Главная – Журналы – Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых 2013 номер 3

Представлены результаты энергетических оценок при механо-электромагнитных преобразованиях в процессах разрушения образцов горных пород. Оценки можно использовать для диагностики степени удароопасности горных пород в условиях подземных горных выработок.

Исследована пространственная локализация деформаций массива пород как перспективное направление решения проблемы зональной дезинтеграции (Шемякина – Опарина). Модели трехмерной нагрузки и разгрузки реализованы численно с применением деформационной теории. Нагружение после выемки тоннеля круглого сечения выполнено с контролем осевого смещения. В модели разгрузки после достижения статического равновесия постадийно проведена выемка цилиндрического тоннеля. Численные результаты показывают наличие явления зональной дезинтеграции, при которой кольцевые участки высоких деформаций сдвига изолированы или перемежаются с зонами малых деформаций сдвига. Проведено сравнение результатов расчетов модели нагружения с таковыми модели разгрузки; установлено их соответствие с результатами натурных наблюдений. В плоскости, ортогональной оси тоннеля, участки повышенной деформации сдвига образуются на существенном расстоянии от поверхности тоннеля в результате распространения зон сдвига, происхождение которых не связано с процессами деформирования в рассматриваемой плоскости.

Глубокозалегающий породный массив рассматривается как сыпучий материал, включающий равномерно распределенные дефекты. Дефекты характеризуются переменной нарушения, определяемой методами Мори – Танака или Сидорова, в которых рассматривается взаимодействие микротрещин. Исследовано влияние ранее имеющихся и вторичных микротрещин на скалярную кривизну и плотность свободной энергии. Разработана новая неевклидова модель деформирования массива для изучения влияния на развитие существующих и появление вторичных микротрещин. Установлен эффект влияния существующих и вторичных микротрещин на самоуравновешенные напряжения при условии несовместности свободной энергии и деформации. Определены поля напряжений во вмещающем породном массиве вокруг глубинного тоннеля круглого сечения с помощью новой неевклидовой модели.

Кислотно-каталитическую конденсацию 1,3-бутадиена с пара -хинонами и окисление получаемых аддуктов можно проводить в одну технологическую стадию в присутствии водных растворов Мо–V–P гетерополикислот (ГПК) общего состава H a P z Mo y V x O b . Эти растворы обладают бифункциональными каталитическими свойствами, будучи одновременно сильными бренстедовскими кислотами и довольно сильными обратимо действующими окислителями. Конденсация 1,4-нафтохинона с 1,3-бутадиеном в растворах ГПК приводит к получению 9,10-антрахинона (АХ) в смеси с тетрагидроантрахиноном (ТГА) и дигидроантрахиноном (ДГА). В ходе одностадийного процесса, проходящего без использования органических растворителей, раствор ГПК восстанавливается, и из него почти количественно выпадает малорастворимая смесь ТГА, ДГА и АХ (до 50 %). Выход и чистота АХ могут быть значительно повышены за счет использования органических растворителей, смешивающихся с водой (например, ацетон, 1,4-диоксан), а также высокованадиевых ГПК состава H15P4Mo18V7O89 и H17P3Mo16V10O89. Оптимизация процесса позволила получить продукт, содержащий не менее 90 % АХ. Полученные в работе результаты открывают перспективы создания малоотходного одностадийного процесса производства АХ из 1,3-бутадиена и 1,4-нафтохинона.

Приведены результаты испытаний по наноиндентированию зерен карналлита, шпатовой соли и сильвина на сканирующем зондовом микроскопе Dimension ICON. Получены сравнительные оценки для модуля упругости и твердости этих материалов.

Рассмотрены возможности метода электрической томографии при исследовании сложно-построенных геологических разрезов угольных месторождений на основе математического моделирования электрических полей в неоднородных средах. Анализ результатов моделирования позволил определить закономерности распределения полей, которые используются при интерпретации натурных материалов с целью формирования фоновых моделей для установления формы, размеров, условий залегания и физических свойств изучаемых объектов в слабодифференцированных средах. В качестве примера приведены результаты экспериментальных исследований на буроугольном месторождении.

Обсуждается и находит свое дальнейшее развитие известная концепция блоковой геосреды А.В. Пейве – М. А. Садовского в области наук о Земле. Показано, что слагающие геосреду структурные блоки, механически взаимодействуя между собой, приводят к возникновению момента сил. Это позволило построить ротационную модель геосреды и предсказать существование “ротационных” волн. В рамках этой модели дано объяснение реидным свойствам гесреды. Оказалось, что характерные значения скоростей “ротационных волн” близки к скоростям волн маятникового типа (μ-волн по В. Н. Опарину).

Установлено, что между напряженным состоянием материалов и шероховатостью поверхности “магистральной” трещины разрушения существует взаимосвязь: с увеличением максимальных нормальных напряжений, действующих в зоне разрушения материалов, на площадке максимальных касательных напряжений шероховатость уменьшается. На основании выявленной закономерности разработан способ определения напряженного состояния материала по величине шероховатости поверхности его разрушения.

Исследуется распространение продольных волн в упругой трубе, частично погруженной в среду с сухим трением. Математическая постановка задачи ударного погружения трубы в грунт опирается на модель продольных колебаний упругого стержня с учетом бокового сопротивления. Боковое действие грунта описывается законом контактного сухого трения. Решен ряд задач о продольном нагружении трубы, взаимодействующей с внешней упругой средой, проведено сопоставление численных и аналитических результатов. Сравниваются расчеты, полученные с учетом и без учета деформируемости среды, окружающей трубу.

Рассмотрена проблема повышения производительности виброударного погружения в грунт стальных трубчатых элементов. Приведены результаты экспериментального моделирования процесса с последовательным подключением к источнику импульсной нагрузки дополнительных вибровозбудителей с осевым и поперечным направлением колебаний. Показана возможность использования в качестве силового возбудителя комбинированного генератора из двух устройств ударного действия с расширенным спектром воздействия.

Приведены результаты исследования рабочего процесса пневмоударных механизмов с бесклапанным воздухораспределением в условиях противодавления в выхлопном тракте при удалении разрушенного грунта по транспортной магистрали установки для бурения протяженных горизонтальных скважин. Показано, что область рациональных значений их наиболее значимых параметров, соответствующая максимальной ударной мощности, не изменяется при увеличении противодавления в выхлопном тракте.

В математическую модель гидроударной объемной системы двухстороннего действия включены параметры и элементы, учитывающие ее конструктивные особенности и условия взаимодействия с горным массивом. Проведены численные исследования их влияния на динамику и интегральные выходные характеристики предельных циклов.

Представлены три способа снижения затрат энергии на проветривание рудников: организация рециркуляционного проветривания, минимизация депрессии вентилятора главного проветривания средствами отрицательного регулирования и двухпараметрическая оптимизация работы вентилятора по частоте вращения и углам установки лопаток. Расчетным путем доказано, что каждый из способов в зависимости от условий может давать значительную экономию энергии.

Представлена геоинформационная система, реализованная в виде облачного сервиса для классификации сейсмических событий природного и техногенного происхождения. Использованы модели сейсмологических сигналов на основе информационной энтропии, которые трактуются как характеристические функции “волновода” из очага к сейсмостанции. Наблюдаемое качественное подобие или отличие моделей связывается с генезисом событий, которые и классифицируются на этом основании. Описана структура сервиса, реализованного на технологиях облачных вычислений Google App Engine в интеграции с веб-сервисами IRIS Data Management Center и локальными БД сейсмических наблюдений. Приведены примеры использования сервиса в задаче классификации сейсмических событий неизвестного генезиса.

Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) изучено изменение состава поверхностных слоев и химического состояния атомов на поверхности халькопирита и сфалерита в результате воздействия высоковольтных наносекундных электромагнитных импульсов (МЭМИ). Установлены общие закономерности и выявлены отличия механизмов модифицирования поверхности и флотационных свойств сульфидов в процессе импульсных энергетических воздействий. Полученные данные подтверждены результатами исследований по влиянию МЭМИ на флотационные свойства халькопирита и сфалерита с целью повышения селективности разделения сульфидов.

Рассмотрены основные принципы, используемые при построении кинетических моделей формирования сорбционного слоя собирателя на поверхности сульфидных минералов. Изложен физический смысл моделей, заключающийся в связи параметров ионного состава жидкой фазы флотационной пульпы с относительными долями поверхности зерен минерала.

Для изучения параметров гетерогенных сред в рабочих объемах магнитно-гравитационных, гравитационных и флотационных аппаратов применены методы вычислительной гидродинамики. В результате численного моделирования сепарационных процессов получены графические и численные данные, характеризующие особенности их протекания. Обоснованы предложения по совершенствованию ряда конструкций гравитационного и магнитно-грави-тационного обогатительного оборудования. Предложен подход к оценке поверхностной энергии частиц минералов при моделировании процесса флотации.

Исследовано перераспределение цветных и благородных металлов при прохождении водных и слабокислых растворов через слой лежалых хвостов обогащения медно-никелевых руд. Получено распределение металлов по минеральным фазам для различных уровней фильтрующего слоя хвостов и различных контактных растворов. Показана потенциальная возможность извлечения золота до 28.4 % и платины до 3.9 % от общего количества запасов с использованием слабокислого контактного раствора.