Дворникова А. Н. К выбору критерия соответствия качества угольной продукции требованиям потребителя // ГИАБ. — 2009. — № S5. — С. 90 – 101.
5. Косолапов А. И., Снетков Д. С. К вопросу управления качеством угля при разработке буроугольных месторождений Красноярского края // ГИАБ. — 2009. — № 8. — С. 110 – 116.
6. Сидорова Г. П. Методы оперативного контроля качества угля на Уртуйском буроугольном разрезе // ГИАБ. — 2006. — № 12. — С. 141 – 145.
7. Lazar M. and Faur F. Considerations on the influence of extraction technology of lignite in open pits over the production quality, SGEM, 2012, Vol. 1. — P. 503 – 510.
8. Земсков А. Н., Вишняк Б. А. К вопросу о создании автоматизированной системы усреднения ка-чества угля на разрезе “Ангренский” ОАО “Узбекуголь” // Горн. вестн. Узбекистана. — 2008. — № 1 (32). — С. 41 – 42.
9. Kayabasi Ali, Turer D., Yesiloglu-Gultekin N., and Gokceoglu Candan. Spatial distribution of coal quality parameters with respect to production requirements: an adaptive neuro-fuzzy application for the Can coal field (Turkey), Geocarto Int., 2016, Vol. 31. — P. 193 – 209.
10. Badani-Prado M. A., Kecojevic V., and Bogunovic D. Coal quality management model for dome storage (DS-CQMM), J. of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 2016, Vol. 116, No. 7. — P. 699 – 708.
11. Козлов В. А. Исследование значений показателя обогатимости для различных классов крупности угля Эльгинского месторождения // ГИАБ. — 2011. — № 5. — С. 127 – 130.
12. Авдохин В. М., Морозов В. В., Кузьмин А. В. Вакуумно-пневматическая сепарация труднообогатимых углей // Горн. журн. — 2008. — № 12. — С. 56 – 60.
13. Рубинштейн Ю. Б., Свонсон Э., Холужко М. Е., Шаоцян Ч., Цайя Д., Анастассакис Г., Боканьи Л., Сачдев Р. К., Бектурганов Н. С., Айбульдинов Е. К., Блашке В., Баик И., Де Кор-те Й. Д., Озбайоглы Г., Лорила М., Дженкинсон Д., Воробьев С. А. Современное состояние и тенденции развития углеобогащения в мире (обзор) // Горн. журн. — 2016. — № 6. — С. 4 – 55.
14. Корчевский А. Н. Исследование работы обогатительного комплекса на базе сепаратора СВП-5,5*1 на различных углях // Збагачення корисних копалин: научн.-техн. сб. — 2012. — № 51. — С. 108 – 113.
15. Yingde L. and Yanzhong W. Study on whole process quality control in coal production based on industry engineering, Proc. of 2008 Int. Conf. of Logistics Eng. and Supply Chain, 2008. — P. 886 – 890.
16. Srivastava R. R., Mohan S. R., and Verma S. Quality management of iron ore and coal by raw material division of Tata steel. Режим доступа: http://www.eoq.org/fileadmin/user_upload/Documents/Congress_ pro-ceedings/Budapest__June_2011/Proceedings/3_7_srivastava_s.pdf.
17. Webber T., Leite Costa J. F., and Salvadoretti P. Using borehole geophysical data as soft information in indicator kriging for coal quality estimation, Int. J. of Coal geology, 2013, Vol. 112. — P. 67 – 75.
18. Oliver M. A. and Webster R. A tutorial guide to geostatistics: computing and modelling variograms and kriging, Catena, 2014, Vol. 113. — P. 56 – 69.
19. Секисов Г. В., Якимов А. А., Чебан А. Ю. Технологическая углеминеральная однородность // Вестн. ЗабГУ. — 2017. — Т. 23. — № 9. — С. 32 – 44.
20. Benndorf J. Application of efficient methods of conditional simulation for optimising coal blending strategies in large continuous open pit mining operations, Int. J. of Coal Geology, 2013, Vol. 112. — P. 141 – 153.
21. Sun Z., Lu W., Xuan P., Li H., Zhang S., Niu S., and Jia R. Separation of gangue from coal based on supplementary texture by morphology, Int. J. of Coal Preparation and Utilization, 2019.
22. Karacan C. O. and Olea R. A. Mapping of compositional properties of coal using isometric log-ratio transformation and sequential Gaussian simulation — a comparative study for spatial ultimate analyses data, J. of Geochemical Exploration, 2018, Vol. 186. — P. 36 – 49.
23. Olea R. A. and Luppens J. A. Mapping of coal quality using stochastic simulation and isometric logratio transformation with an application to a Texas lignite, Int. J. of Coal Geology, 2015, Vol. 152, Part B. — P. 80 – 93.
24. Yuksel C., Thielemann T., Wambeke T., and Benndorf J. Real-time resource model updating for improved coal quality control using online data, Int. J. of Coal Geology, 2016, Vol. 162. — P. 61 – 73.
25. Хоютанов Е. А., Гаврилов В. Л. Методика оценки природной и технологической составляющих зольности добываемого угля // ФТПРПИ. — 2018. — № 5. — С. 88 – 100.
26. Батугин С. А., Гаврилов В. Л., Хоютанов Е. А. Геотехнологические подходы к управлению составляющими зольности угля при разработке сложноструктурных месторождений // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2016. — Т. 3. — №. 1. — С. 12 – 17.
27. Батугин С. А., Гаврилов В. Л., Хоютанов Е. А. Повышение полноты извлечения запасов сложноструктурных пластов с учетом зольности угля в приконтактных зонах // Вестн. ЗабГУ. — 2016. — Т. 22. — № 10. — С. 20 – 29.
28. Пат. 2514252 РФ. Способ извлечения забалансовых запасов при разработке угольных пластов / П. Н. Васильев, В. Л. Гаврилов, Е. А. Хоютанов // Опубл. в БИ. — 2014. — Бюл. № 12. — 5 с.
29. Zakharov E. V. and Kurilko A. S. Local minimum of energy consumption in hard rock failure in negative temperature range, J. Min. Sci., 2014, Vol. 50, No. 2. — P. 284 – 287.
30. Пат. 2514248 РФ. Способ подготовки к обогащению труднообогатимых углей / С. М. Ткач, П. Н. Васильев, В. Л. Гаврилов // Опубл. в БИ. — 2014. — Бюл. № 12. — 5 с.
31. Хоютанов Е. А., Батугин С. А., Гаврилов В. Л. Резервы управления природными и технологическими составляющими зольности угля сложноструктурных месторождений // Вестн. ЗабГУ. — 2017. — № 8. — С. 83 – 90.
УДК 622.512
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРОРЫВА ВОДЫ В ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩЕМ УГОЛЬНОМ ПЛАСТЕ ПРИ РАЗРАБОТКЕ НАД ОГРАНИЧЕННЫМ ВОДОНОСНЫМ ГОРИЗОНТОМ
Х. Т. Юй, Ш. Ю. Чжу, Я. Чэнь
Институт технологий предотвращения и контроля опасности шахтных вод,
Китайский университет горного дела и технологий,
Е-mail: yht0012@163.com, shyzhuqiao@163.com, 221116, г. Хучжоу, провинция Цзянсу, Китай
Для оценки риска прорыва воды в почву глубокозалегающего угольного горизонта, находящегося в процессе разработки и расположенного над ограниченным водоносным бассейном, район исследования был разделен на структуры по методу фрактальной размерности. Рассчитан коэффициент прорыва воды. Выполнено разбиение региона изолиниями по закону распределения этого коэффициента. Обнаружено, что на исследуемой территории структурно расчлененная область и опасная зона прорыва воды хорошо согласуются, увеличивая достоверность оценки риска прорыва воды. Результаты исследований имеют важное практическое значение для обеспечения безопасной и эффективной разработки второго пласта угольного горизонта.
Глубокозалегающий уголь, структурная сложность, фрактальная размерность, коэффициент прорыва воды, численное разделение
DOI: 10.15372/FTPRPI20190309
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Sun Y., Xu Z., Dong Q., Liu S., Gao R., and Jiang Y. Forecasting water disaster for a coal mine under the Xiaolangdi reservoir, J. of China University of Min. and Tech., 2008, Vol. 18, No. 4. — P. 516 – 520.
2. Nguyen Q., Nguyen V., Konietzky H., Nguyen Q., and Pham N. Numerical simulation of the influence of water inrush on underground coal mining stability in Vietnam, Mine Planning and Equipment Selection, Springer International Publishing, 2014. — P. 629 – 636.
3. Odintsev V. N. and Miletenko N. A. Water inrush in mines as a consequence of spontaneous hydrofracture, J. Min. Sci., 2015, Vol. 51, No. 3. — P. 423 – 434.
4. Li B., Wu Q., Duan X., and Chen M. Risk analysis model of water inrush through the seam floor based on set pair analysis, Mine Water and the Environment, 2018, Vol. 37, No. 2. — P. 281 – 287.
5. Yao D., Ren Y., Zhu W., Lu H., and Xu M. Classification of rock mass structure types of 10 coal floor in Suntuan mine based on fractal theory, Mine Safety and Environment Protection, 2007, Vol. 34, No. 2. — P. 26 – 28.
6. Huang C., Feng T., Wang W., and Liu H. Research on the failure mechanism of water-resisting floor affected by fault, J. of Min. and Safety Eng., 2010, Vol. 27, No. 2. — P. 219 – 227.
7. Wang J. and Wang X. Discussion on water inrush coefficient method applied to predict water inrush danger of seam floor based on Gaojiata mine as example, Coal Science and Technology, 2011, Vol. 39, No. 7. — P. 106 – 111.
8. Liu D. The study on the water inrush risk assessment of Ordovician limestone using water inrush coefficient method and its application in the huipodi coal mine, China Coal, 2016, Vol. 42, No. 5. — P. 118 – 120.
9. Mandelbrot B. The fractal geometry of nature, Birkhauser Verlag, 1982. — P. 468.
10. Xu Z., Xie H., and Wang J. Divisional dimension — comprehensive index for evaluating the complexity of mine fracture, J. of China University of Min. and Tech., 1996, Vol. 25, No. 3. — P. 11 – 15.
11. Barton C. and Larsen E. Fractal geometry of two dimensional fracture networks at Yucca Mountain, southwest Nevada, proc. Office of Scientific & Technical Information Technical Reports, 1985. — P. 77 – 84.
12. Gao R., Yan M., Zhang D., and Deng T. Research on evaluation method to structural complexity and its application, China Coal, 2013, Vol. 39, No. 6. — P. 28 – 30.
13. Diao S. and Chao H. Main topics of fractal research into earthquakes in China, a review, Fractals and Dynamic Systems in Geoscience, 1994. — P. 197 – 211.
14. Zuo R. and Carranza E. A fractal measure of spatial association between landslides and conditioning factors, J. of Earth Science, 2017, Vol. 28, No. 4. — P. 588 – 594.
15. Li R., Wang Q., Wang X., Liu X., Li J., and Zhang Y. Relationship analysis of the degree of fault complexity and the water irruption rate, based on fractal theory, Mine Water and the Environment, 2015, Vol. 36, No. 1. — P. 18 – 23.
16. Shi L., Li C., Gao W., and Wang D. Characteristics of Fracture Structure in Suncun Mine Field and Analysis of Influence on Water Inrush, Coal Technology, 2015, Vol. 34, No. 9. — P. 111 – 113.
17. Hou H., Shao L., Li Y., Li Z., Zhang W., and Wen H. The pore structure and fractal characteristics of shales with low thermal maturity from the Yuqia coalfield, northern Qaidam basin, northwestern China, Frontiers of Earth Science, 2018, Vol. 12, No. 1. — P. 148 – 159.
18. Xia Y., Fan H., Hu M., and Liu T. Fractal characteristics of fault structures in Huozhou mining area, J. of Xi’an Mining Institute, 1997, Vol. 17, No. 1. — P. 23 – 25.
19. Liu Y. Application of fractal theory in structural complexity evaluation of Huolinhe coalfield, Coal Technology, 2004, Vol. 23, No. 11. — P. 91 – 93.
20. He J. and Liu M. Simulation study on fractal characteristics of fault distribution, Coalfield Geology and Exploration, 2002, Vol. 30, No. 1. — P. 13 – 15.
21. Zhang X., Zhu Y., Chen S., Zhang J., Li W., and Zhou Y. Applying fractal theory to evaluate the structural complexity of the five districts of Tangshan mine, Safety in Coal Mines, 2012, Vol. 43, No. 6. — P. 164 – 167.
22. Guo X. and Shi L. Quantitative analysis of fault water inrush risk based on fault influence factor and fault fractal dimension characteristics, J. of Shandong University, 2014, Vol. 44, No. 5. — P. 58 – 64.
23. Wu Y., Ju Y., Hou Q., Pan J., Zhang Y., and Fan J. Application of fault’s information dimensions among different coal seams in the prediction of deep coal resources exploitation, J. of China Coal Society, 2010, Vol. 35, No. 8. — P. 1323 – 1330.
24. State Administration of Coal Mine Safety. Detailed rules for prevention and control of water in coal mines, Coal Industry Press, Beijing, 2018. — P. 64.
25. Zhang X., Cheng J., Li L., and Xue C. Multi-sources information fusion method and its applications in prediction of water inrush of Ordovician limestone aquifers in colliery, Science of Surveying and Mapping, 2006, Vol. 31, No. 6. — P. 146 – 148.
ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 669.743.27 : 669.054.83
ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ ПУЗЫРЬКОВ ГАЗА В ПРОЦЕССЕ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ФЛОТАЦИИ
В. А. Чантурия, Н. Л. Медяник, И. В. Шадрунова, О. А. Мишурина, Э. Р. Муллина
Институт проблем комплексного освоения недр РАН,
E-mail: shadrunova_@mail.ru, Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия
Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова,
E-mail: medyanikmagnitka@mail.ru, ул. Ленина, 38, 455000, г. Магнитогорск, Россия
Приведены результаты экспериментальных исследований условий формирования газовой дисперсии, образующейся в процессе электролитической флотации. Рассмотрены основные условия появления электролизных пузырьков газа. Представлен анализ влияния параметров процесса электролиза и электролитического состава водных растворов на дисперсионность и газонасыщенность электролизных растворов. Проанализированы факторы, влияющие на электрическое состояние поверхности пузырьков, выделяющихся в процессе электролиза.
Электролитическая флотация, пузырьки, газы, параметры процесса, извлечение
DOI: 10.15372/FTPRPI20190310
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Духин С. С., Эстрела-Льопис В. Р., Жалковский Э. К. Электроповерхностные явления и электро-фильтрование. — Киев: Наук. думка, 1985. — 288 с.
2. Зекель Р. М., Недосекин А. Г., Морозов А. Ф., Макаренко В. К. О роли размера пузырьков при электрофлотации гидратных осадков тяжелых металлов без реагентов-собирателей // Физико-химические методы повышения эффективности процессов переработки минерального сырья. — 1973. — С. 92 – 96.
3. Назарова Г. Н., Костина Л. В., Понурова Н. В. К вопросу о механизме взаимодействия металлсодержащих осадков с газовыми пузырьками при электролитической флотации // Физико-химические методы повышения эффективности процессов переработки минерального сырья. — 1973. — 116 с.
4. Мишурина О. А. Электрофлотационное извлечение марганца из гидротехногенных ресурсов горных предприятий // Вестн. Магнитогорского гос. техн. ун-та им. Г. И. Носова. — 2009. — № 3 (27). — С. 72 – 74.
5. Мелик-Гайказян В. И., Абрамов А. А., Рубинштейн Ю. Б., Емельянова Н. П., Юшина Т. И. Методы исследования флотационного процесса. — М.: Недра, 1990. — С. 28 – 45.
6. Рогов В. М. Применение электрокоагуляции-флотации для очистки сточных вод, содержащих высокодисперсные загрязнения: автореф. дис. … канд. техн. наук. — Новочеркасск, 1973. — 19 с.
7. Чантурия В. А., Шадрунова И. В., Медяник Н. Л., Мишурина О. А. Технология электрофлотационного извлечения марганца из техногенного гидроминерального сырья медноколчеданных месторождений Южного Урала // ФТПРПИ. — 2010. — № 3. — С. 89 – 96.
УДК 622.765.4
МЕТОД ВЫБОРА СТРУКТУРЫ И СОСТАВА УГЛЕВОДОРОДНОГО ФРАГМЕНТА МОЛЕКУЛЫ СОБИРАТЕЛЯ
С. А. Кондратьев
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: kondr@misd.nsc.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
На основе зависимости собирательной активности флотационного реагента от мощности поверхностного потока его физически закрепившихся форм, десорбированных с минеральной поверхности на границу раздела “газ – жидкость”, разработаны основы метода выбора структуры и состава молекулы собирателя. Метод позволяет раскрыть влияние особенностей строения и состава углеводородного фрагмента молекулы флотационного реагента-собирателя на извлечение полезного компонента и качество концентрата. На примере ряда известных собирателей (разветвленных карбоновых кислот, N-ацилированных аминокислот и оксакислот, а также регуляторов флотации несульфидных руд — оксиэтилированных алифатических спиртов) раскрыты причины их выбора в качестве собирателей и регуляторов для флотации апатита, кварца, гематита и магнетита. Установлено влияние некоторых особенностей строения углеводородного радикала на собирательную активность реагента: длины и расположения боковых цепей, расстояния между карбоксильной и амидной группами в N-ацилированных аминокислотах, количества оксиэтильных групп и их расположения в углеводородном фрагменте спирта или оксакислоты.
Флотационные реагенты-собиратели, структура углеводородного радикала, N-ацилированные аминокислоты, оксиэтилированные алифатические спирты
DOI: 10.15372/FTPRPI20190311
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 18–05–00361).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Zhong H., Liu G., Xia L., Lu Y., Hu Y., Zhao S., Yu X. Flotation separation of diaspore from kaolinite, pyrophyllite and illite using three cationic collectors, Min. Eng., 2008, Vol. 21. — P. 1055 – 1061.
2. Quast K. Flotation of hematite using C6 – C18 saturated fatty acids, Min. Eng., 2006, No. 19. — P. 582 – 597.
3. Кондратьев С. А., Семьянова Д. В. Связь структуры углеводородного радикала флотационного реагента с его собирательными свойствами // ФТПРПИ. — 2018. — № 6. — С. 145 – 151.
4. Кондратьев С. А. Влияние структуры углеводородного фрагмента оксигидрильных и катионных реагентов на их собирательную активность // Интерэкспо ГЕО-Сибирь. XIV Междунар. науч. конгр. “Недропользование. Горное дело. Направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. Геоэкология”: сб. материалов в 6 т. Т. 6. — Новосибирск: СГУГиТ, 2018. — С. 65 – 77.
5. Кондратьев С. А. Физическая форма сорбции реагента и ее назначение во флотации. — Новоси-бирск: Наука, 2018. — 184 с.
6. Алейников Н. А. Флотация апатита синтетическими карбоновыми кислотами // Обогащение руд. — 1962. — № 1. — С. 14 – 20.
7. Алейников Н. А., Никишин Г. И., Огибин Ю. П., Петров А. Д. Поверхностные свойства разветвленных алифатических кислот // Нефтехимия. — 1961. — Т. 1. — № 3. — С. 418 – 426.
8. Иванова В. А. Адсорбционные гидрофобизирующие структуры на поверхности апатита при его селективной флотациииз руд // Физические и химические основы переработки минерального сырья. — 1982. — С. 93 – 98.
9. Rosen M. J. The relationship of structure to properties in surfactants. IV. Effectiveness in surface or interfacial tension reduction, J. of Colloid and Interface Science, 1976, Vol. 56, No. 2. — P. 320 – 327.
10. Rosen M. J. Surfactants and interfacial phenomena, Reduction of Surface and Interfacial Tension by Surfactants, Hoboken, John Wiley & Sons, Inc., 2004, Chapter 5. — P. 208 – 242.
11. Алейников Н. А., Иванова В. А. Синтез и применение новых флотационных реагентов при обогащении руд // Обогащение руд и проблема безотходной технологии. — Л.: Наука, 1980. — С. 163 – 183.
12. Sis H., Chander S. Improving froth characteristics and flotation recovery of phosphate ores with nonionic surfactants, Min. Eng. — 2003, Vol. 16. — P. 587 – 595.
13. Giesekke E. W., Harris P. J. The role of polyoxyethylene alkyl ethers in apatite flotation at Foskor, Phalaborwa (South Africa), Min. Eng., 1994, Vol. 7, No. 11. — P. 1345 – 1361.
14. Pugh R. J. The interaction of polyethylene oxide non-ionic surfactant layers adsorbed on hydrophobic minerals, Int. J. of Min. Processing, 1991, Vol. 33. — P. 307 – 320.
15. Fuerstenau D. W., Modi H. J. Streaming potentials of corundum in aqueous organic electrolyte solutions, J. of the Electrochemical Society, 1959, Vol. 106, No. 4. — P. 336 – 341.
16. Omar Abdel-Aziem M. A., Abdel-Khalek Nagui A. Surface and thermodynamic parameters of cationic surfactants, J. Chem. Eng. Data, 1998, Vol. 43, No. 1. — P. 117 – 120.
17. Алейников Н. А., Жаринова Т. П., Никишин Г. И., Огибин Ю. Н., Петров А. Д. Флотационные свойства оксакарбоновых кислот ряда CnH2n+1OCOOH состава C11 — C18 // Журн. прикл. хим. — 1962. — Вып. 5. — С. 1108 – 1115.
УДК 622.7
ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГРАВИТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ СВИНЦОВО-ЦИНКОВОЙ РУДЫ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ШАЛКИЯ
Ш. А. Телков, И. Ю. Мотовилов, М. Б. Барменшинова, Н. Л. Медяник, Г. С. Даруеш
Казахский национальный исследовательский технический университет им. К. И. Сатпаева,
ул. Сатпаева, 22, 050013, г. Алматы, Казахстан
Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова,
E-mail: chem@magtu.ru, просп. Ленина, 38, 455000, г. Магнитогорск, Россия
Представлены результаты исследований гравитационного обогащения свинцово-цинковой руды месторождения Шалкия. С помощью фракционного анализа рассчитаны и построены кривые обогатимости типа Анри – Рейнгардта для машинного класса крупности 40 – 8 мм. Определены плотность разделения, необходимая для выделения легкой фракции, с минимально возможными потерями свинца и цинка, а также индексы гравитационной обогатимости. Установлено, что при гравитационном обогащении крупнокусковой руды в голове технологического процесса выделяются хвосты, с которыми удается извлекать двуокиси кремния, кальцита, углистого вещества. Потери свинца и цинка незначительные. Показано, что обогащение дробленой крупнокусковой руды необходимо осуществлять в тяжелых средах.
Свинец, цинк, фракционный анализ, кривые обогатимости типа Анри – Рейнгардта, индекс гравитационной обогатимости, легкая фракция, тяжелая фракция
DOI: 10.15372/FTPRPI20190312
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чантурия В. А. Научное обоснование и разработка инновационных процессов комплексной переработки минерального сырья // Горн. журн. — 2017. — № 11. — С. 7 – 13.
2. Конев А. В., Шульгина К. А., Миронова Ж. В. Проблемы переработки руд цветных металлов и золота с предварительным обогащением // Цветные металлы – 2013: сб. науч. ст. V междунар. конгр. — Красноярск: Версо, 2013. — С. 78 – 82.
3. Гришин И. А., Чижевский В. Б. Влияние конструктивных параметров гидроциклона на диаметр граничного зерна // Вестн. МГТУ им. Г. И. Носова. — 2003. — № 4 (4). — С. 35 – 37.
4. Конев А. В., Шульгина К. А., Миронова Ж. В. Повышение конкурентоспособности отечественной цветной металлургии с использованием предварительного обогащения // Цветные металлы – 2013: сб. науч. ст. V междунар. конгр. — Красноярск: Версо, 2013. — С. 675 – 679.
5. Штреслер К. А., Миронова Ж. В., Конев А. В., Киселева С. П. Повышение инвестиционного потенциала месторождений руд цветных металлов и золота предварительным обогащением // Зап. Горного института. — 2013. — Т. 205. — С. 280 – 284.
6. Лазич П., Станоев И., Микович Б. Прямое селективное флотирование минералов свинца, меди и цинка из полиметаллической руды месторождения “Подвирови” // ФТПРПИ. — 2010. — № 6. — С. 116 – 120.
7. Технологический регламент на проектирование обогатительной фабрики месторождения Шалкия. Engineering Dobersek GmbH, Германия, Мюнхенгладбах. — 2016. — 151 с.
8. Семушкина Л. П., Турысбеков Д. П., Тусупбаев Н. К., Бектурганов Н. С., Муханова А. А. Совершенствование технологии обогащения тонковкрапленной свинцово-цинковой руды месторождения Шалкия // Обогащение руд. — 2015. — № 2. — С. 8 – 14.
9. Асончик К. М., Жакселеков М. М. Исследование по уточнению схемы и показателей обогащения руды месторождения Шалкия // Обогащение руд. — 2009. — № 3. — С. 5 – 8.
10. Избасханов К. С., Жакселеков М. М., Ниязов А. А., Шалгымбаев С. Б., Ли Э. М. Полупромышленные испытания коллективной схемы обогащения полиметаллической руды месторождения Шалкия // Вестн. КазНТУ. — 2015. — № 5. — С. 311 – 320.
11. Леонов С. Б., Белькова О. Н. Исследование полезных ископаемых на обогатимость. — М.: Ин-термет инжиниринг, 2001. — 631 c.
12. ГОСТ 4790–80. Метод фракционного анализа. — М.: Недра, 1988. — 22 с.
13. Навроцки Е. Графоаналитические методы оценки работы гравитационных аппаратов: пер. с польск. — М.: Недра, 1980. — 253 с.
14. Райвич И. Д. Гравитационная обогатимость дробленых руд цветных металлов и расчет результатов их гравитационного обогащения: учеб. пособие. — Алма-Ата, 1985. — 82 с.
15. Райвич И. Д. Индекс гравитационной обогатимости полезных ископаемых // Изв. вузов. Цв. металлургия, 1977. — № 2. — С. 13 – 17.
УДК 622.793
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ТЕЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЙ СОХРАННОСТЬ ФЛОКУЛЯЦИОННЫХ СТРУКТУР
А. А. Лавриненко, Г. Ю. Гольберг
Институт проблем комплексного освоения недр им. акад. Н. В. Мельникова РАН,
E-mail: gr_yu_g@mail.ru, Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия
Рассмотрен механизм разрушения флокуляционных структур в минеральных суспензиях под действием сдвига. Установлена зависимость предельного динамического напряжения сдвига от диаметра частиц и расхода флокулянта. Рассчитано, что для сохранения флокуляционных структур максимальная допустимая скорость течения суспензии по трубопроводам диаметром 0.2 – 0.6 м при расходе флокулянта 50 г/т составляет в среднем 1.8 м/с, а для расходов 100 и 200 г/т — соответственно 2.6 и 3.9 м/с. Решена обратная задача — определены минимальные допустимые значения диаметра трубопровода. При объемном расходе суспензии 100 – 1000 м3/ч и расходе флокулянта 50 – 200 г/т эти значения находятся в пределах от 0.1 до 0.4 м. При прочих равных условиях увеличение расхода флокулянта в 2 раза для указанных пределов обусловливает уменьшение минимального допустимого диаметра трубопровода в среднем на 20 %.
Флокуляционные структуры, флокулянты, минеральные суспензии, режим течения, неизотропная турбулентность, напряжение сдвига, деструкция
DOI: 10.15372/FTPRPI20190313
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Борц М. А., Гупало Ю. П. Обезвоживание хвостов флотации угольных шламов. — М.: Недра, 1972. — 143 с.
2. Рулев Н. Н., Донцова Т. А., Небеснова Т. В. Парная энергия связи частиц и размер флокул, образующихся в турбулентном потоке // Химия и технология воды. — 2005. — Т. 27, № 1. — С. 21 – 37.
3. Taylor M. L., Morris G. E., Self P. G., and Smart R. St. C. Kinetics of adsorption of high molecular weight anionic polyacrylamide onto kaolinite: the flocculation process, J. of Colloid and Interface Sci., 2002, Vol. 250, No. 1. — Р. 28 – 36.
4. Jarvis P., Jefferson B., Gregory J., and Parsons S. A. A Review of floc strength and breakage, Water Research, 2005, Vol. 39, No. 14. — P. 3121 – 3137.
5. Liu S. X. and Glasgow L. A. Aggregate disintegration in turbulent jets, Water, Air, and Soil Pollution, 1997, Vol. 95, No. 1 – 4. — P. 257 – 275.
6. Heller H. and Keren R. Anionic polyacrylamide polymers effect on rheological behavior of sodium-montmorillonite suspensions, Soil Sci. Society of America J., 2002, Vol. 66, No. 1. — P. 19 – 25.
7. Shuxun Cui, Chuanjun Liu, and Xi Zhang. Simple method to isolate single polymer chains for the direct measurement of the desorption force, Nano Letters, 2003, Vol. 3, No. 2. — P. 245 – 248.
8. Haschke H., Miles M. J., and Koutsos V. Conformation of a single polyacrylamide molecule adsorbed onto a mica surface studied with atomic force microscopy, Macromolecules, 2004, Vol. 37, No. 10. — P. 3799 – 3803.
9. Wei Sun, Jun Long, Zhenghe Xu, and Jacob H. Masliyah. Study of Al(OH)3-polyacrylamide-induced pelleting flocculation by single molecule force spectroscopy, Langmuir, 2008, Vol. 24, No. 24. — P. 14015 – 14021.
10. Вигдергауз В. Е., Гольберг Г. Ю. Механическая деструкция флокуляционных структур под действием сдвига // ФТПРПИ. — 2013. — № 2. — С. 139 – 146.
11. Israelachvili J. N. Intermolecular and surface forces. Second edition, London, Acad. Press, 1992. — 450 p.
12. Рубинштейн Ю. Б., Яровая О. В., Гольберг Г. Ю., Новак В. И. Обоснование применения полиакриламидных флокулянтов для селективного разделения угольных шламов // Горн. журн. — 2011. — № 2. — С. 97 – 102.
13. Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика. — М.: Физматлит, 1959. — 700 с.
УДК 622.772
КОМБИНИРОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОБОГАЩЕНИЯ КВАРЦИТОВ ВОСТОЧНОГО САЯНА
А. И. Непомнящих, А. П. Жабоедов, М. Г. Волкова, А. М. Федоров, В. Н. Яшин
Институт геохимии им. А. П. Виноградова СО РАН,
ул. Фаворского, 1а, 664033, г. Иркутск, Россия
Байкальская финансово-промышленная компания,
E-mail: ainep@igc.irk.ru, ул. Ленина, 57, 670000, г Улан-Удэ, Россия
Представлены результаты исследований на обогатимость кварцитов Гарганского кварцитоносного района Восточного Саяна. На основе детального изучения структурно-текстурных характеристик, минеральных и флюидных включений химического состава кварцитов выделены две разновидности кварцитов Урда-Гарганского блока: осветленные сливные и углистые сливные. Обе разновидности легко обогащаются до уровня кварцевых концентратов глубокого обогащения. На основе кварцитов первой разновидности возможно получение прозрачного оптического кварцевого стекла, вторая — перспективное сырье для карботермического получения кремния.
Кварц, минеральные примеси, флюидные включения, кварцевый концентрат, кварцевое стекло
DOI: 10.15372/FTPRPI20190314
Исследование проведено в рамках государственного задания по Проекту IX.125.3.2.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гзогян Т. Н., Гзогян С. Р. Минерально-технологические свойства силикатных минералов с позиции их воздействия на обогащение железистых кварцитов // ФТПРПИ. — 2010. — № 6. — С. 121 – 125.
2. Серых Н. М., Фролов А. А. Из истории развития отраслевого направления работ на пьезооптическое, кварцевое и камнесамоцветное сырье // Разведка и охрана недр. — 2007. — № 10. — С. 2 – 9.
3. Соколов И. В., Смирнов А. А., Антипин Ю. Г., Барановский К. В., Рожков А. А. Ресурсосбе-регающая технология подземной разработки Кыштымского месторождения высокоценного кварца // ФТПРПИ. — 2015. — № 6. — С. 133 – 145.
4. Соколов И. В., Смирнов А. А., Антипин Ю. Г., Барановский К. В., Рожков А. А. Выбор оптимального варианта комбинированной системы разработки месторождения высокоценного кварца на основе моделирования // ФТПРПИ. — 2016. — № 6. — С. 124 – 133.
5. Воробьев Е. И., Спиридонов А. М., Непомнящих А. И., Кузьмин М. И. Сверхчистые кварциты Восточного Саяна (Республика Бурятия, Россия) // ДАН. — 2003. — Т. 390. — № 2. — С. 219 – 223.
6. Непомнящих А. И., Демина Т. В., Жабоедов А. П., Елисеев И. А., Лесников П. А., Лесников А. К., Паклин А. С., Романов В. С., Сапожников А. Н., Сокольникова Ю. В., Федоров А. М., Шалаев А. А., Шендрик Р. Ю. Оптическое кварцевое стекло на основе суперкварцитов Восточного Саяна // Физика и химия стекла. — 2017. — Т. 43. — № 3. — С. 288 – 295.
7. Непомнящих А. И., Волкова М. Г., Жабоедов А. П., Федоров А. М. Кварцевые концентраты на основе сливного кварцита // Неорганические материалы. — 2018. — Т. 54. — № 8. — С. 850 – 853.
8. Bodnar R. J. Revised equation and table for determining the freezing point depression of H2O-NaCl, Geochimica et Cosmochimica Acta, 1993, Vol. 57, No. 3. — P. 683 – 684.
9. ТУ 5726–002–11496665–97. Кварцевые концентраты из природного кварцевого сырья. — М., 1997. — 25 с.
УДК 622.7.01
КОНТРОЛЬ РАСХОДА РЕАГЕНТА-СОБИРАТЕЛЯ В ПРОЦЕССЕ ФЛОТАЦИИ СУРЬМЫ ПО ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЮ ПЕННОГО СЛОЯ
Бинь-фан Цао, Юн-фан Се, Чунь-хуа Ян, Вей-хуа Гуй, Цзянь-ци Ли
Центральный южный университет, Чанша, 410083, Китай
Колледж физики и электроники, Хунаньский университет, Хунань 415000, Китай
Предложена стратегия комбинированного контроля за расходом реагента при флотационном обогащении сурьмяных руд. Она состоит из двух частей: контроль реагента, основанный на отслеживании пенообразования при помощи функции распределения случайных величин, и контроль добавочного внесения реагента с использованием варианта модели прогнозирования при помощи распределительной системы машинного зрения. Методика протестирована в ходе флотационного обогащения золото-сурьмяных руд, в результате чего повышается выход флотационных хвостов, а стандартное отклонение ценных компонентов в хвостовых отходах уменьшается. Метод эффективно воздействует на факторы нарушения стабильности работы флотационного процесса и повышает производительность флотационного передела.
Пенная флотация, контроль расхода реагента, размер пузырьков, функция распределения случайных величин, управление средствами нечеткой логики
DOI: 10.15372/FTPRPI20190315
Работа выполнена при поддержке Национального проекта по финансированию инновационных исследований (№ 61321003) в рамках ключевого проекта Национального фонда содействия развитию науки в Китае по предоставлению гранта № 61134006, Национального фонда содействия развитию науки в Китае (№ 61473318, 61403136), при содействии Хунаньского образовательного комитета (№ 16C0940).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Bergh L. G. and Yianatos J. B. The long way toward multivariate predictive control of flotation processes, J. of Process Control, 2011, Vol. 21, No. 2. — P. 226 – 234.
2. Shean B. J. and Cilliers J. J. A review of froth flotation control, Int. J. of Min. Proc., 2011, Vol. 100, No. 3 – 4. — P. 57 – 71.
3. Supomo A., Yap E., Zheng X., and Banini G. PT Freeport Indonesia’s mass-pull control strategy for rougher flotation, Min. Eng., 2008, Vol. 21, No. 12 – 14. — P. 808 – 816.
4. Hodouin D., Jamsa-Jounela S. L., Carvalho M. T., and Bergh L. State of the art and challenges in mineral processing control, Control Eng. Practice, 2001, Vol. 9, No. 9. — P. 995 – 1005.
5. Kampjarvi P. and Jamsa-Jounela S. L. Level control strategies for flotation cells, Min. Eng., 2003, Vol. 16, No. 11. — P. 1061 – 1068.
6. Bulatovic S. M. Handbook of flotation reagents, Chemistry, Theory and Practice: Flotation of Sulfide Ores. Retrieved, 2007, No. 4 (12), 2013.
7. Kaartinen J. Machine vision in measurement and control of mineral concentration process, 2009.
8. Ylinen R., Miettunen J., Molander M., and Siliamaa E. R. Vision-and model-based control of flotation, In: Future trends in automation in mineral and metal processing, IFAC MM 2000, Finland, 2000, 22 – 24 August. — P. 475 – 480.
9. Kaartinen J., Hatonen J., Hyotyniemi H., and Miettunen J. Machine-vision-based control of zinc flotation — a case study, Control Eng. Practice, 2006, Vol. 14, No. 12. — P. 1455 – 1466.
10. Liu J. J., MacGregor J. F., Duchesne C., and Bartolacci, G. Flotation froth monitoring using multiresolutional multivariate image analysis, Min. Eng., 2005, Vol. 18, No. 1. — P. 65 – 76.
11. Laurila H., Karesvuori J., and Tiili O. Strategies for instrumentation and control of flotation circuits. Mineral Processing Plant Design, Practice and Control, 2002, Vol. 2. — P. 2174 – 2195.
12. Xu C., Gui W., Yang C., Zhu H., Lin Y., and Shi C. Flotation process fault detection using output PDF of bubble size distribution, Min. Eng., 2012, Vol. 26. — P. 5 – 12.
13. Zhu J., Gui, W., Yang C., Liu J., and Tang Y. Probability density function of bubble size based reagent dosage control for flotation process, Asian J. of Control, 2014, Vol. 16, No. 3. — P. 765 – 777.
14. Wang H. Bounded dynamic stochastic systems: modelling and control, Springer, 2000.
15. Mohammad Saberali S., Amindavar H., and Ritcey J. A. Blind detection in symmetric non-Gaussian noise with unknown PDF using maximum entropy method with moment generating function constraints, Signal Processing, 2010, Vol. 90, No. 3. — P. 891 – 899.
16. Cao B., Xie, Y., Gui W., Wei L., and Yang C. Integrated prediction model of bauxite concentrate grade based on distributed machine vision, Min. Eng., 2013, Vol. 53. — P. 31 – 38.
17. Zhou K. J., Yang C. H., Gui W. H., and Xu C. H. Clustering-driven watershed adaptive segmentation of bubble image, J. of Central South University of Technology, 2010, Vol. 17, No 5. — P. 1049 – 1057.
18. Wang H. Minimum entropy control of non-Gaussian dynamic stochastic systems, IEEE Tran. Automatic Control, 2002, Vol. 47, No. 2. — P. 398 – 403.
19. Lu X., Tang K., Sendhoff B., and Yao X. A new self-adaptation scheme for differential evolution, Neurocomputing, 2014, Vol. 146. — P. 2 – 16.
20. Storn R. and Price K. Differential evolution-a simple and efficient adaptive scheme for global optimization over continuous spaces, Berkeley: ICSI, 1995.
21. Yi-Zhang J., Zhao-Hong D., and Shi-Tong W. Mamdani-Larsen type transfer learning fuzzy system, Acta Automatica Sinica, 2012, Vol. 38, No. 9. — P. 1393 – 1409.
22. Li Y., Gui W., et.al. Optimal control for zinc solution purification based on interacting CSTR models, J. of Process Control, 2012, Vol. 22, No. 10. — P. 1878 – 1889.
УДК 622.7
АДСОРБЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЩЕЛОЧНОГО КРАХМАЛА НА МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦАХ ГЕМАТИТА
Минь Тан, Шумин Вэнь
Куньминский университет науки и технологии, 650093, г. Юньнань, Китай
Исследовано влияние щелочи на флокуляцию крахмала на поверхности мелкодисперсных частиц гематита путем проведения ряда тестов, таких как определение мутности, титрование крахмального клейстера, измерение адсорбции, проводимость, сканирующая электронная микроскопия, а также фурье-инфракрасная спекроскопия. Результаты показали, что концентрация щелочи оказывает большое влияние на физико-химические изменения крахмальных зерен, что приводит к различной интенсивности адсорбции на поверхности минеральных частиц. Максимальное значение адсорбции для щелочного крахмала получено при 0.4 н концентрации раствора гидроксида натрия. Крахмал в присутствии щелочи в концентрации 0.4 н не расщепляется полностью. При более высокой концентрации гидроксид-ионов адсорбция крахмала на поверхности частиц гематита снижается. Наличие слишком мелких по размеру и весу остатков цепей в крахмальном геле оказывает обратное влияние на адсорбционную способность.
Щелочь, обработка, крахмал, флокуляция, мелкодисперсный гематит
DOI: 10.15372/FTPRPI20190316
ПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кhosla N. К., Bhagat S., Gandhi К. S., and Biswas A. К. Calorimetric and other interaction studies on mineral-starch adsorption systems, Colloids Surf., A., 1984, Vol. 8, No. 4. — P. 321 – 336.
2. Pinto C. L. L., De Araujo A. C., and Peres A. E. C. The effect of starch, amylose and amylopectin on the depression of oxi-minerals, Miner. Eng., 1992, Vol. 5, No. 3 – 5. — P. 469 – 478.
3. Weissenborn P. K., Warren L. J. and Dunn J. G. Selective flocculation of ultrafine iron ore. 1. Mechanism of adsorption of starch onto hematite, Colloids Surf., A., 1995, Vol. 99, No. 1. — P. 11 – 27.
4. Peres A. E. C. and Correa M. I. Depression of iron oxides with corn starch, Miner. Eng., 1996, Vol. 9, No. 12. — P. 1227 – 1234.
5. Pavlovic S. and Brando P. R. G. Adsorption of starch, amylose, amylopectin and glucose monomer and their effect on the flotation of hematite and quartz, Miner. Eng., 2003, Vol. 16, No. 11. — P. 1117 – 1122.
6. Turrer H. D. G. and Peres A. E. C. Investigation on alternative depressants for iron ore flotation, Miner. Eng,. 2010, Vol. 23, No. 11 – 13. — P. 1066 – 1069.
7. Roberts S. A. and Cameron R. E. The effects of concentration and sodium hydroxide on the rheological properties of potato starch gelatinization, Carbohydr. Polym., 2002, Vol. 50, No. 2. — P. 133 – 143.
8. Moulik S. P. and Basu D. Energetics of the interaction of D-fructose and D-glucose with sodium hydroxide in aqueous ethyl alcohol, acetone, and 1,4-dioxane media, Carbohydr. Res, 1984, Vol. 132, No. 2. — P. 201 – 208.
9. Moulik S. P. and Basu D. Effects of various conditions on the alkaline degradation of D-fructose and D-glucose, Carbohydr. Res, 1978, Vol. 63. — P. 165 – 172.
10. Knill C. J. and Kennedy J. F. Degradation of Cellulose under alkaline conditions, Carbohydr. Polym. 2003, Vol. 51, No. 3. — P. 281 – 300.
11. Niemela K. Conversion of xylan, starch, and chitin into carboxylic acids by treatment with alkali, Carbohydr. Res, 1990, Vol. 204. — P. 37 – 49.
12. Jebber K. A., Zhang K., Cassady C. J. and Chung-philips A. Ab initio and experimental studies on the protonation of glucose in the gas phase, J. Am. Chem. Soc, 1996, Vol. 118, No. 43. — P. 10515 – 10563.
13. Kar B., Sahooh H., Rath S. S., and Das B. Investigations on different starches as depressants for Iron ore flotation, Miner. Eng, 2013, Vol. 49. — P. 1 – 6.
14. Кoral J., Unman R., and Eirich F. R. The adsorption of polyvinyl acetate, Chem, 1958, Vol. 62, No. 5. — P. 541 – 550.
15. Liu Q., Zhang Y., and Laskowski J. S. The Adsorption of polysaccharides onto mineral surfaces: an acid/base interaction, Int. J. Miner. Process, 2000, Vol. 60, No. 3 – 4. — P. 229 – 245.
16. Laskowski J. S., Liu Q., and O’Conner C. T. Current understanding of the mechanism of polysaccharide adsorption at the mineral/aqueous solution interface, Int. J. Miner. Process, 2007, Vol. 84, No. 1–4. — P. 59 – 68.
17. Mattisson M. F. and Legendre K. A. Determination of carboxyl content of oxidized starches, Anal. Chem, 1952, Vol. 24, No. 12. — P. 1942 – 1944.
18. Chattopadhyay S. S., Singhal R. S., and Kulkarni P. R. Optimisation of conditions of synthesis of oxidised starch from corn and amaranth for use in film-forming applications, Carbohydr. Polym., 1997, Vol. 34, No. 4. — P. 203 – 212.
19. Dubois M., Gilles K. A., Hamilton J. K., Rrebers P. A., and Smith F. Colorimetric method for determination of sugars and related substances, Anal. Chem, 1956, Vol. 28, No. 3. — P. 350 – 356.
20. Ma X. Role of solvation energy in starch adsorption on oxide surfaces, Colloids Surf., A, 2006, Vol. 320, No. 1 – 3. — P. 36 – 42.
21. Sumasundaran P. and Wang D. Chapter 4 mineral-flotation reagent equilibria, in Developments in mineral processing, Elsevier, 2006.
22. Tang M. and Liu Q. The acidity of caustic digested starch and its role in starch adsorption on mineral surfaces, Int. J. Miner. Process, 2012, Vol. 112 – 113. — P. 94 – 100.
23. Feke G. T. and Prins W. Spinodal phase separation in a macromolecular sol > gel transition, Macromol, 1974, Vol. 7, No. 4. — P. 527 – 530.
24. De Wit G., Kieboom A. P. G., and Van Bekkum H. Enolisation and isomerisation of monosaccharides in aqueous, alkaline solution, Carbohydr. Res, 1979, Vol. 74, No. 1. — P. 157 – 175.
25. Stumm W. Chemistry of the solid-water interface: processes at the mineral-water and particle-water interface in Natural Systems, Wiley, 1992.
26. Liu Q., Charlet G., Yelle S., and Arul J. Phase transition in potato starch-water system I. Starch gelatinization at high moisture level, Food Res. Int., 2002, Vol. 35, No. 4. — P. 397 – 407.
26. Subramamanian S. and Natarajan K. A. Adsorption Behaviour of an oxidised starch onto haematite in the presence of calcium, Miner. Eng, 1988, Vol. 1. — P. 241 – 254.
РУДНИЧНАЯ АЭРОГАЗОДИНАМИКА
УДК 62–135
ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА ПРОДЛЕНИЯ РЕСУРСА ШАХТНЫХ ДВУХСТУПЕНЧАТЫХ ОСЕВЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ ГЛАВНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ
А. М. Красюк, И. В. Лугин, П. В. Косых, Е. Ю. Русский
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: krasuk@cn.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Обоснован способ модернизации двухступенчатых осевых вентиляторов, включающих рабочее колесо и спрямляющий аппарат в каждой ступени, путем замены двухступенчатого ротора на высоконагруженный одноступенчатый, который выполнен по схеме “входной направляющий аппарат – рабочее колесо – спрямляющий аппарат”. Это позволяет достичь требуемой равномерности воздушного потока на входе в рабочее колесо, повысить ресурс работы подшипниковых опор ротора и значительно снизить его массу. Разработана методика расчета и выбора аэродинамических и конструктивных параметров шахтных осевых вентиляторов для их модернизации, учитывающая влияние частотно-регулируемого привода, гироскопического момента рабочего колеса, жесткость подшипниковых опор и соотношение инерционно-массовых параметров ротора, позволяющая определять на ранней стадии проектирования критические частоты вращения вентилятора.
Вентилятор, рабочее колесо, вентиляционный канал, гироскопический момент, структура воздушных потоков, аэродинамические и конструктивные параметры, жесткость опор, критическая скорость, изгибные колебания
DOI: 10.15372/FTPRPI20190317
Работа выполнена в рамках проекта ФНИ (№ гос. регистрации АААА-А17–117091320027–5).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Климов А. А. Оценка эффективности системы вентиляции шахт Подмосковного бассейна: автореф. дис. … канд. техн. наук. — Тула: ТулГУ, 2000. — 198 с.
2. Иванов С. К., Киклевич Ю. Н. Осевые высоконапорные вентиляторы обеспечивают энерго- и материалоснабжение // Всеукр. науч.-техн. журн. — 2004. — № 4. — С. 15 – 17.
3. Прокофьев В. П. Пути увеличения экономичности главных вентиляторных установок на рудниках цветной металлургии // Горн. журн. — 1961. — № 3. — С. 25 – 30.
4. Gendler S. G. and Nguen Tkhe Kha. Justification of rational methods for provision of air to faces of operating coal mines of Vietnam during deepening of mines, J. of Mining Institute, 2018, Vol. 234. — P. 652 – 657.
5. Гендлер С. Г. Проблемы проветривания транспортных тоннелей // ГИАБ. Темат. приложение “Безопасность”. — 2005. — С. 281 – 295.
6. Брусиловский И. В. Аэродинамические схемы и характеристики осевых вентиляторов ЦАГИ. — М.: Недра, 1978. — 198 с.
7. Петров Н. Н., Красюк А. М., Чигишев А. Н. Пути модернизации устаревшего парка тоннельных вентиляторов метрополитена // Метро и тоннели. — 2000. — № 5 – 6. — С. 18.
8. Красюк А. М., Русский Е. Ю., Кутаев В. И., Горшков И. В. Разработка и исследование прочности рабочих лопаток с сотовой структурой сердечника для осевых шахтных вентиляторов // Горн. оборудование и электромеханика. — 2017. — № 1. — С. 3 – 6.
9. ANSYS Inc, 2013. ANSYS Fluent, 15th ed., Canonsbury, PA.
10. Красюк А. М., Косых П. В. К расчету изгибных колебаний вала ротора осевого вентилятора главного проветривания // ФТПРПИ. — 2016. — № 3. — С. 80 – 89.
11. Krasyuk A. M. and Kosykh P. V. Design model for bending vibrations of single-stage tunnel fan rotor, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science: Earth Environ. Sci., Vol. 134. — Paper 012034.
12. Genta G. Dynamics of rotating systems, N. Y., Springer, 2005.
13. Тимошенко С. П. Колебания в инженерном деле. — М.: Наука, 1967. — 444 с.
14. Вибрации в технике: справочник в 6 т. Т. 3. Колебания машин, конструкций и их элементов / под ред. Ф. М. Диментберга, К. С. Колесникова. — М.: Машиностроение, 1980. — 544 с.
15. Бейзельман Р. Д., Цыпкин Б. В., Перель Л. Я. Подшипники качения. — М.: Машиностроение, 1975. — 572 с.
16. Доброскок Н. А. Алгоритмические методы снижения шумов и вибраций в частотно-регулируемом асинхронном электроприводе: дис. … канд. техн. наук. — СПб., 2014. — 162 с.
17. Левин А. В., Боришанский К. Н., Консон Е. Д. Прочность и вибрация лопаток и дисков паровых турбин. — Л.: Машиностроение, 1981. — 710 с.
18. Бабаков И. М. Теория колебаний. — М.: Наука, 1968. — 560 с.
ГОРНАЯ ТЕПЛОФИЗИКА
УДК 66.047: 621.374: 614.833.5
ОБ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ОПРЕДЕЛЕНИИ ПРЕДЕЛОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ ПО ПЫЛЕВОЗДУШНЫМ СИСТЕМАМ
А. А. Сечин, Ю. Ф. Патраков, А. И. Сечин
Национальный исследовательский Томский политехнический университет,
E mail: auct-68@yandex.ru, прocп. Ленина, 30, 634050, г. Томск, Россия
Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН,
E-mail: yupat@icc.kemsc.ru, прoсп. Ленинградский, 10, 650065, г. Кемерово, Россия
Представлена экспериментальная методика определения критических условий распространения пламени в условиях равномерного распределения частиц в пылевом облаке при варьировании температуры инициирующего источника зажигания, что позволяет методом последовательных приближений оценивать пожаровзрывоопасные свойства угольной пыли. Показана возможность исследования эффекта холодного пламени при зажигании аэровзвеси угля и его перехода в горячий режим горения при увеличении концентрации пылевых частиц, что имеет большое значение для теории техники взрывобезопасности.
Угольная пыль, пожаровзрывоопасные свойства, экспериментальная установка
DOI: 10.15372/FTPRPI20190318
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Романченко С. Б., Руденко Ю. Ф., Костеренко В. Н. Пылевая динамика в угольных шахтах. — М.: Горное дело, 2011. — 256 с.
2. Архипов В. А., Палеев Д. Ю., Патраков Ю. Ф., Усанина А. С. Определение краевого угла смачивания угольной поверхности // ФТПРПИ. — 2011. — № 5. — С. 23 – 28.
3. Архипов В. А., Палеев Д. Ю., Патраков Ю. Ф., Усанина А. С. Определение смачиваемости угольной пыли // ФТПРПИ. — 2014. — № 3. — С. 170 – 179.
4. Бакланов А. М., Валиулин С. В., Дубцов С. Н., Замащиков Н. Н., Клишин В. И., Конторович А. Э., Коржавин А. А., Онищук А. А., Палеев Д. Ю., Пуртов П. А. Наноаэрозольная фракция в техногенной угольной пыли и ее влияние на взрывоопасность пылеметановоздушных смесей // Докл. АН. Физ. химия. — 2015. — Т. 461. — № 3. — С. 295 – 299.
5. Торро В. О., Тациенко В. П., Ремезов А. В. Анализ схем проветривания выемочных полей на мощных пологих угольных пластах // ФТПРПИ. — 2015. — № 5. — С. 15 – 22.
6. Папин А. В., Игнатова А. Ю., Неведров А. В., Черкасова Т. Г. Получение топливных брикетов из тонкодисперсных отходов угледобычи и углепереработки // ФТПРПИ. — 2015. — № 5. — С. 43 – 49.
7. Михайлов В. Г., Коряков А. Г., Михайлов Г. С. Управление экологическими рисками в процессе добычи и переработки угля // ФТПРПИ. — 2015. — № 5. — С. 83 – 91.
8. Кумыков В. Х., Кумыкова Т. М. Технология добычи и складирования пожароопасных руд // ФТПРПИ. — 2013. — № 4. — С. 99 – 106.
9. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: справ. изд.: Кн. 1 / Бара-тов А. Н., Корольченко А. Я., Кравчук Н. Г. и др. — М.: Химия, 1990. — 496 с.
10. ГОСТ 12.1.044–89. ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. — М.: Изд-во стандартов, 1990. — 144 с.
11. Bonner В. Я. and Tipper С. F. Cool-flame combustion of hydrocarbons, 10th Symp. Combust. Pittsburgh: Combust. Inst., 1965. — P. 145 – 149.
12. Heand Schneider J. A. and Volanski C. Some aspects of the cool flame and low-temperature ignition of methane, Rev. Roum. Chim., 1973, Vol. 18, No. 2. — P. 195 – 201.
13. Barnard J. A. and Harwood В. A. Slow combustion and slow-flame behaviour of iso-octane, Combust, and Flame, 1973, Vol. 21, No. 3. — P. 354 – 356.
14. Зельдович Я. Б., Баренблатт Г. И., Либрович В. Б., Махвиладзе Г. М. Математическая теория горения и взрыва. — М.: Наука, 1980. — 478 с.
15. Айруни А. Т., Клебанов Ф. С., Смирнов О. В. Взрывоопасность угольных шахт. — М.: Горное дело, 2011. — 264 с.
УДК 622.23.05
ЛОКАЛИЗАЦИЯ ВЗРЫВОВ УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИДРОВИХРЕВОЙ ИНЕРЦИОННОЙ КОАГУЛЯЦИИ
В. Н. Макаров, Н. В. Макаров, А. В. Угольников, Е. П. Афанасенко, М. Б. Носырев
Уральский государственный горный университет,
E-mail: mnikolay84@mail.ru, Карла Либкнехта, 42, 620075, г. Екатеринбург, Россия
Представлена математическая модель гидровихревой инерционной кинематической коагуляции, существенно повышающая энергоэффективность локализации взрывов угольной пыли. С использованием теории присоединенных вихрей уточнена графическая модель взаимодействия капли жидкости и частицы взрывоопасной аэрозоли в зоне контакта в момент соударения в системе “жидкое – твердое”. Предложена и подтверждена гипотеза о снижении расклинивающего действия газовой среды в зоне контакта частиц взрывоопасных аэрозолей и капли жидкости за счет присоединенного вихря, обусловленного их вращением. Получены уравнения энергии, необходимой для полного поглощения частиц взрывоопасных аэрозолей, их минимального диаметра, а также краевого угла смачивания при гидровихревой инерционной коагуляции.
Экотехнология, пылеподавление, коагуляция, гидрофобность, циркуляция, угол смачивания, адгезия, энергия поглощения, присоединенный вихрь
DOI: 10.15372/FTPRPI20190319
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Andrew B. Cecala and Andrew D. Dust control handbook for industrials minerals mining and processing, Office of Mine Safety and Health Research, 2012. — 159 c.
2. Makarov V. N. and Davydov S. Ya. Theoretical basis for increasing ventilation efficiency in technological processes at industrial enterprises, Springer Science + Business Media, N. Y., 2015, No. 2. — P. 59 – 63.
3. Jay F. Colinet, James P. Rider, and Jeffrey M. Listak. NIOSH / translation a document. http:// www.cdc.gov/niosh/mining/UserFiles/works/pdfs/2010–110.pdf.
4. Makarov V. N., Potapov V. Ya., Davydov S. Ya., and Makarov N. V. A method of additive aerodynamic calculation of the friction gear classification block (SCOPUS), Refractions and Industrial Ceramics, 2017, Vol. 38, No. 3. — P. 288 – 292.
5. Frolov A. V., Telegin V. A., Sechkerev Yu. A. Basics of hydro-dusting. Life Safety, 2007, No. 10. — P. 1 – 24.
6. Bautin S. P. Mathemical simulation of the vertical part of an upward swirling flow, High Temperature, 2014, Vol. 52, No. 2. — P. 259 – 263.
7. Recirculation filter is key to improving dust control in enclosed cabs. Technology News 528. Pittsburgh: Department of Health and Human Services, Centers for Disease Control and Prevention, National Institute for Occupational Safety and Health, DHHS (NIOSH), 2007, Publ., No. 2008 – 100.
8. Lyashenko V. I., Gurin A. A., Topolniy F. F., and Taran N. A. Justification of environmental technologies and means for dust control of trailing dumps surfaces of hydrometallurgical production and concentrating plants, Metallurgical and Mining Industry, 2017, No. 4. — P. 8 – 17.
9. Пат. 2601495 РФ Способ создания подъемной силы и устройство для его осуществления / Н. В. Макаров, В. Н. Макаров; заявл.: 22.06.15, опубл. 10.11.16, Бюл. № 31.
10. Bautin S. P., Krutova I. Yu., and Obukhov A. G. Mathematical justification of the effect of the rotation of the earth on tornadoes and tropical cyclones, Bul. of the National Research Nuclear University MEPhI, 2017, Vol. 6, No. 2. — P. 101 – 107.
11. Bautin S. G., Krutova I. Y., and Obukhov A. G. Twisting of a fire vortex subject to gravity and coriolis forces, High temperature, 2015. — Vol. 53, No. 6. — P. 928 – 930.
12. Novakovskiy N. S. and Bautin S. P. Numerical simulation of shock-free strong compression of 1d gas layer’s problem subject to conditions on characteristic, J. of Physics: Conf. Series, 2017, Vol. 894, No. 1. — P. 012067.
13. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа: учебник для вузов. — 7-е изд., испр. — М.: Дрофа, 2003. — 840 с.
НОВЫЕ МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ В ГОРНОМ ДЕЛЕ
УДК 622.654
ВНЕДРЕНИЕ И АПРОБАЦИЯ СИСТЕМЫ СВЯЗИ WI-FI AD HOC В ШАХТНЫХ УСЛОВИЯХ
Х. Икеда, Ю. Кавамура, З. П. Л. Тунгол, М. А. Мориди, Х. Джанг
Университет Акита, E-mail: ha2ikeda@gmail.com, 010–8502, г. Акита, Япония
Университет Кертин, WA, 6430, г. Калгурли, Австралия
Представлена беспроводная сенсорная система связи Wi-Fi ad hoc, в которой устройства регистрации данных и мобильные терминалы (например, смартфоны) обмениваются данными между собой. Передача осуществляется беспроводным способом от подземного стационарного блока к мобильному терминалу рабочего и затем, после выхода рабочего из шахты, к регистратору данных, расположенному на поверхности. Для проверки работоспособности рассматриваемой системы измерялись несколько показателей качества связи в различных условиях. Эксперименты показали, что устойчивое беспроводное соединение между стационарным блоком и мобильным терминалом при скорости передачи данных 2 Мбайт/с и коэффициентом пакетных ошибок ниже 25 % может быть установлено на расстоянии до 110 м на прямом отрезке и до 20 м на отрезке с поворотом выработки. С помощью предлагаемой системы возможно передавать до 79.2 Мбайт данных рабочему, который движется со скоростью 20 км/ч.
Система связи, система Wi-Fi ad hoc, беспроводные сенсорные сети, шахта, система мониторинга
DOI: 10.15372/FTPRPI20190320
Работа выполнена при поддержке JSPS KAKENHI (грант № JP16H05636).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Khanzode V. V., Maiti J., and Ray P. K. A Methodology for evaluation and monitoring of recurring hazards in underground coal mining, Safety Science, 2011, Vol. 49, No. 8 – 9. — P. 1172 – 1179.
2. Saleh J. H. and Cummings A. M. Safety in the mining industry and the unfinished legacy of mining accidents: safety levers and defense-in-depth for addressing mining hazards, Safety Science, 2011, Vol. 49, No. 6. — P. 764 – 777.
3. Butler T. and Simser B. Early access microseismic monitoring using sensors installed in long boreholes, J. of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 2018, Vol. 118, No. 3. — P. 251 – 257.
4. Hudyma M., Potvin Y., and Allison D. Seismic monitoring of the Northparkes Lift 2 block cave – Part 2 production caving, J. of The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 2008, Vol. 108, No. 7. — P. 421 – 430.
5. Gamache M., Grimard R., and Cohen P. A. Shortest-path algorithm for solving the fleet management problem in underground mines, European J. of Operational Research, 2005, Vol. 166, No. 2. — P. 497 – 506.
6. Akyildiz I. F. and Stuntebeck E. P. Wireless underground sensor networks, Ad Hoc Networks, 2006, Vol. 4, No. 6. — P. 669 – 686.
7. Oliveira L. M. L. and Rodrigues J. J. P. C. Wireless sensor networks: a survey on environmental monitoring, J. of Communications, 2011, Vol. 6, No. 2. — P. 143 – 151.
8. Saraswala P. P. A Survey on routing protocols in ZigBee network, Int. J. of Engineering Science and Innovative Technology, 2013, Vol. 2, No. 1. — P. 471 – 476.
9. Kumari S. and Om H. Authentication protocol for wireless sensor networks applications like safety monitoring in coal mines, Computer Networks, 2016, Vol. 104. — P. 137 – 154.
10. Buratti C., Conti A., Dardari D., and Verdone R. An overview on wireless sensor networks technology and evolution, Sensors, 2009, Vol. 9, No. 9. — P. 6869 – 6896.
11. Al-Karaki J. N. and Kamal A. E. Routing techniques in wireless sensor networks: A Survey, IEEE Wireless Communications, 2004, Vol. 11, No. 6. — P. 6 – 28.
12. Kawamura Y. and Dewan A. M. Using GIS to develop a mobile communications network for disaster-damaged areas, Int. J. of Digital Earth, 2014, Vol. 7, No 4. — P. 279 – 293.
13. Moridi M. A. et al. An Investigation of underground monitoring and communication System based on radio waves attenuation using ZigBee, Tunnelling and Underground Space Technology, 2014, Vol. 43. — P. 362 – 369.
14. Ashwini G. and Babu C. R. A Survey of wireless communication modeling for underground mining, Int. J. of Research in Advanced Engineering Technologies, 2014, Vol. 3, No. 4. — P. 27 – 33.
15. Chehri A., Fortier P., and Tardif P. M. UWB-based sensor networks for localization in mining environments, Ad Hoc Networks, 2009, Vol. 7, No. 5. — P. 987 – 1000.
16. Chen G.-Z. et al. Sensor deployment strategy for chain-type wireless underground mine sensor network, J. of China University of Mining and Technology, 2008, Vol. 18, No. 4. — P. 561 – 566.
17. Zhou G., Zhu Z. and Li W. Node deployment of band-type wireless sensor network for underground coalmine tunnel, Computer Communications, 2016, Vol. 81. — P. 43 – 51.
18. Zhou C., Plass T., Jacksha R., and Waynert J. A. RF propagation in mines and tunnels: extensive measurements for vertically, horizontally, and cross-polarized signals in mines and tunnels, IEEE Antennas and Propagation Magazine, 2015, Vol. 57, No. 4. — P. 88 – 102.
19. Sun H.-y. et al. Wi-Fi network-based fingerprinting algorithm for localization in coal mine tunnel, J. of Internet Technology, 2017, Vol. 18, No. 4. — P. 731 – 741.
20. Technical Report of the geospatial information authority of Japan, Location of Osarizawa Mine in Japan, 2013 [Online].
|