ФТПРПИ №1, 2021. Аннотации.

ГЕОМЕХАНИКА

УДК 622.02:539.2 

ЗАКОНОМЕРНОСТИ КРИОТЕРМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ УГЛЕЙ ПО ДАННЫМ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА РЕЗУЛЬТАТОВ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПРОЗВУЧИВАНИЯ
В. Л. Шкуратник, П. В. Николенко, П. С. Ануфренкова, С. А. Эпштейн

Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”,
Е-mail: p.nikolenko@misis.ru, Ленинский проспект, 4, 119049, г. Москва, Россия

Исследованы образцы каменного угля и антрацита, подвергнутые циклическому замораживанию-оттаиванию при разных уровнях водонасыщенности. В процессе криотермического воздействия образцы подвергались непрерывному ультразвуковому прозвучиванию. Установлено, что различное содержание влаги существенно влияет на спектральный состав регистрируемых сигналов. Показано, что в контрольных образцах, ненасыщенных влагой, изменение спектрального состава носит обратимый характер, а подобное криотермическое воздействие не приводит к разрушению образцов. Увеличение степени водонасыщенности образцов способствует необратимым изменениям в спектрах сигналов на фоне образования значительных макротрещин вдоль плоскостей напластования. При этом антрациты демонстрируют более высокую стойкость к криодезинтеграции, чем каменные угли.

Уголь, разрушение, циклическое замораживание-оттаивание, ультразвук, продольная волна, спектральная обработка

DOI: 10.15372/FTPRPI20210101 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Угольная база России. Т. 1 / под ред. А. А. Тимофеева и др. — М.: ЗАО “Геоинформмарк”, 2000. — 483 с.
2. Winkler E. M. Frost damage to stone and concrete: geological considerations, J. Eng. Geol., 1968, Vol. 2, No. 5. — P. 315 – 323.
3. Finnie I., Cooper G. A., and Berlie J. Fracture propagation in rock by transient cooling, Int. J. of Rock Mech. and Min. Sci. and Geomech. Abstracts, 1979, Vol. 16, No. 1. — P. 11 – 21.
4. Nicholson D. T. and Nicholson F. H. Physical deterioration of sedimentary rocks subjected to experimental freeze-thaw weathering, Earth Surface Proc. and Landforms, 2000, Vol. 25, No. 12. — P. 1295 – 1307.
5. Федорова Л. Л., Куляндин Г. А., Саввин Д. В. Исследования геокриологических параметров массива горных пород для прогнозирования развития негативных криогенных процессов // ФТПРПИ. — 2019. — № 6. — С. 183 – 192.
6. Сукнев С. В. Влияние температуры и степени водонасыщения на изменение упругих свойств скальных пород при переходе из талого в мерзлое состояние // ФТПРПИ. — 2019. — № 2. — С. 14 – 22.
7. Захаров Е. В. Удельные показатели разрушения скальных пород под влиянием криогенного выветривания // ГИАБ. — 2016. — № S21. — С. 90 – 100.
8. Lin J., Ren T., and Wang G. Simulation investigation of N2-injection enhanced gas drainage: model development and identification of critical parameters, J. Nat. Gas Sci. and Eng., 2018, Vol. 55. — P. 30 – 41.
9. 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.
10. Dwivedi R. D., Soni A. K., Goel R. K., and Dube A. K. Fracture toughness of rocks under sub-zero temperature conditions, Int. J. of Rock Mech. and Min. Sci., 2000, Vol. 37, No. 8. — P. 1267 – 1275.
11. Aoki K., Hibiya K., and Yoshida T. Storage of refrigerated liquefied gases in rock caverns: characteristics of rock under very low temperatures, Tunnel. and Underground Space Technol., 1990, Vol. 5, No. 4. — P. 319 – 325.
12. Cai C., Li G., Huang Z., Shen Z., Tian S., and Wei J. Experimental study of the effect of liquid nitrogen cooling on rock pore structure, J. Nat. Gas Sci. and Eng., 2014, Vol. 21, No. 11. — P. 507 – 517.
13. Qin L., Zhai C., Liu S., and Xu J. Factors controlling the mechanical properties degradation and permeability of coal subjected to liquid nitrogen freeze-thaw, Sci. Reports, 2017, Vol. 7, No. 1. — P. 3675.
14. Cai C., Li G., Huang Z., Tian S., Shen Z., and Fu X. Experiment of coal damage due to supercooling with liquid nitrogen, J. Nat. Gas Sci. and Eng., 2015, Vol. 22. — P. 42 – 48.
15. Cai C., Gao F., Li G., Huang Z., and Hou P. Evaluation of coal damage and cracking characteristics due to liquid nitrogen cooling on the basis of the energy evolution laws, J. Natural Gas Sci. and Eng., 2016. Vol. 29. — P. 30 – 36.
16. Qin L., Zhai C., Liu S., Xu J., Yu G., and Sun Y. Changes in the petrophysical properties of coal subjected to liquid nitrogen freeze-thaw. A nuclear magnetic resonance investigation, Fuel, 2017, Vol. 194. — P. 102 – 114.
17. Zhai C., Wu S., Liu S., Qin L., and Xu J. Experimental study on coal pore structure deterioration under freeze — thaw cycles, Env. Earth Sci., 2017, Vol. 76, No. 15. — P. 507.
18. Liu S. Q., Sang S. X., Liu H. H., and Zhu Q. P. Growth characteristics and genetic types of pores and fractures in a high-rank coal reservoir of the southern Qinshui basin, Ore Geol. Rev., 2015, Vol. 64, No. 1. — P. 140 – 151.
19. Yu Y., Liang W., Hu Y., and Meng Q. Study of micro-pores development in lean coal with temperature, Int. J. of Rock Mech. and Min. Sci., 2012, Vol. 51. — P. 91 – 96.
20. Sun Y., Zhai C., Qin L., Xu J., and Yu G. Coal pore characteristics at different freezing temperatures under conditions of freezing-thawing cycles, Env. Earth Sci., 2018, Vol. 77, No. 13. — P. 525.
21. Deng J., Xiao Y., Li Q., Lu J., and Wen H. Experimental studies of spontaneous combustion and anaerobic cooling of coal, Fuel, 2015, Vol. 157. — P. 261 – 269.
22. Zhang G., Ranjith P. G., Perera M. S. A., Lu Y., and Choi X. Quantitative analysis of micro-structural changes in a bituminous coal after exposure to supercritical CO2 and water, Nat. Resources Research, 2019, Vo. 28, No. 4. — P. 1505 – 1520.
23. Kossovich E., Epshtein S., Dobryakova N., Minin M., and Gavrilova D. Mechanical properties of thin films of coals by nanoindentation, Springer Geol., 2018. — P. 45 – 50.
24. Qin L., Zhai C., Liu S., Xu J., Tang Z., and Yu G. Failure mechanism of coal after cryogenic freezing with cyclic liquid nitrogen and its influences on coalbed methane exploitation, Energy and Fuels, 2016, Vol. 30, No. 10. — P. 8567 – 8578.
25. Qin L., Zhai C., Liu S., and Xu J. Mechanical behavior and fracture spatial propagation of coal injected with liquid nitrogen under triaxial stress applied for coalbed methane recovery, J. Eng. Geol., 2018, Vol. 233. — P. 1 – 10 
26. Novikov E. A., Shkuratnik V. L., Zaytsev M. G., and Oshkin R. O. Changes in properties and state of coal exposed to freeze-thaw weathering: Evidence from thermally induced acoustic emission, Earth’s Cryosphere, 2018, Vol. 22, No. 4. — P. 76 – 85.
27. Hayat M. B., Ur Rehman A., Ali D., Saleem A., and Mustafa N. Developing empirical models for uniaxial compressive strength prediction by using non-destructive test results, J. Min. Sci., 2019, Vol. 55, No. 6. — P. 883 – 892.
28. Шкуратник В. Л., Николенко П. В., Кошелев А. Е. Зависимость скорости распространения и амплитуды продольных упругих волн от напряжений при различных режимах нагружения образцов каменного угля // ФТПРПИ. — 2016. — № 5. — С. 48 – 53.
29. Santos C. A., Urdaneta V., Jaimes G., and Trujillo L. Ultrasonic spectral and complexity measurements on brine and oil saturated rocks, J. Rock Mech. and Rock Eng., 2010, Vol. 43, No. 3. — P. 351 – 359.
30. Shamina O. G. and Palenov A. M. Elastic wave spectra and fracture, Izvestiy, Phys. Solid Earth, 2000, Vol. 36, No. 3. — P. 196 – 203.
31. Назаров С. А. Аномалии рассеяния акустических волн вблизи точек отсечки непрерывного спектра (обзор) // Акустический журн. — 2020. — № 66 (5). — С. 489 – 508.
32. Nikolenko P. V., Epshtein S. A., Shkuratnik V. L., and Anufrenkova P. S. Experimental study of coal fracture dynamics under the influence of cyclic freezing–thawing using shear elastic waves, Int. J. of Coal Sci. and Technol., 2020, https://doi.org/10.1007/s40789–020–00352-x.
33. Remy J. M., Bellanger M., and Homand-Etienne F. Laboratory velocities and attenuation of P-waves in limestones during freeze-thaw cycles, Geophysics, 1994, Vol. 59, No. 2. — P. 245 – 251.
34. Дучков А. Д., Дугаров Г. А., Дучков А. А., Дробчик А. Н. Лабораторные исследования скорости и поглощения ультразвуковых волн в песчаных образцах, содержащих воду/лед, гидраты метана и тетрагидрофурана // Геология и геофизика. — 2019. — Т. 60. — № 2. — С. 230 – 242.
35. Коссович Е. Л., Добрякова Н. Н., Эпштейн С. А., Белов Д. С. Определение механических свойств микрокомпонентов углей методом непрерывного индентирования // ФТПРПИ. — 2016. — № 5. — С. 84 – 91.
36. Sarout J. Impact of pore space topology on permeability, cut-off frequencies and validity of wave propagation theories, J. Geophysical, 2012, Vol. 189, No. 1. — P. 481 – 492.

УДК 539.3 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПО ДАННЫМ ИЗМЕРЕНИЙ НА КОНТУРЕ ВЫРАБОТКИ ВЕКТОРА НАПРЯЖЕНИЙ КОШИ И ВЕКТОРА СМЕЩЕНИЙ
А. И. Чанышев, И. М. Абдулин

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

Построено точное решение задачи об определении напряженно-деформированного состояния границ выработок произвольной геометрии, если на границе заданы одновременно вектор напряжений Коши и вектор смещений. Определены в явном виде все компоненты тензоров напряжений и деформаций, компоненты вектора поворота в зависимости от упругих характеристик среды, от значений заданных функций и от дифференциальных свойств границы.

Переопределенная задача, напряжения, деформации, компоненты вектора поворота

DOI: 10.15372/FTPRPI20210102 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Козырев А. А., Панин В. И., Семенова И. Э., Журавлева О. Г. О геодинамической безопасности горных работ в удароопасных условиях на примере Хибинских апатитовых месторождений // ФТПРПИ. — 2018. — № 5. — С. 33 – 44.
2. Инумула С., Бади Д. Численная и аналитическая оценка факторов, влияющих на устойчивость борта разреза Дорли (Индия) // ФТПРПИ. — 2019. — № 3. — С. 37 – 43.
3. Верхоланцев А. В., Дягилев Р. А., Шулаков Д. Ю., Шкурко А. В. Мониторинг сейсмического воздействия взрывов на карьере “Шахтау” // ФТПРПИ. — 2019. — № 2. — С. 59 – 69.
4. Кирилловский В. К., Ле Зуй Туан. Оптические измерения. Ч. 6. Инновационные направления в оптических измерениях и исследованиях оптических систем. — СПб.: НИУ ИТМО, 2008. — 131 с.
5. Боровков А. А. Математическая статистика. — СПб.: Лань, 2010. — 704 с.
6. Тихонов А. Н., Васильева А. Б., Свешников А. Г. Дифференциальные уравнения. — М.: Физматлит, 2005. — 256 с.
7. Грицко Г. И., Власенко Б. В., Мусалимов В. М. Экспериментально-аналитический метод определения напряжений в угольном пласте // ФТПРПИ. — 1971. — № 1. — С. 3 – 10.
8. Грицко Г. И., Власенко Б. В., Шемякин Е. И. Экспериментально-аналитический метод определения напряжений в массиве горных пород. — Новосибирск: Наука, 1976. — 192 с.
9. Грицко Г. И., Цыцаркин В. Н. Определение напряженно-деформированного состояния массива вокруг напряженных пластовых выработок экспериментально-аналитическим методом // ФТПРПИ. — 1995. — № 3. — С. 18 – 21.
10 . Миренков В. Е., Шутов В. А., Полуэктов В. А. Экспериментально-аналитическое определение контактных условий // Изв. вузов. Строительство. — 2010. — № 5 (617). — С. 10 – 15.
11 . Акимов В. С., Цыцаркин В. Н. Определение границы области неупругих деформаций вокруг круговой выработки // Горное давление в капитальных и подготовительных выработках. — Новосибирск, 1979. — С. 84 – 87.
12 . Шваб А. А. Некорректные статические задачи теории упругости // Изв. АН СССР. Механика твердого тела. — 1989. — Т. 6. — С. 98 – 106.
13. Шваб А. А. Существенно переопределенная задача теории упругости // Сиб. журн. индустр. матем. — 2001. — Т. 4. — № 1. — С. 204 – 207.
14. Чанышев А. И., Вологин Д. А. Определение напряженно-деформированного состояния и дефектности массива пород по данным измерений смещений на его поверхности. Ч. 1: Построение аналитических решений // ФТПРПИ. — 2011. — № 4. — С. 3 – 11.

УДК 622.276 

МЕХАНИЗМ РАЗГЕРМЕТИЗАЦИИ ЗАТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА СКВАЖИНЫ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА
А. М. Свалов

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

Представлены результаты математического моделирования особенностей формирования зон концентрации разрушающих напряжений в затрубном пространстве скважины при проведении гидроразрыва продуктивных пластов в вертикальных или близких к вертикальным скважинах. Установлено, что разрушение жесткой связи между цементной оболочкой и породой происходит из-за наличия между ними тонкой глинистой прослойки, что приводит к потере герметизации затрубного пространства скважины с осложнениями, в том числе и экологического характера. Для предотвращения потери герметичности затрубного пространства скважины при проведении гидроразрыва предложен способ, реализуемый в процессе бурения и заключающийся в расширении ствола скважины в области контакта продуктивного пласта и кровли с последующей установкой пружинного центратора на этом уровне.

Гидроразрыв пласта, дегазация угольных пластов, напряженно-деформированное состояние породы, разгерметизация затрубного пространства скважины, расширение ствола скважины, пружинный центратор

DOI: 10.15372/FTPRPI20210103 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Свалов А. М. Анализ факторов, обусловливающих процессы разрушения призабойной зоны добывающей скважины // Газовая пром-сть. — 2004. — № 7. — С. 61 – 63.
2. Желтов Ю. П. Механика нефтегазоносного пласта. — М.: Недра, 1975. — 216 с.
3. Баренблатт Г. И., Ентов В. М., Рыжик В. М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. — М.: Недра, 1984. — 211 с.
4. Рабиа Х. Технология бурения нефтяных скважин. — М.: Недра, 1989. — 413 с.
5. Басарыгин Ю. М., Булатов А. И., Проселков Ю. М. Технология бурения нефтяных и газовых скважин. — М.: Недра-Бизнесцентр, 2001. — 679 с.
6. Башкатов А. Д. Прогрессивные технологии сооружения скважин. — М.: Недра-Бизнесцентр, 2003. — 556 с.
7. 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.
8. 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.
9. Свалов А. М. Анализ напряжений сжатия в трещине гидроразрыва // ФТПРПИ. — 2020. — № 5. — С. 49 – 54.

РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД

УДК 622.25 

РАЗРАБОТКА МЕТОДА СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В ОЧИСТНЫХ ЗАБОЯХ УГОЛЬНЫХ ШАХТ
М. Ройтер, М. Крах, У. Кисслинг, Ю. Векслер

Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH,
Е-mail: Sekretariat@marco.de, Hans-Bockler-Str., 2, г. Дахау, Германия

Приведены экспериментальные данные сейсмоакустического мониторинга состояния массива в окрестности автоматизированного очистного забоя. В качестве прогностических параметров состояния массива приняты активность акустической эмиссии и повышение частоты следования импульсов одновременно в соседних секциях крепи. Рассчитано трещинообразование в призабойной части лавы.

Лава, активность акустической эмиссии, частота следования импульсов, трещинообразование

DOI: 10.15372/FTPRPI20210104 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Рассказов И. Ю., Цирель С. В., Розанов А. О., Терешкин А. А., Гладырь А. В. Использование данных сейсмоакустических наблюдений для определения характера развития очага разрушения породного массива // ФТПРПИ. — 2017. — № 2. — С. 29 – 38.
2. Копылов К. Н., Смирнов О. В., Кулик А. И. Акустический контроль состояния массива и прогноз динамических явлений // Безопасность труда в промышленности. — 2015. — № 8. — С. 32 – 37.
3. Ройтер М., Крах М., Кисслинг У., Векслер Ю., Копылов К. Н., Костеренко В. Н., Смирнов Р. О., Аксенов З. В. Сейсмоакустический мониторинг автоматизированной лавы // Фундам. и приклад. вопр. горн. наук. — 2019. — Т. 6. — № 1. — С. 206 – 210.
4. Щербаков И. П., Куксенко В. С., Чмель А. Е. Накопительная стадия сигналов акустической эмиссии при компрессионном и ударном разрушении гранита // ФТПРПИ. — 2012. — № 4. — С. 78 – 82.
5. Шкуратник В. Л., Николенко П. В., Кошелев А. Е. Спектральные характеристики акустической эмиссии при нагружении образцов каменного угля и их использование для прогноза разрушения // ФТПРПИ. — 2017. — № 5. — С. 23 – 29.
6. Carpinteri A. and Lacidogna G. Introduction. Acoustic Emission and Critical Phenomena. Struct. Mech. to Geophys., 2008. — P. 1 – 10.
7. Brauner G. Gebirgsschlage und ihre Verhutung im Ruhrbergbau. Verlag Gluckauf GmbH, Essen, 1992.
8. Ройтер М., Курфюрст В., Майрхофер К., Векслер Ю. Волнообразное распределение горного давления вдоль забоя лавы // ФТПРПИ. — 2009. — № 2. — С. 38 – 45.
9. Приказ Ростехнадзора № 339 от 15.08.2016. Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности угольных месторождений.
10. Анцыферов М. С., Анцыферова Н. Г., Каган Я. Я. Сейсмоакустические исследования и проблема прогноза динамических явлений. — М.: Наука, 1971. — 135 с.
11. Heusinger P-P. Weiterentwicklung des seismoakustischen Verfahrens zur Uberwachung der Emissionsaktivitat in Steinkohlenlagerstatten, Gluckauf-Forschungshefte, 1980, Vol. 41, No. 4.
12. Виноградов С. Д., Кузнецова К. И. Некоторые вопросы лабораторных исследований по физике землетрясений. Физические основания поисков методов прогноза землетрясений — М.: Наука, 1970. — С. 42 – 48.
13. Куксенко В. С., Гайворонский Г. Б., Манжиков Б. Ц., Мансуров В. А., Торгоев И. А. Возможности метода акустической эмиссии при прогнозировании деформирования и разрушения горных пород // VII Междунар. конгресс по маркшейдерскому делу: сб. докладов. — Л., 1988. — С. 3 – 13.
14. Куксенко В. С., Ляшков А. И., Мирзоев К. М., Негматуллаев С. Х., Станчиц С. А., Фролов Д. И. Связь между размерами образующихся под нагрузкой трещин и длительностью выделения упругой энергии // ДАН СССР. — 1982. — Т. 264. — № 4. — С. 846 – 848. 15. Парийский Б. С., Радченко В. П., Кейлис-Борок В. И. Продольные волны, возникающие при разрыве. Анализ сейсмических наблюдений на электронных машинах. Вычислительная сейсмология. — М.: Наука, 1966. — С. 92 – 106.
16. Курленя М. В., Сердюков А. С., Сердюков С. В., Чеверда В. А. Локация очагов аккумулирования метана в угольном пласте сейсмическим методом // ФТПРПИ. — 2010. — № 6. — С. 37 – 49.
17. Касахара К. Механика землетрясений. — М.: Мир, 1985. — 264 с.
18. Локальная система ГИТС. Лава 211, пл. Четвертый. — СПб.: ВНИМИ, 2020.

УДК 539.3 + 621.926 

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ФУТЕРОВКИ КРУПНОЙ МЕЛЬНИЦЫ ПОЛУСАМОИЗМЕЛЬЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ МЕТОДА ДИСКРЕТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И МОДЕЛИ КРИГИНГА
Ж. Цзян, Г. Ван, Ц. Ли, К. Сунь, Я. Хоу

Колледж машиностроения и аэрокосмической техники, Цзилиньский университет,
E-mail: wanggqjlu@163.com, 130022, г. Чанчунь, провинция Цзилинь, Китай
Колледж автомобильной инженерии, Цзилиньский университет,
130022, г. Чанчунь, провинция Цзилинь, Китай

Исследовано влияние геометрических параметров футеровки мельницы полусамоизмельчения на ее полезную мощность, долю полезного энергопотребления и кумулятивную энергию касательного контакта. Предложен метод оптимизации футеровки на основе модели крикинга в сочетании с методом конечных элементов и генетическим алгоритмом. Определены оптимальные параметры конструкции футеровки.

Мельница полусамоизмельчения, футеровка, метод дискретных элементов, модель кригинга, оптимизация, генетический алгоритм

DOI: 10.15372/FTPRPI20210105 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Powell M. S., Weerasekara N. S., Cole S., LaRoche R. D., and Favier J. DEM modelling of liner eution and its influence on grinding rate in ball mills, Miner. Eng., 2011, Vol. 24 (3). — P. 341 – 351.
2. Toor P., Franke J., Powell M., Bird M., and Waters T. Designing liners for performance not life, Miner. Eng., 2013, Vol. 43 – 44. — P. 22 – 28.
3. Hong S. H. and Kim B. K. Effects of lifter bars on the ball motion and aluminum foil milling in tumbler ball mill, mater lett, 2002, Vol. 57 (2). — P. 275 – 279.
4. Bian X., Wang G., Wang H., Wang S., and Lv W. Effect of lifters and mill speed on particle behaviour, torque, and power consumption of a tumbling ball mill: Experimental study and DEM simulation, Miner. Eng., 2017, Vol. 105. — P. 22 – 5.
5. Hlungwani O., Rikhotso J., Dong H., and Moys M. H. Further validation of DEM modeling of milling: effects of liner profile and mill speed, Miner. Eng., 2003, Vol. 16. — P. 993 – 998.
6. Kalala J. T., Bwalya M. M., and Moys M. H. Discrete element method (DEM) modelling of eVol.ving mill liner profiles due to wear. Part I: DEM validation, Miner Eng., 2005, Vol. 18 (15). — P. 1386 – 1391.
7. Kalala J. T., Bwalya M. M., and Moys M. H. Study of the influence of liner wear on the load behaviour of an industrial dry tumbling mill using the Discrete Element Method (DEM), Int. J. Miner. Process., 2008, Vol. 86 (1). — P. 33 – 39.
8. Rezaeizadeh M., Fooladi M., Powell M. S., Mansouri S. H., and Weerasekara N. S. A new predictive model of lifter bar wear in mills, Miner. Eng., 2010, Vol. 23 (15). — P. 1174 – 1181.
9. Makokha A. B. and Moys M. H. Towards optimising ball-milling capacity: effect of lifter design, Miner. Eng., 2006, Vol. 19 (14). — P. 1439 – 1445.
10. Makokha A. B., Moys M. H., Bwalya M. M., and Kimera K. A new approach to optimising the life and performance of worn liners in ball mills: Experimental study and DEM simulation, Int. J. Miner. Process., 2007, Vol. 84 (1). — P. 221 – 227.
11. Makokha A. B. and Moys M. H. Effect of cone-lifters on the discharge capacity of the mill product: Case study of a dry laboratory scale air-swept ball mill, Miner. Eng., 2007, Vol. 20 (2). — P. 124 – 131.
12. Yahyaei M., Banisi S., and Hadizadeh M. Modification of SAG mill liner shape based on 3-D liner wear profile measurements, Int. J. Miner. Process., 2009, Vol. 91 (3). — P. 111 – 115.
13. Yahyaei M. and Banisi S. Spreadsheet-based modeling of liner wear impact on charge motion in tumbling mills, Miner. Eng., 2010, Vol. 23 (15). — P. 1213 – 1219.
14. Maleki-Moghaddam M., Yahyaei M., and Banisi S. A method to predict shape and trajectory of charge in industrial mills, Miner. Eng., 2013, Vol. 46. — P. 57 – 166.
15. Djordjevic N. Discrete element modelling of the influence of lifters on power draw of tumbling mills, Miner. Eng., 2003, Vol. 16 (4). — P. 331 – 336.
16. Djordjevic N. Influence of charge size distribution on net-power draw of tumbling mill based on DEM modeling, Miner. Eng., 2011, Vol. 18. — P. 75 – 378.
17. Jonsen P., Palsson B. I., Tano K., and Berggren A. Prediction of mill structure behaviour in a tumbling mill, Miner. Eng., 2011, Vol. 24 (3). — P. 236 – 244.
18. P Jonsen P., Palsson B. I., Tano K., and Berggren A. A novel method for full-body modelling of grinding charges in tumbling mills, Miner. Eng., 2011, Vol. 33. — P. 2 – 12.
19. Simpson T. W., Peplinski J. D., Koch P. N., and Allen J. K. Metamodels for computer-based engineering design: Survey and recommendations. Eng Comput-Germany, 2011, Vol. 17 (2). — P. 129 – 150.

УДК 539.422:622.33 

ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ НА ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЫБРОСООПАСНОГО УГЛЯ ПРИ ОДНООСНОМ СЖАТИИ
Янькунь Ма, Кэ Ян, Дерен Чен, Чжао Аохань

Государственная главная лаборатория по изучению влияния горных работ,
предотвращению катастроф и управлению глубокими угольными шахтами,
232001, г. Хуайнань, Китай
Аньхойский университет науки и технологий,
Е-mail: mykunbest@126.com, 232001, г. Хуайнань, Китай
Компания “Huakun Geological Engineering Co., Ltd”,
271000, г. Тайань, Китай

Исследовано влияние давления газовой среды на механические свойства взрывоопасного угля, морфологию его трещин и энергетические характеристики процесса деформирования во время сжатия. Установлено, что при давлении 0.03 – 1.0 МПа предел прочности угля на одноосное сжатие и модуль упругости уменьшаются с увеличением давления по экспоненциальному закону. С ростом давления постепенно увеличивается угол между поверхностью разрушения и горизонтальной плоскостью угольного образца, морфология трещин угля усложняется. В условиях низкого давления газовой среды уголь может запасать большое количество упругой энергии и его способность противостоять разрушению улучшается.

Пониженное давление газовой среды, выбросоопасный уголь, предел прочности на одноосное сжатие, аккумуляция и высвобождение энергии, фрактальные размерности трещин

DOI: 10.15372/FTPRPI20210106 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Shukla R., Ranjith P. G., Choi S. K., Haque A., Yellishetty M., and Hong L. Mechanical behavior of reservoir rock under brine Saturation, J. Rock Mech. and Rock Eng., 2013, Vol. 46, No. 1. — P. 83 – 93.
2. Poulsen B. A., Shen B., Williams D. J., Huddlestone-Holmes C., Erarslan N., and Qin J. Strength reduction on saturation of coal and coal measures rocks with implications for coal pillar strength, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 2014, Vol. 71. — P. 41 – 52.
3. Ates Y. and Barron K. The effect of gas sorption on the strength of coal, J. Min. Sci. Technol., 1988, Vol. 6, No. 3. — P. 291 – 300.
4. Ranjith P. G., Jasinge D., Choi S. K., Mehic M., and Shannon B. The effect of CO2 saturation on mechanical properties of Australian black coal using acoustic emission, Fuel, 2010, Vol. 89, No. 8. — P. 2110 – 2117.
5. Weishauptova Z., Pribyl O., Sykorova I., and Machovic V. Effect of bituminous coal properties on carbon dioxide and methane high pressure sorption, Fuel, 2015, Vol. 139. — P. 115 – 124.
6. Czaplinski A. and Holda S. Changes in mechanical properties of coal due to sorption of carbon dioxide vapour, Fuel, 1982, Vol. 61. — P. 1281 – 1282.
7. Masoudian-Saadabad M., Airey D. W., Gainey A., Morris T., and Berger J. The mechanical properties of CO2-saturated coal specimens, Proc. of 12th Int. Congr. on Rock Mech., Beijing, China, 2011.
8. Masoudian M. S., Airey D. W., and El-Zein A. A chemo-poro-mechanical model for sequestration of carbon dioxide in coalbeds, Geotech., 2013, Vol. 63. — P. 235 – 243.
9. Viete D. R. and Ranjith P. G. The effect of CO2 on the geomechanical and permeability behaviour of brown coal: implications for coal seam CO2 sequestration, Int. J. Coal Geol., 2006, Vol. 66. — P. 204 – 216.
10. Viete D. R. and Ranjith P. G. The mechanical behaviour of coal with respect to CO2 sequestration in deep coal seams, Int. J. Coal Geol., 2007, Vol. 86. — P. 2667 – 2671.
11. Perera M. S. A., Ranjith P. G., and Peter M. Effects of saturation medium and pressure on strength parameters of Latrobe Valley brown coal: Carbon dioxide, water and nitrogen saturations, Energy, 2011, Vol. 36, No. 12. — P. 6941 – 6947.
12. Zhang Y. H., Lebedev M., Al-Yaseri A., Yu H. Y., Xu X. M., Sarmadivaleh M., Barifcani A., and Iglauer S. Nanoscale rock mechanical property changes in heterogeneous coal after water adsorption, Fuel, 2018, Vol. 218. — P. 23 – 32.
13. Wang K., Jiang Y. F., and Xue C. Mechanical properties and statistical damage model of coal with different moisture contents under uniaxial compression, Chin. J. Rock Mech. Eng., 2018, Vol. 37, No. 5. — P. 1070 – 1079.
14. Xiao X. C., Pan Y. S., Lv X. F., Luo H., and Li Z. H. Experimental research on gas flow law of containing water coal specimens in deformation and fracture process, J. China Coal Soc., 2012, Vol. 37, No. S1. — P. 115 – 119.
15. Su C. D., Zhai X. X., Wei X. Z., and Li Y. F. Influence of saturation period on bursting liability indices for coal seam #2 in Qian Qiu coal mine, Chin. J. Rock Mech. Eng., 2014, Vol. 33, No. 2. — P. 235 – 242.
16. Wang L., Zhu C. Q., Yin Z. Q., and Hou J. L. Research on soft coal mechanics characteristic test for moisture content effect, J. Min. Saf. Eng., 2016, Vol. 33, No. 6. — P. 1145 – 1151.
17. Zhu C. Q., Xie G. X., Wang L., Wang C. B., and Hou J. L. Experimental study on the influence of moisture content and porosity on soft coal strength characteristics, J. Min. Saf. Eng., 2017, Vol. 34, No. 3. — P. 601 – 607.
18. Masoudian M. S., Airey D. W., and El-Zein A. Experimental investigations on the effect of CO2 on mechanics of coal, Int. J. Coal Geol., 2014, Vol. 128 – 129. — P. 12 – 23.
19. Xu J., Liang Y. Q., Liu D., Cheng L. C., Wang L., and Song X. Experimental study of cracks meso-characteristics of raw coal subjected to direct shear load under different gas pressures, Chin. J. Rock Mech. Eng., 2012, Vol. 31, No. 12.
20. Gao B. B., Lyu P. B., and Guo F. Study on mechanical properties and acoustic emission characteristics of coal at different gas pressures, Coal Sci. Technol., 2018, Vol. 46, No. 1. — P. 112 – 119.
21. Li Z. H., Wang E. Y., and Ou J. C. Hazard evaluation of coal and gas outbursts in a coal-mine roadway based on logistic regression model, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., 2015, Vol. 80. — P. 185 – 195.
22. Wang H. P., Zhang Q. H., Yuan L., and Xue J. H., Li Q. C., Zhou W., Li J. M., and Zhang B. Development of a similar material for methane-bearing coal and its application to outburst experiment, J. Rock Soil Mech., 2015, Vol. 36, No. 6. — P. 1676 – 1682.
23. Xie H. P., Ju Y., Li L. Y., and Peng R. D. Energy mechanism of deformation and failure of rock masses, Chin. J. Rock Mech. Eng., 2008, Vol. 9. — P. 1729 – 1740.

ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

УДК 622.271 

ОТРАБОТКА ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ ЦЕЛИКОВ В УДАРООПАСНЫХ УСЛОВИЯХ НА ТАШТАГОЛЬСКОМ И ШЕРЕГЕШЕВСКОМ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ
В. Н. Филиппов, А. А. Еременко, Е. А. Христолюбов

Институт горного дела СО РАН им. Н. А. Чинакала,
Е-mail: filippov144@yandex.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Кузбасский государственный технический университет им. Т. Ф. Горбачева,
Е-mail: eremenko@ngs.ru, ул. Весенняя, 28, 650000, г. Кемерово, Россия
Горно-Шорский филиал АО “Евраз ЗСМК”,
E-mail: Evgeny.Khristolubov@evraz.com, ул. Гагарина, 10, 652971, пос. Шерегеш, Кемеровская область, Россия

Установлено, что при отработке предохранительного целика в условиях Таштагольского месторождения с понижением очистных работ напряжения и зоны неупругих деформаций увеличиваются в 2 – 4 раза. В предохранительном целике Шерегешевского месторождения области растягивающих напряжений, где формируются разрушения подработанных горных пород, по мере роста размеров выработанного пространства увеличиваются. Выемка рудных запасов на участках Восточный и Северо-Западный Таштагольского месторождения показала, что при скорости отработки блоков 2.0 – 2.5 м/сут и более регистрируются толчки с энергетическим классом 5 – 6. При отработке участков Подрусловый и Новый Шерегеш снижение энергетического класса толчков достигается при скорости отработки рудных тел 0.4 – 0.6 м/сут. Обоснована возможность и определен порядок безопасной отработки рудных запасов, находящихся в предохранительных целиках под реками Кондома и Большая речка. Рассмотрены варианты формирования закладочного массива при отработке предохранительных целиков Таштагольского и Шерегешевского месторождений.

Горный удар, концентрация напряжений, очистной блок, компенсационная камера, кровля, предохранительный целик, закладочный массив, горные породы, этаж, система разработки

DOI: 10.15372/FTPRPI20210107 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Еременко А. А., Ковалев В. А., Копытов А. И. Разработка инновационных технологий освоения запасов полезных ископаемых в предохранительных целиках под промышленными и водными объектами // Вестн. КузГТУ. — 2014. — № 3. — С.45 – 49.
2. Еременко А. А., Филиппов В. Н., Никитенко С. М., Христолюбов Е. А. Особенности освоения железорудных месторождений Горной Шории // ФТПРПИ. — 2017. — № 5. — С. 86 – 87.
3. Wang F., Kaunda R. Assessment of rockburst hazard by quantifying the consequence with plastic strain work and released energy in numerical models, Int. J. of Min. Sci. and Technol., 2019, 29(1). — P. 93 – 97.
4. Khademian Z., Ugur O. Computational framework for simulating rock burst in shear and compression, Int. J. of Rock Mech. and Min. Sci., 2018, 110. — P. 279 – 290.
5. Yu Y., Deng K.-Z., Luo Y., Chen S.-E., Zhuang H.-F. An improved method for long-term stability evaluation of strip mining and pillar design, Int. J. of Rock Mech. and Min. Sci., 2018, 107. — P. 25 – 30.
6. Еременко В. А., Есина Е. Н., Семенякин Е. Н. Технология оперативного мониторинга напряженно-деформированного состояния разрабатываемого массива горных пород // Горн. журн. — 2015. — № 8. — С. 42 – 47.
7. Квочин В. А., Лобанова Т. В., Петухов М. Ф., Матвеев И. Ф., Щербаков А. И., Козин В. П., Дроздов А. П. Сдвижение горных пород и охрана объектов от подработки на железорудных месторождениях Сибири // Основные направления совершенствования разработки месторождений полезных ископаемых: науч.-техн. сб. — Новокузнецк, 1999. — С. 101 – 111.
8. Валиев Н. Г., Беркович В. Х., Пропп В. Д., Кокарев К. В. Проблемы отработки предохранительных целиков при эксплуатации рудных месторождений // Горн. журн. УГГУ. — 2018. — № 2. — C. 4 – 9.
9. Кочарян Г. Г., Золотухин С. Р., Калинин Э. В., Панасьян Л. Л., Спунгин В. Г. Напряженно-деформированное состояние массива горных пород Коробовского железорудного месторождения на участке зоны тектонических нарушений // ФТПРПИ. — 2018. — № 1. — C. 16 – 24.
10. Кропоткин П. Н. Результаты измерений напряженного состояния горных пород в Скандинавии, в Западной Европе, в Исландии, Африке и Северной Америке. — М.: Наука, 1973. — 188 с.
11. Борщ-Компониец В. И., Макаров А. Б. Горное давление при отработке мощных пологих рудных залежей. — М.: Недра, 1986. — 271 с.
12. Дополнение № 3 к проекту “Вскрытие и отработка запасов Таштагольского месторождения до горизонта минус 350 м”, технический проект 3085/311360962386 -9190.ПЗ, том 1, “Сибгипроруда”, Новокузнецк, 2016. — С. 68 – 75.
13. Реконструкция технологического комплекса Таштагольского рудника. П11181–01-ПЗ Т. 1, СПб.-Гипрошахт; СПб.: Северсталь, 2019.
14. Закладочные работы на Таштагольском филиале ОАО “Евразруда”, технологический регламент, ООО “ВостНИГРИ”, Новокузнецк, 2011. — С. 18 – 26.
15. Еременко А. А., Шапошник Ю. Н., Филиппов В. Н., Конурин А. И. Развитие научных основ безопасной и эффективной геотехнологии при освоении удароопасных месторождений Западной Сибири и Крайнего Севера // Горн. журн. — 2019. — № 10. — С 33 – 39.
16. Отработка запасов железных руд Шерегешевского месторождения в границах предохранительного целика реки Большой Унзас участка Подрусловый: технологический регламент 1337/14, ОАО “Уралмеханобр”. — Екатеринбург, 2014. — С. 133 – 145.
17. Именитов В. Р., Абрамов В. Ф., Попов В. В. Локализация пустот при подземной добыче руды. —М.: Недра, 1983. — 190 с.
18. Кравченко В. П., Куликов В. В. Применение твердеющей закладки при разработке рудных месторождений. — М.: Недра, 1974.

УДК 622.02:539.3 

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ РЫХЛИТЕЛЯ ПРИ ДОБЫЧЕ ЛАТЕРИТА НА ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ
Ахил Авчар, Бханвар С. Чоудхари

Колледж технологий и инженерного дела,
E-mail: akhilav4@gmail.com, 313001, г. Удайпур, Раджастан, Индия
Индийский институт технологий,
E-mail: bhanwarschoudhary@iitism.ac.in, 826001, г. Дханбад, Индия

Стабильная и экологически безопасная добыча железной руды, основного сырья для сталелитейной промышленности, имеет большое значение для горнодобывающей отрасли Индии. Наиболее распространенным методом разработки массива горных пород, применяемого на карьерах в штате Гоа, является комплекс “ бульдозер – рыхлитель”, обеспечивающий высокую производительность, безопасность и вариативность при селективной добыче. Недостаточно обоснованный выбор комплекса и схем его эксплуатации может привести к снижению эффективности карьера и росту затрат, что предопределяет актуальность вопросов прогнозирования производительности рыхлителя с учетом свойств горных пород и параметров машины. С использованием методов множественной линейной регрессии и искусственной нейронной сети выполнено моделирование производительности рыхлителя при выемке латеритовой породы с использованием данных, полученных в ходе полевых испытаний на шести различных железорудных карьерах.

Железорудные месторождения, бульдозер-рыхлитель, производительность, моделирование, латерит

DOI: 10.15372/FTPRPI20210108 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Basarir H. and Karpuz C. A rippability classification system for marls in lignite mines, Eng. Geology, 2004, 74. — P. 303 – 318. DOI: 10.1016/j.enggeo.2004.04.004.
2. Hadjigeorgiou J. and Scoble M. Prediction of digging performance in mining, Int. J. of Surface Min., 1988, Vol. 2. — P. 237 – 244. DOI: 10.1080/09208118808944158.
3. Hajugeorgiou J. and Poulin R., Assessment of ease of excavation of surface mines, J. of Terra mechanics, 1998, Vol. 35, No. 3. — P. 137 – 153 DOI: 10.1016/S0022–4898(98)00018–4.
4. Weaver J. Geological factors significant in the assessment of rippability, Transactions of the South African Institute of Civil Engineers, 1975, Vol. 17. — P. 313 – 316.
5. Mac Gregor F., Fell R., Mostyn G., Hocking G. and McNally A. G. The estimation of rock rippability, Quarterly J. of Eng. Geology, 1994, Vol. 27. — P. 123 – 144. http://dx.doi.org/10.1144/GSL.QJEGH. 1994.027.P2.04.
6. Kirsten H. A classification system for excavation m natural materials, Transactions of the South African Institute of Civil Engineers, 1982, Vol. 24. — P. 293 – 308.
7. Scoble M. and Muftuoglu Y. Derivation of a diggability index for surface mine equipment selection. Mining Science and Technology, Min. Sci. and Technology, 1984, Vol. 1, No. 4. — P. 305 – 332 DOI: 10.1016/S0167–9031(84)90349–9.
8. Singh R., Egretli and Denby B. I. Development of new rippability index for coal measures excavation, Proceedings of the 28th US Symposium on Rock Mechanics. Balkema, Tuscon, AZ, 1987.
9. Smith H. Estimating rippability of rock mass classification, Proceedings of the 27th US Symposium on Rock Mechanics, University of Alabama, Tuscaloosa, AL, 1986. — P. 443 – 448.
10. Franklin J. Logging the mechanical character of rock, Transactions of the Institution of Min. and Metallurgy, 1971, Vol. 80A. — P. 1 – 9.
11. Atkinson T. Selection of open pit excavating and loading equipment, Trans Ins. of Min. and Metallurgy, 1971, Vol. 80. — P. A101 – A129.
12. Caterpillar T. Caterpillar Performance Handbook: Preoria, Illinois, 2001.
13. Komatsu Specification & Application Handbook Edition, 30, 2009.
14. Bailey A. Rock types and seismic velocity versus rippability, in Highway Geology Symposium Proceeding 26, 1975.
15. Church H. Excavation Handbook, McGraw-Hill, New York, 1981. — 1024 p.
16. Karpuz C. A classification system for excavation of surface coal measures, 11, Min. Sci. Technology, 1990. — P. 157 – 163. DOI: 10.1016/0167–9031(90)90303-A.
17. Avchar A., Choudhary B. S. and Budi U. G. S. G. Applicability of size strength rippability classification system for laterite excavation in iron ore mines of Goa, ASME J.-ASME IIETA Publication Series Modelling, Measurement and Control C, 2017, Vol. 78. — P. 378 – 391. DOI: 10.18280/mmc_c.780309.
18. Bozdag T. Indirect rippability assessment of coal measure rocks: Ankara, Turkey: METU: 86, 1988.
19. Avchar A., Choudhary B. S., Budi G. and Sawaiker U. G. Effect of rock properties on rippability of laterite in Iron Ore mines of Goa, Mathematical Modelling of Eng. Problems, 2018, Vol. 5, No. 2. — P. 108 – 115. doi.org/10.18280/mmep.050208, June.
20. Meulenkamp F. and Alvarez Grima M. Application of neural networks for the prediction of the unconfined compressive strength (UCS) from Equotip hardness, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 1999, Vol. 36 — P. 29 – 39. https://doi.org/10.1016/S0148–9062(98)00173–9.
21. Rahul, Khandelwal M., Rajesh R. and S. B. K. Evaluation of dump slope stability of a coal mine using artificial neural network, Geomech. Geophys, Geo-energ. Geo-resour., 2015, Vol. 1, Issue 3–4. — P. 69 – 77. DOI 10.1007/s40948–015–0009–8.
22. Sayadia A., Monjezib M., Talebia N. and Khandelwalc Manoj. A comparative study on the application of various artificial neural networks to simultaneous prediction of rock fragmentation and back break, J. of Rock Mech. and Geotechnical Eng., 2013, Vol. 5. — P. 318 – 324. http://dx.doi.org/10.1016/j.jrmge. 2013.05.007, 2012.
23. Singh V., Singh D. and Singh T. Prediction of strength properties of some schistose rocks from petrographic properties using artificial neural networks, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., Vol. 38. — P. 269 – 284. https://doi.org/10.1016/S1365–1609(00)00078–2.
24. Ratnesh T., Singh T. N., Keshav M. and Neel G. Application of Artificial Neural Network for Blast Application of Artificial Neural Network for Blast, Int. J. of Research in Eng. and Technology (IJRET), 2014, Vol. 03, Issue 05. — P. 564 – 574. DOI: 10.15623/ijret.2014.0305104.
25. Benardos and Kaliampakos D. Modelling TBM performance with artificial neural networks, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., pp. Vol-19, 597–605, https://doi.org/10.1016/j.tust.2004.02.128 2004.
26. Kahraman S., Altun H., Tezekici B. and Fener M. Sawability prediction of carbonate rocks from shear strength parameters using artificial neural networks, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2006, Vol. 43. — P. 157 – 164. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2005.04.007.

УДК 622.272 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ МЕТОДА ПРИНУДИТЕЛЬНОГО ОБРУШЕНИЯ ПОЛУЭТАЖЕЙ С БОКОВОЙ ЗАГРУЗКОЙ
В. Милич, М. Радованович

Белградский университет,
E-mail: mlradovanovic@tfbor.bg.ac.rs, VJ 12, P. O. Box 50, 19210, г. Бор, Сербия

Технологии крупномасштабной добычи занимают лидирующую роль при разработке глубоких небогатых месторождений полезных ископаемых, поскольку обеспечивают высокую производительность и низкую себестоимость добычи, а также приемлемую долю чистой руды и долю разубоживания руды. Для изучения параметров существующих технологий принудительного обрушения блоков и подэтажей построена лабораторная модель. Получены оптимальные параметры и показатели нового варианта технологии с принудительным обрушением. Основной целью экспериментов являлось изучение выпуска руды из двух и трех камер боковой загрузки, расположенных с одной стороны. Определено наиболее эффективное сочетание ширины блока и интервала между камерами загрузки, обеспечивающее наилучшие значения доли чистой руды и доли разубоживания руды.

Подземная добыча, обрушение блоков, обрушение подэтажей, выпуск руды, принудительное обрушение

DOI: 10.15372/FTPRPI20210109 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Zarate E. U., Pourrahimian Y., and Boisvert J. Optimizing block caving drawpoints over multiple geostatistical models, Int. J. Min. Reclam. Environ., 2018. DOI: 10.1080/17480930.2018.1532866.
2. Julin D. E. and Tobie R. Block caving, Mining Engineering Handbook, 2nd ed., Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc.: Littleton, Colorado, USA, 1992. — P. 1815 – 1836.
3. Bullock R. and Hustrulid W. Planning the underground mine on the basis of mining method, Underground Min. Methods: Engineering Fundamentals and International Case Studies, Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc.: Littleton, Colorado, USA, 2001. — P. 29 – 49.
4. Castro R. L., Gonzales F., and Arancibia E. Development of a gravity flow numerical model for the evaluation of drawpoint spacing for block/panel caving, J. S. Afr. Inst. Min. Metall. 2009, Vol. 109, No. 7. — P. 393 – 400.
5. Peters D. Physical modelling of the draw behaviour of broken rock in caving, Quart. Col. Sch. Mines. 1984, Vol. 79, No. 1. — P. 1 – 48.
6. McNearny R. L. and Abel J. F. Large-scale two-dimensional block caving model tests, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 1993, Vol. 30. — P. 93 – 109.
7. Trueman R., Castro R., and Halim A. Study of multiple draw-zone interaction in block caving mines by means of a large 3D physical model, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2008, Vol. 45, No. 7. — P. 1044 – 1051.
8. Susaeta A. Theory of gravity flow (part 1), Proc. of the Mass. Min, Santiago, Chile, 2004. — P. 167 – 172.
9. Susaeta A. and Diaz H. Estado del arte del modelamiento del flujo gravitacional en mineria por hundimiento de bloques, Minerales, 2000, Vol. 55, No. 255. — P. 17 – 26.
10. Milic V. The research basic parameters of new methods Semi-level induced caving for excavation deep parts of the Bor deposit. Doc. Min. Sci. Thesis, University of Belgrade, Technical Faculty in Bor, Serbia 1996.
11. Dirkx R., Kazakidis V., and Dimitrakopulos R. Stochastic optimization of long-term block cave scheduling with hang-up and grade uncertainty, Int. J. Min. Reclam. Environ, 2018, DOI: 10.1080/17480930.2018.1432009.
12. Milic V., Milicevic Z., and Atanaskovic N. Determination of parameters of Semi-level induced caving by modeling, Underground Min. Eng., 1994, Vol. 3. — P. 11 – 15.
13. Milic V. and Milicevic Z. Determination of the eccentricity of the ellipsoid flow of ore from the Bor Ore Deposits, J. Min. Metall., 1995, Vol. 31. — P. 79 – 88.
14. Milicevic Z. and Milic V. Underground mining technology of mineral deposits, Bor (Serbia): RDS Group, 2013.
15. Nasonov I. D. Modelirovanie gornyh procesov, Moscow: Nedra, 1978.
16. Protodyakonov M. M. and Teder R. I. Rational methods of planning experiments, Moscow: Nauka, 1970.
17. Milicevic Z., Milic V., and Svrkota I. Problems in the application of sublevel caving method in the Jama Bor underground mine, Mining Engineering, 2012, Vol.3. — P. 283 – 300.
18. Oksanic I. F. and Mironov P. S. Zakonomernosti droblenija gornyh porod vzryvom i prognozirovanie granulometrceskogo sostava, Moscow: Nedra, 1982.
19. Milic V., Milicevic Z., and Pantovic R. Prognosis of fragmentation of blasted ore and its influence on utilization in ore pouring, Proc. of the 26th Int. October Conf. on Min. and Metallurgy, Donji Milanovac, Serbia, 1994. — P. 224 – 228.
20. Knezevic D. Mineral Processing, Belgrade: Faculty of Mining and Geology, 2001.
21. Milicevic Z. Sublevel and block caving methods, Bor: Technical Faculty in Bor, 2008.

ГОРНОЕ МАШИНОВЕДЕНИЕ

УДК 621.23.05 

РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОНАСЫЩЕННОГО ПНЕВМАТИЧЕСКОГО МОЛОТА НА ОСНОВЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЕГО ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ С ГРУНТОМ
В. В. Червов, И. В. Тищенко, А. В. Червов, Ю. В. Ванаг

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

Рассмотрен опыт создания высокочастотного пневмомолота, работающего на повышенном давлении сжатого воздуха. Описано устройство комбинированного генератора ударных импульсов, состоящего из двух пневмомолотов, и определены условия его стабильной работы. Для обеспечения синхронной работы пневмомолотов в составе комбинированного генератора реализовано техническое решение плавного регулирования частоты ударов для одного из пневмомолотов. В результате проведенных исследований взаимодействия с грунтом нескольких опытных образцов с двумя ударными массами получено устройство, полностью синхронизированное по фазовому сдвигу и частоте ударов.

Пневмомолот, ударные массы, упругий клапан, давление воздуха, частота ударов, энергия удара, расход воздуха, грунт

DOI: 10.15372/FTPRPI20210110 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гурков К. С., Климашко В. В., Костылев А. Д., Плавских В. Д., Русин Е. П., Смоляницкий Б. Н., Тупицын К. К., Чепурной Н. П. Пневмопробойники. — Новосибирск: ИГД СО РАН, 1990. — 217 с.
2. Смоляницкий Б. Н., Тищенко И. В., Червов В. В. Перспективы совершенствования пневмомолотов для специальных строительных работ // ФТПРПИ. — 2009. — № 4. — С. 65 – 75.
3. Хестле Х. Справочник строителя. Строительная техника, конструкции и технологии. — М.: Техносфера, 2007. — 520 с.
4. Верстов В. В., Гайдо А. Н. Исследование сравнительной эффективности заглубления стального шпунта в плотный грунт // Механизация стр-ва. — 2013. — № 2. — С. 44 – 49.
5. Цытович Н. А. Механика грунтов. — М.: Высш. шк., 1979. — 272 с.
6. Бауман В. А., Быховский И. И. Вибрационные машины и процессы в строительстве. — М.: Высш. шк., 1977. — 255 с.
7. Востриков В. И., Опарин В. Н., Червов В. В. О некоторых особенностях движения твердых тел при комбинированных виброволновом и статическом воздействиях // ФТПРПИ. — 2000. — № 6. — С. 5 – 11.
8. А. с. 610991 СССР. Расширитель скважин / Н. А. Беляев, Н. Н. Есин // Опубл. в БИ. — 1972. — № 22. — 2 с.
9. Пат. 2535316 РФ. Устройство для забивания стержневого элемента в грунт / В. В. Червов, И. В. Тищенко, А. И. Горелов // Опубл. в БИ. — 2014. — № 34. — 9 с.
10. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т. 1. — М.: Машиностроение-1, 2006. — 928 с.
11. Тищенко И. В., Червов В. В. Основы создания пневмомолота с разделенным ударником для погружения стержней в грунтовый массив // ФТПРПИ. — 2018. — № 6. — С. 75 – 86.
12. Ajibose O. K., Wierdgroch M., Karolyi G. Y., Pavlovskaia Е. Е., and Akisanya A. R. Dynamics of the drifting impact oscillator with new model of the progression phase, J. App. Mech., 2012, Vol. 79, 061007. — 9 p.
13. Pavlovskaia E. E., Hendry C. D., and Wiercigroch M. Modelling of high frequency vibro-impact drilling, Int. J. Mech. Sci., 2015, Vol. 91. — P. 110 – 119.

ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

УДК 622.7 + 621.373 + 622.765 

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА СТРУКТУРНЫЕ, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ФЛОТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ЭВДИАЛИТА
В. А. Чантурия, И. Ж. Бунин, М. В. Рязанцева, Е. В. Копорулина, Н. Е. Анашкина

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

Изучен механизм изменения морфологии поверхности, физико-химических и сорбционных свойств эвдиалита, а также флотационной активности эвдиалитового концентрата в результате воздействия мощных наносекундных импульсов и диэлектрического барьерного разряда в воздухе при атмосферном давлении. Использованы методы инфракрасной фурье-спектроскопии, аналитической электронной, атомно-силовой, конфокальной лазерной сканирующей микроскопии, микротвердометрии, определения потенциала течения и другие методы. Установлены рациональные параметры энергетических воздействий и реагентные режимы для повышения эффективности флотационного обогащения комплексных эвдиалитовых руд.

Эвдиалит, эвдиалитовый концентрат, ИК-фурье-спектроскопия, растровая электронная микроскопия, морфология и физико-химические свойства поверхности, микротвердость, сорбция, флотация, мощные наносекундные электромагнитные импульсы, диэлектрический барьерный разряд

DOI: 10.15372/FTPRPI20210111 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Расцветаева Р. К., Чуканов Н. В., Аксенов С. М. Минералы группы эвдиалита: кристаллохимия, свойства, генезис. — Нижний Новгород: Изд-во НГУ, 2012. — 229 с.
2. Мелентьев Г. Б. Редкоземельные приоритеты России // Редкие земли. — 2015. — № 4. — http://rareearth.ru/ru/pub/20150420/01578.html
3. Локшин Э. П., Тареева О. А., Елизарова И. Р. О потерях редких элементов при кислотной переработке эвдиалитового концентрата // Химия в интересах устойчивого развития. — 2018. — Т. 26. — № 2. — С. 167 – 173.
4. Chanturiya V. A., Minenko V. G., Samusev A. L., Chanturia E. L., Koporulina E. V., Bunin I. Zh., and Ryazantseva M. V. The effect of energy impacts on the acid leaching of eudialyte concentrate // Miner. Process. and Extr. Metall. Rev., 2020, Vol. 41. — P. 1 – 12. — DOI: 10.1080/08827508.2020. 1793141.
5. Найфонов Т. Б., Белобородов В. И., Захарова И. Б. Флотационное обогащение комплексных титановых и циркониевых руд. — Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1994. — 155 с.
6. Чантурия В. А., Миненко В. Г., Самусев А. Л., Чантурия Е. Л., Копорулина Е. В. Механизм влияния комбинированных энергетических воздействий на интенсификацию выщелачивания циркония и редкоземельных элементов из эвдиалитового концентрата // ФТПРПИ. — 2017. — № 5. — C. 105 – 112.
7. Чантурия В. А., Гуляев Ю. В., Лунин В. Д., Бунин И. Ж., Черепенин В. А., Вдовин В. А., Корженевский А. В. Вскрытие упорных золотосодержащих руд при воздействии мощных электромагнитных импульсов // ДАН. — 1999. — Т. 366. — № 5. — C. 680 – 683.
8. Чантурия В. А., Бунин И. Ж., Рязанцева М. В., Чантурия Е. Л., Самусев А. Л., Копорулина Е. В., Анашкина Н. Е. Интенсификация процесса выщелачивания эвдиалитового концентрата при воздействии наносекундных импульсов высокого напряжения // ФТПРПИ. — 2018. — № 4. — C. 134 – 144.
9. Чантурия В. А., Бунин И. Ж., Рязанцева М. В., Чантурия Е. Л., Копорулина Е. В., Анашкина Н. Е. О механизме изменения структурного состояния поверхности и физико-химических свойств колумбита и эвдиалита при воздействии низкотемпературной плазмы // Изв. РАН. Сер. Физическая. — 2020. — Т. 84. — № 9. — C. 1344 – 1348.
10. Курец В. И., Соловьев М. А., Жучков А. И., Барская А. В. Электроразрядные технологии обработки и разрушения материалов. — Томск: Изд-во ТПУ, 2012. — 272 c.
11. Пунанов И. Ф., Жидков И. С., Чолах С. О. Высоковольтный наносекундный пробой конденсированных сред. — Екатеринбург: Изд-во Уральского ун-та, 2018. — 116 с.
12. Важов В. Ф., Старцева Е. В., Ушаков В. Я. Высоковольтные электроразрядные технологии. Электрон. текстовые данные. — Томск: Изд-во ТПУ, 2019. — 167 c.
13. Чантурия В. А. Научное обоснование и разработка инновационных процессов комплексной переработки минерального сырья // Горн. журн., 2017. — № 11. — C. 7 – 13.
14. Бунин И. Ж., Рязанцева М. В., Самусев А. Л., Хабарова И. А. Теория и практика применения комбинированных физико-химических и энергетических воздействий на геоматериалы и водные суспензии // Горн. журн. — 2017. — № 11. — C. 77 – 83.
15. Бунин И. Ж., Чантурия В. А., Рязанцева М. В., Копорулина Е. В., Анашкина Н. Е. Изменение морфологии поверхности, микротвердости и физико-химических свойств природных минералов при воздействии диэлектрического барьерного разряда // Изв. РАН. Сер. Физическая. — 2020. — Т. 84. — № 9. — C. 1355 – 1358.
16. Чантурия В. А., Бунин И. Ж., Рязанцева М. В., Чантурия Е. Л., Самусев А. Л., Анашкина Н. Е. О механизме изменения структурно-химических и технологических свойств эвдиалита при комбинированных энергетических воздействиях // Изв. РАН. Сер. Физическая. — 2019. — Т. 83. — № 6. — C. 789 – 793.
17. Stalder A. F., Melchior T., Muller M., Sage D., Bluc Th., and Unser M. Low-bond axisymmetric drop shape analysis for surface tension and contact angle measurements of sessile drops, Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 2010, Vol. 364, No. 1 – 3. — P. 72 – 81.
18. Чуканов Н. В., Пеков И. В., Задов А. Е., Коровушкин В. В., Екименкова И. А., Расцветаева Р. К. Икранит и раслакит — новые минералы группы эвдиалита из Ловозерского массива, Кольский полуостров // Зап. ВМО. — 2003. — Ч. CXXXII. — № 5. — С. 22 – 33.
19. Chukanov N. V. Infrared spectra of mineral species: Extended Library. — New York, London: Springer Netherlands, 2014, Vol. 18. — 1726 p.
20. Rastsvetaeva R. K., Chukanov N. V., Pekov I. V., Schafer Ch., and Van K. V. New data on the isomorphism in eudialyte-group minerals. 1. Crystal chemistry of eudialyte-group members with Na incorporated into the framework as a marker of hyperagpaitic conditions, Minerals, 2020, Vol. 10, No. 587. — P. 1 – 15. — DOI:10.3390/min10070587.
21. Бобкова Е. С., Ходор Я. В., Корнилова О. Н., Рыбкин В. В. Химический состав плазмы диэлектрического барьерного разряда атмосферного давления с жидким электродом // Теплофизика высоких температур. — 2014. — Т. 52. — Вып. 4. — С. 535 – 542.
22. Лазукин А. В., Грабельных О. И., Сердюков Ю. А., Побежимова Т. П., Нурминский В. Н., Корсукова А. В., Кривов С. А. Действие продуктов плазмы поверхностного барьерного разряда на прорастание злаков // Письма в ЖТФ. — 2019. — Т. 45. — № 2. — С. 18 – 21.

УДК 622.765.4 

ОБОСНОВАНИЕ МЕХАНИЗМА РАБОТЫ ФИЗИЧЕСКИ СОРБИРОВАННОГО СОБИРАТЕЛЯ В ЭЛЕМЕНТАРНОМ АКТЕ ФЛОТАЦИИ
С. А. Кондратьев

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

Изучено соответствие механизма работы физически закрепившихся на минерале производных форм собирателя экспериментальным фактам, накопленным в теории элементарного акта флотации. Рассмотрены вопросы отсутствия корреляции между гидрофобностью, характеризуемой краевым углом, и флотируемостью минерала, а также наличия корреляции между временем индукции и извлечением полезного компонента. Раскрываются причины несовпадения последовательности собирательной активности ксантогенатов, дитиофосфатов и дитиокарбаматов с последовательностью увеличения энергии химической связи этих реагентов с катионом кристаллической решетки минерала. Дано объяснение собирательным свойствам пенообразователей и осадков собирателей. Показаны пути повышения показателей флотации: извлечения полезного компонента и качества концентрата изменением соотношения расходов хемосорбируемого и физически сорбируемого собирателей.

Флотация, химическая и физическая формы сорбции собирателя, гидрофобность, контактный угол, повышение показателей флотации

DOI: 10.15372/FTPRPI20210112 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абрамов А. А. Принципы выбора и синтеза более селективных собирателей во флотации // Цв. металлы. — 2009. — № 4. — С. 35 – 40.
2. Кондратьев С. А. Физически сорбируемые реагенты-собиратели в пенной флотации и их активность. Ч. I // ФТПРПИ. — 2008. — № 6. — С. 118 – 125.
3. Кондратьев С. А. Физически сорбируемые реагенты-собиратели в пенной флотации и их активность. Ч. II // ФТПРПИ. — 2009. — № 2. — С. 85 – 95.
4. Кондратьев С. А., Мошкин Н. П. Селективность флотационного разделения минералов, обусловленная химически закрепившимся реагентом // ФТПРПИ. — 2014. — № 4. — С. 150 – 158.
5. Кондратьев С. А., Мошкин Н. П. Оценка собирательной силы флотационного реагента // ФТПРПИ. — 2015. — № 1. — С. 137 – 144.
6. Кондратьев С. А., Мошкин Н. П., Коновалов И. А. Оценка собирательной способности легко десорбируемых с минеральной поверхности форм ксантогенатов // ФТПРПИ. — 2015. — № 4. — С. 164 – 174.
7. Кондратьев С. А., Мошкин Н. П., Бурдакова Е. А. К вопросу определения соотношения активностей и селективностей работы физической и химической форм сорбции реагента // ФТПРПИ. — 2016. — № 5. — С. 141 – 150.
8. Sutherland K. L. and Wark I. W. Principles of Flotation, Principles of Flotation, Austr. Inst. Min. Metall., Melbourne, Australia, 1955. — P. 489.
9. Классен В. И., Тихонов С. А. Действие олеата натрия на флотационные свойства поверхности пузырьков воздуха // Цв. металлы. — 1960. — № 10. — С. 4 – 8.
10. Finch J. A. and Smith G. W. Bubble-solid attachment as a function of bubble surface Tension, Can. Metall. Q., 1975, Vol. 14, Issue 1. — P. 47 – 51.
11. Gardner J. R. and Woods R. An electrochemical investigation of the natural floatability of chalcopyrite, Int. J. Miner. Process., 1979, Vol. 6. — P. 1 – 16.
12. Babel B. and Rudolph M. Investigating reagent-mineral interactions by colloidal probe atomic force microscopy, XXIV Int. Miner. Process. Congress Proceedings, Moscow, 2018. — P. 1384 – 1391.
13. Kelebek S., Finch J. A., Yoruk S., and Smith G. W. Wettability and floatability of galena-xanthate system as a function of solution surface tension, Colloids Surf., 1986, Vol. 20. — P. 89 – 100.
14. Долженкова А. Н., Холодницкий Б. А. Измерение краевых углов смачивания применительно к условиям флотации // Обогащение руд. — 1975. — № 5. — С. 40 – 43.
15. Laskowski J. S. Thermodynamic and Kinetic Flotation Criteria, Miner. Process. Extr. Metall. Rev., 1989, 5. — P. 25 – 41.
16. Kloppers L., Maree W., Oyekola O., and Hangone G. Froth flotation of Merensky Reef platimum bearing ore using mixtures of SIBX with a dithiophosphate and a dithiocarbamate, Miner. Eng, 2015, Vol. 20. — P. 1047 – 1053.
17. Karimian A., Rezaei B., and Masoumi A. The effect of mixed collectors in the rougher flotation of subgun copper, Life Sci. J., 2013, Vol. 10. — P. 268 – 272.
18. McFadzean B. and Castelyn D. G. O’Connor C. T. The effect of mixed thiol collectors on the flotation of galena, Miner. Eng., 2012. Vol. 36 – 38. — P. 211 – 218.
19. Bagci E., Ekmekci Z., and Bradshow D. J. Adsorption behaviour of xanthate and. dithiophosphinate from their mixtures on chalcopyrite, Miner. Eng., 2007, Vol. 20. — P. 1047 – 1053.
20. Nagaraj D. R. and Ravishankar S. A. Flotation reagents — a critical overview from an industry perspective. In: Fuerstenau M. C., Graeme J., Yoon R. H. (Eds.), Froth Flotation: A Century of Innovation. Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Littleton, Colorado, 2007.
21. Bradshaw D. J. Synergistic effects between thiol collectors used in the flotation of pyrite. Ph.D. thesis. University of Cape Town, 1997. — P. 220.
22. Lotter N. O. and Bradshaw D. J. The formulation and use of mixed collectors in sulphide flotation, Miner. Eng., 2010, Vol. 23. — P. 945 – 951.
23. Hangone G., Bradshaw D., and Ekmekci Z. Flotation of copper sulphide ore from Okiep using thiol collectors and their mixture, J. S. Afr. Inst. Min. Metall., 2005, Vol. 105. — P. 199 – 206.
24. Теория и технология флотации руд / под общей ред. О. С. Богданова. — М.: Недра, 1980. — 432 с.
25. Абрамов А. А. Требования к выбору и конструированию селективных реагентов-собирателей. Часть1. Теоретические основы выбора селективных реагентов-собирателей // Цв. металлы. — 2012. — № 4. — С.17 – 20.
26. Taguta J. and O’Connor C. T. McFadzean B. Relating enthalpies of adsorption of thiol collectors and collector mixtures on base metal sulfide minerals to their floatability, XXVIII Int. Min. Proc. Congress proceedings, Published by Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum, 2016. ISBN: 978–1-926872–29–2.
27. Глембоцкий В. А., Классен В. И. Флотационные методы обогащения. — М.: Недра, 1981. — 304 с.
28. Годэн А. М. Основы обогащения полезных ископаемых. — М.: Госгортехиздат, 1946. — 535 с.
29. Мелик-Гайказян В. И. Краевые углы и их применение в работах по флотации // Обогащение руд. — 1976. — № 5. — С. 13 – 20.
30. Мелик-Гайказян В. И., Ворончихина В. В. Выяснение некоторых причин кажущегося нарушения закона Юнга // Электрохимия. — 1969. — Т. 3. — Вып. 4. — С. 418 – 425.
31. Malysa K., Barzyk W., and Pomianowski A. Influence of frothers on floatability. I. Flotation of Single minerals (quartz and synthetic chalcocite), Int. J. Miner. Process. — 1981. — Vol. 8. — P. 329 – 343.
32. Heyes G. W. and Trahar W. J. The natural floatability of chalcopyrite, Int. J. Miner. Process, 1977, Vol. 4. — P. 317 – 344.
33. Taggart A. F., del Guidice G. M. M., and Ziehl O. A. The case for the chemical theory of flotation, Trans. Am. Inst. Min. Metall. Eng, 1934, Vol. 112. — P. 348 – 381.
34. Dzienisiewies J. and Pryor E. J. An investigation into the action of air in froth flotation, Bull. Inst. Min. Metall, 1950, Vol. 521. — P. 1 – 23.
35. Lekki J. and Laskowski J. S. On the Dynamic Effect of Frother-Collector Joint Action in Flotation, Transaction. IMM, Sec. C, 1971, Vol. 80. — P. 174 – 180.
36. Derjaguin B. V. and Dukhin S. S. Transactions IMM, 1961, Vol.70. — P. 221.
37. Leja J. and He Q. The role of flotation frothers in the particle-bubble attachment process, Principles of Mineral Flotation, The work symposium (M. H. Jones and J. T. Woodcock, eds.), Austr. Inst. Min. Metall., 1984. — P. 215 – 232.
38. Critchley J. K. and Riaz M. Study of synergism between xanthate and dithiocarbamate collectors in flotation of heazlewoodite, Trans. Inst. Min. Metall., 1991, Vol. 100. — P. 55 – 57.
39. Плаксин И. Н., Зайцева С. П. Научные сообщения Института горного дела имени А. А. Скочинского, Академия наук СССР. — М., 1960. — № 6. — С. 15 – 20.
40. Lotter N. O., Bradshaw D. J., and Barnes A. R. Classification of the Major Copper Sulphides into semiconductor types, and associated flotation characteristics, Miner. Eng., 2016, Vol. 96 – 97. — P. 177 – 184.
41. Lucassen-Reynders EH, Lucassen J., and Giles D. Surface and Bulk Properties of Mixed Anionic, Cationic Surfactant Systems, J. Colloid Interface Sci., 1981, Vol. 81, No.1. — P. 150 – 157.
42. Jost F., Leiter H., and Schwuger M. J. Synergisms in binary surfactant mixtures, Colloid Poly. Sci., 1988, Vol. 266. — P. 554 – 561.
43. Sis H. and Chander S. Improving froth characteristics and flotation recovery of phosphate ores with nonionic surfactants, Miner. Eng., 2003, Vol. 16. — P. 587 – 595.
44. Lynch A. J., Johnson N. W., Manlapig E. V., and Thorne C. G. Mineral and Coal Flotation Circuits-Their Simulation and Control, 1981, Amsterdam: Elsevier. — Р. 291.
45. Von Rybinski W. and Schwuger M. J. Adsorption of Surfactant Mixtures in Froth Flotation, Langmuir, 1986, Vol. 2. — P. 639 – 643.
46. Коновалов И. А., Кондратьев С. А. Флотационная активность солей ксантогеновой кислоты // ФТПРПИ. — 2020. — № 1 — С. 114 – 123.
47. Плаксин И. Н. Современные направления исследований селективной флотации руд цветных и редких металлов // Современное состояние и задачи селективной флотации руд. — М.: Наука, 1967. — С. 5 – 14.
48. Вигдергауз В. Е. Перспективы снижения потерь молибдена с тонкими классами при флотации // Прогрессивные методы обогащения и технологии глубокой переработки руд цветных, редких и платиновых металлов (Плаксинские чтения – 2006). Красноярск, 2 – 8 октября 2006. — С. 72 – 74.
49. Ngobeni W.A and Hangone G. The effect of using pure thiol collectors on the froth flotation on pentlandite containing ore, South African J. Chem. Eng., 2013, Vol. 18 (1). — P. 41 – 50.
50. Липец М. Е. Механизм гидрофобизирующего действия ионогенных коллекторов во флотации // Цв. металлы. — 1945. — № 5. — С. 42 – 46.
51. Богданов О. С., Поднек А. К., Хайнман В. Я., Янис Н. А. Вопросы теории и технологии флотации // Тр. института “Механобр”. — Л.: Механобр, 1959. — Вып. 124. — 392 с.
52. Leja J. Surface Chemistry of Froth Flotation, Plenum press, 1 st edition, 1982. New York and London. – P. 758.
53. Rao S. R. and Finch J. A. Base metal oxide flotation using long chain xanthates, Int. J. Miner. Process., 2003, Vol. 69. — P. 251 – 258.
54. Fuerstenau M. C., Clifford K. L., and Kuhn M. C. The role of zinc –xanthate precipitation in sphalerite flotation, Int. J. Miner. Process., 1974, Vol. 1. — P. 307 – 318.
55. Chanturiya V. and Kondratiev S. Contemporary understanding and developments in the flotation theory of non-ferrous ores, Miner. Process. Extr. Metall. Rev., 2019, Vol. 40, Issue 6. — P. 390 – 401.
56. Алейников Н. А., Никишин Г. И., Огибин Ю. П., Петров А. Д. Флотационные свойства разветв-ленных карбоновых кислот // Журн. прикл. химии. — 1962. — Т. 35. — № 9. — С. 2078 – 2085 
57. Rosen M. J. The relationship of structure to properties in surfactants. IV. Effectiveness in surface or inter-facial tension reduction, J. Colloid and Interface Sci., 1976, Vol. 56, No. 2. — P. 320 – 327.
58. Rosen M. J. Surfactants and Interfacial Phenomena. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken. — 2004 / Chapter 5. Reduction of Surface and Interfacial Tension by Surfactants. — P. 208 – 242.

УДК 622.765 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ СОБИРАТЕЛЕЙ КЛАССА ЦИКЛИЧЕСКИХ И АЛИФАТИЧЕСКИХ ДИТИОКАРБАМАТОВ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТОНОСНЫХ СУЛЬФИДОВ ИЗ КОМПЛЕКСНЫХ РУД
Т. Н. Матвеева, Н. К. Громова, Л. Б. Ланцова

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

Экспериментально обоснована способность новых селективных собирателей класса дитиокарбаматов — морфолиндитиокарбамата (МДТК) и S-цианэтил N, N-диэтилдитиокарбамата (ЦЭДЭТК) к образованию комплексных соединений с золотом на поверхности сульфидных минералов с низкоразмерным золотом в условиях флотации. Адсорбция МДТК на халькопирите без золота происходит за счет образования морфолиндитиокарбамата меди. На халькопирите и арсенопирите с низкоразмерным золотом формируются комплексы МДТК-Au и ЦЭДЭТК-Au. МДТК и ЦЭДЭТК повышают флотируемость золотоносных сульфидов относительно не содержащих золота минералов, что оказывает положительный эффект при флотационном получении Au – Cu концентратов с пониженным содержанием As и Fe.

Золотоносные сульфиды, комплексные руды, халькопирит, арсенопирит, флотация, адсорбция, дитиокарбаматы, комплексообразование

DOI: 10.15372/FTPRPI20210113 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Иванова Т. А., Зимбовский И. Г., Гетман В. В., Каркешкина А. Ю. Подготовка и апробация аналитического реагента дитиопирилметана в качестве реагента для флотации минералов // Обогащение руд. — 2018. — № 12. — С. 38 – 44.
2. Брагин В. И., Бурдакова Е. А., Кондратьева А. А., Плотникова А. А., Бакшеева И. И. Исследование на обогатимость флотационным методом лежалых золотосодержащих хвостов // ФТПРПИ. — 2018. — № 4. — С. 152 – 160.
3. Александрова Т. Н., Орлова А. В., Таранов В. А. Повышение эффективности переработки комп-лексных медных руд варьированием реагентного режима // ФТПРПИ. — 2020. — № 6. — С. 116 – 124.
4. Chanturiya V. A. and Kondratiev S. A. Contemporary understanding and developments in the flotation theory of non-ferrous ores, Miner. Process. and Extr. Metall. Rev., 2019, Vol. 40, No. 6. — P. 390 – 401.
5. Кондратьев С. А., Гаврилова Т. Г. Механизм работы физической формы сорбции на примере активации сульфидных минералов ионами тяжелых металлов // ФТПРПИ. — 2018. — № 3. — С. 121 – 136.
6. Игнаткина В. А., Бочаров В. А. Схемы флотации сульфидов цветных металлов на основе использования сочетания собирателей // Горн. журн. — 2010. — № 12. — С. 58 – 64.
7. Соложенкин П. М. Развитие принципов выбора реагентов для флотации минералов сурьмы и висмута // Докл. АН РАН. — 2016. — Т. 466. — № 5. — С. 599 – 562.
8. Рябой В. И. Производство и использование флотационных реагентов в России // Горн. журн. —2011. — № 2. — C. 49 – 53.
9. Mikil H., Hirajima T., Muta Y., Suyantara G. P. W., and Sasaki K. Investigation of reagents for selective flotation on chalcopyrite and molybdenite, Proc. of XXIX Int. Min. Proc. Congr., IMPC 2018, 2019. — P. 1854 – 1861.
10. Kaihua Huang, Xiaoping Huang, Yun Jia, Shuai Wang, Zhanfang Cao, and Hong Zhong. A novel surfactant styryl phosphonate mono-iso-octyl ester with improved adsorption capacity and hydrophobicity for cassiterite flotation, J. Miner. Eng., 2019, Vol. 142. — 105895.
11. Tijsseling L. T., Dehaine Q., Rollinson G. K., and Glass H. J. Flotation of mixed oxide sulphide copper-cobalt minerals using xanthate, dithiophosphate, thiocarbamate and blended collectors, J. Miner. Eng., 2019, Vol. 138. — P. 246 – 256.
12. Lin Q., Gu G. and Wang H. Recovery of molybdenum and copper from porphyry ore via isoflotability flotation, Transactions Nonferrous Metals Society of China, 2017, 27, 10. — P. 2260 – 2271.
13. Ramesh Bala P., Venkatesh P., and Abdul Jabbar A. Influence of dithiocarbamate on metal complex and thin film depositions, Int. J. Innovative Res. in Sci., Eng. and Technol., 2014, Vol. 3, No. 8. — P. 15301 – 15309.
14. Ly N., Nguyen T., Zoh K.-D., and Joo S.-W. Interaction between diethyldithiocarbamate and Cu(II) on gold in non-cyanide wastewater, Sensors, 2017, Vol. 17, No. 11. — P. 1 – 12.
15. Матвеева Т. Н., Иванова Т. А., Гетман В. В., Громова Н. К. Новые флотационные реагенты для извлечения микро- и наночастиц благородных металлов из упорных руд // Горн. журн. — 2017. — № 11. — C. 89 – 93.
16. Матвеева Т. Н., Громова Н. К., Минаев В. А. Количественная оценка адсорбционного слоя комбинированного диэтилдитиокарбамата на халькопирите и арсенопирите методом измерения параметров рельефа поверхности // Цв. металлы. — 2018. — № 7. — C. 27 – 32.
17. Матвеева Т. Н., Громова Н. К., Ланцова Л. Б. Разработка метода селективной флотации сульфидов сурьмы и мышьяка при обогащении комплексных золотосодержащих руд // Цв. металлы. — 2019. — № 4. — C. 6 – 12.
18. Matveeva T. N., Chanturiya V. A., Getman V. V., Gromova N. K., Ryazantseva M. V., Karkeshkina A. Y., Lantsova L. B., and Minaev V. A. The effect of complexing reagents on flotation of sulfide minerals and cassiterite from tin-sulfide tailings, Miner. Process. and Extr. Metall. Rev., DOI: 10.1080/08827508. 2020.1858080, Publish. Online, 21 Dec 2020.
19. Иванова Т. А., Чантурия В. А., Зимбовский И. Г. Новые способы экспериментальной оценки селективности реагентов-собирателей для флотации золота и платины из тонковкрапленных руд благородных металлов // Обогащение руд. — 2013. — № 5. — С. 127 – 137.
20. Глинкин В. А., Иванова Т. А., Шихкеримов П. Г. Синтез и исследование флотационного действия реагента ДЭЦЭ // Цв. металлургия. — 1989. — № 1. — С. 14 – 15.
21. Глинкин В. А. Исследование и разработка процесса селективной флотации полиметаллических серебросодержащих руд с применением диметилдитиокарбамата натрия: автореф. дис. … канд. техн. наук. — М.: Гинцветмет, 2004. — 26 с.
22. Иванов А. А. Извлечение золота при обогащении медно-молибденовых руд // Золотодобывающая пром-сть. — 2017. — № 5. — С. 8 – 9.
23. Бырько В. М. Дитиокарбаматы. — М.: Наука, 1984. — 342 с.
24. Матвеева Т. Н., Громова Н. К., Ланцова Л. Б. Анализ комплексообразующих и адсорбционных свойств дитиокарбаматов на основе циклических и алифатических аминов для флотации золотосодержащих руд // ФТПРПИ. — 2020. — № 4. — С. 157 – 163.
25. Бек М., Надыпал И. Исследование комплексообразования новейшими методами. — М.: Мир, 1989. — 413 с.

УДК 622.7, 622.772 

ИЗВЛЕЧЕНИЕ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ КОНЦЕНТРАТА АПАТИТА МЕТОДОМ КИСЛОТНОГО И ГИДРОЛИЗНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ЖЕЛЕЗОРУДНОЙ ШАХТЫ “МОРВАРИД”, ИРАН
А. Адиб, Р. Ахмади, И. Рахими

Исламский университет Азад,
Е-mail: adib@azad.ac.ir, 1959813716, г. Тегеран, Иран
Международный университет им. Имама Хомейни,
Е-mail: ra.ahmadi@eng.ikiu.ac.ir, 1681834149, г. Казвин, Иран

Изучено извлечение редкоземельных элементов Y, La, Nd и Ce из концентрата апатита методом кислотного и гидролизного выщелачивания. Максимальная доля извлечения лантана при кислотном выщелачивании серной кислотой составила 62 % (концентрация кислоты 12 М, время выщелачивания 4 ч, температура 25 °С, соотношение жидкость : твердое вещество (ж:т) 1 : 5). При оптимальных условиях (температура 220 °С, временя выщелачивания 3 ч и соотношение жидкость/твердое вещество 1 : 2) с помощью гидролизного выщелачивания с добавлением серной кислоты получены следующие доли извлечения La, Ce, Nd и Y: 93.92, 92.22, 92.04 и 91 %. При водном выщелачивании и оптимальных условиях (80 °С, 5 ч, соотношение ж:т = 1 : 10) получены следующие доли извлечения La, Ce, Nd и Y: 89.50, 88.45, 92.20 и 94 %.

Кислотное выщелачивание, редкоземельные элементы, эффективные параметры, гидролизное выщелачивание

DOI: 10.15372/FTPRPI20210114 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Kim E. and Osseo-Asare K. Aqueous stability of thorium and rare earth metals in monazite hydrometallurgy: Eh – pH diagrams for the systems Th–, Ce–, La–, Nd– (PO4) – (SO4) – H2O at 25 °C, Hydrometallurgy, 2012, Vol. 113 – 114. — P. 67 – 78.
2. Kim E., Bae I., Chai S., and Shin H. Mechanochemical decomposition of monazite to assist the extraction of rare earth elements, J. of Alloys and Compounds, 2009, Vol. 486, Issues 1 – 2. — P. 610 – 614.
3. Rare element, Resources Ltd., News releases, 2011.
4. http://www.lighting.philips.com/pwc_li/us_en/lightcommunity/trends/phosphor/assets/philips_REO_ Brochure_P-6281.pdf.
5. Gupta C. and Krishnamurthy N. Extractive metallurgy of rare earths, New York, CRC Press, 2004. — 462 p.
6. Preston J. S., Cole P. M., Craig W. M., and Feather A. M. The recovery of rare earth oxides from a phosphoric acid by product. Part 1: Leaching of rare earth values and recovery of a mixed rare earth oxide by solvent extraction, Hydrometallurgy, 1996, Vol. 41, No. 1. — P. 1 – 19.
7. Habashi F. Extractive metallurgy of rare earths, Can. Metall. Q., 2013, Vol. 52, No. 3. — P. 224 – 233.
8. Chi R., Tian J., Zhu G., Wu Y., Li S., Wang. C., and Zhou Z. A. Kinetics of rare earth leaching from a manganese-removed weathered rare-earth mud in hydrochloric acid solutions, Separ. Sci. Technol., 2006, Vol. 41. — P. 1099 – 1113.
9. Zielinski S., Szczepanik A., and Buca B. Recovery of lanthanides from Kola Apatite in phosphoric acid manufacture, J. Chem. Technol. Biotechnol., 1993, Vol. 56. — P. 355 – 360.
10. Martin P., Carlot G., Chevalier A., Den-Auwer C., and Panczer G. Mechanisms involved in thermal diffusion of rare earth elements in apatite, J. Nucl. Mater., 1999, Vol. 275. — P. 268 – 276.
11. Chanturia V. A., Minenko V. G., Koporulina E. V., Ryazantseva M. V., and Samusev A. L. Influence of acids on extraction efficiency of zirconium and rare earth metals in eudialyte concentrate leaching, J. Min. Sci., 2019, Vol. 55, No. 6. — P. 984 – 994.
12. Razmyslov I. N., Kotova O. B., Silaev V. I., Rostovtsev V. I., Kiseleva D. V., Kondrat’ev S. A. Microphase heterogenization of high-iron bauxite as. A result of thermal radiation, J. Min. Sci., 2019, Vol. 55, No. 5. — P. 811 – 823.
13. Kim R., Cho H., Han K. N., Kim K., and Mun M. Optimization of acid leaching of rare-earth elements from Mongolian apatite-based ore, Minerals, 2016, Vol. 63, No. 6. — P. 1 – 15.
14. Purwanti T., Setyadji M., Astuti W., Perdana I., and Tri Bayu Murti Petrus H. Phosphate decomposition by alkaline roasting to concentrate rare earth elements from monazite of Bangka Island, Indonesia, J. Min. Sci., 2020, Vol. 56. — P. 477 – 485.
15. Jorjani E., Bagherieh A. H., and Chelgani S. C. Rare earth element sleaching from Chadormalu apatite concentrate: Laboratory studies and regression predictions, Korean J. Chem. Eng., 2011, Vol. 28. — P. 557 – 562.
16. Aly M. M. and Mohammed N. A. Recovery of lanthanides from Abu Tartur phosphate rock, Egypt. Hydrometallurgy, 1999, Vol. 52. — P. 199 – 206.
17. Sandstrom A. and Fredriksson A. Apatite for extraction — Leaching of Kiirunavaara apatite for simultaneous production of fertilizers and REE, In Proc. of the 26th Int. Miner. Proces. Congress, IMPC-2012, Innovative Proc. for Sustainable Growth, New Delhi, India, 2012. — P. 4707 – 4714.
18. Pereira F. and Bilal E. Phosphoric acid extraction and rare earth recovery from apatites of the Brazilian Phosphatic ores, Romanian J. Mineral. Depos., 2012, Vol. 85. — P. 49 – 52.
19. Habashi F. The recovery of the lanthanides from phosphate rock, J. Chem. Technol. Biotechnol. Chem. Technol., 1985, Vol. 35. — P. 5 – 14.
20. Chanturia V. A., Koporulina E. V., Minenko V. G., and Samusev A. L. Energy effects on structural and chemical transformations of base minerals of eudialyte concentrate in nitric acid leaching, J. Min. Sci., 2019, Vol. 55, No. 4. — P. 634 – 642.
21. Chanturia V. A., Bunin I. Zh., Ryazantseva M. V., Chanturia E. L., Samusev A. L., Koporulina E. V., and Anashkina N. E. Intensification of eudialyte concentrate leaching by nanosecond high-voltage pulses, J. Min. Sci., 2018, Vol. 54, No. 4. — P. 646 – 655.
22. Chappell B. W. and White A. J. R. I- and S-type granites in the Lachlan fold belt, Transactions of the royal society of Edinburgh, Earth Sci., 1992, Vol. 83. — P. 1 – 26.
23. Kanen R. Distinguishing between S- and I-type granites, Minerals Services, Melbourne, Australia, 2001. — 4 p.
24. Villaseca C., Barbero L., and Herreros V. A re-examination of the typology of peraluminous granite types in intracontinental orogenic belts, Trans R Soc Edin b, Earth Sci., 1998, Vol. 89. — P. 113 – 119.
25. Cox K. G., Bell J. D., and Pankhurst R. J. The interpretation of igneous rocks, George, Allen and Unwin, London, 1979. — 450 p.
26. Middlemost E. A. K. Magmas and magmatic rocks, an introduction to igneous petrology, Longman, London, 1994. — 266 p.
27. Debon F. and Le Fort P. A cationic classification of common plutonic rocks and their magmatic associations: Principles, method, applications, Bulletin de Mineralogie, 1988, Vol. 111. — P. 493 – 510.
28. El-Nadi Y., El-Hefny N. E., and Aly H. F. Solvent extraction and recovery of Y(III) and Yb(III) from fluorspar mineral, Int. J. of Minerals, Metall. and Mater., 2013, Vol. 20. — P. 713 – 719.
29. Azimi G. and Papangelakis V. G. The Solubility of gypsum and anhydrite in simulated laterite pressure acid leach solutions up to 250 °C, Hydrometallurgy, 2010, Vol. 102. — P. 1 – 13.
30. Wang L., Long Z., Huang X., Yu Y., Cui D., and Zhang G. Recovery of rare earths from wet-process phosphoric acid, Hydrometallurgy, 2010, Vol. 101. — P. 41 – 47.
31. Gupta C. K. Hydrometallurgy in extraction processes, Wiley-VCH, 1990. — 280 p.
32. Hu Z. and Qi L. Sample digestion methods, Elsevier Ltd., 2014. — P. 87 – 109.
33. Kumari A., Panda R., Jha M. K., Lee J. Y., Kumar J. R., and Kumar V. Thermal treatment for the separation of phosphate and recovery of rare earth metals (REMs) from Korean monazite, J. of Industrial and Eng. Chemistry, 2014, Vol. 21. — P. 696 – 703.

УДК 622.765 

ИЗУЧЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ НАНОЧАСТИЦ СУЛЬФИДА МЕДИ КАК АКТИВАТОРА ФЛОТАЦИИ СФАЛЕРИТА
С. А. Воробьев, Е. А. Бурдакова, А. А. Сарычева, М. Н. Волочаев, А. А. Карачаров, М. Н. Лихацкий, Ю. Л. Михлин

Институт химии и химической технологии СО РАН, Красноярский научный центр СО РАН,
E-mail: yekspatz@ya.ru, ул. Академгородок, 50/24, 660036, г. Красноярск, Россия
ФГАОУ ВО “Сибирский федеральный университет”,
просп. Свободный, 79, 660041. г. Красноярск, Россия
Институт физики им. С. М. Киренского СО РАН,
Красноярский научный центр СО РАН,
ул. Академгородок, 50/38, 660036, г. Красноярск, Россия
Сибирский государственный университет науки и технологий им. М. Ф. Решетнева,
просп. им. газеты “Красноярский рабочий”, 31/5, 660037, г. Красноярск, Россия

Сравнивается действие ионов меди и наночастиц сульфида меди на флотацию сфалерита Горевского месторождения с н-бутилксантогенатом калия и в безреагентном режиме. Коллоидные частицы ковеллиноподобной фазы размером 4 – 8 нм, полученные при взаимодействии меди (II) и сульфид-ионов в водных растворах, охарактеризованы методами динамического рассеяния света, электронной микроскопии и дифракции, поверхность сфалерита после реакций с ионами меди и золями CuS — методами измерения дзета-потенциала и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Установлено, что извлечение сфалерита флотацией после активации наночастицами несколько ниже, чем при действии растворов ионов меди одинаковой концентрации, и становится выше при увеличении продолжительности активации и флотации, что указывает на более медленную флотацию. Механизм действия наночастиц CuS можно объяснить тем, что они создают не только активные центры для закрепления собирателя, увеличивающие гидрофобность и адсорбцию собирателя, но и способствуют формированию особого микрорельефа на поверхности раздела фаз “твердое – жидкость”, обеспечивающего прорыв пленки жидкости и закрепление частиц сфалерита на пузырьке воздуха при их столкновении.

Наночастицы, сульфид меди, флотация, сфалерит, активаторы, динамическое рассеяние света, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

DOI: 10.15372/FTPRPI20210115 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абрамов А. А. Собрание сочинений. Флотация. Сульфидные минералы. — М.: Горная кн., 2013. — Т. 8. — 704 с.
2. Физико-химические основы теории флотации / О. В. Богданов и др. — М., 1983. — 264 с.
3. Авдохин В. М. Основы обогащения полезных ископаемых. Технология обогащения полезных ископаемых: в 2 т. — М.: МГУ, 2006. — Т. 2. — 417 с.
4. Chanturiya V. A. and Kondratiev S. A. Contemporary understanding and developments in the flotation theory of non-ferrous ores, Miner. Process and Extr. Metall. Rev., 2019, 40(6). — P. 390 – 401.
5. Finkelstein N. P. The activation of sulphide minerals for flotation: a review, Int. J. Miner. Process., 1997, Vol. 52. — P. 81 – 120.
6. Chandra A. P. and Gerson A. R. A review of the fundamental studies of the copper activation mechanisms for selective flotation of the sulfide minerals, sphalerite and pyrite, Advances in Colloid and Interface Sci., 2009, Vol. 145. — P. 97 – 110.
7. Mikhlin Y., Karacharov A., Tomashevich Y., and Shchukarev A. Interaction of sphalerite with potassium n-butyl xanthate and copper sulfate solutions studied by XPS of fast-frozen samples and zetapotential measurement, Vacuum, 2016, Vol. 125. — P. 98 – 105.
8. Гаврилова Т. Г., Кондратьев С. А. Влияние физической формы сорбции собирателя на активацию флотации сфалерита // ФТПРПИ. — 2020. — № 3. — С. 131 – 143.
9. Коновалов И. А., Кондратьев С. А. Флотационная активность солей ксантогеновой кислоты // ФТПРПИ. — 2020. — № 1. — С. 114 – 123.
10. Wang X., Forssberg E., and Bolin N. J. The aqueous and surface chemistry of activation in the flotation of sulphide minerals — a review. Part I: An Electrochemical Model, Miner. Process. and Extr. Metall. Rev., 1989, Vol. 4. — P. 135 – 165.
11. Mikhlin Y. X-ray photoelectron spectroscopy in mineral processing studies, Appl. Sci., 2020, Vol. 10. — P. 5138.
12. Yang S. and Pelton R. Nanoparticle flotation collectors II: The role of nanoparticle hydrophobicity, Langmuir, 2011, Vol. 27. — P. 11409 – 11415.
13. Yang S., Pelton R., Abarca C., Dai Z., Montgomery M., Xu M., and Bos J. A. Towards nanoparticle flotation collectors for pentlandite separation, Int. J. Miner. Process., 2013, Vol. 123. — P. 137 – 144.
14. Yang S., Pelton R., Montgomery M., and Cui Y. Nanoparticle flotation collectors III: The role of nanoparticle diameter, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2012, Vol. 4. — P. 4882 – 4890.
15. Abarca C., Yang S., and Pelton R. H. Towards high throughput screening of nanoparticle flotation collectors. J. of Colloid and Interface Sci., 2015, Vol. 460. — P. 97 – 104.
16. Yang S., Pelton R., Abarca C., Dai Z., Montgomery M., Xu M., and Bos J. A. Towards nanoparticle flotation collectors for pentlandite separation, Int. J. Miner. Process., 2013, Vol. 123. — P. 137 – 144.
17. An M., Liao Y., Gui X., Zhao Y., He Y., Liu Z., and Lai Q. An investigation of coal flotation using nanoparticles as a collector, Int. J. Coal Preparation and Utilization, 2020, Vol. 40(10). — P. 679 – 690.
18. Бектурганов, Н. С., Тусупбаев Н. К., Турысбеков Д. К., Семушкина Л. В., Ержанова Ж. А. Изучение влияния новых наноактиваторов на флотируемость сфалерита // Инновационные процессы комплексной и глубокой переработки минерального сырья: материалы Междунар. совещ. (Плаксинские чтения). — Томск, 2013. — С. 211 – 214.
19. Mikhlin Yu., Nasluzov V., Ivaneeva A., Vorobyev S., Likhatski M., Romanchenko A., Krylov A., Zharkov S., and Motta Meira D. Formation, evolution and characteristics of copper sulfide nanoparticles in the reactions of aqueous cupric and sulfide ions, Materials Chemistry and Physics, 2020, Vol. 255. — P. 123600.
20. Fantauzzi M., Elsener B., Atzei D., Rigoldi A., and Rossi A. Exploiting XPS for the identification of sulfides and polysulfides, RSC Adv., 2015, Vol. 5. — P. 75953 – 75963.
21. Белоглазов К. Ф. Закономерности флотационного процесса. — М.: Металлургиздат, 1946. — 144 с.
22. Popov S. R. and Vuсiniс D. R. The ethylxanthate adsorption on copper-activated sphalerite under flotation-related conditions in alkaline media, Int. J. Miner. Process., 1990, Vol. 30. — P. 229 – 244.

ГОРНАЯ ТЕПЛОФИЗИКА

УДК 621.45 + 628.8 + 622.4 

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ПРОТЯЖЕННЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ГОРНЫХ ТОННЕЛЕЙ В ХОЛОДНЫЙ ПЕРИОД ГОДА
Л. А. Кияница, И. В. Лугин, А. М. Красюк

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: krasuk@cn.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Новосибирский государственный технический университет,
ул. Геодезическая, 8, 630073, г. Новосибирск, Россия

Определена протяженность зоны переохлаждения обделки в протяженном железнодорожном горном тоннеле, подверженном значительному влиянию поршневого действия поездов. Выявлено распределение температуры воздуха в зоне контакта “наружный воздух – тоннельная обделка” в зависимости от скорости железнодорожного состава и наружной температуры в холодный период года. Выполнен анализ способов борьбы с обледенением внутренней поверхности обделки тоннеля: устройством обогрева при помощи греющего саморегулируемого кабеля; устройством неотапливаемой входной галереи и тепловой изоляцией. Исследовано распределение среднечасовой температуры воздуха протяженного железнодорожного тоннеля в зависимости от мест расположения тоннельных тепловентиляционных установок. Проведен анализ эффективности схем распределения тепловой мощности в тоннеле по критерию обеспечения требуемого температурного режима. Показано, что наиболее рациональным способом размещения тепловентиляционных установок для поддержания требуемой температуры тоннельного воздуха является их равномерное распределение по длине тоннеля, совмещенное с установкой припортальных воздушно-тепловых завес. Предложен критерий энергетического совершенства системы тепловентиляции.

Железнодорожный тоннель, вентиляция, теплообмен, распределение температур, тепловентиляционная установка, холодная галерея, греющий кабель, критерий энергетического совершенства

DOI: 10.15372/FTPRPI20210116 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Лугин И. В., Витченко А. А. Поддержание требуемого температурного режима в Северомуйском тоннеле в холодный период года средствами тоннельной вентиляции // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2014. — Т. 1. — № 1. — С. 210 – 214.
2. Гендлер С. Г. Основные направления модернизации системы вентиляции Байкальского железнодорожного тоннеля // ГИАБ. — 2013. — Отд. вып. № 1. — С. 288 – 296.
3. СП 122.13330.2012. Тоннели железнодорожные и автодорожные. Актуализированная редакция СНиП 32–04–2097: утв. Приказом Минрегион РФ 30.06.2012, дата введения 01.01.2013. — М., 2012. — 132 c.
4. Ansys user’s help viewer. Version 2019 R3.
5. Батурин О. В., Батурин Н. В., Матвеев В. Н. Расчет течений жидкостей и газов с помощью универсального программного комплекса Fluent. — Самара: СамГАУ, 2009. — 151 с.
6. Федорова Н. Н., Вальгер С. А., Данилов М. Н., Захарова Ю. В. Основы работы в ANSYS 17. — М.: ДМК “Пресс”, 2017. — 210 с.
7. СП 50.13330.2.12. Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23–02–2003: утв. Приказом Минрегион РФ 30.06.2012, дата введения 01.01.2013. — М., 2013. — 96 c.
8. Гендлер С. Г., Плескунов В. А. Выбор рациональной схемы проветривания Кузнецовского железнодорожного тоннеля // ГИАБ. — 2009. — № S13. — С. 81 – 89.
9. Гендлер С. Г., Кастанеда В. А., Белен А. Г. Управление естественными вентиляционными потоками в транспортных тоннелях // ГИАБ. — 2012. — № 4. — С. 138 – 149.
10. Гендлер С. Г., Смирняков В. В., Соколов В. А. Первые результаты натурных испытаний системы вентиляции Северомуйского железнодорожного тоннеля // ГИАБ. — 2005. — № S2. — С. 272 – 281.
11. Гендлер С. Г., Мироненкова Н. А. Выбор рациональных схем вентиляции железнодорожных тоннелей, расположенных в суровых климатических условиях, по радиационному фактору // ГИАБ. — 2008. — № S5. — С. 298 – 306.
12. Гендлер С. Г., Савенков Е. А. Использование струйных вентиляторов для проветривания железнодорожных тоннелей // ГИАБ. — 2015. — № S7. — С. 26 – 31.
13. DIN EN 14067. Bahnanwendungen. Aerodynamik. Teil 3: Aerodynamik im Tunnel. Deutsche fassung EN 14067–3, 2003. — 14 p.
14. Krasyuk A. M., Lugin I. V., and Pavlov S. A. Experimental research into air distribution in a terminal subway station, Tunnelling and Underground Space Technol., 2019, Vol. 85. — P. 21 – 28.
15. Красюк А. М., Лугин И. В., Алферова Е. Л., Кияница Л. А. Обоснование технологической схемы вентиляции двухпутных тоннелей метрополитенов без перегонных вентиляционных камер // ФТПРПИ. — 2016. — № 4. — С. 117 – 130.
16. Yueming Wen, Jiawei Leng, Xiaobing Shen, Gang Han, Lijun Sun, and Fei Yu. Environmental and health effects of ventilation in subway stations: A literature review, Int. J. of Environmental Res. and Public Health, 2020, Vol. 1084, No. 117. — 37 p.
17. Yueming Wen, Jiawei Leng, Fei Yu, and Chuck Wah Yu. Integrated design for underground space environment control of subway stations with atriums using piston ventilation, Indoor and Built Environment, 2020, Vol. 16, No. 1. — 16 p.
18. Семин М. А., Левин Л. Ю., Желнин М. С., Плехов О. А. Исследование естественной конвекции в обводненном породном массиве в условиях искусственного замораживания // ФТПРПИ. — 2020. — № 2. — С. 151 – 163.
19. 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.
20. Каймонов М. В., Хохолов Ю. А. Выбор состава льдопородных закладочных массивов // ФТПРПИ. — 2019. — № 5. — С. 179 – 188.
21. Лугин И. В., Алферова Е. Л. Теплопотери при движении поезда по подземному тоннелю при различных условиях эксплуатации // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2019. — № 2. — Т. 6. — С. 181 – 185.
22. Гендлер С. Г., Белов М. Р. Основные направления модернизации тепловентиляционной системы Северомуйского тоннеля при увеличении размера движения подвижного состава // ГИАБ. — 2019. — Отд. вып. № 4/6. — С. 45 – 57.
23. СП 131.13330.2018. Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23–01–99*: утв. Приказом Минрегион РФ 28.11.2018, дата введения 29.05.2019. — М., 2019. — 113 c.
24. Красюк А. М., Лугин И. В., Куликова О. А. О применении двухконтурного турбореактивного двигателя для обеспечения теплового режима железнодорожных тоннелей в суровых климатических условиях // ГИАБ. — 2018. — № 2. — С. 103 – 110.
25. Постников А. М. Снижение оксидов азота в выхлопных газах ГТУ. — Самара: СНЦ РАН, 2002. — 286 с.
26. Гриценко Е. А., Данильченко В. П., Лукачев С. В., Резник В. Е., Цыбизов Ю. И. Конвертирование авиационных ГТД в газотурбинные установки наземного применения. — Самара: СНЦ РАН, 2004. — 266 с.
27. Xiaohan Zhou, Yanhua Zeng, and Lei Fan. Temperature field analysis of a cold-region railway tunnel considering mechanical and train-induced ventilation effect, Applied Thermal Eng., 2016, Vol. 100. — P. 114 – 124.
28. Yanhua Zeng, Liangliang Tao, Xuqian Ye, Xiaohan Zhoub, Yong Fanga, Lei Fan, Xinrong Liu, and Zongxian Yang. Temperature reduction for extra-long railway tunnel with high geotemperature by longitudinal ventilation, Tunnelling and Underground Space Technol., 2020, Vol. 99. — 16 p.
29. Jiqiang Niu, Yang Sui, Qiujun Yu, Xiaoling Cao, and Yanping Yuan. Aerodynamics of railway train/tunnel system: A review of recent research, Energy and Built Environment, 2020, Vol. 1, Issue 4. — P. 351 – 375.
30. Wenjie Zhou, Wen Nie, Xiaofei Liu, Cunhou Wei, Changqi Liu, Qiang Liu, and Shuai Yin. Optimization of dust removal performance of ventilation system in tunnel constructed using shield tunneling machine, Building and Environment, 2020, Vol. 173. — 56 p.
31. Красюк А. М., Лугин И. В., Пьянкова А. Ю. Определение размеров массива грунта, подверженного тепловому влиянию подземных станций и тоннелей метрополитена // ФТПРПИ. — 2015. — № 1. — С. 122 – 128.
32. Красюк А. М., Лугин И. В., Пьянкова А. Ю. Исследование температур грунта, окружающего станцию метрополитена мелкого заложения // ФТПРПИ. — 2012. — № 3. — С. 64 – 74.
33. Кияница Л. А. К вопросу определения аналитических зависимостей теплового потока в грунт из подземных сооружений станций закрытого типа метрополитена мелкого заложения с двухпутным тоннелем // ГИАБ. — 2018. — № 2. — С. 89 – 102.

НОВЫЕ МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ В ГОРНОМ ДЕЛЕ

УДК 004.031.2, 621.3.08 

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ДВУХКООРДИНАТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ СМЕЩЕНИЙ БЛОКОВ ГОРНЫХ ПОРОД НА ГЛУБОКИХ КАРЬЕРАХ
В. И. Востриков, А. А. Потака

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Е-mail: vvi.49@mail.ru, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Удачнинский горно-обогатительный комбинат,
Е-mail: potakaaa@alposa.ru, мкр. Новый город, 678188, г. Удачный, Республика Саха (Якутия)

Разработан и изготовлен экспериментальный вариант комплекса для двухкоординатных деформационных измерений, позволяющий регистрировать смещение геоблоков в нормальном по отношению к трещине направлении, а также их сдвиговое движение относительно друг друга. В 2020 г. на карьере алмазоносной трубки “Зарница” комплекс развернут и включен в режим долговременного мониторинга геодинамического состояния массивов горных пород в приразломной зоне тектонического разлома, рассекающего карьер. Установлено, что смещения геоблоков в нормальном направлении по отношению к трещине носят колебательный характер с максимальным размахом 3.5 мм, сдвиговое движение происходит с изменением направления (максимальное смещение 1 мм).

Измерительная система, мониторинг, карьер, разлом

DOI: 10.15372/FTPRPI20210117 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Борняков С. А., Салко Д. В. Инструментальная система деформационного мониторинга и ее апробация в кимберлитовом карьере // ФТПРПИ. — 2016. — № 2. — С. 172 – 178.
2. Потехина И. А., Маковчук И. В., Гладков А. С. Разрывная тектоника месторождения трубки “Комсомольская” // Вестн. ИГУ. — 2008. — № 4. — С. 25 – 31.
3. Lai X., Shan P., Cai M., Ren F., and Tan W. Comprehensive evaluation of high-steep slope stability and optimal high-steep slope design by 3D physical modeling, Int. J. Miner., Metal. and Mater., 2015, Vol. 22, No. 1. — P. 1 – 10.
4. Tao Z., Li H., Zhang H., and Zhang X. Real-time remote monitoring system based on the large deformation cable with constant resistance for landslide disaster and its application, The Open Civil Eng. J., 2015, Vol. 9. — P. 504 – 509.
5. Bruckl E., Brunner F. K., and Kraus K. Kinematics of a deep-seated landslide derived from photogrammetric, GPS and geophysical data, J. Eng. Geol., 2006, Vol. 88, No. 3 – 4. — P. 49 – 59.
6. Bruckl E., Brunner F. K., Lang E., Mertl S., Muller M., and Stary U. The Gradenbach Observatoryd monitoring non-stationary deep-seated gravitational creep by geodetic, hydrological, and seismological methods, Landslides, 2013, Vol. 10, No. 6. — P. 815 – 829.
7. Lienhart W. Case studies of high-sensitivity monitoring of natural and engineered slopes, Int. J. of Rock Mech. and Geotech. Eng., 2015, Vol. 7. — P. 379 – 384.
8. Bao X. and Chen L. Recent progress in distributed fiber optic sensors, Sensors, 2012, Vol. 12, No. 7. — P. 31 – 39.
9. Towhata I., Uchimura T., Seko I., and Wang L. Monitoring of unstable slopes by MEMS tilting sensors and its application to early warning, Int. Symp. on Geohazards and Geomechanics (ISGG 2015), IOP Conf. Series: Earth and Environmental Sci., 2015, 26 (1). — 012049.
10. Shang J., Hencher S. R., West L. J., and Handley R. Forensic excavation of rock masses: A technique to investigate discontinuity persistence, J. Rock Mech. and Rock Eng., 2017, 50, — P. 2911 – 2928.
11. Atzeni C., Barla M., Pieraccini M., and Antolini F. Early warning monitoring of natural and engineered slopes with ground-based synthetic-aperture radar, Int. J. Rock Mech. Rock Eng., 2014, 48 (1). — P. 235 – 246.
12. Kumar A. and Rathee R. Monitoring and evaluating of slope stability for setting out of critical limit at slope stability radar, Int. J. Geo-Eng., 2017, 8 (1).
13. Little M. J. Slope monitoring strategy at PPRust open pit operation, Int. Symp. on Stability of Rock Slopes in Open Pit Min. and Civil Eng., 2015. — P. 211 – 230.
14. Заровняев Б. Н., Шубин Г. В., Васильев И. В. Использование лазерного сканирования для исследования геомеханического состояния бортов карьеров // Междунар. науч.-исслед. журн. Техн. науки. — 2012. — С. 76 – 77.
15. Черкашин С. Г., Дроздов А. В., Мельников А. И. Оценка состояния бортов карьера “Нюрбинский” по результатам гидрогеомеханического мониторинга // Междунар. журн. приклад. и фундам. исслед. — 2015. — № 5. — С. 276 – 281.
16. Димаки А. В., Псахье С. Г. Распределенная измерительная система для мониторинга смещений по границам раздела блочных сред на базе комплекса “Сдвиг-4МР” // ФТПРПИ. — 2009. — № 2. — С. 110 – 117.
17. Востриков В. И., Ружич В. В., Федеряев О. В. Система мониторинга обвалоопасных участков бортов глубоких карьеров // ФТПРПИ. — 2009. — № 6. — С. 118 – 127.
18. Востриков В. И., Полотнянко Н. С., Ружич В. В., Федеряев О. В. Контроль геомеханического состояния обвалоопасных участков бортовых откосов глубоких карьеров // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2016. — № 3. — С. 290 – 296.
19. Востриков В. И., Полотнянко Н. С., Трофимов А. С., Потака А. А. Мониторинг геомеханического состояния массивов горных пород на карьере алмазоносной трубки “Зарница” // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2019. — Т. 6. — № 2. — С. 39 – 42.
20. Востриков В. И., Полотнянко Н. С. Многоканальная измерительная система “Карьер” для мониторинга бортов глубоких карьеров // ФТПРПИ. — 2014. — № 6. — С. 224 – 229.

  Версия для печати