ФТПРПИ №6, 2019. Аннотации.

ГЕОМЕХАНИКА

УДК 539.3:517.958 

СТРУКТУРА ТЕНЗОРОВ УПРУГОСТИ ТРАНСВЕРСАЛЬНО-ИЗОТРОПНОГО МАТЕРИАЛА С ПАРАДОКСАЛЬНЫМ ПОВЕДЕНИЕМ ПРИ ГИДРОСТАТИЧЕСКОМ ДАВЛЕНИИ
Б. Д. Аннин, Н. И. Остросаблин

Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН,
E-mails: annin@hydro.nsc.ru, abd@hydro.nsc.ru,
просп. Академика Лаврентьева, 15, 630090, г. Новосибирск, Россия
Новосибирский национальный исследовательский государственный университет,
ул. Пирогова, 1, 630090, г. Новосибирск, Россия

Исследована структура тензоров модулей упругости и коэффициентов податливости специального линейно-упругого трансверсально-изотропного материала с парадоксальным поведением. Найдены собственные модули и состояния для тензоров упругости этого материала. Определены экстремальные значения модулей Юнга, сдвига, коэффициентов Пуассона. Получены характеристики ближайшего изотропного тензора модулей упругости.

Трансверсальная изотропия, модули упругости, собственные модули и состояния, экстремальные значения модулей Юнга, сдвига, коэффициентов Пуассона, ближайшие тензоры, слоистые горные породы

DOI: 10.15372/FTPRPI20190601 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аннин Б. Д. Трансверсально-изотропная упругая модель геоматериалов // Сиб. журн. индустр. математики. — 2009. — Т. 12. — № 3. — С. 5 – 14.
2. Аннин Б. Д., Остросаблин Н. И. Анизотропия упругих свойств материалов // ПМТФ. — 2008. — Т. 49. — № 6. — С. 131 – 151.
3. Ревуженко А. Ф., Чанышев А. И., Шемякин Е. И. Математические модели упругопластических тел // Актуальные проблемы вычислительной математики и математическое моделирование. — Новосибирск: Наука, 1985. — С. 108 – 119.
4. Остросаблин Н. И. Классы симметрии тензоров анизотропии квазиупругих материалов и обобщение подхода Кельвина // ПМТФ. — 2017. — Т. 58. — № 3. — С. 108 – 129.
5. Остросаблин Н. И. О классификации анизотропных материалов // Динамика сплошной среды: сб. науч. тр. / АН СССР. Сиб. отд-ние. Ин-т гидродинамики. — 1985. — Вып. 71. — С. 82 – 96.
6. Остросаблин Н. И. О структуре тензора модулей упругости и классификации анизотропных материалов // Журн. прикл. механики и техн. физики. — 1986. — № 4. — С. 127 – 135.
7. Гольдштейн Р. В., Городцов В. А., Лисовенко Д. С. Изменчивость упругих свойств гексагональных ауксетиков // ДАН. — 2011. — Т. 441. — № 4. — С. 468 – 471.
8. Аннин Б. Д. Об одном классе определяющих соотношений линейной анизотропной наследственной теории упругости // Наследственная механика деформирования и разрушения твердых тел — научное наследие Ю. Н. Работнова: тр. конф. (Москва, 24 – 26 февр. 2014 г.). — М.: ИМАШ РАН. — 2014. — С. 18 – 22.
9. Necas J. and Stipl M. A paradox in the theory of linear elasticity, Applications of Mathematics, 1976, Vol. 21, No. 6. — P. 431 – 433.
10. Остросаблин Н. И. Диагонализация трехмерной системы уравнений в смещениях линейной теории упругости трансверсально-изотропных сред // ПМТФ. — 2013. — Т. 54. — № 6. — С. 125 – 145.
11. Остросаблин Н. И. Трансверсально-изотропный тензор, ближайший по евклидовой норме к заданному анизотропному тензору модулей упругости // ПМТФ. — 2019. — Т. 60. — № 1. — С. 124 – 141.
12. Трусдел К. Первоначальный курс рациональной механики сплошных сред. — М.: Мир, 1975.
13. Григолюк Э. И., Король Е. З. Некоторые неравенства для коэффициентов Пуассона в линейной термоупругости // ДАН. — 1996. — Т. 346. — № 1. — С. 43 – 45.
14. Остросаблин Н. И. Условия экстремальности постоянных упругости и главные оси анизотропии // ПМТФ. — 2016. — Т. 57. — № 4. — С. 192 – 210.
15. Работнов Ю. Н. Элементы наследственной механики твердых тел. — М.: Наука, 1977.

УДК 539.3 

О НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ КОНИЧЕСКОЙ НАСЫПИ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА
А. П. Бобряков, С. В. Клишин, А. Ф. Ревуженко

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

Анализируется эффект, полученный в ИГД СО АН СССР в 1970-е годы, который заключается в том, что при формировании конической насыпи максимум нормального давления заметно смещен от центра основания. Приведены новые экспериментальные данные. В трехмерной постановке методом дискретных элементов решена задача о напряженно-деформированном состоянии насыпи между параллельными гладкими пластинами. Численные расчеты подтверждают основной эффект.

Сыпучий материал, коническая насыпь, лабораторный эксперимент, напряжение, датчик, численная модель, метод дискретных элементов

DOI: 10.15372/FTPRPI20190602 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ревуженко А. Ф., Стажевский С. Б., Шемякин Е. И. Новые методы расчета нагрузок на крепи // ФТПРПИ. — 1976. — № 3. — С. 21 – 40.
2. Ревуженко А. Ф., Стажевский С. Б., Шемякин Е. И. Несимметрия пластического течения в сходящихся осесимметричных каналах // ДАН СССР. — 1979. — Т. 246. — № 3. — С. 572 – 574.
3. Федянин А. С., Стажевский С. Б., Чинакал О. Н. Экспериментальное исследование влияния способов и условий формирования сыпучего материала на его напряженное состояние // Механика сыпучих материалов: тез. докл. III Всесоюз. конф. — Одесса: ОТИПП им. М. В. Ломоносова, 1975. — С. 137 – 138.
4. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел: в 2 т. — М.: Мир, 1969. — Т. 2. — 863 с.
5. Smid J. and Novosad J. Pressure distribution under heaped bulk solids, Industrial Chem. Eng. Symp., 1981.
6. Wittmer J. P., Claudin P., Cates M. E., and Bouchaud J. P. A new approach to stress propagation in sandpiles and silos, Friction, Arching, Contact Dynamics, 1997. — P. 153 – 167.
7. Zuriguel I., Mullin T., and Rotter J. M. Effect of particle shape on the stress dip under a sandpile, Phys. Rev. Lett., 2007, Vol. 98, Issue 2. — P. 028001.
8. Dai B.-B., Yang J., Zhou C.-Y., and Zhang W. Effect of particle shape on the formation of sandpile, Proc. of the 7th Int. Conf. on Discrete Element Methods, 2017.
9. Liu Y.-Y., Yeung A. T., Zhang D.-L., and Li Y.-R. Experimental study on the effect of particle shape on stress dip in granular piles, Powder Technol, 2017, Vol. 319. — P. 415 – 425.
10. А. с. 1485046. Датчик для измерения касательных напряжений / А. П. Бобряков, А. Ф. Ревуженко, В. П. Косых // Опубл. в БИ. — 1989. — № 21.
11. Бобряков А. П., Клишин С. В., Косых В. П., Ревуженко А. Ф. О проблеме измерения и расчета напряжений при выпуске сыпучих материалов // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2017. — Т. 4. — № 3. — С. 32 – 37.
12. Клишин С. В., Лавриков С. В., Микенина О. А., Ревуженко А. Ф. Модификация метода дискретных элементов, допускающая переход к модели линейно-упругого тела // Актуальные проблемы прикладной математики, информатики и механики: сб. трудов Междунар. науч.-техн. конф. — Воронеж, 2017. — С. 1072 – 1078.
13. Стажевский С. Б., Хан Г. Н. О связи повышенных тектонических напряжений с эндогенными кольцевыми структурами // ФТПРПИ. — 2017. — № 6. — С. 50 – 60.
14. Клишин С. В., Клишин В. И., Опрук Г. Ю. Математическое моделирование гравитационного движения разупрочненнной горной массы в технологии с выпуском подкровельной толщи // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. — 2018. — № 4. — С. 80 – 85.

УДК 620.171:620.179 

РАЗРАБОТКА ЭМПИРИЧЕСКИХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ОЦЕНКИ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПОРОД НА ОДНООСНОЕ СЖАТИЕ С ПОМОЩЬЮ НЕРАЗРУШАЮЩИХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ
М. Б. Хаят, Д. Али, А. юр Рехман, А. Салим, Н. Мустафа

Миссурийский университет науки и технологий,
E-mail: mbhq57@mst.edu, 65401, г. Ролла, МО, США
Университет инженерного дела и технологий, 54890, г. Лахор, Пакистан
Главное горнорудное управление,
54000, г. Лахор, Пакистан
Компания Dewan Cement Ltd,
74200, г. Карачи, Пакистан

Проведено определение предела прочности на одноосное сжатие с помощью молотка Шмидта и измерением скорости звука на образцах горной породы из известняковых пластов Сакесар и Намал. Для выявления возможных корреляций между результатами испытаний с разрушением и без разрушения применялся регрессионный анализ наименьших квадратов. Получены и проанализированы эмпирические зависимости для оценки предела прочности на одноосное сжатие по критерию Шмидта и скорости продольных и поперечных волн. Показано, что эмпирическая оценка предела прочности по критерию отскока молотка Шмидта более достоверна в большом диапазоне значений прочности для обоих пластов. Зависимости, в которых используются скорости продольных и поперечных волн, достоверны от малых до средних значений прочности.

Известняк, предел прочности на одноосное сжатие, корреляция, точечная нагрузка, молоток Шмидта, скорость продольных и поперечных волн

DOI: 10.15372/FTPRPI20190603 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Bieniawski Z. T. Estimating the strength of rock materials, J. S. Afr. Inst. Min. Metall., 1974, Vol. 74. — P. 312 – 320.
2. Cargill J. and Shakoor A. Evaluation of empirical methods for measuring the uniaxial compressive strength, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 1990, Vol. 27. — P. 495 – 503.
3. Gokceoglu C. and Zorlu K. A fuzzy model to predict the uniaxial compressive strength and modulus of elasticity of a problematic rock, J. Eng. Appl. Artif. Intell., 2004, Vol. 71. — P. 61–72.
4. Ceryan N., Okkan U., and Kesimal A. Application of generalized regression neural networks in predicting the unconfined compressive strength of carbonate rocks, J. Rock Mech. and Rock Eng., 2012, Vol. 45. — P. 1055 – 1072.
5. Kahraman S. Evaluation of simple methods for assessing the uniaxial compressive strength of rock, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 2001, Vol. 38. — P. 981 – 994.
6. Chang C., Zoback M. D., and Khaksar A. Empirical relations between rock strength and physical properties in sedimentary rocks, J. Petroleum Sci. and Eng., 2006, Vol. 51. — P. 223 – 237.
7. Hucka V. and Das B. Brittleness determination of rocks by different methods, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 1974, Vol. 11. — P. 389 – 392.
8. Deere D. U. and Miller R. P. Engineering classification and index properties for intact rock, Air Force Weapons Laboratory, Kirtland Base, New Mexico, 1966.
9. Kidybinski A. Rebound number and the quality of mine roof strata, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 1968, Vol. 5. — P. 283 – 292.
10. Inoue M. and Omi M. Study on the strength of rocks by the Schmidt hammer test, Rock Mechanics in Japan, 1970, Vol. 1. — P. 177 –179.
11. Singh R. N., Hassani F. P., and Elkington P. S. The application of strength and deformation index testing to the stability assessment of coal measures excavations, 24th US Symp. on Rock Mech., Texas A and M Univ. AEG, Balkema, Rotterdam, 1983.
12. Shorey P. R., Barat D., Das M. N., Mukherjee K. P., and Singh B. Schmidt hammer rebound data for estimation of large scale in-situ coal strength, Tech. Note Int. J. Rock Mech. and Min. Sci. Geomech., Abstract, 1984, Vol. 21. — P. 39 – 42.
13. Haramy K. Y. and DeMarco M. J. Use of Schmidt hammer for rock and coal testing, 26th US Symp. Rock Mech., Rapid City, 1985.
14. Ghose A. K. and Chakraborti S. Empirical strength indices of Indian coals — an investigation, 27th US Symp. on Rock Mech., Balkema, Rotherdam, 1986.
15. O’Rourke J. E. Rock index properties for geoengineering in underground development, J. Min. Eng., 1989. — P. 106 – 110.
16. Sachpazis C. I. Correlating Schmidt hardness with compressive strength and Young’s modulus of carbonate rocks, Bul. Int. Association Eng. Geol., 1990, Vol. 42. — P. 75 – 83.
17. Aggistalis G., Alivizatos G. S., Stamoulis D., and Stournaras G. Correlating uniaxial compressive strength with Schmidt hardness, point load index, Young’s Modulus, and mineralogy of gabbros and basalts (northern Greece), Bul. Int Association Eng. Geol., 1996, Vol. 54. — P. 3 – 11.
18. Kahraman S., Korkmazve S., and Akcay M. The reliability of using Schmidt hammer and point load strength test in assessing uniaxial compressive strength, in K. T. U., Department of Geological Eng. 30th Year Symp. Book, Trabzon, 1996.
19. Tugrul and Zarif I. H. Correlation of mineralogical and textural characteristics with engineering properties of selected granitic rocks from Turkey, J. Eng. Geol., 1999, Vol. 51. — P. 303 – 317.
20. Katz O., Reches Z., and Roegiers J. C. Evaluation of mechanical rock properties using a Schmidt Hammer, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 2000, Vol. 37. — P. 723 – 728.
21. Horsrud P. Estimating mechanical properties of shale from empirical correlations, SPE Drill. Complet., 2001, Vol. 16. — P. 68 – 73.
22. Dincer I., Acar A., Cobangulu I., and Uras Y. Correlation between Schmidt hardness, uniaxial compressive strength and Young’s modulus for andesites, basalts and tuffs, Bul. Eng. Geol. and Environment, 2004, Vol. 63. — P. 141 – 148.
23  Entwisle D. C., Hobbs P. N., Jones L. D., Gunn D., and Raines M. G. The relationship between effective porosity, uniaxial compressive strength and sonic velocity of intact borrowdale volcanic groupe core samples from sallafield, J. Geotech. and Geol. Eng., 2010, Vol. 23. — P. 793 – 809.
24. Yasar E. and Erdogan Y. Correlating sound velocity with the density, compressive strength and young’s modulus of carbonate rocks, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 2004. — P. 871 – 875.
25. Chary K. B., Sarma L. P., Prasanna Lakshmi K. J., Vijaya kumar N. A., Lakshmi V. N., and Rao M. M. Evaluation of engineering properties of rock using ultrasonic pulse velocity and uniaxial compressive strength, in National Geophys. Res. I Proc. of National Seminar on Non-Destructive Evaluation, National Geophysical Research Institute, Hyderabad-500 007, 2006.
26. Sharma P. K. and Singh T. N. A correlation between P-wave velocity, impact index, slake durability and uniaxial compressive strength, Bul. of Eng. Geol. and Environment, 2007, Vol. 67. — P. 17 – 22.
27. Vasconcelos G., Lourenco P. B., Alves C. A., and Pamplona J. Prediction of the mechanical properties of granites by ultrasonic pulse velocity and Schmidt hammer hardness, in Tenth North American Masonry Conf., St, Louis, Missouri, USA, 2007.
28. Kilic A. and Teymen A. Determination of mechanical properties of rocks using simple methods, Bul. Eng. Geol. and Environment, 2008, Vol. 67. — P. 237 – 244.
29. Wannakao L., Sriputorn S., and Trirat J. Correlations between mechanical and ultrasonic wave properties of claystone from Mae Moh coal mine, Rock Mech., Fuenkajorn & Phien-wej (eds), 2009.
30. Yagiz S. P-wave velocity test for assessment of geotechnical properties of some rock materials, Indian Acad. Sci. and Bul. of Material Sci., 2011, Vol. 34, No. 4. — P. 947 – 953.
31. A. C. 805–85. Test for Rebound Number of Hardened Concrete, ASTM, USA, 1993.
32. A. D-4543. Standard practices for preparing rock core as cylindrical tests specimens and verifying conformance to dimensional and shape tolerances, Am. Soc. for Testing Materials, 2008.
33. ISRM. Rock characterization, testing and monitoring, ISRM Suggested Methods (ed. E. T. Brown), Pergamon, Oxford., 1981.
34. A. D-2845. Standard test method for laboratory determination of pulse velocities and ultrasonic elastic constants of rock, Am. Soc. for Testing Materials, 1995.
35. A. D-7012. Standard test method for compressive strength and elastic moduli of intact rock core specimens under varying states of stress and temperatures, Am. Soc. for Testing Materials, 2010.

РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД

УДК 551.578.48 

ОБРУШЕНИЕ ГОРНЫХ СКЛОНОВ И ОБРАЗОВАНИЕ ДАЛЬНЕПРОБЕЖНЫХ КАМЕННЫХ ЛАВИН ПРИ КРУПНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВЗРЫВАХ
В. В. Адушкин

Институт динамики геосфер РАН,
E-mail: adushkin@idg.chph.ras.ru, Ленинский проспект, 38, к. 1, 119334, г. Москва, Россия

Представлены результаты регистрации дальнепробежных каменных лавин при проведении крупномасштабных подземных взрывов в массивах горных пород. Установлены критические условия их образования в зависимости от параметров динамического воздействия, объема обрушения, высоты и крутизны склона. Показано, что основным условием образования подвижных каменных лавин является их объем свыше 106 – 108 м³. Дополнительным фактором для развития лавин в случае относительно небольших объемов обрушения в диапазоне 106 – 107 м³ служит наличие участка разгона в основании склона и отсутствие встречного склона. Приведены зависимости дальности распространения фронта лавин от их объема и высоты обрушения. Отмечена дальность распространения лавин от их материального состава, в частности повышенная подвижность в случае каменно-ледяных или каменно-снежных лавин, начиная с объемов ~ 105 м³. Дан краткий обзор теоретических и модельных работ, посвященных объяснениям снижения трения при движении крупных лавин.

Обрушение, оползень, горный склон, каменная лавина, подземный взрыв

DOI: 10.15372/FTPRPI20190604 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шемякин Е. И. О подвижности больших оползней // ДАН. — 1993. — Т. 331. — № 6. — С. 742 – 744.
2. Солоненко В. П. Землетрясения и рельеф // Геоморфология. — 1973. — № 4. — С. 13 – 18.
3. Болт Б. А., Хорн У. Л., Макдональд Г. А., Скот Р. Ф. Геологические стихии. — М.: Мир, 1978. — 439 с.
4. Адушкин В. В. Об инициировании взрывом созидательных процессов в природе // Физика горения и взрыва. — 2000. — Т. 36. — № 6. — С. 21 – 30.
5. Апродов В. А. Вулканы. — М.: Мысль, 1982. — 367 с.
6. Краносельский Э. Б., Калабин Г. В. Отвалы на горных склонах. — Л.: Наука, 1975. — 150 с.
7. Агаханянц О. Е. Сарез: озеро на Памире. — Л.: Гидрометеоиздат, 1989. — 112 с.
8. Мюллер Л. Оползень в долине Вайонт // Проблемы инженерной геологии. — М.: Мир, 1967. — С. 21 – 26.
9. Садовский М. А., Адушкин В. В. Плотины, созданные взрывом // Природа. — 1985. — № 11. — С. 3 – 13.
10. Heim A. Burgsturz und Mencheleben, English translation by N. Skemer, Bitech Publisher, Vancouver, 1932. — P. 196.
11. Kent P. E. The transport mechanism in catastrophic rock fall, J. of Geol., 1966, Vol. 74. — P. 79 – 83.
12. Krumdiech A. On the mechanism of large landslides, Proc. of 4th Int. Symp. on Landslides, Toronto, 1984, Vol. 1. — P. 539 – 544.
13. Pautre A. F. L`effect d`echolle dans les acoulements de Falaise, Proc. of 3rd Congr. of Int. Soc. for Rock Mech., 1974, Vol. 28. — P. 859 – 864.
14. Habib P. Production of gaseos pore pressure during rock slides, Rock Mech., 1975, Vol. 7. — P. 193 – 197.
15. Erismann T. H. Mechanisms of large landslides, Rock Mech., 1979, Vol. 12. — P. 15 – 46.
16. Howard K. A. Avalanche mode of motion: implication from lunar examples, Science, 1979, Vol. 180. — P. 1052 – 1055.
17. Melosh H. J. The physics of very large landslides, Acta Mech., 1986, Vol. 64. — P. 89 – 99.
18. Sheidegger A. E. On the prediction of the reach and velocity of catastrophic landslides, Rock Mech., 1973, Vol. 5. — P. 213 – 236.
19 .Voight B. Introduction Rockslides and Avalanches, Elsevier Sci. Publ., 1978, Vol. 1, No. 4. — P. 138 – 143.
20. Melosh H. J. Giant roch avalanches, Nature, 1990, Vol. 348. — P. 483 – 484.
21. Campbell C. S. Self-lubrication for long runout landslides, J. Geol., 1989. — P. 653 – 665.
22. Григорян С. С. Новый закон трения и механизм крупномасштабных горных отвалов и оползней // ДАН СССР. — 1979. — Т. 224. — № 4. — С. 846 – 849.
23. Курленя М. В., Опарин В. Н., Востриков В. И. Об эффекте аномально низкого трения в блочных средах // ФТПРПИ. — 1997. — № 1. — С. 3 – 16.
24. Курленя М. В., Опарин В. Н. Проблемы нелинейной геомеханики. Ч. 1. // ФТПРПИ. — 1999. — № 3. — С. 3 – 18.
25. Курленя М. В., Опарин В. Н. Проблемы нелинейной геомеханики. Ч. 2. // ФТПРПИ. — 2000. — № 4. — С. 3 – 21.
26. Адушкин В. В., Опарин В. Н. От явления знакопеременной реакции горных пород на динамические воздействия – к волнам маятникового типа в напряженных геосферах геосредах. Ч. IV. // ФТПРПИ. — 2016. — № 1. — С. 3 – 49.

УДК 550.34; 622.235.535.2 

О ВЛИЯНИИ МАССОВЫХ ВЗРЫВОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ТЕКТОНИЧЕСКИХ РАЗЛОМОВ
Г. Г. Кочарян, В. И. Куликов, Д. В. Павлов

Институт динамики геосфер РАН,
E-mail: gevorgkidg@mail.ru, Ленинский проспект, 38, корп. 1, 119334, г. Москва, Россия

Представлены результаты измерений параметров сейсмического действия массовых взрывов, проводимых на карьерах и рудниках. Выполнены расчеты максимальной амплитуды сейсмических колебаний на глубине вероятного расположения потенциальных очагов техногенно-тектонических землетрясений значительной магнитуды. Полученные оценки и их сопоставление с результатами прецизионных деформографических наблюдений показали, что на сейсмогенных глубинах остаточные смещения по разлому при воздействии массовых взрывов в карьерах не превышают десятков – сотен микрон. Сейсмологические данные демонстрируют недостаточность таких воздействий для инициирования землетрясений больших магнитуд.

Массовые взрывы, сейсмический эффект взрыва, техногенные землетрясения, сейсмическая и геодинамическая безопасность горных работ

DOI: 10.15372/FTPRPI20190605 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шемякин Е. И., Файншмидт В. Л. Распространение волн в упругом полупространстве, возбужденном поверхностной касательной силой // Учен. зап. ЛГУ. — 1954. — Сер. мат., № 177. — Вып. 28. — С. 148 – 179.
2. Маркова К. И., Шемякин Е. И. Распространение нестационарных возмущений в слое жидкости, находящемся в контакте с упругим полупространством // ПММ. — 1957. — Т. 21. — Вып. 1. — С. 57 – 66.
3. Онисько Н. И., Шемякин Е. И. Движение свободной поверхности однородного грунта при подземном взрыве // ПМТФ. — 1961. — № 4. — С. 82 – 93.
4. Шемякин Е. И. Расширение газовой полости в несжимаемой упруго-пластической среде (к изучению действия взрыва на грунт) // ПМТФ. — 1961. — № 5. — С. 91 – 99.
4. Медведева Н. С., Шемякин Е. И. Волны нагрузки при подземном взрыве в горных породах // ПМТФ. — 1961. — № 6. — С. 78 – 87.
5. Кузьмина Н. В., Ромашов А. Н., Рулев Б. Г., Харин Д. А, Шемякин Е. И. Сейсмический эффект взрывов на выброс в мягких грунтах // Труды ИФЗ АН СССР. — 1962. — № 6. — С. 3 – 72.
6. Шемякин Е. И. О поведении прочных горных пород при динамических нагружениях // ФТПРПИ. — 1966. — № 1. — С. 12 – 19.
7. Шемякин Е. И. Динамические задачи теории упругости и пластичности: курс лекций. — Новосибирск: Изд-во НГУ. — 336 с.
8. Шемякин Е. И. Сейсмовзрывные волны в процессах горного производства. — М.: ННЦ ГП – ИГД им. А. А. Скочинского, 2004. — 75 с.
9. Еременко А. А., Машуков И. В., Еременко В. А. Геодинамические и сейсмические явления при обрушении блоков на удароопасных месторождениях Горной Шории // ФТПРПИ. — 2017. — № 1. — С. 70 – 76.
10. Курленя М. В., Еременко А. А., Башков В. И. Влияние взрывных работ на сейсмические и динамические явления при подземной разработке рудных удароопасных месторождений Сибири // Горн. журн. — 2015. — № 8. — С. 69 – 71.
11. Ревуженко А. Ф., Стажевский С. Б., Шемякин Е. И. Задачи механики сыпучих сред в горном деле // ФТПРПИ. — 1982. — № 3. — С. 19 – 25.
12. Ревуженко А. Ф., Стажевский С. Б., Шемякин Е. И. О структурно-дилатансионной прочности горных пород // ДАН СССР. — 1989. — Т. 305. — № 3. — С. 1077 – 1080.
13. Садовский М. А. Очерки, воспоминания, материалы. — М.: Наука, 2004. — 270 с.
14. Косых В. П., Косых П. В., Ревуженко А. Ф. Испытательный стенд для исследования эволюции сложного напряженно-деформированного состояния геоматериалов при слабых динамических воздействиях // ФТПРПИ. — 2017. — № 6. — С. 198 – 203.
15. Лавриков С. В., Ревуженко А. Ф. Моделирование процессов деформирования самонапряженных образцов горных пород // ФТПРПИ. — 2017. — № 1. — С. 15 – 24.
16. Адушкин В. В. Тектонические землетрясения техногенного происхождения // Физика Земли. — 2016. — № 2. — С. 22 – 44.
17. Еременко А. А., Филиппов В. Н., Никитенко С. М., Христолюбов Е. А. Особенности освоения железорудных месторождений Горной Шории // ФТПРПИ. — 2017. — № 5. — С. 79 – 95.
18. Адушкин В. В. Развитие техногенно-тектонической сейсмичности в Кузбассе // Геология и геофизика. — 2018. — Т. 59. — № 5. — С. 709 – 724.
19. Гончаров А. И., Куликов В. И., Минеев В. И., Седоченко В. В. Сейсмическое действие массовых взрывов на подземных и открытых работах // Динамические процессы во взаимодействующих геосферах: сб. науч. тр. ИДГ РАН. — М.: ГЕОС, 2006. — С. 22 – 33.
20. Кочарян Г. Г. Геомеханика разломов. — М.: ГЕОС, 2016. — 424 с.
21. Кочарян Г. Г., Костюченко В. Н., Павлов Д. В. Инициирование деформационных процессов в земной коре слабыми возмущениями // Физ. мезомеханика. —2004. — Т. 7. — № 1. — С. 5 – 22.
22. Адушкин В. В., Кочарян Г. Г., Павлов Д. В., Виноградов Е. А., Гончаров А. И., Куликов В. И., Кулюкин А. А. О влиянии сейсмических колебаний на развитие тектонических деформаций // Докл. РАН. — 2009. — Т. 425. — № 1. — С. 98 – 100.
23. Адушкин В. В., Кишкина С. Б., Кочарян Г. Г. Новый подход к мониторингу техногенно-тектонических землетрясений // ФТПРПИ. — 2017. — № 1. — С. 3 – 14.
24. Rymer M. J., Boatwright J., Seekins L. C., Yule J. D., and Liu J. Triggered surface slips in the Salton Trough associated with the 1999 Hector Mine, California earthquake, Bul. Seismol. Soc. America, 2002, Vol. 92, No. 4. — P. 1300 – 1317.
25. Ellsworth W. L. and Beroza G. C. Seismic evidence for an earthquake nucleation phase, Sci., 1995, Vol. 268. — P. 851 – 855.
26. Кочарян Г. Г., Кишкина С. Б. Об инициировании тектонических землетрясений горными работами. Выемка и перемещение породы при открытых горных работах // ФТПРПИ. — 2018. — № 5. — С. 45 – 53.

УДК 624.131.21 + 539.37 + 66.067.1 

МОДЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРИГГЕРНОГО ЭФФЕКТА НА РАЗЛОМАХ ГОРНЫХ ПОРОД
А. П. Бобряков

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

Рассмотрены три фактора, влияющие на результаты физического моделирования неустойчивых динамических подвижек вдоль берегов разлома при триггерной разгрузке. В качестве заполнителя разлома используется прослойка кварцевого песка между движущимися жесткими шероховатыми пластинами, в которой изменяется его степень уплотнения, релаксация напряжений и скачок фильтрационного воздушного потока через прослойку, моделирующего прорыв газа через разлом. Определены периоды релаксации плотной упаковки песка под влиянием фильтрующегося через него газа.

Срез, сыпучая среда, триггерный эффект, мягкое нагружение, разлом, трение скольжения, фильтрация газа

DOI: 10.15372/FTPRPI20190606 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Проблемы механики деформируемых твердых тел и горных пород: сб. ст. к 75-летию Е. И. Шемякина / под ред. Д. Д. Ивлева, Н. Ф. Морозова. — М.: Физматлит, 2006. — 864 с.
2. Шемякин Е. И. Сейсмовзрывные волны в процессах горного производства. — М.: ННЦ ГП – ИГД им. А. А. Скочинского. — 75 с.
3. Кочарян Г. Г. Геомеханика разломов. — М.: Геос, 2016. — 424 с.
4. Бобряков А. П., Ревуженко А. Ф., Шемякин Е. И. О возможном механизме перемещения масс Земли // ДАН СССР. — 1983. — Т. 272. — № 5. — С. 1097 – 1099.
5. Бобряков А. П., Ревуженко А. Ф., Шемякин Е. И. Приливное деформирование планет: опыт экспериментального моделирования // Геотектоника. АН СССР. — 1991. — № 6. — С. 21 – 34.
6. Молчанов А. Е. Механика триггерного воздействия при искусственном провоцировании землетрясения // Триггерные эффекты в геосистемах: материалы Всерос. семинара-совещ., 22 – 24 июня 2010 г. — М.: Геос, 2010. — С. 96 – 104.
7. Трофимов В. А., Макеева Т. Г., Филиппов Ю. А. Оценка устойчивости породного массива // Триггерные эффекты в геосистемах: материалы IV Всерос. конф., 6 – 9 июля 2017 г. — М.: Геос, 2017. — С. 340 – 350.
8. Кувшинов Г. Г. Истечение зернистого материала из отверстия при наличии противотока газа // ПМТФ. — 1995. — Т. 36. — № 6. — С. 85 – 93.
9. Цубанов А. Г., Забродский С. С., Антонишин Н. В. О влиянии фильтрации газа на истечение сыпучего материала // Исследование процессов в аппаратах с дисперсными системами: сб. тр. — Минск: Наука и техника, 1969. — С. 133 – 137.
10. Борисов Ю. И., Ходак Л. З. Механизм движения сыпучих тел при истечении их через отверстие // Инж.-физ. журн. — 1965. — № 6. — Т. 8. — С. 712 – 719.
11. Цубанов А. Г. О влиянии перепада давления на перетекание сыпучего материала по вертикальному каналу // Инж.-физ. журн. — 1969. — № 2. — Т. 7. — С. 254 – 260.
12. Курленя М. В., Сердюков С. В. Десорбция и миграция метана в термодинамически неравновесном угольном массиве // ФТПРПИ. — 2010. — № 1. — С. 61 – 68.
13. Гуфельд И. Л., Новоселов О. Н. Сейсмический процесс в зоне субдукции. Мониторинг фонового режима. — М.: ВПО МГУЛ, 2014. — 100 с.
14. Дмитриевский А. Н., Валяев Б. М. Дегазация Земли: геотектоника, геодинамика, геофлюиды, нефть и газ, углеводороды и жизнь. — М.: Геос, 2010. — 712 с.
15. Стажевский С. Б. О триггерах и механизме океанского рифгогенеза. Триггерные эффекты в геосистемах: тез. докладов IV Всерос. конф. с междунар. участием, 6 – 9 июня 2017. — М.: Геос, 2017. — С. 95 – 96.
16. Бобряков А. П., Ревуженко А. Ф. Лабораторное моделирование триггерных эффектов вследствие фильтрации газа в разломных зонах горных пород // ФТПРПИ. — 2018. — № 5. — С. 12 – 17.
17. Ларин В. Н. Гипотеза изначально гидридной Земли. — М.: Недра, 1980. — 216 с.
18. Ларин В. Н. Наша Земля (происхождение, состав, строение и развитие изначально гидридной Земли). — М.: Агар, 2005. — 248 с.
19. Линьков А. М. Численное моделирование сейсмических и асейсмических событий в геомеханике // ФТПРПИ. — 2005. — № 1. — С. 19 – 33.
20. Курленя М. В., Опарин В. Н., Ревуженко А. Ф., Шемякин Е. И. О некоторых особенностях реакции горных пород на взрывные воздействия в ближней зоне // ДАН СССР. — 1987. — Т. 293. — № 1. — С. 67 – 70.
21. Курленя М. В., Опарин В. Н., Востриков В. И. Об эффекте аномально низкого трения в блочных средах // ФТПРПИ. — 1997. — № 1. — С. 3 – 16.
22. Макаров П. В., Перышкин А. Ю. Численное изучение процессов генерации и распространения медленных волн деформации в упруго-пластичных средах // Механика, ресурс и диагностика материалов и конструкций: XII Междунар. конф., 21 – 25 мая 2018 г. — Екатеринбург: ИМАШ УрО РАН, 2018. — С. 287.
23. Макаров П. В., Перышкин А. Ю. Моделирование “медленных движений” — автоволн неупругой деформации в пластичных и хрупких материалах и средах // Физ. мезомеханика. — 2016. — Т. 19. — № 2. — С. 30 – 46.
24. Зуев Л. Б., Данилов В. И., Баранникова С. А. Физика макролокализации пластического деформирования. — Новосибирск: Наука, 2008. — 328 с.

УДК 622.831 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СКВАЖИННЫХ ЗАРЯДОВ С ВОЗДУШНЫМ ПРОМЕЖУТКОМ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ
М. Б. Хаят, Л. Алагха, Д. Али

Миссурийский университет науки и технологий,
E-mail: alaghal@mst.edu, 65401, г. Ролла, Миссури, США
Инженерно-технологический университет,
54890, г. Лахор, Пакистан

Выявлено рациональное расположение воздушного промежутка в скважинном заряде в процессе проведения взрывных работ с целью обеспечения наиболее эффективного дробления породы. Рекомендованы объемы воздушного промежутка для оптимизации заряда. Исследование направлено на проектирование процесса ведения взрывных работ при открытой разработке путем использования новой конструкции забойки и воздушного промежутка.

Воздушный промежуток, взрывные работы при открытом методе разработки месторождения, удельный расход взрывчатого вещества, затраты на проведение горных работ, геология месторождения

DOI: 10.15372/FTPRPI20190607 

ПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Sanchidrian J. A., Segarra P., and Lopez L. M. Energy components in rock blasting, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2007, Vol. 44, No. 1. — P. 130 – 147.
2. Jhanwar J., Jethwa J., and Reddy A. Influence of air-deck blasting on fragmentation in jointed rocks in an open-pit manganese mine, J. Eng. Geol., 2000, Vol. 57, No. 1. — P. 13 – 29.
3. Ozer U. Environmental impacts of ground vibration induced by blasting at different rock units on the Kadikoy-Kartal metro tunnel, J. Eng. Geol., 2008, Vol. 100, No. 1. — P. 82 – 90.
4. Jhanwar J. and Jethwa J. The use of air decks in production blasting in an open pit coal mine, J. Geotech. and Geol. Eng., 2000, Vol. 18, No. 4. — P. 269 – 287.
5. Jhanwar J. Theory and practice of air-deck blasting in mines and surface excavations: a review, J. Geotech. and Geol. Eng., 2011, Vol. 29, No. 5. — P. 651 – 663.
6. Liu L. and Katsabanis P. Numerical modelling of the effects of air decking/decoupling in production and controlled blasting, Proc. of 5th Int. Conf. on Rock Fragmentation by Blasting, AA Balkema, Rotterdam, 1996.
7. Melnikov N. and Marchenko L. Effective methods of application of explosion energy in mining and construction, 12th US Symp. on Rock Mech. (USRMS), American Rock Mech. Association, 1970.
8. Melnikov N. V., Marchenko L. N., Seinov N. P., and Zharikov I. F. A method of enhanced rock blasting by blasting, J. Min. Sci., 1979, Vol. 6. — P. 32 – 42.
9. Park D. and Jeon S. Reduction of blast-induced vibration in the direction of tunneling using an air-deck at the bottom of a blasthole, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2010, Vol. 47, No. 5. — P. 752 – 761.
10. Chi E. A., Liang K. S., and Zhao M. S. Experimental study on vibration reduction of the hole bottom air space charging, J. China Coal Soc., 2012, Vol. 37, No. 6. — P. 944 – 950.
11. Abdalla M. The environmental impacts of air-deck blasting, University of New South Wales, 2014.
12. Chiappetta F. New blasting technique to eliminate subgrade drilling, improve fragmentation, reduce explosive consumption and lower ground vibrations, J. Explosives Eng., 2004, Vol. 21, No. 1. — P. 10 – 12.
13. Roy S. and Singh R. S. Use of spacer aided initiation technique in solid blasting in Indian underground coal mines, J. Min. Tech., 2011, Vol. 120, No. 1. — P. 25 – 35.
14. Jhanwar J., Cakraborty A. K., Anireddy H. R., and Jethwa J. Application of air decks in production blasting to improve fragmentation and economics of an open pit mine, J. Geotech. and Geol. Eng., 1999, Vol. 17, No. 1. — P. 37 – 57.
15. Saqib S., Tariq S., and Ali Z. Improving rock fragmentation using airdeck blasting technique, Pak. J. Eng. and Appl. Sci., 2015, Vol. 17. — P. 46 – 52.
16. Thote N. and Singh D. Effect of air-decking on fragmentation: a few case studies of Indian mining, J. Explosive and Blasting Technique, Holmberg (Ed.), Balkema, 2000. — P. 257 – 265.
17. Jhanwar J. Investigation into the influence of air-decking on blast performance in opencast mines in India: a study, Blasting in Mining-New Trends, 2012. — P. 105. doi: 10.1201/b13739–14.
18. Moxon N., Mead D., and Richardson S. Air-decked blasting techniques: some collaborative experiments, Transactions of the Institution of Mining and Metallurgy, Section A, Min. Industry, 1993, Vol. 102. — P. A25 – A30.
19. Rommayawes S., Leelasukseree C., and Jaroonpattanapong P. Influence of air-deck ength on fragmentation in quarry blasting, European Scientific J., 2014, Vol. 9, No. 10.
20. Leelasukseree C. and Rommayawes S. A guideline of empty gap length for air deck blasting in good rockmass, Rock Mech., Fuenkajorn & Phien-wej (eds.), 2011, Vol. 7.
21. Hayat M. B. and Tariq S. M. Optimization of bench blasting using air deck blasting technique, Min. Eng., University of Engineering and Technology Lahore, Pakistan, 2012.
22. Floyd J. L. Power deck optimization, Blast dynamics Inc., 2004.
23. Lu W. and Hustrulid W. A further study on the mechanism of airdecking, Fragblast, 2003, Vol. 7, No. 4. — P. 231 – 255.

ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

УДК 539.3 

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ РАЗРАБОТКИ БИОТЕХНОЛОГИЙ ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
М. В. Курленя, Е. К. Емельянова, И. С. Андреева, А. В. Савченко

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: sav@eml.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Новосибирский государственный медицинский университет,
Красный проспект, 52, 630091, г. Новосибирск, Россия
Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии “Вектор”,
630559, р. п. Кольцово, Новосибирская область, Россия

Дан анализ современного состояния и направлений развития биологического способа дегазации угольных месторождений. Показано, что десорбция метана является следствием деструкции породного массива в результате жизнедеятельности микроорганизмов и выделения бактериальных метаболитов. Отмечено влияние микроорганизмов на уголь, зависящее от преобладающего микробного сообщества и его разнообразия, доступа кислорода, питательных субстратов. Рассмотрено развитие биологического метода дегазации угольных месторождений на основе использования метанотрофии.

Метанотрофы, метанокисляющие микроорганизмы, дегазация угольных пластов, метан, горные выработки

DOI: 10.15372/FTPRPI20190608 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Хаутиев А. М. Обоснование и разработка метода дегазации угольного пласта на основе циклического газодинамического воздействия: дисс. … канд. техн. наук. — М., 2015. — 143 с.
2. Иванов М. В. Микробиологический метод борьбы с метаном в угольных шахтах // Юбилейный сборник к 70-летию Института микробиологии им. С. Н. Виноградского, В. Ф. Гальченко. — М.: Наука, 2004. — 423 с.
3. Breas O., Guillou C., Reniero F., and Wada E. The global methane cycle: isotopes and mixing ratios, sources and sinks, Isotopes Environ, Health Stud, 2001, Vol. 37. — P. 257 – 379.
4. Зорин А. Н., Халимендик Ю. М., Колесников В. Г. Механика разрушения горного массива и использование его энергии при добыче полезных ископаемых. — М.: Недра, 2001. — 420 с.
5. Артемьев В. Б., Коршунов Г. И., Логинов А. К., Шик В. М. Динамические формы проявлений горного давления. — СПб.: Наука, 2009. — 347 с.
6. Горная энциклопедия в 5 т. Т. 3 / под ред. Е. А. Козловского. — М.: Сов. энциклопедия, 1987. — 425 с.
7. Горная энциклопедия в 5 т. Т. 4 / под ред. Е. А. Козловского. — М.: Сов. энциклопедия, 1989. — 171 с.
8. Курленя М. В., Сердюков С. В., Патутин А. В., Шилова Т. В. Интенсификация подземной дегазации угольных пластов методом гидроразрыва // ФТПРПИ. — 2017. — № 6. — С. 3 – 9.
9. Сердюков С. В., Курленя М. В., Рыбалкин Л. А., Шилова Т. В. Влияние гидроразрыва угля на фильтрационное сопротивление зоны дренирования дегазационной скважины // ФТПРПИ. — 2019. — № 2. — С. 3 – 13.
10. Курленя М. В., Цупов М. Н., Савченко А. В. Влияние Бачатского землетрясения в Кузбассе на эмиссию метана в горные выработки угольных шахт // ФТПРПИ. — 2019. — № 5. — С. 3 – 9.
11. О перспективах добычи в России угольного газа. Газпром. https://www.gazprom.ru/about/production/ extraction/metan/.
12. Yurovskii A. Z., Kapilash G. P., and Mangubi B. V. Methane control in coal mines by means of methane-consuming bacteria, Preliminary Report, 1939, Ugol 7.
13. Буланкина М. А., Лысак Л. В., Звягинцев Д. Г. Микроорганизмы бурого угля // Изв. РАН. Серия Биологическая. — 2007. — Т. 2. — С. 239 – 243.
14. Коваленко Г. А. Селективное окисление газообразных углеводородов бактериальными клетками // Успехи химии. — 1996. — Т. 65. — № 7. — C. 676 – 691.
15. Vick S., Greenfield P., Pinetown K., Sherwood N., Gong S., Tetu S., Midgley D., and Paulsen I. Succession patterns and physical niche partitioning in microbial communities from subsur-face coal seams, Science, 2019, Vol. 12. — P. 152 – 167.
16. Wei M., Yu Z., and Zhang H. Microbial diversity and abundance in a representative small-production coal mine of central China, Energy Fuels, 2013, Vol. 27. — P. 3821 – 3829.
17. Малашенко Ю. Р., Соколов И. Г., Романовская В. А. Микробный метаболизм неростовых субстратов. — Киев: Наукова думка, 1987. — 191 с.
18. Han B., Chen Y., Abell G., Jiang H., Bodrossy L., Zhao J., Murrell J., and Xing X-H. Diversity and activity of methanotrophs in alkaline soil from a Chinese coal mine, FEMS Microbiology Ecology, 2009, Vol. 70, Issue 2. — P. 196 – 207. doi: org/10.1111/j.1574–6941.2009.00707.x.
19. Иванов М. В., Нестеров А. И., Намсараев Б. Б., Гальченко В. Ф., Назаренко A. B. Распространение и геохимическая деятельность метанотрофных бактерий в водах угольных шахт // Микробиология. — 1978. — Т. 47. — С. 489 – 494.
20. Sohngen N. L. Uber bakterien, welche methan ab kohlenstoffnahrung and energiequelle gebrauchen, Parasitenkd. Infectionskr., 1906, Vol. 15. — P. 513 – 517.
21. Dunfield P. and Dedysh S. Methylocella: a gourmand among methanotrophs, Trends Microbiol., 2014, Vol. 22. — P. 368 – 369.
22. Мякенький В. И., Курдиш И. К. Микробиологическое окисление метана угольных шахт. — Киев: Наукова думка, 1991. — 148 с.
23. Васючков Ю. Ф. Биотехнология управления метановыделением в шахтах // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. — 2018. — Вып. 4. — С. 168 – 179.
24. Васючков Ю. Ф. Совершенствование управления метановыделением в очистных забоях микробиологическими способами. — М.: ЦНЭИ-уголь, 1989. — 37 с.
25. Исмаилов А. С. Разработка методов борьбы с метаном в шахтах с использованием микробиологического воздействия на угольные пласты через скважины с поверхности. — М.: МГИ, 1985. — 19 с.
26. Иванов М. В. Микробиологические методы борьбы с метаном в угольных шахтах // Вест. АН СССР, Сер. Биол. — 1988. — № 3. — С. 16 – 26.
27. Мякенький В. И. Обоснование микробиологического способа снижения метанообильности выработанного пространства // Уголь Украины. — 1983. — № 12. — С. 32 – 33.
28. Ржевский В. В., Братченко Б. Ф., Бурчаков А. С., Ножкин Н. В. Управление свойствами и состоянием угольных пластов с целью борьбы с основными опасностями в шахтах. — М.: Недра, 1984. — 327 с.
29. Xing X., Jiang H., Jiang P.-X., Zhang C., Chen Y., and Murrell J. Bioengineering of methanotrophic consortia for reduction of methane emission in coal mines, J. Biotechnology, 2010, Vol. 150. — P. S541 – S542. doi: 10.1016/j.jbiotec.2010.09.892.
30. Stepniewska Z., Pytlak A., and Kuzniar A. Methanotrophic activity in Carboniferous coalbed rocks, Int. J. Coal Geology, 2013, Vol. 106. — P. 1 – 10.
31. Thielemann T., Luеcke A., Schleser G., and Littke R. Methane exchange between coal-bearing basins and the atmosphere: the Ruhr Basin and the Lower Rhine Embayment, Germany, Organic Geochemistry, 2000, Vol. 31. — P. 1387 – 1408.
32. Wei M., Yu Z., and Zhang H. Molecular characterization of microbial communities in bioaerosols of a coal mine by 454 pyrosequencing and real-time PCR, J. Environmental Sciences, 2015, Vol. 30. — P. 241 – 251.
33. Karthikeyan O., Chidambarampadmavathy K., Nadarajan S., Lee P., and Heimann K. Effect of CH4/O2 ratio on fatty acid profile and polyhydroxybutyrate content in a heterotrophic-methanotrophic consortium, Chemosphere, 2015, Vol. 141. — P. 235 – 242.
34. Cao Q., Liu X., Ran Y., Li Z., and Li D. Methane oxidation coupled to denitrification under microaerobic and hypoxic conditions in leach bed bioreactors, Science of the Total Environment, 2019, Vol. 649. — P. 1 – 11.
35. Apel W., Dugan P., and Wiebe M. Use of methanotrophic bacteria in gas phase bioreactors to abate methane in coal mine atmospheres, Fuel, 1991, Vol. 70. — P. 1001 – 1003.
36. Sly L., Bryant L., Cox J., and Anderson J. Development of a biofiter for the removal of methane from coal mine ventilation atmospheres, Appl. Microbiol. Biotechnol., 1993, Vol. 39. — P. 400 – 404.
37. Коваленко Г. А. Катализ ферментами и нерастущими бактериальными клетками, иммобилизованными на неорганических носителях: автореф. дис. … д-ра хим. наук. — Новосибирск, 2006. — 33 с.
38. Пат. SU 1 475 249 A1. Способ борьбы с метаном в угольных шахтах / В. А. Бондарь, Ю. Ф. Васючков, В. Н. Захарченко, А. М. Зякун, А. С. Исмаилов, М. В. Иванов, В. В. Качак, А. И. Нестеров // Опубл. в БИ. — 1999. — № 3. — С. 34.
39. Пат. 2064016 РФ. Способ получения биомассы метанокисляющих микроорганизмов и способ управления непрерывным процессом получения биомассы метанокисляющих микроорганизмов / В. В. Лалов, А. В. Назаров, Н. В. Осокина // Опубл. в БИ. — 1996. — № 4. — С.65.
40. Gou Z., Xing X.-H., Luo M., Jiang H., Han B., Wu H., Wang L., and Zhang F. Functional expression of the particulate methane mono-oxygenase gene in recombinant Rhodococcus erythropolis, FEMS Microbiology Letters, 2006, Vol. 263, Issue 2. — P. 136 – 141.

УДК 622.23.05 

ОПТИМИЗАЦИЯ ШИРИНЫ ЗАХВАТА ОЧИСТНОГО КОМБАЙНА ПРИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ ПОЛОГИХ МЕТАНОНОСНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
А. А. Ордин, А. М. Тимошенко, Д. В. Ботвенко

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: ordin@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Институт вычислительных технологий СО РАН,
просп. Академика Лаврентьева, 6, 630090, г. Новосибирск, Россия
ООО “НПЦ ВостНИИ”,
ул. Институтская, 1, 650002, г. Кемерово, Россия
АО “НЦ ВостНИИ”, ул. Институтская, 3, 650002, г. Кемерово, Россия

Представлены технические характеристики отечественных и зарубежных очистных комбайнов. Изложена постановка задачи оптимизации ширины захвата шнекового комбайна по условию максимума его производительности с учетом горно-геологических и технологических факторов. С использованием аппроксимирующих линейных функций коэффициента отжима от ширины захвата получено аналитическое решение поставленной задачи. Проанализированы факторы, влияющие на оптимальную ширину захвата очистного комбайна и сформулированы соответствующие рекомендации. Показана экстремальная зависимость метановыделения из отбитого угля в очистном забое и выполнена проверка по газовому фактору допускаемой производительности очистного забоя 5214–1 шахты им. В. Д. Ялевского Кузнецкого угольного бассейна.

Шахта, очистной комбайн, шнек, ширина захвата, оптимизация, производительность, скорость подачи, частота вращения, тангенциальные резцы

DOI: 10.15372/FTPRPI20190609 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Технологические схемы подготовки и отработки выемочных участков на шахтах ОАО “СУЭК-Кузбасс”. Т. 3. Подземные горные работы / В. Н. Демура, В. В. Артемьев, С. В. Ясюченя и др. — М.: Горное дело, 2014. — 256 с.
2. Угольная промышленность Кузбасса. Основные показатели работы. — Кемерово: ИВЦ, 2018. — 88 с.
3. Солод В. И., Гетопанов В. Н., Рачек В. М. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов. — М.: Недра, 1982. — 350 с.
4. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов / Г. В. Малеев, В. Г. Гуляев, Н. Г. Бойко и др. — М.: Недра, 1988. — 368 с.
5. Плотников В. П. Вывод формулы для расчета производительности очистных комбайнов со шнековым, барабанным или корончатым исполнительным органом // Уголь. — 2009. — № 9. — С. 5 – 7.
6. Габов В. В., Нгуен Кхак Линь, Нгуен Ван Суан, Ле Тхань Бинь, Задков Д. А. Обоснование геометрических и режимных параметров шнековых исполнительных органов, обеспечивающих эффективность погрузки угля на забойный конвейер // Уголь. — 2018. — № 2. — С. 32 – 35.
7. Вернер В. Н. Исследование и обоснование рациональных параметров шнековых погрузочно-транспор-тирующих органов выемочных машин: дис. … д-ра техн. наук. — Кемерово: КузГТУ, 1999. — 319 с.
8. Wang F., Tu S., and Bai Q. Practice and prospects of fully mechanized mining technology for thin coal seams in China, J. of the South African Institute of Min. and Metallurgy, 2012, Vol. 112, No. 2. — P. 161 – 170.
9. Peng S. S. Longwall mining, 2006, U. S. — 621 p.
10. Ayhan M. and Eyuboglu E. M. Comparison of globoid and cylindrical shearer drums’ loading performance, J. of the South African Institute of Min. and Metallurgy, 2006, Vol. 106. — P. 51 – 56.
11. Kuidong Gao, Changlong Du, Jianghui Dong, and Qingliang Zeng. Influence of the drum position parameters and the ranging arm thickness on the coal loading performance, J. Minerals, 2015, Vol. 5. — P. 723 – 736.
12. Skryabin R. M. and Timofeev N. G. Development of an innovative shneko-heat-sink boring shell for drilling of shurfo-wells in the conditions of a kriolitozona, J. Eurasian Mining, 2016, No. 1. — P. 33 – 36.
13. Zvonarev I. E. and Shishlyannikov D. I. Efficiency improvement of loading of potassium ore by means of “Ural-20R” heading-and-winning machine, IOP Conf. Series, Earth and Environmental Sci., 2017, Vol. 87.
14. Морозов В. И., Чуденков В. И., Сурина Н. В. Очистные комбайны. — М.: МГУ, 2006. — 650 с.
15. Ордин А. А., Никольский А. М. Оптимизация ширины захвата и производительности шнекового комбайна при отработке пологого угольного пласта длинным очистным забоем // ФТПРПИ. — 2018. — № 1. — С. 79 – 86.
16. Временные указания по управлению горным давлением в очистных забоях на пластах мощностью до 3.5 м и углом падения до 35°. — Л.: ВНИМИ, 1982. — 136 с.
17. Ордин А. А., Тимошенко А. М. Нелинейные зависимости метановыделения от природной метаноносности угольного пласта и кинематических параметров резцов очистного комбайна // ФТПРПИ. — 2017. — № 2. — С. 110 – 116.
18. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности “Правила безопасности в угольных шахтах”. Сер. 05. — М.: ЗАО “НТЦИППБ”, 2017. — Вып. 40. — 198 с.

УДК 622.271.324.682.684 

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПЕРЕГРУЗОЧНЫХ ПУНКТОВ ЦИКЛИЧНО-ПОТОЧНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
А. А. Шустов, Дж. С. Хаддад, А. А. Адамчук, В. О. Расцветаев, А. В. Черняев

Национальный технический университет “Днепровская политехника”,
просп. Дмитрия Яворницкого, 19, 49005, г. Днепр, Украина
Университет прикладных наук Аль-Балка,
E-mail: drjamil@bau.edu.jo, г. Амман, Иордания

Представлены результаты исследований конструкций перегрузочных пунктов в составе циклично-поточной технологии открытой разработки глубокозалегающих месторождений твердых полезных ископаемых. Предложена инновационная конструкция перегрузочного пункта со сквозным проездом автосамосвалов, позволяющая увеличить пропускную способность, снизить время маневрирования автомобилей при разгрузке, сократить затраты на выемку горных пород. Определена зависимость эксплуатационных расходов карьера на выемку вскрышных пород от конструкции перегрузочного пункта со сквозным проездом в сравнении с тупиковой разгрузкой самосвалов различной грузоподъемности.

Вскрышные породы, перегрузочный пункт, бункер, карьерный самосвал, ленточный конвейер, сквозной и тупиковый проезд

DOI: 10.15372/FTPRPI20190610 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Dryzhenko А. Yu. Open-pit mining: a guide, Dnipropetrovsk: NMU, 2014.
2. Korolenko М. К., Perehudov V. V., Fedin К. А., Romanenko А. V., and Protasov V. P. The improvement of shovel and truck methods for rock hoisting in the context of Yuzhny GOK OJSC: monograph, KryvyRih: Dionis, 2012.
3. Shustov O. and Dryzhenko A. Organization of dumping stations with combined transport types for iron-ore deposits, Mining of Mineral Deposits, 2016, Vol. 10, No. 2. — P. 78 – 84. URL: https://doi.org/ 10.15407/mining10.02.078 
4. Gruzdev A. V., Osadchy A., and Furin V. O. Stationary and transportable crushing handling plants manufactured by Uralmash, Mining Industry J., 2012, No. 4. — P. 98.
5. Smirnov V. P. and Lel Yu. I. Theory of open-pit heavy-duty vehicles, Yekaterinburg: UD RAS, 2002.
6. Pavlov А. Yu., Rohach М. S., Klubnichkin Ye. К., Ivanova Ye. Ye., and Propletin А. P. Facilities to unload dumpers into a bunker, Patent # 880931, USSR, 1993.
7. Markov N. G., Smetanin V. G., Istomin L. V., and Dereshevaty О. Ye. Facilities to unload dumpers over a bunker, Patent #713801, USSR, 1980.
8. Paskhin B. М. and Markozian P. D. Facilities to unload dumpers into a bunker, Patent # 135021, USSR, 1961.
9. Anikin N. N., Kuprii V. Т., and Chaikovki А. I. Facilities to unload dumpers into a bunker, Patent # 988726, USSR, 1983.
10. Tartakovski B. N., Krymski V. I., Andriushchenko А. V., Lashko V. Т., and Anikin N. N. Facilities to unload dumpers into a bunker, Patent # 718346, USSR, 1980.
11. Paskhin B. М. and Popov А. N. Facilities to unload dumpers into a bunker, Patent # 132123, USSR, 1960.
12. Anikin N. N., Chaikovki А. I., and Parshkin E. М. Facilities to unload dumpers into a bunker, Patent # 933589, USSR, 1982.
13. Dryzhenko А. Yu., Shmitko А. I., Symonenko V. I., Krytov А. Е., and Byrin I. S. Facilities to unload dumpers into a bunker, Patent # 1090649, USSR, 1984.
14. Makashov V. N., Kobrynski G. М., Dryzhenko А. Yu., and Greenberg E. М. Facilities to unload dumpers, Patent # 1057393, USSR, 1983.
15. Menshikov B. А. and Sisin А. G. Bridge for over-bunker dumper unloading, Patent # 606796, USSR, 1978.
16. Budanov V. Ye., Koriakin А. I., and Lokhanov B. N. Bridge for over-bunker dumper unloading, Patent # 800077, USSR.
17. Dryzhenko А. Yu., Adamchuk А. А., Shustov О. О., Moldabaiev S. К., and Nikiforova N. А. Facilities to unload rock into a bunker, Patent # 123290, Ukraine, 2018 
18. Adamchuk А. А. Analyzing parameters for deep open-pit overmining. Collection of scientific papers of the NMU, 2017, No. 50. — P. 10 – 17.
19. Babets Ye. К., Melnikova І. Ye., Hrebeniuk S. Ya., and Lobov S. P. Analyzing technical-and-economic indices of mining enterprises of Ukraine and their efficiency in the context of varying conjuncture of the world iron-ore market: monograph. KryvyRih: Publisher — R. A. Kozlov, 2015.
20. Shapar А. G., Lashko V. Т., Novozhylov S. М., Kuchersky N. I., Malygin О. N., Prokhorenko G. А., Shemetov P. А., Kolomnikov S. S., and Davronbekov U. Yu. Reloading points under motor-conveyor transport in ore open pits: monograph. Dnipropetrovsk: Poligrafist, 2001.
21. Dryzhenko A., Moldabayev S., Shustov A., Adamchuk A., and Sarybayev N. Open-pit mining technology of steeply dipping mineral occurrences by steeply inclined sublayers. 17th Int. Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2017, 2017. — P. 599 – 605.
22. Dryzhenko A., Shustov A., and Moldabayev S. Justification of parameters of building inclined trenches using belt conveyors. 17th Int. Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2017, 2017. — P. 471 – 478.
23. Chernyaеv O. V. Systematization of the hard rock non-metallic mineral deposits for improvement of their mining technologies. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 2017, No. 5. — P. 11 – 17.

ГОРНОЕ МАШИНОВЕДЕНИЕ

УДК 622.23:681.518.43 

ОБ ОДНОЙ ОЦЕНКЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОПОРНЫХ УЗЛОВ ГОРНЫХ МАШИН
Б. Л. Герике, В. И. Клишин, А. А. Мокрушев

Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН,
Е-mail: gbl_42@mail.ru, просп. Ленинградский, 10, 650056, г. Кемерово, Россия
Кузбасский государственный технический университет им. Т. Ф. Горбачева,
Е-mail: andy-mokrushev@yandex.ru, ул. Весенняя, 28, 650099, г. Кемерово, Россия

Рассмотрена классификация существующих методов диагностики технического состояния опорных узлов горных машин с подшипниками качения, показаны их достоинства и недостатки. Построена модель формирования ударных импульсов в подшипниках качения при возникновении в них различного рода дефектов, пригодная для проведения мониторинга технического состояния опорных узлов горных машин. Исследована возможность применения вейвлет-преобразований вместо стандартного быстрого преобразования Фурье случайных процессов, формирующихся виброакустических сигналов в подшипнике качения, для распознавания дефектов, возникающих при изготовлении и эксплуатации горных машин.

Горные машины, опорные узлы, подшипники качения, дефекты изготовления и сборки, оценка технического состояния, мониторинг, вибродиагностика

DOI: 10.15372/FTPRPI20190611 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Неразрушающий контроль: справочник в 8 т. / под ред. В. В. Клюева. Т. 7 в 2 кн. Кн. 1. В. И. Иванов, И. Э. Власов. Метод акустической эмиссии. Кн. 2. Ф. Я. Балицкий, А. В. Барков, Н. А. Баркова. Вибродиагностика. — М.: Машиностроение, 2006. — 829 с.
2. Kukharenko B. G. Indirect identification of low-pressure compressor blade flutter with oscillation record preprocessing in use // Проблемы машиностроения и автоматизации. — 2008. — № 4. — С. 37 – 43.
3. Герике П. Б., Нестерова О. А. Применение результатов неразрушающего контроля для создания методики распознавания технического состояния горно-шахтного оборудования по параметрам вибрации // Вестн. КузГТУ. — 2017. — № 6. — С. 161 – 169.
4. Гаммершмидт А. А. Состояние и перспективы развития угольной промышленности Кузбасса // Уголь. — 2015. — № 5. — С. 14 – 15.
5. Галкин В. И., Шешко Е. Е. Транспортные машины. — М.: Горн. книга, 2010. — 588 с.
6. Герике Б. Л., Сушко А. Е., Герике П. Б. Внедрение цифровых технологий в области технической диагностики, обслуживания и ремонта горных машин и оборудования // Техника и технология горного дела. — 2018. — № 3. — С. 19 – 28.
7. Wu J. D. and Liu C. H. Investigation of engine fault diagnosis using discrete wavelet transform and neural network, Expert Systems with Applications, 2008, Vol. 35. — P. 1200 – 1213.
8. Bendjama H., Bouhouche S., Boucherit M. S., and Mansour M. Vibration signal analysis using Wavelet-PCA-NN technique for fault diagnosis in rotating machinery, The Mediterranean J. of Measurement and Control, 2010, Vol. 6, No. 4. — P. 145 – 154.
9. Захаров А. Ю., Ширямов Д. В. Определение критической величины сопротивления вращению конвейерных роликов // Горное оборудование и электромеханика. — 2016. — № 1. — С. 3 – 8.
10. Маметьев Л. Е., Любимов О. В., Дрозденко Ю. В. Обоснование параметров технического ресурса подшипниковых узлов инструмента бурошнековых машин // Вестн. КузГТУ. — 2013. — № 1 (95). — С. 16 – 18.
11. Краковский Ю. М. Математические и программные средства оценки технического состояния оборудования. — Новосибирск: Наука, 2005. — 200 с.
12. Kelly S. Graham. Advanced vibration analysis, 2013. — 637 p.
13. Капранов Б. И., Короткова И. А. Спектральный анализ в неразрушающем контроле. — Томск: ТПУ, 2010. — 122 с.
14. Неразрушающий контроль: справочник: в 8 т. / под ред. В. В. Клюева. Т. 5. В. П. Вавилов. Тепловой контроль. — М.: Машиностроение, 2005. — С. 361.
15. Профилактическое обслуживание оборудования с применением виброанализа // CSI. — 1990. — 252 с.
16. Ширман А. Р., Соловьев А. Б. Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механического оборудования. — М., 1996. — 276 с.
17. Диагностика неполадок подшипников // NSK Motion & Control. — 2009. — 42 p.
18. Повреждения подшипников качения и их причины // SKF AB. — 2002. — 46 p.
19. Rudloff L., Arghir М., Bonneau О., Guingo S., Chemla G., and Renard E. Experimental analysis of the dynamic characteristics of a hybrid aerostatic bearing, J. Eng. for Gas Turbines and Power, 2012, Vol. 134, No. 18.
20. Сальников А. Ф. Виброакустическая диагностика технических объектов. — Пермь: ПНИПУ, 2011. — 246 с.
21. Астафьева Н. М. Вейвлет-анализ: основы теории и примеры применения // Успехи физ. наук. — 1996. — Т. 166. — № 11. — C. 1145 – 1170.
22. Витязев В. В. Вейвлет-анализ временных рядов. — СПб.: СПбГУ, 2001. — 58 с.
23. Дьяконов В. П. МАТЛАБ: полный самоучитель. — СПб.: ДМК Пресс, 2012. — 770 с.

УДК 622.23.05 + 679.8 + 67.05 

ОЦЕНКА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КАМНЕРЕЗНЫХ МАШИН С АЛМАЗНЫМИ ОТРЕЗНЫМИ ДИСКАМИ НА ОСНОВЕ ИСКУССТВЕННЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ И МЕТОДА РЕГРЕССИИ
А. Гуни

Университет Мугла им. Ситки Кочмана,
E-mail: aguney@mu.edu.tr, 48000, г. Мугла, Турция

Рассмотрена возможность прогнозирования производительности камнерезных машин с помощью моделей на основе искусственных нейронных сетей (ИНС) и метода статистической регрессии (МР), использующих в качестве входных параметров значения твердости породы по Шору, Шмидту и совокупной твердости по Шору – Шмидту. Для подтверждения корректности применяемых ИНС- и МР-моделей выполнено сравнение производительности, измеренной в производственных условиях и полученной в результате прогноза. Анализ данных показал высокую корреляцию между экспериментом и прогнозом. Показано, что производительность камнерезного оборудования можно спрогнозировать с помощью предложенных моделей, которые являются инструментом оценки рентабельности предприятия по обработке природного камня на основе поверхностной твердости породы.

Твердость по Шору, твердость по Шмидту, производительность камнерезной машины, метод статической регрессии, искусственная нейронная сеть

DOI: 10.15372/FTPRPI20190612 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Buyuksagis I. S. Sawability analysis of marbles in circular daimond block cutting machines, Osmangazi University Graduate School, PhD Thesis, Turkey, 1998.
2. Kahraman S., Altun H., Tezekici B. S., and Fener M. Sawability prediction of carbonate rocks from strength parameters using artifical neural networks, Int. J. Rock Mech. & Min. Sci., 2006, Vol. 43. — P. 157 – 164.
3. Ozcelik Y., Unver B., and Bayram F. Sawability classification of some natural stones with circular sawing and numerical modeling of sawing mechanism, TUBITAK, 2008. — 122 p.
4. Sengun N. Influence of fracture toughness and brittlenes on cutting efficiency of circular diamond saws, Suleyman Demirel University, PhD Thesis, 2009, Isparta, Turkey.
5. Sengun N., Altindag R., and Koccaz C. E. The sawability analysis of some magmatic rocks found in Isparta Region, J. Sci. and Eng. of Dokuz Eylul University, 2009, Vol. 11, Issue 31. — P. 22 – 31.
6. Caner M. and Akarslan E. Estimation of specific energy factor in marble cutting process using ANFIS and ANN, J. Eng. Sci. of Pamukkale University, 2009, Vol. 15, No. 2. — P. 233 – 239.
7. Bayram A., Yasitli N. E., and Ozcelik Y. The relations between noise level and cutting parameters in circular diamond sawing, 22nd Int. Min. Congr. of Turkey Proc. Book, 2011. — P. 407 – 413.
8. Guney A. Performance prediction of large-diameter circular saws based on surface hardness tests for Mugla (Turkey) marbles, J. Rock Mech. Rock Eng., 2011, Vol. 44. — P. 357 – 366.
9. Guvenc U., Dursun M., and Cimen H. Artificial neural network based modelling of cutting time in marble cutting Process, SDU Int. Tech. Sci., 2011, Vol. 3. — P. 9 – 16.
10. Sengun N. and Altindag R. Prediction of specific energy of carbonate rock in industrial stones cutting process, Arab. J. Geosciences, 2013, Vol. 6, Issue 4. — P. 1183 – 1190.
11. Aydin G., Karakurt I., and Hamzacebi C. Performance prediction of diamond sawblades using artificial neural network and regression analysis, Arab. J. Sci. and Eng., 2015.
12. Inan A. Usage areas of artificial neural networks in power systems, J. Kaynak Electicial, 1999, Vol. 119. — P. 104 – 114.
13. Rumelhart D. E., Hinton G. E., and Williams R. J. Learning internal representation by error propagation. In: Parallel and distributed processing: explorations in the microstructure of cognition, Foundations, MIT Press: Cambridge, MA, 1986, Vol. 1.
14. Pontes F. J., Ferreira R. J., Silva B. M., Paiva P. A., and Balestrassi P. P. Artificial neural networks for machining processes surface roughness modeling, Int. J. Adv. Manuf. Tech., 2010, Vol. 49. — P. 879 – 902.
15. Tasdemir S. The comparative study to determine surface roughness with artificial neural network and regression model, J. Selcuk Teknik-Online, 2011, Vol. 2. — P. 215 – 226.

ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

УДК 622.765 

ФЛОТАЦИЯ КАЛЬЦИЕВЫХ МИНЕРАЛОВ СОЧЕТАНИЕМ РЕАГЕНТОВ РАЗНОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ
Е. Д. Шепета, В. А. Игнаткина, С. А. Кондратьев, Л. А. Саматова

Институт горного дела ДВО РАН,
Е-mail: elenashepeta56@mail.ru, ул. Тургенева, 51, 680000, г. Хабаровск, Россия
Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”,
Е-mail: woda@mail.ru, Ленинский проспект, 4, 119049, г. Москва, Россия
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: kondr@misd.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия

Проведены теоретические и экспериментальные исследования влияния неионогенных соединений в сочетании с олеатом натрия на контрастность флотоактивности кальциевых минералов. Флотационные и адсорбционные анализы выполнены на мономинеральных фракциях кальцита и шеелита, технологические флотационные — на рудном материале, расклассифицированном по крупности – 44 и – 15 мкм. Найден технологический режим, при котором наблюдаются наибольшая разница в адсорбции олеата и контрастность в извлечении кальциевых минералов шеелита и кальцита. Установлены условия максимальной депрессии кальцита в основном цикле флотации.

Флотация, кальцит, шеелит, шеелит-сульфидная руда, контрастность флотации, адсорбция, сочетание, олеат, неионогенные соединения, неонол, эксол-Б, реагентный режим, депрессия кальцита, извлечение

DOI: 10.15372/FTPRPI20190613 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Полькин С. И. Обогащение руд и россыпей редких и благородных металлов. — М.: Недра, 1987. — 428 с.
2. Киенко Л. А., Саматова Л. А., Воронова О. В., Плюснина Л. Н. Применение смесей собирателей при флотации тонковкрапленных карбонатно-флюоритовых руд // Обогащение руд. — 2009. — № 3. — С. 25 – 28.
3. Kupka N. and Rudolph M. Froth flotation of scheelite — a review, Int. J. Min. Sci. and Tech., 2018, Vol. 28, No. 3. — P. 373 – 384.
4. Liu Ch., Feng Q., Zhang G., Chen W., and Chen Y. Effect of depressants in the selective flotation of scheelite and calcite using oxidized paraffin soap as collector, Int. J. Min. Proc., 2016, Vol. 157. — P. 210 – 215.
5. Арсентьев В. А., Горловский С. И., Устинов Н. Д. Комплексное действие флотационных реагентов. — М.: Недра, 1992. — 162 с.
6. Yang F., Sun W., Hu Y., and Long S. Cationic flotation of scheelite from calcite using quaternary ammonium salts as collector: adsorption behavior and mechanism, Int. J. Min. Eng., 2015, Vol. 81. — P. 18 – 28.
7. Yuesheng Gao, Zhiyong Gao, Wei Sun, and Yuehua Hu. Selective flotation of scheelite from calcite: a novel reagent scheme, Int. J. Min. Proc., 2016, Vol. 154. — P. 10 – 15.
8. Filippova I. V., Filippov L. O., Duverger A., and Severov V. V. Synergetic effect of a mixture of anionic and nonionic reagents: Ca mineral contrast separation by flotation at neutral pH, J. Min. Eng., 2014, Vol. 66 – 68. — P. 135 – 144.
9. Filippov L. O., Duverger A., Filippova I. V., Kasaini H., and Thiry J. Selective flotation of silicates and Ca-bearing minerals: the role of non-ionic reagent on cationic flotation, J. Min. Eng., 2012, Vol. 36 – 38. — P. 314 – 323.
10. Filippov L. O., Filippova I. V., Lafhaj Z., and Fornasiero D. The role of a fatty alcohol in improving calcium minerals flotation with oleate, Colloids Surf, 2019, Vol. 560. — P. 410 – 417.
11. Алейников Н. А. Флотация апатита синтетическими карбоновыми кислотами // Обогащение руд. — 1962. — № 1. — С. 14 – 20.
12. Кондратьев С. А., Семьянова Д. В. Связь структуры углеводородного радикала флотационного реагента с его собирательными свойствами // ФТПРПИ. — 2018. — № 6. — С. 161 – 172.
13. Кондратьев С. А. Влияние структуры углеводородного фрагмента оксигидрильных и катионных реагентов на их собирательную активность // Интерэкс ГЕО-Сибирь. Недропользование. Горное дело. Направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. Геоэкология: сб. материалов XIV Междунар. науч. конф. в 6 т. — Новосибирск: СГУГиТ, 2018. — Т. 6. — С. 65 – 77.
14. Huang Z., Zhong H., Wang S., Xia L., Zou W., and Liu G. Investigations on reverse cationic flotation of iron ore by using a Gemini surfactant: Ethane-1,2-bis (dimethyl-dodecyl-ammonium bromide), Chem. Eng. J., 2014, Vol. 257. — P. 218 – 228.
15. Кондратьев С. А. Физическая форма сорбции реагента и ее назначение во флотации. — Новосибирск: Наука, 2018. — 184 с.
16. Мелик-Гайказян В. И. Аполярные реагенты. Физико-химические основы теории флотации. — М.: Наука, 1983. — С. 182 – 188.
17. Курков А. В. Реагенты вторичного действия — инструмент повышения эффективности флотации несульфидных руд // II Конгресс обогатителей стран СНГ: тез. докл. — 1999. — С. 63.
18. Курков А. В., Пастухова И. В. Компьютерная визуализация структуры и механизма действия нового класса фосфорорганических собирателей // Цв. металлы. — 2013. — № 1. — С. 30 – 34.
19. Quast K. Flotation of hematite using C6-C18 saturated fatty acids, J. Min. Eng., 2006, No. 19. — P. 582 – 597.
20. Алейников Н. А., Иванова В. А. Синтез и применение новых флотационных реагентов при обогащении руд // Обогащение руд и проблема безотходной технологии. — Л.: Наука, 1980. — С. 163 – 183.
21. Leja J. Interactions at interfaces in relations to froth flotation, Proc. 2nd Int. Congress Surface Activity, Butterworths, London, 1957, Vol. 3. — P. 273 – 296.
22. Яковлева А. А., Чыонг С. Н., Придатченко Ю. В., Шуваева Е. М. К вопросу о критической концентрации мицеллобразования олеата натрия // Прикл. химия и биотехнология. — 2013. — № 1 (4). — С. 105 – 114.
23. Игнаткина В. А. Экспериментальные исследования изменений контрастности флотационных свойств кальциевых минералов // ФТПРПИ. — 2017. — № 5. — С. 113 – 122.
24. Titkov S., Gurkova T., Sabirov R., Novoselov V., Aliferova S., Chumakova T., and Malishev U. Reciprocal effect of depressants and frothers on collectors interaction with minerals, Proc. XXIII Int. Min. Proc. Congr., Istanbul, Turkey, 2006, Vol. 8.
25. Yunash A. A., Ivanov G. V., and Petukhov V. N. Increasing of efficiency for the apolar reagents’ influence by their modification, Bulletin of the Kuzbas State Technical University, 2004, Vol. 4. — P. 76 – 78.
26. Zhu H., Qin W., Chen C., and Liu R. Interactions between sodium oleate and polyoxyethylene ether and the application in the low-temperature flotation of scheelite at 283 K, J. Surfact Deterg, 2016, Vol. 19. — P. 1289 – 1295.
27. Ivanov V. A. and Mitrophanova T. V. Innovation in complex and integrated reprocessing of mineral raw material, Proc. of Plaksin Readings, 2013. — P. 473 – 475.
28. Ignatkina V. A., Usichenko S. D., and Milovich F. O. Effect of nonionic oxyhydryl compounds and their mixtures with oleate on flotation activity of calcite, Min. Inform. and Analyt. Bul., 2018, Vol. 10. — P. 169 – 179.
29. Pugh R. J. The interaction of polyethylene oxide non-ionic surfactant layers adsorbed on hydrophobic minerals, Int. J. Min. Proc., 1991, Vol. 33. — P. 307 – 320.

УДК 622.772 

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ КИСЛОТ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦИРКОНИЯ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ПРИ ВЫЩЕЛАЧИВАНИИ ЭВДИАЛИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА
В. А. Чантурия, В. Г. Миненко, Е. В. Копорулина, М. В. Рязанцева, А. Л. Самусев

Институт проблем комплексного освоения недр РАН,
E-mail: Andrey63vzm@mail.ru, Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия

Исследовано влияние азотной, серной и соляной кислот на морфологию, элементный состав, структурно-химические преобразования поверхности минералов и эффективность процесса выщелачивания эвдиалитового концентрата с использованием комплекса современных методов анализа. Выявлены специфические особенности в характере и степени разрушения эвдиалита при воздействии различных кислот, влияющие на интенсивность выноса основных катионов Al, Na, Ca, Mg, K, Ti, Mn, Fe, Sr, Zr с поверхности минерала. Изучен процесс и закономерности формирования силикатного геля и вторичных фаз, образующихся при растворении эвдиалитового концентрата. Серная кислота, обеспечивая наиболее высокое извлечение в продуктивный раствор Zr и редкоземельных металлов, способствует образованию максимального количества силикатного геля, значительного количества гипса и нерастворимых сульфатов, что приводит к высоким потерям Zr и редкоземельных металлов. Использование азотной и соляной кислот сокращает потери Zr и редкоземельных металлов в 2 – 5 раз.

Кислотное выщелачивание, эвдиалитовый концентрат, цирконий, редкоземельные металлы, силикатный гель, потери ценных компонентов

DOI: 10.15372/FTPRPI20190614 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Наумов А. В. Обзор мирового рынка редкоземельных металлов // Цв. металлургия. — 2008. — № 1. — С. 22 – 31.
2. Savel’eva I. L. The rare-earth metals industry of Russia: Present status, resource conditions of development, Geography and Natural Resources, 2011, Vol. 32, No. 1. — P. 65 – 71. doi.org/ 10.1134/ S1875372811010112.
3. Самонов А. Е., Мелентьев Г. Б. Эвдиалит: переоценка промышленной значимости. http:// www.newcemi.ru/letter.php?nid=382.
4. Кулешевич Л. В., Дмитриева А. В. Редкоземельная минерализация в щелочных и умеренно щелочных комплексах Карелии, связанных с ними метасоматитах и рудах // Горн. журн. — 2019. — № 3. doi 10.17580/gzh.2019.03.09.
5. Захаров В. И., Скиба Г. С., Соловьев А. В., Лебедев В. Н., Майоров Д. В. Некоторые аспекты кислотной переработки эвдиалита // Цв. металлы. — 2011. — № 11. — С. 25 – 29.
6. Лебедев В. Н. Сернокислотная технология эвдиалитового концентрата // Журн. прикл. химии. — 2003. — Т. 76. — № 10. — С. 1601 – 1605.
7. Лебедев В. Н., Щур Т. Е., Майоров Д. В., Попова Л. А., Серкова Р. П. Особенности кислотного разложения эвдиалита и некоторых редкометалльных концентратов Кольского полуострова // Журн. прикл. химии. — 2003. — Т. 76. — № 8. — С. 1233 – 1237.
8. Захаров В. И., Воскобойников Н. Б., Скиба Г. С., Соловьев А. В., Майоров Д. В., Матвеев В. А. Разработка солянокислотной технологии комплексной переработки эвдиалита // Зап. Горн. института. — 2005. — Т. 165. — С. 83 – 85.
9. Davris P., Stopic S., Balomenos E., Panias D., Paspaliaris I., and Friedrich B. Leaching of rare earth elements from eudialyte concentrate by suppressing silica gel formation, J. Min. Eng., 2017, Vol. 108. — P. 115 – 122.
10. Богатырева Е. В., Чуб А. В., Ермилов А. Г., Хохлова О. В. Эффективность щелочно-кислотного способа комплексного выщелачивания эвдиалитового концентрата. Ч. 1 // Цв. металлы. — 2018. — № 7. — С. 57 – 61.
11. Jha M. K., Kumari A., Panda R., Kumar J. R., Yoo K., and Lee J. Y. Review on hydrometallurgical recovery of rare earth metals, Hydrometallurgy, 2016, Vol. 165. — P. 2 – 26.
12. Ma Y., Stopic S., Gronen L., and Friedrich B. Recovery of Zr, Hf, Nb from eudialyte residue by sulfuric acid dry digestion and water leaching with H2O2 as a promoter, Hydrometallurgy, 2018, Vol. 181. — P. 206 – 214.
13. Ma Y., Stopic S., Gronen L., Milivojevic M., Obradovic S., and Friedrich B. Neural network modeling for the extraction of rare earth elements from eudialyte concentrate by dry digestion and leaching, Metals, 2018, Vol. 8, Issue 4. — P. 267.
14. Пат. 2674183 РФ, МПК C22B 3/02, C22B 3/04. Устройство для выщелачивания концентратов цветных, редких и редкоземельных металлов / В. А. Чантурия, Е. Л. Чантурия, В. Г. Миненко, А. Л. Самусев // Опубл. в БИ. — 2018. — № 34.
15. Chanturia V. A., Chanturia E. L., Minenko V. G., and Samusev A. L. Acid leaching process intensification for eudialyte concentrate based on energy effects, Obogashchenie Rud, 2019, No. 3. — P. 29 – 36. doi: 10.17580/or.2019.03.05.
16. Vaccarezza V. and Anderson C. Beneficiation and leaching study of norra karr eudialyte mineral. In: Kim H. et al. (eds) Rare Metal Technology 2018. TMS 2018. The Minerals, Metals & Materials Series. Springer, Cham. doi.org/10.1007/978–3-319–72350–1_4.
17. Balinski P. A., Atanasova O., Wiche et al. Recovery of REEs, Zr(Hf), Mn and Nb by H2SO4 leaching of eudialyte concentrate, Hydrometallurgy, 2019, Vol. 186 — P. 176 – 186. doi:10.1016/j.hydromet.2019.04.007.
18. Bansal N. P. Influence of several metal ions on the gelation activation energy of silicon tetraethoxide, J. Am. Ceram. Soc., 1990, Vol. 73, No. 9. — P. 2647 – 2652.
19. Marshall W. L. and Chen C.-T. A. Amorphous silica solubilities, VI. Postulated sulfatesilicic acid solution complex, Geochim, Cosmochim, Acta, 1982, Vol. 46, No. 3. — P. 367 – 370.
20. Matveev V. A., Mayorov D. V., and Solovev A. V. Integrated technology of sulfuric acid treatment for eudialyte concentrate, Tsvetnye Metally, 2018, No. 1. — P. 20 – 27. doi: 10.17580/tsm.2018.01.02.

УДК 622.7; 622.7.017; 622.778.3; 549.321.13 

СТРУКТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СФАЛЕРИТА В СВИНЦОВО-ЦИНКОВЫХ РУДАХ ГОРЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
А. А. Плотникова, В. И. Брагин, Ю. В. Князев

Сибирский федеральный университет,
E-mail: alena_plotnikova_0909@inbox.ru, просп. Свободный, 79, 660041, г. Красноярск, Россия
Институт химии и химической технологии СО РАН,
ул. Академгородок, 50/24, 660036, г. Красноярск, Россия
Институт физики им. Л. В. Кириенского ФИЦ КНЦ СО РАН,
ул. Академгородок, 50/38, 660036, г. Красноярск, Россия

Теоретически и экспериментально обосновано поведение железистого сфалерита при магнитной сепарации на примере руд Горевского месторождения. Для сфалерита в рудах этого месторождения содержание изоморфного железа варьирует в диапазоне 4 – 9 %. Данные мессбауэровской спектроскопии показали синглетную и две дублетные линии железа, соответствующие размещению его атомов в решетке сфалерита изолированно, с образованием пар Fe-Fe и кластеров, включающих три и более атома железа. Установлено, что распределение по трем формам железа, содержащегося в сфалерите, совпадает для магнитного и немагнитного продуктов разделения цинкового концентрата. Определено, что магнитная сепарация не разделяет зерна сфалерита по содержанию изоморфного железа, а контролируется генетическими особенностями формирования месторождения — ассоциацией сфалерита с магнитными минералами (пирротином и сидеритом) и отсутствием таковых у галенита.

Свинцово-цинковые руды, железосодержащий сфалерит, пирротин, рентгенофазовый анализ, микрорентгеноспектральный анализ, высокоградиентная сепарация, мессбауэровская спектроскопия

DOI: 10.15372/FTPRPI20190615 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Изоитко В. М. Технологическая минералогия и оценка руд. — СПб.: Наука, 1997. — 532 с.
2. Чупенова Р. Т., Быков Р. А., Сексенова Н. К. Особенности извлечения цинка при флотации полиметаллической руды Риддер-Сокольного месторождения. URL: http://www.rusnauka.com/pdf/239514.pdf.
3. Jian-Tao Lang, Si-Qing Liu, Xu Dong, and Yi Pei. Current situation on flotation of Cu-Pb-Zn sulfide ore, J. Advances in Engineering Research, 2018, Vol. 120. — P. 1972 – 1976.
4. Jiang C. L., Qu S. S., and Wang L. Z. Study on the occurrence of Cu-Pb-Zn-Ag in a polymetallic ore in inner Mongolia and the mineralogical factors affecting mineral processing, J. Metallurgical Engineering, 2015. — P. 41 – 44.
5. Абрамов A. A. Флотационные методы обогащения. — М.: МГГУ, 2008. — 710 с.
6. Кондратьева А. А., Брагин В. И., Бурдакова Е. А., Бакшеева И. И., Глумова А. А. Совершенствование технологии обогащения полиметаллических руд на основе применения сочетаний реагентов-собирателей // ГИАБ. — 2013. — № 8. — С. 34 – 39.
7. Pomianowski A., Szczypa J., Poling G. W., and Leja J. Influence of iron content in sphalerite-marmatite on copper ion activation in flotation, Proc. of the 11th Min. Proc. Congr., Cagliari, 1975. — P. 639 – 653.
8. Mukherjee A. D. and Sen P. K. Floatability of sphalerite in relation to its iron content, J. Mines, Metals and Fuels, 1976, Vol. 24, No. 10. — P. 327 – 330.
9. Gigowski B., Vogg A., Wierer K., and Dobias B. Effect of Fe lattice ions on adsorption, electrokinetic, calorimetric and flotation properties of sphalerite, Int. J. Min. Proc., 1991, Vol. 33. — P. 103 – 120.
10. Boulton A., Fornasier D., and Ralston J. Effect of iron content in sphalerite on flotation, J. Min. Eng., 2005, Vol. 18. — P. 1120 – 1122.
11. Bulatovic S. M. Handbook of flotation reagents, Elsevier Sci., 2007. — P. 458.
12. Gunter C. G. Electro-magnetic ore separation, Hill Publishing Company, New York, 1909. — P. 193.
13. Johansson B. Rening av komplext blykoncentrat med hjalp av starkmagnetisk separation (Purification of complex lead concentrate by high intensity magnetic separation), Proc. Conf. on Min. Proc., Feb., Lutea, 1990. — P. 105 – 115.
14. Jirestig J. and Forssberg E. Magnetic characterization of sulfide ores: examples from Sweden, J. Magnetic and Electrical Separation, 1993, Vol. 4. — P. 31 – 45.
15. Плотникова А. А., Брагин В. И. Повышение сортности свинцовых концентратов магнитными методами // Цв. металлы. — 2018. — № 12. — С. 21 – 26.
16. Королев Н. А., Венгер М. К., Королдев И. А., Возная А. А. Использование технологической минералогии при разработке схем обогащения руд // Вестн. СибГИУ. — 2018. — № 1 (23). — С. 27 – 31.
17. Ожогина Е. Г. Технологическая минералогия марганцевых руд Сибири // Сборник научных статей по материалам Российского семинара по технологической минералогии. — Петрозаводск: Карельский НЦ РАН, 2009. — С. 28 – 32.
18. Булатов Ф. М. Типоморфизм и кристаллохимические особенности слоистых силикатов по данным мессбауэровской спектроскопии // Георесурсы. — 2012. — № 6 (48). — С. 3 – 8.
19. Xing-Wu Liu, Shu Zhao, Yu Meng, Qing Peng, Albert K. Dearden, Chun-Fang Huo, Yong Yang, Yong-Wang Li, and Xiao-Dong Wen. Mossbauer spectroscopy of iron carbides: from prediction to experimental confirmation, Scientific Reports, 2016, Vol. 6. — P. 1 – 10.
20. Pearce I. C., Pattrick R. A. D., and Vaughan D. J. Electrical and magnetic properties of sulfides, Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 2006, Vol. 61. — P. 127 – 180.
21. Богданов О. С. Справочник по обогащению руд. Т. 2. Основные процессы. — М.: Недра, 1983. — 382 с.
22. Дир У. А., Хауи Р. А., Эусман Дж. Породообразующие минералы. Т. 5. Несиликатные минералы. — М.: Мир, 1966. — 408 с.
23. Рамдор П. Рудные минералы и их срастания. — М.: Изд-во иностр. лит., 1962. — 1142 с.
24. Barton P. B. Jr. and Toulmin P. Phase relations involving sphalerite in the Fe-Zn-S system, J. Economic Geol., 1966, Vol. 61. — P. 815 – 849.
25. Геохимия гидротермальных рудных месторождений: пер. с англ. под ред. X. Л. Барнса. — М.: Мир, 1982. — 622 с.
26. Scott S. D. and Kissin S. A. Sphalerite composition in the Fe-Zn-S system below 300°G, J. Economic Geol., 1973, Vol. 68. — P. 475 – 479.
27. Chareev D. A., Osadchii V. O., Shiryaev A. A., Nekrasov A. N., Koshelev A. V., and Osadchii E. G. Single crystal Fe-bearing sphalerite: synthesis, lattice parameter, thermal expansion coefficient and microhardness, J. Phys. and Chem. of Min., 2017. — P. 287 – 296.
28. Benedetto F. Di, Andreozzi G. B., Bernardini G. P., Borgheresi M., Caneschi A., Cipriani C., Gatteschi D., and Romanelli M. Short-range order of Fe2+ in sphalerite by Fe Mossbauer spectroscopy and magnetic susceptibility, J. Phys. and Chem. of Min., 2005, Vol. 32. — P. 339 – 348.
29. Wright K. and Gale J. D. A first principles study of the distribution of iron in sphalerite, Geohimica et Cosmochimica Acta, 2010, Vol. 74. — P. 3514 – 3520.
30. Lepetit P., Bente K., Doering T., and Luckhaus S. Crystal chemistry of Fe-containing sphalerites, J. Phys. and Chem. of Min., 2003, Vol. 30, No. 4. — P. 185 – 191.
31. Бурдакова Е. А., Кондратьев С. А. Вклад физической формы сорбции реагентов-собирателей в образование флотокомплекса применительно к сульфидным рудам // Плаксинские чтения – 2017. Современные проблемы комплексной переработки труднообогатимых руд и техногенного сырья: материалы Междунар. науч. конф. — Красноярск: СФУ, 2017. — С. 196 – 199.
32. Zielinski P. A., Larson K. A., and Stradling A. W. Preferential deportment at low-iron sphalerite to lead concentrates, J. Min. Eng., 2000, Vol. 13. — P. 357 – 363.
33. Kondoro J. W. A. Mossbauer study of vacancies in natural pyrrhotite, J. Alloys and Compounds, 1999, Vol. 289. — P. 36 – 41.

УДК 622.772 

СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СЫННЫРИТА С ПОЛУЧЕНИЕМ ГЛИНОЗЕМА И СУЛЬФАТА КАЛИЯ
И. Г. Антропова, Е. Н. Алексеева, А. Д. Будаева

Байкальский институт природопользования СО РАН,
E-mail: inan@binm.ru, ул. Сахьяновой, 6, 670047, г. Улан-Удэ, Россия

Приведены результаты исследований по глубокой комплексной переработке упорного высокалиевого алюмосиликатного сырья Калюмного месторождения Сыннырского щелочного массива — сыннырита с получением глинозема и сульфатов калия, магния. Использование на стадии термохимического разложения кислотоупорных минералов исходного сырья (калиево-шпатовой группы) в качестве сырьевой добавки магнийсодержащего минерала — доломита позволяет повысить эффективность переработки за счет удешевления процесса спекания, увеличения выпуска товарных продуктов и сокращения образования твердых отходов. Установлено, что проведение выщелачивания активированного сыннырита 60 %-й серной кислотой способствует осаждению кремниевого компонента в виде аморфного кремнезема, выделение которого облегчает дальнейшую переработку продуктивных калий-, магний- и алюминийсодержащих сернокислотных растворов с получением готовых продуктов.

Сыннырит, комплексная переработка, термохимическое активирование, сернокислотное разложение, глинозем, сульфаты калия и магния

DOI: 10.15372/FTPRPI20190616 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Калиевый щелочной магматизм Байкало-Становой рифтогенной системы / В. П. Костюк, Л. И. Панина, А. Я. Жидков, М. П. Орлова, Т. Ю. Базарова. — Новосибирск: Наука, 1990. — 238 c.
2. Ageeva O. A. and Borutzky B. Y. Kalsilite in the rocks of the Khibiny Massif: morphology, paragenesis, genetic conditions, New Data on Minerals, 2004, Vol. 29. — P. 40 – 49.
3. Ageeva O. A., Abart R., Habler G., Borutzky B., and Trubkin N. V. Oriented feldspar-feldspathoid intergrowths in rocks of the Khibiny massif: genetic implications, Mineralalogy and Petroljgy, 2012, Vol. 106, Issue. 1?2. — P. 1 – 17. doi: 10.1007/s00710–012–0216–8 
4. Склярова Г. Ф., Архипова Ю. А. К вопросу освоения месторождений алунитовых руд Амурской области // ФТПРПИ. — 2018. — № 1. — С. 178 – 185.
5. Bea F., Montero P., Haissen F., Rjimati E., Molina J. F., and Scarrow J. H. Kalsilite-bearing plutonic rocks: The deep-seated Archean Awsard massif of the Reguibat Rise, South Morocco, West African Craton, Earth-Science Reviews, 2014, Vol. 138. — P. 1 – 24. doi: 10.1016/j.earscirev.2014.08.003.
6. Архангельская В. В. Месторождения сынныритов России // Разведка и охрана недр. — 2014. — № 6. — С. 20 – 24.
7. Жидков А. Я., Ушаков А. А., Хрусталев В. К. Калюминское месторождение сынныритов — первое месторождение ультракалиевого глиноземного сырья Сыннырского массива // Проблемы хозяйственного освоения зоны БАМа. — 1981. — С. 66 – 72.
8. Jiayu Ma, Yuanhang Qin, Zaikun Wu, Tielin Wang, and Cunwen Wang. The leaching kinetics of K-feldspar in sulfuric acid with the aid of ultrasound, Ultrasonics Sonochemistry, 2016, Vol. 35, Part A. — P. 304 – 312. doi: 10.1016/j.ultsonch.2016.10.006.
9. А. с. 1761671 СССР, МКИ5 C 01 F 7/26. Способ получения сульфата калия и глинозема из сыннырита / Ю. С. Сафрыгин, Н. И. Степанова, Л. А. Филоненко, В. Я. Поляковский, В. И. Захаров // Опубл в БИ. — 1992. — № 34. — 3 c.
10. А. с. 1421693 СССР, МКИ5 С 01 F 7/26. Способ переработки сыннырита / К. К. Константинова, К. А. Никифоров, М. В. Мохосоев // Опубл в БИ. — 1988. — № 33. — 2 c.
11. Tan D. J., Ma H. W., Li G., Liu H., and Zou D. Sintering reaction of pseudoleucite syenite: Thermodynamic analysis and process evaluation, Frontiers in Earth Sci., 2009, Vol. 16, Issue 4. — P. 269 – 276. doi: 10.1016/S1872–5791(08)60084–6.
12. Yuan B., Li C., Liang B., Lu L., Yue H. R., Sheng H. Y., Ye L. P., and Xie H. P. Extraction of potassium from K-feldspar via the CaCl2 calcination route, Chinese J. of Chemical Eng., 2015, Vol. 23, Issue 5. — P. 1557 – 1564. doi: 10.1016/j.cjche.2015.06.012.
13. Jena S. K., Dhawan N., Misra P. K., Mishra B. K., and Das B. Studies on extraction of potassium values from nepheline syenite, Int. J. Min. Proc., 2014, Vol. 133. — P. 13 ? 22. doi: 10.1016/j.minpro. 2014.09.006.
14. Jia-nan Liu, Yu-chun Zhai, Yan Wu, Jun Zhang, Xiao-yi Shen. Kinetics of roasting potash feldspar in presence of sodium carbonate, J. Central South University, 2017, Vol. 24, Issue 7. — P. 1544 – 1550. doi: 10.1007/s11771–017–3559–9.
15. РД 52.24.415–2007. Массовая концентрация ионов калия в водах. Методика выполнения измерений потенциометрическим методом с ионселективным электродом. — Ростов Н/Д, 2007. — 34 с.
16. Тихонов В. Н. Аналитическая химия магния. — М.: Наука, 1973. — 256 с.
17. Антропова И. Г., Алексеева Е. Н., Будаева А. Д., Доржиева О. У. Термохимическое обогащение ультракалиевого алюмосиликатного сырья (сыннырита) с использованием магнийсодержащих добавок природного происхождения // Обогащение руд. — 2018. — № 6. — С. 14 – 19. doi: 10.17580/or.2018.06.03.
18. Лайнер Ю. А. Комплексная переработка алюминийсодержащего сырья кислотными способами. — М.: Наука, 1982. — 208 c.
19. Адамян В. Л., Сергеева Г. А., Кондратенко Н. В., Тоцкий Д. В., Бойко В. О. Кинетика разложения и термической диссоциации алюмокалиевых квасцов в составе огнетушащих порошков // Перспективы науки. — 2016. — Т. 85. — № 10. — С. 7 – 9.

ГОРНАЯ ТЕПЛОФИЗИКА

УДК 622.015:622.33 

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ХРАНЕНИЯ МЕРЗЛОГО УГЛЯ НА ОТКРЫТЫХ СКЛАДАХ
Ю. А. Хохолов, В. Л. Гаврилов, В. И. Федоров

Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН,
E-mail: khokholov@igds.ysn.ru, просп. Ленина, 43, 677980, г. Якутск, Россия
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: gvlugorsk@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия

Разработана методика моделирования протекающих в летний период года тепломассообменных процессов в штабелях открытого хранения, которые сформированы из мерзлого добытого зимой угля, учитывающая влияние теплофизических свойств угля и грунтов основания склада, его строение, климатические факторы, наличие теплоизолирующего покрытия над слоем угля. На примере центральных районов Якутии показано, что максимальный объем угля, переходящего из мерзлого состояния (заложение склада – январь-март) в талое при высоте штабеля более 5 м, составит на конец теплого времени года (начало октября) 25 – 35 %. Применение простых и доступных теплоизоляционных материалов снижает интенсивность оттаивания до 2 раз. Использование естественного холода при хранении угля на складах уменьшает негативное влияние окислительных процессов на его качество при длительном хранении и поставках в труднодоступные и удаленные районы.

Криолитозона, уголь, хранение, открытый склад, окисление, моделирование, тепломассообмен, Центральная и Северная Якутия

DOI: 10.15372/FTPRPI20190617 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Хрисанфова А. И., Литвинов В. Л. Технология хранения углей и мероприятия по сокращению потерь топлива. — М.: Недра, 1970. — 192 с.
2. Равич М. Б. Эффективность использования топлива. — М.: Наука, 1977. — 344 с.
3. Роддатис К. Ф., Полтарецкий А. Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 488 с.
4. Десна Н. А., Мирошниченко Д. В. Использование окисленных углей при коксовании (обзор) // Кокс и химия. — 2015 — № 5. — С. 2 – 9.
5. Горюшинский В. С., Губарев М. П., Шулепов В. В. Совершенствование погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских операций с твердым топливом на экипировочных пунктах станций // Вестн. транспорта Поволжья. — 2008. — № 3. — С. 40 – 46.
6. Мирошниченко Д. В., Десна Н. А., Кафтан Ю. С. Исследование процесса окисления углей в промышленных условиях. Сообщение 2. Изменение пластично-вязких свойств углей при окислении // Кокс и химия. — 2014. — № 10. — С. 2 – 8.
7. Мирошниченко Д. В., Десна Н. А., Кафтан Ю. С. Исследование процесса окисления углей в промышленных условиях. Сообщение 4. Температура угля в штабеле // Кокс и химия. — 2015. — № 2. — С. 2 – 8.
8. Шестернев Д. М. Физическое и химическое выветривание массивов горных пород в криолитозоне // ГИАБ. — 2017. — № 3. — С. 350 – 360.
9. Инструкция по эксплуатации складов для хранения угля на шахтах, карьерах, обогатительных фабриках и сортировках № 67 от 10 февраля 1970 г. — М.: Минуглепром СССР, 1970. — 28 с.
10. Инструкция по хранению каменноугольного топлива на теплоэнергетических предприятиях местных советов депутатов трудящихся РСФСР № 65 от 14 февраля 1974 г. с изменениями от июля 2011 г. Министерство жилищно-коммунального хозяйства РСФСР — http://www.libussr.ru/doc_ussr/usr_8255.htm (дата обращения 05.07.2019 г.).
11. РД 34.44.101–96. СО 34.44.101–96. Типовая инструкция по хранению углей, горючих сланцев и фрезерного торфа на открытых складах электростанций // РАО ЕЭС России. — М.: СПО ОРГРЭС, 1996. — 37 с.
12. Смирнова Н. Н., Николаева Н. В., Бричкин В. Н., Кусков В. Б. Аналитические решения некоторых задач теплообмена в процессах горного производства // ФТПРПИ. — 2014. — № 1. — С. 80 – 86.
13. Каймонов М. В., Панишев С. В. Моделирование динамики температурного поля многолетнемерзлых горных пород карьеров после взрывной отбойки // ФТПРПИ. — 2016. — № 3. — С. 185 – 191.
14. Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики. — М.: Наука, 1977. — 736 с.
15. Самарский А. А., Моисеенко Б. Д. Экономичная схема сквозного счета для многомерной задачи Стефана // Журн. вычисл. математики и мат. физики. — 1965. — Т. 5. — № 5. — С. 816 – 827.
16. Фельдман Г. М., Тетельбаум А. С., Шендер Н. И., Гаврильев Р. И. Пособие по прогнозу температурного режима грунтов Якутии. — Якутск: ИМ СО АН СССР, 1988. — 240 с.
17. Куртенер Д. А., Чудновский А. Ф. Расчет и регулирование теплового режима в открытом и защищенном грунте. — Л.: Гидрометеоиздат, 1969. — 299 с.
18. Павлов А. В. Расчет и регулирование мерзлотного режима почвы. — Новосибирск: Наука, 1980. — 240 с.
19. Гаврильев Р. И. Теплофизические свойства компонентов природной среды в криолитозоне. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. — 146 с.
20. Перльштейн Г. З. Водно-тепловая мелиорация мерзлых пород на Северо-Востоке СССР. — Новосибирск: Наука, 1979. — 304 с.
21. Климат Якутска / под ред. Ц. А. Швер, С. А. Изюменко. — Л.: Гидрометеоиздат, 1982. — 236 с.
22. Самарский А. А. Теория разностных схем. — М.: Наука, 1983. — 616 с.
23. Самарский А. А., Вабищевич П. Н. Вычислительная теплопередача. — М.: Едиториал УРСС, 2003. — 784 с.
24. Кондратьев К. Я., Пивоварова 3. И., Федорова М. П. Радиационный режим наклонных поверхностей. — Л.: Гидрометеоиздат, 1978. — 170 с.
25. Курилко А. С., Захаров Е. В., Попов В. И. Знакопеременные температурные воздействия как фактор энергосбережения для технологий комплексной подготовки рудного сырья в условиях криолитозоны // ГИАБ. — 2015. — № 5. — С. 84 – 91.

УДК 622.33:550.8(571.56–191.2)

ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ НЕГАТИВНЫХ КРИОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
Л. Л. Федорова, Г. А. Куляндин, Д. В. Саввин

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

Проведены геофизические исследования на угольном разрезе “Кангаласский” с помощью методов георадиолокации и электротомографии. Описаны основные геокриологические особенности в массиве и толще грунтов водозащитной дамбы. Разработана методика выполнения работ и получены характеристики волновых полей. Представлены георадиолокационные исследования по выявлению зоны обводнения во взрываемом блоке и прослеживанию динамики сезонно-талого слоя. Выполнен комплексный анализ данных георадиолокации и электротомографии при установлении негативных криогенных процессов в основании дамбы. Показана возможность применения георадиолокации для прогнозирования развития негативных криогенных процессов.

Георадиолокация, электротомография, криолитозона, геокриологические условия, криогенные процессы, обводнение, сезонно-талый слой, вскрышные породы, водозащитная дамба, угольный разрез “Кангаласский”

DOI: 10.15372/FTPRPI20190618 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Панишев С. В., Каймонов М. В. Методический подход к прогнозу производительности драглайна при разработке взорванной горной массы в карьерах криолитозоны // ФТПРПИ. — 2017. — № 4. — С. 98 – 104.
2. Arcone S. A., Lawson D. E., Delaney A. J., Strasser J. C., and Strasser J. D. Ground-penetrating radar reflection profiling of groundwater and bedrock in an area of discontinuous permafrost, J. Geophysical, 1998, Vol. 63. — P. 1573 – 1584.
3. Beres M. Jr. and Haeni F. P. Application of ground penetrating radar methods in hydrogeologic studies, J. Ground Water, 1991. — P. 375 – 386.
4. Yingzhao Ma, Yinsheng Zhang, Farhan S. B., and Yanhong Guo. Permafrost soil water content evaluation using high-frequency ground-penetrating radar in amdo catchment, central Tibetan plateau, GPR 2012, Proc. of the 14th Int. Conf. on Ground Penetrating Radar, Shanghai, China, 2012, Vol. 2. — P. 571 – 574.
5. Оленченко В. В., Шеин А. Н. Возможности геофизических методов при поисках плейстоценовой мегафауны в пойменных и надпойменных отложениях реки Юрибей (Ямал) // Криосфера Земли. — 2013. — Т. XVII. — № 2. — С. 83 – 92.
6. Соколов К. О. Частотно-временное представление георадиолокационных разрезов на основе непрерывного вейвлет-преобразования // ФТПРПИ. — 2014. — № 2. — С. 77 – 81.
7. Гаврилов В. Л., Ермаков С. А., Хосоев Д. В. Оценка состояния открытой разработки угольных месторождений центральной и северной Якутии // ГИАБ. — 2010. — № 11. — С. 29 – 36.
8. Корректировка горно-транспортной части проекта реконструкции разреза “Кангаласский” (пересмотр 2001 г.): проектная документация 4633-ИОС 1.2. — Владивосток: Мечел, ОАО “ДальвостНИИпроектуголь”, 2010. — Т. 3. — 118 с.
9. Набатов В. В. Использование информационной энтропии в качестве идентификатора выявления строения массива горных пород с помощью низкочастотных георадаров // ФТПРПИ. — 2017. — № 2. — С. 190 – 200.
10. Harry M. J. Ground penetrating radar: theory and applications, Elsevier, 2009. — 524 p.
11. Pajewski L., Benedetto A., Derobert X., Giannopoulos A., Loizos A., Manacorda G., Marciniak M., Schettini C., and Trinks I. Applications of ground penetrating radar in civil engineering COST action TU1208, Proc. 7th Int. Workshop on Advanced Ground Penetrating Radar, 2013. — P. 1 – 6.
12. Омельяненко А. В., Федорова Л. Л. Георадиолокационные исследования многолетнемерзлых пород. — Якутск: ЯНЦ СО РАН, 2006. — 136 с.
13. Барышников В. Д., Хмелинин А. П., Денисова Е. В. Диагностика состояния бетонной обделки горных выработок на наличие в ней неоднородностей с помощью георадиолокационного метода // ФТПРПИ. — 2014. — № 1. — С. 30 – 38.
14. Kulyandin G. A., Omelyanenko A. V., and Omelyanenko P. A. Methods of GPR angular scanning, GPR 2014, 15th Int. Conf. on Ground Penetrating Radar, Brussels, 2014. — P. 571 – 574.
15. Bobachev A. A., Jakovlev A. G., and Jakovlev D. V. Electrical resistivity tomography — high-resolution electrical prospecting with direct current, J. Eng. Geol., 2007. — P. 31 – 35.
16. Многоканальный электроразведочный аппаратурно-программный комплекс “Омега-48” / Логис-Геотех. URL: http://www.geotech.ru/market/katalog_oborudovaniya/elektrorazvedochnaya_apparatura_ i_apparatura_dlya_elektrotomografii/mnogokanalnyj_elektrorazvedochnyj_apparaturno-programmnyj_ kompleks_omega-48/ (дата обращения 28.06.2019 г.).
17. Каминский А. Е. Инструкция к программе двумерной интерпретации данных метода сопротивлений и вызванной поляризации ZondRes2D. — СПб.: Zond Software, 2012.
18. GeoScan32. Программа управления Георадаром “ОКО-2” и визуализации получаемых данных: иллюстрированное руководство пользователя. URL: http://logsys.ru/download/new/geoscan32manual.pdf (дата обращения 28.06.2019 г.).
19. Федорова Л. Л., Саввин Д. В., Мандаров Д. А., Федоров М. П. Георадиолокационная диагностика криогенных процессов в грунтах оснований автодорог г. Якутска // Инж. изыскания. — 2017. — № 9. — С. 36 – 43.
20. Федорова Л. Л., Соколов К. О., Саввин Д. В., Федоров М. П. Георадиолокационное картирование структурных неоднородностей массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны // ГИАБ. — 2014. — № 11. — С. 267 – 273.
21. Соколов К. О., Федорова Л. Л., Саввин Д. В., Стручков А. С. Обоснование структуры и функциональности алгоритмического обеспечения георадиолокационного мониторинга влажности горных пород криолитозоны // Фундаментальные исследования. — 2017. — № 9. — С. 93 – 98.

  Версия для печати