Аннотация: Введение. Представлены результаты изыскания эффективной и экологически безопасной геотехнологии открытой разработки крутопадающих месторождений угля, представленных свитами большого количества пластов с суммарной мощностью до 180-220 м и с запасами угля в 7,9 млрд т, до глубины 300 м. Это является актуальным направлением развития открытой угледобычи Кузбасса. Первоочередным объектом внедрения предлагаемых в статье технологий может быть Уропско-Караканское месторождение угля в восточном районе Кузбасса. Цель работы - разработка и обоснование нового технологического уклада, позволяющего снизить ресурсоемкость добычи угля и техногенную нагрузку на природные ресурсы и окружающую среду, что является основным направлением технической политики в период перехода к устойчивому развитию горнотехнических систем. Методология исследований: определение основных требований к горнотехническим системам открытой разработки нового технологического уклада; формирование горнотехнических систем на новых принципах, наиболее полно отвечающих этим требованиям; выработка технологических решений по повышению эффективности функционирования новых горнотехнических систем в условиях разработки крутопадающих месторождений угля; обоснование параметров элементов новых горнотехнических систем; создание рекомендаций по их эффективному применению в условиях Уропско-Караканского месторождения угля в Кузбассе. Результаты. Предложен новый технологический уклад, основанный на преобразовании в структуре потребления ресурсов за счет ускоренного вовлечения в производственный процесс техногенного пространственного ресурса выработанного карьерного пространства для размещения вскрышных пород. На технологических принципах углубочно-сплошных систем разработки созданы ресурсосберегающие технологии открытой добычи угля. Предложены способы управления техногенным ресурсом выработанного пространства. Обоснованы системы вскрытия рабочих горизонтов, адекватные новым системам разработки с внутренним отвалообразованием. Внедрение предложенных горнотехнических систем в проектную практику позволит создать угледобывающие предприятия нового технологического уклада, обладающие высоким производственно-экономическим потенциалом и экологической безопасностью, а также отвечающие современным требованиям устойчивого развития.

Аннотация: Введение и актуальность. Открытый способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых является превалирующим во всех горнодобывающих отраслях в мире. Он применяется в разнообразных горно-геологических, горнотехнических и климатических условиях. При неблагоприятных условиях эксплуатации горного оборудования (низких температурах воздуха, работе с глинистыми породами повышенной влажности) эффективность работы горнотранспортного оборудования резко снижается вследствие прилипания и примерзания горной массы к рабочим и опорным поверхностям горных машин. Такая проблема существует и на разрезах АО «СУЭК-Красноярск» (в частности прилипание и примерзание породы к опорным поверхностям шагающих экскаваторов), что чревато преждевременными серьезными поломками дорогостоящего оборудования, а также затратами рабочего времени на очистку поверхностей и риском для персонала. Методика проведения исследования. Эксперименты по определению силы отрыва различных конструкционных материалов от образцов грунта проводились при помощи универсальной отрывной машины Walter + Bai AG LFM-20. Результаты. Сравнивая вскрышные породы разрезов АО «СУЭК-Красноярск» по силе их адгезии к рассмотренным конструкционным материалам, отметим, что наибольшие значения получены на разрезе «Березовский». К материалам, показавшими наименьшую адгезию, можно отнести: резинотканевую транспортерную ленту, полиэтилен и полипропилен, а также профилактическую жидкость «РПС-67». Выводы. С увеличением влажности и снижением температуры возрастает прочность прилипания и примерзания вскрышных пород разрезов АО «СУЭК-Красноярск» к конструкционным материалам: резинотканевой или резинотросовой бывшей в употреблении конвейерной ленте, поликерамопласту, полиэтилену, полипропилену; материалам для тонкослойного нанесения («Антитек 17» и «Эпилам СФК-05»), а также профилактической жидкости «РПС-67». Наиболее перспективными материалами для предотвращения прилипания и примерзания вскрышных пород к опорным поверхностям шагающих экскаваторов являются резинотканевая или резинотросовая бывшая в употреблении конвейерная лента, полиэтилен, полипропилен и профилактическая жидкость «РПС-67».

Аннотация: Введение и актуальность. Статья посвящена актуальной проблеме определения оптимальных параметров армирования в составе комбинированной набрызг-бетонной крепи для обеспечения устойчивости подземных горных выработок в сложных горногеологических условиях. Авторы отмечают, что традиционные эмпирические и рейтинговые методы не предоставляют теоретических основ для точного расчета параметров армирования, что особенно критично с увеличением глубины разработок и ростом горного давления. Методы исследований. Применялось численное моделирование в программном комплексе ЛИРА-САПР, где набрызг-бетонное покрытие рассчитывалось как жесткая пластина, работающая в упругопластическом режиме под нагрузкой, имитирующей давление массива горных пород. Ключевой задачей был подбор требуемой площади арматуры в зависимости от мощности набрызг-бетона и величины внешней нагрузки. Результаты исследования демонстрируют, что эффективное армирование должно быть дифференцированным по контуру выработки: зоны растяжения, выявленные в результате моделирования (внутренняя поверхность стен и внешняя поверхность свода), требуют усиленного армирования. Установлено, что стандартные решения (сетки) эффективны при нагрузках до 100 кН/м2 и толщине покрытия от 250 мм. Для более тяжелых условий необходима арматура увеличенного диаметра или рамные крепи. Выводы. На основе данных моделирования получены аналитические зависимости площади армирования от мощности покрытия и действующей нагрузки, которые могут быть использованы для проектирования крепи в зависимости от категории устойчивости породного массива.

Аннотация: Введение. Механизм выявления и последующего устранения или блокирования опасных производственных ситуаций требует прогноза их возникновения, основанного на достоверных индикаторах различной природы. Индикаторы фиксируют зарождение и развитие опасных производственных ситуаций посредством маркировки предпосылок их возникновения. Предпосылки могут быть экономическими, технологическими, техническими, социальными и т. д., они являются результатом реализации производственного риска различной природы при осуществлении основных и вспомогательных процессов. Методика проведения исследований. Результаты исследовательских работ основаны на данных технологического аудита, статистического и ситуационного анализа, классификации и систематизации. Результаты и их анализ. На примере разрезов ООО «СУЭК-Хакасия» выявлены области зарождения опасных производственных ситуаций, условия и закономерности их возникновения, характерные в том числе для буровзрывных работ открытой угледобычи. Выводы и область применения результатов. Установлено, что при изменении экономических условий открытой разработки технологические индикаторы во многом определяют не только предпосылки, но и последствия принимаемого комплекса решений. Выявлен и зафиксирован механизм возникновения и развития опасных производственных ситуаций.

Аннотация: Объект и предмет исследования, актуальность. Технологический комплекс сушки -важная часть многих обогатительных фабрик, которая характеризуется нестационарностью, нелинейностью, большим количеством взаимосвязанных переменных и параметров, что делает задачу его автоматизации нетривиальной. Сушка - энергоемкий процесс, это обусловливает актуальность оптимизации сжигания топлива. Предмет исследования - многоконтурная система управления и регулирования основных переменных, характеризующих технологический процесс сушки. Цели исследования - оценка возможности построения многоконтурной взаимосвязанной системы управления технологическим комплексом с оптимизацией процесса сжигания топлива, проверка возможности настройки регуляторов этой системы управления и контроля ее работоспособности при работе по заданию и возмущениям. Методика. В ходе исследования авторы провели анализ вариантов математического описания процесса сушки, в пакете прикладных программ MATLAB/Simulink разработали имитационную модель технологического комплекса, для которой синтезировали многоконтурную систему автоматического управления, и показали возможности ее настройки и работоспособность. Для процесса сжигания топлива характерна нелинейная зависимость коэффициента полезного действия и содержания оксида углерода от коэффициента избытка воздуха. В результате в системе управления соотношением «топливо/воздух» использован корректирующий контур регулирования по содержанию оксида углерода в топочных газах. Особенностью объекта управления для корректирующего регулятора является существенно нелинейная зависимость содержания оксида углерода от коэффициента избытка воздуха. При решении задачи оптимизации процесса горения фактически решалась задача компенсации этой нелинейности, для чего исследованы несколько вариантов корректирующего регулятора, лучшим из которых признан вариант с переключаемой структурой, каналы которой содержат пропорционально-интегральные регуляторы. Результаты. Авторы разработали вариант многоконтурной системы автоматического управления технологическим процессом сушки с оптимизацией процесса горения, показали возможности ее настройки и ее работоспособность.

Аннотация: Введение. В настоящее время на калийных рудниках Пермского края для снижения оседания водозащитной толщи применяется гидравлический комплексный метод закладки выработанного пространства. Процесс закладки выработанного пространства связан с эксплуатацией центральных насосных станций, система электроснабжения которых не позволяет обеспечить необходимые условия для безотказной и безаварийной работы высоковольтного и низковольтного электрооборудования. В результате этого для гидрозакладочного комплекса калийных рудников остается актуальным вопрос разработки комплексного метода повышения надежности сети электроснабжения центральных насосных станций. Методология проведения работы. Для разработки такого метода и определения алгоритмов его применения проведен анализ структуры сети электроснабжения и автоматизации технологического процесса работы гидрозакладочного комплекса, а также режимов работы электрооборудования. Решения принимаются на основе выполненного анализа, обобщения научно-технической информации и нормативных правил. Результаты анализа сети электроснабжения центральных насосных станций позволили определить основной комплексный метод повышения надежности сети электроснабжения. Выполнено моделирование системы электроснабжения с применением методики резервирования вводов в участковых распределительных подстанциях, а также алгоритма взаимодействия систем автоматизации и электроснабжения. Актуальность. Предложенный комплексный метод можно использовать не только на гидрозакладочном комплексе калийных рудников Пермского края, но и на аналогичных насосных станциях для перекачки водных растворов и жидкостей. Выводы. Представленный в статье комплексный метод позволит предприятию снизить финансовые расходы на ремонт и обслуживание электрооборудования станций, повысить эффективность ведения гидрозакладочных работ, благодаря ему появится возможность для разработки и реализации мероприятий по энергосбережению на гидрозакладочном комплексе рудника.

Аннотация: Цель исследования - оценка инженерно-геологических условий алмазного месторождения Катока (Ангола) как целостной системы взаимосвязанных компонентов, определяющих сложность разработки месторождения и характер изменений геологической среды. Актуальность работы обусловлена необходимостью прогнозирования развития техногенных процессов при взаимодействии горных выработок с компонентами инженерно-геологических условий, что нарушает природное равновесие сформированной природно-технической системы. Методы исследования. Применен комплексный подход к изучению инженерногеологических условий, включающий анализ природно-технической системы «геологическая среда - карьер Катока» с детальным исследованием геологоструктурного строения, физико-механических свойств пород, степени трещиноватости массива и гидрогеологических условий. Проведена оценка механизмов потери устойчивости массива пород с учетом конструктивных параметров горной выработки и технологических воздействий. Результаты. Установлено разломно-блоковое строение кимберлитовой трубки «Катока», определены основные системы трещин и закономерности изменения степени трещиноватости с глубиной, что позволило выявить четыре основных механизма потери устойчивости массива пород. Выводы. Природно-техническая система работает как единое целое, в тесной взаимосвязи с параметрами инженерно-геологических условий, формирующих горногеологические процессы, которые в конечном итоге влияют на устойчивость массива пород и конструктивные параметры горной выработки. Область применения. Исследование имеет как научную, так и практическую значимость, рассмотрен комплексный подход к изучению инженерно-геологических условий для прогнозирования развития техногенных процессов и повышения безопасности горных работ на месторождении Катока.

Аннотация: Введение. Своевременное обнаружение и детализация зон загрязнения до проведения работ по дезактивации - актуальная проблема. Решением является использование автоматизированной системы мониторинга загрязнения грунтов электрически контрастными экотоксикантами. Цель работы - отработка методики промышленной реализации системы непрерывного дистанционного мониторинга процессов загрязнения грунтов нефтепродуктами, основанной на их электропроводящих свойствах, позволяющих регистрировать пространственно-временные аномалии. Методика и результаты. На ряде промышленных предприятий проведены крупномасштабные производственные исследования, методом геолокации подтверждено наличие четырех участков загрязненных грунтов, выполнено их разделение по концентрации нефтепродуктов. Выделены три наиболее опасных профиля для непрерывного дистанционного мониторинга. Выводы. На трех выявленных участках зоны загрязнения располагаются в слое песчано-глинистых грунтов. Детализация и локализация этих зон обеспечивается по аномалиям удельного электросопротивления, выявляемым методом электрического зондирования.

Аннотация: Цель и актуальность работы. Статья посвящена актуальной проблеме вовлечения хвостов переработки металлосодержащих углей в производство. Целью исследований является поиск путей модернизации технологий разработки месторождений за счет увеличения комплексности использования извлеченных из недр углей. Результаты и область их применения. Показана причина низких показателей извлечения из недр - неполное соответствие технологий переработки принципам ресурсосбережения. Дано объяснение негативного влияния потерь и разубоживания руд на окружающую среду. Рекомендована схема разработки месторождений скальных руд с выщелачиванием их в блоках и хвостов обогащения в дезинтеграторах. Приведены фактические показатели извлечения металлов в продукционный раствор. Результаты исследования могут быть востребованы при разработке месторождений технологически вскрываемых руд. Выводы. Условиям подавляющего большинства рудных месторождений соответствует комбинированная технология освоения запасов с извлечением металлов из богатых руд на заводе и выщелачиванием бедных руд в блоках и из хвостов обогащения в активаторах типа «дезинтегратор».

Аннотация: Введение. В силу своих уникальных характеристик, асбест широко применяется в создании разнообразных изделий и материалов, востребованных в различных сферах промышленности и строительства. Ключевые области использования асбеста - изготовление асбестоцементных строительных изделий, асботехнической продукции для авиационной, автомобильной, химической отраслей, разнообразных теплоизоляционных материалов, асбестопластиков, а также разных асбестовых смесей и связующих веществ. В настоящее время перед специалистами по разделению асбеста и вмещающих пород стоит первостепенная задача - поиск путей оптимизации технологии комплексного использования сырья для достижения максимального извлечения ценных компонентов, что может быть реализовано посредством внедрения передовых технологических решений. Существенные различия в физических свойствах асбеста и вмещающих пород обуславливают наличие множества методов разделения асбеста, требующих соблюдения таких условий как: сохранение естественной длины и структуры волокна (т. е. предотвращение его укорачивания и чрезмерного расщепления), обеспечение максимального извлечения асбестового волокна из руды, очистка волокна от примесей, пыли и случайных включений, получение товарного продукта с однородными характеристиками по длине волокна. Разделение асбестовой руды преимущественно осуществляется гравитационными методами: сепарацией, воздушной сепарацией и частично разделением на наклонных поверхностях. Производство товарных сортов асбеста представляет собой почти полностью автоматизированный процесс, лишь небольшая часть руд обрабатывается вручную. Несмотря на теоретическую возможность использования различных методов извлечения асбеста из руды, на практике только некоторые из них нашли широкое применение. Цель исследования - разработка математической модели для оптимизации конструкции фрикционного сепаратора, которая является первым и важнейшим этапом решения задачи разделения асбеста. Методология включает анализ влияния частоты вращения и диаметра барабана на процесс разделения частиц асбестовой руды с различными физическими свойствами, при фиксировании определенных величин; разработку математической модели методом определения координат траектории движения частицы, начиная от конца плоскости и до достижения ею предельного значения. Вывод. Наиболее сложным аспектом исследования является моделирование взаимодействия частицы с барабаном, включая ее падение и последующий упругий отскок с учетом сил трения. Разработанная математическая модель фрикционного барабаннополочного сепаратора позволяет детально проанализировать процесс разделения сыпучих материалов на основе их фрикционных и упругих свойств. Эта модель открывает возможности для изучения разных конструктивных решений и оптимизации рабочих параметров сепаратора при минимальных затратах.