Отдельные статьи ГИАБ (Препринты)

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.  

Рассмотрены все основные виды карьерных транспортных машин, применяющиеся в глубоких карьерах, в том числе наиболее распространенные, автосамосвалы, являющиеся основными загрязнителями рабочей зоны карьера. Вместе с тем, отмечена их высокая адаптивность не только параметрическая, связанная с регулированием их параметров без изменения транспортной структуры, но так же структурная и структурно-параметрическая. Показаны основные направления совершенствования автосамосвалов в направлении снижения от их работы нагрузки на окружающую среду. 

В современных условиях роста стоимости топливно-энергетических ресурсов актуальность приобретает также оценка энергетической эффективности машин. Особое значение энергетическая эффективность имеет для горной промышленности, так как она характеризуется более значительной удельной энергоемкостью по сравнению с другими отраслями. Поэтому рассмотрены и показаны перспективы автосамосвалов с комбинированным питанием, как дизельным топливом, так и электрической энергией. 

Рассмотрена так же основная схема формирования транспортных систем глубоких карьеров — это одновременное применение нескольких видов транспорта, их комбинаций и переход от одних схем транспортирования к другим, несмотря на сложность многотранспортных систем, что сопряжено всегда с негативными последствиями. Так, снижается производительность транспортной системы карьера из-за колебаний производительности смежных участков, возникают трудности ввиду необходимости одновременно поддерживать несколько различных инфраструктур, консервации больших объемов горной массы в целиках для размещения перегрузочных пунктов и т.п. 

Показаны преимущества комбинированного автомобильно-конвейерного транс- порта, введение которого в транспортную систему позволяет снизить нагрузку на природную среду , уменьшить затраты и повысить  производительность труда. 

Глобальная тенденция в горнодобывающей промышленности в целом, и в добыче золота в частности, заключается в том, что производство металлов неизменно растет, но рудные сорта и доступность ресурсов неуклонно снижаются, в том числе и в Республике Гвинея.

Представлены результаты исследований межкультурной и экономической  коммуникации российских и  китайских предпринимателей в области горного дела. Предложены перспективные подходы в геомеханики по моделированию иерархически-блочной геосреды. По результатам исследований комплексной геофизической, гидроакустической, газогеохимической, литологической, батиметрической экспедиции, которая проводилась на западном склоне Курильского бассейна Охотского моря, проанализированы результаты поисков газовых гидратов, находящихся в воде и в верхней части осадочной толщи донных отложений. Изучены флотационные свойства оксиэтилированных алкилфенолов (типа неонолов), оказавших позитивное влияние на флотируемость кальцийсодержащих минералов скарновой шеелит-сульфидной руды месторождения Восток-2. Полученные результаты позволят повысить эффективность технологических процессов обогащения. Представлены идеи по разработке ранее недоступных для освоения месторождений, находящиеся в условиях вечной мерзлоты. Рассмотрены возможности получения синтез нефти и дизельного топлива из газа подземной газификации угля, описаны технологические стадии процесса, основные технические и экономические показатели.

Представлены результаты аналитических исследований в области развития научно-методической базы обеспечения оптимального проектирования и обоснования основных проектных решений технологических систем горнодобывающих предприятий.

С учетом анализа прикладных и теоретических исследований в сфере горной науки показано, что немалая роль в этой области отводится и аспекту создания высокоэффективных и прогрессивных технологических схем горнодобывающих предприятий, адаптированных для функционирования в рыночных условиях с учетом сложившихся тенденций и закономерностей. В настоящее время основу методологии проектирования горнодобывающих предприятий должны составлять линейные и нелинейные дискретные экономико-математические модели, которые реализуются с помощью одного или нескольких методов, например, комплексной оптимизации, имитационного моделирования, прогнозирования, теории и приложений нечетких множеств, когнитивных и динамических алгоритмов, анализа и параметрического синтеза сто-хастических систем, гибридных методов моделирования общего экономи-ческого равновесия с использованием агент-ориентированных моделей, энтропийного анализа сложных систем, структурного системного анализа IDEFO и др. 

Представлены результаты аналитических исследований в области развития научно-методической базы выбора и обоснования стратегий и направлений развития технологических систем цементных производств с учетом природно-ресурсного потенциала и особенностей функциональных сред.

Показано, что теоретической основой методологического и научно-методического обеспечения обоснования проектных решений и синтеза технологических систем цементных производств в сложившихся экономических условиях должны составлять методы теории принятия сложных решений и квалиметрии, предусматривающих наиболее полный учет характерных особенностей неопределенности и риска, сформировавшихся в настоящее время в цементной отрасли. При этом общая стратегия решения проблемы обоснования проектных решений реализуется на базе интеграции методологических подходов, иерархической структуры декомпозиции технологической системы цементного предприятия, принципов совместимости, диапазонов и условий вариабельности ее рациональных вариантов, являющихся топологической основой синтеза ее рациональных вариантов.

Представлен анализ состояния безопасности в угольной промышленности России, отражены вопросы совершенствования нарядной системы на горнодобывающих предприятиях.

Предложены мероприятия, направленные на предотвращение возможного распространения загрязняющих веществ, образующихся в результате разложения смол, применяемых в химическом укреплении грунтов при строительстве станций метро. Выполнены расчеты по оценке влияния поршневого действия движущихся поездов метрополитена на обеспеченность воздухом станций метро.

Рассмотрены вопросы оценки пожарных рисков на примере автотранспортного цеха Стойленского горно-обогатительного комбината. Разработан алгоритм проведения расчета индивидуального пожарного риска с помощью программного комплекса Fenix2+.

Представлены результаты корреляционно-регрессионного анализа зависимости заболеваемости от вредных факторов с учетом тяжести и напряженности трудового процесса и без учета этих факторов для горно-металлургической промышленности.

Представлены аспекты современных педагогических технологий, применяемых при смешанном обучении студентов горного института. 

Рассмотрены вопросы эксплуатация водоотливных установок в условиях шахт и рудников, в результате перекачивания вод с содержанием абразивных примесей руд и горных пород приводит к гидроабразивному износу деталей проточной части и уплотнений центробежных насосов, а значит, к росту радиальных зазоров и объемным утечкам через них. При дальнейшей работе в этих условияхпроисходит снижение подачи, напора и КПД насосов, что снижает энергетические характеристики водоотлива и ведет к угрозе затопления шахт и рудников.При технико-экономическом анализе работы водоотливной установки с утечками приходится решать задачи по определению влияния объемных утечек на величину удельного расхода электроэнергии насосной установкой при откачивании воды из шахты на поверхность и определению потерь электроэнергии. С ростом стоимости электроэнергии появляется острая потребность разработки новых энергоэффективных технологий шахтного водоотлива, напримерприменение высокооборотных насосов. Стоимость жизненного цикла комплексов шахтного водоотлива следует определять по структурным составляющим. В первую очередь необходимо оценить стоимость жизненного цикла ЦНС как наиболее энергоемкого элемента комплекса.

Проведена сравнительная оценка ремонтопригодности существующих центробежных секционных однопоточных насосов типа ЦНСи разрабатываемых двухпоточных насосов типа ЦНСД. Оценка ведется относительно наличия разгрузочного устройства в насосах ЦНС и его отсутствияв насосах ЦНСД.  

В ряде работ  разработан принцип имитационного моделирования при расчете предельно допустимых отклонений трасс скважин от проекта. Использование описанной методики в комплексе с программой расчета трассы «снизу-вверх» и затрат на бурение по данному варианту трассы дает возможность осуществлять выбор рациональных углов скважин в точке подсечения на основе обеспечения допустимого уровня погрешности и минимума соответствующих затрат.

Предложены уравнения процесса транспортировки тяжелых частиц с учетом трения на криволинейном трамплине в пневмотранспортномподъемнике. Процесса заключается в том, что, получив во время движения

разные скорости, группа частиц образует на участке свободного падения веер разделения, благодаря которому имеется возможность осуществлять их раздельный приём и формировать продукты разделения с различным составом.

Выполнены исследования исследованию  по определение теплопроводность и температуропроводимости асбеста и вмещающих пород с использованием различных методик. 

Рассматриваются результаты исследований возможности предварительной концентрации забалансовых медных руд различными методами на основе по кускового анализа содержаний полезных компонентов и определения физических свойств проб. Выбор фактора с лучшим соответствием мере подготовки руды к разделению выполним двумя методами – анализа корреляций и ранжирования по алгоритму отбора и упорядочения признаков по информационным весам.

Расширение области применения торфа стратегически нацелено на диверсификацию топливного баланса страны, повышение надежности энергоснабжения и ее энергобезопасности. Наибольший эффект проявляется для зон децентрализованного энергоснабжения, удаленных и труднодоступных районов. 

Предложена технология добычи и карьерной переработки торфяного сырья без предварительной подготовки месторождения в рамках климатосберегающих технологий и схемные решения комплекса горного оборудования для его осуществления.

Представлены пооперационные энергозатраты для схем технологического горного оборудования плавучего комплекса по добыче и переработке торфяного сырья. Дана общая структурная формула комплекса. Получены математические выражения, описывающие выявленные закономерности изменения производительности от мощности приводных двигателей и массовых характеристик горного оборудования комплекса в соответствии с его структурной формулой.  Предложен алгоритм выбора основных параметров оборудования комплекса для добычи и переработки торфяного сырья из обводненной залежи. 

На норильских медно-никелевых месторождениях наблюдается тенденция интенсивного снижения содержания металлов в промышленных запасах, что сопровождается повышением в них показателей изменчивости качества руд. Работа выполнялась на о сновании актуальной для горных предприятий ПАО «ГМК «Норильский никель» тематики исследований, с учётом ухудшения в перспективе минерально-сырьевой базы. 

В результате выполненных исследований было установлено, что в Талнахско-Октябрьском месторождении имеют место существенно высокие значения геологической изменчивости показателей качества руд, что является первопричиной дестабилизации состава добычи. С целью выявления стабилизирующей способности отдельных звеньев технологической цепочки на руднике были проведены аналитические исследования и наблюдения. Результаты промышленной оценки стабилизирующей способности схемы рудника «Комсомольский», показывают на возможное наличие в ней явления гранулометрической сегрегации качества рудной массы. В этой связи, были выполнены маркшейдерские съемки участкового рудоспуска с применением лазерной сканирующей системы Optech, применяемой для выявления отклонения от проектных параметров. Назначение маркшейдерской съемки рудоспусков заключается в контроле за состоянием выработки, мест повреждений и определении объема рудоспуска, а также профиля, размеров и формы поперечного сечения рудоспуска. В результате выполнения маркшейдерской съемки установлено, что участковый рудоспуск не соответствует проектным параметрам. Таким образом, возникнет необходимость в разработки специальных технологических и организационно-технических мероприятий для проектирования, реконструкции и эксплуатации подземных рудников, позволяющих существенно повысить стабильность состава добываемых руд на базе стохастического моделирования выпуска руды из рудоспуска.

В сборнике размещены статьи, содержащие концепцию управления производственным риском на угледобывающих предприятиях. Формализованы и охарактеризованы модели обеспечения безопасности, применяемые на отечественных предприятиях угольной отрасли. Дано описание конечно-элементной модели, разработанной для проведения исследований влияния параметров гидравлических стоек двойной гидравлической раздвижности механизированных крепей, рассмотрены основные факторы определяющие работу манжет гидростоек механизированных крепей с точки зрения их герметичности и сохранения работоспособности. Дана оценка рисков нарушения технологических процессов в очистном забое по фактору проветривания.

Сборник статей представляет интерес для научных и инженерно-технических работников научных институтов, проектных организаций и угольных шахт, а также для аспирантов, магистров и студентов.

Представлены результаты аналитических исследований в области развития научно-методической базы обоснования основных проектных решений технологических систем угольных шахт и направлений их развития с учетом ресурсного потенциала и особенностей функциональных сред.

Показано, что теоретической основой методологического и научно-методического обеспечения обоснования проектных решений и синтеза технологических систем угольных шахт в сложившихся экономических условиях должны составлять байесовский подход и методы теории нечетких множеств, предусматривающих наиболее полный учет характерных особенностей неопределенности и риска, сформировавшихся в настоящее время в угольной отрасли. При этом общая стратегия решения задачи обоснования проектных решений реализуется на базе интеграции методологических подходов, иерархической структуры декомпозиции технологической системы угольной шахты, принципов совместимости, диапазонов и условий вариабельности ее рациональных вариантов, являющихся топологической основой синтеза ее рациональных вариантов. 

Приведены результаты лабораторных исследований влияния физико-химических свойств сульфидной пыли на ее взрывчатость. Эксперименты проводились в пылевзрывной камере. Установлено, что основным фактором, предопределяющим взрывчатость колчеданной пыли Сибайского месторождения является содержание серы в руде. Взрывоопасной является пыль с содержанием серы более 32%. Наибольшей взрывоопасностью обладают руды с содержанием серы 40—50%. 

Результаты исследований представлены в виде диаграмм зависимости интенсивности взрыва от содержания серы в руде, ее влажности, дисперсности, инертных добавок, концентрации.

Рассмотрено образование ударно-воздушных волн (УВВ) в подземных выработках при ведении взрывных работ по колчеданным рудам.

Показано, что при детонации зарядов ВВ в горной выработке происходит формирование двух УВВ. Первая основная образуется от взрыва зарядов ВВ, вторая от взрыва облака сульфидной пыли.

На основе соотношений нелинейной акустики теоретическим решением установлена формула для определения избыточного давления на фронте результирующей УВВ с учетом взрыва сульфидной пыли, местных сопротивлений и потерь на трение воздушного потока.

Приведен пример расчета безопасных расстояний по фактору УВВ при  возможном взрыве сульфидной пыли в подземных выработках с одним разветвлением  и двумя поворотами.

Представлена краткая информация о взрывах в горных выработках, произошедших в угольных шахтах Российской Федерации с 1989 по 2017 год. Информация взята из карт учёта аварий ВГСЧ, ежемесячный информационных бюллетеней «Аварийность и противоаварийная готовность предприятий угольной промышленности», издаваемых ВГСЧ, годовых отчётов Ростехнадзора и средств массовой информации.

Проведен анализ распределения удельных показателей количества взрывов и пострадавших по годам, представлено распределение взрывов по шахтам, а так же число пострадавших во время взрывов. Проведен анализ взрывов по шахтам, в зависимости от категории шахты по метану, а так же распределение количества взрывов по шахтам, в зависимости от типа схемы проветривания аварийного участка. Представлено распределение взрывов по месту их возникновения, по причинам образования взрывоопасных концентраций метана и распределение взрывов по источникам воспламенения метана.

Выявлены основные ошибки действий рабочих и руководителей. Предложены рекомендации по повышению эффективности системы управления безопасности труда угледобывающих предприятий.

Приведены результаты анализа сил при резании лезвием алмазной коронкой горной породы, даны аналитические выражения для определения удельной энергоёмкости разрушения горных пород, рассмотрено влияние конструктивных элементов алмазной коронки на энергоёмкость работы при бурении. Рассмотрено изменение мощности на забое скважины и углубления коронки за один оборот во времени. Установлено, что энергоёмкость при бурении наиболее полно отражает процесс разрушения породы. Разработана конструкция эффективной коронки для бурения в твёрдых и перемежающихся по твёрдости горных породах, также приведены результаты стендовых испытаний новых коронок при бурении по блокам горных пород, Даны рациональные значения режимных параметров при бурении новыми алмазными коронками.

Проведён анализ исследований по моделированию характера износа алмазных коронок для бурения КГК. Была уточнена формула для определения работы трения с учётом динамической составляющей нагрузки на коронку, по которой проведён расчёт распределения работы трения вдоль радиуса алмазной коронки при бурении КГК. Используя эту методику можно рассчитать профиль коронки, при котором износ её при бурении будет более равномерным и минимальным.

Предложен метод симуляционного моделирования для более точного определения потерь активной мощности. При этом в качестве среды стимуляционного моделирования использован програмно-моделирующий комплекс MATLAB(Simulink). В результате выполнения исследований установлено, что полученная величина удельного расхода электроэнергии с помощью структурного моделирования в программе  на моделирующем комплексе меньше аналогичной, полученной по методике ВИЭМС. Также разработана математическая модель электропривода буровой установки, применение которой позволило оценить влияние неисправных электро-потребителей на затраты электроэнергии при проведении буровых работ.

Рассмотрены факторы, определяющие состояние техногенных массивов карьерных отвалов из тонкодисперсных пород. Приводится типизация деформаций откосов отвальных насыпей. Скорость подвигания фронта отвала Vф.о. является интегральным показателем, учитывающим геометрические параметры откосов и производительность отвалообразователей. Построены графики к определению скорости подвигания отвального фронта при параллельном и веерном его перемещении.

Для водонасыщенных слабоструктурных грунтов отвальных оснований приведены зависимости для определения порового давления и степени уплотнения с учетом темпов их нагружения насыпными массами.

Для тела насыпей дана оригинальная методика обработки натурных кривых развития во времени осадок поверхности отвальных массивов в соответствии с представлениями теории наследственной ползучести.

Ключевые слова: оползни, отвальные насыпи, фильтрационная консолидация, темпы нагружения, параметры ползучести.

Представлены результаты исследований перспективных направлений геомеханики в области повышения эффективности предупреждения катастрофических последствий разрушения горных пород и массивов при ведении горных работ на основе разработки надежных многоканальных методов обнаружения предвестников геодинамических явлений.

Рассмотрены перспективы международного сотрудничества Российской Федерации в области горной промышленности со странами Азиатско-Тихоокеанского региона. 

Предложены решения микробиологического обогащение минерального сырья для  редких и рассеянных элементов.

Представлены результаты исследований, направленные на разработку технологий  глубокой  переработки углей методом газификации с получением технологических газов для выработки электрической,  тепловой энергии и  химического синтеза

Кроме того, представлены результаты испытания гуминовых препаратов, полученных из бурого угля, торфа и органо-минеральных соединений.

Перспективными энергоносителями для внешнеэкономической деятельности нашей страны и для транспортных средств, горнодобывающей техники, эксплуатируемых на Арктических и Северных территориях, Дальнем Востоке и Якутии в XXI в., становятся природный газ (ПГ) и электроэнергия, вырабатываемая ГЭС, газопоршневыми и газотурбинными электростанциями, работающими на природном газе.

Эффективность функционирования газопроводного транспорта РФ в значительной степени предопределяется системой контроля его технического  состояния и современным уровнем ремонтных технологий на основе использования мобильных компрессорных установок (МКУ)  и надежностью стыковочных и разъемных частей трубопроводов и соединений арматуры на энергоустановках транспортных средств, мобильных заправочных контейнеров с баллонами высокого давления и оборудования НГЗА, обеспечивающих технико-экономические, экологические требования и требования по пожаро-взрывобезопасности на основе конструкции разъемного соединения трубопроводов высокого давления с врезающимся кольцом. 

Прогнозируемые грандиозные задачи по использованию  компримированного природного газа (КПГ) и сжиженного природного газа  (СПГ) в качестве  основного альтернативного вида топлива для  внедряемой в эксплуатацию техники в сегменте  карьерной техники предприятий горнодобывающей отрасли на 2020-2030 годы потребует от производителей, эксплуатации, образовательных учреждения и науки комплексного подхода и взаимодействия в решении даже таких частных конструкторских решений, что не возможно без организации принятия решений на основе методологии проектной эффективности.