ФТПРПИ №5, 2019. Аннотации.

ГЕОМЕХАНИКА

УДК 622.235 

ВЛИЯНИЕ БАЧАТСКОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ В КУЗБАССЕ НА ЭМИССИЮ МЕТАНА В ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ШАХТ
М. В. Курленя, М. Н. Цупов, А. В. Савченко

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: lion_ltd@ngs.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия

Приведены геологические сведения об угольном месторождении полей шахт “Чертинская-Южная” и “Чертинская-Коксовая” Кузбасса, расположенных в окрестности очага землетрясения. Установлена эмиссия метана в горные выработки и получена типовая диаграмма изменения его концентрации до и после землетрясения. Дана оценка сейсмического воздействия на угольные пласты.

Землетрясение, сейсмическая энергия, метан, угольный пласт, горные выработки

DOI: 10.15372/FTPRPI20190501 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Монахов Ф. И., Божкова Л. И. Гидрогеодинамический предвестник Курильских землетрясений // Гидрогеохимические предвестники землетрясений. — 1985. — С. 112 – 115.
2. Киссин И. Г. Землетрясения и подземные воды. — М.: Наука, 1982. — 176 с.
3. Механизм интенсификации добычи нефти в вибросейсмическом поле // Активная сейсмология с мощными вибрационными источниками / А. С. Алексеев, Н. И. Геза и др. — Новосибирск: СО РАН, 2004. — С. 255 – 261.
4. Гадиев С. М. Использование вибрации в добыче нефти. — М.: Недра, 1977. — 159 с.
5. Смирнова М. Н. Возбужденные землетрясения в связи с разработкой нефтяных месторождений (на примере Старогрозненского землетрясения) // Влияние инженерной деятельности на сейсмический режим. — М.: Наука, 1977. — С. 128 – 141.
6. Боярка В. И. Изменение добычи нефти в связи с афтершоками Старогрозненского землетрясения // Геология, поиски и разведка месторождений горючих полезных ископаемых. — 1975. — № 1. — С. 141 – 144.
7. Копылова Г. Н. Изменения уровня воды в скважине ЮЗ-5, Камчатка, вызванные землетрясениями // Вулканология и сейсмология. — 2006. — № 6. — С. 1 – 13.
8. Болдина С. В. Гидрогеодинамические эффекты землетрясений в системе “скважина – водовмещающая порода”: дис. … канд. геол.-мин. наук. — Петропавловск-Камчатский, 2015. — 136 с.
9. Si G., Durucan S., Jamnikar S., Lazar J., Abraham K., Korre A., Shi Ji-Q., Zavsek S., Mutke G., and Lurka A. Seismic monitoring and analysis of excessive gas emissions in heterogeneous coal seams, J. Coal Geol., 2015, Vol. 149. — P. 41 – 54. doi: 10.1016/j.coal.2015.06.016.
10. Li T., Cai M. F., and Cai M. Earthquake-induced unusual gas emission in coalmines — a km-scale in-situ experimental investigation at Laohutai mine, J. Coal Geol., 2007, Vol. 71. — P. 209 – 224.
11. Wen Z., Wang X., Tan Y., Zhang H., Huang W., and Li Q. A study of rockburst hazard evaluation method in coal mine, Shock and Vibration, 2016, Vol. 2016. — P. 1 – 9. doi:10.1155/2016/8740868.
12. Информационное сообщение об ощутимом землетрясении в Кузбассе 18 июня 2013 г. / Единая Геофизическая служба РАН [Электронный ресурс]. Режим доступа http://www.ceme.gsras.ru/cgi-bin/info_quake.pl?mode=1&id=221#tab1.
13. Цупов М. Н., Савченко А. В. Влияние сейсмических событий на дебет жидких и газообразных полезных ископаемых // Интерэкспо Гео-Сибирь. — 2014. — Т. 2. — № 4. — С. 252 – 256.
14. Савченко А. В., Цупов М. Н. Влияние сейсмических событий на метановыделение угольных пластов // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2014. — Т. 1. — № 2. — С. 35 – 42.
15. Крейнин Е. В. Нетрадиционные углеводородные источники: новые технологии их разработки. — М.: Проспект, 2015. — 168 c.
16. Алексеев А. Д., Васильковский В. А., Стариков Г. П., Спожакин А. И. Распределение метана в угле и метод экспресс-диагностики метановой подсистемы в угольном пласте // ГИАБ. — 2009. Отд. вып. 11 “Метан”. — С. 273 – 292.
17. Васильковский В. А., Калугина Н. А., Молчанов А. Н. Фазовые состояния и механизмы десорбции метана из угля // Физико-технические проблемы горного производства. — 2006. — Вып. 9. — С. 62 – 70.
18. Wu F. T. Lower limit of the total energy of earthquakes and partitioning of energy among seismic waves, Ph.D, Thesis, California Institute of Technology, 1966. — 161 p.
19. Kanamori H., Mori J., Hauksson E., Heaton Th. H., Hutton L. K., and Jones L. M. Determination of earthquake energy release and ML using TERRAscope, Bulletin of the Seismological Society of America, 1993, Vol. 83, No. 2. — P. 330 – 346.
20. Brune J. Tectonic stress and the spectra of seismic shear waves from earthquakes, J. Geophys. Res., 1970, Vol. 75, No. 26. — P. 4997 – 5009.
21. Беседина А. Н., Кабыченко Н. В., Кочарян Г. Г. Особенности сейсмического мониторинга слабых динамических событий в массиве горных пород // ФТПРПИ. — 2013. — № 5. — С. 20 – 36.
22. Keilis-Borok V. I. Investigation of the mechanism of earthquakes, Sots. Res. Geophys, 1960. — P. 4 – 29.
23. Ризниченко Ю. В. Проблемы сейсмологии. — М.: Наука, 1985. — 408 с.
24. Hanks Th. C. and Wyss M. The use of body-wave spectra in the determination of seismic-source parameters, Bulletin of the Seismological Society of America, 1972, Vol. 62, No. 2. — P. 561 – 589.
25. Жалковский Н. Д., Цибульчик Г. М., Цибульчик И. Д. Годографы сейсмических волн и мощность земной коры Алтае-Саянской складчатой области по данным регистрации промышленных взрывов и местных землетрясений // Геология и геофизика. — 1965. — № 1. — С. 173 – 179.
26. Раутиан Т. Г. Затухание сейсмических волн и энергия землетрясений // Труды Института сейсмологии и сейсмостойкого строительства АН ТаджССР. — 1960. — № 7. — С. 41 – 96.
27. Ловчиков А. В., Савченко С. Н. О техногенной природе Бачатского землетрясения 18.06.2013 г. // Четвертая тектонофизическая конференция в ИФЗ РАН Тектонофизика и актуальные вопросы наук о Земле. — М.: ИФЗ РАН, 2016. — Т. 1. — С. 478 – 480.

УДК 552.574:539.2 

МИКРОСТРУКТУРА ИСКОПАЕМЫХ УГЛЕЙ ДО И ПОСЛЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ
Е. В. Ульянова, О. Н. Малинникова, Б. Н. Пашичев, Е. В. Малинникова

Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова РАН,
E-mail: ekaterina-ulyanova@yandex.ru, Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия
Московский государственный университет геодезии и картографии,
Гороховский пер., 4, 107064, г. Москва, Россия

Показана возможность использования расчетных значений информационной энтропии для количественного описания неоднородности структуры углей на микроуровне. Расчеты проводились по цифровым изображениям поверхности углей, полученным с помощью сканирующего электронного микроскопа при тысячекратном увеличении. Рассчитанные статистические значения величин “энтропия – сложность” позволяют сравнить неоднородности структуры образцов углей, отобранных из пород внезапного выброса, зон пластов опасных и неопасных по внезапным выбросам. Установлено, что уголь выбросоопасных зон содержит области с наиболее хаотичной организацией структуры и более упорядоченные области, характерные для неопасных зон. В выброшенном угле наиболее хаотичные структуры не наблюдаются, но его структура остается менее упорядоченной, чем в образцах угля из неопасных по выбросам зон. Использование предложенного метода дает возможность по цифровым фотографиям образцов углей определить заведомо невыбросоопасные зоны пласта.

Ископаемый уголь, газодинамические явления, выбросоопасные и невыбросоопасные зоны, цифровые изображения поверхности углей, статистические энтропия и сложность

DOI: 10.15372/FTPRPI20190502 

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (№ 19–05–00824-а).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Скочинский А. А. Современное состояние изученности проблемы внезапных выбросов угля и газа в шахтах // Научные исследования в области борьбы с внезапными выбросами угля и газа. — М.: Углетехиздат, 1958. — С. 5 – 15.
2. Ходот В. В. Внезапные выбросы угля и газа. — М.: Госгортехиздат, 1961. — 363 с.
3. Гагарин С. Г., Еремин И. В., Лисуренко А. В. Структурно-химические аспекты нарушенности каменных углей выбросоопасных пластов // ХТТ. — 1997. — № 3. — С. 3 – 14.
4. Иванов Б. М., Фейт Г. Н., Яновская М. Ф. Механические и физико-химические свойства углей выбросоопасных пластов. — М.: Наука, 1979. — 195 с.
5. Петухов И. М., Линьков А. М. Механика горных ударов и выбросов. — М.: Недра, 1983. — 280 с.
6. Айруни А. Т. Прогнозирование и предотвращение газодинамических явлений в шахтах. — М.: Наука, 1987. — 310 с.
7. Lama R. D. and Bodziony J. Management of outburst in underground coal mines, J. Coal Geol., 1998, Vol. 35. — P. 83 – 115.
8. Cao Y., He D., and Glick D. C. Coal and gas outbursts in footwalls of reverse faults, J. Coal Geol., 2001, Vol. 48. — P. 47 – 63.
9. Опарин В. Н., Киряева Т. А., Гаврилов В. Ю., Шутилов Р. А., Ковчавцев А. П., Танайно А. С., Ефимов В. П., Астраханцев И. Е., Гренев И. В. О некоторых особенностях взаимодействия между геомеханическими и физико-химическими процессами в угольных пластах Кузбасса // ФТПРПИ. — 2014. — № 2. — С. 3 – 30.
10. Han Y., Wang J., Dong Y., Hou Q., and Pan J. The role of structure defects in the defomation of anthracite and their influence on the macromolecular structure, Fuel, 2017, Vol. 206. — P. 1 – 9.
11. Чанышев А. И., Белоусова О. Е. Об одном способе описания блочно-иерархической структуры массива горных пород с позиции учета неоднородности механических свойств // ФТПРПИ. — 2017. — № 3. — С. 29 – 36.
12. Tang Z., Yang S., Zhai C., and Xu Q. Coal pores and fracture development during CBM drainage: Their promoting effects on the propensity for coal and gas outbursts, J. Natural Gas Sci. and Eng., 2018, Vol. 51. — P. 9 – 17.
13. Ройтер М., Крах М., Кислинг У., Векслер Ю. О геомеханическом состоянии очистного забоя при отработке угольных пластов на шахте “Полысаевская” в Кузбассе // ФТПРПИ. — 2017. — № 1. — С. 47 – 52.
14. Beamish B. B. and Crosdale P. J. Instantaneous outbursts in underground coal mines: an overview and association with coal type, J. Coal Geol., 1998, Vol. 35, No. 1 – 4. — P. 27 – 55.
15. Хренкова Т. М., Голденко Н. Л. Исследование продуктов механодеструкции газового угля, применяемого в процессе гидрогенизации // ХТТ. — 1978. — № 5. — С. 43 – 45.
16. Хренкова Т. М., Кирда В. С. Механическая активация углей // ХТТ. — 1994. — № 6. — С. 36 – 42.
17. Фролков Г. Д., Фролков А. Г. Механохимическая концепция выбросоопасности угольных пластов // Уголь. — 2005. — № 2. — С. 18 – 22.
18. Фролков Г. Д., Липчанский А. Ф., Фролков А. Г. О механохимической природе выделений угольного метана // Безопасность труда в пром-сти. — 2006. — № 7. — С. 50 – 53.
19. Булат А. Ф., Минеев С. П., Прусова А. А. Генерирование сорбированного метана, обусловленное релаксационным механизмом деформирования молекулярной структуры угля // ФТПРПИ. — 2016. — № 1. — С. 91 – 99.
20. Малинникова О. Н., Учаев Дм. В., Учаев Д. В. Мультифрактальная оценка склонности угольных пластов // ГИАБ. — 2009. — Отд. вып. № 12. — С. 214 – 233.
21. Трубецкой К. Н., Рубан А. Д., Викторов С. Д., Малинникова О. Н., Одинцев В. Н., Кочанов А. Н., Учаев Д. В. Фрактальная структура нарушенности каменных углей и их предрасположенность к газодинамическому разрушению // ДАН. — 2010. — Т. 431. — № 6. — С. 818 – 821.
22. Курако М. А., Симонов К. В., Кудря Н. О. Следы морских природных катастроф: численный анализ данных // Образовательные ресурсы и технологии. Спец. вып. — 2016. — № 2 (14). — С. 186 – 192.
23. Ribeiro H. V., Zunino L., Lenzi E. K., Santoro P. A., and Mendes R. S. Complexity-entropy causality plane as a complexity measure for two-dimensional patterns, PLoS ONE, 2012, Vol. 7, No. 8. — e40689.
24. Lopez-Ruiz R., Mancini H. L., and Calbet X. A statistical measure of complexity, Phys. Let. A, 1995, Vol. 209. — P. 321 – 326.
25. Bandt C. and Pompe B. Permutation entropy: a natural complexity measure for time series, Phys. Rev. Let., 2002, Vol. 88, No. 17. — Р. 174102.
26. Brazhe A. Shearlet-based measures of entropy and complexity for two-dimensional patterns, Phys. Rev. E 97, 2018. — Р. 061301(7).
27. Lamberti P. W., Martin M. T., Plastino A., and Rosso O. A. Intensive entropic non-triviality measure, Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications, 2004, Vol. 334, No. 1 – 2. — P. 119 – 131.
28. Zunino L. and Ribeiro H. V. Discriminating image textures with the multiscale two-dimensional complexity-entropy causality plane, Chaos, Solitons and Fractals, 2016, Vol. 91. — P. 679 – 688.
29. Малинникова О. Н., Ульянова Е. В., Долгова М. О., Зверев И. В. Изменение микроструктуры ископаемых углей в результате внезапных выбросов угля и газа // Горн. журн. — 2017. — № 11. — С. 27 – 32.
30. Алексеев А. Д., Ульянова Е. В., Васильковский В. А., Разумов О. Н., Зимина С. В., Скоблик А. П. Особенности структуры угля выбросоопасных зон // ГИАБ. — 2010. — № 8. — С. 164 – 179.

УДК 532.685 

ЗАВИСИМОСТЬ ПРОНИЦАЕМОСТИ ГЕОМАТЕРИАЛОВ ОТ НАПРЯЖЕНИЙ ПО ДАННЫМ ЛАБОРАТОРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ НА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБРАЗЦАХ С ЦЕНТРАЛЬНЫМ ОТВЕРСТИЕМ
Л. А. Назарова, Л. А. Назаров, Н. А. Голиков, А. А. Скулкин

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: lanazarova@ngs.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН,
просп. Академика Коптюга, 3, 630090, г. Новосибирск, Россия
Новосибирский государственный технический университет,
просп. К. Маркса, 20, 630073, г. Новосибирск, Россия

Сконструирована и изготовлена лабораторная установка, позволяющая проводить фильтрационные испытания цилиндрических образцов с центральным отверстием, имитирующих условия функционирования реальных добычных скважин, при неоднородном напряженном состоянии. Выполнена серия экспериментов на искусственных образцах, изготовленных из среднезернистого песка, кондиционированного криогелем. Установлена эмпирическая зависимость проницаемости от эффективного напряжения, которая аппроксимируется экспоненциальной функцией с коэффициентом α=0.0021 МПа^–1, что на порядок превышает общепринятые оценки α, использующие сжимаемость геоматериалов и горных пород.

Пороупругая среда, фильтрация, лабораторный эксперимент, криогель, дисковый образец, проницаемость, эффективное напряжение

DOI: 10.15372/FTPRPI20190503 

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 19–05–00689).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Fjaer E., Holt R. M., Raaen A. M., Risnes R., and Horsrud P. Petroleum related rock mechanics, Elsevier, 2008. — 492 p.
2. Dake L. P. The practice of reservoir engineering (Revised Edition), Elsevier, 2001. — 546 p.
3. Speight J. G. An introduction to petroleum technology, economics, and politics, John Wiley & Sons Limited, 2011. — 336 p.
4. Van Golf-Racht T. Fundamentals of fractured reservoir engineering, Elsevier, 1982. — 732 p.
5. Holt R. M. Permeability reduction induced by a nonhydrostatic stress field, SPE Formation Evaluation, 1990, No. 12. — Р. 44 – 448.
6. Ghabezloo S., Sulem J., Guedon S., and Martineau F. Effective stress law for the permeability of a limestone, J. Rock Mech. and Min. Sci., 2009, Vol. 46. — P. 297 – 306.
7. Espinoza D. N., Vandamme M., Pereira J.-M., Dangla P., and Vidal-Gilbert S. Measurement and modeling of adsorptive–poromechanical properties of bituminous coal cores exposed to CO2: Adsorption, swelling strains, swelling stresses and impact on fracture permeability, J. Coal Geol., 2014, Vol. 134 – 135. — P. 80 – 95.
8. Pan Z. and Connell L. D. Modelling permeability for coal reservoirs: a review of analytical models and testing data, J. Coal Geol., 2012, Vol. 92. — P. 1 – 44.
9. Назаров Л. А., Назарова Л. А., Голиков Н. А., Хан Г. Н. Проницаемости гранулированного геоматериала от напряжений // ГИАБ. — 2018. — № S49. — С. 71 – 81.
10. Urumovic K. and Urumovic Sr. K. The effective porosity and grain size relations in permeability functions, Hydrology and Earth System Sciences Discussions, 2014, Vol. 11. — P. 6675 – 6714.
11. Schutjens P. M. T. M., Hanssen T. H., Hettema M. H. H., Merour J., de Bree P., Coremans J. W. A., and Helliesen G. J. Compaction-induced porosity/permeability reduction in sandstone reservoirs: Data and model for elasticity-dominated deformation, SPE Reservoir Evaluation & Engineering, 2004, Vol. 7 (3). — P. 202 – 216.
12. Rhett D. W. and Teufel L. W. Effect of reservoir stress path on compressibility and permeability of sandstones, SPE Paper, No. 24756, SPE Annual Technical Conference and Exhibition Washington DC, 4 – 7 October, 1992.
13. Randall M. S., Conway M., Salter G., and Miller S. Pressure-dependant permeability in shale reservoirs implications for estimated ultimate recovery, AAPG Search and Discovery Article, 2011.
14. Ma J. Review of permeability evolution model for fractured porous media, J. Rock Mech. and Geo. Eng., 2015, Vol. 7 (3). — P. 351 – 357.
15. Peng S. and Zhang J. Stress-dependent permeability, Engineering Geology for Underground Rocks, Springer, Berlin, Heidelberg, 2007. — 319 p.
16. Ельцов И. Н., Назаров Л. А., Назарова Л. А., Нестерова Г. В., Эпов М. И. Интерпретация геофизических измерений в скважинах с учетом гидродинамических и геомеханических процессов в зоне проникновения // ДАН. — 2012. — Т. 445. — № 6. — С. 677 – 680.
17. Назарова Л. А., Назаров Л. А., Эпов М. И., Ельцов И. Н. Эволюция геомеханических и электрогидродинамических полей в массиве горных пород при бурении глубоких скважин // ФТПРПИ. — 2013. — № 5. — С. 37 – 49.
18. Torsaeter O. and Abtahi M. Experimental reservoir engineering, Laboratory work book, Department of Petroleum Engineering and Applied Geophysics Norwegian University of Science and Technology, 2003. — 107 p.
19. Jaeger J. C., Cook N. G. W., and Zimmerman R. Fundamentals of rock mechanics, Wiley, 2007. — 488 p.
20. Назарова Л. А., Назаров Л. А. Геомеханические и гидродинамические поля в продуктивном пласте в окрестности скважины с учетом зависимости фильтрационных свойств пород от эффективных напряжений // ФТПРПИ. — 2018. — № 4. — С. 11 – 20.
21. ГОСТ 8736–2014. Песок для строительных работ. — М.: Стандартинформ, 2019. — 11 с.
22. Манжай В. Н., Фуфаева М. С. Свойства криогелей и их применение в технологиях добычи и транспорта нефти // Нефть и газ. — 2011. — № 6. — С. 104 – 109.
23. ГОСТ 26450.2–85. Породы горные. Метод определения коэффициента абсолютной газопроницаемости при стационарной и нестационарной фильтрации.
24. ГОСТ 28985–91. Породы горные. Метод определения деформационных характеристик при одноосном сжатии.
25. ГОСТ 21153.2–84. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии.
26. Coussy O. Mechanics and physics of porous solids, John Wiley & Son Ltd, 2010. — 281 p.
27. Nazarova L. A., Nazarov L. A., Shkuratnik V. L., Protasov M. I., and Nikolenko P. V. An acoustic approach to the estimation of rock mass state and prediction of induced seismicity parameters: theory, laboratory experiments, and case study, ISRM AfriRock — Rock Mechanics for Africa, 2017. — P. 593 – 604.
28. Nazarov L. A., Nazarova L. A., Karchevsky A. L., and Panov A. V. Estimation of stresses and deformation properties in rock mass based on inverse problem solution using measurement data of free boundary displacement, Sib. Zhurn. Industr. Matem., 2012. Vol. 15, No. 4. — P. 102 – 109.
29. Щелкачев В. Н. Избранные труды: в 2 т. — М.: Недра, 1990. — Т. 1. — 232 с.

УДК 532.546 : 532.68 

ЛАБОРАТОРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЛЬТРАЦИИ ПОРОВЫХ ФЛЮИДОВ В ОБРАЗЦАХ ТЕХНОГЕННОГО ВЕЩЕСТВА ХВОСТОХРАНИЛИЩ
Д. О. Кучер, Т. В. Корнеева, С. Б. Бортникова

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН,
E-mail: korneevatv@ipgg.sbras.ru, просп. Академика Коптюга, 3, 630090, г. Новосибирск, Россия

Проведено лабораторное моделирование процессов фильтрации поровых флюидов в образцах техногенного вещества хвостохранилищ. Представлены данные по двум лабораторным методам: весовому и кажущегося сопротивления. Выявлено, что капиллярные силы вносят основной вклад в распространение растворов от источника загрязнения. Это позволило оценить характер и скорость процесса. Результаты экспериментов показали большую скорость пропитки твердого вещества хвостохранилищ в вертикальном и латеральном направлениях от источников дренажных растворов, что пагубно складывается на экологии близлежащих территорий и водоемов.

Техногенное вещество, проницаемость, пористость, метод электротомографии, капиллярная пропитка, скорость фильтрации

DOI: 10.15372/FTPRPI20190504 

Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (№ 19–17–00134) и в рамках базовых проектов ФНИ (№ 0331–2019–0031) и (№ 0266–2019–0008).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Назарова Л. А., Назаров Л. А., Джаманбаев М. Д., Чаныбаев М. К. Эволюция термогидродинамических полей в окрестности защитной дамбы хвостохранилища рудника Кумтор (Кыргызская Республика) // ФТПРПИ. — 2015. — № 1. — С. 23 – 29.
2. Опарин В. Н., Потапов В. П., Гиниятуллина О. Л. О комплексной оценке состояния окружающей среды по данным дистанционного зондирования земли в регионах с высокой техногенной нагрузкой // ФТПРПИ. — 2014. — № 6. — С. 199 – 209.
3. Чайников В. В. Системная оценка техногенных месторождений // Геология, методы поисков, разведки и оценки месторождений твердых полезных ископаемых. — 1999. — 75 с.
4. Юркевич Н. В., Карин Ю. Г., Кулешова Т. А. Состав отвала Белоключевского месторождения золота по данным электромагнитного сканирования и геохимического опробования // Проблемы геологии и освоения недр: тр. XXI Междунар. симп. им. ак. М. А. Усова студентов и молодых ученых, посвященные 130-летию со дня рождения проф. М. И. Кучина. — 2017. — Т. 1. — С. 853 – 855.
5. Olenchenko V. V., Kucher D. O., Bortnikova S. B., Gas’kova O. L., Edelev A. V., and Gora M. P. Vertical and lateral spreading of highly mineralized acid drainage solutions (Ur dump, Salair): Electrical resistivity tomography and hydrogeochemical data, J. Russian Geol. and Geoph., 2016, Vol. 57, No. 4. — P. 617 – 628.
6. Bortnikova S., Olenchenko V., Gaskova O., Yurkevich N., Abrosimova N., Shevko E., Edelev A., Korneeva T., Provornaya I., and Eder L. Characterization of a gold extraction plant environment in assessing the hazardous nature of accumulated wastes (Kemerovo region, Russia), Applied Geochemistry, 2018, Vol. 93. — P. 145 – 157.
7. Kirillov M. V., Bortnikova S. B., Gaskova O. L., and Shevko E. P. Authigenic gold in stale tailings of cyanide leaching of gold – sulfide – quartz ores (Komsomol’skii Gold-Extracting Factory, Kemerovo Region), Doklady Earth Sciences, 2018, Vol. 481, No. 2. — P. 1091 – 1094.
8. Aachib M., Aubertin M., and Mbonimpa M. Laboratory measurements and predictive equations for gas diffusion coefficient of unsaturated soils, Proc. of 55th Canadian Geotechnical and Joint IAH-CNC and CGS Groundwater Speciality Conferences, Niagara Falls, 2002. — P. 163 – 171.
9. Nicholson R. V., Gillham R. W., Cherry J. A., and Reardon E. J. Reduction of acid generation in mine tailings through the use of moisture-retaining cover layers as oxygen barriers, J. Canadian Geotech., 1989, Vol. 26. — P. 1 – 8.
10. Aubertin M., Bussiere B., Monzon M., Joanes A.-M., Gagnon D., Barbera J.-M., Aachib M., Bedard C., and Chapuis R. Etude sur les Barriere Seches Construites a partir de Residues Miniers: Phase IIEssais en Place, NEDEM/MEND Report 2.22, 1999. — 2 p.
11. Bussiere B., Aubertin M., and Chapuis R. The behaviour of inclined covers used as oxygen barriers, J. Canadian Geotech., 2003, Vol. 40, No. 3. — P. 512 – 535.
12. Mbonimpa M., Aubertin M., Aachib M., and Bussiere B. Diffusion and consumption of oxygen in unsaturated cover materials, J. Canadian Geotech., 2003, Vol. 40. — P. 916 – 932.
13. Molson J. W., Fala O., Aubertin M., and Bussiere B. Numerical simulations of sulphide oxidation, Geochemical Speciation and Acid Mine Drainage in Unsaturated Waste Rock Piles, in submission to Environmental Geology, 2004.
14. Барабанов В. Л. Эмпирические параметры модели противоточной капиллярной пропитки горных пород // Геофизические исследования. — 2014. — Т. 15. — № 1. — С. 27 – 52.
15. Washburn E. W. The dynamics of capillary flow, Physical Review, 1921, Vol. 17. — P. 273 – 283.

УДК 622.33 

ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПОРОД КРОВЛИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА ПРИ РАЗВИТИИ ОЧИСТНЫХ РАБОТ НА ГАЗОВЫЙ РЕЖИМ ЗАЛЕЖИ
В. А. Трофимов, Ю. А. Филиппов

Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова РАН,
E-mail: asas_2001@mail.ru, Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия

Рассматривается отработка горизонтального изолированного пласта, расположенного в однородной среде, в условиях плоской деформации. Получено распределение напряжений в кровле угольного пласта на разных стадиях развития выработанного пространства. Напряжения в массиве определяются функцией комплексного переменного, что позволяет установить местоположение и конфигурацию зон разгрузки и пригрузки в массиве. Такая информация необходима для оценки техногенной нарушенности в породах междупластья и формирования в них коллекторов газа. Использование аналитического решения дает возможность получить соотношения для определения коэффициентов концентрации напряжений во всей исследуемой области и представить соответствующие параметры в виде изолиний.

Угольный пласт, напряженно-деформированное состояние, фильтрация, проницаемость, разгрузка, пригрузка, метод комплексных потенциалов

DOI: 10.15372/FTPRPI20190505 

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 18–05–00936).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Alcalde-Gonzalo J., Prendes-Gero M. B., Alvarez-Fernandez M. I., Alvarez-Vigil A. E., and Gonzalez-Nicieza C. Roof tensile failures in underground excavations, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 2013, Vol. 58. — P. 141 – 148.
2. Diederichs M. S. and Kaiser P. K. Stability of large excavations in laminated hard rock masses: the voussoir analogue revisited, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 1999, Vol. 36. — P. 97 – 117.
3. Jinfeng Ju and Jialin Xu. Structural characteristics of key strata and strata behaviour of a fully mechanized longwall face with 7.0 m height chocks, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 2013, Vol. 58. — P. 46 – 54.
4. Dai Huayang, Lian Xugang, Liu Jiyan, Liu Yixin, Zhou Yameng, Deng Weinan, and Cai Yinfei. Model study of deformation induced by fully mechanized caving below a thick loess layer, Int. J. Rock Mech. and Min., 2010, Vol. 47. — P. 1027 – 1033.
5. Zhu Weishen, Li Yong, Li Shucai, Wang Shugang, and Zhang Qianbing. Quasi-three-dimensional physical model tests on a cavern complex under high in-situ stresses, Int. J. Rock Mech. and Min., 2011, Vol. 48. — P. 199 – 209.
6. Ying-ke Liu, Fu-bao Zhou, Lang Liu, Chun Liu, and Shen-yong Hu. An experimental and numerical investigation on the deformation of overlying coal seams above double-seam extraction for controlling coal mine methane emissions, Int. J. Coal Geology, 2011, Vol. 87. — P. 139 – 149.
7. Behrooz Ghabraie, Gang Ren, Xiangyang Zhang, and John Smith. Physical modelling of subsidence from sequential extraction of partially overlapping longwall panels and study of substrata movement characteristics, Int. J. Coal Geology, 2015, Vol. 140. — P. 71 – 83.
8. Behrooz Ghabraie, GangRen, John Smith, and Lucas Holden. Application of 3D laser scanner, optical transducers and digital image processing techniques in physical modelling of mining-related strata movement, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 2015, Vol. 80. — P. 219 – 230.
9. Курленя В. М., Миренков В. Е. Феноменологическая модель деформирования горных пород вокруг выработок // ФТПРПИ. — 2018. — № 2. — С. 3 – 9.
10. Alejanoa L. R., RamoArez-Oyanguren P., and Taboada J. FDM predictive methodology for subsidence due to flat and inclined coal seam mining, Int. J. Rock Mech. and Min. Scie., 1999, Vol. 36. — P. 475 – 491.
11. Tugrul Unlu, Hakan Akcin, and Ozgur Yilmaz. An integrated approach for the prediction of subsidence for coal mining basins, Eng. Geol., 2013, Vol. 166. — P. 186 – 203.
12. Павлова Л. Д., Фрянов В. Н. Исследование влияния движущегося очистного забоя на характер зависания и циклического обрушения подработанных пород кровли угольных пластов // Изв. ТПУ. — 2005. — Т. 308. — № 1. — С. 39 – 44.
13. Макаров П. В., Смолин И. Ю., Евтушенко Е. П., Трубицын А. А., Трубицын Н. В., Ворошилов С. П. Моделирование обрушения кровли над выработанным пространством // Физ. мезомеханика. — 2008. — Т. 11. — № 1. — С. 44 – 50.
14. Shivakumar Karekal, Raj Das, Luke Mosse, and Paul W. Cleary. Application of a mesh-free continuum method for simulation of rock caving processes, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 2011, Vol. 48. — P. 703–711.
15. Habib Alehossein and Brett A. Poulsen. Stress analysis of longwall top coal caving, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 2010, Vol. 47. — P. 30 – 41.
16. Suchowerska A. M., Merifield R. S., Carter J. P., and Clausen J. Prediction of underground cavity roof collapse using the Hoek–Brown failure criterion, Computers and Geotechnics, 2012, Vol. 44. — P. 93 – 103.
17. Rafiqul Islam Md., Daigoro Hayashi, and Kamruzzaman A. B. M. Finite element modeling of stress distributions and problems for multi-slice longwall mining in Bangladesh, with special reference to the Barapukuria coal mine, Int. J. Coal Geol., 2009, Vol. 78. — P. 91 – 109.
18. Mohammad Rezaei, Mohammad Farouq Hossaini, and Abbas Majdi. Determination of longwall mining-induced stress using the strain energy method, J. Rock Mech. Rock Eng., 2015, Vol. 48. — P. 2421 – 2433.
19. Курленя В. М., Миренков В. Е. Деформирование весомого массива горных пород в окрестности прямолинейной конечной трещины // ФТПРПИ. — 2018. — № 6. — С. 14 – 20.
20. Wei Wang, Yuan-ping Cheng, Hai-Feng Wang, Hong-Yong Liu, Liang Wang, Wei Li, and Jing-Yu Jiang. Fracture failure analysis of hard–thick sandstone roof and its controlling effect on gas emission in underground ultra-thick coal extraction, J. Eng. Failure Analysis, 2015, Vol. 54. — P. 150 – 162.
21. Мусхелишвили Н. И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. — М.: Наука, 1966. — 690 с.
22. Христианович С. А., Кузнецов С. В. О напряженном состоянии горного массива при проведении очистных работ // Горное давление. — Л.: ВНИМИ, 1965, LIX. — С. 95 – 111.
23. Trubetskoi K. N., Kuznetsov S. V., and Trofimov V. A. Stress state and failure of seam contacts with enclosing rocks in driving a stope, J. Min. Sci., 2001, Vol. 37, No. 4. — P. 345 – 353.
24. Kuznetsov S. V. and Trofimov V. A. Deformation of a rock mass during excavation of a flat sheet-like hard mineral deposit, J. Min. Sci., 2007, Vol. 43, No. 4. — P. 341 – 360.
25. Kuznetsov S. V. and Trofimov V. A. Original stress state of coal seams, J. Min. Sci., 2003, Vol. 39, No. 2. — P. 107 – 111 
26. Zakharov V. N., Malinnikova O. N., Trofimov V. A., and Filippov Yu. A. Effect of gas content and actual stresses on coalbed permeability, J. Min. Sci., 2016, Vol. 52, No. 2. — P. 218 – 225.

УДК 622.831 

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ УГЛА НАКЛОНА ПЛАСТА НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОПОРНОГО ДАВЛЕНИЯ И СМЕЩЕНИЙ В РАЙОНЕ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СПЛОШНОЙ ВЫЕМКИ
М. Дамгани, Р. Рахманнеджад, М. Наджафи

Университет Шахида Бахонара в Кермане,
E-mail: mohammaddamghany@gmail.com, г. Керман, Иран
Йездский университет,
E-mail: mehdinajafi@yazd.ac.ir, г. Йезд, Иран

Изучено влияние давления обрушенных пород на крепь горизонтальной выработки, несущую способность крепления кровли и предохранительные целики над штреком. С помощью пакета компьютерных программ FLAC 3D созданы численные модели пяти сплошных забоев наклона угольных пластов. Показано, что во всех моделях пиковое опорное давление в предзабойной зоне изменялось на расстоянии 1 – 2 м от линии забоя, а разница между этим напряжением и напряжением в области забоя составила 9.7 МПа. Увеличение угла наклона пласта практически не влияет на пиковое опорное давление в боковой зоне по периметру выемки, а концентрация давления в боковой зоне происходит вблизи границ целика. При угле наклона пласта 0 и 12° максимальное опорное давление получено на расстоянии 5.4 м от границы целика, тогда как при угле наклона 42° оно возникало на расстоянии 3 м. Результаты численного моделирования согласуются с данными натурных наблюдений.

Численное моделирование, разработка длинными забоями, распределение опорного давления, пакет компьютерных программ FLAC 3D

DOI: 10.15372/FTPRPI20190506 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Deepak D. Longwall face support design, a micro-computer model, J. Min., Metals & Fuels, 1986.
2. Peng S. S. Longwall mining. Richmond, West Virginia University, Morgantown, WV, 2006. — P. 513 – 514.
3. Peng S. Coal mine ground control, A Wiley-Interscience Publ., 2nd Ed., 1986. — P. 237 – 264.
4. Luo J. L. Gate road design in overlying multi-seam mines, MSc Thesis in Department of Min. and Minerals Eng., Virginia Polytechnic Institute and State University Blacksburg, Virginia, USA 24061, 1997.
5. Thin I. G. T., Pine R. J., and Trueman R. Numerical modelling as an aid to the determination of the stress distribution in the goaf due to longwall coal mining, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci. and Geomech. Abstracts, 1993, Vol. 30, No. 7. — P. 1403 – 1409. Pergamon.
6. Yavuz H. An estimation method for cover pressure re-establishment distance and pressure distribution in the goaf longwall coal mines, J. Rock Mech. and Min. Sci., 2004, Vol. 41, No. 2. — P 193 – 205.
7. Yasitli N. E. and Unver B. 3D numerical modelling of stresses around a longwall panel with top coal caving, J. South African Inst. Min. Metall, 2005, Vol. 105, No. 5. — P. 287 – 300.
8. Islam M. R., Hayashi D., and Kamruzzaman A. B. M. Finite element modeling of stress distributions and problems for multi-slice longwall mining in Bangladesh, with special reference to the Barapukuria coal mine, Int. J. Coal Geol., 2009, Vol. 78, No. 2. — P. 91 – 109.
9. Najafi M. Optimum design of longwall chain pillar in tabas coal mine, Shahrood University of Technology, MSc Thesis (in Persian), 2009.
10. Vakili A., Albrecht J., and Gibson W. Mine-scale numerical modelling of longwall operations, Underground Coal Operation Conf., University of Wollongong, 2010.
11. Shabanimashcool M. and Li C. C. Numerical modelling of longwall mining and stability analysis of the gates in a coal mine, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 2012, Vol. 51. — P. 24 – 34.
12. Majdi A., Hassani F. P., and Nasiri M. Y. Prediction of the height of destressed zone above the mined panel roof in longwall coal mining, Int. J. Coal Geol., 2012, Vol. 98. — P. 62 – 72.
13. Jiang Y., Wang H., Xue S., Zhao Y., Zhu J., and Pang X. Assessment and mitigation of coal bump risk during extraction of an island longwall panel, Int. J. Coal Geol., 2012, Vol. 95. — P. 20 – 33.
14. Shabanimashcool M. and Li C. C. A numerical study of stress changes in barrier pillars and a border area in a longwall coal mine, Int. J. Coal Geol., 2013, Vol. 106. — P. 39 – 47.
15. Rezaei M., Hossaini M. F., and Majdi A. Determination of longwall mining-induced stress using the strain energy method, Rock Mech. and Rock Eng., 2015, Vol. 48, No. 6. — P. 2421 – 2433.
16. Najafi M., Shishebori A., and Gholamnejad J. Numerical estimation of suitable distance between two adjacent panels’ working faces in shortwall mining, Int. J. Geomech., 2016, 10.1061/(ASCE)GM.1943–5622.0000784 , 04016090.
17. Meng Z., Shi X., and Li G. Deformation, failure and permeability of coal-bearing strata during longwall mining, Eng. Geol., 2016, Vol. 208. — P. 69 – 80.
18. Anon. Tabas coal mine project basic design report-mining, 2005, Vol. 1. — P. 5.
19. Badr S. A. Numerical analysis of coal yield Pillars at deep longwall mines, Ph.D. Thesis, Department of Min. Eng. Colorado School of Mine, 2004. — 250 p.
20. Saeedi G., Shahriar K., Rezai B., and Karpuz C. Numerical modelling of out-of-seam dilution in longwall retreat mining, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 2010, Vol. 47. — P. 533 – 543.
21. Salamon M. D. G. Mechanism of caving in longwall coal mining, Paper in Rock Mechanics Contributions and Challenges: Proc. of the 31st U. S. Symp., Ed., by Hustrulid W. A. and Johnson G. A. 1990 (Denver, CO, June 18 – 20). A. A. Balkema. — P. 161 – 168.

УДК 622.34 

ВЕРОЯТНОСТНАЯ МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОЧИСТНЫХ ЗАБОЕВ ДЛЯ СЛОЖНЫХ РУДНЫХ ТЕЛ С ИЗМЕНЯЮЩИМИСЯ СВОЙСТВАМИ ПОРОДНОГО МАССИВА
М. Адебейо, Э. Нордлунд

Технологический университет Лулео,
E-mail: idris.musa@ltu.se, SЕ-971 81, Швеция

Представлен вероятностный подход для оптимизации методики расчета параметров забоя с учетом изменчивости свойств горного массива на примере сложного рудного месторождения в Канаде. Для точного определения значений входящих геотехнических параметров использован вероятностный метод PEM (метод точечной оценки) в совокупности с численным анализом и программным обеспечением FLAC3D. Определены деформации выработок с различной геометрией и оптимальные параметры выработки для минимизации проблем управления состоянием массива. Полученные результаты по распределению деформаций стенок и почвы выработок анализировались для каждого варианта с целью выбора их наилучшей геометрии и достижения оптимальной устойчивости.

Сложное рудное тело, вероятностный метод, изменчивость породного массива, геометрия выработки, метод точечной оценки

DOI: 10.15372/FTPRPI20190507 

Работа выполнена при финансовой поддержке Центра прогрессивного горного дела и металлургии (САММ) Технологического университета (Лулео, Швеция).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Cai M. Rock mass characterization and rock property variability considerations for tunnel and caven design, Rock Mech. and Rock Eng., 2011, Vol. 44, No. 4. — P. 379 – 399.
2. Idris M. A., Saiang D., and Nordlund E. Numerical analyses of the effects of rock mass property variability on open stope stability, Proc. of 45th US Rock Mechanics/Geomechanics Symp., San Francisco, Ca. 2011.
3. Idris M. A., Saiang D., and Nordlund E. Probabilistic analysis of open stope stability using numerical modelling, Int. J. Min. and Mineral Eng., 2011, Vol. 3, No. 4. — P. 194 – 219.
4. Valley B., Kaiser P. K., and Duff D. Consideration of uncertainty in modelling the behaviour of underground excavations, Proc. of 5th Int. Seminar on Deep and High Stress Min., Santiago, Chile, 2010.
5. Idris M. A., Nordlund E., and Saiang D. Comparison of different probabilistic methods for analyzing stability of underground rock excavations, The Electronic J. of Geotech. Eng., 2016, Vol. 21, No. 21. — P. 6555 – 6585.
6. FLAC3D (Version 4.0) [Computer software]. Minneapolis, Minnesota: Itasca Consulting Group, Inc.
7. Marinos P. and Hoek. E. GSI- A geologically friendly tool for rock mass strength estimation, Proc. of the GeoEng 2000 Conf., Melbourne, Australia, 2000.
8. Hoek E., Carranza-Torres C. T., and Corkum B. Hoek-Brown failure criterion-2002 edition, Proc. of 5th North American Rock Mechanics Symp., Toronto, ON, 2002.
9. @RISK, Risk analysis software using Monte Carlo simulation for Microsoft Excel and Microsoft Project. https://www.palisade.com/msoffice/risk.asp.
10. Rosenblueth E. Two-point estimates in probabilities, Appl. Math. Modelling, 1981, Vol. 5, No. 5. — P. 329 – 335.
11. Abdellah Mitri H. S., Thibodeau D., and Moreau-Verlaan L. Geotechnical risk assessment of mine development intersections with respect to mining sequence, Geotech. and Geol. Eng., 2014, Vol. 32, No. 3. — P. 657 – 671.
12. Hoek E. Reliability of Hoek-Brown estimates of rock mass properties and their impact on design, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 1998, Vol. 35, No. 1. — P. 63 – 68.
13. Langford J. C. and Diederichs M. S. Reliability based approach to tunnel lining design using a modified point estimate method, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 2013, Vol. 60. — P. 263 – 276.
14. Park D., Kim H. M., Ryu D. W., Choi B. H., and Han K. C. Probability-based structural design of lined rock caverns to resist high internal gas pressure, Eng. Geol., 2013, Vol. 153. — P. 144 – 151.
15. Park D., Kim H. M., Ryu D. W., Song W. K., and Sunwoo C. Application of a point estimate method to the probabilistic limit-state design of underground structures, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 2012, Vol. 51. — P. 97 – 104.
16. Napa-Garcia G. F., Beck A. T., and Celestino T. B. Reliability analyses of underground openings with the point estimate method, Tunnelling and Underground Space Technology, 2017, Vol. 64. — P.154 – 163.
17. Arjang B. and Herget G. In situ ground stresses in the Canadian hard rock mines: an update, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 1997, Vol. 34, No. 3 – 4. — P. 15.e1 – 15.e16.
18. Herget G. Stress assumptions for underground excavations in the Canadian Shield, Int. J. Rock Mech., Min. Sci. & Geomech. Abstract, 1987, Vol. 24. — P. 95 – 97.
19. Diederichs M. S. Instability of hard rock masses: the role of tensile damage and relaxation, Waterloo. ON, University of Waterloo, 1999.
20. Milne D. M. Underground design and deformation based on surface geometry British Columbia, University of British Columbia, BC, 1997.
21. Sakurai S. Strength parameters of rocks determined from back analysis of measured displacements, Proc. of the First Asian Rock Mech. Symp., Seoul, South Korea, 1997.
22. Huebscher R. G. Friction equivalents for round square and rectangular ducts, ASHVE Transactions, 1948, Vol. 54. — P. 101 – 118.
23. Ang A. H-S. and Tang W. H. Probability concepts in engineering, USA, John Wiley & Sons, Inc., 2007.

РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД

УДК 531.39 

РАЗРАБОТКА МЕТОДА МОДЕЛИРОВАНИЯ МИКРОСЕЙСМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ ПРИ РАЗВИТИИ ТРЕЩИНЫ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА
Н. Г. Шварёв, Н. С. Марков

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого,
E-mail: Shvarev_ng@spbstu.ru, ул. Политехническая, 29, лит. АФ, 195251, г. Санкт-Петербург, Россия

Представлена физико-математическая модель генерации микросейсмических событий при распространении трещины гидроразрыва пласта. Дефекты (неоднородности) описываются с помощью ESC-модели. Приведены формулы скачков перемещений и характеристик сейсмических и асейсмических событий, а также формулы расчета сейсмического момента и сейсмической магнитуды. Разработан алгоритм, позволяющий моделировать микросейсмические события при распространении трещины гидроразрыва пласта по известной геометрии и физическим свойствам среды в качестве входных данных. Получены расчеты для псевдотрехмерной и планарной моделей распространения трещин гидроразрыва пласта. Показано, что большинство событий происходит на фронте распространяющейся трещины, что согласуется с наблюдениями.

Сейсмика, микросейсмическая активность, микросейсмические явления, гидравлический разрыв пласта, ESC-модель

DOI: 10.15372/FTPRPI20190508 

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования в рамках ФЦП “Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы”, Мероприятие 1.2., Соглашение о предоставлении субсидии № 14.575.21.0146 от 26.09.2017, уникальный идентификатор ПНИ: RFMEFI57517X0146.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Осипцов А. А. Модели механики многофазных сред для технологии гидроразрыва: дис. … д-ра физ.-мат. наук. — М., 2017. — 310 с.
2. Mishuris G., Wrobel M., and Linkov A. On modeling hydraulic fracture in proper variables: stiffness, accuracy, sensitivity, Int. J. Eng. Sci, 2012, Vol. 61. — P. 10 – 23.
3. Linkov A. M. Key-note lecture: numerical modeling of seismicity: theory and applications, Rockbursts and Seismicity in Mines, Proc. for 8th Int. Symp. RaSiM, Geophysical Survey of RAS, Mining Institute of Ural Branch of RAS, Obninsk-Perm, 2013. — P. 197 – 218.
4. Aki K. and Richards P. G. Quantitative seismology, University Sci. Books, Sausalito, CA, 2002. — 700 p.
5. Gibowicz S. J. and Kijko A. An introduction to mining seismology, Acad. Press, San Diego, 2013. — 399 p.
6. Mendecki A. J. Seismic monitoring in mines, Chapman and Hall, London, 1997. — 261 p.
7. Rice J. R. The mechanics of earthquake rupture, Physics of the Earth’s Interior, North-Holland, Amsterdam, 1980. — P. 555 – 649.
8. Рассказов И. Ю., Цирель С. В., Розанов А. О., Терешкин А. А., Глазырь А. В. Использование данных сейсмоакустических наблюдений для определения характера развития очага разрушения породного массива // ФТПРПИ. — 2017. — № 2. — С. 29 – 37.
9. Доброскок А. А., Линьков А. М. Моделирование течения, напряженного состояния и сейсмических событий в породах при сбросе давления в трещине гидроразрыва // ФТПРПИ. — 2011. — № 1. — C. 12 – 22.
10. Яскевич С. В., Гречка В. Ю., Дучков А. А. Обработка данных микросейсмического мониторинга геодинамических событий с учетом сейсмической анизотропии массива горных пород // ФТПРПИ. — 2014. — № 6. — С. 41 – 52.
11. Guglielmi A. V. Interpretation of the Omori law, Izvestiya, Physics of the Solid Earth, 2016, Vol. 52, No. 5. — P. 785 – 786.
12. Linkov A. M. Key-note address: New geomechanical approaches to develop quantitative seismicity, Proc. of the 4th Int. Symp. on Rockbursts and Seismicity in Mines, Balkema, Rotterdam, 1997. — P. 151 – 166.
13. Линьков А. М. Численное моделирование сейсмических и асейсмических событий в трехмерных задачах кинетики горных пород // ФТПРПИ. — 2006. — № 1. — С. 3 – 17.
14. Линьков А. М. Комплексный метод граничных интегральных уравнений теории упругости. — СПб.: Наука, 1999. — 382 с.
15. Linkov A. M., Zubkov V. V., and Kheib M. A. A method of solving three-dimensional problems of seam workings and geological faults, J. Min. Sci., 1997, Vol. 33, No. 4. — P. 295 – 315.
16. Linkov A. M. Dynamic phenomena in mines and the problem of stability, Int. Soc. Rock Mechanics, Lisboa, Cedex, Portugal, 1994. — P. 133.
17. Linkov A. M. Integration of numerical modeling and seismic monitoring: general theory and first steps, Proc. of the Int. Conf. on New Developments in Rock Mechanics, New York, 2002. — P. 259 – 264.
18. Grechka V. I. U. and Heigl W. M. Microseismic monitoring, Soc. Exploration Geophysi., 2017. — 449 p.
19. Maxwell S. Microseismic imaging of hydraulic fracturing: Improved engineering of unconventional shale reservoirs, Soc. Exploration Geophys., 2014. — 197 p.
20. Salamon M. D. G. Keynote address: Some applications of geomechanical modelling in rockburst and related research, Proc. of the 3rd Int. Symp. on Rockbursts and Seismicity in Mines, Balkema, Rotterdam, 1993. — P. 297 – 309.
21. Markov N. S. and Linkov A. M. Correspondence principle for simulation hydraulic fractures by using Pseudo 3D model, Materials Physics and Mechanics, 2018, No. 40. — P. 181 – 186.
22. Старобинский Е. Б., Степанов А. Д. Использование явной схемы интегрирования по времени при моделировании гидроразрыва пласта с применением модели Planar 3D // PROнефть. — 2019. — № 2. — P. 15 – 19.
23. Хасанов М. М., Падерин Г. В., Шель Е. В., Яковлев А. А., Пустовских А. А. Подходы к моделированию гидроразрыва пласта и направления их развития // Нефт. хоз-во. — 2017. — № 12. — С. 37 – 41.

УДК 539.4 : 622.023.23 

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КРИТЕРИЕВ РАЗРУШЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ГОРНЫХ ПОРОД
В. Д. Кургузов

Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН,
E-mail: kurguzov@hydro.nsc.ru, пр. Лаврентьева, 15, 630090, г. Новосибирск, Россия

Рассмотрены критерии разрушения и предельного состояния, широко применяемые для оценки прочности горных пород и строительных материалов. Представлена компьютерная двумерная модель деформирования цементной оболочки в обсаженной цементированной скважине внутри породного массива под действием внутреннего давления в обсадной колонне и внешнего давления горных пород. Модель имеет несколько научно обоснованных и экспериментально подтвержденных критериев прочности для определения режимов разрушения и потенциальных зон повреждения цементной оболочки. Проведена серия расчетов напряженно-деформированного состояния цементной оболочки, в которых варьировались геометрические параметры и нагружения. Выполнен критический анализ локальных и нелокальных критериев разрушения. Сравнение эквивалентных напряжений позволило отобрать шесть критериев разрушения, рекомендуемых для прогнозирования и оценки сопротивления цементной оболочки нагрузкам.

Прочность, разрушение, скважина, обсадная колонна, цементная оболочка, критерии разрушения

DOI: 10.15372/FTPRPI20190509 

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 18–08–00528).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Carter B. J. Size and stress gradient effects on fracture around cavities, Rock Mech. Rock Eng., 1992, Vol. 25, No. 3. — P. 167 – 186.
2. Сукнев С. В. Нелокальные и градиентные критерии разрушения квазихрупких материалов при сжатии // Физ. мезомеханика. — 2018. — Т. 21. — № 4. — С. 22 – 32.
3. Ревуженко А. Ф. О критериях разрушения горных пород, основанных на новой системе инвариантов тензора напряжений // ФТПРПИ. — 2014. — № 3. — С. 33 – 39.
4. Микенина О. А., Ревуженко А. Ф. Критерии предельного состояния и разрушения идеально связных и сыпучих тел // ФТПРПИ. — 2014. — № 4. — С. 55 – 60.
5. Поль Б. Макроскопические критерии пластического течения и хрупкого разрушения // Разрушение. — М.: Мир, 1975. — Т. 2. — С. 336 – 520.
6. Boresi A. P., Schmidt R. J., and Sidebottom O. M. Advanced mechanics of materials, 5th ed., N. Y., Wiley, 1993.
7. Коробейников С. Н., Ревердатто В. В., Полянский О. П., Свердлова В. Г. О влиянии выбора реологического закона на результаты компьютерного моделирования субдукции плит // Сиб. журн. вычисл. математики. — 2011. — Т. 14. — № 1. — С. 71 – 90.
8. Vrech S. M. And Etse G. Geometrical localization analysis of gradient-dependent parabolic Drucker–Prager elastoplasticity, Int. J. of Plasticity, 2006, Vol. 22, No. 5. — P. 943 – 964.
9. Willam K. J. and Warnke E. P. Constitutive models for the triaxial behavior of concrete // Seminar of concrete structures subjected to triaxial stresses, Bergamo, Italy, 1974, Vol. 19. — P. 1 – 30.
10. Новожилов В. В. О необходимом и достаточном критерии хрупкой прочности // Прикл. математика и механика. — 1969. — Т. 33. — Вып. 2. — С. 212 – 222.
11. Lajtai E. Z. Effect of tensile stress gradient on brittle fracture initiation, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 1972, Vol. 9, No. 5. — P. 569 – 578.
12. 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.
13. Леган М. А. Определение разрушающей нагрузки, места и направления разрыва с помощью градиентного подхода // ПМТФ. — 1994. — Т. 35. — № 4. — С. 117 – 124.
14. Сукнев С. В., Новопашин М. Д. Определение локальных механических свойств материалов // ДАН. — 2000. — Т. 373. — № 1. — С. 48 – 50.
15. Сукнев С. В., Новопашин М. Д. Критерий образования трещин отрыва в горных породах при сжатии // ФТПРПИ. — 2003. — № 2. — С. 30 – 37.
16. Новопашин М. Д., Сукнев С. В. Градиентные критерии предельного состояния // Вестн. СамГУ. Естественнонаучная серия. — 2007. — № 4(54). — С. 316 – 335.
17. Nesetova V., Lajtai E. Z. Fracture from compressive stress concentrations around elastic flaws, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr, 1973, Vol. 10. — P. 265 – 284. 18. Carter B. J., Lajtai E. Z., and Petukhov A. Primary and remote fracture around underground cavities, Int. J. Numer. Anal. Meth. Geomech., 1991, Vol. 15, No. 1. — P. 21 – 40.
19. Carter B. J., Lajtai E. Z., and Yuan Y. Tensile fracture from circular cavities loaded in compression, Int. J. Fract. 1992, Vol. 57, No. 3. — P. 221 – 236.
20. Yuan Y. G., Lajtai E. Z., and Ayari M. L. Fracture nucleation from a compression-parallel, finite-width elliptical flaw, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 1993, Vol. 30, No. 7. — P. 873 – 876.
21. Ефимов В. П. Применение градиентного подхода к определению прочности горных пород на растяжение // ФТПРПИ. — 2002. — № 5. — С. 49 – 53.
22. Ефимов В. П. Испытания горных пород в неоднородных полях растягивающих напряжений // ПМТФ. — 2013. — Т. 54. — № 5. — С. 199 – 209.
23. Ефимов В. П. Определение прочности горных пород на растяжение по результатам испытаний дисковых образцов с центральным отверстием // ФТПРПИ. — 2016. — № 5. — С. 54 – 60.
24. MARC Users Guide. Vol. A. — Santa Ana (CA): MSC.Software Corporation, 2018. — 1008 p.
25. Erdogan F., Sih G. C. On the crack extensions in plates under plane loading and transverse shear, J. of Basic Engineering, 1963, Vol. 85. — P. 519 – 527.

УДК 622.831 

ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ НАЛЕГАЮЩИХ ПОРОД ПРИ РАЗРАБОТКЕ НЕГЛУБОКИХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ КОРОТКИМИ ЗАБОЯМИ
Люджун Динг, Юхонг Лиу

Сычуаньский университет, E-mail: mddh966@126.com, 610065, г. Ченгду, Китай
Сычуаньский колледж архитектурных технологий, 618000, г. Де Янг, Китай

На примере горнодобывающего района Шaньдун с помощью физического 3D-моделирования выявлены закономерности смещения пород кровли угольных пластов, залегающих на небольшой глубине. Результаты показали, что смещение земной поверхности и напряжения в породах кровли незначительны, что обусловливает отсутствие опасных деформаций в налегающем массиве. Установлено, что увеличение расстояния подвигания забоя приводит к росту смещений дневной поверхности и кровли пласта. В условиях интенсивного проявления горного давления при деформировании кровли сложно обеспечивать устойчивость массива.

Неглубокое залегание, дневная поверхность, пласт, порода, кровля, физическое 3D-моделирование, смещения, напряжения

DOI: 10.15372/FTPRPI20190510 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Huang Q. X. The characteristics of the shallow buried coal seam and the definition of the shallow buried coal seam, J. Rock Mech. and Eng., 2002, Vol. 21, No. 8. — P. 1174 – 1177.
2. Guang X. and Ma Y. D. Shallow work face mine pressure simulation on the law, J. Chinese Mining, 2004, Vol. 13, No. 6. — P. 69 – 71.
3. Feng G. R., Wang X. X., and Kang L. X. A probe into mining technique in the condition of floor failure for coal seam above longwall goafs, J. Coal Sci. and Eng., 2008, Vol. 14, No. 1. — P. 19 – 23.
4. Fan G. W., Zhang D. S., and Ma L. Q. Overburden movement and fracture distribution induced by longwall mining of the shallow coal seam in the Shendong coal field, J. China University of Min. and Technol., 2011, Vol. 2. — P. 196 – 201.
5. Xuan Y. Q. Research on movement and evolution law of breaking of overlying strata in shallow coal seam with a thin bedrock, J. Rock and Soil Mech., 2008, Vol. 2. — P. 512 – 516.
6. Gao Y. R., Liu C. W., Kang Y. M., and Huang C. L. Shallow buried thin bedrock coal seam rapid advancing working face mine pressure appearance law research, J. Metal Mine, 2015, Vol. 6. — P. 29 – 33.
7. Soni A. K. and Singh A. K. K. K. Shallow cover over coal mining: a case study of subsidence at Kamptee Colliery, India, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 2007, Vol. 66, No. 3. — P. 311 – 318.
8. Liu H., He C. G., and Deng K. Z. Analysis of forming mechanism of collapsing ground fissure caused by mining, J. Min. and Safety Eng., 2013, Vol. 3. — P. 380 – 384.
9. Shi X. C., Meng Z. P., and Yang S. Simulation of overburden deformation-failure during multi-coal mining in daliuta coal mine, J. Metal Mine, 2015, Vol. 3. — P. 53 – 57.
10. Liu C. G. Similar simulation study on the movement behavior of overlying strata in shallow seam mining in Majiliang coal mine, J. China Coal Society, 2011, Vol. 36, No. 1. — P. 7 – 11.
11. Liu H., He C. G., and Deng K. Z. Analysis of forming mechanism of collapsing ground fissure caused by mining, J. Min. and Safety Eng., 2013, Vol. 30, No. 3. — P. 380 – 384.
12. Ren Y. F. and Qi Q. X. Study on characteristic of stress field in surrounding rocks of shallow coalface under long wall mining, J. China Coal Society, 2011, Vol. 36, No. 10. — P. 1612 – 1618.
13. Xu J. L. and Qian M. G. A method to determine the location of the key strata in the overlying strata, J. China University of Min. and Tech., 2016, Vol. 29, No. 5. — P. 463 – 467.
14. Wu Q., Wang L., and Wei X. Y. Yushenfu mining area in Daliuta coal mining ground subsidence numerical simulation visualization group, J. Hydro Geological Eng. Geology, 2016, Vol. 30, No. 6. — P. 37 – 39.
15. Adhikary D. P. and Guo H. Modelling of longwall mining-induced strata permeability change, J. Rock Mech. and Rock Eng., 2015, Vol. 48, No. 1. — P. 345 – 1359.
16. Zhang G. B., Zhang W. Q., Wang C. H., Zhu G. L., and Li B. Mining thick coal Seams under thin bedrock-deformation and failure of overlying strata and alluvium, J. Geotech. and Geol. Eng., 2016, Vol. 34, No. 5. — P. 1553 – 1563.
17. Aleksandrova N. I. Pendulum waves on the surface of block rock mass under dynamic impact, J. Min. Sci., 2017, Vol. 53, No. 1. — P. 59 – 64.
18. Ren Y. F., Ning Y., and Qi Q. X. Physical analogous simulation on the characteristcs of overburden breakage at shallow longwall coalface, J. China Coal Society, 2013, Vol. 38, No. 1. — P. 61 – 66.
19. Xu J. L., Chen J. X., and Jiang K. Effect of load transfer of unconsolidated confined aquifer on compound breakage of key strata, Chinese J. Rock Mech. and Eng., 2017, Vol. 26, No. 4. — P. 699 – 704.
20. Huang P. L. and Chen C. X. Analysis of surface subsidence mechanism in underground mining of thick overburden, J. Rock and Soil Mech., 2010, Vol. 31. — P. 357 – 362.
21. Wang J. B., Liu X. R., and Liu X. J. Dynamic prediction model for mining subsidence, J. China Coal Society, 2015, Vol. 40, No. 3. — P. 516 – 521.
22. Teng Y. H. and Wang J. Z. The law and mechanism of ground subsidence induced by coal mining using fully-mechanized caving method, J. China Coal Society, 2018, Vol. 33, No. 3. — P. 264 – 267.

ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

УДК 622.271 : (622.682 + 622.684)

ВЫБОР СХЕМ ЦИКЛИЧНО-ПОТОЧНОЙ ТЕХНОЛОГИИ НА ГЛУБОКИХ КАРЬЕРАХ
В. Л. Яковлев, В. А. Берсенев, А. В. Глебов, С. С. Кулнияз, М. А. Маринин

Институт горного дела УрО РАН,
E-mail: glebov@igduran.ru, ул. Мамина-Сибиряка, 58, 620219, г. Екатеринбург, Россия
Актюбинский региональный государственный университет им. К. Жубанова,
E-mail: kulnyaz@mail.ru, просп. А. Молдагуловой, 34, 030000, г. Актобе, Республика Казахстан
Санкт-Петербургский горный университет,
E-mail: mihmarinin@ya.ru, Васильевский остров, 21 линия, 2, 199106, г. Санкт-Петербург, Россия

Изложены результаты исследований использования различных схем циклично-поточной технологии с помощью крутонаклонного конвейерного подъема. Установлено влияние угла наклона трассы конвейерного подъемника и высоты подъема горной массы на основные показатели работы дробильно-конвейерных комплексов. Приведены итоги технико-экономического анализа применения на Костомукшском карьере комплексов циклично-поточной технологии с мобильными дробильно-перегрузочными установками и крутонаклонными конвейерными подъемниками. Определены сравнительные величины капитальных и эксплуатационных расходов при различных углах установки такого подъемника на глубине карьера 100 и 600 м. Представлены данные сравнения различных схем вскрытия концентрационных горизонтов карьера, на которые перемещаются мобильные дробильно-перегрузочные установки, и показатели работы комплекса циклично-поточной технологии с крутонаклонным конвейерным подъемом на карьере Мурунтау (Навоийский горно-металлургический комбинат, Узбекистан).

Циклично-поточная технология, глубокие карьеры, мобильные дробильно-перегрузочные установки, крутонаклонный конвейерный подъем, концентрационный горизонт, горно-подготовительные работы

DOI: 10.15372/FTPRPI20190511 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Санакулов К. С., Умаров Ф. Я., Шеметов П. А. Снижение затрат в глубоких карьерах на основе применения крутонаклонного конвейера в составе комплекса ЦПТ // Горн. вестн. Узбекистана. — 2013. — № 1. — С. 8 – 12.
2. Ракишев Б. Р. Циклично-поточные технологии на карьерах // Вестн. КазНТУ. — 2012. — № 1. — С 14 – 20.
3. Решетняк С. П. Современные тенденции в проектировании циклично-поточной технологии на карьерах // ГИАБ. — 2015. — № S56. — С. 126 – 133.
4. Иоффе А. М., Селезнев А. В. Обоснование рациональной области применения ЦПТ на карьерах // ГИАБ. — 2009. — № 3. — С. 342 – 353.
5. Кармаев Г. Д., Глебов А. В. Выбор горнотранспортного оборудования циклично-поточной технологии карьеров. — Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2012. — 296 с.
6. Marinin M. A. and Dolzhikov V. V. Blasting preparation for selective mining of complex structured ore deposition, IOP Conference Series: Earth and Environmental Sci., 2017, Vol. 87, No. 5.
7. Трубецкой К. Н., Жариков И. Ф., Шендеров А. И. Совершенствование конструкции карьерных комплексов ЦПТ // Горн. журн. — 2015. — № 1. — С. 21 – 24.
8. Мельников Н. Н., Усынин В. И., Решетняк С. П. Циклично-поточная технология с передвижными дробильно-перегрузочными комплексами для глубоких карьеров. — Апатиты, 1995. — 192 с.
9. Дребенштед К., Риттер Р., Супрун В. И., Агафонов Ю. Г. Мировой опыт эксплуатации комплексов циклично-поточной технологии с внутрикарьерным дроблением // Горн. журн. — 2015. — № 11. — С. 81 – 87.
10. Пригунов А. С., Бро С. М., Шипунов С. А. Состояние и перспективы применения циклично-поточной и поточной технологий // Маркшейдерский вестн. — 2014. — № 2. — С. 19 – 21.
11. Яковлев В. Л., Кармаев Г. Д., Берсенев В. А., Глебов А. В., Семенкин А. В., Сумина И. Г. Об эффективности применения циклично-поточной технологии горных работ на карьерах // ФТПРПИ. — 2016. — № 1. — C. 100 – 109.
12. Галкин В. И., Шешко Е. Е. Обоснование областей эффективного применения специальных видов конвейеров на карьерах // ГИАБ. — 2014. — ОВ 1: Тр. междунар. научн. симпозиума “Неделя горняка–2014“. — С. 400 – 410.
13. Четверик М. С., Бабий Е. В., Икол А. А., Терещенко В. В. Перспективы применения крутонаклонных конвейеров при циклично-поточной технологии горных работ на карьерах Кривбасса // Металлургическая и горнорудная промышленность. — 2010. — № 5 (263). — С. 94 – 98.

УДК 622.831 

ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ СМЕШИВАНИЯ РУДЫ ПРИ ВЫПУСКЕ ИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ БЛОКОВ
Ф. Кходаяри, Я. Поуррахимиан, В. В. Лиу

Альбертский университет,
E-mail: yashar.pourrahimian@ualberta.ca, T6G1H9, г. Эдмонтон, Канада

Предложена имитационная модель смешивания руды при выпуске из блоков. Рассмотрено движение горной массы, поступающей в выпускные дучки во время извлечения, а также при горизонтальном перемещении в пределах смежных выпускных потоков. Сформулированы различные варианты сценариев с применением имитационного моделирования процесса горизонтального смешивания между соседними слоями в пределах соседнего радиуса. Один из этапов процесса оптимизации — расчет оптимальной высоты извлечения для выпускных потоков горной массы. Данная модель способствует надежному планированию горных работ, учитывает процесс горизонтального смешивания горной массы и различные типы неустойки по содержанию ценного компонента и является гибким инструментом для достижения поставленных задач.

Блоковое обрушение, производственное планирование, оптимизация, горизонтальное смешивание, математическое моделирование

DOI: 10.15372/FTPRPI20190512 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Khodayari F. and Pourrahimian Y. Mathematical programming applications in block-caving scheduling: a review of models and algorithms, Int. J. Min. and Min. Eng., 2015, Vol. 6. — P. 234 – 257.
2. Song X. Caving process simulation and optimal mining sequence at Tong Kuang Yu mine, China, 21st Int. Symposium on application of computers and operations research in the mineral industry, Las Vegas, USA, 1989.
3. Guest A. R., Van Hout G. J., and Von Johannides A. An application of linear programming for block cave draw control, Mass Min., 2000, Brisbane, Australia, 2000.
4. Rubio E. Long term planning of block caving operations using mathematical programming tools, master of applied science, The University of British Columbia, 2002.
5. Rahal D., Smith M., Van Hout G., and Von Johannides A. The use of mixed integer linear programming for long-term scheduling in block caving mines, 31st Int. Symposium on Application of Computers and Operations Research in the Minerals Industries, Cape Town, South Africa, 2003.
6. Rahal D. draw control in block caving using mixed integer linear programming, PhD The University of Queensland, 2008.
7. Rahal D., Dudley J., and Hout G. V. Developing an optimised production forecast at ?Northparkes E48 mine using MILP, 5th Int. Conf. and Exhibition on Mass Min., Lulea, Sweden, 2008.
8. Weintraub A., Pereira M., and Schultz X. A priori and a posteriori aggregation procedures to reduce model size in mip mine planning models, Electronic Notes in Discrete Mathematics, 2008, Vol. 30. — P. 297 – 302.
9. Smoljanovic M., Rubio E., and Morales N. Panel caving scheduling under precedence constraints considering mining system, 35th APCOM Symposium, Wollongong, NSW, Australia, 2011.
10. Parkinson A. Essays on sequence optimization in block cave mining and inventory policies with two delivery sizes, PhD, The University of British Columbia, 2012.
11. Pourrahimian Y., Askari-Nasab H., and Tannant D. Mixed-Integer linear programming formulation for block-cave sequence optimisation, Int. J. Min. and Min. Eng., 2012, Vol. 4, No. 1. — P. 26 – 49.
12. Pourrahimian Y., Askari-Nasab H., and Tannant D. A multi-step approach for block-cave production scheduling optimization, Int. J. Min. Sci. and Tech., 2013, Vol. 23. — P. 739 – 750.
13. Alonso-Ayuso A., Carvallo F., Escudero L. F., Guignard M., Pi J., Puranmalka R., and Weintraub A. Medium range optimization of copper extraction planning under uncertainty in future copper prices, European J. Operational Research, 2014, Vol. 233. — P. 711 – 726.
14. Khodayari F. and Pourrahimian Y. Determination of the best height of draw in block cave ?sequence optimization, 3st Int. Symposium on Block and Sublevel caving (CAVING 2014), Santiago, Chile, 2014.
15. Nezhadshahmohammad F., Khodayari F., and Pourrahimian Y. Draw rate optimization in block cave production scheduling using mathematical proframming, 1st Int. Conf. on Underground Min. Tech. (UMT 2017), Sudbury, Ontario, Canada, 2017.
16. Nezhadshahmohammad F., Pourrahimian Y., and Aghababaei H. Presentation and application of a multi-index clustering technique for the mathematical programming of block-cave production scheduling, J. Min. Sci. and Tech., 2017.
17. Nezhadshahmohammad F., Aghababaei H., and Pourrahimian Y. Conditional draw control system in block-cave production scheduling using mathematical programming, J. Min., Reclamation and Environment, 2017. — P. 1 – 24.
18. Malaki S., Khodayari F., Pourrahimian Y., and Liu W. V. An application of mathematical programming and sequencial Gaussian simulation for block-cave production scheduling, 1st Int. Conf. on Underground Min. Tech. (UMT 2017), Sudbury, Ontario, Canada, 2017.
19. Diering T. Computational considerations for production scheduling of block cave mines, Mass Min., 2004, Santiago, Chile, 2004.
20. Diering T. Quadratic Programming applications to block cave scheduling and cave management, Massmin 2012, Sudbury, Ontario, Canada, 2012.
21. Khodayari F., and Pourrahimian Y. Quadratic Programming Application in Block-cave Mining, 1st Int. Conf. of Underground Min. (U-Mining 2016), Santiago, Chile, 2016.
22. Castro R., Gonzalez F., and Arancibia E. Development of a gravity flow numerical model for the evaluation of drawpoint spacing for block/panel caving, J. of the Southern African Institute of Min. and Metallurgy 109, 2009. — P. 393 – 400.
23. Pierce M. E. A model for gravity flow of fragmented rock in block caving mines. PhD, The University of Queensland, 2010.
24. Gibson W. Stochastic models for gravity flow: numerical considerations, Caving 2014, Santiago, Chile, 2014.
25. Castro R. L., Fuenzalida M. A., and Lund F. Experimental study of gravity flow under confined conditions, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 2014, Vol. 67. — P. 164 – 169.
26. Jin A., Sun H., Wu S., and Gao Y. Confirmation of the upside-down drop shape theory in gravity flow and development of a new empirical equation to calculate the shape, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 2017, Vol. 92. — P. 91 – 98.
27. Brunton I., Lett J., Sharrock G., Thornhill T., and Mobilio B. Full scale flow marker experiments at the ridgeway deeps and Cadia east block cave operations, Massmin 2016, Sydney, Australia, 2016.
28. Garces D., Viera E, Castro R., and Melendez M. Gravity flow full?scale tests at esmeralda mine’s block?2, El Teniente, Massmin 2016, Sydney, Australia, 2016.
29. Laubscher D. H. Cave mining-the state of the art, J. the Southern African Institute of Min. and Metallurgy, 1994, Vol. 94. — P. 279 – 293.
30. Khodayari F. and Pourrahimian Y. Determination of development precedence for drawpoints in block-cave mining, 5th Int. Symp. Min. Resources and Mine Development (AIMS 2015), Aachen, Germany, 2015.
31. The Math Works Inc., MATLAB. Massachusetts, United States.
32. IBM, IBM ILOG CPLEX Optimization Studio V12.6.3 documentation, IBM Corporation, N. Y., 2015.

ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

УДК 622.7 + 621.926.47 + 553.87 + 542.22–162.25 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕХАНОАКТИВАЦИОННОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ В ПРОЦЕССАХ ОБОГАЩЕНИЯ ТЕХНОГЕННОГО ОЛОВОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ
Т. С. Юсупов, Л. Г. Шумская, С. А. Кондратьев, Е. А. Кириллова, Ф. Х. Уракаев

Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН,
E-mail: urakaev@igm.nsc.ru, просп. Академика Коптюга, 3, 630090, г. Новосибирск, Россия
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: kondr@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск Россия

Показаны возможности механоактивационного измельчения, реализуемого в планетарной мельнице, применительно к процессам раскрытия минеральных сростков и извлечения олова из техногенного сырья. Установлены режимы кратковременных активационных воздействий в планетарной мельнице с целью получения более качественных продуктов обогащения. Обоснованы варианты повышения содержания олова в концентратах с использованием измельчения в процессах гидрохимической доводки.

Техногенное сырье, олово, концентраты, центробежно-планетарная мельница, обогащение

DOI: 10.15372/FTPRPI20190513 

Работа выполнена по государственному заданию ИГМ СО РАН и поддержана грантами РФФИ (проекты № 18–05–0 0434А и № 19–45–540003р_а).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Малютин Ю. С. Техногенные минерально-сырьевые ресурсы цветной металлургии России и перспективы их использования // Маркшейдерия и недропользование. — 2001. — № 1. — С. 21 – 25.
2. Ежов А. И. Оценка техногенного сырья в Российской Федерации (твердые полезные ископаемые) // Горные науки и технологии. — 2016. — № 4. — С. 62 – 75.
3. Уракаев Ф. Х., Юсупов Т. С. Численная оценка кинематических и динамических характеристик обработки минералов в дезинтеграторе // ФТПРПИ. — 2017. — № 1. — С. 135 – 142.
4. Юсупов Т. С., Кондратьев С. А., Халимова С. Р., Новикова С. А. Минералого-технологическая оценка обогатимости олово-сульфидного техногенного сырья // ФТПРПИ. — 2018. — № 4. — С. 145 – 151.
5. Аввакумов Е. Г., Гусев А. А. Механические методы активации в переработке природного и техногенного сырья. — Новосибирск: Гео, 2009. — 155 с.
6. Balaz P., Achimovicova M., Balaz M., Billik P., Zara C.-Z., Criado J. M., Delogu F., Dutkova E., Gaffet E., Gotor F. J., Kumar R., Mitov I., Rojac T., Senna M., Streletskii A., and Krystyna W.-C. Hallmarks of mechanochemistry: from nanoparticles to technology, Chem. Soc. Rev., 2013, Vol. 42, Iss. 18. — P. 7571 – 7637.
7. Молчанов В. И., Селезнева О. Г., Жирнов Е. Н. Активация минералов при измельчении. — М.: Недра, 1988. — 208 с.
8. Лебедев И. С., Дьяков В. Е., Теребенин А. Н. Комплексная металлургия олова. — Новосибирск: Новосибирский писатель, 2004. — 548 с.
9. Полькин С. И., Лаптев С. Ф. Обогащение оловянных руд и россыпей. — М.: Недра, 1974. — 477 с.
10. Чантурия В. А., Козлов А. П. Развитие физико-химических основ и разработка инновационных технологий глубокой переработки техногенного минерального сырья // Горн. журн. — 2014. —№ 7. — С. 79 – 84.

УДК 549.08 : 622.7 

МИКРОФАЗОВАЯ ГЕТЕРОГЕНИЗАЦИЯ ЖЕЛЕЗИСТЫХ БОКСИТОВ В РЕЗУЛЬТАТЕ РАДИАЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
И. Н. Размыслов, О. Б. Котова, В. И. Силаев, В. И. Ростовцев, Д. В. Киселева, С. А. Кондратьев

Институт геологии им. Н. П. Юшкина Коми НЦ УрО РАН,
E-mail: razmyslov-i@mail.ru, ул. Первомайская, 54, 167982, г. Сыктывкар, Россия
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: kondr@misd.nsc.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Институт геологии и геохимии им. А. Н. Заварицкого УрО РАН,
E-mail: podarenka@mail.ru, ул. Академика Вонсовского, 15, 620016, г. Екатеринбург, Россия

Представлены результаты радиационно-термического модифицирования среднетиманских железистых бокситов, включая ранее неизвестный феномен фазовой гетерогенизации — образование собственных минералов первоначально эндокриптно рассеянными благородными, цветными, редкими и редкоземельными микроэлементами. Сделан вывод о возможности использования этого феномена для промышленного использования некондиционных бокситов, красных шламов и других труднообогатимых руд.

Средний Тиман, железистые бокситы, радиационно-термические преобразования, фазовая гетерогенизация, совершенствование способов переработки минерального сырья

DOI: 10.15372/FTPRPI20190514 

Исследования выполнены при финансовой поддержке государственных заданий (№ АААА-А18–118053090045–8, № AAAA-A19–119031390057–5), программы УрО РАН (проект № 18–5-5–44) и гранта РНФ (№ 16–17–10283).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Лихачев В. В. Редкометалльность бокситоносной коры выветривания Среднего Тимана: дис. … канд. геол.-мин. наук. — Сыктывкар: Изд-во Коми НЦ УрО РАН, 1993. — 224 с.
2. Сиротин В. И., Гутникова Т. Н. Освоение бокситовых месторождений Республики Коми — стратегическая задача развития горнорудной промышленности России // Горн. журн. — 2007. — № 3. — С. 71 – 74.
3. Klychkarev D. S., Volkova N. M., and Komyn M. F. The problems associated with using nonconventional rare-earth minerals, J. Geochem. Explotation, 2013, Vol. 133. — P. 133 – 138.
4. Borra C. R., Mermans J., Blanpain B., Pountikes Y. B., and Gerven T. Selective recovery of rare earths from bauxite residue by cjmbination of sulfation, roasting and leaching, J. Miner. Engin., 2016, Vol. 92. — P. 151 – 159.
5. Borra C. R., Pontikes Y., Binnemans K., and Gerven T. Leaching of rare earths from bauxite residue (red mud), J. Min. Engin, 2015, Vol. 76. — P. 20 – 27.
6. Ключкарев Д. С. К вопросу от редкоземельной составляющей бокситов Республики Коми // Геология и минеральные ресурсы Европейского Северо-Востока России: материалы XVII геол. съезда Республики Коми. Т. III. — Сыктывкар: Геопринт, 2019. — С. 189 – 192.
7. Davris P., Balomenos E., Panias D., and Paspaliaris I. Selective leaching of rare earth elements from bauxite residue (red mud), Hydrometallurgy, 2016, Vol. 164. — P. 125 – 135.
8. Ростовцев В. И. Теоретические основы и практика использования электрохимических и радиационных (ускоренных электронов) воздействий в процессах рудоподготовки и обогащения минерального сырья // Вестн. ЧитГУ. — 2010. — № 8. — С. 91 – 99.
9. Razmyslov I. N. Energy-driven phase changes of bauxites // Вестн. ИГ Коми НЦ УрО РАН. — 2016. — № 6. — С. 33 – 34.
10. Котова О. Б., Размыслов И. Н., Ростовцев В. И., Силаев В. И. Радиационно-термическое модифицирование железистых бокситов в процессах их переработки // Обогащение руд. — 2016. — № 4. — С. 16 – 22.
11. Вахрушев А. В. Кристаллохимия минералов бокситов Вежаю-Ворыквинского месторождения // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента. — Сыктывкар: Геопринит, 2012. — С. 32 – 34.
12. Вахрушев А. В., Лютоев В. П., Силаев В. И. Кристаллохимические особенности железистых минералов в бокситах Вежаю-Ворыквинского месторождения (Средний Тиман) // Вестн. ИГ Коми НЦ УрО РАН. — 2012. — № 10. — С. 14 – 18.
13. Mameli P., Mongelli G., Oggiano G., and Dinelli E. Geological, geochemical and mineralogical features of some baxite deposits from nurra (Western Sardinia, Italy): insights on conditions of formation and parental affinity, J. Earth Sci. (Geol. Rundsch.), 2007, Vol. 96. — P. 887 – 902.
14. Colagari A. A., Kongarani F., and Abedini A. Geochemistry of major, trace, and rare Earth elements in Biglar Perm-Triassic bauxite deposit northwest of Abgarm, Ghazvin Province, Iran, J. Sci. Islamic Republic of Iran, 2010, Vol. 21. — P. 225 – 236.
15. Плаксин И. Н. Обогащение полезных ископаемых. — М.: Наука, 1970. — С. 292 – 300.
16. Чантурия В. А., Вигдергауз В. Е. Научные основы и перспективы промышленного использования энергии ускоренных электронов в обогатительных процессах // Горн. журн. — 1995. — № 7. — С. 53 – 57.
17. Кондратьев С. Ф., Ростовцев В. И., Бакшеева И. И. Исследования прочностных свойств керновых образцов горных пород с применением их обработки пучком высокоэнергетических электронов // ФТПРПИ. — 2016. — № 4. — С. 168 – 176.

УДК 622.73; 622.765 

РАДИОМЕТРИЧЕСКАЯ СЕПАРАЦИЯ В ЦИКЛЕ РУДНОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД
Е. А. Бурдакова, В. И. Брагин, Н. Ф. Усманова, А. И. Вашлаев, Л. С. Лесникова, Л. Е. Дьяченко, А. И. Фертиков

Сибирский федеральный университет,
E-mail: kate-groo@yandex.ru, пр. Свободный, 79, 660041, г. Красноярск, Россия
Институт химии и химической технологии СО РАН,
ул. Академгородок, 50, стр. 24, 660036, г. Красноярск, Россия
ЗФ ПАО “ГМК “Норильский никель”, г. Норильск, Россия
R&D Центр Норильского никеля, пр. Свободный, 83А, 660041, г. Красноярск, Россия

Исследована рудная галя, сформировавшаяся в мельнице полусамоизмельчения при переработке медно-никелевых руд на Талнахской обогатительной фабрике. Ее основной объем представлен в классах – 80 + 40 и – 40 + 20 мм. Тесты по рентгенорадиометрической сепарации на материале рудной гали показали возможность получения обогащенного продукта данным методом и хвостов сепарации. Определены прочностные свойства концентрата рентгенорадиометрической сепарации, индекс измельчаемости Бонда. Представлены результаты флотационных исследований, проведенных на концентрате рентгенорадиометрической сепарации.

Вкрапленные медно-никелевые руды, самоизмельчение, рудная галя, рентгенорадиометрическая сортировка, контрастность руды, флотация

DOI: 10.15372/FTPRPI20190515 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Aldrich C. Consumption of steel grinding media in mills — a review, J. Miner. Eng., 2013, Vol. 49. — Р. 77 – 91.
2. Lessard J., Jan de Bakker, and McHugh L. Development of ore sorting and its impact on mineral processing economics, J. Miner. Eng., 2014, Vol. 65. — Р. 88 – 97.
3. Wikedzi A., Arinanda M. A., Leibner T., Peuker U. A., and Mutze T. Breakage and liberation characteristics of low grade sulphide gold ore blends, J. Miner. Eng., 2018, Vol. 115. — P. 33 – 40.
4. Diaza E., Voisina L., Krachta W., and Montenegro V. Using advanced mineral characterisationtechniques to estimate grinding media consumption at laboratory scale, J. Miner. Eng., 2018, Vol. 121. — Р. 180 – 188.
5. Lessard J., Sweetser W., Bartram K., Figueroa J., and McHugh L. Bridging the gap: Understanding the economic impact of ore sorting on a mineral processing circuit, J. Min. Eng., 2015, Vol. 91. — Р. 92 – 99.
6. Вейгельт Ю. П., Ростовцев В. И. Интенсификация процессов обогащения медно-никелевых Норильских руд с использованием энергетических воздействий // ФТПРПИ. — 2000. — № 6. — С. 85 – 89.
7. Чантурия В. А., Козлов А. П., Матвеева Т. Н., Лавриненко А. А. Инновационные технологии и процессы извлечения ценных компонентов из нетрадиционного, труднообогатимого и техногенного минерального сырья // ФТПРПИ. — 2012. — № 5. — С. 144 – 156.
8. Чантурия В. А., Лавриненко А. А., Саркисова Л. М., Иванова Т. А., Глухова Н. И., Шрадер Э. А., Кунилова И. В. Действие сульфгидрильных фосфорсодержащих собирателей при флотации платинометального медно-никелевого минерального сырья // ФТПРПИ. — 2015. — № 5. — С. 132 – 139.
9. Черноусенко Е. В., Нерадовский Ю. Н., Каменева Ю. С., Вишнякова И. Н., Митрофанова Г. В. Повышение эффективности флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых руд Печенгского рудного поля // ФТПРПИ. — 2018. — № 6. — С. 173 – 179.
10. Ломоносов Г. Г., Туртыгина Н. А. Влияние вещественного состава руд на показатели переработки // ГИАБ. — 2010. — № 2. — С. 314 – 320.
11. Мокроусов В. А., Лилеев В. А. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд. — М.: Недра, 1979. — 192 с.

УДК 622.765 

ОБОГАЩЕНИЕ УПОРНЫХ ОЛОВЯННЫХ РУД С ПРИМЕНЕНИЕМ НОВЫХ РЕАГЕНТОВ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦВЕТНЫХ И БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Т. Н. Матвеева, В. В. Гетман, М. В. Рязанцева, А. Ю. Каркешкина, Л. Б. Ланцова

Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова РАН,
E-mail: tmatveyeva@mail.ru, Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия

Методом ИК-спектроскопии установлена форма нахождения дибутилдитиокарбамата натрия на халькопирите. На галените образуется устойчивое соединение дибутилдитиокарбамата свинца. На поверхности касситерита жирные кислоты талового масла адсорбируются в виде хемосорбированного олеата и физически осажденного диолеата кальция. Адсорбция олеата натрия на поверхности кварца в спектрах минерала после контакта с жирными кислотами не обнаружена, что подтверждает селективность действия данного реагента по отношению к касситериту. Исследована возможность использования реагента 1,3,5-триазин-2,4,6-триамин (ТЦК) для флотационного извлечения минералов, содержащих серебро. Приведены результаты применения ультразвуковой обработки для выведения из процесса шламистого материала, который ухудшает процесс гравитационного обогащения оловянных хвостов Солнечного ГОКа.

Оловянные руды, касситерит, серебро, флотация, собиратели, флотация, гравитация

DOI: 10.15372/FTPRPI20190516 

Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект № 17–17–01292).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Матвеева Т. Н., Чантурия В. А., Громова Н. К., Ланцова Л. Б. Изучение влияния химического и фазового состава на сорбционные и флотационные свойства хвостов обогащения сульфидно-оловянных руд при использовании дибутилдитиокарбамата // ФТПРПИ. — 2018. — № 6. — С. 150 – 160.
2. Белами Л. Инфракрасные спектры сложных молекул. — М.: Изд-во иностр. лит., 1963. — 590 с.
3. Наканиси Н. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. — М.: Мир, 1965. — 220 с.
4. Ly N., Nguyen T., Zoh K.-D., and Joo S.-W. Interaction between diethyldithiocarbamate and Cu(II) on gold in non-cyanide wastewater, Sensors, 2017, Vol. 17, No. 11. — P. 1 – 12.
5. Матвеева Т. Н., Чантурия В. А., Гапчич А. О., Гетман В. В. О применении новой композиции реагентов при флотации серебросодержащих оловянных руд // ФТПРПИ. — 2018. — № 1. — С. 137 – 143.
6. Paul I. E., Rajeshwari A., Satija J., Raichur A. M., Chandrasekaran N., and Mukherjee A. Fluorescence based study for melamine detection using gold colloidal solutions, J. Fluorescence, 2016, Vol. 26, Issue 6. — Р. 2225 – 2235.
7. Матвеева Т. Н., Чантурия В. А., Громова Н. К., Гетман В. В., Каркешкина А. Ю. Экспериментальное обоснование механизма модифицирования поверхности касситерита устойчивыми комплексами “металл – адсорбент” в результате селективного взаимодействия с реагентами ИМ-50 и ЖКТМ // ФТПРПИ. — 2019. — № 2. — С. 131 – 138.
8. Плаксин И. Н., Солнышкин В. И. Инфракрасная спектроскопия поверхностных слоев реагентов на минералах. — М.: Наука, 1963. — 199 с.
9. Young C. A. and Miller J. D. Effect of temperature on oleate adsorption at a calcite surface: an FT-NIR/IRS study and review, J. Min. Proc., 2000, Vol. 58. — P. 331 – 350.
10. Глембоцкий В. А., Соколов М. А., Якубович И. А., Байшулаков А. А., Кириллов О. Д., Колчеманова А. Е. Ультразвук в обогащении полезных ископаемых. — Алма-Ата: Наука, 1972. — 229 с.
11. Angadi S. I., Sreenivas H., Jeon H., Baek S., and Mishra B. K. A review of cassiterite beneficiation fundamentals and plant practices, J. Miner. Eng., 2015, Vol. 70. — P. 178 – 200.
12. Lopez F. A., Garcia-Diaz I., Rodriguez Largo O., Polonio F. G., and Llorens T. Recovery and purification of tin from tailings from the penouta Sn-Ta-Nb deposit, Minerals, 2018, Vol. 8, No. 1. — P. 20.
13. Газалеева Г. И., Назаренко Л. Н., Шигаева В. Н. Разработка технологической схемы обогащения чернового концентрата, содержащего тонкие шламы минералов олова и меди // Обогащение руд. — 2018. — № 6 (378). — С. 20 – 26.
14. Газалеева Г. И. Особенности глубокого обогащения минерального и техногенного сырья, содержащего тонкие шламы // Плаксинские чтения – 2019: Проблемы и перспективы эффективной переработки минерального сырья в 21 веке. — Иркутск, 2019. — С. 38 – 42.
15. Bergbreiter D. E. Using soluble polymers to recover catalysts and ligands, Chem. Rev., 2002, Vol. 102, No. 10. — P. 3345 – 3384.
16. Гетман В. В. Исследование взаимодействия термоморфных полимеров с ионами цветных и благородных металлов // Физикохимия и технология неорганических материалов: труды XV Рос. ежегодной конф. молодых науч. сотр. и аспирантов с междунар. участием. — М.: ИМЕТ РАН, 2018. — С. 425 – 427.

УДК 622.73; 622.74 

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РАСКРЫТИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ ПРИ ПОДГОТОВКЕ К ФЛОТАЦИОННОМУ ОБОГАЩЕНИЮ
С. В. Мамонов, В. Н. Закирничный, А. А. Метелев, Т. П. Дресвянкина, С. В. Волкова, В. А. Кузнецов, С. В. Зиятдинов

ОАО “Уралмеханобр”, E-mail: umbr@umbr.ru,
ул. Хохрякова, 87, 620063, г. Екатеринбург, Россия
Технический университет УГМК, E-mail: zhrv@tu-ugmk.com,
просп. Успенский, 3, 624091, г. Верхняя Пышма, Россия
ОАО “Святогор”, E-mail: svyatogor@svg.ru, ул. Мира, 2, 624330, г. Красноуральск, Россия

Приведены результаты изучения процесса измельчения минерального сырья и промежуточных продуктов его переработки в бисерных мельницах ультратонкого помола, мельницах тонкого помола Vertimill, гидроударно-кавитационных аппаратах (роторно-пульсационного типа). С помощью тонкого и ультратонкого измельчения достигается требуемая полнота раскрытия сростков сульфидных минералов друг с другом и вмещающими породами по сравнению с традиционным шаровым измельчением, а гидроударно-кавитационное измельчение повышает селективность вскрытия сростков при равенстве гранулометрического состава продуктов измельчения роторно-пульсационных аппаратов и шаровых мельниц. Исследована возможность улучшения качества руды перед глубоким обогащением при применении грохотов тонкого гидравлического вибрационного грохочения. Показано, что их использование в циклах рудоподготовки по сравнению с гидроциклонами позволяет снизить циркуляцию тонких классов крупности с надрешетным продуктом и потенциальное переизмельчение рудных минералов, а также повысить массовую долю классов крупности, оптимальных для последующего флотационного обогащения.

Технология, бисерная мельница, ультратонкое измельчение, мельница Vertimill, флотация, тонкое вибрационное гидравлическое грохочение, раскрытие минералов, извлечение, шлам

DOI: 10.15372/FTPRPI20190517 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чантурия В. А., Чаплыгин Н. Н., Вигдергауз В. Е. Ресурсосберегающие технологии переработки минерального сырья и охрана окружающей среды // Прогрессивные технологии комплексной переработки минерального сырья / под ред. В. А. Чантурия. — М.: Руда и металлы, 2008. — 283 с.
2. Газалеева Г. И. Теория, технология и техника процессов измельчения минерального сырья. — Екатеринбург: АМБ, 2017. — 352 с.
3. Седельникова Г. В., Романчук А. И. Эффективные технологии извлечения золота из руд и концентратов // Прогрессивные технологии комплексной переработки минерального сырья / под ред. В. А. Чантурия. — М.: Руда и металлы, 2008. — 283 с.
4. Барский Л. А., Данильченко Л. М. Обогатимость минеральных комплексов. — М.: Недра, 1977. — 240 с.
5. Классен В. И., Недоговоров Д. И., Дебердеев И. Х. Шламы во флотационном процессе. — М.: Недра, 1969. — 160 с.
6. Классен В. И., Мокроусов В. А. Введение в теорию флотации. — М.: Металлургиздат, 1953. — 463 с.
7. Митрофанов С. И. Селективная флотация. — М.: Металлургиздат, 1958. — 726 с.
8. Технология обогащения медных и медно-цинковых руд Урала / под общ. В. А. Чантурия, И. В. Шадруновой. — М.: Наука, 2016. — 387 с.
9. Аснис Н. А., Борткевич С. В., Ваграмян Т. А., Глинкин В. А., Калинкина А. А. Исследование влияния волновой обработки пульпы на процесс флотационного обогащения медных сульфидных руд и промежуточных продуктов их переработки // Цв. металлы. — 2011. — № 10. — С. 42 – 45.
10. Хопунов Э. А. Селективное разрушение минерального и техногенного сырья (в обогащении и металлургии). — Екатеринбург: ООО “УИПЦ”, 2013. — 429 с.
11. Скворцов Л. С., Сердюк Б. П. Перспективы применения кавитационного гидродинамического реактора для утилизации отходов горнодобывающей промышленности // Фундаментальные исследования и прикладные разработки процессов переработки и утилизации техногенных образований: труды конгресса с международным участием и конференции молодых ученых. — Екатеринбург: УрО РАН. — С. 91 – 94.
12. Мещеряков И. В. Разработка и исследование многоступенчатого гидроударно-кавитационного устройства для мелкодисперсного измельчения труднообогатимых руд: дис. … канд. техн. наук, 2014. — 209 с.
13. Мамонов С. В., Мушкетов А. А., Нечунаев А. А. Флотация медных руд при использовании в рудоподготовительном цикле тонкого вибрационного грохочения // Горн. журн. — 2013. — № 3. — С. 114 – 120.
14. Цыпин Е. Ф., Мамонов С. В., Власов И. А. Продукты классификации и тонкого грохочения замкнутого цикла измельчения медно-цинковой руды // Цв. металлургия. — 2016. — № 2. — С. 4 – 11.
15. Ismagilov R. I., Kozub A. V., and Sharkovsky D. O. Cutting-edge technological solution enabling competitive advantages of iron-ore concentrate produced by PJSC Mikhailovsky GOK, Abstract book XXIX Int. Mineral Proc. Congress, 17 – 21 September 2018, Moscow. — 1029 p.
16. Юсупов Т. С. Совершенствование процессов раскрытия минеральных сростков при освоении труднообогатимых объектов // ФТПРПИ. — 2016. — № 3. — С. 143 – 149.
17. Уракаев Ф. Х., Юсупов Т. С. Численная оценка кинематических и динамических характеристик обработки минералов в дезинтеграторе // ФТПРПИ. — 2017. — № 1. — С. 135 – 142.

УДК 622.7 

ВЛИЯНИЕ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИИ НА ПРОЦЕСС ОБОГАЩЕНИЯ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩЕГО КАМЕННОГО УГЛЯ
Люи Жень, Вэйнэн Цзэн, Сяоцзе Жун, Ци Ван, Шанлинь Цзэн

Уханьский технологический университет,
E-mail: rly1015@163.com; rly1015@whut.edu.cn, 430070, г. Ухань, Китай
Университет Квинсленда, Брисбен, 4072, г. Квинсленд, Австралия
Научно-исследовательский институт горного дела и металлургии города Чанша,
Саут-Роуд, 966, 410012, район Лушань, г. Чанша, Хунань, Китай

Рассмотрены типы мелющих тел, время, степень измельчения и степень раскрытия минерального сырья. Показано, что измельчение при помощи стальных стержней эффективнее, чем использование стальных шаров. Выявлено, что раскрытие роскоэлита невозможно при тонком измельчении. Получение ванадия из каменного угля может осуществляться с помощью умеренного измельчения и разделения на классы крупности.

Ванадий, каменный уголь, измельчение, разделение на классы, класс крупности

DOI: 10.15372/FTPRPI20190518 

Работа выполнена при финансовой поддержке Национального фонда содействия развитию науки Китая (№ 51504175, № 51604041), Национальной программы по инновационному обучению студентов (№ 20171049708013) и Китайского стипендиального совета (№ 201706955031).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Zhang Y., Bao S., Liu T., Chen T., and Huang J. The technology of extracting vanadium from stone coal in China: history, current status and future prospects, Hydrometallurgy, 2011, Vol. 109. — P. 116 ? 124.
2. Zhao Y., Zhang Y., Liu T., Chen T., Bian Y., and Bao S. Pre-concentration of vanadium from stone coal by gravity separation, J. Min. Proc., 2013, Vol. 121. — P. 1 ? 5.
3. He D., Feng Q., Zhang G., Ou L., and Lu Y. An environmentally-friendly technology of vanadium extraction from stone coal, J. Min. Eng., 2007, Vol. 20. — P. 1184 ? 1186.
4. Cai Z., Feng Y., Li H., Du Z., and Liu X. Co-recovery of manganese from low-grade pyrolusite and vanadium from stone coal using fluidized roasting coupling technology, Hydrometallurgy, 2013, Vol. 131 – 132. — P. 40 ? 45.
5. Ni H., Huang G., Yuan A. W., Wang X., and Zhou X. Y. Comprehensive utilization technology for low grade stone coal containing vanadium, Chin. J. Nonferrous Met., 2010, Vol. 62. — P. 92 ? 95.
6. Wu H. L., Zhao W., Li M. T., Deng Z. G., Ge H. W., and Wei C. New craft study on enriching vanadium by means of priority coal flotation from high carbon stone coal, J. Chin. Rare Earth Soc., 2008, Vol. 26. — P. 530 ? 533.
7. Zhao Y. L., Zhang Y. M., Bao S. X., Liu T., Bian Y., Liu X., and Jiang M. F. Separation factor of shaking table for vanadium pre-concentration from stone coal, Sep. Purif. Technol., 2013, Vol. 115. — P. 92 ? 99.
8. Ren L., Zhang Y., Bian Y., Liu X., and Liu C. Investigation of quartz flotation from decarburized vanadium bearing coal, J. Phys. Probl. Min. Proc., 2015, Vol. 51. — P. 755 ? 767.
9. Ren L., Zhang Y., Bian Y., Liu X., and Liu C. Pre-concentration of vanadium from mica stone coal by unite technologic process, Proc. XXVII Int. Min. Proc. Congr., Santiago, Chile, 2014. — P. 1 ? 7.
10. Ren L., Qiu H., Zhang Y., Nguyen A. V., Zhang M., Wei P., and Long Q. Effects of alkyl ether amine and calcium ions on fine quartz flotation and its guidance for upgrading vanadium from stone coal, Powder Technol., 2018, Vol. 338. — P. 180 ? 189.
11. Duan X. X. Application of selective grinding, Yunnan Metallurgy, 1990, No. 3. — P. 21 ? 24.
12. Zhang G. F., Feng Q. M., Chen Q. Y., and Zhang P. M. Study on grinding media of selective grinding of bauxite, J. Cent. South Univ. (Science and Technology), 2004, Vol. 35, No. 4. — P. 552 ? 556.
13. Wei X. C., Han Y. X., Yin W. Z., Zhai Y. C., Tian Y. W., and Chen B. C. Study on the necessity and flexibility of selective grinding for bauxite, J. Metal. Mine, 2001, No. 10. — P. 29 ? 31.
14. Liu X., Zhang Y., Bian Y., Zhao Y., and Bao S. Selective grinding of vanadium-contained stone coal in rod mill, Hydrometallurgy of China, 2014, Vol. 33, No. 5. — P. 335 ? 338.
15. Csoke B., Bokanyi L., Bohm J., and Petho Sz. Selective grindability of lignites and their application for producing an advanced fuel, J. Appl. Energy, 2003, Vol. 74. — P. 359 ? 368.
16. Cordeiro G. C., Tavares L. M., and Toledo Filhoc R. D. Improved pozzolanic activity of sugar cane bagasse ash by selective grinding and classification, Cement and Concrete Research, 2016, Vol. 89. — P. 269 ? 275.
17. Wang L., Sun W., Liu R., and Gu X. Flotation recovery of vanadium from low-grade stone coal, Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2014, Vol. 24, No. 4. — P. 1145 ? 1151.
18. Юсупов Т. С. Совершенствование процессов раскрытия минеральных сростков при освоении труднообогатимых объектов // ФТПРПИ. — 2016. — № 3. — С. 143 – 149.
19. Уракаев Ф. Х., Юсупов Т. С. Численная оценка кинематических и динамических характеристик обработки минералов в дезинтеграторе // ФТПРПИ. — 2017. — № 1. — С. 135 – 142.

ГОРНАЯ ТЕПЛОФИЗИКА

УДК 622.2 : 624.1 

ВЫБОР СОСТАВА ЛЬДОПОРОДНЫХ ЗАКЛАДОЧНЫХ МАССИВОВ
М. В. Каймонов, Ю. А. Хохолов

Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН,
E-mail: gtf@igds.ysn.ru, просп. Ленина, 43, 677980, г. Якутск, Россия

Рассмотрен вопрос формирования искусственного льдопородного массива для закладки выработанного пространства шахт и рудников в условиях криолитозоны. Определены оптимальные льдопородные смеси с необходимыми прочностными свойствами. Показано, что несущая способность закладочного массива зависит от гранулометрического состава и объемного содержания льда. Разработана математическая модель послойного формирования льдопородного массива и установлено необходимое время его замораживания. Варьируя состав смеси и параметры проморозки, можно добиться необходимой прочности при минимальном времени формирования льдопородного массива.

Рудник, льдопородная закладка, криолитозона, многолетнемерзлые породы, температура пород, смерзание, математическое моделирование

DOI: 10.15372/FTPRPI20190519 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Подземная разработка россыпных месторождений (1965 – 2001 гг.) / Сост. В. А. Шерстов. — Якутск: ИМ, 2002. — 152 с.
2. Необутов Г. П., Петров Д. Н., Никулин Е. В. Оценка изменения тенденций развития технологии разработки жильных месторождений криолитозоны // ГИАБ. — 2009. — № 4. — С. 14 – 22.
3. Необутов Г. П., Гринев В. Г. Разработка рудных месторождений с использованием замораживаемой закладки в условиях многолетней мерзлоты. — Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1997. — 104 с.
4. Каймонов М. В., Хохолов Ю. А., Курилко А. С., Необутов Г. П. Методика расчета послойного намораживания пород при формировании льдопородного массива в горных выработках // ГИАБ. — 2003. — № 9. — С. 47 – 49.
5. Сукнев С. В. Определение статических упругих свойств горных пород при изменении температуры // ФТПРПИ. — 2016. — № 2. — С. 161 – 171.
6. Левин Л. Ю., Семин М. А., Паршаков О. С. Математическое прогнозирование толщины льдопородного ограждения при проходке стволов // ФТПРПИ. — 2017. — № 5. — С. 154 – 161.
7. Вялов С. С. Реология мерзлых грунтов. — М.: Стройиздат, 2000. — 464 с.
8. Цытович Н. А. Механика грунтов. — М.: Высш. шк., 1973. — 280 с.
9. Вотяков И. Н. Физико-механические свойства мерзлых и оттаивающих грунтов Якутии. — Новосибирск: Наука, 1975. — 176 с.
10. Суриков В. В. Механика разрушения мерзлых грунтов. — Л.: Стройиздат, 1978. — 128 с.
11. Тайбашев В. Н. Физико-механические свойства мерзлых крупнообломочных пород // Труды ВНИИ-1. — 1973. — Т. XXXIII. — 160 с.
12. Русило П. А. Температурный режим крупнообломочных пород при подземной разработке многолетнемерзлых россыпей // Колыма. — 1987. — № 1. — С. 5 – 8.
13. Каймонов М. В., Курилко А. С. Подбор состава оптимальных льдопородных закладочных смесей // ГИАБ. — 2011. — Отд. вып. № 10. Горный инженер-4. Современные геотехнологии на горных предприятиях. — С. 127 – 132.
14. Ельчанов Е. А., Розенбаум М. А. Влияние изменений напряжений и деформаций на динамику температуры угольных блоков // Уголь. — 1977. — № 2. — С. 15 – 16.
15. Макаров Ю. Н. Установление полей напряжений по распределению температуры в окрестности очистных и подготовительных выработок // ФТПРПИ. — 1982. — № 5. — С. 108 – 112.
16. Волохов С. С. Механокалорический эффект в мерзлых грунтах при одноосном сжатии // Криосфера Земли. — 2016. — № 1. — С. 30 – 35.
17. Хохолов Ю. А., Соловьев Д. Е. Методика совместного расчета температурного и вентиляционного режимов нестационарной сети горных выработок криолитозоны // ФТПРПИ. — 2013. — № 1. — С. 138 – 145.
18. Wei Cao, Yu Sheng, Jichun Wu, Jing Li, Yaling Chou, and Jinping Li. Simulation analysis of the impacts of underground mining on permafrost in an opencast coal mine in the northern Qinghai-Tibet Plateau, Environmental Earth Sciences, 2017, Vol. 76, No. 20. — 711 p.
19. Тихонов А. М., Самарский А. А. Уравнения математической физики. — М.: Наука, 1977. — 736 с.
20. Перльштейн Г. З. Водно-тепловая мелиорация мерзлых пород на Северо-востоке СССР. — Новосибирск: Наука, 1979. — 304 с.
21. Павлов А. В., Оловин Б. А. Искусственное оттаивание мерзлых пород теплом солнечной радиации при разработке россыпей. — Новосибирск: Наука, 1974. — 182 с.
22. Самарский А. А. Теория разностных схем. — М.: Наука, 1983. — 616 с.
23. Омельяненко А. В., Федорова Л. Л. Георадиолокационные исследования многолетнемерзлых пород. — Якутск: Изд-во СО РАН, 2006. — 136 с.

  Версия для печати