Аннотация: Введение и цель работы. Медно-цинковые руды колчеданных месторождений Уральского типа являются труднообогатимыми. Трудности в обогащении данных руд связаны с особенностями их вещественного состава: тонкая зернистость и эмульсионная вкрапленность рудных минералов друг в друге, наличие большого количества флотационно-активного пирита, высокое содержание тонкодисперсного и субмикроскопического золота в сульфидах и др. При переработке колчеданных руд на обогатительных фабриках в медные концентраты извлекается 83-91 % меди и 10-45 % золота, в цинковые концентраты извлекается 46-78 % цинка и 5-15 % золота. Повышение технологических показателей переработки руд колчеданных месторождений является перспективной и актуальной задачей. Методология проведения исследований заключалась в изучении вещественного состава медно-цинковой колчеданной руды посредством количественного химического анализа; химического фазового анализа на формы соединений меди, цинка, золота и серебра; минералогического анализа. Технологические исследования выполнены флотационными и гравитационными методами с применением центробежного концентратора и концентрационного стола. Выводы. При обогащении медно-цинковой руды колчеданного месторождения в условиях обогатительной фабрики установлен эффект циркуляционной концентрации золота в цикле доизмельчения грубого медного концентрата. Результатами исследований по центробежной концентрации золота в центробежном концентраторе с последующей перечисткой его тяжелой фракции на концентрационном столе показана возможность получения гравитационного продукта с массовой долей золота до 200 г/т при его операционном извлечении до 29 %. Отмечено, что комплексная флотационногравитационная технология обогащения медно-цинковой руды позволит увеличить сквозное извлечение золота в товарную продукцию более чем на 1,5 %. Применение в технологии флотации медно-цинковой колчеданной руды сочетания бутилового ксантогената калия с реагентом-коллектором ФРИМ-2920 способствует увеличению извлечения меди и золота в медный концентрат на 0,87 % и 3,22 % соответственно, а цинка в цинковый концентрат - на 0,4 %. Увеличение температуры пульпы в цикле цинковой флотации до 40-45 °С и возврат концентрата контрольной цинковой флотации и хвостов первой перечистной цинковой флотации во II основную цинковую флотацию позволяет увеличить массовую долю цинка в цинковом концентрате с 48,5 до 51,1 % при одновременном увеличении извлечения цинка в цинковый концентрат с 62,6 до 65,6 %о.

Аннотация: Целью исследований является выработка общего подхода к систематизации признаков защищенности горнопромышленных территорий, природных и техногенных объектов. Актуальность работы обусловлена необходимостью обеспечения безопасности хозяйственной деятельности на территории ведения горных работ. Методология проведения исследований. Недропользование связано с необходимостью учета множества факторов, приводящих к риску реализации принимаемых решений. Риск рассматривается как потенциальная, численно оцениваемая вероятность реализации неблагоприятных событий (ситуаций), сопровождающих их последствий в виде аварий, человеческих жертв, потерь, ущерба, убытков и т. п. Риск - это количественная оценка опасностей, характеризующих ситуацию, имеющую неопределенность исхода при обязательном проявлении неблагоприятных последствий. Состояние безопасности любого объекта горнодобывающего предприятия целесообразно оценивать рядом показателей - индикаторов, характеризующих устойчивость системы к негативным воздействиям, которые обусловлены инфраструктурными, природными, геологическими, технологическими, экономическими и финансовыми факторами. Ситуация риска, обусловленная статистическими процессами, связана с сопутствующими условиями: наличием неопределенности, необходимостью альтернативного выбора и возможностью вероятностной оценки принимаемых вариантов (альтернатив). Негативные явления при недропользовании проявляются в виде деформирования бортов и отвалов, обрушения отдельного уступа или их группы, разрушения транспортных и энергетических коммуникаций, камнепада, отклонения технологического процесса обогащения от запроектированного, нарушения техногенных объектов и эколого-биологической среды, которые следует трактовать как техногенные катастрофы индустриального характера. Результаты. Обоснована классификация рисков как многомерной категории по факторам (причинам) возникновения, движущая сила которых порождает негативный процесс и определяет его характеристики или отдельные черты. Выводы. Систематизация различных рисков на основании инфраструктурных, горно-геологических, технологических и экологических факторов обеспечивает на начальном этапе формирования рисков определение их характеристик и разработку системы управляющих мероприятий для обеспечения устойчивого функционирования горнодобывающего предприятия.

Аннотация: Введение. Шпуровой способ добычи и подготовки горных пород к выемке применялся человечеством с древних времен, однако общепринятых и общепризнанных проектнорасчетных методов данного процесса до настоящего времени не существует, что было установлено в обзорной части данной работы. Целью работы является разработка базовой расчетной модели разрушения квазихрупких материалов крепких горных пород шпуровым способом с помощью статических распорных средств. Методология. Методическую основу разработанной квазистатической модели расчета энергосиловых показателей процесса разделения объемов (кусков) горной породы на отдельные части составляет детальное рассмотрение механизма разрушения через переходное состояние от сплошности материала породы к его разделению, что дает возможность обосновать и определить: необратимо затраченную удельную работу разрыва через энергетическую константу материала горной породы во взаимосвязи с энергетическим КПД процесса; критическую нагрузку, приводящую к локальному разрушению; величину зародышевых трещин разрыва и их количество, а также количество сквозных трещин. Результат. Полученные показатели и параметры составили основное содержание уравнения энергетического баланса необратимо затраченной работы разрыва объемов горной породы. Разработанная методология постановки и решения задачи предельного состояния разрыва квазихрупких материалов в виде толстостенного цилиндра (задача Ляме), моделирующего некоторый объем твердого тела, деформированного равномерно распределенным шпуровым давлением распорных средств, является универсальной и может служить в качестве базовой для оценки комплекса вопросов, связанных с горным производством. Полученная взаимосвязь показателей позволила составить уравнение энергетического баланса разрыва объемов горной породы с решением которого впервые были получены: критическое значение шпурового давления, приводящего к локальному разрушению; величина зародышевых трещин и соответствующее им предельное разрывающее давление . Теоретическая новизна. В рамках общего подхода линейной теории разрушения квазихрупких материалов на основе разработанной методологии впервые корректно поставлена и решена энергетическим способом задача о предельном состоянии горной породы в виде естественной отдельности, нагруженной распорным статическим средством через одиночный шпур. В результате проведенных исследований получена аналитическая зависимость энергоемкости статического разрушения горных пород, которая включает как объемную удельную энергию потенциальной деформации, так и удельную поверхностную энергию.

Аннотация: Цель работы. Разработка системы автоматизации тестирования программной реализации технологического алгоритма работы системы управления дегазационной вакуум-насосной станцией угольной шахты. Актуальность. Вакуум-насосная станция является важнейшим компонентом дегазационной системы шахты, от корректности ее функционирования зависит работа системы дегазации. Ключевым компонентом системы автоматизации вакуум-насосной станции является программируемый логический контроллер с развернутым на нем соответствующим программным обеспечением. Очень важно, чтобы программная реализация технологического алгоритма работы системы была корректной. Для проверки соответствия реализации требованиям, как правило, применяется ручное тестирование по заранее составленному тест-плану, который формируется на основании требований к системе. Ручное тестирование имеет ряд недостатков: данный процесс имеет значительную длительность по времени; в ходе проведения тестирования возможны ошибки из-за человеческого фактора; такой тип тестирования возможен только при наличии тестового стенда и/или собранного образца системы управления. Требования к алгоритму могут быть изменены в процессе разработки программы, а также на этапах наладки и ввода в эксплуатацию, что значительно усложняет процесс тестирования. Результаты. Для решения задачи автоматизации тестирования программной реализации технологического алгоритма необходимо изолировать технологический алгоритм управления от программных компонент, которые отвечают за работу с аппаратным обеспечением, и предоставить к нему доступ через стандартные интерфейсы (OPC UA). Дополнительное технологическое оборудование (задвижки и т. д.), используемое в системе автоматизации, следует реализовать в виде программных эмуляторов с возможностью задания их режимов работы. Создав дополнительно программный слой взаимодействия с технологическим алгоритмом и эмулятором на языке программирования с развитыми инструментами для тестирования (Python), можно реализовать сценарии тестирования из тест-плана на этом языке, что позволит выполнять тестирование не вручную, а в автоматическом режиме. Выводы. Предлагаемый подход к автоматизации работы по тестированию программной реализации технологического алгоритма позволит значительно упростить процесс разработки программного обеспечения для такого вида систем автоматизации и управления.

Аннотация: На вскрышных и добычных работах в горном деле, а также в строительстве широко применяются одноковшовые экскаваторы как с гибкой, так и с жесткой подвеской рабочего оборудования. В строительстве чаще используют экскаваторы с жесткой подвеской рабочего оборудования, в горном деле - с гибкой и жесткой подвеской. В работе рассматривается процесс копания породы одноковшовым гидравлическим экскаватором, оборудованным обратной лопатой. Надежность и долговечность экскаваторов зависят от правильности выбора параметров элементов рабочего оборудования. Цель работы. Исследование направлено на определение максимального усилия поворота ковша гидравлического экскаватора, оборудованного обратной лопатой, с учетом трения грунта о днище и боковые стенки ковша при разработке горной породы. Методология. При аналитическом определении максимального усилия на штоках гидроцилиндров поворота ковша при копании породы целесообразно рассматривать формирование траншеи с ровной поверхности или в карьере с ровной поверхности забоя уступа при условии, что за один поворот ковша он заполняется полностью. При таком копании из массива вырезается сегмент породы, имеющий наибольшую толщину стружки по сравнению с другими способами копания. Максимальное сопротивление копанию будет включать: сопротивление, возникающее при резании породы ковшом с максимальной толщиной стружки; сопротивление, связанное с воздействием силы тяжести горной массы на ковш; сопротивление, связанное с трением горной массы о днище ковша; сопротивление, связанное с трением горной массы о внутренние поверхности боковых стенок ковша. Результаты. Установлена зависимость максимального усилия на штоках гидроцилиндров поворота ковша от конструктивных параметров ковша, а также физикомеханических характеристик породы забоя. Анализ полученных результатов выявил значительное влияние на суммарное сопротивление копанию ковшом экскаватора как технологической схемы копания, так и характеристик разрабатываемой горной породы. Выводы. Разработанная методика определения сопротивления копанию учитывает внутренние силы взаимодействия ковша с горной породой и позволяет повысить точность определения максимального усилия копания. Появляется возможность более обоснованно подходить к выбору параметров гидроцилиндра поворота ковша экскаватора и за счет этого повысить надежность и долговечность машины в целом.

Аннотация: Введение. При выборе последовательности отработки рудной залежи главным образом учитывают технологические и организационные факторы. Однако в условиях применения систем с обрушением, когда формируются значительные объемы выработанных пространств, определяющую роль приобретает геомеханический фактор, от которого зависит устойчивость выработок. Цель работы - выявление зависимости устойчивости подготовительно-нарезных выработок, попадающих в зону влияния выработанного пространства, от последовательности выемки изолированного рудного блока, находящегося в условиях высоких напряжений и низкой прочности рудопородного массива. Методика проведения исследований. Численное моделирование формирования вторичного напряженно-деформированного состояния окружающего рудопородного массива выполнено методом конечных элементов в программе Rocscience RS3 совместно с оригинальным программным комплексом FEM. Моделирование выполнялось при двух вариантах выемки блока - от центра к флангам и от одного фланга к другому по направлению простирания залежи. Для анализа предложен коэффициент, представляющий произведение протяженности зон концентрации сжимающих напряжений на длительность их существования. Результаты. На основании анализа распределения участков максимальной концентрации напряжений в приконтурном массиве, а также времени их воздействия обоснована оптимальная последовательность ведения очистных работ по фактору влияния на напряженно-деформированное состояние выработок днища - от фланга к флангу по простиранию залежи. Выводы. Полученный результат подтверждает модельные представления о механизме перераспределения напряжений массива в процессе выемки линзообразной залежи, предполагающие, что при развитии выработанного пространства по простиранию на его торцах происходит концентрация сжимающих напряжений. Однако интенсивность расширения торцевых участков при варианте от фланга к флангу в два раза выше, чем при варианте от центра к флангу, соответственно и длительность воздействия зон концентрации напряжений на выработки днища оказывается меньше, что отражает предложенный коэффициент.

Аннотация: Получение энергии - важнейшая проблема человечества. Угольная генерация решала и в обозримом будущем будет решать эту проблему благодаря обширной ресурсной базе и относительно стабильной и невысокой стоимости сырья. При этом эффективность работы генерирующих предприятий зависит от качества поставляемого топлива. Для генерирующих предприятий и коммунально-бытового сектора, использующих слоевой способ сжигания топлива, весьма важно использование сортового угля, повышающего эффективность их работы. Получение сортового угля, т. е. разделение его по классам крупности, осуществляется гравитационными грохотами, к достоинствам которых можно отнести простоту конструкции и отсутствие привода при осуществлении операции сортировки. К недостаткам - невысокое качество при рассортировке. Поэтому создание новых конструкций гравитационных грохотов и совершенствование существующих для повышения качества сортировки имеют большое значение. Методика проведения исследования. В Сибирском федеральном университете разработана конструкция струнного ступенчатого грохота, использующего гравитационный способ разделения сортируемого материала по классам крупности. Для внедрения данной разработки в промышленность весьма важно знать основные конструктивные параметры, заложенные в предлагаемой конструкции. В статье предложена математическая модель расчета параметров струнного ступенчатого грохота и результаты расчета габаритов грохота в зависимости от других меняющихся параметров. Выполнены математическое моделирование (построение математической модели расчета) и анализ конструкции струнного ступенчатого грохота для определения его основных параметров. Результат исследования. Представлена конструкция струнного ступенчатого грохота. Разработана математическая модель расчета основных параметров и построены графики зависимости изменения габаритов грохота от других меняющихся значений. Выполнен анализ конструкции струнного ступенчатого грохота, определены его основные параметры. Вывод. На основе проведенного исследования построена математическая модель расчета параметров струнного ступенчатого грохота и построены зависимости длины, высоты от углов наклона передней стенки и просеивающих секций. Полученные зависимости позволят определить параметры струнного ступенчатого грохота для заданных значений крупности просеиваемого материала.

Аннотация: Введение. Рассмотрены вопросы, связанные с эксплуатацией установок электроцентробежных насосов (УЭЦН) в условиях, осложненных высоким содержанием механических примесей в перекачиваемой скважинной жидкости, а также факторы, вызывающие или усугубляющие эти осложнения. Обоснована актуальность задачи по повышению наработки погружного оборудования в осложненных условиях эксплуатации. Методология исследования. Проанализированы технический и технологический подходы к защите УЭЦН от вредного воздействия частиц механических примесей. В рамках этих подходов рассмотрены конкретные способы защиты скважинного оборудования от гидроабразивного износа. Сделан вывод о том, что на сегодняшний день с точки зрения экономических показателей и эффективности предпочтительным является способ защиты УЭЦН, заключающийся в применении скважинных и входных фильтров преимущественно щелевого типа. Рассмотрены основные преимущества и недостатки известных серийно выпускаемых конструкций щелевых фильтров. Результаты. Рассмотрен и математически описан процесс деформации колонны насоснокомпрессорных труб при эксплуатации скважин с помощью УЭЦН, предложено техническое решение самоочищающегося скважинного щелевого фильтра, позволяющее устранить основные недостатки щелевых фильтров – низкую грязеемкость и необходимость проведения спуско-подъемных операций для восстановления проницаемости фильтра. Приведена методика расчета деформации фильтроэлемента щелевого фильтра в составе УЭЦН, находящейся в скважине. Выводы. Применение описанного самоочищающегося фильтра позволит повысить наработку УЭЦН в скважинах, характеризующихся выносом частиц механических примесей. Уменьшение количества спускоподъемных операций при эксплуатации УЭЦН, оснащенных щелевыми фильтрами, и, соответственно, простоев скважин, существенно снизит издержки нефтедобывающих предприятий и повысит рентабельность добычи нефти.

Аннотация: Введение. Рассмотрены вопросы, связанные с разработкой морозоустойчивого эмульсионного взрывчатого вещества (ЭВВ) для создания патронов, в том числе и малого диаметра. Цель работы. Разработать морозоустойчивое капсюлечувствительное ЭВВ для создания патронов, в том числе малого диаметра, для повышения надежности, эффективности и безопасности взрывных работ в северных и арктических регионах. Методология. В основу методики исследований положены теоретический анализ и лабораторное изучение морозостойкости ЭВВ, а также полигонные опыты по изучению полноты и скорости детонации. Результаты. Показано, что требованиям морозоустойчивости удовлетворяет ЭВВ с окислительной фазой на основе бинарного раствора аммиачной и кальциевой селитр с добавкой хлористого кальция при определенном содержании воды и с топливной фазой из раствора эмульгатора «ДЭП-1» в широком спектре нефтепродуктов. Получаемое ЭВВ в практически значимом диапазоне температур (–60…+40 °С) представляет собой упругопластичное тело, позволяющее формировать прочные, сохраняющие свои геометрические размеры патроны. Гнездо для размещения капсюля-детонатора легко делается в любом месте патрона при помощи алюминиевого шила или сверла типа «спиральное для древесины». ЭВВ надежно детонирует от капсюля-детонатора СИНВ (неэлектрическая система инициирования взрыва). Скорость детонации в открытых патронах диаметром 32 мм составляет 4700–5000 м/с. Выводы. Полученные в статье результаты служат основанием для разработки составов ЭВВ, пригодных для создания патронированных взрывчатых веществ для северных и арктических регионов.