ФТПРПИ №3, 2020. Аннотации.

ГЕОМЕХАНИКА

УДК 622.0223:539.374 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ПОВРЕЖДЕННОСТИ В ОБРАЗЦАХ СОЛЯНЫХ ПОРОД, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ КЕРНА
В. Н. Аптуков, С. В. Волегов

АО “Галургия”,
Е-mail: valeriy.aptukov@uralkali.com, ул. Сибирская, 94, 614002, г. Пермь, Россия
Пермский государственный национальный исследовательский университет,
Е-mail: aptukov@psu.ru, ул. Букирева, 15, 614000, г. Пермь, Россия

Выполнено численное моделирование процессов, формирующих индивидуальную историю механического поведения и состояния образца вблизи выработки в соляных породах. Оценено влияние места взятия керна (в кровле или в боковой стенке) и времени существования выработки на уровень остаточных напряжений и поврежденности с учетом микронеоднородности образца. Показано влияние указанных факторов на механические характеристики образца, определяемые при стандартных испытаниях на сжатие.

Соляные породы, структурно-неоднородный образец, остаточные напряжения, математическое моделирование, поврежденность

DOI: 10.15372/FTPRPI20200301 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Константинова С. А., Аптуков В. Н. Некоторые задачи механики деформирования и разрушения соляных пород. — Новосибирск: Наука, 2013. — 192 с.
2. Зильбершмидт В. Г., Зильбершмидт В. В., Наймарк О. Б. Разрушение соляных пород. — М.: Наука, 1992. — 144 с.
3. Габдрахимов И. Х., Константинова С. А. Ползучесть каменной соли // Разработка соляных месторождений. — Пермь: ППИ, 1973. — С. 126 – 129.
4. Макаров А. Б. Практическая геомеханика. — М.: Горн. книга, 2006. — 391 с.
5. Аптуков В. Н. Деформационный критерий разрушения образцов соляных пород // ФТПРПИ. — 2016. — № 3. — С. 39 – 45.
6. Работнов Ю. Н. Механика деформируемого твердого тела. — М.: Наука, 1979. — 744 с.
7. Качанов Л. М. Основы теории пластичности. — М.: Наука, 1969. — 420 с.
8. Константинова С. А., Мисников В. А. Некоторые результаты электрометрических исследований состояния массива каменной соли в окрестности околоствольных выработок Верхнекамских калийных рудников // ФТПРПИ. — 1982. — № 2. — С. 33 – 37.

УДК 550.34; 622.235.535.2 

ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛАБОЙ СЕЙСМИЧНОСТИ, ИНДУЦИРОВАННОЙ ГОРНЫМИ РАБОТАМИ НА КОРОБКОВСКОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ КУРСКОЙ МАГНИТНОЙ АНОМАЛИИ
А. Н. Беседина, С. Б. Кишкина, Г. Г. Кочарян, В. И. Куликов, Д. В. Павлов

Институт динамики геосфер РАН им. акад. М. А. Садовского,
E-mail: besedina.a@gmail.com, Ленинский проспект, 38, корп. 1, 119334, г. Москва, Россия

Проанализированы результаты сейсмических наблюдений в горных выработках. Показано, что регистрируемые сейсмические сигналы связаны с динамическим деформированием массива горных пород массовыми взрывами. Источником инициированной сейсмичности являются динамические подвижки амплитудой 3–30 мкм по трещинам протяженностью 1 – 15 м. Для этих событий характерны низкие значения приведенной сейсмической энергии, что может быть связано с малой глубиной разработки. Проявления индуцированной сейсмичности во времени и пространстве соответствуют закономерностям для более крупных сейсмических событий, инициируемых удаленными землетрясениями, и свидетельствуют о невысокой вероятности серьезных геодинамических проявлений при разработке Коробковского месторождения.

Индуцированная сейсмичность, сейсмический мониторинг, подземная разработка месторождений, геодинамическая активность, очаговые параметры, магнитуда

DOI: 10.15372/FTPRPI20200302 

Регистрация слабой сейсмичности и обработка результатов проведены при поддержке Российского научного фонда (проект № 16–17–00095). Измерения и обработка параметров колебаний от массовых взрывов выполнялись в рамках государственного задания (проект № 0146–2019–0006, В. И. Куликов)

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Gibowicz S. J. and Kijko A. An introduction to mining seismology, San Diego: Acad. Press Inc., 1994. — 400 p.
2. Boltz M. S., Pankow K. L., and McCarter M. K. Fine details of mining-induced seismicity at the Trail Mountain Coal Mine using modified hypocentral relocation techniques, Bul. Seismol. Soc. of America, 2014, Vol. 104, No. 1. — P. 193–203, DOI: 10.1785/0120130011.
3. Kong P., Jiang L., Shu J., and Wang L. Mining stress distribution and fault-slip behavior: a case study of fault-influenced Longwall Coal Mining, Energie, 2019, Vol. 12, No. 13. — P. 2494, DOI: 10.3390/en12132494.
4. Kwiatek G., Plenkers K., and Dresen G. JAGUARS research group source parameters of picoseismicity recorded at Mponeng deep gold mine, South Africa: implications for scaling relations, Bul. Seismol. Soc. of America, 2011, Vol. 101, No. 6. — P. 2592 – 2608.
5. Назарова Л. А., Назаров Л. А. Эволюция напряжений и проницаемости трещиновато-пористого породного массива в окрестности добычной скважины // ФТПРПИ. — 2016. — № 3. — С. 11 – 19.
6. Назарова Л. А., Назаров Л. А., Протасов М. И. Реконструкция объемных полей напряжений в углепородном массиве на основе решения обратной задачи по томографическим данным // ФТПРПИ. — 2016. — № 4. — С. 12 – 21.
7. Адушкин В. В., Опарин В. Н. От явления знакопеременной реакции горных пород на динамические воздействия — к волнам маятникового типа в напряженных геосредах. Ч. IV // ФТПРПИ. —2016. — № 1. — С. 3 – 49.
8. Лавриков С. В., Ревуженко А. Ф. Численное моделирование процесса накопления и высвобождения упругой энергии в структурно-неоднородных геоматериалах // ФТПРПИ. — 2016. — № 4. — С. 22 – 28.
9. Ревуженко А. Ф., Микенина О. А. Упругопластическая модель горной породы с внутренними самоуравновешенными напряжениями // ФТПРПИ. — 2018. — № 3. — С. 11 – 22.
10. Leake M. R., Conrad W. J., Westman E. C., Afrouz S. G., and Molka R. J. Microseismic monitoring and analysis of induced seismicity source mechanisms in a retreating room and pillar coal mine in the Eastern United States, Underground Space, 2017, Vol. 2, No. 2. — P. 115 – 124. http://dx.doi.org/10.1016 /j.undsp.2017.05.002.
11. Адушкин В. В., Кишкина С. Б., Куликов В. И., Павлов Д. В., Анисимов В. Н., Салтыков Н. В., Сергеев С. В., Спунгин В. Г. Построение системы мониторинга потенциально опасных участков Коробковского месторождения Курской магнитной аномалии // ФТПРПИ. — 2017. — № 4. — С. 3 – 13.
12. Казикаев Д. М. Геомеханика подземной разработки руд. — М.: МГГУ, 2009. — 542 с.
13. Григорьев А. М. Геомеханическое обоснование подземной разработки железорудных месторождений КМА под обводненной толщей пород: дис. … канд. техн. наук. — Белгород, 2008. — 148 с.
14. Кочарян Г. Г., Золотухин С. Р., Калинин Э. В., Панасьян Л. Л., Спунгин В. Г. Напряженно-деформированое состояние массива горных пород Коробковского железорудного месторождения на участке зоны тектонических нарушений // ФТПРПИ. — 2018. — № 1. — С. 16 – 24.
15. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород / Ред. Мельников Н. В., Протодьяконов М. М., Ржевский В. В. — М.: Недра. — 279 с.
16. Кочарян Г. Г., Куликов В. И., Павлов Д. В. О влиянии массовых взрывов на устойчивость тектонических разломов // ФТПРПИ. — 2019. — № 6. — С. 49 – 58.
17. Withers M., Aster R., Young C., Beirger J., Harris M., Moore S., and Trujillo J. A comparison of select trigger algorithms for automated global seismic phase and event detection, Bul. Seismol. Soc. of America, 1998, Vol. 88, No. 1. — P. 95 – 106.
18. Besedina A. N., Kishkina S. B., and Pavlov D. V. Reaction of the fault zone to periodic seismic impact by example of the Korobkovo ore deposit, AIP Conf. Proc., 2018, 2051, 020028, DOI: 10.1063/1.5083271.
19. Гульельми А. В. Закон Омори (из истории геофизики) // Успехи физ. наук. — 2017. — № 187. — С. 343 – 348.
20. Рихтер Ч. Ф. Элементарная сейсмология. — М.: Изд-во иностр. лит., 1963. — 670 c.
21. Brune J. Tectonic stress and the spectra of seismic shear waves from earthquakes, J. Geophys. Res., 1970, 75. — P. 4997 – 5009.
22. Hanks T. and Kanamori H. A moment magnitude scale, J. Geophys. Res., 1979, 84. — P. 2348 – 2350.
23. Кочарян Г. Г. Геомеханика разломов. — М.: ГЕОС, 2016. — 424 с.
24. Madariaga R. Dynamics of an expanding circular fault, Bul. Seismol. Soc. of America, 1976, 66. — P. 639 – 666.
25. Felzer K. R. and Brodsky E. E. Evidence for dynamic aftershock triggering from earthquake densities, Nature, 2006, 441. — P. 735 – 738.
26. Shiotani T., Ohtsu M., Ikeda K. Detection and evaluation of AE waves due to rock deformation, Construction and Building Materials, 2001, 15, 5 – 6. — P. 235 – 246.
27. Кочарян Г. Г., Морозова К. Г., Остапчук А. А. Исследование акустической эмиссии слоя геоматериала при сдвиговом деформировании // ФТПРПИ. — 2019. — № 3. — С. 15 – 21.
28. Venkataraman A., Kanamori H. Observational constraints on the fracture energy of subduction zone earthquakes, J. of Geoph. Research, 2004, 109, B05302.
29. Костров Б. В. Механика очага тектонического землетрясения. — М.: Наука, 1975. — 173 с.

УДК 622.333:622.817.4 

ВЛИЯНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ УГЛЯ НА ГАЗОНАСЫЩЕННОСТЬ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ
О. Н. Малинникова, Е. В. Ульянова, А. В. Харченко, Б. Н. Пашичев

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

Проведено исследование газоносности призабойной зоны угольных пластов ряда шахт АО “СУЭК-Кузбасс”. Установлено, что газоносность угля, отобранного со свежеобнаженной поверхности забоя, варьирует в широких пределах от 2.4 до 13.5 м³/т для исследованных пластов и составляет 32 – 60 % от их природной газоносности. Показано, что угольные пласты с меньшими значениями газоносности призабойной зоны обладают более упорядоченной микроструктурой, которая оценивалась методом построения диаграмм “энтропия – сложность”, рассчитанных по цифровым снимкам поверхности углей при тысячекратном увеличении. Угли с более хаотично организованной микроструктурой могут удерживать большее количество метана и имеют более высокую как природную газоносность, так и газонасыщенность призабойной зоны пласта.

Угольный пласт, призабойная зона, метан, газоносность, микроструктура, информационная энтропия

DOI: 10.15372/FTPRPI20200303 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Рубан А. Д., Забурдяев В. С. Оценка эффективности дегазации разрабатываемых угольных пластов // Уголь. — 2010. — № 11. — С. 10 – 13.
2. Алексеев А. Д., Каркашадзе Г. Г., Васильковский В. А., Стариков Г. П., Спожакин А. И. Совершенствование методики расчета нагрузки на очистной забой с учетом давления метана в угольном пласте // Горн. журн. — 2009. — № 4. — С. 47 – 50.
3. Alexeev A. D., Feldman E. P., and Vasilenko T. A. Methane desorption from a coal-bed, Fuel, 2007, Vol. 86, No. 16. — Р. 2547 – 2580.
4. Забурдяев В. С. Метанообильность угольных шахт // Безопасность труда в пром-сти. — 2013. — № 8. — С. 60 – 64.
5. Забурдяев В. С. Метанообильные шахты: газоносность, метановыделение, дегазация // Безопасность труда в пром-сти. — 2012. — № 11. — С. 28 – 32.
6. Забурдяев В. С. Выделение метана из отбитого в очистном забое угля // Безопасность труда в пром-сти. — 2019. — № 11. — С. 13 – 17.
7. Забурдяев В. С. Влияние петрографического состава углей на газоотдачу в скважины // Безопасность труда в пром-сти. — 2019. — № 1. — С. 14 – 18.
8. Алексеев А. Д. Физика угля и горных процессов. — Киев: Наук. думка, 2010. — 422 с.
9. Лукинов В. В., Пимоненко Л. И., Барановский В. И., Гуня Д. П., Ткаченко А. В. Петрографические и физические характеристики угольного вещества из кинкбандов // Уголь Украины. — 2012. — № 2. — С. 36 – 38.
10. Шепелева С. А., Дырдин В. В., Ким Т. Л., Смирнов В. Г., Гвоздикова Т. Н. Метан и выбросоопасность угольных пластов. — Томск: ТГУ, 2015. — 178 с.
11. Булат А. Ф., Минеев С. П., Прусова А. А. Генерирование сорбированного метана, обусловленное релаксационным механизмом деформирования молекулярной структуры угля // ФТПРПИ. — 2016. — № 1. — С. 91 – 99.
12. Feng Yan-Yan, Jiang Cheng-Fa, Liu Dai-Jun, and Chu Weib. Microstructure and its influence on CH4 adsorption behavior of deep coal, Chinese Phys. B, 2014, Vol. 23, No. 2 (2014) 028201. DOI: 10.1088/1674–1056/23/2/028201.
13. Tang Z., Yang S., Zhai C., and Xu Q. Coal pores and fracture development during CBM drainage: Their promoting effects on the propensity for coal and gas outbursts, J. Natural Gas Sci. and Eng., 2018, Vol. 51. — P. 9 – 17.
14. Ульянова Е. В., Малинникова О. Н., Долгова М. О., Зверев И. В. Бурчак А. В, Молчанов А. Н., Пичка Т. В. Структура и метаноносность ископаемых углей // ХТТ. — 2016. — № 4. — С. 3 – 8.
15. Ульянова Е. В., Малинникова О. Н., Бурчак А. В., Балалаев А. К., Барановский В. И. Газоносность и структура ископаемых углей Донецкого бассейна // ФТПРПИ. — 2017. — № 4. — С. 60 – 68.
16. Li Q., Chen J., and He J. Physical properties, vitrinite reflectance, and microstructure of coal, Taiyuan Formation, Qinshui Basin, China, Appl. Geophys., 2017, Vol. 14, No. 4. — P. 480 – 491. https://doi.org/10.1007/s11770–017–0651–8.
17. Zhao Y., Song H., Liu S., Zhang C., Dou L., and Cao A. Mechanical anisotropy of coal with considerations of realistic microstructures and external loading directions, Int. J. of Rock Mech. and Min. Sci., 2019, Vol. 116. — P. 111 — 121. https://doi.org/10.1016/ j.ijrmms.2019.03.005.
18. Bo Han, Guang-yin Lu, Zi-qiang Zhu, You-jun Guo, and Yun-wei Zhao. Microstructure features of powdery coal-bearing soil based on the digital image measurement technology and fractal theory, Geotech. and Geolog. Eng., 2019, Issue 3. https://doi.org/10.1007/s10706–018–0691–8.
19. Wang Gang, Zhang Xiaoqiang, Yang Xinxiang, Sun Lulu, and Qu Hongyuan. Establishment and application study of digital model for coal microstructure based on CT images, J. of Eng. Sci. and Technol. Rev., 2016, Vol. 9, No. 4. — P. 177 – 184.
20. Kossovich E. L., Epshtein S. A., Prosina V. A., Borodich F. M., Galanov B. A., and Minin M. G. Mechanical, structural and scaling properties of coals: depth-sensing indentation studies, App. Phys. A: Materials Sci. and Proc., 2019, Vol. 125, No. 3. — P. 195.
21. Liu G., Liu J., Liu L., Ye D., and Gao F. A fractal approach to fully-couple coal deformation and gas flow, Fuel, 2019, Vol. 240. — P. 219 – 236. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.11.140.
22. Wang H., Zhang J., Yang Y. S., Li R., Li J., Yang J., and Liu K. Microstructure-based multi-scale evaluation of fluid flow in an anthracite coal sample with partially-percolating voxels, Modelling and Simulation in Materials Sci. and Eng., 2019, Vol. 27, No. 6. — Р. 1 – 13. https://doi.org/10.1088/1361–651X/ab1b02.
23. Brazhe A. Shearlet-based measures of entropy and complexity for two-dimensional patterns, Phys. Rev. E, 2018, Vol. 97, No. 6. — Р. 061301 – 061307. DOI: 10.1103/PhysRevE.97.061301.
24. Malinnikova O., Uchaev Dm., Uchaev D., Malinnikov V., and Ulyanova E. “Complexity-entropy” diagrams and their application to the study of coal tectonic disturbance, E3S Web of Conf., 2019, Vol. 129. — P. 01016 – 01023. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912901016.
25. Ульянова Е. В., Малинникова О. Н., Пашичев Б. Н. Малинникова Е. В. Микроструктура ископаемых углей до и после газодинамических явлений // ФТПРПИ. — 2019. — № 4. — С. 10 – 17.
26. Руководство по безопасности “Рекомендации по определению газоносности угольных пластов”. — М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2017. — Сер. 5. — Вып. 48. — 44 с.

УДК 550.834 

КОНТРОЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ ЛЕДОПОРОДНОГО ОГРАЖДЕНИЯ ШАХТНОГО СТВОЛА КОМПЛЕКСОМ НАЗЕМНЫХ И СКВАЖИННЫХ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ МЕТОДОВ
И. А. Санфиров, А. Г. Ярославцев, А. В. Чугаев, А. И. Бабкин, Т. В. Байбакова

Горный институт УрО РАН,
E-mail: chugaev@mi-perm.ru, ул. Сибирская, 78-А, 614007, г. Пермь, Россия

Рассмотрена возможность контроля ледопородного ограждения, возводимого при строительстве шахтных стволов на соляных месторождениях, комплексом сейсмических методов. Малоглубинная сейсморазведка локализует участки с ослаблением свойств пород и интенсификацией водных потоков в околоствольном пространстве. Скважинные методы, включающие межскважинное просвечивание и способ скважинного вертикального профилирования по методике общей глубинной точки, позволяют определить мощность замерзшей породы. Предлагаемый комплекс направлен на снижение рисков аварийных ситуаций при строительстве шахтных стволов.

Дистанционный контроль, ледопородное ограждение, заморозка грунтов, шахтный ствол, сейсмоакустика, ультразвуковой каротаж, межскважинное просвечивание, малоглубинная сейсморазведка

DOI: 10.15372/FTPRPI20200304 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Arkhipov A. Check and monitoring of condition of concrete slurry wall, jet-grouting and frozen soil fences by crosshole sounding method in underground construction, Procedia Eng., 2016, Vol. 165. — P. 11 – 18.
2. Novikov E. A., Shkuratnik V. L., and Oshkin R. O. Acoustic emission patterns as guides to unfrozen water in frozen soils, Kriosfera Zemli, 2016, Vol. 20, No. 1. — P. 91 – 94.
3. Вартанов А. З. Физико-технический контроль и мониторинг при освоении подземного пространства городов. — М.: Горн. книга, 2013. — 548 с.
4. Применение сейсмоакустических методов в гидрогеологии и инженерной геологии / под ред. H. H. Горяинова. — М.: Недра, 1992. — 264 с.
5. Санфиров И. А., Бабкин А. И., Ярославцев А. Г., Байбакова Т. В., Калашникова М. М. Аппаратурно-методическое обеспечение сейсмоакустического мониторинга затюбингового пространства шахтных стволов // ФТПРПИ. — 2011. — № 5. — С. 17 – 21.
6. Lehmann B., Orlowsky D., and Misiek R. Exploration of tunnel alignment using geophysical methods to increase safety for planning and minimizing risk, J. Rock Mech. and Rock Eng., 2010, Vol. 43. — P. 105 – 116.
7. Dehghannejad M., Malehmir A., Svensson M., Linden M., and Moller H. High-resolution reflection seismic imaging for the planning of a double-train-track tunnel in the city of varberg, southwest Sweden, Near Surface Geoph., 2017, Vol. 15. — P. 226 – 240.
8. Steeples D. and Miller R. Seismic reflection methods applied to engineering, environmental, and ground?water problems, Symp. on the Application of Geoph. to Eng. and Environmental Problems Proc., 1990. — P. 409 – 461.
9. Пат. 2706910 РФ. Способ контроля толщины ледопородного ограждения при строительстве шахтных стволов / И. А. Санфиров, А. Г. Ярославцев, А. И. Бабкин, А. В. Чугаев // Опубл. в БИ. — 2019. — № 33.
10. Тарасов В. В., Пестрикова В. С. Обзор аварийных ситуаций, возникших на Верхнекамском калийном месторождении при проходке шахтных стволов // ГИАБ. — 2015. — № 5. — С. 23 – 29.
11. Иудин М. М. Обеспечение безопасности устойчивости ствола при оттаивании ледопородного ограждения // Вестн. СВФУ. — 2009. — № 1. — С. 46 – 50.
12. Архипов А. Г. Cейсмоакустическая диагностика состояния массивов естественных и искусственных грунтов // Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в России. — 2015. — C. 162 – 166.
13. Skvortsov A. G., Sadurtdinov M. R., and Tsarev A. M. Seismic criteria for indentifying frozen soil, Kriosfera Zemli, 2014, Vol. XVIII, No. 2. — P. 75 – 80.
14. Levin L. Y., Semin M. A., and Parshakov O. S. Mathematical prediction of frozen wall thickness in shaft sinking, J. Min. Sci., 2017, Vol. 53, No. 5. — P. 938 – 944.
15. Yaroslavtsev A. G. and Baybakova T. V. Ultra-shallow seismic reflection survey in the construction and exploration of mine shafts in salt deposits, Paper presented at the 15th Conf. and Exhibition Eng. and Min. Geoph., 2019.
16. Levin L. Y., Semin M. A., and Parshakov O. S. Improving methods of frozen wall state prediction for mine shafts under construction using distributed temperature measurements in test wells, J. Min. Institute, 2019, Vol. 237. — P. 268 – 274.
17. Chugaev A. V., Pugin A. V., Lisin V. P., and Tarakanov S. A. Particular features of wave-field forming in the process of ice wall fencing study at the mine shaft by the borehole seismic methods, Paper presented at the 15th Conf. and Exhibition Eng. and Min. Geoph., 2019.

УДК 622.02 

ЭФФЕКТ КАЙЗЕРА ПРИ ТРЕХОСНОМ СЖАТИИ ПЕСЧАНИКА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ВРАЩЕНИЕМ ЭЛЛИПСОИДА ЗАДАННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
И. А. Пантелеев, В. А. Мубассарова, А. В. Зайцев, Н. И. Шевцов, Ю. Ф. Коваленко, В. И. Карев

Институт механики сплошных сред УрО РАН,
E-mail: pia@icmm.ru, ул. Академика Королева, 1, 614013, г. Пермь, Россия
Пермский национальный исследовательский политехнический университет,
E-mail: a-zaitsev@mail.ru, Комсомольский проспект, 29, 614990, г. Пермь, Россия
Институт проблем механики им. А. Ю. Ишлинского,
E-mail: wikarev@ipmnet.ru, просп. Вернадского, 101, корп. 1, 119526, г. Москва, Россия

Проведено экспериментальное исследование проявления эффекта Кайзера при непропорциональном трехосном циклическом сжатии песчаника с последовательным вращением эллипсоида заданных напряжений на угол 90°. Программа нагружения состояла из трех пар циклов, в каждой из которых максимальное по модулю напряжение второго цикла превышало напряжение первого на 20 МПа при фиксированном боковом подпоре. Циклическое нагружение песчаника осуществлялось в трех ортогональных направлениях, по два цикла в каждом из направлений. Установлено, что эффект Кайзера возникает только при повторном нагружении в фиксированном направлении, активизация акустической эмиссии при смене направления активной нагрузки не зависит от ранее достигнутого уровня приложенного напряжения. Это указывают на ориентационную природу эффекта Кайзера, согласно которому материал “запоминает” свою последнюю внутреннюю поврежденную структуру.

Эффект Кайзера, акустическая эмиссия, истинное трехосное нагружение, вращение эллипсоида заданных напряжений, эффект деформационной памяти, испытательная система

DOI: 10.15372/FTPRPI20200305 

Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект № 19–77–30008).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Kaiser J. An investigation into the occurrence of noises in tensile tests or a study of acoustic phenomena in tensile tests, 1950, Ph.D. Thesis, Tech. Hosch. Munchen, Munich, Germany.
2. Holcomb D. J. Observation of the Kaiser effect under multiaxial stress states: implications for its use in determining in situ stress, Geoph. Res. Letts, 1993, Vol. 20, No. 19. — P. 2119 – 2122.
3. Li C. and Nordlund E. Experimental verification of the Kaiser effect in rocks, J. Rock Mech. and Rock Eng., 1993, Vol. 26, No. 4. — P. 333 – 351.
4. Lavrov А. V. The Kaiser effect in rocks: principles and stress estimation techniques, J. Rock Mech. and Min. Sci., 2003, Vol. 40. — P. 151 – 171.
5. Vervoort A. and Govaerts A. Kaiser effect in triaxial tests of limestone samples, In-situ rock stress, Taylor and Francis Group, London, 2006. — P. 143 – 149.
6. Tuncay E. and Ulusay R. Relation between Kaiser effect levels and pre-stresses applied in the laboratory, J. Rock Mech. and Min. Sci., 2008, Vol. 45, No. 4. — P. 524 – 537.
7. Tuncay E. and Obara Y. Comparison of stresses obtained from acoustic emission and compact conical-ended borehole overcoring techniques and an evaluation of the Kaiser effect level, Bulletin of Eng. Geol. and the Env., 2012, Vol. 71, No. 2. — P. 367 – 377.
8. Yu R., Tian Y., and Wang X. Relation between stresses obtained from Kaiser effect under uniaxial compression and hydraulic fracturing, J. Rock Mech. and Rock Eng., 2015, Vol. 48, Issue 1. — P. 397 – 401.
9. Zhang Y., Chen Y., Yu R., Hu L., and Irfan M. Effect of loading rate on the felicity effect of three rock types, J. Rock Mech. and Rock Eng., 2017, Vol. 50, No. 6. — P. 1673 – 1681.
10. Meng Q., Chen Y., Zhang M., Han L., Pu H., and Liu J. On the Kaiser effect of rock under cyclic loading and unloading conditions: insights from acoustic emission monitoring, Energies, 2019, Vol. 12, No. 17. — P. 1 – 18.
11. Gajst H., Shalev E., Weinberger R., Marco Sh., Zh W., and Lyakhovsky V. Relating strain localization and Kaiser effect to yield surface evolution in brittle rocks, Int. J. Geoph., 2020, Vol. 221, No. 3. — P. 2091 – 2103.
12. Шкуратник В. Л., Филимонов Ю. Л., Кучурин С. В. Особенности эффекта Кайзера в образцах угля на различных стадиях трехосного осесимметричного деформирования // ФТПРПИ. — 2007. — № 1. — С. 3 – 10.
13. Kanagawa T., Hayashi M., and Nakasa N. Estimation of spatial geostress components in rock samples using the Kaiser effect of acoustic emission, Proc. Jpn. Soc. Civil Eng., 1977, Vol. 285. — P. 63 – 75.
14. Villaescusa E., Seto M., and Baird G. Stress measurements from oriented core, J. Rock Mech. and Min. Sci., 2002, Vol. 39, No. 5. — P. 603 – 615.
15. Zang A. and Stephansson O. Stress field of the earth’s crust, Springer, 2010. — 322 p.
16. Lehtonen A., Cosgrove J. W., Hudson J. A., and Johansson E. An examination of in situ rock stress estimation using the Kaiser effect, J. Eng. Geol., 2012, Vol. 124. — P. 24 – 37.
17. Heimisson E. R., Einarsson P., Sigmundsson F., and Brandsdóttir B. Kilometer-scale Kaiser effect identified in Krafla volcano, Iceland, Geoph. Res. Let., 2015, Vol. 42. — P. 7958 – 7965.
18. Рассказов М. И., Терешкин А. А., Цой Д. И. Оценка напряженного состояния массива месторождения “Пионер” на основе акустико-эмиссионного эффекта памяти горных пород // Проблемы природопользования. — 2019. — № 2 (21). — С. 62 – 67.
19. Белютюков Н. Л. Особенности использования эффекта Кайзера для оценки напряженного состояния массива горных пород // Горн. эхо. — 2019. — Т. 76. — № 3. — С. 24 – 31.
20. Шкуратник В. Л., Николенко П. В. Об использовании эффекта Кайзера в эпоксидной смоле с кварцевым наполнителем для оценки напряжений в массиве горных пород // ГИАБ. — 2012. — № S1. — C. 97 – 104.
21. Николенко П. В., Шкуратник В. Л., Чепур М. Д., Кошелев А. Е. Использование эффекта Кайзера в композиционных материалах для контроля напряженного массива горных пород // ФТПРПИ. — 2018. — № 1. — P. 25 – 31.
22. Shkuratnik V. L. and Nikolenko P. V. Spectral characteristics of acoustic emission in carbon fiber-reinforced composite materials subjected to cyclic loading, Adv. in Material Sci. and Eng., 2018, ID 1962679. — P. 1 – 8.
23. Проскуряков Н. М., Карташов Ю. М., Ильинов М. Д. Эффекты памяти горных пород при различных видах их нагружения // Эффекты памяти в горных породах. — М.: МГИ, 1986. — С. 22 – 37.
24. Filimonov Y. L., Lavrov A. V., Shafarenko Y. M., and Shkuratnik V. L. Memory effects in rock salt under triaxial stress state and their use for stress measurement in a rock mass, J. Rock Mech. and Rock Eng., 2001, Vol. 34, No. 4. — P. 275 – 291.
25. Lavrov A., Vervoort A., Wevers M., and Napier J. A. L. Experimental and numerical study of the Kaiser effect in cyclic Brazilian tests with disk rotation, J. Rock Mech. and Min. Sci., 2002, Vol. 39, No. 3. — P. 287 – 302.
26. Chen Z. H., Tham L. G., and Xie H. Experimental and numerical study of the directional dependency of the Kaiser effect in granite, J. Rock Mech. and Min. Sci., 2007, Vol. 44, No. 7. — P. 1053 – 1061.
27. Fu X., Xie Q., and Liang L. Comparison of the Kaiser effect in marble under tensile stresses between the Brazilian and bending tests, Bulletin of Eng. Geol. and the Env., 2014, Vol. 74, No. 2. — P. 535 – 543.
28. Michihiro K., Hata K., Yoshioka H., and Fujiwara T. Determination of the initial stresses on rock mass using acoustic emission method, J. Acoustic Emission, 1991/1992, Vol. 10, No. 1/2. — P. 63 – 76.
29. Stuart C., Meredith P., Murrell S., and Van Munster J. Anisotropic crack damage and stress-memory effects in rocks under triaxial loading, J. Rock Mech. and Min. Sci. and Geomech. Abs., 1993, Vol. 30, No. 7. — P. 937 – 941.
30. Lavrov A., Vervoort A., and Wevers M. Anisotropic damage formation in brittle rock: experimental study by means of acoustic emission and Kaiser effect, Proc. of the Sixth Euromech-Mecamat Conf. on Non-Linear Mech. of Anisotropic Materials, University of Liege, 2002. — P. 385 – 392.
31. Holcomb D. J. and Costin L. S. Detecting damage surfaces in brittle materials using acoustic emissions, J. App. Mech., 1986, Vol. 53, No. 3. — P. 536 – 544.
32. Li C. A theory for the Kaiser effect and its potential applications, Proc. 6th Conf. AE/MA in Geol. Struct. and Materials, Clausthal-Zellerfeld, Trans Tech Publications, 1998. — P. 171 – 185.
33. Holcomb D. J. and Martin R. J. Detecting peak stress history using acoustic emissions, Proc. 26th U. S. Symp. on Rock Mech., Rotterdam, A. A. Balkema, 1985, Vol. 2. — P. 715 – 722.
34. Panasiyan I. I., Kolegov S. A., and Morgunov A. N. Stress memory studies in rock by means of acoustic emission, Proc. Int. Conf. Mech. Jointed and Faulted Rock (MJFR), Rotterdam, A. A. Balkema, 1990. — P. 435 – 439.
35. Karev V. I., Kovalenko Yu. F., and Ustinov K. B. Modeling deformation and failure of anisotropic rocks nearby a horizontal well, J. Min. Sci., 2017, Vol. 53, No. 3. — P. 425 – 433.
36. Karev V. I., Klimov D. M., Kovalenko Yu. F., and Ustinov K. B. Fracture of sedimentary rocks under a complex triaxial stress state, Mech. of Solids, 2016, Vol. 51, No. 5. — P. 522 – 526.
37. Klimov D. M., Karev V. I., and Kovalenko Yu. F. Experimental study of the influence of a triaxial stress state with unequal components on rock permeability, Mech. of Solids, 2015, Vol. 50, No. 6. — P. 633 – 640.
38. Karev V. I., Klimov D. M., Kovalenko Yu. F., and Ustinov K. B. Mechanical-mathematical and experimental modeling of well stability in anisotropic media, Mech. of Solids, 2013, Vol. 48, No. 4. — P. 357 – 363.
39. Шевцов Н. И., Зайцев А. В., Пантелеев И. А. Исследование связи напряженно-деформированного состояния горных пород с потоком акустической эмиссии на испытательной системе трехосного независимого нагружения // Процессы в геосредах. — 2019. — № 1. — С. 129 – 136.
40. Пантелеев И. А., Коваленко Ю. Ф., Сидорин Ю. В., Зайцев А. В., Карев В. И., Устинов К. Б., Шевцов Н. И. Эволюция поврежденности при сложном неравнокомпонентном сжатии песчаника по данным акустической эмиссии // Физ. мезомеханика. — 2019. — Т. 22. — № 4. — С. 56 – 63.
41. Shevtsov N., Zaitsev A., and Panteleev I. Deformation and destruction of rocks on the true triaxial loading system with continuous acoustic emission registration, Phys. and Mathem. Modeling of Earth and Env. Proc., 2019. — P. 424 – 432.
42. Li Dexing, Wang Enyuan, Kong Xiangguo, Jia Haishan, Wang Dongming, and Ali Muhammad. Damage precursor of construction rocks under uniaxial cyclic loading tests analyzed by acoustic emission, Construction and Building Materials, 2019, Vol. 206. — P. 169 – 178.

РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД

УДК 622.235.535.2 

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ СЕЙСМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ПРИ ВЗРЫВАХ РАЗЛИЧНЫМИ МЕТОДАМИ РЕГРЕССИОННОГО АНАЛИЗА
С. К. Бисойи, Б. К. Пал

Национальный технологический институт,
E-mail: sbsunil3@gmail.com, drbkpal2007@gmail.com, 769008, г. Руркела, Одиша, Индия

С помощью эмпирических зависимостей доказана корректность прогнозирования поверхностных колебаний с высокой точностью, но их недостаток — использование только двух параметров буровзрывных работ. Выявлено, что методы статистической регрессии позволяют точно спрогнозировать пиковую скорость частиц в сейсмической волне, которая зависит от многих начальных параметров. Методом регрессии на основе гауссовского процесса получен наиболее верный прогноз поверхностных колебаний по сравнению с линейными методами регрессии и эмпирическими прогнозирующими зависимостями.

Сейсмические колебания, взрывные работы, пиковая скорость колебаний, эмпирические зависимости, модели статистической регрессии, регрессия на основе гауссовского процесса

DOI: 10.15372/FTPRPI20200306 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Hamdi E., Romdhane N. B., Mouza J. Du, and Cleac’h J. M. Fragmentation energy in rock blasting, Geotech. Geol. Eng., 2008, Vol. 26, No. 2. — P. 133 – 146. DOI: 10.1007/s10706–007–9153–4.
2. National Park Service, National Park Service Handbook for the Transportation and Use of Explosives, 1999. http://ci.nii.ac.jp/ncid/AN00379624.bib.
3. Faramarzi F., Farasangi, M. A. E., and Mansouri H. Simultaneous investigation of blast induced ground vibration and airblast effects on safety level of structures and human in surface blasting, Int. J. Min. Sci. Technol., 2014, Vol. 24, No. 5. — P. 663 – 669. DOI: 10.1016/j.ijmst.2014.07.006.
4. Afeni T. B. and Osasan S. K. Assessment of noise and ground vibration induced during blasting operations in an open pit mine – A case study on Ewekoro limestone quarry, Nigeria, Min. Sci. Technol., 2009, Vol. 19, No. 4. — P. 420 – 424. DOI: 10.1016/S1674–5264(09)60078–8.
5. Duvall W. I. and Petkof B. Spherical Propagation of Explosion-generated Strain Pulses in Rock, 1959. http://www.worldcat.org/title/spherical-propagation-of-explosion-generated-strain-pulses-in-rock/oclc/ 12296319.
6. Aliabadian Z., Sharafisafa M., and Nazemi M. Simulation of Dynamic Fracturing of Continuum Rock in Open Pit Mining, Geomaterials, 2013, No. 3. — P. 82 – 89. DOI:10.4236/gm.2013.33011.
7. Jordan B. Mine blasting vibration and its effects on buildings and structures – implementing a frequency-based approach, Aust. Earthg. Eng. Soc. Annu. Conf., 2011.
8. McKenzie C. Quarry blast monitoring: Technical and Environmental Perspectives, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. Geomech. Abstr., 1991, Vol. 28, No. 2 – 3. — P. 23 – 29. DOI: 10.1016/0148–9062(91)93027–4.
9. Richard A. B. and Moore A. J. Blast vibration course: measurement, assessment, control, Terrock Consult. Eng. (Terrock Pty. Ltd.), Aust. 2012.
10. Dey K. and Pal B. K. Ground Vibration – Unique Case Studies in Indian Coal Mines, 6th Int. Conf. on Case Histories in Geotechnical Eng., Arlington, 2008. — P. 1 – 4.
11. Pal B. K. Optimization of blast design parameters to improve productivity and to reduce ground vibration in opencast mines, J. Mines, Met. Fuels, 1999. — P. 36 – 40.
12. Ghasemi E., Sari M., and Ataei M. Development of an empirical model for predicting the effects of controllable blasting parameters on flyrock distance in surface mines, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci., 2012, Vol. 52. — P. 163 – 170. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2012.03.011.
13. Ghasemi E., Ataei M., and Hashemolhosseini H. Development of a fuzzy model for predicting ground vibration caused by rock blasting in surface mining, J. Vib. Control, 2013, Vol. 19, No. 5. — P. 755 – 770. DOI: 10.1177/1077546312437002.
14. Duvall, W. I. and Fogelson D. E. Review of criteria for estimating damage to residences from blasting vibrations, US Department of the Interior, Bureau of Mines, 1962.
15. Roy P. P. Putting ground vibration predictions into practice, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstr., 1993, Vol. 30, No. 5. — P. 63 – 67. DOI: 10.1016/0148–9062(93)92499-G.
16. Brown R. J. Blast vibration analysis, Eng. Geol., 1984, Vol. 20, No. 3. — P. 267 – 278. DOI: 10.1016/0013–7952(84)90009–7.
17. Sadaghee A. and Khushrou H. A comparison of empirical methods and evolutionary programming to predict blast-induced ground vibration, Int. Society for Rock Mech. and Rock Eng., 12th ISRM Congress, 2011.
18. Langefors U. and Kihlstrom B. The Modern Technique of Rock Blsting, 3rd Edition, Wiley, 1978.
19. Rai R. and Singh T. N. A new predictor for ground vibration prediction and its comparison with other predictors, Indian J. Eng. Mater. Sci., 2004, Vol. 11, No. 3. — P. 178 – 184.
20. Mishra M. K. and Pal B. K. Improving blasting efficiency by minimizing secondary blasting, Indian Min. Eng. J., 1996. — P. 31 – 33.
21. Brahma K. C. and Pal B. K., An application of regression model for evaluation of blast vibration in an opencast coal mine — a case analysis, 2005, Vol. 1, No. 3. — P. 106 – 111.
22. Agrawal H. and Mishra A. K. Modified scaled distance regression analysis approach for prediction of blast-induced ground vibration in multi-hole blasting, J. Rock Mech. Geotech. Eng., 2018. DOI: 10.1016/J.JRMGE.2018.07.004.
23. Peng Y., Wu, L., Chen C., Zhu, B., and Jia Q. Study on the robust regression of the underwater drilling and blasting, Arab J. Sci. Eng., 2018, Vol. 43, No. 10. — P. 5541 – 5549. DOI: 10.1007/s13369–018–3205–3.
24. Akande J. M. and Lawal A. I. Optimization of blasting parameters using regression models in Ratcon and NSCE granite quarries, Ibadan, Oyo state, Nigeria, Geomaterials, 2013, Vol. 3. — P. 28 – 37. DOI: 10.4236/gm.2013.31004.
25. Xue X. and Yang X. Predicting blast-induced ground vibration using general regression neural network, J. Vib. Control, 2014, Vol. 20, No. 10. — P. 1512 – 1519. DOI: 10.1177/1077546312474680.
26. Rasmussen C. E. and Williams C. K. I. Gaussian Process for Machine Learning. The MIT Press, 2006, Vol. 14. — P. 69 – 106. DOI: 10.1142/S0129065704001899.
27. Ambraseys N. R. and Hendron A. J. Dynamic behavior of rock masses: rock mechanics in engineering practices, Rock Mech. In Eng. Practices, London, Wiley. — P. 203 – 207.
28. Bureau of Indian Standard, Criteria for Safety and Design of Structures Subject to Underground Blsts, New Delhi, 1973.
29. Hoek E., Kaiser P. K., and Bawden W. F. Rock Mass Classification, Support Undergr. Excav. Hard Rock, 1995. — P. 34 – 37.

УДК 550.344.52 

МОДИФИЦИРОВАННАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ПИКОВОЙ СКОРОСТИ КОЛЕБАНИЙ В СЕЙСМИЧЕСКОЙ ВОЛНЕ ОТ РАССТОЯНИЯ ДО ВЗРЫВА
А. Тосун

Университет Девятого cентября, Бергамское профессиональное училище,
E-mail: abdurrahman.tosun@deu.edu.tr, Бука-Бергама-Измир, Турция

Для оценки пиковой скорости колебаний в сейсмической волне при взрыве широко используется зависимость, предложенная Дювалем и Фогельсоном. Однако она не обеспечивает высокую точность оценки. В ходе проведения тестовых взрывов на четырех различных месторождениях измерены значения пиковой скорости колебаний в сейсмических волнах. Для каждого взрыва рассчитаны пиковые значения колебаний согласно зависимости Дюваля и Фогельсона. Предложено новое соотношение, позволяющее определить пиковые значения с большей точностью, чем по указанной зависимости.

Взрывные работы, экологическая геофизика, сейсмографы, сейсмические колебания

DOI: 10.15372/FTPRPI20200307 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ak H. Patlatma Kaynakl? Yer Sars?nt?lar?n?n Yonsel Degisiminin Arast?r?lmas?, Osmangazi Universitesi, Fen Bilimleri Enstitusu, Maden Muhendisligi Ana Bilim Dal?, Eskisehir, 2006, 261 sayfa.
2. Ambraseys N. R. and Hendron A. J. Dynamic behavior of rock masses, Rock Mech., In: Stagg and Zeinkiewicz (eds.), Eng. Practice, John Wiley and Sons Inc., London, 1968. — P. 203 – 227.
3. Dowding C. H. Blast vibration monitoring and control, Prentice-Hall, 1985. — 297 p.
4. Duvall W. I. and Fogelson, Review of criteria for estimating damage to rsidences from blasting vibrations, U. S. Bureau of Mines, 1962, RI 5868.
5. Ghosh A. K. and Samaddar A. B. Design of surface mine blast, Min. Eng. J. Inst. Eng., 1984, (I). — P. 52 – 57.
6. Langefors and Khilstrom. The modern technique of blasting, 3rd Ed, Halsted Press, 1978, Sweeden.
7. Roy P. Prediction and control of ground vibrations due to blasting, Colliery Guardian, 1991, 239(7). — P. 210 – 215.
8. Singh T. N., Amit P., Saurabh P., and Singh P. K. Prediction of explosive charge for efficient mining operation, Rock Eng. Problems and approaches in Underground Construction, 2002, South Korea. — P. 777 – 785.
9. Ak H. and Konuk A. The effect of discontinuity frequency on ground vibrations produced from bench blasting a case study, Soil Dynamics and Earthquake Eng., 2008, No. 28. — P. 686 – 694.
10. Kuzu C., Fisne A., and Ercelebi S. G. Operational and geological parameters in the assessing blast induced airblast-overpressure in quarries, Appl. Acoustics, 2009, No. 70. — P. 404 – 411.
11. Hajihassani M., Armaghani D. J., Marto A., and Mohamad E. T. Ground vibration prediction in quarry blasting through an artificial neural network optimized by imperialist competitive algorithm, Bul. of Eng. Geol. and Env., 2014, Sept., 4 online first articles.
12. Singh T. N. and Singh V. An intelligent approach to prediction and control ground vibration in mines, Geotech. and Geol. Eng., 2005, No.23. — P. 249 – 262.
13. Toran’o J., Rodri’guez R., Diego I., Rivas, J. M., Casal M’a., D. FEM models including randomness and its application to the blasting vibrations prediction, Computers and Geotechnics, 2006, No. 33. — P. 15 – 28.
14. Tosun A. Effect of the horizontal and vertical components belongs to distance between the blasting point and the measurement point on peak particle velocity, Bul. of the Earth Sci. Appl. and Res. Centre of Hacettepe University, 2016, 37 (1). — P. 19 – 26.
15. Uyar G. G., Özçelik Y., and Sönmez H. TKİ-ELİ çan linyit açik ocaği şevlerindeki duraylilik mekanizmalarinin belirlenmesi ve şev tasarimlarina yönelik ar-ge danişmanlik projesi, İkinci Aşama Aral?k 2015 Raporu.

ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

УДК 622.831 

ОБОСНОВАНИЕ АКТИВНЫХ СПОСОБОВ ПРЕДРАЗРУШЕНИЯ ПОДКРОВЕЛЬНОЙ ТОЛЩИ ПРИ ОТРАБОТКЕ МОЩНЫХ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ С ВЫПУСКОМ УГЛЯ
В. И. Клишин, Г. Ю. Опрук, Л. Д. Павлова, В. Н. Фрянов

Институт угля ФИЦ УУХ СО РАН,
E-mail: klishinvi@icc.kemsc.ru, Ленинградский проспект, 10, 650065, г. Кемерово, Россия
Сибирский государственный индустриальный университет,
E-mail: ld_pavlova@mail.ru, ул. Кирова, 42, 654007, г. Новокузнецк, Россия

На основе численного моделирования проведены комплексные исследования напряженно-деформированного состояния подкровельной толщи над секциями механизированной крепи, оснащенной средствами выпуска угля на забойный конвейер. Установлено, что пассивное управление предразрушением подкровельной толщи не обеспечивает ее дезинтеграцию и дозирование горной массы на забойный конвейер. Получены зависимости отношения остаточной и начальной прочности угля от распора секций механизированной крепи при различных сочетаниях способов и средств активного управления, обоснованы области их применения и режимы дозированного выпуска.

Угольный пласт, подкровельная толща, напряжения, дозирование горной массы, предразрушение, численное моделирование

DOI: 10.15372/FTPRPI20200308 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Коровкин Ю. А., Савченко П. Ф. Теория и практика длиннолавных систем. — М.: Горн. дело, 2012. — 808 с.
2. Клишин В. И., Шундулиди И. А., Ермаков А. Ю., Соловьев А. С. Технология разработки запасов мощных пологих пластов с выпуском угля. — Новосибирск: Наука, 2013. — 248 с.
3. Клишин В. И., Фрянов В. Н., Павлова Л. Д., Опрук Г. Ю. Моделирование дезинтеграции подкровельной толщи при отработке мощного пласта с выпуском угля на забойный конвейер // ФТПРПИ. — 2019. — № 2. — С. 79 – 88.
4. Калинин С. И., Новосельцев С. А., Галимарданов Р. Х., Ренев А. А., Филимонов К. А., Тимошенко А. М., Федорович А. П. Отработка мощного угольного пласта механизированным комплексом с выпуском подкровельной пачки. — Кемерово: КузГТУ, 2011. — 224 с.
5. Jabinpoura A., Bafghib A. Y., Gholamnejadc J. Application of vibration in longwall top coal caving method, Int. J. of Sci. and Eng., 2016, Vol. 3, No. 2. — P. 102 – 109.
6. Yetkin M. E., Arslan A. T., Özf?rat M. K., Kahraman B., and Yenice H. Numerical modelling of stress-strain analysis in underground thick coal mining, Int. J. of Eng. Res. and Tech., 2018, Vol. 7, Issue 04. — P. 199 – 204.
7. Le T. D., Mitra R., Oh J., and Hebblewhite B. A review of cavability evaluation in longwall top coal caving, Int. J. of Min. Sci. and Tech., 2017, Vol. 27. — P. 907 – 915.
8. Еткин М. Э., Симсир Ф. Обоснование рациональной высоты секции механизированной крепи с учетом напряжений в кровле // ФТПРПИ. — 2019. — № 1. — С. 29 – 35.
9. Амусин Б. З., Фадеев А. Б. Метод конечных элементов при решении задач горной геомеханики. — М.: Недра, 1975. — 143 с.
10. Штумпф Г. Г., Рыжков Ю. А., Шаламанов В. А., Петров А. И. Физико-технические свойства горных пород и углей Кузнецкого бассейна: справочник. — М.: Недра, 1994. — 447 с.
11. Павлова Л. Д., Фрянов В. Н. Адаптация метода конечных элементов для решения нелинейной задачи расчета параметров объемного напряженно-деформированного состояния разрушаемого углепородного массива // ГИАБ. — 2008. — № 4. — С. 71 – 76.
12. Фадеев А. Б. Метод конечных элементов в геомеханике. — М.: Недра, 1987. — 221 с.
13. Корнев Е. С., Павлова Л. Д., Фрянов В. Н. Разработка комплекса проблемно-ориентированных программ для моделирования геомеханических процессов методом конечных элементов // Вест. КузГТУ. — 2013. — № 2. — С. 65 – 69.
14. Пат. 2703079 РФ, МПК Е21С 41/18 (2006–01–01). Способ разработки мощного пологого пласта с выпуском угля подкровельной толщи / В. И. Клишин, Б. А. Анферов, Л. В. Кузнецова, И. Л. Борисов, Е. Л. Варфоломеев // Опубл. в БИ. — 2019. — № 29. — 5 с.

УДК 622.831 

ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОВТОРНОЙ ОТРАБОТКИ ЗАПАСОВ КАЛИЙНЫХ РУД
А. А. Барях, Н. Л. Бельтюков, Н. А. Самоделкина, В. Н. Токсаров

Горный институт УрО РАН,
E-mail: bar@mi-perm.ru, ул. Сибирская, 78а, 614007, г. Пермь, Россия

Рассмотрена возможность повторной отработки запасов природно-техногенного сильвинитового пласта КрII^* для условий Верхнекамского месторождения калийных солей. Проведены натурные испытания крупномасштабных образцов, установлены механические свойства пород пласта КрII^*. Для оценки степени нагружения неоднородных междукамерных целиков, оставляемых при повторной отработке запасов, использованы методы математического моделирования. Предложены несколько вариантов технологических схем повторной отработки природно-техногенного пласта КрII^*, обеспечивающих приемлемые технико-экономические показатели и безопасные условия ведения горных работ.

Междукамерные целики, очистные камеры, природно-техногенный пласт, повторная отработка, натурные испытания, степень нагружения, математическое моделирование

DOI: 10.15372/FTPRPI20200309 

Работа выполнена в рамках госзадания (№ 0422–2019–0148-C-01).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Макаров А. Б. Практическая геомеханика. — М.: Горн. книга, 2006. — 391 с.
2. Hebblewhite B. K. Safe pillar extraction practice — some geotechnical principles based on Australian experience, Proc. 30th Int. Conf. on Ground Control in Mining, Morgantown, WV, 2011. — P. 105 – 111.
3. Galvin J. M. Ground engineering — principles and practices for underground coal mining, Springer Int. Publish., 2016. — 684 p.
4. Борзаковский Б. А., Папулов Л. М. Закладочные работы на Верхнекамских калийных рудниках: справочник. — М.: Недра, 1994. — 234 с.
5. Пат. 95114813/03 РФ. Способ разработки пологих пластов полезных ископаемых / Н. Ф. Аникин, В. И. Воронцов, В. Е. Мараков, М. П. Нестеров, Л. М. Папулов, Б. Ф. Панасюк, Е. С. Сивков, Г. П. Шаманский, Л. Н. Яковкин // Опубл. в БИ. — 1997. — 6 с.
6. Хайрутдинов М. М., Вотяков М. В. Возможность применения систем с твердеющей закладкой при отработки калийных месторождений // ГИАБ. — 2007. — № 9. — С. 265 – 268.
7. Пат. 2011131320/03 РФ. Способ вторичной отработки соляного пласта / М. М. Бей, В. Е. Мараков, А. А. Сальников, Е. К. Котляр // Опубл. в БИ. — 2012. — № 33. — 7 с.
8. Константинова С. А., Ваулина И. Б. Влияние закладки выработанного пространства на напряженно-деформированное состояние карналлитовых междукамерных целиков // Изв. ТГУ. Науки о Земле. — 2012. — № 1. — С. 71 – 76.
9. Указания по защите рудников от затопления и охране подрабатываемых объектов в условиях Верхнекамского месторождения калийных солей (технологический регламент). — СПб., 2008. — 101 c.
10. Tournaire M. Des dimensions a donner aux pilliers des carriers et des Pressions aux quelles les terrains sont soumis dans les profondeurs, Annales des mines, Paris, 1884, Vol. 5. — P. 415 – 429.
11. Шевяков Л. Д. О расчете прочных размеров и деформаций опорных целиков // Изв. АН СССР, ОТН. — 1941. — № 7 – 9. — С. 27 – 34.
12. Малинин Н. Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. — М.: Машиностроение, 1975. — 400 с.
13. Фадеев А. Б. Метод конечных элементов в геомеханике. — М.: Недра, 1987. — 221 с.
14. Кузнецов Г. Н. Механические свойства горных пород: задачи и методы их изучения в связи с вопросами управления горным давлением. — М.: Углетехиздат Западугля, 1947. — 180 с.
15. Барях А. А., Самоделкина Н. А. К расчету устойчивости целиков при камерной системе разработки // ФТПРПИ. — 2007. — № 1. — С. 11 – 20.
16. Baryakh A., Sanfirov I., Asanov V., Babkin A., Gheghin A., Toksarov V., and Bruev A. Tool checking of salt pillars state for prediction of their residual time working, Prace Naukowe Instytutu Geotechniki i Hydrotechniki Politechniki Wroclawskiej, Wroclaw, 2001, Vol. 73, No. 40. — P. 22 – 24.
17. Барях А. А., Самоделкина Н. А. Геомеханическая оценка интенсивности деформационных процессов над затопленным калийным рудником // ФТПРПИ. — 2017. — № 4. — С. 33 – 46.

УДК 622.831; 622,2; 622.235 

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТРАДИЦИОННО ПРИМЕНЯЕМЫХ И ПРИРОДОПОДОБНЫХ СИСТЕМ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НА ИСХОДНОЕ ПОЛЕ НАПРЯЖЕНИЙ
В. А. Еременко, Ю. П. Галченко, М. А. Косырева

Горный институт НИТУ “МИСиС”,
E-mail: prof.eremenko@gmail.com, Ленинский проспект, 4, 119991, г. Москва, Россия
Институт проблем комплексного освоения недр им. акад. Н. В. Мельникова РАН,
Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия

Исследован процесс формирования вторичного поля напряжений c применением традиционных и разрабатываемых природоподобных горнотехнических систем, включающих сотовые и каркасные горные конструкции. Для количественной оценки степени изменения исходного поля напряжений при ведении добычных работ вводится новый показатель — коэффициент влияния. По результатам экспериментальных исследований в шахтных условиях, физического и численного моделирования с учетом калибровки численных моделей построена диаграмма влияния на степень изменения исходного поля напряжений геометрических параметров очистных пространств при использовании традиционных и создаваемых природоподобных систем подземной разработки рудных месторождений. Установлено, что наибольшее влияние на объемы формируемых зон растягивающих деформаций имеют системы с обрушением руды и вмещающих пород. Наилучшие показатели коэффициента влияния получены для разрабатываемой каркасной системы.

Техногенно измененные недра, природоподобные горнотехнические системы, исходное и вторичное поле напряжений, система подземной разработки, каркасные и сотовые горные конструкции, микродеформации, скальный массив, коэффициент влияния, критерий прочности Хука – Брауна, категории устойчивости массива

DOI: 10.15372/FTPRPI20200310 

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 19–17–00034).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Агошков М. И. Конструирование и расчеты систем и технологии разработки рудных месторождений. — М.: Наука, 1965. — 220 с.
2. Новая технология и системы подземной разработки рудных месторождений: к 60-летию со дня рождения чл.-корр. АН СССР. М. И. Агошкова. — М.: Наука, 1965. — 235 с.
3. Именитов В. Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений: учеб. пособие. — М.: Недра, 1984. — 504 с.
4. Зубов В. П. Применяемые технологии и актуальные проблемы ресурсосбережения при подземной разработке пластовых месторождений полезных ископаемых // Горн. журн. — 2018. — № 6 — С. 77 – 83.
5. Родионов В. Н. Очерк геомеханика. — М.: Науч. мир, 1996. — 126 с.
6. Родионов В. Н., Сизов И. А., Цветков В. М. Основы геомеханики. — М.: Недра, 1986. — 286 с.
7. Курленя М. В., Серяков В. М., Еременко А. А. Техногенные геомеханические поля напряжений. — Новосибирск: Наука, 2005. — 264 с.
8. Борщ-Компониец В. И. Практическая геомеханика горных пород. — М.: Горн. книга, 2013. — 322 с.
9. Kurlenya M. V., Mirenkov V. E., and Krasnovsky A. A. Stress state of rocks surrounding excavations under variable Young’s modulus, J. of Min. Sci., 2015, Vol. 51, No. 5. — С. 937 – 943.
10. Сидоров Д. В., Пономаренко Т. В. Методология оценки геодинамического состояния природно-техногенных систем при реализации проектов освоения месторождений // Горн. журн. — 2020. — № 1. — С. 49 – 52.
11. Sidorov Dmitry and Ponomarenko T. (2019). Reduction of the Ore Losses Emerging within the Deep Mining of Bauxite Deposits at the Mines of OJSC “Sevuralboksitruda”. IOP Conference Series: Earth and Environmental Sci. 302. 012051. 10.1088/1755–1315/302/1/012051.
12. Сидоров Д. В., Пономаренко Т. В., Ларичкин Ф. Д., Воробьев А. Г. Экономическое обоснование инновационных решений по снижению потерь сырья в алюминиевой отрасли России // Горн. журн. — 2018. — № 6. — С. 65 – 68.
13. Барышников В. Д., Барышников Д. В., Гахова Л. Н., Качальский В. Г. Опыт применения геомеханического мониторинга при подземной разработке месторождений полезных ископаемых // ФТПРПИ. — 2014. — № 5. — С. 61 – 73.
14. Рыбин В. В., Константинов К. Н., Каган М. М., Панасенко И. Г. Принципы организации комплексной системы мониторинга устойчивости объектов горнодобывающего предприятия // Горн. журн. — 2020. — № 1. — С. 53 – 57.
15. Протосеня А. Г., Вербило П. Э. Оценка прочности блочного массива методом численного моделирования // Горн. журн. — 2016. — № 4— С. 47 – 54.
16. Map3D. Available at: http://www.vap3d.com/.
17. Hoek E. and Brown E. T. Underground excavations in rock, London: Institute of Mining and Metallurgy, 1980.
18. Fairhurst C. and Cook N. G. W. The phenomenon of rock splitting parallel to the direction of maximum compression in the neighbourhood of a surface, in Proc. 1st Congr. of the Int. Soc. for Rock Mech., Lisbon, Sept. 25 — Oct. 1, 1966, Vol. 1. — P. 687 – 692.
19. Jiang Q., Feng X., Song L., Gong Y., Zheg H., and Cui J. Modeling rockspecimens through 3D printing: Tentative experiments and prospects, Acta Mech. Sinica, 2015, Vol. 32(1). — P. 524 – 535.
20. Kong L., Ostadhassan M., Li C., and Tamimi N. Rock physics and geomechanics of 3D printed rocks. ARMA 51st U. S. Rock Mech., Geomech. Symp., San Francisco, California, USA, 2017. — P. 1 – 8.
21. Gell E. M., Walley S. M, and Braithwaite C. H. Review of the validity of the use of artificial specimens for characterizing the mechanical properties of rocks., Rock Mech. and Rock Eng., 2019, No. 3. — P. 1 – 13.
22. Trubetskoy K. N. and Galchenko J. P. Nature like mining technologies: Prospect of resolving global contradictions when developing mineral resources of the lithosphere, Herald of the Russian Academy of Sci., 2019, Vol. 87, No. 4. — P. 378 – 384.
23. Трубецкой К. Н., Мясков А. В., Галченко Ю. П., Еременко В. А. Обоснование и создание конвергентных горных технологий подземной разработки мощных месторождений твердых полезных ископаемых // Горн. журн. — 2019. — № 5. — С. 6 – 13.
24. Галченко Ю. П., Еременко В. А., Косырева М. А., Высотин Н. Г. Исследование особенностей формирования вторичного поля напряжений при техногенном изменении недр в процессе подземной разработки месторождений, Eurasian Min. — 2020. — No. 1. — С. 3 – 7.
25. Stacey T. R. A simple extension strain criterion for fracture of brittle rock, Int. J. of Rock Mech. and Min. Sci., 1981, Vol. 18. — P. 469 – 474.
26. Ndlovu X. and Stacey T. R. Observations and analyses of roof guttering in a coal mine, J. of the South African Institute of Mining and Metallurgy, 2007, Vol. 107. — P. 477 – 491.
27. Лушников В. Н., Сэнди М. П., Еременко В. А., Коваленко А. А., Иванов И. А. Методика определения зоны распространения повреждения породного массива вокруг горных выработок и камер с помощью численного моделирования // Горн. журн. — 2013. — № 12. — С. 11 – 16.
28. Barton N. Application of Q-System and index tests to estimate shear strength and deformability of rock masses, Workshop on Norwegian Method of Tunneling, New Delhi, 1993. — P. 66 – 84.
29. Еременко В. А. Обоснование параметров геотехнологии освоения удароопасных железорудных месторождений Западной Сибири: автореф. дис. … д-ра техн. наук. — 2011. — 333 с.
30. Еременко А. А., Конурин А. И., Штирц В. А., Приб В. В. Выявление зон повышенного горного давления на удароопасном железорудном месторождении // Горн. журн. — 2020. — № 1. — С. 78 – 81.

УДК 622.281 

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗОЛЯЦИИ ОБНАЖЕНИЙ ВЫРАБОТОК ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ШАХТНОЙ АТМОСФЕРЫ
Ю. Н. Шапошник, А. И. Конурин, О. М. Усольцева, А. А. Неверов, С. А. Неверов

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

Рассмотрена проблема изоляции обнаженных участков массива пород при проходке выработки от негативного воздействия шахтной атмосферы и вывалов пород. Лабораторными испытаниями установлено влияние влажности на прочностные свойства горных пород Орловского месторождения. Дана оценка прочности на растяжение образцов изоляционного слоя мембраны, в том числе адгезии к горным породам и торкрет-бетону. В существующей горнотехнической обстановке Орловской шахты обоснована технология приготовления и нанесения изоляционного слоя из полимерной мембраны на борта и кровлю выработок на разных по степени нарушенности участках массива пород.

Горные породы, торкрет-бетон, напыляемая мембрана, прочностные свойства, адгезия, выработка, обнажение, устойчивость

DOI: 10.15372/FTPRPI20200311 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Климчук И. В. Внедрение новых полимерных технологий на угледобывающих предприятиях Кузбасса // Глюкауф. — 2007. — № 1 (2). — С. 88 – 90.
2. Климчук И. В., Маланченко В. М. Решение проблем безопасности на горных предприятиях России // Глюкауф. — 2008. — № 2 (3). — С. 95 – 97.
3. Чубриков А. В., Риб С. В. Развитие и совершенствование полимерных технологий на угольных шахтах Кузбасса // Вестн. Сиб. гос. индустр. ун-та. — 2016. — № 2. — С. 3 – 6.
4. Чубриков А. В. Использование полимерного покрытия Текфлекс для профилактики эндогенных пожаров // Безопасность труда в промышленности. — 2006. — № 5. — С. 11 – 12.
5. Хямяляйнен В. А., Майоров А. Е. Концепция консолидирующего крепления горных выработок // ГИАБ. — 2010. — № 8. — С. 170 – 174.
6. Хямяляйнен В. А., Майоров А. Е. Новые способы цементационного упрочнения горных пород // ГИАБ. — 2010. — № 9. — С. 212 – 217.
7. Климчук И. В., Маланченко В. М. Опыт применения полимерных технологий на горнодобывающих предприятиях России // Горн. пром-сть. — 2007. — № 4. — С. 22 – 25.
8. Майоров А. Е. Консолидация приконтурного массива пород при креплении горных выработок // Вестн. КузГТУ. — 2007. — № 1. — C. 6 – 11.
9. Ефимов А. И., Маланченко В. М., Климчук И. В. и др. Внедрение новых технологий крепления горных выработок на рудниках Заполярного филиала // Горн. журн. — 2005. — № 2. — С. 38 – 42.
10. Шапошник Ю. Н., Неверов А. А., Неверов С. А., Конурин А. И., Шокарев Д. А. Разработка технологии забутовки закрепных пустот вспенивающимися материалами // ФТПРПИ. — 2018. — № 2. — С. 63 – 74.
11. Мартыненко И. И., Мартыненко И. А. Анализ применяемых способов и средств заполнения закрепного пространства твердеющими материалами // Совершенствование технологии сооружения горных выработок: межвуз. сб. науч. тр. / отв. ред. П. В. Сдобников, Кузбас. политехн. ин-т. — Кемерово, 1986. — С. 115 – 126.
12. Мартыненко И. А., Золотько П. М., Мартыненко И. И. Тампонаж закрепного пространства твердеющими материалами // Строительство шахт, рудников и подземных сооружений: межвуз. сб. науч. тр. / Свердл. горн. ин-т. — Свердловск, 1987. — Вып. 9. — С. 70 – 73.
13. Мартыненко И. И. Заполнение закрепного пространства твердеющими материалами в подготовительных выработках // Научно-технические проблемы сооружения горных выработок: межвуз. сб. науч. тр. / Кузбас. политехн. ин-т. — Кемерово, 1991. — С. 18 – 28.
14. Сердюков С. В., Шилова Т. В., Дробчик А. Н. Полимерный изоляционный состав для создания противофильтрационных экранов в породном массиве // ФТПРПИ. — 2016. — № 4. — С. 196 – 203.
15. Курленя М. В., Сердюков С. В., Шилова Т. В., Патутин А. В. Повышение качества герметизации дегазационных скважин угольных пластов // Тр. IV Междунар. науч.-практ. конф. “Перспективы инновационного развития угольных регионов России”. — Прокопьевск, 2014. — С. 116 – 118.
16. Курленя М. В., Шилова Т. В., Сердюков С. В., Патутин А. В. Герметизация дегазационных скважин угольных пластов методом барьерного экранирования // ФТПРПИ. — 2014. — № 4. — С. 189 – 194.
17. Курленя М. В., Сердюков С. В., Шилова Т. В., Патутин А. В. Технические и методические средства герметизации дегазационных скважин методом барьерного экранирования // ФТПРПИ. — 2014. — № 5. — С. 203 – 210.
18. Шилова Т. В., Сердюков С. В. Защита действующих дегазационных скважин от поступления воздуха из горных выработок через вмещающие породы // ФТПРПИ. — 2015. — № 5. — С. 179 – 186.
19. Шапошник Ю. Н., Неверов С. А., Неверов А. А., Конурин А. И., Шапошник С. Н. Геомеханическое обоснование подэтажно-камерной системы разработки при отработке нижних горизонтов Орловского месторождения // Мат-лы всеросс. конф. “Геодинамика и напряженное состояние недр Земли”. — Новосибирск: ИГД СО РАН, 2019.
20. Косых В. В., Волков П. В., Мажитов А. М., Шишкин В. И., Буреева Т. В., Пудовкин Н. Е. Исследование свойств горных пород месторождения “Орловское” ТОО “Востокцветмет” // Актуальные проблемы горного дела. — Магнитогорск: ФГБОУ ВО “Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова”, 2018 — № 1(5). — С. 33 – 37.
21. Barton N. R. Some new Q-value correlations to assist in site characterization and tunnel design, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2002, Vol. 39(2). — P. 185 – 216.
22. ГОСТ 8269.0–97. Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний (с изменениями № 1, 2, с поправками).
23. ГОСТ 24816–2014. Материалы строительные. Метод определения равновесной сорбционной влажности.
24. ВСН 126–90. Крепление выработок набрызг-бетоном и анкерами при строительстве транспортных тоннелей и метрополитенов. Нормы проектирования и производства работ, Минтрансстрой СССР, М., 1991.
25. Adhikary D. P. and Guo Н. Modelling of longwall mining-induced strata permeability change, Rock Mech. and Rock Eng., 2015, Vol. 48, No. 1. — P. 345 – 359.
26. Kayabasi А, Yesiloglu-Gultekin N, and Gokceoglu С. Use of non-linear prediction tools to assess rock mass permeability using various discontinuity parameters, Eng. Geo., 2015, Vol. 185. — P. 1 – 9.
27. Xiong D. G., Zhao Z. M., and Su C. D. Experimental study on effect of water-saturated state on mechanical properties of rock in coal measure strata, Chinese J. Rock. Mech. and Eng., Vol. 30, 2011. — P. 998 – 1006.
28. ГОСТ 21153.0–75. Породы горные. Отбор проб и общие требования к методам физических испытаний.
29. ГОСТ 12071–2014. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов.
30. ГОСТ 12071–84. Грунты отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов.
31. ГОСТ 28985–91. Породы горные. Методы определения деформационных характеристик при одноосном сжатии.
32. ГОСТ 21153.2–84. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии.
33. ГОСТ 21153.3–85. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном растяжении.
34. ГОСТ 21153.8–88. Породы горные. Методы определения предела прочности при объемном сжатии.
35. ГОСТ 32299–2013 (ISO 4624:2002). Определение адгезии методом отрыва.
36. ГОСТ 11262–2017. Пластмассы. Метод испытания на растяжение.

ГОРНОЕ МАШИНОВЕДЕНИЕ

УДК 621.313.282.2 

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПРИВОДА СКВАЖИННОГО ВИБРОИСТОЧНИКА
Б. Ф. Симонов, В. Ю. Нейман, Л. А. Нейман, А. О. Кордубайло

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: Simonov_BF@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Новосибирский государственный технический университет,
Е-mail: nv.nstu@ngs.ru, просп. Карла Маркса, 20, 630073, г. Новосибирск, Россия

Рассмотрены вопросы математического моделирования электромагнитных и электромеханических процессов в электромагнитном линейном приводе скважинного виброисточника. Предложена математическая модель электропривода на основе электромагнитной машины двойного действия, обеспечивающая широкие возможности анализа рабочих процессов в переходных и квазиустановившихся режимах работы. Изучен алгоритм расчета и пример схемной реализации модели методами и средствами структурного моделирования в Matlab Simulink. Выполнена верификация модели путем сравнения результатов имитационного моделирования с физическим моделированием электропривода в составе скважинного импульсного виброисточника и подтверждена адекватность созданной модели. Даны рекомендации по дальнейшему улучшению модели и повышению точности при расчетах динамических характеристик.

Скважинный виброисточник, электропривод, электромагнитная машина двойного действия, математическая модель, алгоритм расчета, программа Matlab Simulink, структурная схема, имитационное моделирование, рабочий процесс, динамические характеристики модели

DOI: 10.15372/FTPRPI20200312 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Беляева А. С., Кунакова Р. В., Николаева С. В. Повышение нефтеотдачи пластов виброволновым методом // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. — 2011. — № 1. — С. 25 – 30.
2. Лысенко В. Д. Методы воздействия на пласт и повышения нефтеотдачи // Нефтепромысловое дело. — 2012. — № 2. — С. 14 – 17.
3. Чичинин И. С. Вибрационное излучение сейсмических волн. — М.: Недра, 1984. — 240 с.
4. Serdyukov S. V. and Kurlenya M. V. Mechanism of oil production stimulation by low-intensity seismic fields, Acoust. Phys, 2007, Vol. 53, No. 5. — P. 618 – 628.
5. Кремлев Г. А., Савченко А. В., Погарский Ю. В. Разработка скважинного виброисточника гармонических колебаний с регулируемой частотой // Интерэкспо Гео-Сибирь. — 2014. — Т. 2. — № 4. — С. 80 – 84.
6. Волновые технологии и их использование при разработке месторождений нефти с трудноизвлекаемыми запасами / В. П. Дыбленко, Е. Ю. Марчунов, И. А. Туфанов, Р. Я. Шарифуллин, В. С. Евченко. — М: РАЕН, 2012. — Кн. 1. — 338 с.
7. Савченко А. В., Ступин В. П., Тюгаев Р. А., Сергеев А. А. Разработка скважинных дебалансных вибр7. оисточников и стендов для их исследования // Интерэкспо Гео-Сибирь. — 2016. — Т. 2. — № 4. — С. 3 – 7.
8. Симонов Б. Ф., Нейман В. Ю., Шабанов А. С. Импульсный линейный электромагнитный привод для скважинного виброисточника // ФТПРПИ. — 2017. — № 1. — С. 118 – 126.
9. Симонов Б. Ф., Кордубайло А. О., Нейман В. Ю., Полищук А. Е. Рабочие процессы в импульсном линейном электромагнитном приводе скважинного виброисточника // ФТПРПИ. — 2018. — № 1. — С. 71 – 78.
10. Мошкин В. И. Сравнение магнитных циклов импульсного линейного электромагнитного двигателя с учетом мощности потерь в его обмотке // Изв. ТПУ. — 2012. — № 4. — Т. 321. — С. 93 – 96.
11. Усанов K. M., Каргин В. А., Волгин А. В. Оценка эффективности энергопреобразований в электромагнитной ударной машине с упругим возвратным элементом // Тр. КубГАУ. — 2008. — № 1. — С. 86 – 87.
12. Нейман В. Ю., Петрова А. А. Сравнение способов форсировки импульсных линейных электромагнитных двигателей // Электротехника. — 2007. — № 9. — С. 47 – 50.
13. Нейман Л. А., Нейман В. Ю. Исследование двухкатушечной синхронной электромагнитной машины с инерционным реверсом бойка // Современные проблемы теории машин. — 2014. — № 2. — С. 109 – 110.
14. Саттаров Р. Р., Исмагилов Ф. Р. Периодические режимы в электромагнитных вибрационных преобразователях // Вестн. Уфимск. гос. авиац. техн. ун-та. — 2010. — Т. 14. — № 1 (36). — С. 50 – 55.
15. Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. — М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. — 288 с.
16. Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в Matlab 6.0: учеб. пособие. — СПб.: КОРОНА принт, 2001. — 320 с.
17. Ряшенцев Н. П., Малов А. Г., Носовец А. В., Угаров Г. Г., Федонин В. Н., Малахов А. П., Антонов А. Н. Электромагнитые молоты. — Новосибирск: Наука, 1979. — 268 с.
18. Буль О. Б. Методы расчета магнитных систем электрических аппаратов: магнитные цепи, поля и программа FEMM: учеб. пособие. — М.: Изд. центр “Академия”, 2005. — 336 с.
19. Neyman V. Y., Neyman L. A., and Petrova A. A. Calculation of efficiency of DC electromagnet for mechanotronic systems, IFOST 2008: Proceedings of the 3d Int. forum on strategic technology, June 23 – 29, 2008, Novosibirsk, Tomsk. — P. 452 – 454.

ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

УДК 622.765.4 

ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ ФОРМЫ СОРБЦИИ СОБИРАТЕЛЯ НА АКТИВАЦИЮ ФЛОТАЦИИ СФАЛЕРИТА
Т. Г. Гаврилова, С. А. Кондратьев

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

Изучены механизмы активации флотации сфалерита ионами тяжелых металлов. Показано, что ионообменный и электрохимический механизмы не в состоянии объяснить экспериментальные факты: активацию флотации медных минералов ионами свинца, удовлетворительную активацию флотации сфалерита цинком, флотацию при отсутствии проводимости поверхностного слоя в случае применения серебра, ртути. Предложена гипотеза активации, основанная на механизме работы физической формы сорбции собирателя в элементарном акте флотации. Установлена возможность активации пенной флотации продуктами нестехиометрического взаимодействия ксантогената с ионами ряда тяжелых металлов. Описано влияние степени отклонения от стехиометрического соотношения концентраций ксантогената и соли металла-активатора на собирательную активность продуктов взаимодействия. Для оценки их активационной эффективности использован критерий “мощность поверхностного потока” пленки производных продуктов собирателя на границе раздела “газ – жидкость”.

Флотация, активация, ионообменный и электрохимический механизмы, ионы тяжелых металлов, физическая форма сорбции

DOI: 10.15372/FTPRPI20200313 

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 18–05–00361).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Митрофанова А. С., Митрофанов С. И. Осветление граней при селективной флотации // Минеральное сырье и его переработка. — 1928. — № 4. — С. 246 – 255.
2. Gaudin A. M. Principles of mineral dressing, McGraw-Hill, New York, 1932. — 554 p.
3. Popov S. R. and Vucinic D. R. Ethylxanthate adsorption on copper-activated sphalerite under flotation-related conditions in alkaline media, Int. J. of Min. Proc., 1990, Vol. 30. — P. 229 – 244.
4. Finkelstein N. P. The activation of sulphide minerals for flotation: a review, Int. J. of Min. Proc., 1997, Vol. 52. — P. 81 – 120.
5. Sutherland K. L. and Wark I. W. Principles of flotation, Australas, Inst. Min. and Met., Melbourne, Australia, 1955. — P. 157 – 159.
6. Wang X., Forssberg E., and Bolin N. J. The aqueous and surface chemistry of activation in the flotation of sulphide minerals — a review. Part II: A surface precipitation model, Min. Proc. and Extractive Metal., Rev., 1989, Vol. 4. — P. 167 – 199.
7. Liu B., Wang X., Du H., Liu J., Zheng S., Zhang Y., and Miller J. D. The surface features of lead activation in amyl xanthate flotation of quartz, Int. J. of Min. Proc., 2016, Vol. 151. — P. 33 – 39.
8. Wang X., Forssberg E., and Bolin N. J. The aqueous and surface chemistry of activation in the flotation of sulphide minerals — a review. Part I: An electrochemical model, Min. Proc. and Extractive Metal., Rev., 1989, Vol. 4. — P. 135 – 165.
9. Woods R. Modern aspects of electrochemistry. Chemisorption of thiols on metals and metal sulphides, Number 29, Edited by John O’M. Bockris et. al., Plenum Press, New York, 1996.
10. Panayotov V. and Panayotova M. Some options for establishing future technologies for the minerals processing — basic principles, results, perspectives, Int. Min. Proc. Congress, Congress Proc., Eds. Ore and Metals, 2018. — P. 1956 – 1955.
11. Плаксин И. Н., Шафеев Р. Ш., Чантурия В. А. Взаимосвязь энергетического строения кристаллов минералов с их флотационными свойствами / Тр. VIII Междунар. конгр. по обогащению полезных ископаемых. — 1969. — Т. 2. — С. 235 – 345.
12. Woods R. The oxidation of ethyl xanthate on platinum, gold, copper, and galena electrodes. Relations to the mechanism of mineral flotation, J. Phys. Chemistry, 1971, Vol. 75, No. 3. — P. 354 – 362.
13. Coleman R. E., Powell H. E, and Cochran A. A. Infrared studies of products of the reaction between activated zinc sulfide and potassium ethyl xanthate, AIME Transactions, 1967, Vol. 241. — P. 408 – 412.
14. Maust E. E. and Richardson P. E. Electrophysical considerations of the activation of sphalerite for flotation, U. S. Bureau of Mines, Report of Investigation 8108, Washington, 1976. — P. 22.
15. Chandra A. P. and Gerson A. R. A review of the fundamental studies of the copper activation mechanisms for selective flotation of the sulfide minerals, sphalerite and pyrite, Advances in Colloid and Interfaces Sci., 2009, No. 145. — P. 97 – 110.
16. Finkelstein N. P. and Allison S. A. The chemistry of activation, deactivation and depression in the flotation of zinc sulfide. A review. In: M. C. Fuerstenau (editor), Flotation. A. M. Gaudin Memorial Volume. AIME, New York, 1976, Ch. 14. — P. 414 – 457.
17. Laskowski J. S., Liu Q., and Zhan Y. Sphalerite activation: flotation and electrokinetic studies, Min. Eng., 1997, Vol. 10. — P. 787 – 802.
18. Bessiere J., Chlihp K., Thiebaut J. M., and Roussy G. Dielectric study of the activation and deactivation of sphalerite by metallic ions, Int. J. of Min. Proc., 1990, Vol. 28. — P. 1 – 13.
19. O’Connor C. T., Botha C., Walls M. J., and Dunne R. C. The role of copper sulphate in pyrite flotation, Min. Eng., 1988, Vol. 1. — P. 203 – 212.
20. Наинг Лин У. Повышение селективности флотации колчеданных медно-цинковых руд с использованием модификаторов флотации пирита на основе соединений железа (II): дис. … канд. техн. наук. — М., 2015. — 142 с.
21. Каковский И. А. Изучение физико-химических свойств некоторых органических флотационных реагентов и их солей с ионами тяжелых цветных металлов // Тр. ИГД АН СССР. — 1956. — Т. III. — С. 255 – 289.
22. Pattrick R. A. D., Charnock J. M., England K. E. R., Mosselmans J. F. W., and Wright K. Lead sorption on the surface of ZnS with relevance to flotation: a fluorescence reflexafs study, Min. Eng., 1998, Vol. 11, No. 11. — P. 1025 – 1033.
23. Houot R. and Raveneau P. Activation of sphalerite flotation in the presence of lead ions, Int. J. of Min. Proc., 1992, Vol. 35. — P. 253 – 271.
24. Fuerstenau M. C., Clifford K. L., and Kuhn M. C. The role of zinc — xanthate precipitation in sphalerite flotation, Int. J. of Min. Proc., 1974, Vol. 1. — P. 307 – 318.
25. Чжо Зай Яя. Повышение селективности флотации колчеданных медно-цинковых руд с использованием модификаторов флотации сфалерита на основе соединений железа (II), меди (II) и цинка: автореф. дис. … канд. техн. наук. — 2018. — С. 25.
26. Baldwin D. A., Manton M. R., Pratt J. M., and Storey M. J. Studies on the flotation of sulphides. I. The effect of Cu (II) ions on the flotation of zinc sulphide, Int. J. of Min. Proc., 1979, Vol. 6. — P. 173 – 192.
27. Boulton A., Fornasiero D., and Ralston J. Effect of iron content in sphalerite on flotation, Min. Eng., 2005, Vol. 18. — P. 1120 – 1122.
28. Кондратьев С. А. Физическая форма сорбции реагента и ее назначение во флотации. — Новосибирск: Наука, 2018. — 183 с.
29. Leja J. Surface chemistry of froth flotation, Plenum press, 1st edition, 1982, New York, London. — 758 p.
30. Gardner J. R. and Woods R. The use of a particulate bed electrode for the electrochemical investigation of metal and sulphide flotation, Aust. J. Chem., 1973, Vol. 2. — P. 1635 – 1644.
31. Nowak P. Xanthate adsorption at PbS surfaces: molecular model and thermodynamic description, Colloids and surfaces A: Physicochem., Eng. Aspects, 1993, Vol. 76. — P. 65 – 72.
32. Кондратьев С. А., Мошкин Н. П., Коновалов И. А. Оценка собирательной способности легко десорбируемых форм ксантогенатов // ФТПРПИ. — 2015. — № 4. — С. 164 – 173.
33. Finch J. A. and Smith G. W. Dynamic surface tension of alkaline dodecylamine solutions, J. of Colloid and Interface Sci., 1973, Vol. 45, No. 1. — P. 81 – 91.
34. Finch J. A. and Smith G. W. Bubble-solid attachment as a function of bubble surface tension, Canadian Metallurgical Quarterly, 1975, Vol. 14, Issue 1. — P. 47 – 51.
35. Pugh R. J., Weissenborn P., and Paulson O. Flotation in inorganic electrolytes; the relationship between recover of hydrophobic particles, surface tension, bubble coalescence and gas solubility, J. Min. Proc., 1997, Vol. 51. — P. 125 – 138.
36. Кондратьев С. А., Гаврилова Т. Г. Механизм работы физической формы сорбции на примере активации сульфидных минералов ионами тяжелых металлов // ФТПРПИ. — 2018. — № 3. — С. 121 – 135.
37. Zhang Q., Rao S. R., and Finch J. A. Flotation of sphalerite in the presence of iron ions, Colloids and Surface, 1992, Vol. 66. — P. 81 – 89.
38. Кондратьев С. А., Бурдакова Е. А. Роль физической формы сорбции во флотационном процессе // ФТПРПИ. — 2017. — № 4. — С. 135 – 144.
39. Коновалов И. А., Кондратьев С. А. Флотационная активность солей ксантогеновой кислоты // ФТПРПИ. — 2020. — № 1. — С. 114 – 123.
40. Chanturiya V. and Kondratiev S. Contemporary understanding and developments in the flotation theory of non-ferrous ores, Min. Proc. and Extractive Metal. Rev., 2019, Vol. 40, Issue 6. — P. 390 – 401.

УДК 622.722:622.343.5’17 

ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМА ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЛЕЖАЛЫХ ХВОСТОВ ФЛОТАЦИИ МЕДНО-КОЛЧЕДАННЫХ РУД С ХЛОРАММОНИЙНЫМИ РЕАГЕНТАМИ
Н. Л. Медяник, Е. В. Леонтьева, Э. Р. Муллина, О. А. Мишурина

Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова,
E-mail: chem@magtu.ru, просп. Ленина, 38, 455000, г. Магнитогорск, Россия

Проанализирована возможность переработки лежалых хвостов флотации медно-цинковых колчеданных руд. Рассмотрен ресурсный потенциал и технологические возможности переработки техногенных отходов АО “Учалинский ГОК”. Определен минеральный и химический составы лежалых хвостов флотации. На основании изучения форм минеральных взаимосвязей золота и характера его взаимосвязи с минералами хвостов выявлена неэффективность извлечения ценных компонентов традиционными технологиями. Обоснован выбор термохимической переработки лежалых хвостов с использованием хлораммонийных реагентов для извлечения золота и серебра. По результатам термического анализа установлен механизм термохимического взаимодействия лежалых хвостов флотации с NH₄Cl и смесью NH₄Cl – NH₄NO₃ и определены рациональная последовательность их переработки с хлораммонийными реагентами и оптимальные температурные диапазоны.

Лежалые хвосты флотации, упорность, хлораммонийные реагенты, эндоэффект, термохимическая переработка, синхронный термический анализ

DOI: 10.15372/FTPRPI20200314 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Афанасенко С. И. Золотая жила техногенных отвалов // Проблемы освоения техногенного комплекса месторождений золота: материалы межрегион. конф., Магадан, 15 – 17 июля 2010 г. — Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2010. — С. 108 – 111.
2. Беневольский Б. И., Кривцов А. И., Романчук А. И., Михайлов Б. К. Два аспекта проблемы утилизации горно-промышленных отходов // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. — 2011. — № 1. — С. 37 – 42.
3. Медяник Н. Л., Мишурина О. А., Муллина Э. Р., Смирнова А. В., Зайцева Е. В. Технология комплексной переработки гидротехногенных образований горных предприятий медноколчеданного профиля // Вестн. МГТУ. — 2019. — Т. 17. — № 4. — С. 10 – 17.
4. Викентьев И. В., Молошаг В. П., Юдовская М. А. Формы нахождения и условия концентрирования благородных металлов в колчеданных рудах Урала // Геология рудных месторождений. — 2006. — Т. 48. — № 2. — С. 91 – 125.
5. Технологии обогащения медных и медно-цинковых руд Урала / под общ. ред. В. А. Чантурия, И. В. Шадруновой. — М.: Наука, 2016. — 387 с.
6. Шемякин В. С., Скопов С. В., Цыпин Е. В., Шемякин А. В. Рентгенорадиометрическая сепарация минерального сырья и техногенных образований Уральского региона // Горн. журн. — 2011. — № 4. — С. 29 – 33.
7. Зеленов В. И. Методика исследования золото- и серебросодержащих руд. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1989. — 302 с.
8. Чепуштанова Т. А., Лугунов В. А. Кинетическая модель термического разложения // Докл. НАН Республики Казахстан. — 2007. — № 5. — С. 76 – 80.
9. Борисов В. А., Крайденко Р. И. Переработка цинкосодержащих хлораммонийным методом. URL: http://portal.tpu.ru/SHARED/b/BORISOV/Tab2/Binder1.pdf.
10. Борисов В. А., Крайденко Р. И., Чегринцев С. Н. Взаимодействие сульфида железа (II) и оксида железа (III) с хлоридом аммония и идентификация продуктов реакций // Химия и хим. технология. — 2010. — Т. 53. — № 9. — С. 25 – 27.
11. Борисов В. А. Исследование процесса гидрохлорирования сульфида и оксида цинка хлоридом аммония // Материалы XVI Междунар. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых “Ломоносов”, Москва, 13 – 18 апреля 2009 г. URL: http://www.lomonosov-msu.ru/archive/Lomonosov_2009/28_7.pdf.
12. Борисов, В. А., Дьяченко А. Н., Крайденко Р. И. Взаимодействие хлорида аммония с сульфидом и оксидом меди (II) и идентификация продуктов реакций // Журн. общей химии. — 2011. — Т. 81. — № 7. — С. 1080 – 1082.
13. Ивашенцев Я. И., Тимонова Р. И. Хлорирование серебра и золота и термохимические превращения их хлоридов // Журн. Неорган. химии. — 1967. — Т. XII. — Вып. 8. — С. 2013 – 2016.
14. Зырянов М. Н., Леонов С. Б. Хлоридная металлургия золота. — М.: СП Интермет Инжиниринг, 1997. — 288 с.
15. Медяник Н. Л., Леонтьева Е. В., Муллина Э. Р., Шадрунова И. В. Определение оптимальных параметров термохимической переработки отходов лежалых хвостов флотации медно-цинковых руд хлораммонийными реагентами // Цв. металлы. — 2018. — № 6. — С. 7 – 13.

УДК 66.002.3; 622.7.004.18 

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ КОМПОНЕНТОВ В ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДАХ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ
В. С. Римкевич, А. П. Сорокин, А. А. Пушкин, И. В. Гиренко

Институт геологии и природопользования ДВО РАН,
E-mail: igip@ascnet.ru, пер. Релочный, 1, 675000, г. Благовещенск, Россия

Проведены физико-химические исследования особенностей распределения полезных компонентов при обогащении золошлаковых техногенных отходов предприятий теплоэнергетики. Описана термодинамика и кинетика химических реакций спекания исходного сырья с гидродифторидом аммония при температурах 50 – 200 °С, сублимации гексафторосиликата аммония в температурном интервале 350 – 550 °С, получения наночастиц аморфного кремнезема, микрочастиц глинозема, красного железооксидного пигмента и образования фторида кальция (Ca, Y)F₂, являющегося концентратором редких и других элементов. Разработана эффективная технология обогащения электромагнитной фракции золошлаковых отходов с комплексным извлечением различных полезных компонентов.

Техногенные отходы, комплексная переработка, распределение элементов, эффективный метод, аморфный кремнезем, глинозем, полезные компоненты

DOI: 10.15372/FTPRPI20200315 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сорокин А. П., Савченко И. Ф., Носкова Л. П., Кузьминых В. М., Конюшок А. А., Римкевич В. С., Крапивенцева В. В. Комплексное использование каустобиолитов угольного ряда Дальнего Востока на основе инновационных технологий в области углехимии // ФТПРПИ. — 2018. — № 1. — С. 167 – 177.
2. Лебедев В. В., Рубан В. А., Шпирт М. Я. Комплексное использование углей. — М.: Недра, 1980. — 387 с.
3. Сорокин А. П., Конюшок А. А. Распределение редких металлов и редкоземельных элементов в буроугольных месторождениях Верхнего и Среднего Приамурья // ДАН. — 2018. — № 6. — С. 658 – 661.
4. Делицын Л. М., Власов А. С. Необходимость новых подходов к использованию золы ТЭС // Теплоэнергетика. — 2010. — № 4. — С. 49 – 55.
5. Фомина Е. Ю., Артемова О. С. Исследование возможности переработки золошлаковых отходов ТЭС металлургическими методами // ГИАБ. — 2011. — № 8. — С. 273 – 277.
6. Ковзаленко В. А., Садыков Н. М-К., Абдулвалиев Р. А., Римкевич В. С. Комплексная технология переработки высококремнистого сырья фторидным методом // Обогащение руд. — 2015. — № 5 (359). — С. 54 – 59.
7. Wang W., Lu P., Han L., Zhang C., Su R., Yang C., and Chen J. Diffusion behavior of ammonium group and its interaction mechanisms with intrinsic defects in fused silica, Applied Physics A: Materials Sci. and Proc., 2016, Vol. 122, No. 10. — P. 929 – 937.
8. Крысенко Г. Ф., Эпов Д. Г., Медков М. А., Ситников П. В., Авраменко В. А. Извлечение редкоземельных элементов при гидродифторидном вскрытии лопаритового концентрата // Журн. прикл. химии. — 2018. — Т. 91. — Вып. 10. — С. 1473 – 1479.
9. Shimizu K., Driver G. W., Lusas M., Sparrman T., Shchukarev A., and Boily J.-F. Bifluoride ([HF2]?) formation at the fluoridated aluminium hydroxide/water interface, Dalton Transactions, 2016, Vol. 45, No. 22. — P. 9045 – 9050.
10. Римкевич В. С., Сорокин А. П., Пушкин А. А., Гиренко И. В. Технология комплексной переработки кальцийсодержащего алюмосиликатного сырья // ФТПРПИ. — 2017. — № 4. — С. 165 – 174.
11. O’Hara M. J., Kellogg C. M., Parker C. M., Morrison S. S., Corbey J. F., and Grate J. W. Decomposition of diverse solid inorganic matrices with molten ammonium bifluoride salt for constituent elemental analysis, Chem. Geol., 2017, Vol. 466. — P. 341 – 351.
12. Равдель А. А., Пономарева А. М. Краткий справочник физико-химических величин. — Л.: Химия, 1983. — 234 с.
13. Лидин Р. А., Андреева Л. П., Молочко В. А. Справочник по неорганической химии. — М.: Химия, 1987. — 320 с.
14. Стромберг А. Г., Семченко Д. П. Физическая химия. — М.: Химия, 1999. — 528 с.
15. Федин А. С., Ворошилов Ф. А., Кантаев А. С., Ожерельев О. А. Исследование процесса сублимации гексафторосиликата аммония // Изв. ТПУ. Инжиниринг георесурсов. — 2013. — Т. 323. — № 3. — С. 23 – 27.
16. Demyanova L. P., Rimkevich V. S., and Buynovskiy A. S. Elaboration of nanometric amorphous silica from quartz-based minerals using the fluorination method, J. Fluorine Chemistry, 2011, Vol. 132, No. 12. — P. 1067 – 1071.
17. Arunmtha S., Karthik A., Srither S., Vinoth M., Suriyaprabha R., Manivasakan P., and Rajendran V. Size-dependent physicochemical properties of mesoporous nanosilica produced from natural quartz sand using three different methods, RSC Advances, 2015. Vol. 5, No. 59. — P. 47390 – 47397.
18. Карелин В. А., Карелин А. И. Фторидная технология переработки концентратов редких металлов. — Томск: НТЛ, 2002. — 184 с.

УДК 622.7 

РАЗЛОЖЕНИЕ ФОСФАТОВ ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫМ ОБЖИГОМ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ МОНАЦИТА С ОСТРОВА БАНГКА, ИНДОНЕЗИЯ
Т. Пурванти, М. Сетяджи, В. Астути, И. Пердана, Х. Т. Б. М. Петрус

Университет Gadjah Mada,
E-mail: bayupetrus@ugm.ac.id, ул. Графика, 2, 55281, г. Джокьякарта, Индонезия
Центр технологии ядерных минералов, Национальное агентство по ядерной энергетике,
ул. Лебак Булус Рая, 9, 12440, Пасар Джумат, г. Джакарта, Индонезия
Центр развития науки и технологий, Национальное агентство по ядерной энергетике,
ул. Бабарсари Котак Зщы, 6101, 55281, г. Джокьякарта, Индонезия
Индонезийский научный институт LIPI,
ул. Ир. Сутами Км, 15, Танджунг Бинтанг, Лампунг Селатан, Индонезия

Рассмотрены извлечение редкоземельных элементов из монацита путем разложения фосфатов и процесс их выщелачивания. Проведено разложение фосфатов восстановительным обжигом. Показано, что степень разложения фосфатов, содержащихся в монаците с острова Бангка, повышается с увеличением температуры и весового соотношения NaOH / монацит. С помощью анализа степени разложения по модели “сжимающееся ядро” установлено, что степень разложения выражается уравнением на основе смешанного контроля диффузии через остаточный слой и поверхностную химическую реакцию.

Редкоземельные элементы, монацит, восстановительный обжиг, разложение фосфатов

DOI: 10.15372/FTPRPI20200316 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Anastopoulos I., Bhatnagar A., and Lima E. C. Adsorption of rare earth metals: a review of recent literature, J. Mol. Liq., 2016, Vol. 221. — P. 954 – 962.
2. Blissett R. S. and Rowson N. A. A review of the multi-component utilisation of coal fly ash, Fuel, 2010, Vol. 97. — P. 1 – 23.
3. Wu S., Wang L., L. Zhao L., Zhang P., El-Shall H., Moudgil B., Huang X., and Zhang L. Recovery of rare earth elements from phosphate rock by hydrometallurgical processes — a critical review, Chem. Eng. J., 2018, Vol. 335. — P. 774 – 800.
4. Chen Z. Global rare earth resources and scenarios of future rare earth industry, J. Rare Earths, 2011, Vol. 29, No. 1. — P. 1 – 6.
5. Wulaningsih T., Humaida H., Harijoko A., and Watanabe K. Major element and rare earth elements investigation of merapi volcano, Central Java, Indonesia, Procedia Earth Planet. Sci., 2013, Vol. 6, No. 1949. — P. 202 – 211.
6. Kramadibrata S. Review of the mineral development in Indonesia, Procedia Earth Planet. Sci., 2013, Vol. 6. — P. 6 – 7.
7. Suprapto S. J. Tinjauan tentang unsur tanah jarang, Buletin Sumber Daya Geol., 2009. — P. 36 – 47.
8. Harjanto S., Virdhian S., and Afrilinda E. Characterization of Indonesia rare earth minerals and their potential processing techniques, J. Rare Earth, 2013, Vol. 52. — P. 99 – 108.
9. Hastiawan I., Bings N. H., and Broekaert J. A. C. Development and optimization of pre-concentration procedure of rare earth elements (REEs) in their minerals, using microwave — assisted sample dissolution for ICP-atomic emission spectrometric detection, Procedia Chem., 2015, Vol. 17. — P. 93 – 98.
10. Panda R., Kumari A., Jha M. K., Hait J., Kumar V., Kumar J. R., and Lee J. Y. Leaching of rare earth metals (REMs) from Korean monazite concentrate, J. Ind. Eng. Chem., 2014, Vol. 20, No. 4. — P. 2035 – 2042.
11. Shin D., Kim J., Kim B., Jeong J., and Lee J. Use of phosphate solubilizing bacteria to leach rare earth elements from monazite-bearing ore, Minerals, 2015, Vol. 5, No. 2. — P. 189 – 202.
12. Brisson V. L., Zhuang W. Q., and Alvarez-Cohen L. Bioleaching of rare earth elements from monazite sand, Biotechnol. Bioeng., 2016, Vol. 113, No. 2. — P. 339 – 348.
13. Liao C., Li Z., Zeng Y., Chen J., Zhong L., and Wang L. Selective extraction and recovery of rare earth metals from waste fluorescent powder using alkaline roasting-leaching process, J. Rare Earths, 2017, Vol. 35, No. 10. — P. 1008 – 1013.
14. Kumari A., Panda R., Jha M. K., Kumar J. R., and Lee J. Y. Process development to recover rare earth metals from monazite mineral: a review, J. Miner. Eng., 2015, Vol. 79. — P. 102 – 115.
15. Levenspiel O. Chemical reaction engineering, New Jersey, John Wiley & Sons, 1999, Vol. 38.

ГОРНАЯ ЭКОЛОГИЯ И НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЕ

УДК 504.064 

ИНДИКАТОРЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ТЕРРИТОРИЙ РАЗМЕЩЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ГОРНОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Г. В. Калабин

Институт проблем комплексного освоения недр им. акад. Н. В. Мельникова РАН,
Е-mail: kalabin.g@gmail.com, Крюковский тупик, 41, 111020, г. Москва, Россия

Дается методологическое обоснование оценки экологической устойчивости территорий размещения предприятий горнопромышленного комплекс на основе установления механизма взаимодействия природной и технической подсистем. Приводится перечень и значения необходимых измеряемых индикаторов экологической устойчивости территорий для дифференциации промышленных предприятий по степени экологической опасности.

Горнопромышленный комплекс, территории, экологическая устойчивость, измеряемые индикаторы, природные и технические подсистемы

DOI: 10.15372/FTPRPI20200317 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Selenella Sala, Biagio Ciaffo, and Peter Nijkamp. A systemic framework for sustainability assessment, J. Ekological Economics, November, 2015, Vol. 119. — P. 314 – 235.
2. Verheem R. Recommendations for sustainability assessment in the Netherlands. In commission for EIA, Environmental Impact Assessment in the Netherlands Views from the Commission for EIA in 2002.
3. Рубанов И. Н., Тикунов В. С. Методология оценки экологической составляющей устойчивого развития и состояния окружающей среды в российских условиях // Материалы Междунар. конф. “Устойчивое развитие территорий: ГИС и практический опыт” ИнтеКарто / ИнтерГИС 11. — Ставрополь, Душанбе, Будапешт, 2005. — С. 206 – 214.
4. Трубецкой К. Н., Галченко Ю. П. Геоэкология освоения недр Земли и экогеотехнологии разработки месторождений. — М.: Научтехлитиздат, 2015. — 435 с.
5. Мандель И. Д. Кластерный анализ. — М.: Финансы и статистика, 1988. — 176 с.
6. Калабин Г. В., Галченко Ю. П. Методология количественной оценки нарушенности территорий по данным сопряженного дистанционного и наземного мониторинга и ее апробация // Экол. системы и приборы. — 2007. — № 2. — С. 10 – 16.
7. Калабин Г. В. Количественная экологическая оценка техногенных воздействий на территорию размещения горнодобывающих предприятий по ответной реакции биоты // ФТПРПИ. — 2018. — № 3. — С. 168 – 177.
8. Барталев С. А, Егоров В. А., Ершов Д. В., Исаев А. С., Лупян Е. А., Плотников Д. Е., Уваров И. А. Спутниковое картографирование растительного покрова России по данным спектрорадиометра MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования. — 2011. — Т. 8. — № 4. — С. 285 – 302.

НОВЫЕ МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ В ГОРНОМ ДЕЛЕ

УДК 622.5 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД В ПОРОДАХ СКЛОНА С ПОМОЩЬЮ ФИЗИЧЕСКОЙ И ЧИСЛЕННОЙ МОДЕЛЕЙ
М. Джасвал, Р. К. Синха, Ф. Сен

Индийский институт технологий,
Е-mail: rksinha@iitism.ac.in, 826004, г. Дханбад, Джаркханд, Индия

Рассмотрено влияние уровня грунтовых вод на устойчивость склонов. Для установления механизма фильтрации воды в породах склона разработан экспериментальный лабораторный стенд, включающий имитационную модель отвала из грунтового материала и отражающий фактические параметры и геометрию отвалов вскрышных пород, возведенных выше нулевой линии с углом наклона основания 0 – 5°. Выполнено сравнение результатов определения поверхности грунтовых вод физическим моделированием и численными расчетами в среде программного обеспечения SEEP/W.

Поверхность грунтовых вод, подземные воды, фильтрация, напор, склон, отвал, насыпь, физическое и численное моделирование, фильтрационный расчет, сравнение, устойчивость

DOI: 10.15372/FTPRPI20200318 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Silveira F. A., Gama E. M., Dixon K. W., and Cross A. T. Avoiding tailings dam collapses requires governance, partnership and responsibility, J. Biodiversity and Conservation, 2019, Vol. 28, No. 7. — P. 1933 – 1934.
2. Wu T. and Qin J. Experimental study of a tailings impoundment dam failure due to overtopping, J. Mine Water and the Environment, 2018, Vol. 37, No. 2. — P. 272 – 280.
3. Davies M. P. Tailings impoundment failures are geotechnical engineers listening, J. Geotech. News Vancouver, 2002, Vol. 20, No. 3. — P. 31 – 36.
4. Norton P. J. Groundwater problems in surface coal mining in Scotland, J. Mine Water, 1982, Vol. 1, No. 1. — P. 17 – 24.
5. Libicki J. Changes in the groundwater due to surface mining, J. Mine Water, 1982, Vol. 1, No. 1. — P. 25 – 30.
6. Yan Z. L., Wang J. J., and Chai H. J. Influence of water level fluctuation on phreatic line in silty soil model slope, J. Eng. Geol., 2010, Vol. 113, No. 1 – 4. — P. 90 – 98.
7. Mironenko V. and Strelsky F. Hydrogeomechanical problems in mining, J. Mine Water and the Environment, 1993, Vol. 12, No. 1. — P. 35 – 40.
8. Fraile del Rio J. Hydrogeological model of aitik mine using leapfrog geo software, Dissertation, Lulea University of Technology, 2015.
9. Pak A. and Nabipour M. Numerical study of the effects of drainage systems on saturated, Unsaturated Seepage and Stability of Tailings Dams, J. Mine Water and the Environment, 2017, Vol. 36, No. 3. — P. 341 – 355.
10. Schnellmann R., Busslinger M., Schneider H. R., and Rahardjo H. Effect of rising water table in an unsaturated slope, J. Eng. Geol., 2010, Vol. 114, No. 1 – 2. — P. 71 – 83.
11. Rahardjo H., Nio A. S., Leong E. C., and Song N. Y. Effects of groundwater table position and soil properties, J. Geotech. and Geoenvironmental Eng., 2010, Vol. 136, No. 11. — P. 1555 – 1564.
12. Johansson J. Impact of water-level variations on slope stability, Dissertation, Lulea Tekniska Universitet, 2014.
13. Tesarik D. R. and Kealy C. D. Estimating horizontal drain design by the finite-element and finite-difference methods, J. Mine Water, 1984, Vol. 3, No. 3. — P. 1 – 18.
14. Kealy C. D. and Williams R. E. Flow through a tailings pond embankment, J. Water Resources Res., 1971, Vol. 7, No. 1. — P. 143 – 154.
15. Reed S. M. and Singh R. N. Groundwater recovery problems associated with opencast mine backfills in the United Kingdom, J. Mine Water, 1986, Vol. 5, No. 2. — P. 47 – 73.
16. Vutukuri V. S. and Singh R. N. Mine inundation-case histories, J. Mine Water and the Environment, 1995, Vol. 14, No. 1. — P. 107 – 130.
17. Mandzic H. Mine water risk in open pit slope stability, J. Mine Water and the Environment, 1992, Vol. 11, No. 4. — P. 35 – 42.
18. Brawner C. O. Control of groundwater in surface mining, J. Mine Water, 1982, Vol. 1, No. 1. — P. 1 – 16.
19. Upadhyay O. P., Sharma D. K., and Singh D. P. Factors affecting stability of waste dumps in mines, J. Surface Min., Reclamation and Environment, 1990, Vol. 4, No. 3. — P. 95 – 99.
20. Haber S. and Mauri R. Boundary conditions for Darcy’s flow through porous media, J. Multiphase Flow., 1983, Vol. 9, No. 5. — P. 561 – 574.
21. Reddi L. N. Seepage in soils: principles and applications, John Wiley & Sons, 2003.
22. Osuji S. O. and Adegbemileke S. A. Phreatic line and pore pressure stresses in zoned rock fill dam, Asian J. Sci. Tech., 2015, Vol. 6, No. 5. — P. 1447 – 1454.
23. Wooding R. A. and Chapman T. G. Groundwater flow over a sloping impermeable layer: Application of the Dupuit – Forchheimer assumption, J. Geoph. Res., 1966, Vol. 71, No. 12. — P. 2895 – 2902.
24. Kovács G. Seepage hydraulics, Elsevier, 2011, Vol. 10.
25. Youngs E. G. An examination of computed steady-state water-table heights in unconfined aquifers: Dupuit – Forchheimer estimates and exact analytical results, J. Hydrology, 1990, Vol. 119, No. 1 – 4. — P. 201 – 214.
26. Stephenson D. J. Rockfill in hydraulic engineering, Elsevier, 1979, Vol. 27.
27. Irzooki R. H. and Jamel A. A. J. Experimental study of characteristics of top seepage line through homogenous earth dam using Hele-Shaw model, Int. J. Rev. of Civ. Eng., 2012, Vol. 3, No. 6. — P. 480.
28. Fredlund D. G. and Rahardjo H. Soil mechanics for unsaturated soil, John Wiley & Sons, 1993.
29. Smith G. N. S. Elements of soil mechanics, John Wiley & Sons, 1988.
30. Jia G. W., Zhan T. L. T., Chen Y. M., and Fredlund D. G. Performance of a large-scale slope model subjected to rising and lowering water levels, J. Eng. Geol., 2009, Vol. 106, No. 1 – 2. — P. 92 – 103.
31. Chapuis R. P. and Aubertin M. A simplified method to estimate saturated and unsaturated seepage through dikes under steady-state conditions, Canadian Geotech. J., 2002, Vol. 38, No. 6. — P. 1321 – 1328.
32. Neuman S. P. and Witherspoon P. A. Finite element method of analyzing steady seepage with a free surface, J. Water Resources Res., 1970, Vol. 6, No. 3. — P. 889 – 897.
33. Sun G., Yang Y., Cheng S., and Zheng H. Phreatic line calculation and stability analysis of slopes under the combined effect of reservoir water level fluctuations and rainfall, Canadian Geotech. J., 2016, Vol. 54, No. 5. — P. 631 – 645.
34. Bardet J. P. and Tobita T. A practical method for solving free-surface seepage problems, J. Computers and Geotech., 2002, Vol. 29, No. 6. — P. 451 – 475.
35. Pham H. T., Oo H. Z., and Jing C. Stability of slope and seepage analysis in earth dam using numerical finite element model, J. Study Civ. Eng. Arch., 2013, Vol. 2. — P. 104 – 108.
36. Papagianakis A. T. and Fredlund D. G. A steady state model for flow in saturated-unsaturated soils, Canadian Geotech. J., 1984, Vol. 21, No. 3. — P. 419 – 430.
37. Song Z., Ma T., and Zhao Z. Stability analysis of tailing dam based on Geo-studio, Int. Conf. on Architectural, Civil and Hydraulics Eng., Atlantis Press, 2015.
38. Huanga Ganghai and Hao Wang A. C. A. Dam phreatic line simulation on FLAC 3D: a case study, J. App. Mech. and Materials, 2013, Vol. 356. — P. 407 – 410.
39. Giglou A. N., Giglou T. N., and Minaei A. Seepage through earth dam, Life Sci. J., 2013, Vol. 10, No. 2.
40. Geoslope International, Seepage Modeling with SEEP/W, Geostudio Helpfile, 2010.

  Версия для печати