SCI Библиотека

В статье рассматривается открытая разработка месторождений в условиях криолитозоны, факторы усложняющие восстановление нарушенных земель - различные криогенные процессы, продолжительный зимний и короткий вегетационный период. Установлено, что в условиях криолитозоны продолжительность восстановления нарушенных земель весьма велика из-за того, что плодородный слой незначителен и его минерализации недостаточно для обильного произрастания растительности, что удлиняет процесс самовосстановления. Целью исследования является обоснование направлений трансформирования с последующей рекультивацией месторождений малых разрезов в условиях криолитозоны с суровой климатической средой и бедной растительностью. Методы исследования включают анализ масштабов экологического состояния земель при их открытой разработке, оценку путей их рекультивации. С этой целью произведен анализ способов вскрытия и системы разработки малых разрезов Якутии с внутренним и внешним отвалообразованием на основе изучения динамики коэффициентов вскрыши. Существующие технологии ведения открытых горных работ предусматривают выполнение восстановительных работ после полной отработки месторождения, системы разработки не предусматривают работы по производству технической рекультивации. Результатом работы является оценка параметров рекультивации выработанного пространства, отвалов разреза и их обязательное включение в проект разработки месторождения, учитывающий техническую рекультивацию, способы восстановления нарушенных земель. При этом предлагается использовать выработанное пространство в качестве водоемов, рекреационных зон, ледников, площадок для захоронения отходов с последующим их перекрытием вскрышными или другими породами.

В настоящей работе рассмотрены экспериментальные исследования: природа обратно намагниченных горных андезитобазальтовых пород, чтобы объяснить происхождение геомагнитного поля Земли и для решения проблемных вопросов в области тектоники и стратиграфии. Для этого были применены следующие методы: термомагнитный, минералогический и локальный спектральный анализы. В горных породах имеются магнитные материалы с неодинаковыми магнитными свойствами и направлениями. В качестве необходимого условия для того, чтобы была первичная термоостаточная намагниченность, надо иметь постоянное магнитное поле. Наблюдаются постоянства - Jn образца андезитобазальт, которые не играют роль для восстановления геомагнетизма. Исследуемые образцы горных пород сильно изменены от первоначального состава, причём прямо намагниченные горные породы имеют на порядок меньше, чем обратно намагниченные образцы. В исследованных образцах магнитная руда составляла ~ 8% от общей массы. Получено, что за начальную намагниченность андезитобазальта отвечает магнетит и гематит, а в противоположном направлении намагниченности - титаномагнетит. Горные андезитобазальтовые породы содержат вторичный магнит и обратную намагниченность, которая со временем не меняется. Из этих условий следует, что природа образования обратной намагниченности является основой геомагнетизма.

В статье представлены результаты анализа экспериментальных данных по скорости и направлению ветра, а также по некоторым характеристикам турбулентности, полученным в сложных орографических условиях - на краю карьера кимберлитовой трубки «Мир» (г. Мирный, Республика Саха (Якутия)). Измерения проводились с использованием ультразвуковой метеостанции «Метео-2» на высоте 10 м от уровня подстилающей поверхности. Рассмотрено два периода измерений - с июня по август 2023 г. и с ноября 2023 г. по февраль 2024 г. Приведена статистика скорости и направления ветра для этих периодов. Рассмотрена взаимосвязь кинетической энергии турбулентности и вертикального турбулентного потока тепла со скоростью и направлением ветра. Обсуждаются особенности этих взаимосвязей. В частности, как в летний, так и в зимний период при ветре с «материка» на карьер вертикальный турбулентный поток тепла в целом имеет положительные значения и увеличивается с увеличением «фоновой» скорости ветра. При ветре с карьера на точку наблюдения в летнее время наблюдается противоположная закономерность - при увеличении «фонового» ветра поток тепла стремится к отрицательным значениям. Для зимних условий при данном направлении ветра какая-либо взаимосвязь между потоком тепла и скоростью «фонового» ветра практически отсутствует. Полученные результаты могут быть полезны при изучении процессов перераспределения аэрозольных и газовых загрязнений в глубоких карьерах.

В статье представлены обобщенные и систематизированные данные физико-химического моделирования выпадения осадка кальцита при смешивании пластовых и закачиваемых вод, полученные в период геологического изучения на месторождениях углеводородов Западной Сибири по методике отраслевого стандарта с использованием программы «РОСА». Выполнена выборка максимального значения прогнозируемого выпадения карбоната кальция и соответствующего этому значению соотношения пластовой и закачиваемой воды в смеси. Анализировались данные, полученные при моделировании процессов заводнения нефтяных залежей минерализованными водами апт-альб-сеноманских отложений с целью поддержания пластового давления, а также при закачке излишков попутно добываемых вод в пласты-коллекторы поглощающего горизонта Западно-Сибирского мегабассейна. Установлено, что в подавляющем большинстве случаев наибольшие значения прогнозируемого образования карбоната кальция фиксируются при доле закачиваемой воды в пласте 9:1. Оценка прогнозных максимальных значений кальцита на рассматриваемой территории дана по нефтегазоносным областям. Выявлена приуроченность максимальных значений прогнозируемого осадка кальцита к центральным районам Западной Сибири (Среднеобская нефтегазоносная область) при заводнении неокомских и юрских горизонтов. Наименьшие его значения установлены для северных районов (Надым-Пурская и Пур-Тазовская нефтегазоносные области) при заводнении неокомских горизонтов.

Цель этого исследования - провести оценку значений параметров фильтрации газа через образцы полевых шпатов, кальцита и кварца обломочного и магматического генезиса, определить параметры фильтрации для смесей обломочного кварца. Минералы измельчали, зерна помещали в искусственную кювету. Исследовали полевые шпаты, кальцит и кварц обломочного и магматического генезиса с размером зерен 40 мкм, 63 мкм, 80 мкм, 106 мкм, 125 мкм, а также фракцию менее 40 мкм. На образцах зерен рассматриваемых минералов по микрофотографиям определяли коэффициенты округлости и сферичности по диаграмме Крумбьена-Шлосса. Формы выделения минералов преимущественно полигональная, уплощенная, треугольная, ромбическая неправильно изометричная, овальная. Сферичность зерен кварца обломочного генезиса составила 0,53, а для полевых шпатов - 0,66. Окатанность зерен кварца обломочного генезиса - 0,5-0,7, а полевых шпатов и магматического кварца - 0,1-0,2. Найдено, что при фильтрации через образцы полевых шпатов, кальцита коэффициент проницаемости ниже, чем при фильтрации через частицы кварца обломочного генезиса. Коэффициент проницаемости образцов полевых шпатов и кальцита составляет от 10 до 30% от коэффициента проницаемости образцов обломочного кварца. Коэффициенты проницаемости образцов магматического кварца ниже, чем образцов обломочного кварца и полевых шпатов. Это обусловлено различной формой частиц кварца, полевых шпатов, кальцита в матрице породы. Также исследовали смеси зерен кварца обломочного генезиса. Выявлено, что для двухкомпонентных смесей при увеличении среднеквадратичного отклонения размера зерен коэффициент проницаемости смеси снижался. Проведенные исследования могут способствовать прогнозированию значений проницаемости на основе известного гранулометрического анализа пород и анализа формы зерен минералов. Проведенные исследования выполнены автором настоящей статьи.

Оборотное водоснабжение является важным аспектом в процессе переработки сырья флотационным методом. Несмотря на экономические и экологические преимущества, при повторном использовании воды происходит усложнение ее ионного состава, что может повлиять на результат процесса флотации. Целью исследования является анализ научно-технической литературы и систематизация данных о факторах, формирующих ионный состав жидкой фазы пульпы при флотации медьсодержащих руд, и оценка их влияния на технологические показатели обогащения. В исследовании проведен анализ более 100 научно-технических источников, индексируемых в международных базах данных Scopus и Web of Science, а также опубликованных в ведущих специализированных изданиях по горному делу за последние десять лет, 40 из которых отобраны для более глубокой проработки. В работе рассмотрено влияние ионов кальция, магния и меди, а также хлоридсодержащих и сульфоксидных солей на характеристики жидкой фазы пульпы при флотации медных руд. В результате теоретических исследований установлены источники упомянутых ионов в жидкой фазе пульпы и определены закономерности их влияния. Выявлено, что ионы кальция и магния негативно влияют на процесс образования пены и снижают скорость кинетики флотации медных минералов. Наличие хлоридов калия и натрия в воде способно положительно влиять на процесс флотации халькопирита, способствуя образованию устойчивого адсорбционного слоя собирателя на поверхности минерала. Окисление поверхности минералов под воздействием антропогенных факторов и наличие водорастворимых минералов меди обуславливает присутствие сульфат-ионов и катионов меди в воде. Ввиду нарастающих требований по рациональному использованию природных ресурсов актуальным направлением является создание регламентированных требований к химическому составу оборотных вод и внедрение этапа оценки влияния ионного состава пульпы при разработке реагентых режимов флотации.

Рассматривается проблема обеспечения устойчивости и надежности работы подземных дегазационных скважин. Актуальность исследования обусловлена усложнением горно-геологических условий добычи угля, в частности, увеличением глубины разработки и газоносности пластов. Авторы подчеркивают недостаточность существующих нормативных документов в части обеспечения устойчивости скважин, указывая на преждевременный выход из строя до 30% дегазационных скважин. Целью работы является развитие научных основ, обеспечивающих долговечность и надежность скважин. Рассматриваются деформационные процессы в углепородном массиве, вмещающем скважины, учитывается нелинейность аэрогазового режима в подрабатываемых скважинах. Анализируются факторы, влияющие на устойчивость скважин, включая горное давление, деформации пород и процессы зональной дезинтеграции массива. Для обеспечения надежности скважин предлагается комплекс мероприятий, направленных на повышение их устойчивости, в частности, совершенствование крепления обсадных труб.

Современные технологии отработки запасов полезных ископаемых подземным способом неизбежно связаны с применением средств механизации горных работ. К таким средствам механизации относятся конвейерные линии, самоходное дизельное и электрическое оборудование, а также рельсовый транспорт. Увеличение объемов добычи полезного ископаемого приводит к необходимости вовлечения в отработку новых запасов месторождений, которые зачастую вскрываются с помощью наклонных выработок от существующих участков. Кроме того, существует большое количество пологопадающих месторождений, где значительная часть горных выработок имеют соответствующий угол наклона. Применение значительного количества техники на горных предприятиях, осуществляющих движение по наклонным горным выработкам, неизбежно приводит к увеличению риска возникновения аварийных ситуаций, связанных с возгоранием данной техники. С точки зрения прогнозирования аварийных ситуаций на шахтах и рудниках наиболее опасными ситуациями являются случаи наличия возгорания в наклонных выработках с нисходящим движением воздуха. Наличие значительной мощности источника тепловыделения может привести к нарушению устойчивости проветривания данной выработки вплоть до изменения направления движения воздуха и как следствие значительно расширить зоны распространения продуктов горения по шахтной вентиляционной сети. Данный риск развития аварийной ситуации необходимо оценивать с помощью специализированных программно-вычислительных комплексов для конкретных условий каждого горного предприятия в соответствии с требованиями Федеральных норм и правил. Однако, требованиями правил безопасности не регламентируются единый подход к расчету действия тепловой депрессии при пожаре на устойчивость проветривания, в связи с чем в настоящее время исследования по данному направлению во всем мире продолжаются. Настоящая работа продолжает цикл исследований устойчивости проветривания горных выработок при пожарах на физических моделях. В ней рассмотрен вопрос экспериментального исследования пространственной неоднородности полей скорости и температуры воздуха, возникающих под действием тепловой депрессии в наклонных выработках с нисходящим движением воздуха, в режимах запирания воздушного потока (эффекта «тепловой пробки»), а также изменения направления движения вентиляционной струи. Определена зависимость требуемой мощности источника нагрева от угла наклона выработки с нисходящим движением воздуха в диапазоне от 0 до -15°, при которой наблюдается запирания воздушного потока, а также изменение направления движения воздуха.

Современные угледобывающие районы юга Кузбасса представлены промышленными комплексами предприятий как открытой, так и подземной геотехнологии, осваивающими лицензионные участки в непосредственной близости. В некоторых случаях открытые и подземные горные выработки расположены друг под другом. Изменение естественного рельефа поверхности, формирование открытых горных выработок, породных отвалов, применение массовых взрывов на открытых горных работах приводит к изменению геомеханического, геодинамического и сейсмического состояния геомассива вблизи горных работ. Актуальной научно-практической проблемой является необходимость повышения безопасности подземных горных работ предприятий подземной угледобычи с учетом сочетания ряда негативных факторов, влияющих на изменение параметров геомеханического и геодинамического состояния массива горных пород в окрестности системы подземных очистных и подготовительных выработок при подготовке и отработке выемочных столбов в под в непосредственной близости от объектов открытых горных работ. При ведении открытых горных работ вскрышние породы складируются в отвалы, которые изменяют состояние геомассива за счет его пригрузки. В современной горной практике такая пригрузка геомассива не учитывается при проведении подготовительных горных выработок под участками открытых горных работ. В работе предложен методический подход, позволяющий оценить влияние горных работ по добыче угля открытым способом (открытые горные выработки, сформированные отвалы вскрышных пород) без учета взрывных работ на геомеханическое состояние подземных горных выработок, пройденных в непосредственной близости. В работе, на примере результатов численного математического моделирования напряженно-деформируемого состояния геомассива, проанализировано геомеханическое состояние подземных горных выработок в условиях пригрузки сформированного породного отвала на поверхности. Установлено, что для условий действующей системы подготовительных выработок, расположенных под породним отвалом разреза на глубине более 600 м при отсутствии технологических взрывов существенно не снижается уровень промышленной безопасности и дополнительные мероприятия по профилактике опасных производственных ситуаций не требуется. Однако, в условиях уменьшения глубины ведения горных работ под разрезом прогнозируется существенное снижение уровня промышленной безопасности в связи с изменением геомеханических параметров геомассива в зонах пригрузки породных отвалов.

Рассматривается вопрос исследования закономерностей движения облака выхлопных газов в сквозных выработках, проветриваемых за счет общешахтной депрессии. Существующие требования Федеральных норм и правил «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых» регламентируют предельно-допустимые концентрации ядовитых газов, которые могут содержаться в рудничном воздухе. С этой целью выполняются измерения концентраций оксида углерода и оксидов азота, содержащихся в неразбавленных пробах выхлопных газов лабораторными методами специализированными лабораториями. Однако, получить данные о величине газовыделений от техники с двигателями внутреннего сгорания можно также экспресс-методами в условиях горных выработок, проветриваемых как за счет общешахтной депрессии, так и вентиляторами местного проветривания. Порядок измерений ядовитых газов регламентируются соответствующими методиками измерений, но вопрос о том какое расстояние необходимо отступать от техники для определения места замера не регламентирован. Данные исследования направлены на определение скорости процесса осреднения концентрации ядовитых газов в условиях сквозных выработок, проветриваемых за счет общешахтной депрессии, с целью определения необходимого расстояния от техники с применением методов численного трехмерного моделирования. В рамках данной работы проведены экспериментальные распределения концентрации диоксида азота, образующегося при работе вспомогательной техники с двигателем внутреннего сгорания типа Крот. Исследования выполнены на одном из рудников ведущих отработку Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей в условиях сквозной горной выработки, проветриваемой за счет общешахтной депрессии свежей струей воздуха.