Технология добычи, переработки и обогащения полезных ископаемых

	Проблемы подземной разработки рудных месторождений КМА Показана роль Белгородской области в добыче железных руд. Произведена оценка перспектив добычи подземным способом с закладкой пустот твердеющими смесями. Сформулирована концепция утилизации хвостов: некондиционное минеральное сырье при использовании эффективных технологий обеспечивает эколого-экономический эффект. Приведены сведения о технологиях приготовления закладочных смесей с использованием техногенных компонентов. Рекомендована технология извлечения металлов из хвостов обогащения путем механохимической активации в аппаратах. Сформулированы задачи развития механохимической технологии и указаны защищенные патентами направления решения проблемы

	Природно-технические системы подземной разработки рудных месторождений на основе конвергентных горных технологий В работе систематизированы результаты исследований по геомеханическому обоснованию возможности создания и применения конвергентной горнойтехнологии. На основе концепции коэволюции антагонистов и методов гомеостатической трансформации предложены биотехнологические принципы формирования этой технологии как сложного полиобъектного кластера в составе управляющего биологического и исполнительного технологического монокластеров. Исследована модель техногенно измененных недр как нового литосферного и экологического объекта. Разработана гипотеза о структуре вторичного поля напряжений и рассмотрены технологические возможности активного управления напряженным состоянием природных и искусственных массивов. Выдвинута гипотеза о локализации релаксационных процессов на внешнем контуре единичной неоднородности, разработка которой позволила определить и исследовать совокупность ограничений, обеспечивающих безопасность, эффективность и экологичность конвергентных технологий при подземной разработке рудных месторождений.

	Совершенствование технологии реконструкции шахтных стволов в сложных горнотехнических условиях: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2023. — № 8 (специальный выпуск 9) В Российской Федерации в настоящее время продолжают эксплуатироваться десятки вертикальных стволов действующих горных предприятий, пройденных в 50-х — 70-х годах прошлого века, большинство из которых требуют проведения ремонтно-восстановительных работ различной степени сложности. В сложных горнотехнических условиях и при аварийном состоянии стволов стоимость и трудоёмкость таких работ многократно возрастает. Большое количество влияющих на состояние эксплуатационных стволов факторов наилучшим образом может быть учтено при математическом моделировании с применением современных программных комплексов. В статье представлен алгоритм численного моделирования, предусматривающий стадийный учет технологии работ и моделирование околоствольного массива пород с использованием модели Хоека-Брауна. Далее разработана технологическая схема реконструкции шахтных стволов, обеспечивающая снижение геотехнических рисков и повышение безопасности работ в сложных горнотехнических условиях. Важным преимуществом технологии является сохранность существующей крепи благодаря использованию анкерных опорных систем с высокой несущей способностью. Методами математического моделирования установлены закономерности взаимодействия системы «новая крепь — существующая крепь — дезинтегрированный породный массив», формируемой в процессе реконструкции ствола, а также выявлены негативные факторы, приводящие к возникновению концентраций напряжений в тюбинговой крепи, искривленных в процессе эксплуатации стволов и предложены конструктивные решения по их компенсации.

	Методика лабораторных исследований поведения трещины гидроразрыва, инициированной закачкой жидкостей в широком диапазоне их вязкостей: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2023. — № 7 (специальный выпуск 8) Представлены результаты лабораторного исследования параметров трещины гидроразрыва и их особенностей в зависимости от вязкости закачиваемой жидкости. Покостовский гранит был выбран ввиду однородности и низкой проницаемости, что исключит влияние природных неоднородностей и утечек жидкости на поведение трещины гидроразрыва. Для изучения особенностей трещины гидроразрыва сотрудниками лаборатории центра добычи углеводородов Сколковского института науки и технологий была разработана специальная экспериментальная методика. Параметры трещины гидроразрыва регистрировались тремя независимыми системами мониторинга. Сочетание нескольких независимых лабораторных методов позволяет надежно определить параметры, которые могут быть использованы для валидации моделей ГРП. Существующие теоретические модели распространения гидравлического разрыва пласта (ГРП) имеют ряд ограничений при прогнозировании влияния жидкостей ГРП на свойства пласта. Установлено, что вязкость жидкости ГРП влияет на такие параметры, как раскрытие трещины, скорость распространения и извилистость трещины ГРП. Полученные зависимости могут быть учтены при моделировании распространения трещины гидроразрыва, что может повысить эффективность полевых операций ГРП. Таким образом, лабораторные эксперименты можно рассматривать как разумную альтернативу испытаниям новых жидкостей, поскольку они позволяют получить исчерпывающую информацию о свойствах создаваемых трещин до применения новой технологии ГРП в полевых условиях.

	Современные подходы к повышению эффективности освоения месторождений подземным способом при использовании горнотехнических систем с обрушением руды и вмещающих пород В сборнике изложены результаты исследований, направленных на повышение качества добываемого сырья при применении систем разработки с обрушением в процессе производства подземных горных работ на рудниках. Исследования были направлены на решение задачи по изучению истечения рудной массы при её выпуске под обрушенными породами. Рассмотрены вопросы cвязанные с определением показателей извлечения, установлены закономерности движения кусков руды при торцевом выпуске. В целях обеспечения высокого уровня безопасности труда, повышения производительности и снижения себестоимости продукции, необходимо увеличивать масштабы внедрения систем дистанционного управления горными машинами и оборудованием с попутным выявлением эффектов от реализации данных технологических решений.

	Инструкция по сооружению гидроизоляционных завес методом цементации пород за тюбинговой крепью вертикальных шахтных стволов

	Инструкция по сооружению кейлькранцев с химическим уплотнением в тюбинговой крепи вертикальных шахтных стволов

	Инструкция по сооружению кейлькранцев с пикотажным уплотнением в тюбинговой крепи вертикальных шахтных стволов

	Инструкция по сооружению тюбинговой крепи вертикальных шахтных стволов

	Технологические решения при разработке рудных месторождений подземным способом Представлены результаты исследований, направленные на совершенствование технологий подземной разработки месторождений полезных ископаемых. Рассмотрены возможности применения компьютерных систем для решения задач по прогнозированию количественных и качественных показателей извлечения рудной массы; обоснованы порядок и параметры очистной выемки при применении систем разработки с обрушением руды, позволяющие обеспечить высокий уровень извлечения полезного компонента из недр при минимальных затратах; представлены технические решения для разработки россыпных месторождений методом скважинной гидродобычи.

	Оценка влияния на напряженно-деформированное состояние тоннельной обделки опасных геомеханических процессов, протекающих в грунтовом массиве Комплексная оценка влияния негативных гемоеханических процессов, протекающих в грунтовом массиве, на фактическое напряженно-деформированное состояния обделки тоннелей с большим сроком эксплуатации является весьма актуальной и позволяет более точно обосновать технические и технологические решения по обеспечению длительной устойчивости подземного сооружения. Наиболее адекватным методом для решения поставленной задачи является метод конечных элементов, реализуемый с помощью современных программных комплексов. Для построения математических моделей использован программный комплекс MIDAS GTS NX, нашедший широкое применение для геотехнических расчетов. Рассмотрены расчетные случаи влияния на напряженно-деформированное состояния тоннельной обделки локального вывала грунта, воздействия оползневого процесса, а также заобделочных пустот. Установлено, что влияние локального вывала грунта в тоннель приводит к росту напряжений в своде обделки по трассе тоннельного участка и снижению ее несущей способности. Протекание оползневого процесса приводит к неравномерному нагружению обделки, как в поперечном сечении, так и по трассе тоннеля. В первую очередь не выполняется условие трещиностойкости железобетонной обделки, с дальнейшим наступлением предельного состояния первой группы. Интенсивность процесса определяется, прежде всего, соотношением между оползневым и горизонтальным давлением в массиве. Наличие заобделочных пустот в грунтовом массиве может привести к возникновению концентраций растягивающих напряжений и снижению запаса несущей способности обделки в 1,5—2 раза и более.

	О необходимости и возможности разработки междисциплинарной магистерской образовательной программы для подземного строительства Рассмотрена возможность формирования принципиально новой междисциплинарной профилизации на базе учебных программ «горного инженера» и «магистра IT». Обоснована необходимость разработки междисциплинарной магистерской образовательной программы для решения актуальной научно-технической проблемы «Освоение подземного пространства».

	Разработка активного способа охраны горных выработок на основе направленного гидроразрыва горного массива Представлены результаты испытаний способа охраны выработок в условиях шахты «Чертинская-Коксовая», основанного на направленном гидроразрыве горного массива. В результате поинтервального гидровоздействия происходит развитие зоны газопроводящих трещин, что способствует повышению эффективности дегазации более чем на порядок и, как следствие, предотвращению выбросов угля и газа при проведении горной выработки.

	Создание комплекса для закладки выработанного подземного пространства на основе насосного оборудования природоподобного типа Необходимость анализа и оценки технического уровня (ТУ) создаваемой новой и модернизации выпускаемой машиностроительной продукции является важным этапом формирования технических и организационных решений, обеспечивающих повышение конкурентоспособности изделий. В работах представлен технологический процесс изготовления материала рабочей камеры-канала магнитного перистальтического насосного агрегата - магнитоактивного эластомера, а также результаты исследований влияния совокупности различных параметров, варьируемых на стадии изготовления, на свойства конечного материала. Приведены рекомендации по выбору состава и параметров материала для применения в насосном оборудовании. Проведение комплексного исследования прочностных свойств магнитоактивных эластомеров на основе магнитомягких наполнителей позволило выявить зависимости основных динамически-механических характеристик материалов в зависимости от их состава и структуры. Также был обоснован состав и способ полимеризации эластомера, пригодного для использования в качестве материала рабочего канала магнитного насосного агрегата. Представлен анализ весового уровня технических характеристик создаваемого насосного оборудования, для решения которой предлагается использовать метод оценки технического уровня существующей техники. На основании проведенного анализа и сравнительной оценки насосного оборудования ведущих производителей подобраны необходимые характеристики оборудования под конкретные цели применения. Разработана модель, раскрывающая механизм функционирования мобильной закладочной установки и позволяющая выполнять численный эксперимент с целью определения закономерностей влияния факторов на основные показатели процесса и выявления их рациональных значений.

	Рабочее оборудование средств для экскавации полезных ископаемых Предложена классификация средств и рабочего оборудования для экскавации полезных ископаемых. По принципу выполняемых работ средства разделены на две группы: циклического и непрерывного действия. Затем выделены три типа трансмиссии: гидравлическая, механическая и комбинированная. В зависимости от типа перемещения выделено восемь видов: колесный, гусеничный, шнековый, рельсовый ход, шагания, понтон и мост, канатный и комбинированный. Выявлено шесть типов средств экскавации: прямая (обратная) лопата, роторный, цепной, драглайн, скрейпер и комбинированный. Также расписаны соответствующие типам средств экскавации типы рабочего органа, которые, в свою очередь, глобально разделяются на пассивные и активные группы по видам активности рабочего органа. Также в данной работе рассмотрены виды ковшей и рукоятей. Приведены примеры модернизированных или специальных средств экскавации, описаны специальные случаи применения. Описана проблема экскавации влажных грунтов, торфов и полезных ископаемых из затопленных забоев. Даны требования к ковшам. Описаны сложности позиционирования рабочего оборудования.

	Исследование влияния изменения расстояния от забоя до перекрытия секции крепи на устойчивость пород непосредственной кровли Приведен анализ исследований геомеханических процессов при отработке угольных пластов на больших глубинах и основных закономерностей перераспределения напряжений на различных этапах развития горных работ. При исследовании применен метод теории упругости анизотропного тела (метод механики горных пород), позволяющий определить распределение напряжений и деформаций массива горных пород. Установлено влияние изменения расстояния от забоя до перекрытия секции крепи на напряженно- деформированное состояние массива горных пород и выявлены закономерности изменения напряженно-деформированного состояния массива горных пород при ведении очистных работ в комплексно-механизированных очистных забоях. Напряжения в рабочей зоне возрастают по абсолютной величине по мере удаления от груди забоя в глубь массива и могут превысить предел прочности породы. Следовательно, запаздывание крепления приводит к нарушению устойчивости пород непосредственной кровли в призабойной части и образованию вывалов. Представлено новое аналитическое решение, позволяющее с учетом свойств вмещающих пород и технологии ведения очистных работ, установить закономерность изменения напряженно-деформируемого состояния пород кровли при ведении очистных работ.

	Рабочее оборудование средств для экскавации полезных ископаемых Предложена классификация средств и рабочего оборудования для экскавации полезных ископаемых. По принципу выполняемых работ средства разделены на две группы: циклического и непрерывного действия. Затем выделены три типа трансмиссии: гидравлическая, механическая и комбинированная. В зависимости от типа перемещения выделено восемь видов: колесный, гусеничный, шнековый, рельсовый ход, шагания, понтон и мост, канатный и комбинированный. Выявлено шесть типов средств экскавации: прямая (обратная) лопата, роторный, цепной, драглайн, скрейпер и комбинированный. Также расписаны соответствующие типам средств экскавации типы рабочего органа, которые, в свою очередь, глобально разделяются на пассивные и активные группы по видам активности рабочего органа. Также в данной работе рассмотрены виды ковшей и рукоятей. Приведены примеры модернизированных или специальных средств экскавации, описаны специальные случаи применения. Описана проблема экскавации влажных грунтов, торфов и полезных ископаемых из затопленных забоев. Даны требования к ковшам. Описаны сложности позиционирования рабочего оборудования.

	Анализ взаимодействия крепи и массива ствола при механизированной проходке с помощью пространственной конечно-элементной модели Описаны результаты вычислительного эксперимента по изучению закономерностей взаимодействия системы «механизированный комплекс — крепь — породный массив» при проходке вертикального ствола по совмещенной технологической схеме. Задача решена с помощью моделирования методом конечных элементов в пространственной постановке. Использован программный комплекс Midas GTS NX, нашедший широкое применение для геотехнических расчетов. При моделировании рассмотрен участок ствола в однородном породном массиве. Проанализировано несколько основных фаз проходки: в фазе 1 производится распор комплекса в стволе с передачей на породный массив соответствующего горизонтального давления; в фазе 2 ведется разработка пород на величину заходки; в фазе 3 домкратная система комплекса разгружается, стрела рабочего органа задвигается, комплекс спускается на новую заходку; в фазе 4 производится возведение очередной заходки крепи. Установлено, что после снятия давления домкратной системы механизированного комплекса происходит прирост напряжений в крепи, не характерный для обычного взаимодействия с массивом. Влияние проходческого комплекса также сдерживает разгрузку массива и увеличивает значения радиальных напряжений на его контуре. Также исследовано влияние конфигурации забоя на напряженное состояние породного массива на контуре ствола. Установлено, что максимальные концентрации напряжений наблюдаются в угловых участках забоя плоской формы. При механизированной разработке с формированием в процессе проходки забоя конусной или уступной формы концентрации напряжений меньше на 10—15%.

	Оценка влияния скорости проходки и параметров временной крепи на устойчивость вертикальных стволов, сооружаемых механизированными комплексами В соответствии с современными представлениями механики подземных сооружений технологическая схема проходки вертикального ствола, оказывает влияние не только на организационные и технико-экономические параметры строительства, но и во многом определяет особенности взаимодействия крепи с окружающим породным массивом. Технология становится полноправным элементом взаимодействия системы «крепь — массив» и одним из основных регуляторов, обеспечивающих оптимальный режим работы крепи. В настоящей публикации рассмотрено аналитическое решение задачи взаимодействия системы «механизированный комплекс — ствол — породный массив» при параллельной технологической схеме, которая обеспечивает максимальные скорости проходки и характеризуется отставанием возведения постоянной крепи от забоя ствола до 25—30 м. На основании рассмотрения отдельных фаз взаимодействия системы в призабойной зоне установлено, что скоростная технология проходки по параллельной схеме позволяет обеспечить более благоприятный эксплуатационный режим работы основной крепи только при условии обеспечения устойчивости массива до ее возведения. Анализ полученных в статье зависимостей показал, что увеличение реактивного сопротивления временной крепи может отрицательно сказаться на величине напряжений в основной крепи при длительной эксплуатации ствола. В то же время ее снижение приводит к более интенсивному деформированию пород в призабойной зоне и опасности потери устойчивости участка. В этой связи применение временной крепи регулируемого сопротивления будет эффективным только в случае обеспечения срока служба временной крепи, равного сроку службы основной крепи. Это возможно при применении анкеров нового поколения из композитных материалов и долговечных вяжущих, обеспечивающих надежное закрепление стрежня в скважине.

	Подземная разработка месторождений полезных ископаемых. Том 1 На единой теоретической и методической основе изложены вопросы вскрытия, подготовки шахтных полей и системы разработки угольных месторождений, что исключает дублирование материалов и способствует его лучшему усвоению. Обобщен передовой опыт вскрытия и подготовки шахтных полей угольных месторождений в России и за рубежом. Даны основные понятия и объяснение специальных терминов. Приведены методики оптимизации горно-технических параметров, выбора схем вскрытия и подготовки шахтных полей угольных месторождений, принципы конструирования вариантов систем разработки и определения основных параметров. Отдельный раздел посвящен разработке рудных месторождений. Лев Александрович Пучков — чл.-корр. РАН, президент Московского государственного горного университета, Юрий Александрович Жежелевский — профессор Московского государственного горного университета.

	Исследования в области создания комплекса для закладки выработанного подземного пространства на основе насосного оборудования природоподобного типа Представлены результаты исследований, выполненных в рамках научной работы по созданию комплекса оборудования для проведения закладочных работ с применением природоподобного насосного оборудования. Так как более трети компаний мира, занимающихся добычей рудных полезных ископаемых, используют на своих предприятиях системы добычи, сопряженные с закладкой выработанного пространства, данные разработки являются востребованными. Мероприятия по проведению закладочных работ проводятся в целях повышения безопасности ведения горных работ, управления горным давлением, снижения возможных потерь полезного ископаемого при выемке, предотвращения возникновения подземных пожаров, а также внезапных выбросов угля и газа, охраны объектов на селитебных территориях.

	Научно-методическое обоснование и реализация системного подхода к повышению технического уровня подготовки запасов шахтных полей Сформулирована концепция и обоснованы принципы обеспечения технологической и организационной устойчивости проведения подготовительных выработок, завершившиеся созданием проходческих и проходческо-очистных агрегатов нового типа. Приведены описания конструкций, результаты исследований и промышленных испытаний разработанных на базе существующей горно-проходческой и очистной техники проходческих комплексов. Предложен новый критерий — функциональный показатель качества (ФПК) горной машины, позволяющий установить соответствие создаваемой машины горной среде, проведена оценка качества проходческих комбайнов, комплексов и агрегатов по функциональному критерию, ФПК и уровню необходимого обеспечения проведения выработок.

	Оценка влияния длины лавы на высоту зоны полного дренирования при разработке мощного угольного пласта в условиях повышенных водопритоков Основной целью исследований является оценка влияния длины лавы на высоту зоны полного дренирования воды в подработанных зонах массива горных пород и величину водопритока в выработки выемочных участков. Анализ литературных источников позволил обобщить результаты исследований по рассматриваемой теме. Расчет параметров зоны полного дренирования с использованием существующих методических подходов и действующих нормативных документов показал наличие существенных недостатков, не позволяющих осуществлять надежный прогноз параметров зоны дренирования. В качестве рекомендуемого подхода предложено использование метода численных исследований, позволяющего учитывать как геометрические параметры зон подработки, так и свойства горных пород в зоне подработки. Представлены результаты численных исследований для условий шахты им.В.Д. Ялевского и сделан вывод о нецелесообразности увеличения длины лавы.

	Проблемы повышения безопасности и эффективности отработки угольных месторождений подземным способом Рассмотрены наиболее опасные аварийные ситуации на угольных шахтах, связанные со взрывом метана и угольной пыли, газодинамическими явлениями (ГДЯ) и рудничными пожарами. Предложены направления по предупреждению аварий, связанных со взрывом метановоздушных смесей в сети горных выработок шахт. Предложенные решения могут быть применимы на угольных шахтах, опасных по взрыву метана и угольной пыли.

	Проведение горных выработок по пластам опасным по внезапным выбросам угля и газа Рассмотрены вопросы, связанные с определением параметров гидрорыхления выбросоопасных угольных пластов при проведении горных выработок, а также, методические рекомендации по использованию динамики концентрации метана для прогноза газодинамических явлений. Рассмотрен способ повышения эффективности процесса гидровоздействия на угольные пласты. Предложенные решения могут быть применены при подготовке выемочных участков отработки выбросоопасных угольных пластов.

	Оптимизация подземной разработки Предложена математическая модель, позволяющая определить перемещения частиц сыпучего материала в пространстве в пределах зоны влияния пунктов выпуска в зависимости от пространственного расположения любой частицы и выпущенного объема сыпучего материала. Рассмотрены разные методики индивидуального подхода к разработке кимберлитовых месторождений при условиях крайнего севера, ценность алмазного сырья, гидробразивная резка слоями для каратосбережения в разработке кимберлитовых месторождениях.

	К вопросу о модернизации камерной системы разработки в подземной геотехнологии В сборнике расчётным методом обоснованы параметры камерной системы разработки, определены лимитирующие значения прочности закладочного массива. С помощью программного обеспечения «Rocsience» выполнено математическое моделирование отработки запасов глубоких горизонтов месторождения с применением ромбовидных камер. Для отработки запасов полиметаллического Корбалихинского месторождения предложена система разработки с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. Применение данной системы обосновано высокой ценностью руд, низкой устойчивостью контактов руда-порода, склонностью к горным ударам, а также сложными инженерно-геологическими условиями. На текущий момент, выемка запасов ведётся слоевой системой разработки, основным достоинством которой является универсальность, позволяющая применять её практически в любых горно-геологических и геомеханических условиях, регулируя параметры слоёв и порядок их отработки. Проведённые исследования показали, что отдельные рудные тела выгоднее разрабатывать камерной системой разработки с закладкой. В работе рассмотрены и обоснованы параметры системы разработки при конструировании и адаптации технологии камерной выемки. Все предложенные технологические решения максимально унифицированы в привязке к проектным подэтажным и этажным выработкам и принимались на основе ранее проведённых инженерных изысканий, включающих в себя параметры камерной системы разработки, работы по вскрытию и порядку отработки подэтажей. Все это позволит переходить от одного варианта системы разработки к другому по мере изменения условий залегания рудных тел и физико-механических характеристик руды и вмещающих пород, что существенно влияет на ТЭП.

	Исследование сыпучих свойств руды и параметров системы разработки на масштабных физических моделях Одним из важнейших факторов эффективного применения системы разработки с подэтажным обрушением является определение оптимальных параметров высоты и ширины отрабатываемого слоя блока. В рамках данной работы определена проблема в несоответствии этих параметров при применяющейся на руднике системы разработки, в связи с чем было предложено обоснование внесений принципиальных изменений. Представлено решение проблемы, полученное экспериментальным путем, в ходе которого был создан лабораторный стенд, исключающий влияние стенок на формирование фигуры выпуска. Приведено подтверждение необходимости корректировки габаритов блока, это обуславливается произведённым исследованием процесса выпуска применительно к условиям железорудного месторождения. Определены параметры фигуры выпуска для варианта системы разработки, учитывающие оптимальную толщину обрушаемого слоя, которые отражены на масштабных физических моделях с применением натурных материалов, предоставленных с месторождения. В том числе, путём лабораторного эксперимента изучены такие факторы как: величина насыпной плотности, сыпучие свойства, угол естественного откоса и внутреннего трения эквивалентного материала модели, смешанного из различных фракций в пропорциях, соответствующих гранулометрическому составу отбитой руды на руднике. С помощью компьютерных моделей проводилась оценка функциональности, как действующего варианта подэтажного обрушения, так и перспективного к внедрению при отработке запасов II очереди отработки. На сегодняшний день решение данной проблемы является актуальным и перспективным для дальнейшей разработки действующего Оленегорского рудника.

	Укрепление склонных к оплыванию отвальных откосов песчаных пород. Отдельная статья: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2016. — № 12 (специальный выпуск 37) Описано спонтанное разжижение песчаных грунтов, которое относится к наиболее опасным типам геотехнических аварий. Локальное разжижение может возникать внезапно и спровоцировать опасное движение породных масс на больших площадях. Наиболее консервативное и долгосрочное техническое решение по стабилизации разжижения грунтов на рабочих площадках значительных размеров, это их уплотнение до необходимого и достаточного уровня с применением плавного, быстрого и экономичного метода уплотнения грунта в сочетании с инженерно-геологической оценкой грунтов. При неблагоприятных геотехнических условиях может применяться цементация грунта в качестве альтернативного и весьма эффективного метода стабилизации.

	Анализ увеличения производительности Кировского рудника с учётом горных возможностей Одной из основных проблем большинства горных предприятий является необходимость технологической модернизации для уменьшения себестоимости добычи. Актуальность решения этой проблемы растёт с каждым годом, особенно это касается подземной разработки, требующей извлечения полезных ископаемых в труднодоступных горно-геологических условиях. Предложено несколько технологических решений для действующего апатит-нефелинового месторождения разрабатываемым Кировским рудником. Определена достоверная производственная мощность Кировского рудника путем расчетов по эмпирическим формулам, что позволяет предложить варианты технологий, влияющих на её увеличение с учетом горных возможностей, при применяющейся на руднике подэтажной системы разработки с торцевым выпуском руды. Это важно с точки зрения экономической целесообразности. Установлена зависимость производительности от количества выемочных блоков, формирующих фронт работ. Рассмотрено несколько вариантов выхода на проектную мощность, отраженных на графиках отработки месторождения вплоть до 2040 года. Сделан вывод об отработке месторождения проектной мощностью в долгосрочной перспективе, произведен анализ горных возможностей для выбора оптимальной мощности. В конце каждой статьи подведены итоги по предложенным решениям и указаны дополнительные рекомендации по развитиям горных работ на Кировском руднике.

	Обоснование параметров этапов открытых горных работ в условиях волатильности цен на рынке угля Угольная промышленность представляет собой важную часть энергетической стратегии России, которая сохраняет позицию одной из ведущих стран в мире по ресурсам и разведанным запасам, а также по добыче и экспорту угля. Более половины добытого угля в России реализуется на внешнем рынке. Волатильность цен на уголь, особенно в последнее десятилетие, заставляет оперативно реагировать на стремительно изменяющуюся ситуацию за счет управления экономическими показателями добычи угля. Эффективно этот процесс может быть реализован во временных интервалах, обеспечивающих приемлемый уровень достоверности прогнозирования поведение цен. События, связанные с падением цен на рынке угля в 2019-2020гг. стали для экономики многих угледобывающих предприятий серьезным испытанием, при этом целый ряд предприятий угольной промышленности, учитывая высокую степень кредитной нагрузки отрасли, находились практически на грани закрытия. Одной из основных причин сложившейся ситуации являлось неэффективное регулирование режима горных работ в целом и уровнем транспортной работы в частности. В условиях волатильности мирового рынка угля важной задачей является планомерное формирование конкурентоспособных вскрытых и готовых к выемке запасов, что во многом определяется обеспечением заданного уровня себестоимости добычи угля.

	Обеспечение эксплуатационного состояния участковых выработок при отработке выемочных участков с увеличенными размерами Целью исследований являлось обоснование подходов и принципов обеспечения эксплуатационного состояния участковых подготовительных выработок угольных шахт с учетом влияния основных горно-геологических и горнотехнических факторов, определяющих их устойчивость. Научная новизна исследований заключается в обосновании причин разрушения и способов обеспечения эксплуатационного состояния участковых выработок. Рассмотрены последствия увеличения длин лав и длин выемочных столбов на угледобывающих шахтах России. Представлены результаты анализа условий поддержания выработок на шахтах АО «СУЭК-Кузбасс» и основных случаев нарушения эксплуатационного состояния выработок в зонах влияния очистных работ. Выполнена оценка влияния места расположения участковых выработок пласта Поленовский относительно целиков, сформированных при отработке запасов надрабатывающего пласта Болдыревский на шахте «им. С.М. Кирова», на смещения кровли. Представлены результаты исследований напряженно-деформированного состояния массива в окрестности участковой выработки в условиях неустойчивых пород кровли и почвы. Показана возможность обеспечения эксплуатационного состояния выработок в зонах влияния очистных работ при использовании разгружающих щелей. Представлен алгоритм выбора и обоснования способов управления состоянием массива в окрестностях участковых выработок для обеспечения их эксплуатационного состояния. Показана необходимость учета влияния надработки и подработки при выборе рациональной длины лавы и длины выемочного столба. Даны рекомендации по увязке пространственно-планировочных решений при отработке сближенных угольных пластов.

	Экскаваторы на карьерах. Конструкции, эксплуатация, расчет Рассмотрены типы экскаваторов, применяемых на открытых горных работах, их характеристики, устройство, конструктивное исполнение узлов и основные положения по эксплуатации машин на карьерах (область применения, монтаж, организация работы, система технического обслуживания и ремонта, операции технического обслуживания, применяемые смазочные материалы). Приведены эксплуатационные расчеты, а также расчеты узлов и систем экскаваторов, деталей машин, меры безопасности при эксплуатации экскаваторов.

	Обоснование и разработка схемы передвижки секций механизированной крепи в условиях отработки пластов с неустойчивыми кровлями: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — № 1 (специальный выпуск 3) Основной функцией механизированной крепи является поддержание и сохранение целостности непосредственной кровли пласта, то есть предотвращение расслоения и образования вывалов породы в призабойном пространстве, а также в обеспечении требуемой скорости крепления в экстремальных ситуациях. Данная функция решается путем выбора эффективных схем расстановки и передвижки секций механизированной крепи. Проанализированы существующие схемы передвижки секций механизированной крепи и результаты работы механизированных комплексов с различными схемами передвижки, установлены их особенности и недостатки, которые не позволяют обеспечить оптимальные параметры работы лав в условиях с неустойчивыми кровлями. Обоснована необходимость разработки комбинированной схемы передвижки секций механизированной крепи. Особенностью комбинированной схемы, в отличии от существующих, является опережающая передвижка секций механизированной крепи за проходом исполнительного органа комбайна и последующая задвижка не передвинутых. Установлено, что численность обслуживающего персонала для передвижки секций при комбинированной схеме следует определять из отношения скорости движения комбайна и скорости крепления. Применение комбинированной схемы в условиях Обособленного предприятия «Шахтоуправление «Трудовское» позволило увеличить скорость крепления в очистном забое до трех раз. При этом были сняты ограничения на скорость выемки по фактору крепления и повышена устойчивость непосредственной кровли пласта. Возникающие при задержке передвижки секций обнажения находились в допустимых пределах для неустойчивых кровель. Применение комбинированной схемы передвижки секций механизированной крепи позволило снизить конвергенцию вмещающих пород на 25-30% и вывалообразования в призабойном пространстве. Таким образом, комбинированная схема передвижки секций крепи является более безопасной и эффективной.

	Моделирование сопротивления перемещению грузов по поверхности торфяного месторождения Рассмотрен вопрос о перемещении грузов по торфяному месторождению. Произведен анализ сил сопротивления, действующих на платформу при ее перемещении по поверхности неосушенного торфяного месторождения. Представлена схема действующих сил. Учтены силы сопротивления движению платформы при ее движении по торфяному месторождению, сила Архимеда, вес платформы. Дан анализ составляющих сил сопротивления от различных факторов, описываются пути снижения сопротивления перемещению изменением формы фронтальной части платформы, материала донной части, а также перераспределения нагрузки. Дано описание эксперимента, включающего в себя перемещение модели по поверхности торфяного месторождения. Для разделения составляющих сопротивления эксперимент проводился по двум типам поверхности: стриженной траве и поверхности торфяного месторождения, что позволяет дать оценку лобовому сопротивлению перемещению платформы. По результатам экспериментов построены графические зависимости: погружаемость платформы от величины давления на поверхность торфяного месторождения и силы сопротивления перемещению от давления на поверхность торфяного месторождения. На основании анализа результатов исследования предложена зависимость для оценки тягового усилия перемещения модели по торфяному месторождению.

	Обеспечение заданного ресурса силовых гидроцилиндров механизированных крепей селективной сборкой их соединений. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — № 12 (специальный выпуск 45) Предложен метод селективной сборки деталей соединений силовых гидроцилиндров механизированных крепей, позволяющий обеспечить их заданный ресурс работы.

	К вопросу классификации способов добычи торфяного сырья и средств их реализации Предложена единая классификация стратегий разработки торфяного сырья, соответствующих им технологий реализации, видов добываемого сырья и комплексов горных машин для их реализации. Показаны связи блоков, модулей и горных машин в соответствующих типах комплексов. Предложено выделять девять основных типов горных комплексов с присущими им модулями и блоками. Технологии были разделены по классификационным признакам в рамках карьерной и поверхностно-послойной стратегий разработки, методам производства работ — экскаваторный, механического рыхления, гидромеханизации, а также вспомогательный. Другим классификационным признаком классификации выбраны способы добычи присущие соответствующим методам. Ниже лежат соответствующие технологии реализации этих способов. По степени нарушенности добытого торфяного сырья, в рамках реализуемых технологий, выделено пять видов добываемого этого сырья: комковатый, кусковой, крошкообразный, гидромасса и вторичные ресурсы. Именно вид добываемого торфяного сырье позволил увязать способы добычи торфяного сырья и средства для их реализации. Комплексы горных машин классифицированы по связям блоков и модулей в комплексах. Выделены три типа связи: согласование, соединение, совмещения. Далее комплексы разделены по их назначению (добычи и переработки, подготовки залежи, осушения, собственно добычные, рекультивации, ремонта производственных площадей, подчиненные и вспомогательные, а также трансферт-комплексы). Присущие этим комплексам блоки и модули, объединенные между собой связями согласования, соединения и совмещения позволяют реализовывать весь комплекс добычных работ.

	Физико-химическая геотехнология В учебнике изложены основные вопросы теории физико-химической геотехнологии (ФХГ), даны основные понятия и представления физико-химических методов добычи полезных ископаемых. Рассмотрены геологические, гидрогеологические и другие факторы, определяющие возможность применения и эффективность методов ФХГ. Описаны методы перевода полезных ископаемых в подвижное состояние, общие схемы геотехнологических предприятий, конструкции добычных скважин, применяемое наземное и подземное оборудование. Рассмотрены экономические, социальные и экологические преимущества ФХГ, вопросы применения физико-химических методов в горнодобывающих отраслях промышленности.

	Новый подход к разработке месторождений калийных солей на больших глубинах: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — № 12 (специальный выпуск 44) Рассмотрены новые технологические решения при разработке месторождений калийных солей на примере Гремячинского месторождения калийных руд Прикаспийского соленосного бассейна, а также предложен метод определения горного давления на рассматриваемом месторождении. Предложенные решения могут быть применены для других месторождений солей, находящихся на больших глубинах.

	Особенности проектирования конечных контуров карьера в горно-геологических информационных системах Алгоритмы оптимизации конечных контуров карьеров были предложены в 60-70 годы прошлого века, в их числе алгоритмы Лерча-Гроссмана, плавающего (подвижного) конуса, pseudoflow. Данные алгоритмы позволяют получить оптимальный контур карьера по критерию максимизации прибыли, полученный контур имеет максимальную экономическую оценку (ценность), но не отвечает ряду технологических требований. Построение конечного контура карьера на основе оптимального связано со снижением экономической оценки, полученной в результате оптимизации. Представленные в сборнике исследования объединены общей целью — минимизацией потери экономической ценности карьера при проектировании конечного контура на основании результатов оптимизации в горно-геологических информационных системах.

	Обоснование рациональной структуры и параметров логистической системы подземных рудников: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — № 7 (специальный выпуск 24). Представлены результаты аналитических исследований в области обоснования рациональной структуры схемы транспорта подземных рудников на базе имитационного моделирования. В современных условиях недропользования основная технологическая задача деятельности любого горнодобывающего предприятия, связанного с добычей различного типа руд – выемка, погрузка и вывоз горной массы – выполняется погрузочно-доставочными машинами (ПДМ и ШАС), представляющими собой единую логистическую систему с выполнением определенных производственных и логистических процессов. Эффективность работы горнодобывающего предприятия во многом определяется эффективностью взаимодействия отдельных элементов этой производственной системы (погрузочно-доставочных машин и шахтных автосамосвалов), характеризуемой величиной простоев оборудования в течение смены в ожидании работы, которые иногда достигают до 30% рабочего времени. Предложены основные элементы процедуры оптимизации логистической системы подземных рудников посредством совершенствования системы распределения шахтных автосамосвалов по пунктам погрузки и трассам доставки руды.

	Оптимизация конечного контура карьера ГОКа им. В. Гриба с учетом схемы вскрытия Проектирование контуров карьеров является сложной инженерной задачей. Особое место в ее решении занимают вопросы, связанные с определением граничного (предельного) коэффициента вскрыши и конечной глубины карьера. Сегодня для определения конечных контуров широко используются горно-геологические информационные системы. Принципы работы данных систем основываются на математическом моделировании месторождений и оптимизационных алгоритмах. Массив горных пород месторождения представляется в виде блоков, каждый из которых получает экономическую оценку. В результате оптимизации определяется контур карьера, обеспечивающий максимальную прибыль от разработки месторождения. Однако используемые алгоритмы имеют ряд недостатков, одним из которых является отсутствие возможности учета схемы вскрытия. Авторами предложена методика оптимизации конечного контура карьера, которая позволяет минимизировать потерю экономической ценности полученного в горно-геологических информационных системах оптимального контура, связанную с изменением конструкции борта карьера для размещения на нем транспортных берм. В статье приводятся результаты апробации данной методики в условиях месторождения алмазов – ГОКа им. В. Гриба, работы на котором ведутся открытым способом. Производится сравнение экономических и объемных показателей оптимального контура карьера, полученного с использованием предложенной методики, с проектным контуром карьера, предоставленным АО «АГД Даймондс».

	Обоснование конструкции технических средств для извлечения глубоководных полезных ископаемых: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — № 1 (специальный выпуск 5) Рассмотрены основные виды глубоководных полезных ископаемых, содержащих востребованные на сегодняшний день компоненты: марганец, никель, медь, кобальт, молибден, цинк. Описаны железомарганцевые конкреции - ЖМК (Mn, Ni, Сu, Со), кобальтмарганцевые корки - КМК (Со, Mn, Ni), глубоководные полиметаллические сульфиды - ГПС (Сu, Zn, Аu, Ag). Выделена Индийская концепция освоения глубоководных месторождений с указанием её недостатков. Обоснована компоновочная схема комплекса для добычи глубоководных полезных ископаемых с использованием канатно-скиповой подъемной системы с тросами, придонным перегрузочным устройством, сборщиком и 2-мя вспомогательными суднами. Описан сборщик для глубоководной добычи ЖМК и КМК с исполнительными органами в виде камер разряжения или устройства грейферного типа соответственно для каждого вида полезного ископаемого (ПИ). Проведен анализ способ транспортировки полезного ископаемого на поверхность с помощью трубопровода. Представлен расчет производительности систем глубоководной добычи.

	Обоснование эффективной области применения технологических схем проведения с селективной выемкой и оставлением породы в шахте в зависимости от мощности разрабатываемого пласта. ГИАБ (научно-технический журнал). — № 7 (специальный выпуск 28). Выполнен анализ состояние горных работ на действующих угольных шахтах Российского Донбасса, установлены проблемы снижения эффективности разработки и определены пути их повышения. Разработана методика, согласно которой выполнена оценка технологий с селективной выемкой и оставлением породы в шахте, и установлена эффективная область применения схем в зависимости от мощности разрабатываемого пласта.

	Основы принятия технологических решений и параметров технологий при разработке месторождений полезных ископаемых Севера Приведены результаты исследований по обоснованию и выбору основных технологий и их параметров при разработке месторождений Севера. Показано, что, несмотря на сложные климатические и горно-геологические и технические условия на карьерах, даже при попадании снега (льда) в рудную (породную) массу и ее склонности к смерзанию, можно добиться неплохих экономических результатов, учитывая высокую производительность рудников и карьеров.. Установлены новые свойства пород, научные положения по технологии работ, полезные для использования на других карьерах страны. Для специалистов горно-технического профиля, проектировщиков и студентов горных вузов.

	Роль современных технологий при добыче угля: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — № 12 (специальный выпуск 50) Рассмотрены современные тенденции в области добычи угля, ГИС технологии, технологические решения по повышению полноты извлечения угольных запасов. Технологические решения применяемые на данный момент на угольных предприятиях. Проблемы и перспективы развития угольной промышленности России.

	Обоснование технологии крепления очистного забоя угольных пластов на больших глубинах: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2019. — № 1 (специальный выпуск 1) Установлены зависимости взаимовлияния горно-геологических и горнотехнических факторов на напряженно-деформированное состояние массива, что позволило разработать рекомендации по снижению непроизводительных затрат времени в процессе крепления и управления кровлей очистного забоя. Определение параметров разрушения пород в зоне ведения очистных работ выполнено на основе аналитических исследований процессов сдвижения и разрушения породных массивов, предполагающих совместный анализ уравнений механики деформируемого твердого тела и уравнений соответствующей теории прочности. Предложена комбинированная схема передвижки секций механизированной крепи, обеспечивающая увеличение скорости перемещения процессов крепления и управления кровлей вдоль очистного забоя до трех раз и снимающей ограничение на скорость перемещения операций по выемке угля в очистном забое. Применение комбинированной схемы передвижки секций механизированной крепи в очистном забое уменьшает величину конвергенции вмещающих пород на 25-30 %. В ходе хронометражных наблюдений в лаве фиксировались следующие показатели: скорость перемещения комбайна при выемке угля; длительность передвижки секций механизированной крепи; длительность концевых операций при самозарубке комбайна в нишах; длительность простоев очистного забоя по причине нештатных ситуаций; порядок и качество передвижки секций механизированной крепи.

	Совместное использование физического и численного моделирования при оценке устойчивости бортов карьеров со сложным структурным строением. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — № 7 (специальный выпуск 21). Методы расчета устойчивости бортов карьеров, приведенные в нормативных и методических документах, основаны на теории предельного равновесия. Согласно данной теории рассматривается только процесс разрушения прибортового массива, а параметры борта до его разрушения считаются устойчивыми. Однако непосредственно перед разрушением откоса в массиве могут наблюдаться деформационные явления, затрудняющие нормальную эксплуатацию карьера. Характер деформирования бортов карьеров со сложным структурным строением может представлять собой длительный процесс. Причем смещения по мере понижения горных работ могут увеличиваться и достигать первых метров, не нарушая общую устойчивость откосов. В отличие от традиционных методов расчета, моделирование методом конечных элементов позволяет производить анализ напряженно-деформационного состояния прибортовых массивов и более полно учитывать механизмы деформирования откосов с различным структурным строением. Однако выполнять оценку смещений до предельного состояния на этапах проявления пластических деформаций является затруднительным. В этом случае наиболее эффективным является физическое моделирование на эквивалентных материалах. Результаты моделирования на эквивалентных материалах вошли в состав нормативных и методических документов, но в виду сложности соблюдения подобия и трудоемкости моделирования данный метод не имеет широкого применения. В статье рассмотрен способ оценки устойчивости бортов карьеров со сложным структурным строением с использованием численного и физического моделирования.

	Научно-методическое обеспечение выбора и обоснования когенерационных технологий горного производства: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — № 11 (специальный выпуск 38) Представлены результаты аналитических исследований в области развития научно-методической базы выбора и обоснования когенерационных технологий в области горного производства. Показано, что особый практический интерес для когенерационных энергосберегающих технологий представляет комплекс, который формируется из возможностей нескольких альтернативных составляющих получения энергии. Сформированная таким образом геосистема реализует цикл производства электрической, тепловой и механической энергии. Показано, что теоретической основой методологического и научно-методического обеспечения обоснования проектных решений и синтеза технологических систем когенерационных производств в сложившихся экономических условиях должны составлять методы, реализующие технологические схемы каптирования и утилизации шахтного метана, каптирования и утилизации тепла вентиляционный струй, низкопотенциального тепла горного массива и технологии «Термококс», предусматривающих наиболее полный учет характерных особенностей процесса когенерации, сформировавшихся в настоящее время в горнодобывающей отрасли.

	К некоторым вопросам проектирования карьеров нерудных строительных материалов: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — № 10 (специальный выпуск 36). Сборник посвящен отдельным вопросам проектирования карьеров, соответсвующих паспортам научных специальностей 25.00.21 Теоретические основы проектирования горнотехнических систем и 25.00.22 Геотехнология (подземная, открытая и строительная, и включает 4 статьи. В первой статье проект рассматривается как инструмент создания модели будущего предприятия и ее апробации по генерированию денежных потоков с заданными параметрами и ограничениями. Описаны особенности этой модели на стадии проектирования. Во второй статье рассмотрена интегральная функция совокупных затрат как основа для дальнейшего анализа горных работ и прогнозирования параметров выхода на стадии проекта. Обосновано использование нелинейной зависимости в ее описании, предложен переход от распространенной доходной функции к затратной через введение в нее слагаемых, учитывающих компенсацию стоимости инвестиций. Рассмотрено поведение функции в коротком периоде. Выявлен источник прогрессивных затрат и его влияние на поведение затратной модели. В третьей статье авторами отмечаются проблемы, связанные с проектированием и необходимость формализации ряда проектных решений за счет опережающего формирования системы ограничений внешней среды и применение ряда приемов доступной унификации предшествующих поиску объектов оптимизации на стадии проектирования. В четвертой статье рассмотрены проблемы, связанные с привлечением земель вне горного отвода и предложен алгоритм оценки привлечения таких дополнительных земель в целях горного производства.