Отдельные статьи ГИАБ (Препринты)

Представлены результаты комплекса проведенных аналитических и экспериментальных исследований в области многопараметрического моделирования горнотехнических систем с учетом консолидированного состояния геологических сред. Актуализируется необходимость учета определенных модификационных модельных представлений Hardening Soil с базовой гипотезой процесса уплотнения грунтового массива (эффект Баушингера — наличие анизотропии — последовательная линеаризация напряжений — мультипликаторы пластичности), которые в рамках существующего программного обеспечения решения задач геомеханики требуют неотложного решения.

Перечислены факторы, осложняющие разработку рудных месторожде­ний России открытым способом. Рассмотрены технические и технологи­ческие ограничения, характеризуемые на современном этапе импортозамещением технологического горнотранспортного оборудования, увеличением глубины карьеров, уменьшением площади рабочего пространства, ростом расстояния транспортирования горной массы, природными условиями, ухудшением показателей разработки во взаимосвязи с параметрами карьер­ного оборудования. Предложен подход для решения одной из основных научно-практических задач — оценка эффективности применения техно­логических комплексов оборудования карьера, функционирующих на базе одноковшовых экскаваторов мехлопат. Даны критерии для укрупненной сравнительной оценки. На примере некоторых моделей гидравлических и электрических экскаваторов выполнен анализ влияния рабочих параме­тров на показатели эксплуатации в различных условиях с учетом возмож­ного изменения производительности. Определена динамика формируемых при этом денежных и энергетических затрат на выемку горной массы, ее погрузку и перемещение, установлено влияние плотности пород и расстоя­ния перевозок. Оценена необходимая рабочая площадь для размещения экс­каваторов в пределах карьерного пространства и соответствующая скорость подвигания забоев. С учетом этого, получены зависимости, позволяющие принимать решения для обоснования модели экскаватора, автосамосвала и организации технологии горных работ, определяемых исходя из природ­ных, технических, технологических, организационных и экономических условий. Кроме того, полученные результаты могут быть использованы для оценки взаимосвязи параметров горнотранспортного оборудования с пара­метрами карьеров и физико-техническими характеристиками пород.

Наибольшее влияние на процесс выпуска рудной массы оказывает ее гранулометрический (фракционный) состав. Особенно это проявляется при применении технологий с подэтажным обрушением при торцевом выпуске руды. Отбойка ведется в «зажиме», что вносит определенные особенности в процесс разрушения и дробления. Компенсационное пространство обра­зуется в результате уплотнения обрушенных вмещающих пород действием взрыва. Важно избежать переуплотнения отбитой руды, чтобы коэффициент разрыхления составлял не менее 1,2, а коэффициент разрыхления зажимаю­щего материала перед отбойкой был белее 1,4.

На результаты отбойки влияют физико-механические свойства руд и вмещающих пород, особенно их трещиноватость, удельный расход взрыв­чатого вещества и характер его распределения в массиве.

Приведены результаты лабораторных испытаний определения коэф­фициента трещиностойкости известняков в ненасыщенном и насыщенном состояниях при умеренном (до 100°С) тепловом воздействии с трехточечной схемой нагрузки и формированием трещины нормального отрыва. Для про­ведения испытаний были подготовлены образцы в виде балок длиной 90 мм (L), шириной 20 мм (Ь) и толщиной 10 мм (t), отклонение от параллельности граней образца не превышало 0,5% соответствующего линейного размера образца с пропилом глубиной 7 мм (h) и толщиной 1 мм (е) в средней части, имитирующим краевую трещину. В качестве флюида для насыщения образ­цов использовался авиационный керосин ТС-1. В ходе исследований была сконструирована установка, позволяющая производить нагрев образцов непосредственно во время их испытания на трехточечный изгиб. При темпе­ратурах от 20 до 100 °С отслеживалось изменение критического коэффици­ента интенсивности напряжений К,_с (коэффициента трещиностойкости) — силовой характеристики трещиностойкости материала. В исследованиях не учитывались результаты, полученные при испытании образцов, плоскость магистральной трещины которых отклонялась от плоскости пропила на 2 мм и более. Также не учитывались результаты, отклоняющиеся от среднего арифметического более, чем на 30%. Исследования воздействия теплового поля на способность образцов сопротивляться росту трещин показали сни­жение этой способности с повышением температуры для всех образцов известняка.

В процессе эксплуатации траки (звенья) гусеницы карьерных экскаваторов заменяются 15–30 раз. Основной причиной отказов являются различные несоответствия, допускаемые при их изготовлении, в том числе повышающие вероятность возникновения трещин. На вероятность отказа влияют вариации параметров материала, значений максимального напряжения и параметры конструкции, характеризуемые коэффициентом запаса прочности. С использованием компьютерного моделирования в «SolidWorks simulation» на примере карьерного экскаватора P&H 4100-XPC было проанализировано изменение напряжений и коэффициента запаса прочности при возникновении трещин на ходовой части и проушине трака. Установлено что при наличии трещины максимальное напряжение возрастает, а коэффициент запаса прочности снижается в 1,6 раза, при наличии нескольких трещин в 5,8 раза. При увеличении количества взаимно влияющих трещин до 4 значение максимального напряжения существенно возрастает, после 5 увеличение максимального напряжения практически отсутствует. При увеличении расстояния между трещинами на величину более чем 40 мм рост максимального напряжения существенно снижается, после 50 мм практически отсутствует, независимо от длины трещин.

В настоящее время народонаселение крупных мировых городов постоянно растет, что неизбежно влечет за собой увеличение транспортного потока, связанное с необходимостью в постоянном перемещении жителей города. Инфраструктура городского транспорта испытывает большую нагрузку, разгрузка которой достигается увеличением парка автобусов, электробусов, появлением новых линий и станций метрополитена. Для обеспечения экономического роста и повышения функциональности городов требуется безопасная и надежная транспортная инфраструктурная сеть. Однако инфраструктура стареет и требует постоянных проверок и технического обслуживания. Особое место в транспортной системе мегаполисов занимают подземные линейные сооружения метрополитена, поскольку контроль за их техническим состоянием возможен только в ночное время, в период «технологического окна». В настоящее время проверки конструкций перегонных тоннелей метрополитена осуществляются инспекторами внутренних служб, что требует большого количества времени и подвержено человеческим ошибкам, что влечет за собой снижение полноты и достоверности получаемой информации. В данной статье представлен анализ использования в мировой практике различных технических средств и технологий для сбора и обработки пространственных данных подземных линейных транспортных сооружений. Рассмотрен опыт создания геоинформационных моделей перегонных тоннелей метрополитена на основе данных, полученных при помощи систем лазерного сканирования, CCD-камер и фотокамер, результаты исследований внутренней поверхности перегонных тоннелей метрополитена с использованием искусственного интеллекта для решения задач поиска и детектирования, расположенных на ней дефектов.

Рассмотрено напряженное и деформированное состояния горных пород на забое скважины, представлены математическая модель вдавливания зубка на забое скважины, зависимости относительного усилия разрушения горных пород при вдавливании зубка при различных расстояниях от стенки скважины

В настоящее время для щитового способа строительства тоннелей широко используются тоннелепроходческие механизированные комплексы (ТПМК) с активным пригрузом забоя и тампонажем за крепью. С применением ТПМК в неустойчивых грунтах значительно снижаются осадки земной поверхности с плотной городской застройкой над тоннелем. На основе проведенных исследований разработан порядок выбора материалов и технологии для стабилизации забоя и кондиционирования грунта применительно к широко распространенному типу щитам с грунтопригрузом, а также изучено влияние технологических факторов щитовой проходки (усилия на щите и изменения его положения) на осадку земной поверхности над тоннелем. Выбор технологии кондиционирования грунта рекомендовано выполнять по результатам лабораторного подбора пенообразователей и полимерных добавок для инженерно-геологических и гидрогеологических условий проходки конкретного объекта, а при ведении щита - осуществлять оперативный контроль и применять правильный порядок действий в случае возникновении нештатных ситуаций при разработке грунта ротором щита. Для минимизации осадки земной поверхности на стадии строительства тоннеля разработаны рекомендации по управлению щитом, которые основаны на статистической оценке значимой взаимосвязи осадки и технологических факторов. Самыми значимыми факторами определены следующие технологические параметры (по мере убывания значимости): сверхсрез наклоном ротора и давление пригруза, давление тампонажа и скорость проходки.

Приведен анализ состояния классификации углей по их склонности к окислению. Показано, что наиболее важным недостатком существующей классификации является отсутствие количественных показателей и методов их измерения, на основании которых происходит ранжирование углей по разным группам. Описаны методы определения классификационных признаков и основные результаты, полученные при исследовании коллекции разных видов углей месторождений Российской Федерации. Приведены результаты изотермической калориметрии углей при 40 °C, предложен показатель, характеризующий интенсивность низкотемпературного окисления углей. Ключевые слова: уголь, склонность к окислению, высшая теплота сгорания, изотермическая калориметрия, активность по озону, активные группы, валентные и минеральные формы железа, эндогенная нарушенность, классификация

Мировой рынок углеводородов в настоящее время переживает не простые времена. В связи с этим ставится актуальная задача по снижению себестоимости добычи полезных ископаемых подземным способом за счет повышения уровня безопасности и эффективности. Рассмотрен ряд актуальных вопросов по повышению уровня безопасности за счет разработки датчиков пылеотложений для угольных шахт, повышению уровня эффективности работы угольной шахты за счет нормирования электропотребления угольных шахт, а также за счет разработки новых систем управления электроприводами органами резания горных машин. Разработка такой системы управления возможна при принудительном введении системы управления в резонансный режим работы. Данный способ позволит значительно снизить объем потребленной электроэнергии основным оборудованием, увеличить скорость бурения, тем самым повысить конкурентоспособность производимой продукции.

Представлены результаты исследований по проблемам интеграции Дальнего Востока России в мировую экономику, перспективам сотрудничества со странами АТР по вопросам освоения георесурсов, в том числе минеральных ресурсов на шельфе дальневосточных морей. Представлены новые технологические решения, позволяющие повысить полноту и комплексность освоения георесурсов, снизить аварийность и травматизм в горнодобывающей отрасли.

Приведена методика расчета плотности ВВ по колонке вертикального скважинного заряда для эмуланов и эмульпоров, учитывающая термомеханические свойства матричной эмульсии и гранул аммиачной селитры (или гранул вспененного полистирола). Показано, что при применении эмуланов и эмулинов в скважинах глубиной более 30 метров кроме сжимаемости этих ВВ под действием гидростатического давления необходимо также учитывать термоусадку заряда.

На примере карьерного гидравлического экскаватора Komatsu PC2000-8 работающего на разрезе Ха Ту, Куанг Нинь, Социалистическая Республика Вьетнам проведен анализ изменения подачи насосов в процессе рабочего цикла. Представлены расчетные формулы и метод наблюдения для определения продолжительности операций рабочего цикла и подачи насоса в текущий момент времени. Для компьютерного моделирования изменения подачи насосов использовалась разработанная методика расчета и программа для среды Excel.

Предложен критерий увеличения продолжительности выполнение рабочей операции в рассматриваемых условиях, характеризуемый предложенным коэффициентом «увеличения продолжительности операции».

На основании величины предложенного критерия можно более обоснованно принимать решение об углубленном диагностировании или замене насосов и других элементов гидросистемы.