Аннотация: Введение. Современный уровень развития компьютерных технологий позволяет выполнять расчеты подземных сооружений с учетом сложных геометрических форм применяемых конструктивных элементов, неоднородности грунтов, а также влияния нагрузок от зданий и сооружений на земной поверхности. В то же время, компьютерные программные комплексы, реализующие принципы дискретизации и конечно-элементного моделирования реальных объектов, нуждаются в соответствующих настройках, которые могут быть выполнены на основе применения строгих аналитических методов расчета, основанных на более простых, в основном линейных, геомеханических моделях, позволяющих учитывать основные особенности статической работы подземных конструкций. Цель работы - сравнение результатов расчета напряжено-деформированного состояния обделок параллельных тоннелей, выполненного с помощью численного моделирования методом конечных элементов (применялся программный комплекс Midas FEA NX), и аналитического расчета по схеме контактного взаимодействия крепи и породного массива. Методика проведения исследования. Рассмотрена конкретная геомеханическая ситуация, соответствующая сооружению комплекса параллельных круговых выработок в непосредственной близости от границы налегающей толщи пород с другими физикомеханическими свойствами. Результаты исследования и их анализ. Удовлетворительное согласование полученных результатов позволяет судить об адекватности сформированной компьютерной модели, примененной при конечно-элементном расчете. Выводы, область применения результатов. Анализ полученных данных позволил заключить, что при рассмотрении сложных геомеханических ситуаций, особенно в объемной постановке, альтернативы численному моделированию в настоящее время нет, однако направление исследований, целью которых является разработка новых аналитических методов расчета подземных сооружений, является актуальным, поскольку их практическое использование будет способствовать повышению качества и надежности принимаемых проектных решений.

Аннотация: Методы исследования. Исследования напряженно-деформированного состояния и несущей способности гидроизолирующих бетонных перемычек проведены методом математического моделирования. Результаты исследования. Произведено изучение полей напряжений, формируемых под действием гидростатического давления, изменяющегося от 0,5 до 6,0 МПа, в бетонных водонепроницаемых перемычках длиной от 1 до 9 м с целью выявления зависимости нормальных и касательных напряжений, характера их распределения и прочности элементов гидроизолирующего устройства от влияющих факторов. Установлено, что наиболее нагруженной с высокой неравномерностью распределения напряжений частью бетонной перемычки является устье, в котором отмечаются наибольшие нормальные сжимающие напряжения, максимальные растягивающие напряжения фиксируются в центральной торцевой зоне, а повышенные касательные - на контакте «бетон-порода». Выводы. С использованием теорий прочности наибольших нормальных напряжений и Кулона-Мора выявлены закономерности распределения коэффициента запаса прочности в теле бетонной перемычки. В устье бетонной перемычки по мере уменьшения ее длины при постоянном напоре существенных изменений коэффициента запаса прочности не происходит, а в торцевой части, не нагруженной давлением пульпы, фиксируется значительное сокращение коэффициента запаса прочности вследствие формирования зоны растягивающих напряжений в центральной части бетонной перемычки. Установленные особенности напряженно-деформированного состояния оказывают влияние на несущую способность перемычки и должны учитываться при определении устойчивых параметров.

Аннотация: Актуальность. Ударно-вращательное бурение погружными пневмоударниками с обратной циркуляцией очистного агента (RC-бурение) - один из наиболее производительных механических способов бурения скважин из известных на сегодняшний день, позволяющий непрерывно осуществлять отбор проб горных пород. Помимо общеизвестных преимуществ и недостатков такого способа, опыт эксплуатации соответствующих буровых установок показывает, что конструкция и свойства противоэрозионного элемента стандартно комплектуемых пневмоциклонов не учитывают разность эрозионного воздействия поступающего в циклон шлама, это приводит к неравномерному износу и преждевременному выходу элемента из строя, что в свою очередь влечет за собой дополнительные трудовые и материальные затраты. Методика проведения исследований заключалась в имитационном моделировании области абразивного износа тела циклона при варьировании скорости входящего потока и фракции частиц. Результаты и их анализ. Определена зависимость величины абразивного износа тела циклона от скорости входящего потока и размера частиц. В заданных границах эксперимента выделена область максимального абразивного износа тела циклона, вписываемая в прямоугольный сектор цилиндрической области циклона (с высотой в 209 мм простирающийся по дуге в 47,135°). Максимальная величина износа составила 3,15 · 10-4 кг/(м2/с) при скорости входящего потока 15 м/с и размере частиц 2000 мкм. Выводы и область применения результатов. Предложена модернизированная конструкция, включающая инспекционное окно со съемной бронепластиной, что позволяет осуществлять к ней быстрый доступ, без демонтажа и разбора циклона, для осмотра и, при необходимости, замены, что значительно снижает время, затрачиваемое на непроизводительные операции и тем самым повышает экономическую эффективность бурового процесса.

Аннотация: Введение. Применяемые методы диагностирования и локации очагов эндогенных пожаров в породоугольных массивах различаются по трудоемкости и информативности: прямые методы (визуальный, термометрический, газоаналитический) информативны только при высоких температурах в очаге; геофизические, или косвенные методы (электрозондирования, геопотенциалов, георадиолокации) требуют площадных измерений, однако они чувствительны уже на стадиях низкотемпературного окисления и самонагревания, кроме того, они позволяют точно определить геометрию запожаренной зоны. Целью работы является обоснование и разработка алгоритмов комплексного метода диагностирования очагов эндогенных пожаров в открытых породоугольных массивах на различных стадиях, обеспечивающего рациональное сочетание прямых и косвенных геофизических методов, что повысит точность прогноза. Методология предполагает количественный анализ изменения во времени физических (температура, геометрия, влажность) и электромагнитных (удельное электросопротивление, диэлектрическая проницаемость) параметров массива при развитии пожара; исследование диапазонов изменения информирующих параметров прямых и геофизических методов на стадиях низкотемпературного окисления, самонагревания, самовозгорания, пламенного горения и потушенного пожара. Результаты и их анализ. В форме алгоритмов разработаны методики комплексного мониторинга на разных стадиях развития эндогенных пожаров. Выводы и область применения результатов. При диагностировании эндогенных пожаров в открытых породоугольных массивах целесообразно использовать рациональное сочетание менее трудоемких, но недостаточно информативных прямых методов (визуальный, термометрический, газоаналитический) и геофизических (электрических зондирований, геопотенциалов и георадиолокации), реагирующих на аномалии электрических полей уже на стадиях низкотемпературного окисления и самонагревания. Разработанный комплекс алгоритмов представляет собой подробное руководство по оперативному определению стадии эндогенного пожара путем применения наиболее информативных методов, он позволяет локализовать зону возгорания и вести контроль за развитием пожара, используя в комплексе прямые и косвенные методы, что повышает точность прогноза.

Аннотация: Введение. В статье приведены теоретические исследования, численное моделирование и натурные измерения напряженного состояния в породах Гремячинского месторождения калийных солей, позволившие получить эмпирические зависимости значений вертикальных и горизонтальных напряжений от глубины разработки. Натурные измерения напряжений проводились способом частичной разгрузки на стенках горизонтальной горной выработки горизонта -1130 м в сильвинитовой породе. Разработка Гремячинского месторождения калийных солей подземным способом осуществляется в сложных горно-геологических, горнотехнических и гидрогеологических условиях. Поэтому основной задачей при обеспечении безопасной разработки месторождения калийных солей подземным способом является оценка устойчивости всей геомеханической системы, решение которой невозможно без знания напряженного состояния массива горных пород. Цель и задачи исследования: выполнить оценку напряженного состояния в массиве с учетом физико-механических характеристик горных пород; исследовать распределение напряжения в породах Гремячинского месторождения методом численного моделирования; определить главные нормальные напряжения на стенке горизонтальной горной выработки горизонта -1130 м в сильвинитовой породе способом частичной разгрузки; разработать схему и математический аппарат для определения главных нормальных напряжений на стенках горных выработок. Методы исследования: анализ изменения основных физико-механических характеристик горных пород Гремячинского месторождения по мере увеличения глубины; расчет напряженного состояния во вмещающих и соляных породах Гремячинского месторождения методом численного моделирования с помощью метода конечных элементов с использованием программного комплекса; решение плоской задачи теории упругости для расчета главных нормальных напряжений на стенках горной выработки. Область применения. Результаты исследований рекомендуется использовать для решения геомеханических задач при подземной разработке Гремячинского месторождения калийных солей. Способ частичной разгрузки можно применять для определения напряженного состояния горных выработок при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом. Результаты. Получены эмпирические зависимости вертикальных и горизонтальных компонентов напряжений в массиве ангидрит-доломитовых пород и калийных солей (сильвинит и карналлит). Разработана схема и математический аппарат для определения главных нормальных напряжений способом частичной разгрузки. Определены главные нормальные напряжения способом частичной разгрузки на стенке горизонтальной горной выработки в сильвинитовой породе на горизонте -1130 м.

Аннотация: Введение. Процессы измельчения (доведение размеров куска полезного ископаемого до заданного размера перед дальнейшим обогащением) осуществляются различными типами мельниц. В горной промышленности России нашли применение центробежные (однороторные и двухроторные) мельницы, разрушение материала в которых происходит за счет удара. Недостатком таких мельниц являются относительно низкая эффективность, которая оценивается степенью измельчения, а также высокая энергоемкость процесса. При скоростях удара 30-50 м/с для горных пород крепостью 7-11 по М. М. Протодьяконову степень дробления не превышает 3. Увеличение степени дробления, как правило, достигается повышением скорости удара, что влечет за собой рост энергоемкости процесса. В некоторых случаях, для обеспечения заданной крупности готового продукта, в одной мельнице необходимо реализовать несколько стадий измельчения или увеличить величину циркулирующей нагрузки, что существенно усложняет конструкцию машины. Поэтому повышение эффективности работы за счет совершенствования конструкции центробежной мельницы является актуальной задачей. Методология проведения исследований. В Уральском государственном горном университете создана опытно-промышленная центробежная мельница, на которой проведено дробление образцов горных пород. В первой серии опытов дроблению подвергались медно-цинковая руда Молодежного месторождения (Южный Урал), содержащая халькопирит, теннантит, сфалерит, пирит и пустая порода. Во второй серии опытов - лещадный щебень из серого гранита, цель - получение кусков кубовидной формы и, соответственно, уменьшение потерь готовой продукции. Измельчение щебня производилось на относительно небольших скоростях. Результаты и их анализ. Установлено, что скорость, необходимая для разрушения куска горной породы свободным ударом, определяется величиной эквивалентного диаметра и нелинейно увеличивается с уменьшением его диаметра. Получено уравнение, связывающее удельную энергоемкость разрушения куска горной породы с его эквивалентным диаметром. Установлено, что если дробление свободным ударом происходит в несколько стадий, то скорость куска перед последующим ударом должна определяться с учетом величины максимального куска, образованного предыдущим ударом.

Аннотация: Введение. На сегодняшний день расчеты основных параметров вентиляции подземных выработок осуществляются по методикам, разработанным еще в прошлом веке. Для тех лет одной из характерных особенностей рудников являлась небольшая глубина ведения горных работ. Однако современные условия разработки месторождений полезных ископаемых приводят к необходимости подачи воздуха в подземные рабочие зоны, расположенные на больших глубинах (до 2 000 м). В результате для обеспечения безопасных условий работы важно учитывать дополнительные факторы, влияющие на проветривание горных выработок, в том числе - сжимаемость воздуха, от которой зависит депрессия шахтных стволов. Цель работы - совершенствование методов расчета параметров вентиляционной сети горных выработок путем учета влияния сжимаемости воздуха на депрессию шахтных стволов глубоких рудников. Методология. Выполнен анализ зависимости депрессии горных выработок от плотности воздуха, а также зависимости плотности воздуха от глубины. На основе разработанной математической модели произведен расчет депрессии вертикальных выработок с учетом сжимаемости воздуха. Проведена оценка изменения депрессии шахтных стволов с учетом обеспечения подземных рабочих зон требуемым количеством воздуха. Результаты. На основе расчетов установлено, что потери давления воздуха с учетом его сжимаемости по сравнению с потерями давления при условии постоянной плотности воздуха меньше как в воздухоподающем, так и в вентиляционном стволах. При этом с учетом необходимости обеспечения для подземных рабочих зон требуемого объемного расхода воздуха депрессия шахтных стволов увеличивается. Выводы. Проектирование системы вентиляции глубоких рудников необходимо проводить с учетом влияния сжимаемости воздуха на депрессию шахтных стволов. Это позволит осуществить правильный выбор параметров вентиляционного оборудования, а следовательно, обеспечить безопасность ведения горных работ.

Аннотация: Введение. Рассмотрены вопросы, связанные с сохранением детонационной способности эмульсионными взрывчатыми веществами (ЭВВ), сенсибилизированными пузырьками газа, при динамическом воздействии на скважинные заряды таких ЭВВ, что позволяет выработать необходимые требования к технологическим параметрам ЭВВ для обеспечения сохранности их детонационной способности. Цель работы - для повышения надежности, безопасности и эффективности взрывных работ с использованием ЭВВ, сенсибилизированных пузырьками газа, определить условия, при выполнении которых у ЭВВ сохраняется способность к детонации после внешнего динамического воздействия. Методология. В основу определения условий сохранения детонационной способности скважинным зарядом ЭВВ после динамического воздействия на него положены аналитические исследования, основанные на закономерностях деформирования горных пород вблизи заполненной жидкостью скважины при падении на нее волны напряжений, особенностях поведения пузырька в вязких жидкостях под действием внешнего воздействия, а также на специфике распределения давления в сходящихся цилиндрических ударных волнах, возникающих в находящихся в скважинах ЭВВ под действием падающих на скважину волн напряжений, которые образуются в горной породе при опережающем взрыве смежного заряда. Результаты. Определены условия для ЭВВ, которые должны выполняться для сохранения детонационной способности ЭВВ после динамического воздействия на него. Показано, что сохранение детонационной способности ЭВВ зависит от пористости и вязкости ЭВВ, размеров пузырьков и уровня напряжения в волне, падающей на скважинный заряд, от акустического импеданса горных пород и ЭВВ, коэффициента Пуассона горных пород, а также геометрических размеров заряда. Выводы. Полученные в статье закономерности позволяют повысить надежность и безопасность взрывных работ с использованием ЭВВ, сенсибилизированных пузырьками газа.

Аннотация: Реферат Цель исследований состояла в изучении влияния условий эксплуатации мобильных промприборов на осветление технологической воды и оценке технологии водоподготовки при разработке россыпных месторождений с частой сменой стоянки промприбора. Методы исследований. Проведены полевые исследования эффективности очистки технологической воды на трех участках АО «Прииск Соловьевский». Осуществлен отбор проб технологической воды на различных этапах водоподготовки. Исследуемые пробы обработаны методом фильтрования и проанализированы в лабораториях Иркутского национального исследовательского технического университета с применением лазерного анализатора частиц Analysette 22 NanoTec plus. Результаты. Установлено, что при относительно неизменном поперечном сечении транзитного потока (в условиях применения мобильных промприборов) длина илоотстойников не оказывает значимого влияния на повышение эффективности осаждения мелкодисперсных частиц. По результатам исследований установлен нелинейный характер изменения содержания взвесей в технологической воде в зависимости от доли частиц крупностью менее 0,05 мм в исходных промываемых песках. Выявлены существенные расхождения фактических и расчетных значений содержания взвесей в воде. Технология разработки россыпей с сооружением небольших илоотстойников по мере отработки запасов позволяет обеспечить необходимое качество водоподготовки. Выводы. Полученные результаты исследований позволяют оценивать эффективность водоподготовки при открытом раздельном способе разработке россыпей с использованием мобильных промприборов и принимать обоснованные решения на стадии проектирования, обеспечивающие высокую экономическую эффективность и минимальный уровень отрицательного воздействия на окружающую среду.

Аннотация: Введение. Потенциальная возможность вскрытия огромных нетронутых запасов полезных ископаемых в глубинах Мирового океана открывает широкие возможности как для экономического роста конкретных заинтересованных лиц, в виде государств и корпораций, так и для общего научно-технологического развития человечества. Подводная добыча твердых полезных ископаемых в условиях Крайнего Севера с его огромными запасами с одной стороны и широким набором различных преград и барьеров с другой требует всесторонне продуманного подхода, позволяющего сбалансировать экономический потенциал и экологическую ответственность. Цель работы - изучение укрупненных категорий преград, которые так или иначе встают перед государствами или горнодобывающими компаниями, планирующими осуществлять подводную добычу твердых полезных ископаемых в условиях Крайнего Севера. Методология - анализ и обобщение научно-технической информации. Результаты. По результатам исследования проведена категоризация основных преград, осложняющих развитие подводной добычи твердых полезных ископаемых в условиях Крайнего Севера. К таким преградам отнесены экологические риски (чувствительные экосистемы Арктики), сложности законодательного уровня, отдаленность цивилизации от мест проведения работ, суровые природные условия, а также особенности строения арктического шельфа. В свою очередь эти категории разбиты на более мелкие направления, каждое из которых заслуживает отдельного изучения. Выводы. Эффективное освоение месторождений твердых полезных ископаемых со дна Арктического шельфа возможно при условии совокупного учета различных сложностей, рассмотренных в работе. Способом их преодоления является развитие таких направлений как совершенствование научно-технической базы, выстраивание дипломатических отношений с другими государствами, а также грамотное финансовое планирование предстоящих проектов. В статье задан вектор проведения будущих работ в направлении более углубленного изучения каждой из рассмотренных преград.