Аннотация: Предмет и цель работы. Представлены результаты исследований поведения напряженно-деформированных массивов и условий их геомеханической сбалансированности при техногенном вмешательстве во время подземной разработки месторождений. Актуальность исследования объясняется возросшей потребностью в металлах и неспособностью традиционных технологий удовлетворить ее. Новизна статьи состоит в совместном рассмотрении конкурирующих технологических приемов разгрузки напряжений в равных условиях единой модели, что повышает корректность данных исследования. Методология работы включает комплекс исследований: анализ литературных источников, теоретические и натурные изыскания, моделирование процессов и эксперименты. Сформулированы закономерности поведения массивов, разработаны условия их сбалансированности и оптимизированы параметры управления ими, а также рассмотрены предложения по оптимизации технологий управления. Результаты работы. Показано, что средством перераспределения напряжений в массиве является закладка выработанного пространства твердеющими смесями. Обосновано, что перспективным способом управления состоянием массива является разгрузка пород от напряжений опережающей выемкой слоев по почве или по кровле рудных залежей. Приведены результаты моделирования состояния напряженно-деформированного массива при сплошном и двухстадийном порядке выемки руд с надработкой и подработкой массивов. Установлено, что минимальные сдвижения зафиксированы при одностадийной выемке с разгрузкой массива по почве. Определены преимущества сплошного порядка отработки камер: снижение напряжений, плавная передача давления и возможность снижения нормативной прочности смесей. Область применения результатов. Технология может быть востребована при разработке подземным способом сложноструктурных месторождений преимущественно ценных руд. Выводы. Уровень действующих в массивах напряжений снижается при сплошной выемке рудных тел с опережающей отработкой разгрузочных слоев по почве или по кровле.

Аннотация: Введение и цель работы. Развитие золотодобывающей отрасли связано в первую очередь с наращиванием минерально-сырьевой базы и освоением перспективных месторождений. Вместе с тем на протяжении многих лет специалистами отмечается ухудшение качества запасов россыпного золота. Добыча высококатегорийных запасов существенно опережает их прирост, при этом прирост низкокатегорийных запасов заметно опережает их добычу. В эксплуатацию вводится все больше месторождений со сложными горно-геологическими и горнотехническими условиями, разработка которых зачастую нерентабельна. В рамках данной работы рассмотрены вопросы, связанные с оценкой трудоемкости вскрышных работ на россыпях. Ввиду интенсивного вовлечения в разработку россыпных месторождений со значительной мощностью торфов в последние годы данная тема особенно актуальна. Методика проведения исследования. Проанализированы существующие положения по оценке затрат на производство вскрышных работ и трудоемкости. Проведено моделирование россыпей с различной конфигурацией блоков запасов в плане и определена проблема. Построены графики зависимости соотношения коэффициентов вскрыши (эксплуатационный/геологический) от отношения периметра к площади запасов при эксплуатации россыпей открытым раздельным способом. Произведен анализ полученных результатов. Результаты исследования и их анализ. В работе выполнен анализ влияния горизонтальных параметров запасов на трудоемкость вскрышных работ, обозначена необходимость достоверной оценки объемов вскрыши при подсчете запасов, предложена методика оперативного учета превышения эксплуатационного коэффициента вскрыши над геологическим. Выводы, область применения результатов. Обозначена проблема, связанная со значительным расхождением эксплуатационного и геологического коэффициентов вскрыши, влияющая на достоверную оценку пригодности запасов для промышленного освоения на месторождениях 3-4-й категории по сложности геологического строения со значительной мощностью торфов и большим количеством обособленных блоков запасов. Представлена методика предварительной оценки трудоемкости вскрышных работ

Аннотация: Введение. В работе проведено обоснование сценарного подхода к определению границ карьеров, представлена система с набором определенных состояний и условиями перехода из одного состояния в другое. Актуальность темы исследования обоснована необходимостью повышения надежности и устойчивости проектных решений относительно границ карьеров к изменению внешних факторов. Цель работы - обоснование сценарного подхода к определению границ карьеров с учетом стохастического характера исходных геологических и экономических данных. Методика проведения исследования. Основополагающий метод для обоснования границ карьеров - математическое моделирование и анализ данных о содержаниях полезных компонентов в руде и изменении цен на минеральное сырье во времени. В методику проведения исследования заложены принципы работы с исходными данными в условиях неопределенности. Результаты. На примере золоторудного месторождения установлено, что распределение содержаний полезного компонента подчинено логарифмически нормальному закону распределения. Выявлены наиболее вероятные значения содержаний, определена прогнозная цена на золото и сформулированы два сценария развития событий: пессимистичный и оптимистичный. Выводы. Сценарный подход позволяет определить возможные проектные максимальные и минимальные границы карьеров при соответствующих значениях бортового содержания. Эти два варианта могут быть использованы для принятия проектных решений по изменению границ карьеров в пределах между максимальными и минимальными в условиях волатильности рынка минерального сырья при изменении экономических или геологических исходных данных

Аннотация: Цель работы. В настоящей статье проведено сопоставление результатов математического моделирования низкочастотного магнитного поля индуктивного источника, рассеиваемого на 3D-проводящих объектах, с данными физического моделирования, выполненного другими авторами, применительно к низкочастотным индуктивным методам наземной и скважинной электроразведки. Сопоставление результатов должно стать тестом правильности алгоритма расчетов гармонического электромагнитного поля стороннего источника на проводящем 3D-объекте. Методика проведения исследований. Математическое моделирование рассеяния гармонического электромагнитного поля на проводящем 3D-объекте выполнено с помощью специализированного пакета программ, предназначенного для расчета магнитного поля стороннего индуктивного источника на локальном объекте, находящегося в непроводящей вмещающей среде (воздух). Результаты физического моделирования определены по литературным данным различных отечественных и зарубежных авторов. Анализ результатов. Проведенное сравнение расчетов и результатов физического моделирования составляющих переменного магнитного поля для аналогичных физикогеометрических условий и параметров источников, а также проводящего 3D-тела при магнитном типе возбуждения проводящей сферы, куба и тонкой проводящей пластины показало хорошее качественное и количественное соответствие величин и пространственных характеристик составляющих магнитного поля. Выполненное сравнение указывает на необходимость учета индуктивного слагаемого, обусловленного изменением магнитного поля по закону Фарадея, при проведении математического моделирования рассеяния гармонического электромагнитного поля на проводящих 3D-объектах. Область применения результатов. Результаты выполненной работы могут быть использованы при проведении геофизических электромагнитных исследований методами индукционных дистанционных и частотных зондирований при поисково-разведочных работах на рудных месторождениях полезных ископаемых и применении электромагнитных методов дефектоскопии проводящих материалов

Аннотация: Цель работы - разработка математической модели формирования потоков выгруженной, переброшенной, циркулирующей и остающейся на почве пласта разрушенной горной массы при ее выггрузке из очистных комбайнов со шнековыми исполнительными органами малого диаметра. Методика. Достижение поставленной цели обеспечивалось на основе системного подхода, при рациональном сочетании теоретических и экспериментальных методов исследований. Математическая модель формирования и взаимодействия потоков разрушенной горной массы базируется на общепризнанных положениях теории выгрузки разрушенной горной массы, а также стендовых исследованиях процесса погрузки шнековыми исполнительными органами малого диаметра. Результаты. Математическая модель позволяет устанавливать основные закономерности рабочего процесса выгрузки разрушенной горной массы шнековым исполнительным органом и определять для заданных структуры, конструктивных и режимных параметров очистных комбайнов объем разрушенной горной массы, выггружаемыш лопастью шнека в течение одного оборота исполнительного органа; объем разрушенной горной массы, перебрасываемый выгружающей лопастью шнека в течение одного оборота исполнительного органа; объем разрушенной горной массы, циркулирующей в рабочем объеме опережающего шнека в течение одного оборота исполнительного органа; объем разрушенной горной массы, остающейся на почве пласта после прохода комбайна; производительность процессов выгрузки, переброса и циркуляции разрушенной горной массы при функционировании шнекового исполнительного органа очистного комбайна, предназначенного для выемки тонких пологих пластов. Выводы. Разработана адекватная математическая модель формирования потоков погруженной, переброшенной, циркулирующей и оставшейся на почве пласта горной массы, позволяющая с учетом влияния структуры, конструктивных и режимных параметров очистного комбайна определять значения производительности погрузки, переброса, циркуляции и оставшейся на почве пласта горной массы

Аннотация: Цель работы. Оценка влияния параметра фоновой стратификации на время естественного проветривания карьера и уровень загрязнения атмосферы верхнего борта карьера вниз по ветровому потоку. Методика. Описана аэротермодинамическая модель атмосферы, в которой уравнения динамики в приближении несжимаемой жидкости дополнены уравнением переноса тепла, а также учетом механизмов плавучести и фоновой стратификации. Описаны необходимые модификации в неспециализированной программе COMSOL, обеспечивающие возможность выполнения исследований аэротермодинамики атмосферы при ее различных состояниях. Построена и апробирована двухмерная CFD-модель атмосферы карьера, который при проведении массовых взрывов проветривается по рециркуляционной схеме. Выполнены численные эксперименты процессов естественного проветривания карьера для скоростей ветрового потока на верхнем борту карьера 1 и 2 м/с, при вариации параметра фоновой стратификации (от 0,0 до +0,05 °С/м) и фиксированном начальном местоположении пылегазового облака. Результаты и их анализ. Отмечены существенные различия в аэротермодинамических параметрах потоков и пространственном распределении отклонений потенциальной температуры при разных условиях состояния атмосферы. Показано существенное увеличение времени естественного проветривания карьера при усилении инверсионного состояния атмосферы по сравнению с ее нейтральным состоянием. Спрогнозировано отсутствие смещения месторасположения наиболее загрязненной области карьера при сильной инверсии. Отмечено смещение такой области в сторону подветренного борта карьера при малых значениях параметра фоновой стратификации. Выводы и область применения. Для рециркуляционной схемы проветривания усиление инверсионного состояния атмосферы существенно увеличивает время естественного проветривания, но снижает уровень загрязнения, выносимого на верхний борт карьера вниз по потоку

Аннотация: Введение. Рассмотрены вопросы, связанные с изучением изменения температуры продуктов детонации (ПД), образующихся при взрыве скважинного заряда эмульсионного взрывчатого вещества (ЭВВ), в период их расширения в скважине в зависимости от времени, что позволяет оценить возможность воспламенения угольной пыли при контакте с ПД в период формирования взрывной полости. Цель работы. Для повышения безопасности взрывных работ при добыче угля с использованием ЭВВ разработать методику определения температуры ПД, образующихся при взрыве скважинных зарядов ЭВВ, в период их расширения в скважине в зависимости от времени. Методология. В основу методики расчета температуры ПД, образующихся при взрыве скважинного заряда ЭВВ, в период их расширения в скважине в зависимости от времени положены аналитические исследования, основанные на закономерностях как расширения ПД при взрыве ЭВВ, так и расширения скважины, базирующиеся на зонной теории действия взрыва заряда в твердой среде. В качестве модели, описывающей закономерности расширения ПД, принята модель политропического газа с показателем, представленным непрерывной функцией от текущей плотности ПД. Результаты. Представлена методика определения температуры ПД, образующихся при взрыве скважинных зарядов ЭВВ, в период их расширения в скважине в зависимости от времени. Показано, что при нижнем инициировании зарядов влияние расстояния от места инициирования на скорость снижения температуры ПД сказывается на удалении менее 5 м и только в начальный период расширения ПД (в течении первых 50-100 мкс). С возрастанием времени с момента прихода детонационной волны в любое сечение заряда скорость снижения температуры ПД со временем становится независимой от места расположения сечения по длине заряда. Выявлено сильное влияние температуры взрыва ЭВВ на размеры частиц, способных к воспламенению при контакте с ПД на начальной стадии расширения последних, поэтому для снижения опасности возгорания малообводненных угольных пластов рекомендовано применять ЭВВ с температурой взрыва не выше 1800 К. Выводы. Полученные в статье закономерности позволяют повысить безопасность взрывных работ при добыче угля с использованием ЭВВ

Аннотация: Введение. При решении ряда задач геомеханики и геотехнологии все более актуальными и востребованными становятся непрямые (косвенные) экспресс-методы оценки механических свойств пород, в том числе с применением молотка Шмидта. При использовании молотка Шмидта не требуется специализированного комплекса испытательного оборудования и высококвалифицированного персонала по обслуживанию этого оборудования. Испытания проводятся непосредственно в полевых условиях. Цель работы. В настоящей работе оценена возможность применения косвенных экспресс-методов при определении показателей дробимости и линии наименьшего сопротивления. Методология. Оценка показателей косвенными экспресс-методами показана на примере серпентинитовых пород Джетыгаринского месторождения хризотил-асбеста, для которых были проведены соответствующие полевые и лабораторные испытания. На локальных участках обнаженного массива в полевых условиях производились измерения молотком Шмидта по методике ASTM. Дополнительно проводились испытания образцов горных пород на предел прочности при сжатии в лабораторных условиях с применением специализированного прессового оборудования. Результаты. Установлены эмпирические зависимости дробимости серпентинитовых пород от предела прочности на одноосное сжатие и величины отскока бойка молотка Шмидта. Проведен сравнительный анализ с эмпирическими зависимостями, установленными другими авторами. Предложена методика расчета оптимальной линии наименьшего сопротивления для паспорта буровзрывных работ на базе установленных зависимостей. Выводы. На основании результатов установлено, что экспресс-метод оценки показателей дробимости и величины линии наименьшего сопротивления с применением молотка Шмидта является достаточно эффективным и может быть с успехом использован для экспресс-оценки изменчивости физико-механических свойств на российских горнодобывающих предприятиях. Однако следует учитывать, что нельзя использовать молоток Шмидта в конкретных горно-геологических условиях без лабораторной тарировки всех планируемых к использованию приборов.

Аннотация: Введение. В статье дано описание метода определения современного поля напряжений в массиве горных пород при разработке рудных месторождений, когда на земной поверхности образуется провал в виде окружности. Данный метод позволяет определить значения главных нормальных напряжений в верхней части массива горных пород с использованием современных высокоточных электронно-оптических инструментов и систем глобального позиционирования для наблюдений за горизонтальными смещениями пунктов маркшейдерской опорной сети, заложенных на земной поверхности в зоне плавных сдвижений. Постановка задачи. При подземной разработке рудных месторождений подземным способом одним из основных вопросов является обеспечение безопасного состояния подземных горных выработок, зданий и сооружений на земной поверхности. Решение данной геомеханической проблемы требует определения современного напряженного состояния массива горных пород. В работе предлагается для определения величины и направления главных нормальных тектонических напряжений, действующих в горизонтальной плоскости, использовать плановые смещения пунктов опорной маркшейдерской сети и пунктов государственной геодезической сети (ГГС), находящихся в зоне плавных сдвижений при образовании на земной поверхности провала, близкого по форме к окружности. Цель исследования - разработать математический аппарат, позволяющий определять современные главные напряжения, действующие в горизонтальной плоскости при выходе зоны обрушения на земную поверхность. Основной задачей исследования является обоснование возможности использования при расчетах напряженного состояния массива горных пород плановых смещений опорных пунктов маркшейдерской сети и пунктов ГГС, измеряемых с помощью современных электронно-оптических приборов и систем глобального позиционирования (ГЛОНАСС и GPS). Методы исследования. Для разработки математического аппарата при определении современных главных тектонических напряжений, действующих в горизонтальной плоскости, используется решение плоской задачи теории упругости. Область применения. Данный метод рекомендуется использовать для определения напряженного состояния массива горных пород на больших базах при разработке рудных месторождений. Результаты. Получены аналитические выражения, позволяющие определять современные тектонические напряжения и направление их действия в горизонтальной плоскости при образовании на земной поверхности провала, имеющего форму окружности. Для определения напряжений используются горизонтальные смещения пунктов опорной маркшейдерской сети и ГГС