ФТПРПИ №5, 2020. Аннотации.

ГЕОМЕХАНИКА

УДК 622.812:622.814:533 

СНИЖЕНИЕ УДАРНО-ВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ОТ ВЗРЫВА В ГОРНОЙ ВЫРАБОТКЕ ИЗМЕНЕНИЕМ ПРОНИЦАЕМОСТИ ЗАЩИТНЫХ ПРЕГРАД
В. М. Фомин, Б. В. Постников, В. А. Колотилов

Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН,
Е-mail: fomin@itam.nsc.ru, ул. Институтская, 4/1, 630090, г. Новосибирск, Россия

В рамках равновесной невязкой постановки проведено численное моделирование прохождения ударной волны по выработке с расположенными в ней проницаемыми преградами. Исследованы наклонные и дуговые преграды, пористость преград варьировала в диапазоне от 0 до 0.8. Наклонные и дуговые преграды снижают нагрузку на конструкцию преграды при прохождении фронта ударной волны за счет формирования косой или радиальной, в случае с дуговой преградой, отраженной ударной волны. С увеличением пористости преграды нагрузка дополнительно может быть снижена, однако преграды с высокой проницаемостью снижают эффективность работы заслона, что подтверждается повышенным перепадом давления на ударно-волновом фронте после прохождения им заслона.

Ударная волна, горная выработка, взрыв, проницаемая преграда

DOI: 10.15372/FTPRPI20200501 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Курленя М. В., Скрицкий В. А. Взрывы метана на высокопроизводительных участах угольных шахт и причины их возникновения // ФТПРПИ. — 2017. — № 5. — С. 71 – 78.
2. Шалаев В. С., Шалаев Ю. В., Флоря Н. Ф. Взрывозащита горных выработок угольных шахт. Концепция // Уголь. — 2014. — № 9. — С. 82 – 85.
3. Шалаев В. С., Шалаев Ю. В., Флоря Н. Ф. Средства взрывозащиты горных выработок угольных шахт и их испытания // Безопасность труда в пром-сти. — 2015. — № 5. — С. 46 – 49.
4. Фомин В. М., Постников Б. В., Колотилов В. А., Шалаев В. С., Шалаев Ю. В., Флоря Н. Ф. Моделирование ударно-волновых процессов в выработке с проницаемыми преградами // Физико-технические проблемы добычи полезных ископаемых. — 2019. — № 1. — С. 22 – 28.
5. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. — М.: Машиностроение, 1992. 672 с.

УДК 539.42 

РАЗРУШЕНИЕ ТОЛСТОСТЕННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ТЕЛ МЕТОДОМ ГИДРОРАЗРЫВА
М. А. Леган, В. А. Блинов, А. Г. Демешкин, А. Ю. Ларичкин, А. Н. Новоселов

Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН,
Е-mail: larichking@gmail.com, просп. Академика Лаврентьева, 15, 630090, г. Новосибирск, Россия

Проведено экспериментальное исследование гидроразрыва толстостенных цилиндров с центральным круговым отверстием из материала GF-177 на основе цемента. Определены предельные напряжения при четырех видах напряженного состояния: одноосном сжатии и растяжении, испытании методом бразильской пробы, гидроразрыве. Результаты бразильского теста, сжатия прямоугольных параллелепипедов и круглых цилиндров использовались для оценки предельного давления при гидроразрыве образцов. Установлен критический коэффициент интенсивности напряжений. Проведено сравнение результатов расчетов предельного давления с аналитическими значениями на основе решения Ламе и экспериментальными данными. Описано влияние интервала выдержки на прочность.

Гидроразрыв, хрупкое разрушение, нелокальный критерий прочности

DOI: 10.15372/FTPRPI20200502 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Haimson B. C. Scale effects in rock stress measurements, Scale effects in rock masses, Proc. 1st Int. Workshop on scale effects in rock masses, Loen, Norway, 7 – 8 June 1990, Rotterdam, Brookfield, Balkema, 1990. — P. 89 – 101.
2. Haimson B. C. and Zhao Z. Effect of borehole size and pressurization rate on hydraulic fracturing breakdown pressure, Rock mechanics as a multidisciplinary science, Proc. 32nd US Symp., Norman, 10 – 12 July 1991, Rotterdam, Balkema, 1991. — P. 191 – 199.
3. Cuisiat F. D. and Haimson B. C. Scale effects in rock mass stress measurements, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 1992, Vol. 29, No. 2. — P. 99 – 117.
4. Сукнев С. В. Разрушение квазихрупкого геоматериала с круговым отверстием при неравномерно распределенном сжатии // ПМТФ. — 2019. — Т. 60. — № 6. — С. 162 – 172.
5. Сукнев С. В. Хрупкое и квазихрупкое разрушение геоматериалов с круговым отверстием при неравнокомпонентном сжатии // ФТПРПИ. — 2020. — № 2. — С. 19 – 30.
6. Whitney J. M. and Nuismer R. J. Stress fracture criteria for laminated composites containing stress concentrations, J. Compos. Mater., 1974, Vol. 8, No. 3. — P. 253 – 265.
7. Леган М. А. О взаимосвязи градиентных критериев локальной прочности в зоне концентрации напряжений с линейной механикой разрушения // ПМТФ. — 1993. — Т. 34. — № 4. — С. 146 – 154.
8. Леган М. А. Определение разрушающей нагрузки, места и направления разрыва с помощью градиентного подхода // ПМТФ. — 1994. — Т. 35. — № 5. — С. 117 – 124.
9. Ефимов В. П. Испытания горных пород в неоднородных полях растягивающих напряжений // ПМТФ. — 2013. — Т. 54. — № 5. — С. 199 – 209.
10. Ефимов В. П. Определение прочности горных пород на растяжение по результатам испытаний дисковых образцов с центральным отверстием // ФТПРПИ. — 2016. — № 5. — С. 54 – 60.
11. Ефимов В. П. Особенности разрушения образцов хрупких горных пород при одноосном сжатии с учетом характеристик зерен // ФТПРПИ. — 2018. — № 2. — С. 18 – 25.
12. Филоненко-Бородич М. М. Курс сопротивления материалов. Т. 2. — M.: Гостехиздат, 1949. — 528 с.
13. Новиков Н. В., Майстренко А. Л. Трещиностойкость кристаллических и композиционных сверхтвердых материалов // Физико-химическая механика материалов. — 1983. — T. 19. — № 5. — С. 46 – 53.
14. Крауч С., Старфилд А. Методы граничных элементов в механике твердого тела. — М.: Мир, 1987. — 328 с.
15. Шеремет А. С., Леган М. А. Применение градиентного критерия прочности и метода граничных элементов к плоской задаче о концентрации напряжений // ПМТФ. — 1999. — Т. 40. — № 4. — С. 214 – 221.
16. Леган М. А., Блинов В. А. Расчет на прочность цилиндров с отверстием при совместном использовании метода граничных элементов и нелокальных критериев разрушения // Вычислительная механика сплошных сред. — 2017. — Т. 10. — № 3. — С. 332 – 340.
17. Blinov V. А. and Legan M. A. Hydraulic fracturing of cylindrical concrete bodies in a non-uniform stress field, J. of Physics, Conf. Series, 2019, Vol. 1268. — Art. 012010.

УДК 622.02:539.2 

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТЕЙ УПРУГИХ ВОЛН В ГОРНЫХ ПОРОДАХ РАЗЛИЧНОЙ ПОРИСТОСТИ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОМ И ТЕРМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ ПО ДАННЫМ ЛАБОРАТОРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
П. В. Николенко, В. Л. Шкуратник, М. Д. Чепур

Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”,
E-mail: ftkp@mail.ru, Ленинский проспект, 4, 119049, г. Москва, Россия

Исследованы два типа известняка различной пористости, подвергнутые термической и механической нагрузке. Установлено, что увеличение осевой нагрузки приводит к росту скоростей упругих волн, повышение температуры — к их уменьшению. Высокие температуры способствуют увеличению приращения скоростей продольных и поперечных волн с ростом механической нагрузки, что повышает акустическую тензочувствительность породы. Спектральные исследования зарегистрированных сигналов показали, что повышение температуры вызывает смещение спектральных максимумов в низкочастотную область. Выявлена связь между размером пор и частотой затухания ультразвукового сигнала. Разработаны новые подходы к управлению акустической тензочувствительностью горных пород и повышению надежности измерений напряжений для обеспечения устойчивости подземных сооружений.

Горная порода, пористость, ультразвук, температура, продольная волна, поперечная волна, одноосная нагрузка

DOI: 10.15372/FTPRPI20200503 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Christaras B., Auger F., and Mosse E. Determination of the moduli of elasticity of rocks, Comparison of the ultrasonic velocity and mechanical resonance frequency methods with direct static methods, Materials and Structures, 1994, 27 (4). — P. 222 – 228.
2. Gurevich B., Makarynska D., and Pervukhina M. Ultrasonic moduli for fluid-saturated rocks: Mavko-Jizba relations rederived and generalized, Geophysics, 2009, 74 (4). — P. 25 – 30.
3. Yasar E. and Erdogan Y. Correlating sound velocity with the density, compressive strength and Young’s modulus of carbonate rocks, Int. J. of Rock Mech. and Min. Sci., 2004, 41. — P. 871 – 875.
4. Kahraman S. Evaluation of simple methods for assessing the uniaxial compressive strength of rock, Int. J. of Rock Mech. and Min. Sci., 2001, 38. — P. 981 – 994.
5. Karakul H. and Ulusay R. Empirical correlations for predicting strength properties of rocks from P-wave velocity under different degrees of saturation, J. Rock Mech. and Rock Eng., 2013, 46. — P. 981 – 999.
6. Назарова Л. А., Назаров Л. А., Голиков Н. А. Оценка реологических свойств пород-коллекторов пластов Баженовской свиты по данным термобарических испытаний // ФТПРПИ. — 2017. — № 3. — С. 22 – 28.
7. O’Connell R. J. and Budiansky B. Seismic velocities in dry and saturated cracked solids, J. Geophys. Res., 1974, 79. — P. 5412 – 5426.
8. Takato T. and Masanobu O. Changes in crack density and wave velocity in association with crack growth in triaxial tests of Inada granite, J. Geophys. Res., 2005, 110 (5). — P. 1 – 14.
9. Johnston J. E. and Christensen N. I. Seismic anisotropy of shales, J. Geophys. Res., 1995, 100. — P. 5991 – 6003.
10. Kim H., Cho J. W., Song I., and Min K. B. Anisotropy of elastic moduli, P-wave velocities, and thermal conductivities of Asan Gneiss, Boryeong Shale, and Yeoncheon Schist in Korea, Eng. Geology, 2012. — Vol. 147 – 148. — P. 68–77.
11. Gladwin M. T. and Stagey F. D. Ultrasonic pulse velocity as a rock stress sensor, Tectonophysics, 1974, 21 (1 – 2). — P. 39 – 45.
12. Gladwin M. T. Ultrasonic stress monitoring in underground mining, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci. and Geomechanics Abstracts,1982, 19 (5). — P. 221 – 228.
13. Tian J. and Wang E. Ultrasonic method for measuring in-situ stress based on acoustoelasticity theory. Yanshilixue Yu Gongcheng Xuebao, Chinese J. of Rock Mech. and Eng., 2006, 25 (SUPPL. 2). — P. 3719 – 3724.
14. Захаров В. Н., Назарова Л. А., Протасов М. И., Назаров Л. А., Панов А. В., Аверин А. П. Оценка горизонтальных компонент внешнего поля напряжений шахты “Воркутинская” по данным сейсмической томографии // ФТПРПИ. — 2017. — № 6. — P. 23 – 31.
15. Punturo R., Kern H., Cirrincione R., Mazzoleni P., and Pezzino A. P- and S-wave velocities and densities in silicate and calcite rocks from the Peloritani Mountains, Sicily (Italy): The effect of pressure, temperature and the direction of wave propagation, Tectonophysics, 2005, 409 (1 – 4). — P. 55 – 72.
16. Motra H. B. and Zertani S. Influence of loading and heating processes on elastic and geomechanical properties of eclogites and granulites, J. Rock Mech. and Geotech. Eng., 2018, 10 (1). — P. 127 – 137.
17. Scheu B., Kern H., Spieler O., and Dingwell D. B. Temperature dependence of elastic P- and S-wave velocities in porous Mt. Unzen dacite, J. of Volcanology and Geothermal Res., 2006, 153 (1 – 2 SPEC. ISS.). — P. 136 – 147.
18. Николенко П. В., Шкуратник В. Л. Установка для ультразвуковых измерений на образцах геоматериалов в условиях термобарических воздействий // ГИАБ. — 2019. — № 5. — С. 89 – 96.
19. Николенко П. В. Методические вопросы установления влияния термобарических воздействий на скорость распространения ультразвуковых колебаний в горных породах // ГИАБ. — 2019. — № 9. — С. 160 – 167.
20. Chen X. and Xu Z. The ultrasonic P-wave velocity-stress relationship of rocks and its application, Bull. of Eng. Geology and the Environment, 2017, 76 (2). — P. 661 – 669.
21. Motra H. B. and Stutz H. H. Geomechanical rock properties using pressure and temperature dependence of elastic P- and S-wave velocities, Geotech. and Geol. Eng., 2018, 36 (6). — P. 3751 – 3766.
22. Qi K. and Tan Z. Experimental study on acoustoelastic character of rock under uniaxial compression, Geotech. and Geol. Eng., 2018, 36 (1). — P. 247 – 256.
23. Cheng W., Ba J., Fu L.-Y., and Lebedev M. Wave-velocity dispersion and rock microstructure, J. Petroleum Sci. and Eng., 2019, Vol. 183. — 106466.
24. Archilha N. L., Missagia R. M., Hollis C., De Ceia mar, McDonald S. A., Lima Neto I. A., Eastwood D. S., and Lee P. Permeability and acoustic velocity controlling factors determined from x-ray tomography images of carbonate rocks, AAPG Bulletin, 2016, 100 (8). — P. 1289 – 1309.
25. Jaeger J. C., Cook N. G. W., and Zimmerman R. W. Fundamentals of rock mechanics, 4th edn., London, Chapman & Hall, 2007. — P. 488.
26. Santos C. A., Urdaneta V., Jaimes G., and Trujillo L. Ultrasonic spectral and complexity measurements on brine and oil saturated Rocks, Rock Mech. and Rock Eng., 2010, 43 (3). — P. 351 – 359.
27. Shamina O. G. and Palenov A. M. Elastic wave spectra and fracture. Izvestiya — Physics of the Solid Earth., 2000, 36 (3). — P. 196 – 203.
28. Remy J.-M., Bellanger M., and Homand-Etienne F. Laboratory velocities and attenuation of P-waves in limestones during freeze-thaw cycles, Geophysics, 1994, 59 (2). — P. 245 – 251.
29. Chen X. and Xu Z. The ultrasonic P-wave velocity-stress relationship of rocks and its application. Bull. of Eng. Geology and the Environment, 2017, 76 (2). — P. 661 – 669.
30. Katsuki D., Gutierrez M., and Almrabat A. Stress-dependent elastic wave velocity of microfractured sandstone, Int. J. for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 2014, 38 (5). — P. 441 – 456.
31. Zheng G. P. and Zhao X. D. Experimental study on change in acoustic wave velocity when rock is loading. Dongbei Daxue Xuebao, J. of Northeastern University, 2009, 30 (8). — P. 1197 – 1200.
32. Kern H. Elastic wave velocities and constants of elasticity of rocks at elevated pressures and temperatures. In: Hellwege K.-H. (Ed.), Landolt-Boernstein, 1982. — P. 99 – 140.
33. Mavko G. M., Mukerji T., and Dvorkin J. The rock physics handbook: tools for seismic analysis of porous media, Cambridge, Cambridge University Press, 2009. — P. 524.
34. Sarout J. Impact of pore space topology on permeability, cut-off frequencies and validity of wave propagation theories, Geophysical J. Int., 2012, 189 (1). — P. 481 – 492.
35. Ren W., Xu J, Zhang Z., and Liu Y. Wavelet packet analysis on acoustic spectral characteristics of geopolymeric concrete after elevated temperature, Jianzhu Cailiao Xuebao, J. of Building Materials, 2014, 17 (2). — P. 284 – 290.

УДК 532.685 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГЕОМАТЕРИАЛОВ В НЕОДНОРОДНОМ ПОЛЕ НАПРЯЖЕНИЙ
Л. А. Назарова, Н. А. Голиков, А. А. Скулкин, Л. А. Назаров

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

Теоретически обоснована и апробирована в лабораторных условиях методика исследования анизотропной проницаемости геоматериалов, обусловленной неоднородным напряженным состоянием. Проведены фильтрационные испытания на цилиндрических образцах из мелкозернистого песка и криогеля с центральным отверстием, подвергающимся диаметральному сжатию, измерен стационарный расход на различных участках боковой поверхности. Сформулирована и показана разрешимость обратной коэффициентной задачи определения эмпирической зависимости проницаемости от эффективных напряжений.

Лабораторный эксперимент, искусственный геоматериал, цилиндрический образец с центральным отверстием, диаметральное сжатие, проницаемость, расход, неоднородное напряженное состояние, обратная задача

DOI: 10.15372/FTPRPI20200504 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Okotie S. and Ikporo B. Reservoir engineering: fundamentals and applications, Springer, Cham, 2019. — 416 p.
2. Cosse R. Basics of reservoir engineering: oil and gas field development techniques, Editions Technip., 1993. — 374 p.
3. Fjaer E., Holt R. M., Raaen A. M., and Horsrud P. Petroleum related rock mechanics, Elsevier Sci., 2008, Vol. 53. — 514 p.
4. Zoback M. D. and Kohli A. H. Unconventional reservoir geomechanics: shale gas, tight oil, and induced seismicity, Cambridge University Press, 2019. — 496 р.
5. Назарова Л. А., Назаров Л. А., Эпов М. И., Ельцов И. Н. Эволюция геомеханических и электрогидродинамических полей в массиве горных пород при бурении глубоких скважин // ФТПРПИ. — 2013. — № 5. — С. 37 – 49.
6. Jia C., Xu W., Wang H., Wang R., Yu J., and Yan L. Stress dependent permeability and porosity of low-permeability rock, J. of Central South University, 2017, Vol. 24. — P. 2396 – 2405.
7. Berryman J. G. Effective stress for transport properties of inhomogeneous porous rock, J. of Geoph. Res., Solid Earth, 1992, Vol. 97 (B12). — P. 17409 – 17424.
8. Holt R. M. Permeability reduction induced by a nonhydrostatic stress field, SPE Formation Evaluation, 1990, No. 12. — Р. 444 – 448.
9. Ghabezloo S., Sulem J., Guedon S., and Martineau F. Effective stress law for the permeability of a limestone, Int. J. of Rock Mech. and Min. Sci., 2009, Vol. 46. — P. 297 – 306.
10. Ma J. Review of permeability evolution model for fractured porous media, J. of Rock Mech. and Geotech. Eng., 2015, Vol. 7, No. 3. — P. 351 – 357.
11. Назарова Л. А., Назаров Л. А. Эволюция напряжений и проницаемости трещиновато-пористого породного массива в окрестности добычной скважины // ФТПРПИ. — 2016. — № 3. — С. 11 – 19.
12. Hsu C. S. and Robinson P. R. Petroleum science and technology, Springer, 2019. — 489 p.
13. Ahmed T. H. Reservoir engineering handbook, Gulf Prof. Publish., 2019. — 1524 p.
14. Дахнов В. Н. Геофизические методы определения коллекторских свойств и нефтегазонасыщения горных пород. — М.: Недра, 1985. — 310 с.
15. Ельцов И. Н., Назаров Л. А., Назарова Л. А., Нестерова Г. В., Эпов М. И. Интерпретация геофизических измерений в скважинах с учетом гидродинамических и геомеханических процессов в зоне проникновения // ДАН. — 2012. — Т. 445. — № 6. — С. 671 – 674.
16. Кошляк В. А. Гранитоидные коллекторы нефти и газа. — Уфа: Тау, 2002. — 256 с.
17. Alpak F. O., Torres-Verdin C., and Habashy T. M. Petrophysical inversion of borehole array-induction logs, Part I. Numerical examples, Geophysics, 2006, Vol. 71, No. 4. — P. F101 – F119.
18. Glinskikh V. N., Nesterova G. V., and Epov M. I. Forward modeling and inversion of induction logs from shaly sand reservoirs using petrophysical conductivity models, Russian Geol. and Geoph., 2014, Vol. 55, No. 5 – 6. — P. 793 – 799.
19. Dussan V. E. B., Anderson B. I., and Auzerais F. M. Estimating vertical permeability from resistivity logs, Society of Petrophysicists and Well-Log Analysts.Schlumberger-Doll Res., 1994. — P. 1 – 25.
20. Her-Yuan C., Hidayati D. T., and Teufel L. W. Estimation of permeability anisotropy and stress anisotropy from interference testing, SPE Annual Tech. Conf. and Exhibition, 1998. SPE-49235-MS.
21. Imai T., Kamoshida N., Yamaguchi S., and Sugimoto F. New permeability test based on falling head method in rock core, Int. J. Soc. Mater. Eng. Resour., 2010, Vol. 17, No. 1. — P. 78 – 85.
22. Назарова Л. А., Назаров Л. А. Геомеханические и гидродинамические поля в продуктивном пласте в окрестности скважины с учетом зависимости фильтрационных свойств пород от эффективных напряжений // ФТПРПИ. — 2018. — № 4. — С. 11 – 20.
23. Romenski E., Reshetova G., Peshkov I., and Dumbser M. Modeling wavefields in saturated elastic porous media based on thermodynamically compatible system theory for two-phase solid-fluid mixtures, Computers and Fluids, 2020, Vol. 206. — P. 104587.
24. Назарова Л. А., Назаров Л. А., Голиков Н. А., Скулкин А. А. Зависимость проницаемости геоматериалов от напряжений по данным лабораторных экспериментов на цилиндрических образцах с центральным отверстием // ФТПРПИ. — 2019. — № 5. — С. 18 – 25.
25. ГОСТ 26450.2–85. Породы горные. Метод определения коэффициента абсолютной газопроницаемости при стационарной и нестационарной фильтрации.
26. Coussy O. Mechanics and physics of porous solids, John Wiley & Son Ltd., 2010. — 281 p.
27. Назарова Л. А., Назаров Л. А., Козлова М. П. Роль дилатансии в формировании и эволюции зон дезинтеграции в окрестности неоднородностей в породном массиве // ФТПРПИ. — 2009. — № 5. — С. 3 – 12.
28. Samarskii A. A. The theory of difference schemes, Marcel Dekker Inc., 2001. — 761 p.
29. Jaeger J. C., Cook N. G. W., and Zimmerman R. Fundamentals of rock mechanics, Wiley-Blackwell, 2007. — 488 p.
30. Cosan A. Measuring permeability anisotropy: The latest approach, Oilfield Rev., 1994, Vol. 6, No. 4. — P. 24 – 35.
31. Коровин М. О. Специализированный анализ керна для изучения анизотропии коллекторов нефти и газа // Геофизика. — 2014. — Т. 324. — № 1. — С. 87 – 92.

УДК 539.3 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ФОРМ ЦЕЛИКОВ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК С ПРИМЕНЕНИЕМ КРИТЕРИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ЛЕЙБЕНЗОНА – ИШЛИНСКОГО
А. И. Чанышев

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: a.i.chanyshev@gmail.com, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Новосибирский государственный университет экономики и управления,
ул. Каменская, 56, 630099, г. Новосибирск, Россия

Решена задача определения формы целиков шахтных выработок, не теряющих устойчивость в виде образования “бочки” при любых значениях сжимающей нагрузки. Применяется известный критерий потери устойчивости Лейбензона – Ишлинского для исследования цилиндрических конструкций. Получены граничные условия задачи и ее решение: упругость в виде зависимости критической нагрузки от отношения геометрических размеров целика (радиуса целика к его высоте). Найденная асимптота решения связывается с оптимальной формой целиков.

Потеря устойчивости целика, критическая нагрузка, упругость, оптимальные формы

DOI: 10.15372/FTPRPI20200505 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алыменко Д. Н., Соловьев В. А., Аптуков В. Н., Котляр Е. К. О видах крепи сопряжений шахтных стволов и приствольных выработок в соляных породах // ФТПРПИ. — 2018. — № 1. — С. 46 – 54.
2. Шанкар В., Кумар Д., Субрахманьям Д. С. Влияние подземных выработок на напряженное состояние массива горных пород // ФТПРПИ. — 2019. — № 2. — С. 43 – 48.
3. Euler L. ‘Sur la forces des colonnes’ Memoires de l’Academie Royale des Sciences et Belles Lettres, Berlin, 13 (1757). — P. 252 – 282.
4. Лейбензон Л. С. О применении гармонических функций к вопросу об устойчивости сферической и цилиндрической оболочек // Собр. тр. — М., 1951. — Т. 1. — C. 50 – 85.
5. Ишлинский А. Ю. Рассмотрение вопросов об устойчивости равновесия упругих тел с точки зрения математической теории упругости // Украинский математический журнал. — 1954. — Т. 6. — № 2. — C. 140 – 146.
6. Ершов Л. В. Об устойчивости упруго-пластического равновесия в задачах горного давления: автореф. дис. … д-ра техн. наук. — М.: Моск. ин-т радиоэлектроники и горной электромеханики, 1964. — 15 с.
7. Алимжанов М. Т. О постановке задачи устойчивости стенок глубоких скважин // ДАН. — 1992. — Т. 325. — № 3. — C. 445 – 449.
8. Алимжанов М. Т. Устойчивость равновесия тел и задачи механики горных пород. — Алма-Ата: Наука, 1982. — 270 с.
9. Гузь А. Н. Основы трехмерной теории устойчивости деформируемых тел. — К.: Высш. шк., 1986. — 512 с.
10. Рекач В. Г. Руководство к решению задач по теории упругости. — М.: Высша. шк., 1977. — 216 с.
11. Корн Г. А., Корн Т. М. Справочник по математике для научных работников и инженеров. — М.: Наука, 1974. — 832 с.
12. Барон Л. И., Логунцов Б. М., Позин Е. З. Определение свойств горных пород. — М.: Госгортехиздат, 1962. — 332 с.
13. Койфман М. И. О влиянии размеров на прочность горных пород. — M.: АН СССР, 1962. — С. 46 – 53.
14. Ильницкая Е. И., Тедер Р. И., Ватолин Е. С., Кунтыш М. Ф. Свойства горных пород и методы их определения. — М.: Недра, 1969. — 392 с.
15. Tarasov B. G. New insight into the nature of size dependence and the lower limit of rock strength. Proceeding of the 8th Int. Symp. on Rock bursts and Seismicity in Mines, Obninsk-Perm, 2013. — P. 31 – 40.
16. Zhigalkin V. M., Usol’tseva, O. M., Semenov, V. N., Tsoi P. A., Asanov V. A., Baryakh A. A., Pan’kov I. L., and Toksarov V. N. Deformation of quasi-plastic salt rocks under different conditions of loading. Report I: deformation of salt rocks under uniaxial compression, J. Min. Sci., 2005, 41. — P. 507 – 515.
17. Кузнецов Н. Н., Пак А. К. О влиянии отношения размеров образцов скальных горных пород на результаты определения их прочности при одноосном сжатии // Вестн. МГТУ. — 2014. — Т. 17. — № 2. — С. 246 – 253.
18. Zhigalkin V. M., Semyonov V. N., Usoltseva O. M., Tsoi P. A., Chanyshev A. I., and Abdulin I. M. Theoretical and experimental modeling of material hardening and softening by compression tests, Harmonising Rock Engineering and the Environment, Proc. of the 12th ISRM Int. Congress on Rock Mech., 2012. — P. 563 – 568.

УДК 622.276 

АНАЛИЗ СЖИМАЮЩИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ТРЕЩИНЕ ГИДРОРАЗРЫВА
А. М. Свалов

Институт проблем нефти и газа РАН,
E-mail: svalov@ipng.ru, ул. Губкина, 3, 119333, г. Москва, Россия

При гидроразрыве продуктивных пластов в процессе разработки месторождений нефти и газа, а также при дегазации угольных пластов трещины гидроразрыва закрепляются твердыми частицами — проппантом, предотвращающим их смыкание под действием сжимающих напряжений в горной породе. Показано, что помимо бокового горного давления сжимающие напряжения в трещине обусловлены дополнительным сжатием породы при формировании трещины и сжатием породы в депрессионной зоне, образующейся при притоке пластового флюида к этой трещине. Действие сжимающих напряжений в депрессионной зоне может регулироваться снижением темпа роста депрессии во времени. Такой способ снижения напряжений сжатия в трещине наиболее эффективен при разработке продуктивных пластов, а также при дегазации угольных пластов неглубокого залегания. Сжимающие напряжения в депрессионной зоне сопоставимы с боковым горным давлением, что позволяет при поэтапном росте депрессии на пласт удерживать напряженно-деформированное состояние породы в окрестности трещины гидроразрыва в пределах обратимого упругого деформирования и предотвращать смыкание трещины с необратимым вдавливанием частиц проппанта в породу.

Трещины гидроразрыва, нефтяные, газовые и угольные пласты, сжимающие напряжения

DOI: 10.15372/FTPRPI20200506 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Трофимов В. А., Филлипов Ю. А. Влияние изменения напряженного состояния пород кровли угольного пласта при развитии очистных работ на газовый режим залежи // ФТПРПИ. — 2019. — № 5. — С. 33 – 34.
2. Сердюков С. В., Курленя М. В., Рыбалкин Л. А., Шилова Т. В. Влияние гидроразрыва угля на фильтрационное сопротивление зоны дренирования дегазационной скважины // ФТПРПИ. — 2019. — № 2. — С. 3 – 13.
3. Желтов Ю. П. Механика нефтегазоносного пласта. — М.: Недра, 1975. — 216 с.
4. Баренблатт Г. И., Ентов В. М., Рыжик В. М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. — М.: Недра, 1984. — 211 с.
5. Свалов А. М. Механика процессов бурения и нефтегазодобычи. — М.: Либроком, 2009. — 256 с.
6. Свалов А. М. Анализ закономерностей изменения напряженно-деформированного состояния приповерхностных слоев породы над разрабатываемым месторождением углеводородов // Науч. тр. НИПИ Нефтегаз ГНКАР. — 2019. — № 3. — С. 59 – 65.
7. Мусхелишвили Н. И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. — М.: Наука, 1966. — 690 с.
8. Тимошенко С. П., Гудьер Дж. Теория упругости. — М.: Наука, 1975. — 576 с.
9. Работнов Ю. Н. Механика деформируемого твердого тела. — М.: Наука, 1988. —712 с.

УДК 622.261: 622.363 

ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ БЕТОННОЙ КРЕПИ ВЕРТИКАЛЬНОГО СТВОЛА НА СОПРЯЖЕНИИ С ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ ВЫРАБОТКАМИ
В. В. Тарасов, В. Н. Аптуков, В. С. Пестрикова

АО “ВНИИ Галургии”, E-mail: Vladislav.Tarasov@uralkali.com, ул. Сибирская, 94, 614000, г. Пермь, Россия
Пермский государственный национальный исследовательский университет,
E-mail: Aptukov@psu.ru, ул. Букирева, 15, 614000, г. Пермь, Россия

Представлены результаты длительных натурных наблюдений и обследований состояния бетонной крепи воздухоподающего ствола № 3 рудника ПАО “Уралкалий”, в ходе которых выявлены основные причины разрушения крепи в районе сопряжений ствола с горизонтальными выработками, а также в районе залегания слабоустойчивых пород. Проведено численное моделирование процессов ползучести породного массива и развития зон разрушений крепи ствола на сопряжении с различными выработками в осесимметричной и объемной постановках. Показано удовлетворительное соответствие расчетных данных с результатами обследований, что свидетельствует об актуальности применения методов математического моделирования для оценки процессов деформирования и разрушения бетонной крепи ствола при проектировании и эксплуатации. Выполнен прогноз развития зон разрушений в бетонной крепи ствола № 3 на ближайшие 10 лет.

Шахтный ствол, слабоустойчивые породы, натурные наблюдения, бетонная крепь, трещины, ползучесть соляных пород, сопряжение, математическое моделирование

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ольховиков Ю. П. Крепь капитальных выработок калийных и соляных рудников. — М.: Недра, 1984. — 238 c.
2. Проскуряков Н. М., Пермяков Р. С., Черников А. К. Физико-механические свойства соляных пород. — Л.: Недра, 1973. — 271 c.
3. Барях А. А., Константинова С. А., Асанов В. А. Деформирование соляных пород. — Екатеринбург: УрО РАН, 1996. — 203 c.
4. Методическое руководство по ведению горных работ на рудниках ОАО “Сильвинит” / ОАО “Галургия”. — Новосибирск: Наука, 2011. — 487 c.
5. Пестренин В. М., Пестренина И. В. Нелинейная наследственная модель соляных пород с начальным напряженным состоянием // ФТПРПИ. — 2010. — № 1. — С. 25 – 32.
6. Аптуков В. Н., Тарасов В. В. Оценка влияния негативных факторов на ослабление бетонной крепи шахтных стволов в соляных породах // Изв. вузов. Горн. журн. — 2015. — № 1. — С. 47 – 52.
7. Elnabolsy K. Shaft construction methods comparison, NASTT, 2015, TM1-T5–05.
8. Wang L., Berest P., Brouard B. Mechanical behavior of salt caverns: closed-form solutions vs numerical computations, Rock Mech. and Rock Eng., 2015, Vol. 48, No. 6. — P. 2369 – 2382.
9. Протосеня А. Г., Нгуен Н. Б. Прогноз напряженного состояния массива на участке сопряжения ствола и горизонтальной выработки // Изв. вузов. Горн. журн. — 2015. — № 7. — С. 50 – 55.
10. Боликов В. Е., Константинова С. А. Прогноз и обеспечение устойчивости капитальных горных выработок. — Екатеринбург: УрО РАН, 2003. — 374 c.
11. СНиП 52–01–2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция. — М., 2012. — 31 c.
12. Аптуков В. Н., Волегов С. В. Моделирование процесса формирования остаточных напряжений и поврежденности в образцах соляных пород, полученных из керна // ФТПРПИ. — 2020. — № 3. — C. 3 – 11.
13. Соловьев В. А., Аптуков В. Н., Котляр Е. К. Геомеханические и технологические аспекты совершенствования конструкции шахтных стволов в соляных породах // Горн. журн. — 2015. — № 11. — С. 24 – 28.
14. Du Judeel G., Keyter and Harte. Shaft sinking and lining design for a deep potash shaft in squeezing ground, Shaft Design and Construction, 2012, № 1 (1). — P. 51 – 54.
15. Renani H. R., Martin C. D., Hadson R. Back analysis of rock mass displacements around a deep shaft using two- and three-dimensional continuum modeling, Rock Mech. and Rock Eng., 2016, Vol. 49, No. 4. — P. 1313 – 1327.

УДК 622.023, 624.12 

ВЕРОЯТНОСТНАЯ ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСА В СКАЛЬНЫХ ГРУНТАХ НА ОСНОВЕ ОБОБЩЕННОГО КРИТЕРИЯ ПРОЧНОСТИ ХОЕКА – БРАУНА
К. Кан, И. К. Фоменко, Ц. Ван, О. В. Никольская

Цзяннаньcкий университет, Школа окружающей среды и гражданского строительства,
E-mail: kevinkang8@mail.ru, г. Уси, Китай
Российский государственный геологоразведочный университет им. С. Орджоникидзе,
E-mail: ifolga@gmail.com, ул. Миклухо-Маклая, 23, 117997, г. Москва, Россия
Институт месторождений полезных ископаемых Китайской академии геологических наук,
E-mail: wangjiawei0824@163.com, г. Пекин, Китай
Институт геомеханики и освоения недр НАН Кыргызской Республики,
E-mail: nikol-48@mail.ru, ул. Медерова, 98, 720055, г. Бишкек, Кыргызстан

Для золоторудного месторождения “Чаарат” на стадии проектирования выполнена количественная оценка устойчивости откоса на основе обобщенного критерия прочности Хоека – Брауна, учитывающего масштабный эффект. Дополнительно использованы вероятностный метод и анализ чувствительности. Определены вероятности развития оползневого процесса и распределение коэффициентов устойчивости склона в зависимости от высоты и угла откоса. На основе синтеза классификационного подхода для учета масштабного эффекта, включающего рейтинговую классификацию GSI и вероятностный анализ, апробирована методика оценки устойчивости откосов в массивах скальных грунтов. Показано, что наибольшее влияние на устойчивость оказывает изменчивость индекса геологической прочности, с которым связан масштабный эффект.

Склон, откос, скальный грунт, массив, устойчивость, критерий прочности, масштабный эффект, риски, анализ, оценка

DOI: 10.15372/FTPRPI20200508 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кожогулов К. Ч., Никольская О. В., Кадыралиева Г. А. Особенности свойств горных пород в зонах влияния тектонических нарушений золоторудных месторождений Кыргызстана // Проблемы безопасности и эффективности освоения георесурсов в современных условиях: материалы науч.-практ. конф. — Пермь, 2014. — С. 273 – 277.
2. Ярг Л. А., Фоменко И. К., Житинская О. М. Оценка факторов, определяющих оптимизацию углов заложения откосов при длительной эксплуатации карьера (на примере Стойленского железорудного месторождения КМА) // Горн. журн. — 2018. — Т. 2256. — № 11. — С. 76 – 81.
3. Зеркаль О. В., Фоменко И. К. Оползни в скальных грунтах и оценка их устойчивости // Инж. геология. — 2016. — № 4. — C. 4 – 21.
4. Hoek E. and Brown E. T. Empirical strength criterion for rock masses, J. Geotech. Geoenviron Eng. Div. ASCE, 1980, No. 106. — P. 1013 – 1035.
5. Hoek E., Carranza-Torres C. T., and Corkum B. Hoek-Brown failure criterion-2002 edition. In: Proc. of the 5th North American Rock Mech. Symp., Toronto, Canada, 2002, No. 1. — P. 267 – 273.
6. El-Ramly H., Morgenstern N. R., and Cruden D. M. Probabilistic slope stability analysis for practice, Canadian Geotech. J., 2002, Vol. 39, No. 3. — P. 665 – 683.
7. Griffiths D. V. and Fenton G. A. Probabilistic slope stability analysis by finite elements, J. Geotech. Geoenviron, 2004, Vol. 130, No. 5. — P. 507 – 518.
8. Cho S. E. Probabilistic assessment of slope stability that considers the spatial variability of soil properties, J. Geotech. Geoenviron. Eng., 2010, Vol. 136, No. 7. — P. 975 – 984.
9. Кан К., Зеркаль О. В. Применение вероятностного анализа при количественной оценке устойчивости склона // Инж. геология. — 2017. — № 4. — C. 18 – 26.
10. Пендин В. В., Фоменко И. К. Методология оценки и прогноза оползневой опасности. — М.: Ленанд, 2015. — 320 с.
11. Кожогулов К. Ч., Никольская О. В., Кадыралиева Г. А., Джакупбеков Б. Т. Устойчивость бортов нагорных карьеров в зонах влияния тектонических нарушений // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2015. — № 2. — C. 240 – 244.
12. Мюллер Л. И. Инженерная геология. Механика скальных массивов. — М.: Мир, 1971. — 254 с.
13. Шашенко А. Н., Сдвижкова Е. А., Кужель С. В. Масштабный эффект в горных породах. — Донецк: Норд-Пресс, 2004. — 126 с.
14. Stuart F. A. Strengt and Stabilitu of pillars in coal mines, Ichem, Metallurg and Min. Sas S. Afrika, 1954, No. 9. — P. 118 – 124.
15. Griffith A. A. The Phenomenon of rupture and flow in solids, Phil. Trans. Roy. Soc., London, 1921, Vol. 221. — P. 163 – 198.
16. Иоффе А. Ф., Кирпичев М. В., Левитская А. И. Деформация и прочность кристаллов // Журн. русского физ.-хим. о-ва. — 1924. — № 22. — С. 286 – 293.
17. Фисенко Г. Л. Предельные состояния горных пород вокруг выработок. — М.: Недра, 1976. — 272 с.
18. Hoek E. and Brown E. T. Underground excavations in rock, Inst. Min. Metal., London, UK, 1980. — 527 p.
19. Bieniawski Z. T. Engineering rock mass classifications, New York, John Wiley & Sons, 1989. — 251 p.
20. Barton N., Lien R., and Lunde J. Engineering classification of rock masses for the design of rock support, Rock Mech., 1974, No. 6. — P. 189 – 236.
21. Bishop A. W. and Morgenstern N. Stability coefficients for earth slopes, Geotechnique, 1960, Vol. 10, No. 4. — P. 164 – 169.
22. Зеркаль О. В., Фоменко И. К. Влияние различных факторов на результаты вероятностного анализа активизации оползневых процессов // Инж. геология. — 2016. — № 1. — С. 16 – 21.
23. Чанышев А. И., Ефименко Л. Л. Оценка устойчивости слоистых откосов с позиций теории пластических деформаций // ФТПРПИ. — 2007. — № 4. — С. 49 – 60.
24. Подыминогин Г. М., Чанышев А. И. Определение максимально допустимой высоты борта карьера по схеме жесткопластического тела // ФТПРПИ. — 2015. — № 3. — С. 32 – 40.

РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД

УДК 622.02:539.3 

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗРЫВНОГО РАЗРУШЕНИЯ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА
В. А. Трофимов, И. Е. Шиповский

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

Рассмотрен механизм взрывного разрушения угля для определения возможностей оптимизации динамического воздействия на угольный пласт, способствующего совершенствованию паспортов буровзрывных работ. Использована комбинированная модель газонасыщенного угля для описания связи между взрывным повреждением угольного пласта и последующим выделением газа. На основе этой модели численным методом сглаженных частиц изучается развитие зон разрушения и напряженно-деформированное состояние пласта в окрестности скважинного заряда после взрыва. Полученные закономерности помогают прогнозировать реакцию угля на динамическое воздействие.

Взрывные работы, динамическое воздействие, метанонасыщенный пласт, предразрушение, компьютерное моделирование

DOI: 10.15372/FTPRPI20200509 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Малышев Ю. Н., Трубецкой К. Н., Айруни А. Т. Фундаментально прикладные методы решения проблемы метана угольных пластов. — М.: Акад. горных наук, 2000. — 519 с.
2. Курленя М. В., Сердюков С. В. Десорбция и миграция метана в термодинамически неравновесном угольном массиве // ФТПРПИ. — 2010. — № 1. — С. 61 – 68.
4. Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля (породы) и газа. — М.: Госгортехнадзор России, 2000. — 160 с.
5. Mineev S., Yanzhula O., Hulai O., Minieiev O., and Zabolotnikova V. Application of shock blasting mode in mine roadway construction, Min. of Miner. Deposits, 2016, Vol. 10 (2). — P. 91 – 96.
6. Fan X.-G., Wang H.-T., Yuan Z.-G., and Xu H.-X. The analysis on pre-splitting blasting to improve permeability draining rate in heading excavation, Chongqing Daxue Xuebao, J. Chongqing University, 2010, Vol. 33 (9). — P. 69 – 73.
7. Zhicheng Xie, Dongming Zhang, Zhenlong Song, Minghui Li, Chao Liu, and Dongling Sun Optimization of drilling layouts based on controlled presplitting blasting through strata for gas drainage in coal roadway strips, Energies, 2017, Vol. 10 (8). — P. 1 – 13.
8. Liu J. and Liu Z. G. Study on application of deep borehole pre-fracturing blasting technology to seam opening in mine shaft, Coal Sci. Technology, 2012, Vol. 40 (2). — P. 19 – 24.
9. Jian Liu, Zegong Liu, and Kui Gao. An experimental study of deep borehole pre-cracking blasting for experimental study of deep borehole pre-cracking blasting for gas pre-drainage on a mine heading roadway in a low permeability seam, AGH. J. Min. and Geoengineering, 2012, Vol. 36, No. 3. — P. 225 – 232.
10. Chang W.-B., Fan S.-W., Zhang L., and Shu L.-Y. A model based on explosive stress wave and tectonic coal zone which gestate dangerous state of coal and gas outburst, J. China Coal Soc., 2014, Vol. 39 (11). — P. 2226 – 2231.
11. Baisheng Nie and Xiangchun Li. Mechanism research on coal and gas outburst during vibration blasting, Safety Sci., 2012, Vol. 50 (4). — P. 741 – 744.
12. Балашова Т. А. Исследование влияния динамических нагрузок на интенсификацию десорбции метана и выбросоопасность пласта: дис… канд. техн. наук. — Кемерово: Кузбасс. гос. техн. ун-т, 1998.
13. Lunarzewski L. W. Gas emission prediction and recovery in underground coal mines, Int. J. Coal Geol., 1993, Vol. 35. — P. 117 – 45.
14. Noack K. Control of gas emissions in underground coal mines, Int. J. Coal Geol., 1998, Vol. 35. — P. 57 – 82.
15. Lu T. K., Yu H., Zhou T. Y., Mao J. S., and Guo B. H. Improvement of methane drainage in high gassy coal seam using waterjet technique, Int J. Coal Geol., 2009, Vol. 79. — P. 40 – 48.
16. Diamond W. P. and Garcia F. Prediction of longwall methane emissions: an evaluation of the in?uence of mining practices on gas emissions and methane control systems, National institute for occupational safety and health, Pittsburgh. Report of Investigations, 1999, No. 9649.
17. Saharan M. R. and Mitri H. Destress blasting as a mines safety tool: some fundamental challenges for successful applications, Proc. Eng., 2011, Vol. 36. — P. 37 – 47.
18. Konicek P., Saharan M. R., and Mitri H. Destress blasting in coal mining — state-of-the-art review, Proc. Eng., 2011, Vol. 26. — P. 179 – 94.
19. Andrieux P. and Hadjigeorgiou J. The destressability index methodology for the assessment of the likelihood of success of a large-scale con?ned destress blast in an underground mine pillar, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2008, Vol. 45 (3). — P. 407 – 421.
20. Young G. B. C. Computer modelling and simulation of coalbed methane resources, Int. J. Coal Geol., 1998, Vol. 35. — P. 369 – 379.
21. Odintsev V. and Shipovskii I. Simulating Explosive Effect on Gas-Dynamic State of Outburst-Hazardous Coal Band, J. Min. Sci., 2019, Vol. 55 (4). — P. 556 – 566.
22. Odintsev V. and Shipovskii I. Numerical simulation of the stress-strain state of a coal seam caused by an explosion of a blast-hole charge with an annular gap, EPJ Web of Conferences 221 (2019) XXVI Conference on Numerical Methods for Solving Problems in the Theory of Elasticity and Plasticity. Tomsk, Russia, 2019, V. Fomin and L. Placidi (Eds.), 01053. — 6 p.
23. Zhu W. C., Wei C. H., Li S., Wei J., and Zhang M. S. Numerical modeling on destress blasting in coal seam for enhancing gas drainage, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2013. — P. 179 – 190.
24. Zhu W. C., Liu J., Sheng J. C., and Elsworth D. Analysis of coupled gas ?ow and deformation process with desorption and Klinkenberg effects in coal seams, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2007, Vol. 44 (7). — P. 971 – 980.
25. Connell L. D. Coupled ?ow and geomechanical processes during gas production from coal seams, Int. J. Coal Geol., 2009, Vol. 79 (1 – 2). — P. 18 – 28.
26. Karacan C. O. E., Diamond W. P., and Schatzel S. J. Numerical analysis of the in?uence of in-seam horizontal methane drainage boreholes on longwall fact emission rates, Int. J. Coal Geol., 2007, Vol. 72. — P. 15 – 32.
27. Ахмадеев Н. Х. Динамическое разрушение твердых тел в волнах напряжений. — Уфа: БФАН СССР, 1988. — 168 с.
28. Гриднева В. А., Корнеев А. И., Трушков В. Г. Численный расчет напряженного состояния и разрушения плиты конечной толщины при ударе бойками различной формы // Изв. АН СССР. МТТ. — 1977. — № 1. — С. 146 – 157.
29. Макаров П. В., Смолин И. Ю., Стефанов Ю. П., Кузнецов П. В., Трубицын А. А., Трубицына Н. В., Ворошилов С. П., Ворошилов Я. С. Нелинейная механика геоматериалов и геосред. — Новосибирск: Гео, 2007. — 240 с.
30. Седов Л. И. Механика сплошной среды. — М.: Наука, 1976. — Т. 1. — 536 с.; Т. 2. — 584 с.
31. Wilkins M. L. Computer Simulation of Dynamic Phenomena, Berlin, Heidelberg, N. Y.: Springer-Verlag, 1999. — 246 p.
32. Drucker D. C. and Prager W. Soil mechanics and plastic analysis for limit design, Quarterly of Applied Mathematics, 1952, Vol. 10, No 2. — P. 157 – 165.
33. Николаевский В. Н. Механика пористых и трещиноватых сред. — М.: Недра, 1984. — 232 с.
34. Стефанов Ю. П. Локализация деформации и разрушение в геоматериалах. Численное моделирование // Физ. мезомех. — 2002. — Т. 5. — № 5. — С. 107 – 118.
35. Стефанов Ю. П., Бакеев Р. А., Ельцов И. Н., Ахтямова А. И. Численное исследование формирования зон дилатансии и компакции вокруг скважин // Изв. вузов. Физика. — 2013. — Т. 56. — № 7/3. — С. 101 – 104.
36. Shipovskii I. E. Simulation for fracture by smooth particle hydrodynamics code, Scientific Bulletin of National Min. University, 2015, Issue 1 (145). — P. 76 – 82.
37. Zakharov V. N., Trofimov V. A. Shipovskii I. E, and Malinnikova O. N. Modeling the Influence of Pulp Masses in Dump Massive on the Dynamics of Landslide Zones Development, Izvestiya Tula State University (Izvestiya TulGU). Earth sciences, 2020, Vol. 1. — P. 359 – 375.
38. Trofimov V. A, Shipovskii I. E., Malinnikova O. N, and Wen-Jie Xu. Numerical Approach to Computer Simulation of Landslid Events, AIP Conf. Proc. of the International Conference on Advanced Materials with Hierarchical Structure for New Technologies and Reliable Structures, Tomsk, Russia, 2019. — P. 020329–1-020329–8.
39. Малинникова О. Н., Трофимов В. А., Шиповский И. Е. Метод сглаженных частиц в моделировании разрушения и обрушения кровли выработки // ГИАБ (Спец. выпуск 49. “Подземная угледобыча XXI век”). — 2018. — № 11. — Т. 2. — С. 464 – 475.
40. Ефремовцев Н. Н., Трофимов В. А., Шиповский И. Е. Локализация деформаций в волновом поле, наведенном взрывом удлинненного заряда // ГИАБ. — 2020. — № 6. — С. 73 – 85.
41. Trofimov V. A. and Shipovskii I. E. Simulation fragmentation of samples of rock at explosive loading // E3S Web of Conferences Volume 192 (2020) VIII Int. Sci. Conference “Problems of Complex Development of Georesources”, Khabarovsk, Russian Federation, 2020, I. Rasskazov and S. Tkach (Eds.), 2020, 01013. — 7 p.

УДК 622.276 

НОВАЯ МЕТОДИКА ОЦЕНКИ РАЗРЫВАЕМОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД НА ОСНОВЕ КЛАСТЕРНОГО АНАЛИЗА КАРОТАЖНЫХ ПЕТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ФАЦИЙ
Чжоу Цяофэн, Хэ Фэн, Вей Цзяньгуан

Ключевая лаборатория формирования и эффективной разработки сланцевых углеводородных ресурсов
в континентальных отложениях при Министерстве образования КНР, Северо-восточный нефтяной университет,
E-mail: zhouxiofeng@nepu.edu.cn, Хэйлунцзян, 163318, Дацин, Китай
Институт разработки нетрадиционных нефтегазовых ресурсов, Северо-восточный нефтяной университет,
163318, Хэйлунцзян, Дацин, Китай
Отдел разведки и разработки сланцевого газа, ООО “CNPC Chuanqing Drilling Engineering”,
г. Чэнду, Сычуань, 610051, Китай

Представлена новая методика оценки разрываемости горных пород на основе кластерного анализа каротажных петрофизических свойств фаций. Проведен комплексный анализ влияния физических и механических свойств горных пород и данных геофизических исследований скважин (ГИС) на результаты оценки разрываемости. Выполнены эксперименты на установках трехосного сжатия кернов и рассчитаны их коэффициенты хрупкости. Определена первоначальная классификация петрофизических свойств фаций горных пород, по кривым ГИС методом кластерного анализа. По коэффициентам проницаемости и хрупкости предложена методика классификации петрофизических свойств фаций, получен профиль оценки разрываемости горных пород. Практическое применение методики проиллюстрировано по промысловым данным с помощью метода анализа отобранных кернов на примере одного из месторождений КНР. Показано, что коэффициенты разрываемости отобранных из горизонтальной скважины кернов коррелируют с результатами профиля оценки разрываемости.

Горная порода, разрываемость, кластерный анализ, петрофизические свойства фаций

DOI: 10.15372/FTPRPI20200510 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чжоу Цяофэн, Золотухин А. Б., Чжан Шичэн Методика определения свойств трещин после проведения многоступенчатого гидроразрыва пласта // Нефт. хоз-во. — 2016. — № 6. — С. 108 – 111.
2. Zhou X., Zolotukhin A. B., and Gayubov A. T. A new approach to determining multistage hydraulic fracture size by well production data, J. Min. Sci., 2017, Vol. 53, No. 6. — P. 1037 – 1042.
3. Елкин С. В., Алероев А. А., Веремко Н. А. Модель для расчета дебита горизонтальной скважины в зависимости от числа трещин гидроразрыва пласта // Нефт. хоз-во. — 2016. — № 1. — С. 64 – 67.
4. Циу Пин Разработка методики выбора технологий гидравлического разрыва пласта для добычи сланцевого газа: дис. … канд. техн. наук: 25.00.17. — М.: РГУ нефти и газа (НИУ) им. И. М. Губкина, 2017. — С. 58.
5. Li Q., Chen M., and Jin Y. Indoor evaluation method for shale brittleness and improvement, Chinese J. Rock Mech. Eng., 2012, Vol. 31, No. 8. — P. 1680 – 1685.
6. Yuan Junliang, Deng Jingen, and Zhang Dingyu Fracability evaluation of shale-gas reservoirs, Acta Petrolei Sinica, 2013, Vol. 34, No. 3. — P. 523 – 527.
7. Kahraman, S. and Altindag R. A brittleness index to estimate fracture toughness, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2004, Vol. 41, No. 2. — P. 343 – 348.
8. Красников А. А., Меликов Р. Ф., Павлов В. А. Расчет геомеханических свойств пород бажено-абалакского комплекса для прогноза зон трещиноватости // Неф. провинция. — 2018. — № 3 (15). — С. 31 – 43.
9. Маркин М. А., Гула А. К., Юсупов Я. И. Комплексный геомеханический подход для выбора интервалов проведения ГРП на примере баженовской свиты в пределах Красноленинского свода // Бурение и нефть. — 2016. — № 9. — С. 50 – 54.
10. Rickman R., Mullen M. J., and Petre J. E. A practical use of shale petrophysics for stimulation design optimization: All shale plays are not clones of the Barnett shale, SPE Annual Technical Conference and Exhibition, 21 – 24 September, 2008, Denver, Colorado, USA, SPE 115258.
11. Yang Xiujuan, Zhang Min, and Yan Xiangzhen Study on acoustic logging — based on rock elasticity parameters, Petroleum Geology and Engineering, 2008, Vol. 22, No. 4. — P. 39 – 42.
12. Тюрин А. Г., Зуев И. О. Кластерный анализ, методы и алгоритмы кластеризации // Вестн. МГТУ МИРЭА. — 2014. — № 2(3). — С. 86 – 97.

УДК 622.015 

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА РЕФЛЕКТОМЕТРИИ ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗРУШЕНИЯ БОРТОВ КАРЬЕРОВ
Девендра Кумар Ядав, Гунха Карфик, Сингам Джаянфу, Сантос Кумар Дас, Санджай Кумар Шарма

Национальный технологический институт,
E-mail: devenya2091@gmail.com, sjayanthu@gmail.com, 769008, г. Роуркеле, Одиша, Индия
Женский колледж инженерного дела и технологий Стэнли,
E-mail: gunthakarthik@rocketmail.com, г. Хайдарабад, Индия
Индийский институт технологий,
E-mail: sksharma.min@iitbhu.ac.in, г. Варанаси, Индия

Рассмотрена система рефлектометрии во временной области (система TDR), применяемая для наблюдения за деформацией коаксиального кабеля, вызванной смещениями борта карьера. Проведены лабораторные испытания по измерению деформации сдвига коаксиальными кабелями RG-6 и RG-213. Использованы два способа определения величины деформации: сдвиг-тест и модель карьера. Для сдвиг-теста применены два метода статистической регрессии: линейная и квадратичная. Результаты квадратичной регрессии показали бoльшую положительную корреляцию с деформацией сдвига по сравнению с результатами линейной регрессии. Для кабелей RG-6 и RG-213 наибольшая деформация сдвига составила 11 и 14 мм соответственно, что равно коэффициентам отражения 0.49 и 0.050. При превышении указанных значений кабели разрываются. Показано, что метод TDR наиболее предпочтителен для контроля бортов карьеров.

Коаксиальный кабель, метод рефлектометрии во временной области (TDR), модель карьера, коэффициент отражения, смещение борта, сдвиг-тест

DOI: 10.15372/FTPRPI20200511 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. O’Connor K. M. and Dowding C. H. Geomeasurements by pulsing TDR cables and probes, CRC Press, 1999.
2. Dowding C., Su M. B., and O’Connor K. Measurement of rock mass deformation with grouted coaxial antenna cables, Rock Mech. Rock Eng., 1989, Vol. 22, No. 1. — P. 1 – 23.
3. Wahab N. S. M. A. et al. Potential of time domain reflectometry as early warning system in slope stability monitoring project: A review, AIP Conf. Proc., Penang, Malaysia, 2016, Vol. 1774, No. 1. — P. 030016.
4. Kane W. F., Beck T. J., and Hughes J. J. Applications of time domain reflectometry to landslide and slope monitoring, in Second Int. Symp. and Workshop on Time Domain Reflectometry for Innovative Geotechnical Applications, Evanston, US, 2001. — P. 305 – 314.
5. Drusa M. and Bulko R. Rock slide monitoring by using tdr inclinometers, Civ. Environ. Eng., 2016, Vol. 12, No. 2. — P. 137 – 144.
6. Yadav D. K., Guntha K., Singam J., and Das S. K. Design of real-time slope monitoring system using time-domain reflectometry with wireless sensor network, IEEE Sensors Lett., 2019, Vol. PP, No. 3. — P. 1 – 1.
7. Su M. B. and Chen Y. J. TDR monitoring for integrity of structural systems, J. Infrastruct. Syst., 2000, Vol. 6, No. 2. — P. 67 – 72.
8. Dowding C. H., Dussud M. L., Kane W. F., and O Connor K. M. Monitoring deformation in rock and soil with TDR sensor cables, Geotech. News, 2003, Vol. 21, No. 2. — P. 51 – 59.
9. Dowding C. H. and Huang F. Early detection of rock movement with time domain reflectometry, J. Geotech. Eng., 1994, Vol. 120, No. 8. — P. 1413 – 1427.
10. Chen R., Drnevich V. P., Yu X., Nowack R. L., and Chen Y. Time domain reflectometry surface reflections for dielectric constant in highly conductive soils, J. Geotech. Geoenvironmental Eng., 2007, Vol. 133, No. 12. — P. 1597 – 1608.
11. Skierucha W., Wilczek A., Szyplowska A., Slawinski C., and Lamorski K. A. TDR-based soil moisture monitoring system with simultaneous measurement of soil temperature and electrical conductivity, Sensors (Switzerland), 2012, Vol. 12, No. 10. — P. 13545 – 13566.
12. Lin C.-P., Tang S.-H., Lin W.-C., and Chung C.-C. Quantification of cable deformation with time domain reflectometry implications to landslide monitoring, J. Geotech. Geoenvironmental Eng., 2009, Vol. 135, No. 1. — P. 143 – 152.
13. Singer J., Festl J., and Thuro K. Application of time domain reflectometry (TDR) as a monitoring system for subsurface deformations, Geol Act., 2010. — P. 2459 – 2465.
14. Bin Lu W., Fu H. L., and Tan H. H. Study on application of time domain reflectometry to highway slope monitoring, in Advanced Materials Research, 2011, Vol. 230. — P. 1375 – 1378.
15. Kane W. F. Monitoring slope movement with time domain reflectometry, Geotech. F. Instrum. Appl. Eng. Geol., 2000.
16. Bin Su M., Chen I. H., and Liao C. H. Using TDR cables and GPS for landslide monitoring in high mountain area, J. Geotech. Geoenvironmental Eng., 2009, Vol. 135, No. 8. — P. 1113 – 1121.
17. Dowding C. H. and O’Connor. Comparison of TDR and inclinometers for slope monitoring, Proc. Sess. Geo-Denver 2000 — Geotech. Meas. Lab. Field, GSP 106, 2000, Vol. 294. — P. 80 – 90.
18. Kumar A. and Villuri V. G. K. Role of mining radar in mine slope stability monitoring at open cast mines, Proc. Earth Planet. Sci., 2015, Vol. 11. — P. 76 – 83.
19. Kumar A. and Rathee R. Monitoring and evaluating of slope stability for setting out of critical limit at slope stability radar, Int. J. Geo-Engineering, 2017, Vol. 8, No. 1. — P. 18.
20. Carla T., Farina P., Intrieri E., Botsialas K., and Casagli N. On the monitoring and early-warning of brittle slope failures in hard rock masses: Examples from an open-pit mine, Eng. Geol., 2017, Vol. 228, No. April. — P. 71 – 81.
21. Rauste Y., Lateh H. B., Mohd M. W. I. W., Lonnqvist A., Hame T., and others. TerraSAR-X data in cut slope soil stability monitoring in Malaysia, IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 2012, Vol. 50, No. 9. — P. 3354 – 3363.
22. de Macedo K. A. C., Ramos F. L. G., Gaboardi C., Moreira J. R., Vissirini F., and da Costa M. S. A compact ground-based interferometric radar for landslide monitoring: The xerem experiment, IEEE. J. Sel. Top. Appl. Earth Obs. Remote Sens., 2017, Vol. 10, No. 3. — P. 975 – 986.
23. Luzi G. et al. Using a ground-based SAR interferometer and a terrestrial laser scanner to monitor a snow-covered slope: Results from an experimental data collection in Tyrol (Austria), IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 2009, Vol. 47, No. 2. — P. 382 – 393.
24. Pieraccini M. et al. Integration of radar interferometry and laser scanning for remote monitoring of an urban site built on a sliding slope, IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 2006, Vol. 44, No. 9. — P. 2335 – 2342.
25. Ming Z. A neural network application in predicting slope stability, in 2011 Int. Conf. on Electric Information and Control Engineering, Wuhan, China, 2011. — P. 5635 – 5638.
26. Choobbasti A. J., Farrokhzad F., and Barari A. Prediction of slope stability using artificial neural network (Case study: Noabad, mazandaran, iran), Arab. J. Geosci., 2009, Vol. 2, No. 4. — P. 311 – 319.
27. Elkadiri R. et al. A remote sensing-based approach for debris-flow susceptibility assessment using artificial neural networks and logistic regression modeling, IEEE. J. Sel. Top. Appl. Earth Obs. Remote Sens., 2014, Vol. 7, No. 12. — P. 4818 – 4835.
28. Lin Y., Zhou K., and Li J. Prediction of slope stability using four supervised learning methods, IEEE Access, 2018, Vol. 6. — P. 31169 – 31179.
29. Bui D. T., Moayedi H., Gor M., Jaafari A., and Foong L. K. Predicting slope stability failure through machine learning paradigms, ISPRS Int. J. Geo-Information, 2019, Vol. 8, No. 9. — P. 395.
30. Du S., Feng G., Wang J., Feng S., Malekian R., and Li Z. A new machine-learning prediction model for slope deformation of an open-pit mine: An evaluation of field data, Energies, 2019, Vol. 12, No. 7. — P. 1288.
31. Hemalatha T., Ramesh M. V., and Rangan V. P. Effective and accelerated forewarning of landslides using wireless sensor networks and machine learning, IEEE Sens. J., 2019, Vol. 19, No. 21. — P. 9964 – 9975.
32. Niu R., Wu X., Yao D., Peng L., Ai L., and Peng J. Susceptibility assessment of landslides triggered by the lushan earthquake, April 20, 2013, China, IEEE. J. Sel. Top. Appl. Earth Obs. Remote Sens., 2014, Vol. 7, No. 9. — P. 3979 – 3992.
33. Kane W. F. and Beck T. J. Instrumentation practice for slope monitoring, Eng. Geol. Pract. North. Calif., 2000. — P. 1 – 20.
34. Satyanarayana I., Budi G., Sen P., and Sinha A. K. Stability evaluation of highwall slope in an opencast coal mine-a case study, Adv. Model. Anal. A, 2017, Vol. 78, No. 3. — P. 253 – 273.
35. Nishikawa Y. et al. Design of stable wireless sensor network for slope monitoring, WiSNet 2018 — Proc. 2018 IEEE Top. Conf. Wirel. Sensors Sens. Networks, 2018, Anaheim, CA, USA. — P. 8 – 11.
36. Lee H. C., Ke K. H., Fang Y. M., Lee B. J., and Chan T. C. Open-source wireless sensor system for long-term monitoring of slope movement, IEEE Trans. Instrum. Meas., 2017, Vol. 66, No. 4. — P. 767 – 776.
37. Ahmed M. M., Pothalaiah S., and Sreenivasa Rao D. Real-time monitoring of partially stable slopes for landslide prediction by using wireless sensor networks, Proc. 2016 Online Int. Conf. Green Eng. Technol. IC-GET 2016, 2016, Coimbatore, India. — P. 1 – 5.
38. Wang Y., Liu Z., Wang D., Li Y., and Yan J. Anomaly detection and visual perception for landslide monitoring based on a heterogeneous sensor network, IEEE Sens. J., 2017, Vol. 17, No. 13. — P. 4248 – 4257.
39. Rawat M. S., Joshi V., Rawat B. S., and Kumar K. Landslide movement monitoring using GPS technology: A case study of Bakthang landslide, Gangtok, East Sikkim, India, J. Dev. Agric. Econ., 2011, Vol. 3, No. 5. — P. 194 – 200.
40. Prabha R., Ramesh M. V., Rangan V. P., Ushakumari P. V., and Hemalatha T. Energy efficient data acquisition techniques using context aware sensing for landslide monitoring systems, IEEE Sens. J., 2017, Vol. 17, No. 18. — P. 6006 – 6018.
41. Xu D.-S., Dong L.-J., Borana L., and Liu H.-B. Early-warning system with quasi-distributed fiber optic sensor networks and cloud computing for soil slopes, IEEE Access, 2017, Vol. 5. — P. 25437 – 25444.
42. Vanneschi C., Eyre M., Francioni M., and Coggan J. The use of remote sensing techniques for monitoring and characterization of slope instability, Proc. Eng., 2017, Vol. 191. — P. 150 – 157.
43. Hong Y., Adler R. F., and Huffman G. An experimental global prediction system for rainfall-triggered landslides using satellite remote sensing and geospatial datasets, IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 2007, Vol. 45, No. 6. — P. 1671 – 1680.
44. Miller P. E. et al. A remote sensing approach for landslide hazard assessment on engineered slopes, IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 2012, Vol. 50, No. 4. — P. 1048 – 1056.
45. Wang Y. Q., Zhang S. B., Chen L. L., Xie Y. L., and Wang Z. F. Field monitoring on deformation of high rock slope during highway construction: A case study in Wenzhou, China, Int. J. Distrib. Sens. Networks, 2019, Vol. 15, No. 12. — P. 1550147719895953.
46. Tao Z., Zhu C., Zheng X., and He M. Slope stability evaluation and monitoring of Tonglushan ancient copper mine relics, Adv. Mech. Eng., 2018, Vol. 10, No. 8. — P. 1687814018791707.

УДК 622.235.5 

СТАТИСТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ПРОГНОЗИРОВАНИЮ КОЛИЧЕСТВА КРУПНЫХ КУСКОВ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ В ИЗВЕСТНЯКОВОМ КАРЬЕРЕ
П. Й. Дхекне, М. Прадхан, Р. К. Жад, Р. Мишра

Национальный технологический институт,
Е-mail: pdhekne@nitrr.ac.in, 492010, г. Райпур, Индия

Представлены статистические модели для прогнозирования количества крупных кусков породы, образующихся при взрывных работах в четырех известняковых карьерах. Для разработки модели собрана база данных, включающая количество взрывных скважин в ряду, количество рядов, среднее расстояние между скважинами, линию наименьшего сопротивления, среднюю глубину скважин, среднюю величину забойки, тип взрывчатого вещества, массу общего заряда одного взрыва и количество крупных кусков. В среде SPSS 20.0 разработаны статистические модели для двух видов взрывчатых веществ. Значимость переменных и соответствие данных моделей проверены критериями Стьюдента и Фишера. Модели обладают высокой способностью к прогнозированию и представляют простой способ оценки количества крупных кусков при планировании взрывных работ, подходят для практического использования в известняковых карьерах с похожими геотехническими условиями.

Множественная регрессия, взрывные работы, степень разрушения породы, количество крупных кусков

DOI: 10.15372/FTPRPI20200512 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Chakraborty A. K., Raina A. K., Ramlu M., Choudhury P. B., Haldar A., Sahu P., and Bandopadhyay C. Parametric study to develop guidelines for blast fragmentation improvement in jointed and massive formations, Eng. Geol., 2004, Vol. 73. — P. 105 – 116.
2. Dhekne P. Y., Pradhan M., and Jade R. Assessment of performance of explosives by estimating the number of oversize boulders using ANN model, The Indian Min. and Eng. J., 2014, Vol. 53. — P. 8 – 13.
3. Dhekne P. Y., Pradhan M., and Jade R. K. Assessment of the effect of blast hole diameter on the number of oversize boulders using ANN model, J. of the Institution of Eng. (India), Series D, 2015, DOI: 10.1007/s40033–015–0083–7.
4. Ghosh A., Daemen J. J. K., and Vanzyl D. Fractal based approach to determine the effect of discontinuities on blast fragmentation, 31st U. S. Symp. on Rock Mech., Contributions and Challenges, 1990. — P. 905 – 912.
5. Grundstrom C., Kanchibotla S., Jankovic A., and Thornton D. M. Blast fragmentation for maximizing the SAG mill throughput at Porgera Goldmine, 27th Annual Conf. on Explosives and Blasting Technique, 2001. — P. 383 – 399.
6. Hall J. and Brunton I. Critical comparison of Kruttschnitt mineral research center (JKMRC) blast fragmentation models, Fragblast, Int. J. for Blasting and Fragmentation, 2002, Vol. 6. — P. 207 – 220.
7. Kanchibotla S. S., Valery W., and Morrell S. Modeling fines in blast fragmentation and its impact on crushing and grinding, EXPLO 99 Conf., 1999. — P. 137 – 144.
8. Kojovic T., Michaux S., and McKenzie C. Impact of blast fragmentation on crushing and screening operations in quarrying, EXPLO 95 Conf., 1995. — P. 427 – 436.
9. Bahraminie S. L. and Rustan A. Techniques and procedures in analyzing fragmentation after blasting by photographic method, 2nd Int. Symp. on Rock Fragmentation by Blasting, 1987. — P. 36 – 47.
10. Ouchterlony F. Influence of blasting on size distribution and properties of muckpile fragments — A state-of-the-art review, MinFo Project P2000–10, 2003. — P. 21 – 48.
11. Ouchterlony F., Niklasson B., and Abrahamsson S. Fragmentation monitoring of production blasts at Mrica, Int. Symp. on Rock Fragmentation by Blasting, FragBlast 3, 1990. — P. 283 – 289.
12. Rai P. and Baghel S. S. Investigation of firing patterns on fragmentation in an Indian opencast limestone mine, Quarry Management J., 2004, U. — P. 33 – 37.
13. Raina A. K., Ramulu M., Choudhary P. B., and Chakraborty A. K. Fragmentation prediction in different rock masses characterized by drilling index, 7th Int. Symp. on Rock Fragmentation by Blasting, 2002. — P. 117 – 121.
14. Rustan P. A. Automatic image processing and analysis of rock fragmentation — Comparison of systems and new guidelines for testing the systems, Int. J. for Blasting and Fragmentation, 1998. — P. 15 – 23.
15. Shao P., Xu Z. W., Zhang H. Q., and He Y. N. Evolution of blast-induced rock damage and fragmentation prediction, Procedia Earth and Planetary Sci., Int. Conf. on Min. Sci. and Tech., 2009, Vol. 1. — P. 585 – 591.
16. Thote N. R. and Singh D. P. Effect of air-decking on fragmentation — A few case studies of Indian mining, Explosive and Blasting Technique, 2000. — P. 265 – 270.
17. Gama D. D. Use of comminution theory to predict fragmentation of jointed rock masses subjected to blasting, 1st Int. Symp. on Rock Fragmentation by Blasting, 1983. — P. 565 – 579.
18. Bahrami A., Monjezi M., Goshtasbi K., and Ghazvinian A. Prediction of rock fragmentation due to blasting using Artificial Neural Network, Eng. with Comp., 2011, Vol. 27. — P. 177 – 181.
19. Bergmann O. R., Riggle J. W., and Wu F. C. Model rock blasting — Effect of explosives properties and other variables on blasting results, J. Rock Mech. and Min. Sci., 1973, Vol. 10. — P. 585 – 612.
20. Hjelmberg H. Some ideas on how to improve calculations of the fragment size distribution in bench blasting, 1st Int. Symp. on Rock Fragmentation by Blasting, 1983. — P. 469 – 494.
21. Cunningham C. V. B. The Kuz-Ram model for prediction of fragmentation from blasting, 1st Int. Symp. on Rock Fragmentation by Blasting, 1983. — P. 439 – 453.
22. Cunningham C. V. B. Fragmentation estimations and Kuz-Ram model — Four years on, 2nd Int. Symp. on Rock Fragmentation by Blasting, 1987. — P. 475 – 487.
23. Kou S. and Rustan A. Computerised design and result prediction of bench blasting, 4th Int. Symp. on Rock Fragmentation by Blasting, 1993. — P. 263 – 271.
24. Chung S. H. and Katsabanis P. D. Fragmentation prediction using improved engineering formulas, Int. J. for Blasting and Fragmentation, 2000, Vol. 4. — P. 198 – 207.
25. Kulatilake P. H. S. W., Hudaverdi T., and Qiong W. New prediction models for mean particle size in rock blast fragmentation, J. Geotech. and Geol. Eng., 2012, Vol. 30. — P. 665 – 684.
26. Monjezi M., Amiri H., Farrokhi A., and Goshtasbi K. Prediction of rock fragmentation due to blasting in Sarcheshmeh Copper mine using Artificial Neural Networks, J. Geotech. and Geol. Eng., 2010, Vol. 28. — P. 423 – 430.
27. Monjezi M., Mohamadi H. A., Barati B., and Khandelwal M. Application of soft computing in predicting rock fragmentation to reduce environmental blasting side effects, Arab. J. of Geosci., 2014, Vol. 7. — P. 505 – 511.
28. Xiu S. Z., Dan H., Jian Z., and Shu Z. Combined ANN prediction model for rock fragmentation distribution due to blasting, J. of Inform. and Computational Sci., 2013, Vol. 10. — P. 3511 – 3518.
29. Sayadi A., Monjezi M., Talebi N., and Khandelwal M. A comparative study on the application of various artificial neural networks to simultaneous prediction of rock fragmentation and back break, J. Rock Mech. and Geotech. Eng., 2013, Vol. 5. — P. 318 – 324.
30. Enayatollahi I., Aghajani B. A., and Asa A. Comparison between Neural Network and multiple regression analysis to predict rock fragmentation in open pit mines, Technical Note, J. Rock Mech. and Rock Eng., 2014, Vol. 47. — P. 799 – 807.
31. Chiappetta R. F. Choosing the right delay timing for the blasting application, optimization and maintaining field control, 8th High-Tech Seminar on State-of-the Art, Blasting Technol., Instrumentation and Exp. App., 1998. — P. 215 – 254.
32. Drape N. R. and Smith Jr. H. Applied regression analysis, John Wiley and Sons Inc., New York, USA, 1981. 33. Montgomery D. C., Peck E. A., and Vining G. G. Introduction to linear regression analysis, John Wiley and Sons Inc., New Jersey, USA, 2006.
34. Forstmeier W. and Schielzeth H. Cryptic multiple hypotheses testing in linear models, Overestimated effect sizes and the winner’s curse, Behavioural Ecology and Sociobiology, 2011, Vol. 65. — P. 47 – 55.

УДК 622.232 

СОЗДАНИЕ СОПРЯЖЕННЫХ ОРИЕНТИРОВАННЫХ ТРЕЩИН ФЛЮИДОРАЗРЫВОМ ПОРОДНОГО МАССИВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СКВАЖИН В КАЧЕСТВЕ НАПРАВЛЯЮЩИХ ЕГО ФРОНТА
Н. Г. Кю

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: Ku.nik1945@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия

Рассматривается метод создания в твердой среде ориентированных сопряженных трещин, основанный на сочетании особенностей взаимодействия трещин со скважинами, флюидоразрыва пластичными материалами и использовании скважин в качестве направляющих фронтов и ограничителей границ разрывов. Обсуждается возможность его использования для повышения эффективности ведения открытых и подземных горных работ, а также для формирования в породном массиве замкнутых непроницаемых оболочек, способствующих созданию скважинно-щелевых технологий добычи полезных ископаемых без строительства шахт и рудников.

Трещина, флюидоразрыв, форма, скважина, направляющая, фронт флюидоразрыва

DOI: 10.15372/FTPRPI20200513 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Тамбовцев П. Н. Экспериментальные исследования процесса флюидоразрыва породных блоков ударным способом // ФТПРПИ. — 2004. — № 3. — С. 52 – 59.
2. Алексеенко О. П. К расчету характеристик фдюидоразрыва труднообрушаемой кровли пластическим флюидом // Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами. — Новосибирск: ИГД СО РАН СССР, 1987.
3. Кю Н. Г. Особенности разрушения горных пород при флюидоразрыве пластичным веществом // ФТПРПИ. — 2011. — № 4. — С. 39 – 50.
4. Займовский В. А. Трещина — враг металла // Квант. — 1984. — № 2. — С. 6 – 12.
5. Пат. 1343689 РФ, B23P 6/00. Cпособ задержки роста усталостных трещин в конструкциях / Шанявский А. А.; заявитель и патентообладатель Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации. — № 396260027; заявл. 10.10.1985, опубл. 15.04.1994.
6. Кю Н. Г. Особенности и проблемы флюидоразрывов породных массивов // ФТПРПИ. — 2017. — № 5. — С. 44 – 56.

ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

УДК 622.235 

ВЛИЯНИЕ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ НА ДРЕНАЖ МЕТАНА В УГОЛЬНОМ ПЛАСТЕ
М. В. Курленя, М. Н. Цупов, А. В. Савченко, К. А. Пугачев

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: miningcenter@yandex.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
ООО “Шахта “Бутовская”,
ул. Городецкая, 1, 650902, Боровой пос., г. Кемерово, Россия

Проанализированы показания системы газового контроля на угольной шахте “Бутовская” (г. Кемерово) в период сейсмического затишья и после проведения взрывных работ. Оценено воздействие сейсмической волны от взрывных работ на дренаж метана в угольном пласте. Установлена зависимость нарастания выхода метана из угольного пласта в горные выработки после сейсмического воздействия.

Угольный пласт, взрывные работы, дренаж метана, газовый контроль

DOI: 10.15372/FTPRPI20200514 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Еманов А. Ф., Еманов А. А., Фатеев А. В., Бах А. А., Дураченко А. В., Шевкунова Е. В., Сережников Н. А., Ворона У. Ю. Методические основы совместного инструментального сейсмологического мониторинга геосреды и особо ответственных зданий и сооружений // Вестн. НЦ ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности. — 2019. — № 3. — С. 14 – 44.
2. Li T., Cai M. F., and Cai M. Earthquake-induced unusual gas emission incoalmines — A km-scale in-situ experimental investigation at Laohutai mine, Int. J. of Coal Geol., 2007, Vol. 71. — P. 209 – 224.
3. Si G., Durucan S., Jamnikar S., Lazar J., Abraham K., Korre A., Shi Ji-Q., Zavsek S., Mutke G., and Lurka A. Seismic monitoring and analysis of excessive gas emissions in heterogeneous coal seams, J. Coal Geol., 2015, Vol. 149. — P. 41 – 54.
4. Курленя М. В., Цупов М. Н., Савченко А. В. Влияние Бачатского землетрясения в Кузбассе на эмиссию метана в горные выработки угольных шахт // ФТПРПИ. — 2019. — № 5. — С. 3 – 9.

УДК 622.06 

ОПТИМИЗАЦИЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ЗАКЛАДОЧНЫХ ПЕСКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
Т. И. Рубашкина, М. А. Корнейчук

Белгородский государственный национальный исследовательский университет,
Е-mail: rubashkina@bsu.edu.ru, ул. Победы, 85, 308015, г. Белгород, Россия

Показана технологическая и экономическая целесообразность оптимизации гранулометрического состава некондиционных тонких и очень тонких песков с повышенным содержанием глинистых и пылевидных частиц, применяемых для приготовления твердеющих закладочных смесей, отсевом доменного гранулированного шлака фракции 0 – 5 мм без предварительной технологической подготовки. Получены зависимости изменения модуля крупности, удельной поверхности зерен песка и содержания в нем глинистых, пылевидных частиц от доли шлака в комплексном заполнителе. Установлено, что с увеличением доли шлака в составе комплексного заполнителя за счет повышения модуля крупности заполнителя и снижения содержания в нем глинистых компонентов уменьшается водопотребность, что позволяет получить составы для приготовления твердеющих закладочных смесей с пониженным расходом цемента при сохранении прочностных и транспортабельных свойств.

Твердеющая закладочная смесь, отсев доменного гранулированного шлака, гранулометрический состав заполнителя, прочность твердеющей закладки, растекаемость закладочной смеси

DOI: 10.15372/FTPRPI20200515 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ 8736–2014. Песок для строительных работ. Технические условия. — М.: Стандартинформ, 2019.
2. Баженов Ю. М. Технология бетона. — М.: АСВ, 2002. — 472 с.
3. Баженов Ю. М., Харченко А. И. Безусадочные мелкозернистые бетоны с использованием некондиционных песков // Науч.-техн. вестн. Поволжья. — 2012. — № 5. — С. 86 – 88.
4. Косач А. Ф. Влияние удельной поверхности частиц речного песка на физико-механические свойства мелкозернистого бетона // Вестн. ЮГУ. — 2012. — Вып. 2 (25). — С. 34 – 36.
5. Кудряков А. И., Аниканова Л. А., Копаница Н. О., Герасимов А. В. Влияние зернового состава и вида наполнителей на свойства строительных растворов // Строительные материалы. — 2001. — № 11. — С. 28 – 29.
6. Монгуш С. Ч. Влияние свойств мелких заполнителей на качество бетона // Вестн. ТувГУ. — 2011. — № 3. — С. 4 – 8.
7. Хозин В. Г., Морозов Н. М., Боровских И. В. Оптимизация гранулометрического состава песка для получения высокопрочного тонкозернистого бетона // Изв. КазГАСУ. — 2008. — № 2 (10). — С. 121 – 124.
8. Монтянова А. Н., Гаркави М. С., Косова Н. С. Специфические особенности и эффективность применения добавок в закладочных смесях // ГИАБ. — 2009. — № 9. — С. 287 – 295.
9. Калмыков В. Н., Слащилин И. Т. О возможности применения смешанного вяжущего на основе цемента и доменного гранулированного шлака ПАО “Северсталь” в закладочных смесях на нефтетитановой шахте Ярегского ГХК // ГИАБ. — 2005. — № 1. — С. 182 – 187.
10. Виноградов С. А., Кутузов В. И. Технология приготовления и формирования закладочной смеси для Яковлевского рудника // Горн. журн. — 1991. — № 10. — С. 31 – 35.
11. Гуревич Б. И., Тюкавкина В. В. Вяжущие материалы из шлаков цветной металлургии // Цв. металлургия. — 2007. — № 4. — С. 10 – 16.
12. Klassen V. K., Morozova I. A., Borisov I. N., and Mandrikova O. S. Energy saving and increasing the strength of cement using steel slag as a raw material component, Middle-East J. of Sci. Res., 2013, Vol. 18, No. 11. — P. 1597 – 1601.
13. Крупник Л. А., Шапошник Ю. Н., Шапошник С. Н., Нуршайыкова Г. Т., Тунгушбаева З. К. Разработка технологии закладочных работ на основе цементно-шлакового вяжущего на Орловском руднике // ФТПРПИ. — 2017. — № 1. — С. 84 – 91.
14. Альгермиссен Д., Эренберг А. Возможность использования электросталеплавильного шлака в качестве основы гидравлического связующего // Черные металлы. — 2018. — № 9. — С. 21 – 27.
15. Deng D. Q., Liu L., Yao Z. L., Song K. I., and Lao D. Z. A practice of ultra-fine tailings disposal as filling material in a gold mine, J. Environ. Manage, 2017, Vol. 196. — P. 100 – 109.
16. Ke X., Zhou X., Wang X., Wang T., Hou H., and Zhou M. Effect of tailings fineness on the pore structure development of cemented paste backfill, Constr. Build. Mater., 2016, Vol. 126. — Р. 345 – 350.
17. ГОСТ 8735–88. Песок для строительных работ. Методы испытаний. — М.: Стандартинформ, 2019.
18. ГОСТ 29234.12–91. Пески формовочные. Метод определения формы зерен песка. — М.: Стандартинформ, 2019.

УДК 622.33.013.03 

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА УГЛЯ НА МЕТАНОВЫДЕЛЕНИЕ В ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ОЧИСТНЫХ ЗАБОЯХ
А. А. Ордин, А. М. Тимошенко, Д. В. Ботвенко

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

Современные высокопроизводительные очистные комбайны создают угольную массу с высоким содержанием пылевых фракций. Показаны результаты ситового анализа угольной массы из очистного забоя шахты “Заречная”. Приведены теоретические расчеты дебита метана в зависимости от дисперсного состава угольной массы шахты “Заречная” при различных законах распределения фракционного состава. Установлено, что максимальный дебит метана возникает при фильтрации через угольную массу мелкой фракции 0 – 25 мм.

Шахта, уголь, очистные комбайны, фракционный состав, метановыделение, площадь поверхности, пылевая фракция

DOI: 10.15372/FTPRPI20200516 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Плакиткина А. С. Анализ и перспективы развития угольной промышленности основных стран мира, бывшего СССР и России в период до 2030 г. — М.: ИНЭИ РАН, 2013. — 415 с.
2. Казанин О. И., Сидоренко А. А., Мешков А. А. Организационно-технологические принципы реализации потенциала современного высокопроизводительного очистного оборудования // Уголь. — 2019. — № 12. — С. 4 – 14.
3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности “Правила безопасности в угольных шахтах”. — 2017. — Вып. 40. — 198 с.
4. Лебецки К. А., Романченко С. Б. Пылевая взрывоопасность горного производства. Т. 6. Промышленная безопасность. — М.: Горн. дело, ООО “Кимерийский центр”, 2012. — 464 с.
5. Вишняков М. В. Разработка методики прогноза параметров метановыделения при неравномерном движении очистного забоя угольных шахт Кузбасса // Уголь Кузбасса. — 2011. — № 1. — С. 8 – 11.
6. Stecula K., Brodny J., and Tutak M. Informatics platform as a tool supporting research regarding the effectiveness of the mining machines’ work, CBU Int. Conf. on Innovations in Sci. and Educ., 2017. — P. 1215 – 1219.
7. Brodny J., Alszer S., Krystek J., and Tutak M. Availability analysis of selected mining machinery, Archives of Control Sci., 2017, Vol. 27, No. 2. — P. 197 – 209.
8. Guan Z. and Gurgenci H. Reliability improvement through smart longwalls project, Proc. of the 2004 CRC Min. Res. and Effective Techn. Transfer Conf., 2004.
9. Yu Shou Liu. Analysis of different techniques for respirable dust control in longwall operations — partikulary in reference to the Bull Seam, Southern Coal Field, Australia, 1992. — 86 p.
10. McPherson M. The Westray mine explosion, Proc. of the 7th Int. Mine Ventilation Congress, Krakow, EMAGE, 2001.
11. Eckhoff R. Dust explosions in the process industries, Oxford, Butterworth, Haniemann, 1991.
12. Леонтьев А. В. Основы теории фильтрации. — М.: МГУ, 2009. — 88 с.
13. Ордин А. А., Тимошенко А. М. О влиянии фракционного состава угля на метановыделение в очистном забое // ФТПРПИ. — 2016. — № 3. — С. 104 – 109.
14. Ордин А. А., Мешков А. А., Волков М. А., Тимошенко А. М., Ботвенко Д. В. Оптимизация параметров очистного забоя при подземной отработке мощного метаноносного угольного пласта на Соколовском месторождении Кузбасса // ФТПРПИ. — 2018. — № 4. — С. 79 – 89.

ГОРНОЕ МАШИНОВЕДЕНИЕ

УДК 622.23.05 

ИССЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ СКВАЖИННОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИМПУЛЬСНОГО ВИБРОИСТОЧНИКА
А. О. Кордубайло, Б. Ф. Симонов

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: Kordubaylo_ao@mail.ru, Красный проспект, 54, 630090, г. Новосибирск, Россия

Развитие волнового метода интенсификации добычи полезных ископаемых и технологии межскважинного сейсмического просвечивания обуславливает потребность в скважинных источниках упругих колебаний. Разработан электромагнитный импульсный виброисточник с гидромеханическим силовым элементом для закрепления в скважине и передачи импульса в породу и электромагнитным ударным узлом для генерации импульса давления. Представлены результаты экспериментальных исследований рабочих процессов в виброисточнике, выполненном по трем конструктивным схемам. Рассмотрены особенности рабочих циклов. Получены зависимости основных параметров виброисточника от напряжения питания, сформулированы рекомендации по их практическому применению.

Скважинный виброисточник, конструктивная схема, сравнительный анализ, межскважинное сейсмическое просвечивание, метод увеличения нефтеотдачи, электромагнитный линейный двигатель, энергия удара, силовой элемент, импульс давления

DOI: 10.15372/FTPRPI20200517 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Опарин В. Н., Симонов Б. Ф., Юшкин В. Ф., Востриков В. И., Погарский Ю. В., Назаров Л. А. Геомеханические и технические основы увеличения нефтеотдачи пластов в виброволновых технологиях. — Новосибирск: Наука, 2010. — 404 с.
2. Ленский В. А., Адиев А. Я., Иркабаев Д. Р., Шарова Т. Н. Скважинная сейсморазведка: цели, задачи, геологическая эффективность // Технологии сейсморазведки. — 2014. — № 2. — С. 117 – 124.
3. Ошкин А. Н., Ермаков Р. Ю., Рагозин Н. А., Игнатьев В. И. Межскважинное сейсмическое просвечивание — опыт, методология, аппаратура // Приборы и системы разведочной геофизики. — 2016. — № 3. — С. 37 – 47.
4. Yu G., Chen Y. Z., Wang X. M., Zhang O. H., Li Y. P., Zhao B. Y., Wu J. J., and Greer J. Walkaway VSP using multimode optical fibers in a hybrid wireline, The Leading Edge, 2016, Vol. 35, No 7. — P. 615 – 619. doi.org/10.1190/tle35070615.1.
5. Sheng J. J., Leonhardt B., and Azri N. Status of polymer-flooding technology, J. Canadian Petroleum Technology, 2015, Vol. 54, No. 2. — P. 116 – 126. doi.org/10.2118/174541-PA.
6. Bera A. and Babadagli T. Status of electromagnetic heating for enhanced heavy oil/bitumen recovery and future prospects: Areview. Applied Energy, 2015, Vol. 151. — P. 206 – 226. doi.org/10.1016/j.apenergy. 2015.04.031.
7. Esmaeilzadeh P., Sadeghi M. T., Fakhroueian Z., Bahramian A., and Norouzbeigi R. Wettability alteration of carbonate rocks from liquid-wetting to ultra gas-wetting using TiO2, SiO2 and CNT nanofluids containing fluorochemicals, for enhanced gas recovery, J. Natural Gas Sci. and Eng., 2015, Vol. 26. — P. 1294 – 1305. doi.org/10.1016/j.jngse.2015.08.037.
8. Ганиев О. Р., Ганиев Р. Ф., Украинский Л. Е., Устенко И. Г. Основы волноводной механики продуктивных пластов // ДАН. — 2016. — Т. 466. — № 3. — С. 298 – 301. DOI: 10.7868/S0869565216030105.
9. Дыбленко В. П., Марчуков Е. Ю., Туфанов И. А. Шарифуллин Р. Я., Евченко В. С. Волновые технологии и их использование при разработке месторождений нефти с трудноизвлекаемыми запасами. — М.: РАЕН, 2012. — 344 с.
10. Курленя М. В., Пеньковский В. И., Савченко А. В., Евстигнеев Д. С., Корсакова Н. К. Развитие метода повышения притока нефти к скважине в процессе разработки месторождения // ФТПРПИ. — 2018. — № 3. — С. 62 – 71. DOI: 10.15372/FTPRPI20180307.
11. Simonov B. F., Kordubailo A. O., Neiman V. Y., and Polishchuk A. E. Processes in linear pulse electromagnetic motors of downhole vibration generators, J. Min. Sci., 2018, No. 1. — P. 61 – 68. DOI: 10.1134/S1062739118013353.
12. Симонов Б. Ф., Опарин В. Н., Кордубайло А. О., Востриков В. И. Экспериментальные исследования эффективности излучения от скважинного импульсного виброисточника // ГИАБ. — 2019. — № 8. — С. 180 – 189. DOI: 10.25018/0236–1493–2019–08–0-180–189.

ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

УДК 622.772 

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ХИМИКО-ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗОЛОТА ИЗ УПОРНОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ
В. А. Чантурия, А. Л. Самусев, В. Г. Миненко

Институт проблем комплексного освоения недр РАН,
Е-mail: andrey63vzm@mail.ru, Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия

Приведены результаты экспериментальных исследований по интенсификации химико-электрохимического выщелачивания золота из упорного концентрата ультразвуком. На основе оценки эффективности насыщения электрохимически активным хлором хлоридных растворов и изучения изменения морфологии поверхности, элементного, фазового и гранулометрического составов концентрата определен механизм интенсификации процесса выщелачивания и установлены рациональные параметры ультразвуковой обработки минеральной суспензии, обеспечивающие повышение извлечения золота за 5 ч на 39 %.

Упорные золотосодержащие руды, арсенопирит, активный хлор, гипохлорит, электрохимическое выщелачивание, хлорид натрия, ультразвук

DOI: 10.15372/FTPRPI20200518 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Лодейщиков В. В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд. — Иркутск: Иргиредмет, 1999. — 342 с.
2. Лодейщиков В. В. Упорные золотые руды и основные принципы их металлургической переработки // Гидрометаллургия золота. — 1980. — С. 5 – 18.
3. Фазлуллин М. И. Кучное выщелачивание благородных металлов. — М.: АГН, 2001. — 657 с.
4. Палеев П. Л., Гуляшинов А. Н., Антропова И. Г., Гуляшинов П. А. Извлечение золота из упорных арсенопиритовых руд и концентратов // Золото и технологии. — 2013. — № 2 (20). — С. 36 – 38.
5. Меретуков М. А., Орлов А. М. Металлургия благородных металлов. Зарубежный опыт. — М.: Металлургия, 1990. — 416 с.
6. Sedelnikova G., Kim D., and Ibragimova N. Recovery gold from refractory old sulfide tailings using heap bio-oxidation, IMPC-2016, 28th Int. Miner. Proc. Congress, Conf. Proc., 2016. — 724 p.
7. Лузин Б. С., Голик В. И. Выщелачивание золота из некондиционного сырья // ФТПРПИ. — 2004. — № 4. — С. 84 – 88.
8. Опарин В. Н., Секисов А. Г., Трубачев А. И., Смоляницкий Б. Н., Салихов В. С., Зыков Н. В. Перспективные технологии разработки золотороссыпных месторождений Забайкальского края // ФТПРПИ. — 2017. — № 3. — С. 70 – 78.
9. Гурман М. А., Щербак Л. И., Рассказова А. В. Извлечение золота и мышьяка из продуктов обжига упорных пирит-арсенопиритовых концентратов // ФТПРПИ. — 2015. — № 3. — С. 145 – 150.
10. Aylmore M. G. Alternative lixiviants to cyanide for leaching gold ores, Developments in Miner. Proc., 2005, Vol. 15.
11. Adams M. D. Gold ore processing, chapter 29 — chloride as an alternative lixiviant to cyanide for gold ores, 2016. — P. 525 – 531.
12. Зашихин А. В., Свиридова М. Л. Выщелачивание золота гуминовыми препаратами // ФТПРПИ. — 2019. — № 4. — С. 151 – 156.
13. Muir D. M. and Aylmore M. G. Thiosulfate as an alternative to cyanide for gold processing — issues and impediments, Miner. Proc. and Extraction Metal., Trans. Inst. Min. Metall., 2004. — P. 113, C2 – C12.
14. Wardell-Johnson M., Steiner G., and Dreisinger D. Engineering aspects of the Platsol process. In: ALTA-2009 Nickel-Cobalt, Copper and Uranium Conf., ALTA Metallurgical Services, Melbourne, 2009.
15. Зырянов М. Н., Леонов С. Б. Хлоридная металлургия золота. — М.: СП “Интермет инжиниринг”, 1997. — 288 с.
16. Hasab M. G., Raygan S., and Rashchi F. Chloride-hypochlorite leaching of gold from a mechanically activated refractory sulfide concentrate, Hydrometallurgy, 2013, Vol. 138. — P. 59 – 64.
17. Baghalha M. Leaching of an oxide gold ore with chloride/hypochlorite solutions, Int. J. of Miner. Proc., 2007, Vol. 82, No. 4. — P. 178 – 186.
18. Cheng Y., Shen S., Zhang J., Chen S., Xiong L., and Liu J. Fast and effective gold leaching from a desulfurized gold ore using acidic sodium chlorate solution at low temperature, Ind. Eng. Chem. Res., 2013, Vol. 52, No. 47. — P. 16622 – 16629.
19. Donga Z., Zhu Y., Han Y., Gao P., Gu X., and Sun Y. Chemical oxidation of arsenopyrite using a novel oxidant-Chlorine dioxide, Miner. Eng., 2019. — 105863.
20. Теут А. О., Куимов Д. В., Косьянов Э. А. Извлечение золота из упорных сульфидных руд методом электрохлоринации // Плаксинские чтения – 2011: Новые технологии обогащения и комплексной переработки труднообогатимого природного и техногенного минерального сырья: материалы межд. совещания. — С. 513 – 516.
21. Tran T., Lee K., and Fernando K. Halide as an alternative lixiviant for gold processing — an update. In: Young C. A., Twidwell L. G., Anderson C. G. (Eds.), Cyanide: Social, Industrial and Economic Aspects, The Minerals, Metals and Materials Society, Warrendale, PA, USA, 2001. — P. 501 – 508.
22. Jeffrey M., Breuer P., and Choo W. L. How rapidly do alternative lixiviants leach gold, In: Young C. (Ed.), Cyanide: Social, Industrial and Economic Aspects, TMS, 2001. — P. 441 – 454.
23. Jeffrey M., Breuer P., and Choo W. L. A kinetic study that compares the leaching of gold in the cyanide, thiosulfate, and chloride systems, metallurgical and materials transactions B. Process Metall. Mater. Proc. Sci., 2001, Vol. 32. — P. 979 – 986.
24. Samusev A. L. and Tomskaya E. S. Interaction of gold-bearing sulfides with modified chlorine solutions, J. Min. Sci., 2015, Vol. 51, No. 4. — P. 825 – 829.
25. Samusev A. L. and Minenko V. G. Productivity of chemical-electrochemical gold leaching from rebellious ore, J. Min. Sci., 2014, Vol. 50, No. 1. — P. 171 – 175.
26. Глембоцкий В. А., Соколов М. А., Якубович И. А. Ультразвук в обогащении полезных ископаемых. — Алма-Ата: Наука, 1972. — 229 с.
27. Zhu P., Zhang X., Li K., Qian G., and Zhou M. Kinetics of leaching refractory gold ores by ultrasonic-assisted electro-chlorination, Int. J. of Miner., Metal. and Mater., 2012, Vol. 19, No. 6. — P. 473 – 477.
28. Zhang G. W., Wang S. X., Zhang L. B., and Peng J. H. Ultrasound-intensified leaching of gold from a refractory ore, Isij. Int., 2016, Vol. 56, No. 4. — P. 714 – 718.
29. Fu L., Zhang L., Wang S., Cui W., and Peng J. Synergistic extraction of gold from the refractory gold ore via ultrasound and chlorination-oxidation, Ultrasonics Sonochemistry, 2017, Vol. 37. — P. 471 – 477.
30. Swamy K. M. and Narayana K. L. Intensification of leaching process by dual-frequency ultrasound, Ultrasonics Sonochemistry, 2001, Vol. 8. — P. 341 – 346.
31. Гроо Е. А., Алгебраистова Н. К., Жижаев А. М., Романченко А. С., Макшанин А. В. Исследование влияния ультразвуковой обработки для интенсификации процессов извлечения золота из труднообогатимого сырья // ГИАБ. — 2012. — № 2. — С. 89 – 96.
32. Киенко Л. А., Воронова О. В., Кондратьев С. А. Исследование влияния ультразвуковых воздействий на селективность флотации при обогащении отходов производства Ярославской горнорудной компании // ФТПРПИ. — 2019. — № 4. — С. 174 – 181.
33. Александрова Т. Н., Афанасова А. В., Александров А. В. Применение микроволновой обработки для снижения степени упорности углеродистых концентратов // ФТПРПИ. — 2020. — № 1. — С. 148 – 154.
34. Васильев А. А. Разработка технологии переработки золотосодержащего тонкоизмельченного сырья с использованием атмосферного окисления: дисс. … канд. техн. наук. — Иркутск, 2011. — 167 с.

УДК 622.7 + 621.926.47 + 553.87 + 542.22–162.25 

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОНКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ НА ОСНОВЕ ЕГО ДОЗИРОВАННОГО СТАДИЙНОГО РАЗРУШЕНИЯ
Ф. Х. Уракаев, Л. Г. Шумская, Е. А. Кириллова, С. А. Кондратьев

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

Для повышения селективности измельчения и разрушения минеральных сростков литийсодержащего техногенного сырья рассмотрен принцип стадийного увеличения энергии разрушения. Установлено, что относительная частота оппозитного вращения роторов и число циклов пропусканий проб сырья через дезинтегратор позволяют оптимизировать выделение фракций заданного гранулометрического состава с минимальными потерями сподумена за счет сокращения процесса шламообразования. Разработана схема стадийной дезинтеграции техногенного сподуменсодержащего сырья для получения продукта флотационной крупности - 0.16 + 0.02 мм с минимальным выходом (6.0 %) шламовой фракции - 0.02 мм. Схема рудоподготовки подтверждена результатами флотационного обогащения.

Техногенное сырье, сподумен, сростки, дезинтегратор, обогащение

DOI: 10.15372/FTPRPI20200519 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Калинин Е. П. Обзор минерально-сырьевого потенциала редкометалльного сырья Российской Федерации // Изв. Коми научного центра УрО РАН. — 2017. — № 3 (31). — С. 107 – 109.
2. Рыжова Л. П., Салей А. У. Проблемы и перспективы развития минерально-сырьевой базы рудных месторождений в России и за рубежом // Вестн. науки и образования. — 2018. — Т. 1. — № 5 (41). — С. 46 – 49.
3. Rzelewska-Piekut M. and Regel-Rosocka M. Wastes generated by automotive industry — Spent automotive catalysts, Physical Sciences Reviews, 2018, Vol. 3, Issue 8. — 27 p. doi.org/10.1515/psr-2018–0021.
4. Qi T., Wang W., Wei G., Zhu Z., Qu J., Wang L., and Zhang H. Technical progress of green high-value utilization of strategic rare metal resources, Guocheng Gongcheng Xuebao, The Chinese J. Process Eng., 2019, Vol. 19 (1 June). — P. 10 – 24. DOI: 10.12034/j.issn.1009–606X.219142.
5. Perez J. P. H., Folens K., Leus K., Vanhaecke F., Van Der Voort P., and Laing G. D. Progress in hydrometallurgical technologies to recover critical raw materials and precious metals from low-concentrated streams, Resources, Conservation and Recycling, 2019, Vol. 142 (March). — P. 177 – 188. https://doi.org/ 10.1016/j.resconrec.2018.11.029.
6. Spooren J., Binnemans K., Bjorkmalm J., Breemersch K., Dams Y., Folens K., Gonzalez-Moya M., Horckmans L., Komnitsas K., Kurylak W., Lopez M., Makinen J., Onisei S., Oorts K., Peys A., Pietek G., Pontikes Y., Snellings R., Tripiana M., Varia J., Willquist K., Yurramendi L., and Kinnunen P. Near-zero-waste processing of low-grade, complex primary ores and secondary raw materials in Europe: Technology development trends (Review), Resources, Conservation and Recycling, 2020, Vol. 160 (September). — 18 p. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2020.104919.
7. Малютин Ю. С. Техногенные минерально-сырьевые ресурсы цветной металлургии России и перспективы их использования // Маркшейдерия и недропользование. — 2001. — № 1. — С. 21 – 25.
8. Ежов А. И. Оценка техногенного сырья в Российской Федерации (твердые полезные ископаемые) // Горные науки и технологии. — 2016. — № 4. — С. 62 – 72.
9. Tadesse B., Makuei M., Albijanic B., and Dyer L. The beneficiation of lithium minerals from hard rock ores: A review, Miner. Engineering, 2019, Vol. 131 (15 January). — P. 170 – 184. https://doi.org/ 10.1016/j.mineng.2018.11.023.
10. Dessemond C., Lajoie-Leroux F., Soucy G., Laroche N., and Magnan J.-F. Spodumene: The lithium market, resources and processes (Review), Minerals, 2019, Vol. 9 (29 May). — 17 p. DOI: 10.3390/min9060334.
11. Salakjani N. Kh., Singh P., and Nikoloski A. N. Production of lithium — A literature review. Part 1: Pretreatment of spodumene, Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, 2019, Taylor & Francis Group (29 May). — 14 p. https://doi.org/10.1080/08827508.2019.1643343.
12. Salakjani N. Kh., Singh P., and Nikoloski A. N. Production of lithium — A literature review. Part 2. Extraction from spodumene, Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, 2019, Taylor & Francis Group (18 Dec). — 16 p. https://doi.org/10.1080/08827508.2019.1700984.
13. Владимиров А. Г., Ляхов Н. З., Загорский В. Е., Макагон В. М., Кузнецова Л. Г., Смирнов С. З., Исупов В. П., Белозеров И. М., Уваров А. Н., Гусев Г. С., Юсупов Т. С., Анникова И. Ю., Бескин С. М., Шокальский С. П., Михеев Е. И., Котлер П. Д., Мороз Е. Н., Гаврюшкина О. А. Литиевые месторождения сподуменовых пегматитов Сибири // Химия в интересах устойчивого развития. — 2012. — Т. 20. — № 1. — С. 3 – 20. https://www.sibran.ru/upload/iblock/ 4d4/4d4c84b229fa1af2578e7e039482efed.pdf.
14. Азарова Ю. В., Казанцев В. В., Кольцов В. Ю., Сарычев Г. А., Тананаев И. Г. Отвалы Завитинского литиево-бериллиевого месторождения как сырье для получения лития // Обогащение руд. — 2015. — № 2. — С. 42 – 46.
15. Kol’tsov V. Y., Yudina T. B., Azarova Y. V., Semenov A. A., Lizunov A. V., and Lesina I. G. Comparative geological and mineral-petrological analysis of ore-bearing rock in lithium and beryllium deposits for modeling the behavior of ore minerals during processing, Atomic Energy, 2017, Vol. 122, Issue 2. — P. 81 – 86. DOI: 10.1007/s10512–017–0239–7.
16. Юсупов Т. С., Бакшеева И. И., Ростовцев В. И. Исследование влияния различных видов механических воздействий на селективность разрушения минеральных ассоциаций // ФТПРПИ. — 2015. — № 6. — С. 182 – 188.
17. Samkova R. Recovering lithium mica from the waste after mining SN-W ores through the use of flotation, GeoScience Engineering, 2009, Vol. LV, No. 1. — P. 33 – 37. DOI: 10.1.1.390.8776.
18. Bulatovic S. M. Handbook of Flotation Reagents: Chemistry, Theory and Practice, 1st Ed., Vol. 3: Flotation of Industrial Minerals, Amsterdam, et al.: Elsevier, 2014. — 238 p.
19. Егоров А. М., Лаврентьев А. В., Сарычев Г. А., Тананаев И. Г. Технология флотационного обогащения концентратов при переработке отвалов Завитинского литиево-бериллиевого месторождения // Цв. металлы. — 2016. — № 5(881). — С. 23 – 26. http://dx.doi.org/10.17580/tsm.2016.05.03.
20. Tian J., Xu L., Wu H., Fang S., Deng W., Peng T., Sun W., and Hu Y. A novel approach for flotation recovery of spodumene, mica and feldspar from a lithium pegmatite ore, J. Cleaner Production, 2018, Vol. 174 (10 February). — P. 625 – 633. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.10.331.
21. Fuerstenau D. W. and Pradip. A century of research leading to understanding the scientific basis of selective mineral flotation and design of flotation collectors (REVIEW ARTICLE), Mining, Metallurgy and Exploration, 2019 (15 January). — P. 1 – 18. https://doi.org/10.1007/s42461–018–0042–6.
22. Li H., Eksteen J., and Kuang G. Recovery of lithium from mineral resources: State-of-the-art and perspectives — A review, Hydrometallurgy, 2019, Vol. 189 (November). — 17 p. https://doi.org/10.1016/ j.hydromet.2019.105129.
23. Karrech A., Azadi M. R., Elchalakani M., Shahin M. A., and Seibi A. C. A review on methods for liberating lithium from pegmatities, Minerals Engineering, 2020, Vol. 145 (1 January). — 10 p. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2019.106085.
24. Tanhua A., Sinche-Gonzalez M., Kalapudas R., Tanskanen P., and Lamberg P. Effect of waste rock dilution on spodumene flotation, Minerals Engineering, 2020, Vol. 150 (1 May). — 9 p. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2020.106282.
25. Zhou H.-P., Hu J., Zhang Y.-B., Cao Y.-J., Luo X.-P., and Tang X.-K. Effectively enhancing recovery of fine spodumene via aggregation flotation, Rare Metals, 2020, Vol. 39, No. 3. — P. 316 – 326. https://doi.org/10.1007/s12598–019–01365–5.
26. Юсупов Т. С., Шумская Л. Г., Кондратьев С. А., Кириллова Е. А., Уракаев Ф. Х. Использование механоактивационного измельчения в процессах обогащения техногенного оловосодержащего сырья // ФТПРПИ. — 2019. — № 5. — С. 121 – 127. DOI: 10.15372/FTPRPI20190513.
27. Уракаев Ф. Х., Юсупов Т. С. Численная оценка кинематических и динамических характеристик обработки минералов в дезинтеграторе // ФТПРПИ. — 2017. — № 1. — С. 135 – 142.
28. Laptev Yu. V., Shevchenko V. S., and Urakaev F. Kh. Sulphidation of valleriite in SO2 solutions, Hydrometallurgy, 2009, Vol. 98, Iss. 3 – 4. — P. 201 – 205. DOI: 10.1016/j.hydromet.2009.06.002.
29. Курков А. В., Котова В. М. Современное состояние и основные направления развития процессов глубокой и комплексной переработки редкометального сырья // Горн. журн. — 2007. — № 2. — С. 72 – 77.
30. Hu Z. and Sun C. Efects and mechanism of different grinding media on the flotation behaviors of beryl and spodumene, Minerals, 2019, Vol. 9, No. 11. — 12 p. DOI: 10.3390/min9110666.
31. Wang Y., Zhu G., Yu F., Lu D., Wang L., Zhao Y., and Zheng H. Improving spodumene flotation using a mixed cationic and anionic collector, Physicochemical Problems of Mineral Processing, 2018, Vol. 54, No. 2. — P 567 – 577. http://dx.doi.org/10.5277/ppmp1861.
32. Tian M., Gao Z., Khoso S. A., Sun W., and Hu Y. Understanding the activation mechanism of Pb2+ ion in benzohydroxamic acid flotation of spodumene: Experimental findings and DFT simulations, Minerals Engineering, 2019, Vol. 143b (Nov). — 10 p. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2019.106006.
33. Xie R., Zhu Y., Liu J., Wang X., and Li Y. Differential collecting performance of a new complex of decyloxy-propylamine and ?-bromododecanoic acid on flotation of spodumene and feldspar, Miner. Eng., 2020, Vol. 153 (1 July). — 9 p. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2020.106377.
34. Xu L., Jiao F., Jia W., Pan Z., Hu C., and Qin W. Selective flotation separation of spodumene from feldspar using mixed anionic/nonionic collector, Colloids and Surfaces A, 2020, Vol. 594 (5 June). — 7 p. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2020.124605.
35. Zhu G., Zhao Y., Zheng X., Wang Y., Zheng H., and Lu D. Surface features and flotation behaviors of spodumene as influenced by acid and alkali treatments, Applied Surface Science, 2020, Vol. 507 (30 March). — 13 p. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.145058.
36. Xie R., Zhu Y., Liu J., Li Y., Wang X., and Shumin Z. Research status of spodumene flotation: A review, Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, 2020, Taylor & Francis Group (10 Jun). — 14 p. https://doi.org/10.1080/08827508.2020.1776278.

УДК 622.765.061.5 

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ДИСПЕРСНОСТИ ЭМУЛЬСИИ МАСЛЯНЫХ РЕАГЕНТОВ НА РЕЗУЛЬТАТЫ ФЛОТАЦИИ УГЛЯ
Т. Е. Вахонина, М. С. Клейн, Ю. Ф. Патраков, С. А. Семенова

Кузбасский государственный технический университет им. Т. Ф. Горбачева,
E-mail: m_klein@mail.ru, ул. Весенняя, 28, 65000, г. Кемерово, Россия
Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН (Институт угля СО РАН),
E-mail: yupat@icc.kemsc.ru, просп. Ленинградский, 10, 65005, г. Кемерово, Россия

Описан метод лазерной дифракции для оценки дисперсности эмульсий масляных реагентов в экспериментальных и технологических исследованиях процесса флотации угольных шламов. Приведены результаты влияния интенсивности перемешивания при эмульгировании на дисперсность эмульсий и показатели флотации частиц разной крупности двух марок угля. Выявлено влияние эмульгирования масляных реагентов на флотационную активность. Повышение дисперсности эмульсии смеси термогазойля и отработанного моторного масла положительно воздействует на флотацию крупных и мелких частиц угля обеих марок, а при флотации эмульсией отработанного моторного масла показатели процесса ухудшаются. Возможно снижение селективности разделения крупных частиц менее гидрофобного угля.

Лазерная дифракция, масляные реагенты, эмульгирование, уголь, флотация

DOI: 10.15372/FTPRPI20200520 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мелик-Гайказян В. И., Ворончихина В. В., Плаксин И. Н. О механизме закрепления эмульсированных аполярных реагентов на угольных частицах при флотации // Кокс и химия. — 1967. — № 10. — С. 7 – 9.
2. Клейн М. С. Очистка шламовых вод углеобогащения с использованием селективной сепарации шламов масляными реагентами // Уголь. — 2005. — № 9. — С. 43 – 45.
3. Мелик-Гайказян В. И., Байченко А. А., Ворончихина В. В. К эмульсированию масляных флотореагентов в промышленных условиях и оценке дисперсности получаемой эмульсии // Кокс и химия. — 1964. — № 3. — С. 9 – 13.
4. Международный стандарт ISO 13320–1. Анализ размеров частиц, методы лазерной дифракции.
5. Шмидт А. А., Ганин П. Г. Вероятность дробления и устойчивости капель в ядре турбулентного потока жидкости в условиях однородной и изотропной турбулентности и в аппарате с перемешиванием // Сорбционные и хроматографические процессы. — 2008. — Т. 8. — № 6. — С. 921 – 930.
6. Брагинский Л. Н., Барабаш В. М., Бегачев В. И. Перемешивание в жидких средах. Физические основы и методы расчета. — Л.: Химия, 1984. — 336 с.
7. Клейн М. С. Роль гистерезисных сил при флотации крупных частиц // Энергетические воздействия в процессах переработки минерального сырья: сб. науч. тр. — Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1987. — С. 133 – 140.
8. Байченко А. А., Листовничий А. В., Клейн М. С. Гистерезис смачивания и упрочнение контакта между частицей и пузырьком в присутствии аполярного реагента // Коллоидный журнал. — 1989. — Т. 1. — С. 127 – 129.
9. Дерягин Б. В., Духин С. С., Рулев Н. Н. Микрофлотация. Водоочистка, обогащение. — М.: Химия, 1986. — 232 с.
10. Мелик-Гайказян В. И. О механизме действия аполярных реагентов при пенной флотации // Обогащение руд. — 1970. — № 3. — С. 38 – 43.
11. Кондратьев А. С., Изотов А. С. Влияние аполярных реагентов и поверхностно-активных веществ на устойчивость флотационного комплекса // ФТПРПИ. — 2000. — № 4. — С. 108 – 116.
12. Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика. — М.: Физматлит, 1959. — 700 с.
13. Духин С. С., Рулев Н. Н., Димитров Д. С. Коагуляция и динамика тонких пленок. — Киев: Наук. думка, 1986. — 232 с.
14. Цветичанин Л., Лазич П., Вучинич Д. Влияние крупности галенита и концентрации собирателя на флотационное извлечение и кинетику флотации // ФТПРПИ. — 2018. — № 3. — С. 143 – 149.
15. Кондратьев С. А. Метод выбора структуры и состава углеводородного фрагмента молекулы собирателя // ФТПРПИ. — 2019. — № 3. — С. 87 – 98.

УДК 622.7 

ВЛИЯНИЕ ДИАМЕТРА ШАРОВ НА ПАРАМЕТРЫ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ НЕФЕЛИНОВОГО СИЕНИТА
Ш. Ханер

Университет в Афьонкарахисаре,
Е-mail: shaner@aku.edu.tr, г. Афьонкарахисар, Турция

Рассмотрены изменения удельной скорости измельчения и функции распределения степени измельчения образцов нефелинового сиенита с помощью шаров из легированной стали различных диаметров в разные периоды времени. Исследованы распределения частиц по размеру. Установлено, что при увеличении диаметра шаров повышается скорость измельчения.

Нефелиновый сиенит, функция измельчения, удельная скорость измельчения, мелкий помол

DOI: 10.15372/FTPRPI20200521 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Haner S. and Demir M. Nepheline syenite: A review, J. Geol. Eng., 2018, Vol. 42, No. 1. — P. 107 – 120.
2. Feldspar report, TMMOB Maden Muhendisleri Odas?, Accessed December 15, 2019. www.maden.org.tr/ resimler/ekler/8c09c2ec26db837_ek.pdf.
3. Revnivtsev V. I., Kropanev S. I., and Peskov V. V. Methods of increasing the K2O : Na2O ratio in feldspars, Glass and Ceramics, 1964, Vol. 21, No. 1. — P. 32 – 36.
4. Liddell K. S. Machines for fine milling to improve the recovery of gold from calcines and pyrite, Proc. of the Int. Conf. on Gold, Johannesburg, 1986. — P. 405 – 417.
5. Agrafiotis C. and Tsoutsos T. Energy saving technologies in the European ceramic sector: A systematic review, Appl. Therm. Eng., 2001, Vol. 21. — P. 1231 – 1249.
6. Durgut E., Pala C. Y., Kayac? K., Alt?ntas A., Y?ld?r?m Y., and Ergin H. Development of a semi-wet process for ceramic wall tile granule production, J. Ceram. Proc. Res., 2015, Vol. 16. — P. 596 – 600.
7. Plaksin I. N., Uteush E. V., and Uteush Z. V. Some problems in process control in enrichment plants, Soviet Min. Sci., 1965, Vol. 1, No. 4. — P. 405 – 408.
8. Bakker J. Energy use of fine grinding in mineral processing, Metall. Trans. E, 2014, Vol. 1E. — P. 8 – 19.
9. Coghill W. H. and Devaney F. D. Ball mill grinding, 1937. Accessed December 15, 2019. play.google.com/ books/reader?id=k4MbYBy8674C&hl=tr&pg=GBS.PP1.
10. Bond F. C. Grinding ball size selection, Min. Eng., 1958. — P. 592 – 595.
11. Austin L. G., Shoji K., and Luckie P. T. The effect of ball size on mill performance, Powder Technol., 1976, Vol. 14. — P. 71 – 79.
12. Yusupov T. S., Kirillova E. A., and Denisov G. A. Dressing of quartz-feldspar ores on the basis of selective grinding and mechanical activation, J. Min. Sci., 2003, Vol. 39, No. 2. — P. 174 – 177.
13. Austin L. G., Klimpel R. R., and Luckie P. T. Process engineering of size reduction: ball milling, New Jersey, American Institute of Min. Metal. and Petrol. Eng. Inc., 1984.
14. Austin L. G., Bagga R., and Celik M. Breakage properties of some materials in a laboratory ball mill, Powder Technol., 1981, Vol. 28. — P. 235 – 241.
15. Standard test method for Grindability of coal by ball-race hardgrove-machine, Philadelphia, ASTM Int., 1993.
16. Aplan F. F. The hardgrove test for determining the Grindability of coal, lecture note in MN PR 301, Elements of Miner. Proc., Pennsylvania State University, State College, Pennsylvania, 1996.
17. Aplan F. F., Austin L. G., Bonner C. M., and Bhatia V. K. A study of Grindability tests, G0111786, U. S., Bureau of Mines, U. S. A, 1974.

ГОРНАЯ ТЕПЛОФИЗИКА

УДК 622.253.3 

ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ И ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ ЗАМОРАЖИВАЮЩИХ КОЛОНОК ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ ТОЛЩИНЫ ЛЕДОПОРОДНОГО ОГРАЖДЕНИЯ
М. А. Семин, Л. Ю. Левин, О. С. Паршаков

Горный институт УрО РАН,
E-mail: seminma@outlook.com, ул. Сибирская, 78а, 614111, г. Пермь, Россия

Проанализирован процесс искусственного замораживания влагонасыщенного породного массива при строительстве шахтных стволов. Рассмотрен упрощенный случай единственной замораживающей колонки. Исследованы стадии активного и пассивного замораживания. Поддержание постоянной толщины ледопородного ограждения на стадии пассивного замораживания осуществлено с помощью имитационной модели регулятора температуры хладоносителя. Проведено многопараметрическое численное моделирование замораживания породного массива, определены зависимости температуры хладоносителя от времени на стадии пассивного замораживания. Выявлено, что для поддержания постоянной толщины ледопородного ограждения на стадии пассивного замораживания температура хладоносителя должна монотонно возрастать с течением времени по степенному закону с показателем степени около – 0.2. Выбор значения температуры хладоносителя в фазе активного замораживания практически не влияет на суммарную энергоэффективность системы замораживания.

Ледопородное ограждение, шахтный ствол, искусственное замораживание пород, пассивное замораживание, энергоэффективность, численное моделирование

DOI: 10.15372/FTPRPI20200522 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Болотских Н. С., Докукин О. С. Строительство стволов шахт и рудников. — М.: Недра, 1991. — 516 с.
2. Wang Y., Yang W., and Ren Y. Numerical back analysis and simulation of temperature field for shaft sinking with artificial ground freezing method, J. China University of Min. and Tech.-Chinese Edition, 2005, Vol. 34, No. 5. — P. 626.
3. Jones Jr. J. S. State-of-the-art report-engineering practice in artificial ground freezing, Developments in Geotech. Eng., 1982, Vol. 28. — P. 313 – 326.
4. Трупак Н. Г. Замораживание горных пород при проходке стволов. — М.: Углетехиздат, 1954. — 896 с.
5. Пугин А. В. Исследование динамики тепловых полей при размораживании ледопородных ограждений строящихся стволов // Стратегия и процессы освоения георесурсов. — 2018. — С. 272 – 275.
6. Фомичев А. Д. Технологии механизированного строительства главных вертикальных стволов на примере современных стволопроходческих агрегатов // Изв. ТГУ. Техн. науки. — 2014. — № 1. — С. 172 – 179.
7. Ольховиков Ю. П., Пестрикова В. С., Тарасов В. В. Особенности поддержания в безопасном состоянии крепи шахтных стволов Верхнекамского месторождения, установленной в карналлитовых породах // ГИАБ. — 2015. — № 5. — С. 30 – 34.
8. Ольховиков Ю. П. Крепь капитальных выработок калийных и соляных рудников. — М.: Недра, 1984. — 238 с.
9. Lurie B. J. and Enright P. Classical feedback control with nonlinear multi-loop systems: with MATLAB® and Simulink®, CRC Press, 2019.
10. Левин Л. Ю., Семин М. А., Зайцев А. В. Калибровка теплофизических свойств породного массива при моделировании формирования ледопородного ограждения строящихся шахтных стволов // ФТПРПИ. — 2019. — № 1. — С. 172 – 184.
11. Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. Т. 2. — М.: Мир, 1990. — 384 с.
12. Разработка исходных данных для проекта проходки шахтных стволов; в том числе исходные данные по скиповому стволу: отчет о НИР. — Минск: ОАО “Белгорхимпром”, 2013. — 192 с.
13. Kiong T. K., Qing-Guo W., Chieh H. C., and Hagglund T. J. Advances in PID control, London, Springer, 1999. — 262 p.
14. Alzoubi M. A., Sasmito A. P., Madiseh A., and Hassani F. P. Intermittent freezing concept for energy saving in artificial ground freezing systems, Energy Procedia, 2017, Vol. 142. — P. 3920 – 3925.
15. Hu X. D. and Ji B. Y. Optimization of double-ring-pipe freezing scheme for tunnel cross-passage construction, Advanced Materials Res., Trans Tech. Publ. Ltd., 2012, Vol. 446. — P. 2262 – 2266.
16. Семин М. А., Левин Л. Ю., Пугин А. В. Расчет земных теплопритоков при искусственном замораживании породного массива // ФТПРПИ. — 2020. — № 1. — С. 162 – 171.

НОВЫЕ МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ В ГОРНОМ ДЕЛЕ

УДК 539.421 

ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА ПРИ ДОБЫЧЕ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
А. В. Азаров, М. В. Курленя, С. В. Сердюков

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

Представлены структура, особенности и примеры использования программного комплекса, созданного на основе расширенного метода конечных элементов в среде программирования ABAQUS и предназначенного для моделирования гидравлического разрыва проницаемого породного массива, определения траекторий развития трещин в условиях неоднородного напряженного состояния среды.

Массив горных пород, гидравлический разрыв, трещина, математическое моделирование, расширенный метод конечных элементов, пороупругая среда, программное обеспечение

DOI: 10.15372/FTPRPI20200523 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Леконцев Ю. М., Сажин П. В. Технология направленного гидроразрыва пород для управления труднообрушающимися кровлями в очистных забоях и дегазации угольных пластов // ФТПРПИ. —2014. — № 5. — С. 137 – 142.
2. Курленя М. В., Сердюков С. В., Патутин А. В., Шилова Т. В. Интенсификация подземной дегазации угольных пластов методом гидроразрыва // ФТПРПИ. — 2017. — № 6. — С. 3 – 9.
3. Mills K., Jeffrey R., Black D., Meyer T., Carey K., and Goddard S. Developing methods for placing sand-propped hydraulic fractures for gas drainage in the bulli seam, In: Underground Coal Operators’ Conference, July 7 – 8, 2006, Wollongong, Australia, 2006. — P. 190 – 199.
4. Shilova T., Patutin A., and Serdyukov S. Sealing quality increasing of coal seam gas drainage wells by barrier screening method, Int. Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM, 2013, Vol. 1. — P. 701 – 708.
5. Шер Е. Н., Михайлов А. М. Моделирование роста осесимметричных трещин при взрыве и гидроразрыве вблизи свободной поверхности // ФТПРПИ. — 2008. — № 5. — C. 53 – 61.
6. Азаров А. В., Курленя М. В., Сердюков С. В., Патутин А. В. Особенности развития трещины гидроразрыва вблизи свободной поверхности в изотропной пороупругой среде // ФТПРПИ. — 2019. — № 1. — С. 3 – 11 
7. Симулятор гидроразрыва пласта нового поколения “РН-ГРИД” [Электронный ресурс]//URL: https://rn.digital/rngrid/ (дата обращения: 13.09.2020).
8. Song J. H., Areias P. M. A., and Belytschko T. A method for dynamic crack and shear band propagation with phantom nodes, Int. J. Numerical Methods in Eng., 2006, Vol. 67, No. 6. — P. 868 – 893.
9. Sukumar N. and Prevost J. H. Modeling quasi-static crack growth with the extended finite element method Part I: Computer implementation, Int. J. Solids and Structures, 2003, Vol. 40, No. 26. — P. 7513 – 7537.
10. Щербаков И. П., Куксенко В. С., Чмель А. Е. Температурная зависимость накопления микроповреждений при ударном разрушении гранита // ФТПРПИ. — 2013. — № 6. — С. 90 – 97.
11. Cruz F., Roehl D., and do Amaral Vargas Jr E. An XFEM implementation in Abaqus to model intersections between fractures in porous rocks, Computers and Geotechnics, 2019, Vol. 112. — P. 135 – 146.
12. Li Y., Deng J. G., Liu W., and Feng Y. Modeling hydraulic fracture propagation using cohesive zone model equipped with frictional contact capability, Computers and geotechnics, 2017, Vol. 91. — P. 58 – 70.
13. Wang S., Li H., and Li D. Numerical simulation of hydraulic fracture propagation in coal seams with discontinuous natural fracture networks, Processes, 2018, Vol. 6, No. 8. — P. 113.
14. Chaoru Liu Distribution laws of in-situ stress in deep underground coal mines, Procedia Eng., 2011, Vol. 26. — P. 909 – 917.
15. Сердюков С. В., Курленя М. В., Рыбалкин Л. А., Шилова Т. В. Влияние гидроразрыва угля на фильтрационное сопротивление зоны дренирования дегазационной скважины // ФТПРПИ. — 2019. — № 2. — С. 3 – 13.
16. Пат. 2730688 РФ. Способ направленного гидроразрыва угольного пласта / С. В. Сердюков, А. В. Патутин, Л. А. Рыбалкин, Т. В. Шилова, А. В. Азаров // Опубл. в БИ. — 2020. — № 24.

  Версия для печати