Главная – Журналы – Поиск по журналам

Рассмотрена актуальная проблема цифровой трансформации горного производства по импортозамещению и созданию безбарьерной технологии работы с цифровыми данными и моделями объектов горной технологии для решения комплекса геологических, маркшейдерских и технологических задач. Важным элементом создания безбарьерной технологии является формирование единого виртуального цифрового пространства, решающего проблему конвертирования данных, возникающую при одновременном использовании в цифровой технологии программных продуктов, построенных на разных объектных моделях. Реализовать такую технологию можно путем формирования цифровой платформы, содержащей базовый функционал для работы с моделями объектов в виртуальном пространстве и API-функции для интеграции создаваемых инструментов в это цифровое виртуальное пространство. В наибольшей степени требованиям цифровой платформы удовлетворяют программные продукты класса горно-геологических информационных систем, в цифровом пространстве которых создаются 3D-модели и решаются базовые горно-геологические задачи. Сформулированы основные требования к функциональности данной цифровой платформы и описано текущее состояние работ по ее организации на базе горно-геологической информационной системы (ГГИС) MINEFRAME, которые осуществляются силами Горного института КНЦ РАН и ООО “Лаборатория МАЙНФРЭЙМ”.

Предложена методика анализа спутниковых снимков для мониторинга состояния поверхности объектов согласно данным дистанционного зондирования Земли. Представлены результаты исследований по разработке алгоритма выделения объектов размещения горнопромышленных отходов. В качестве исходных данных рассмотрены снимки территорий юга Дальнего Востока со спутников Sentinel 2, Landsat 5 - 8. На базе облачной платформы Earth Engine рассчитано значение вегетационного индекса для каждого пикселя с помощью функции нормализованной разности и создана исследуемая область посредством стандартного инструмента. Для преобразования пикселей в площадь использован метод reduce. Разработанный метод актуален для мониторинга различных объектов (хвостохранилищ, карьеров, отвалов и т. д.), находящихся в разных стадиях развития.

Установлена возможность обогащения цеолитсодержащих пород Холинского месторождения с целью получения высококачественных сорбентов для очистки сточных и оборотных вод от загрязняющих примесей, предложена схема обогащения. Представлен минеральный состав и приведены результаты электромагнитной и электростатической сепараций цеолитсодержащих пород Холинского месторождения. Разработана схема адсорбционной установки непрерывного действия на основе применения цеолитсодержащих пород. На примере модельного раствора исследована сорбционная способность исходных и обогащенных цеолитсодержащих пород Холинского месторождения. Приведены результаты сорбции мышьяка цеолитсодержащими породами. Дана сравнительная оценка эффективности применения цеолитсодержащих пород для очистки модельного раствора сточных вод от примесей мышьяка, фтора, цинка, свинца, никеля и хрома. Оценена перспектива применения цеолитсодержащих пород для очистки сточных вод горнопромышленных предприятий от основных загрязняющих примесей. Полученные показатели очистки вод характеризуются как достаточно высокие и позволяют обеспечить необходимый уровень качества стоков.

Представлен один из методов обнаружения и контроля параметров низкоскоростных породных включений в окрестностях туннелей и выработок, использующий рассчитанные фазовые скорости поверхностных волн. В качестве исходных данных взяты синтетические сейсмограммы, полученные путем численного моделирования распространения сейсмических волн вдоль горной выработки в радиально-симметричной постановке. Показано, что перекрытие низкоскоростного включения слоем пород с повышенной скоростью сейсмических волн не препятствует его локализации предложенным способом. На основе наблюдения фазовых скоростей распространения поверхностных сейсмических волн возможно оценивать состояние массива горных пород в окрестности подземных сооружений, что является значимым результатом с практической точки зрения.

Рассмотрены ограничения традиционных методов классификации массивов горных пород. Предложена модификация условия прочности Хука - Брауна, в котором прочность на сжатие массива горных пород представлена в явном виде. Подход к оценке этой прочности сделан на основе обобщения результатов экспериментов Кима на моделях блочных структур из эквивалентных материалов. Описан подход для определения масштабных факторов прочности, модуля деформации, ползучести и угла внутреннего трения массива горных пород. Введена постоянная ползучести и получены корреляционные зависимости для ее нахождения для четырех типов пород. Установлено, что отношение смещений на контуре выработки к смещениям в зоне пластических деформаций может быть аппроксимировано функцией, зависящей только от угла внутреннего трения. Эта концепция использована для вычисления угла внутреннего трения породного массива на основе анализа полевых измерений. Выдвинуты две гипотезы и сделана попытка их обоснования. Гипотеза A предполагает, что масштабный фактор при подобной структуре массива зависит от прочности на сжатие, причем меньшие значения масштабных факторов характерны для прочных и хрупких пород по сравнению с пластичными породами меньшей прочности. Гипотеза B предполагает, что продолжительность релаксации напряжений и деформаций ползучести растет с увеличением рассматриваемого объема массива горных пород, а скорость деформаций при этом убывает.

Проведен расчет исходного напряженного состояния слоистого массива горных пород, сформированного действием гравитационных сил и поля температур, линейно изменяющегося по глубине. Показано, что на характер распределения исходных напряжений определяющее влияние оказывает параметр δ, равный отношению произведений модулей объемных сжатий и коэффициентов линейного расширения слоев. В двухслойном массиве при значении δ больше единицы, вычисленному как отношение термомеханических характеристик пород верхнележащего слоя к нижележащему, температурное воздействие приводит к возникновению в нижележащем слое растягивающих вертикальных напряжений, меньше единицы - сжимающих вертикальных напряжений. В случае значительного отличия δ от единицы в нижележащем слое происходит резкое увеличение исходных вертикальных и горизонтальных напряжений, причем характер распределения напряжений близок к гидростатическому. Выполнено математическое моделирование перераспределения полей температур напряжений по мере развития очистных и закладочных работ при применении слоевых систем с нисходящим порядком выемки запасов полезных ископаемых. Расчеты проведены с помощью программного комплекса, учитывающего последовательность ведения закладочных работ. Установлены особенности напряженного состояния вмещающего и закладочного массивов в ходе отработки.

Представлены результаты расчетов развития во времени напряженно-деформированного состояния системы “тюбинговая крепь - бетонная крепь - породный массив”, выполненные с помощью разработанной численной трехмерной модели. Верификация модели осуществлена на основе данных лазерного сканирования тюбинговой колонны двух стволов. Получены коэффициенты запаса прочности по предельным сжимающим напряжениям и деформациям. Сделаны рекомендации по применению тюбингов определенных размеров при использовании в стволах диаметром 7 и 8 м на разной глубине.

В качестве основы взяты теоретические модели Бриджмена и Фарбмана по определению вязкости порошков. Приведены результаты экспериментов по одноосному сжатию измельченных материалов. Даны примеры расчетов вязкости для угля, кварца, песчаника, песчаного сланца.

Установление механизма разрушения при сдвиговой ползучести мягких трещиноватых пород является крайне актуальным вопросом в горнотехнической инженерной практике. С помощью метода дискретных элементов построена численная модель мягких трещиноватых пород, которая имитирует сдвиговую ползучесть массива при различных значениях коэффициента шероховатости трещины (JRC), нормального напряжения и направления сдвига. Выполнен анализ влияния этих факторов на деформацию ползучести мягких пород. Результаты показали, что деформация ползучести значительно снижается при увеличении шероховатости трещины, а также при увеличении нормального напряжения. Влияние направления сдвига на деформацию ползучести относительно небольшое.

Приведены результаты экспериментальных исследований по водонасыщению образцов горных пород основных литологических типов, свойственных для Донбасса. Обобщены изменения деформационных свойств, происходящие в горных породах, при их увлажнении. Приведена методика разработки модели, позволяющей учитывать влияние затопления различных горных пород на параметры сдвижения. На основании лабораторных данных построена конечно-элементная модель активизации геомеханических процессов, вызванных подработкой и затоплением массива горных пород. Установлено влияние литологического состава массива на параметры сдвижения при затоплении горных выработок закрывающихся угледобывающих предприятий. Полученные результаты могут лечь в основу совершенствования действующих нормативных документов, регламентирующих прогноз сдвижений земной поверхности при добыче угля и ликвидации угольных шахт за счет учета литологической структуры углепородного массива.