• Цыпин Евгений Федорович
• Ефремова Татьяна Александровна
• Овчинникова Татьяна Юрьевна
• Елизаров Дмитрий Борисович

Цыпин Е. Ф., Овчинникова Т. Ю., Ефремова Т. А., Елизаров Д. Б. Технологические аспекты предварительной концентрации руд с использованием рентгенофлуоресцентной сепарации // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 7. С. 101–112 (In Eng.). DOI: 10.21440/0536-1028- 2019-7-101-112

Предмет и цель работы. Предварительная концентрация может позволить за счет удаления крупнокусковых хвостов повысить содержание ценных компонентов в руде на входе обогатительной фабрики при снижении либо без снижения объема переработки. Таким образом, выход хвостов предварительной концентрации определяет уровень снижения эксплуатационных расходов. Технологический и экономический эффект может быть весьма значительным при высокой себестоимости глубокого обогащения, что связано с затратами на энергоемкие процессы дробления, измельчения, обезвоживания, на реагенты и материалы.
Целью данной работы является изучение основных технологических факторов, влияющих на эффективность предварительной концентрации руд с использованием рентгенофлуоресцентной сепарации. Методология. В работе использованы расчеты технологических показателей предварительной концентрации с применением рентгенофлуоресцентной сепарации (РФС) при различных гранулометрических характеристиках исходной и дробленой руды, анализ неоднородности покусковых содержаний компонентов с изменением крупности материала, экспериментальные исследования по изучению влияния числа машинных классов сортировки на показатели разделения при использовании РФС в технологиях предварительной концентрации.
Результаты и область применения результатов. Рассчитаны технологические показатели предварительной концентрации с применением РФС для различных гранулометрических характеристик руды, поступающей на обогащение. Полученные показатели позволяют рекомендовать проведение РФС в максимальной крупности. Также выявлено влияние числа сортируемых машинных классов на суммарный выход хвостов предварительной концентрации. В принятии решения по выбору числа машинных классов следует учитывать максимальную крупность обогащаемого материала. Результаты исследований могут быть использованы при разработке технологий предварительной концентрации минерального сырья с применением рентгенофлуоресцентной сепарации.
Выводы. Эффективность работы рудосортировочного комплекса в значительной степени определяется качеством подготовки руды по гранулометрическому составу как при добычных (буровзрывных) работах, так и при организации дробления-грохочения в рудосортировочных комплексах. Изложенный подход позволяет количественно оценить влияние числа машинных классов на эффективность предварительной концентрации с использованием рентгенорадиометрической сепарации и обосновать выбор числа и границ крупности машинных классов.

Ключевые слова: предварительная концентрация; рентгенофлуоресцентная сепарация; рудосортировочный комплекс; технология; покусковая неоднородность; гранулометрическая характеристика; число сортируемых классов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Цыпин Е. Ф. Предварительное обогащение // Известия вузов. Горный журнал. 2001. № 4–5. С. 82–104.
2. Цыпин Е. Ф. Обогащение в стадиях рудоподготовки. Екатеринбург: УГГУ, 2015. 303 с.
3. Максимов И. И. XXVII Международный конгресс по обогащению полезных ископаемых (часть 1) // Обогащение руд. 2015. № 3. С. 3–11.
4. Максимов И. И. XXVII Международный конгресс по обогащению полезных ископаемых (часть 2) // Обогащение руд. 2015. № 6. С. 50–58.
5. Gleeson D. Preceding processing // International Mining. March, 2019. P. 82–87.
6. Moore P. Processing performance // International Mining. January, 2018. P. 66–73.
7. Härkki K. Overcoming sustainability challenges of future concentrator plants. Proceedings of the XXVII International Mineral Congress. Santiago, Chile, 2014. Chapter 1. Plenary Presentations. P. 2–22.
8. Федоров Ю. О., Кацер И. У., Коренев О. В., Короткевич В. А., Цой В. П., Ковалев П. И., Федоров М. Ю., Поповский Н. С. Опыт и практика рентгенорадиометрической сепарации руд // Известия вузов. Горный журнал. 2005. № 5. С. 21–37.
9. Kolacz J. Sensor based sorting with signal pattern recognition: the new powerful tool in mineral processing // Proceedings of the XXVII International Mineral Congress. Santiago, Chile, 2014. Chapter 16. Classification, screening and sorting. P. 106–115.
10. Литвиненко В. Г., Суханов Р. А., Тирский А. В., Тупиков Д. Г. Совершенствование технологии радиометрического обогащения урановых руд // Горный журнал. 2003. № 8. С. 54–58.
11. Колесаев В. Б., Литвиненко В. Г., Култышев В. И. Комбинированная технология переработки бедных урановых руд // Горный журнал. 2008. № 8. С. 50–53.
12. Санакулов К. С., Руднев С. В. Комплекс рентгенорадиометрического обогащения сульфидных руд месторождения «Кокпатас» // Горный вестник Узбекистана. 2010. № 1(40). С. 3–7.
13. Рахмеев Р. Н., Войлошников Г. И., Федоров Ю. О., Чикин А. Ю. Результаты испытаний рентгенорадиометрического сепаратора для обогащения алмазосодержащих концентратов // Известия вузов. Горный журнал. 2017. № 5. С. 80–88.
14. Санакулов К. С., Руднев С. В., Канцель А. В. О возможности отработки месторождения «Учкулач» с использованием технологии рентгенорадиометрического обогащения свинцово-цинковых руд // Горный вестник Узбекистана. 2011. № 1(44). С. 17–20.
15. Шемякин В. С., Скопов С. В., Маньковский Р. В., Красильников П. А., Мамонов Р. С. Предварительное обогащение кварцевого сырья // Известия вузов. Горный журнал. 2016. № 8. С. 74–79.
16. Ефремова Т. А. Влияние крупности классов на граничное значение аналитического параметра рентгенофлуоресцентной сепарации полиметаллической руды // Уральская горная школа – регионам: матер. науч.-практ. конф. молодых ученых и студентов. Екатеринбург: УГГУ, 2018. С. 266–267.
17. Козин В. З. Исследование руд на обогатимость. Екатеринбург: УГГУ, 2016. 188 с.
18. Мокроусов В. А., Гольбек Г. Р., Архипов О. А. Теоретические основы радиометрического обогащения радиоактивных руд. М.: Недра, 1968. 162 с.
19. Латышев О. Г. Методы и средства изучения быстропротекающих процессов. Екатеринбург: УГГУ, 2007. 232 с.

Поступила в редакцию 4 июля 2019 года

• Телиман Ирина Викторовна

Телиман И. В. Обоснование конструктивных и режимных параметров рычажно-гидравлических механизмов карьерного гидравлического экскаватора // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 7. С. 132–137. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-7-132-137

Предмет исследования. Показано, что главные исполнительные механизмы карьерного гидравлического экскаватора (механизмы поворота стрелы, поворота рукояти и поворота ковша) представляют собой гидромеханические агрегаты, в которых двигатели (гидроцилиндры) являются составной частью рычажно-гидравлических механизмов. Цель исследования – повышение энергоэффективности функционирования гидравлических экскаваторов.
Методология проведения исследований. Наличие кинематической связи между двигателем (штоком гидроцилиндра) и звеньями рычажно-гидравлического механизма обусловливает определенные соотношения между параметрами двигателя и энергосиловыми параметрами, реализуемыми на ведомом звене (стреле, рукояти и ковше), – кинематические и динамические передаточные функции. На основе имитационной модели функционирования главных механизмов получены выражения для определения передаточных функций.
Результаты. Установлено, что существуют рациональные значения динамических передаточных функций главных механизмов, при которых достигается соответствие между энергосиловыми параметрами, реализуемыми на ведомых звеньях, и режимом нагружения ведомых звеньев.
Выводы. Синтез конструктивных схем главных механизмов с рациональными значениями динамических передаточных функций позволит исключить перегрузку двигателей и, в конечном счете, повысить энергоэффективность функционирования гидравлического экскаватора.

Ключевые слова: карьерный гидравлический экскаватор; главные исполнительные механизмы; кинематические и динамические передаточные функции механизмов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Борщ-Компониец Л. В. Методика оперативной оценки карьерных гидравлических экскаваторов // Горная промышленность. 1996. № 1. С. 29–37.
2. Виницкий К. Е. Освоение гидравлических экскаваторов нового поколения в практике открытых горных работ // Горная промышленность. 1998. № 1. С. 30–36.
3. Комиссаров А. П., Лаутеншлейгер А. А., Суслов Н. М. Оценка энергетических параметров рабочего оборудования гидравлических экскаваторов // Тяжелое машиностроение. 1991. № 8. С. 25–29.
4. Булес П. Эффективность эксплуатации карьерных экскаваторов с электромеханическим и гидравлическим приводом основных механизмов // Горная промышленность. 2014. № 6 (118). С. 36–37.
5. Висбек Р., Казаков В. А., Удачина Т. Е., Хаспеков П. Р. Об эффективности применения карьерных гидравлических экскаваторов // Горная промышленность. 1998. № 5. С. 25–29.
6. Dudczak A. Excavators: theory and design. Warsaw: PWN, 2000.
7. Geu Flores F., Kecskemethy A., Pottker A. Workspace analysis and maximal force calculation of a face-shovel excavator using kinematical transformers. 12th IFToMM World Congress, Besancon, June 18–21, 2007. 6 p.
8. Frimpong S., Нu Y., Chang Z. Perfomance simulation of shovel excavators for earthmoving operations // Summer in computer simulation conference (SCSC/03). 2003. Р. 133–138.
9. Hall A. Characterizing the operation of a large hydraulic excavator. Master Diss. School of Engineering the University of Queensland, Brisbane, Australia, 2002. 150 p.
10. Park B. Development of a virtual reality excavator simulator: a mathematical model of excavator digging and a calculation methodology. PhD Diss. Virginia Polytechnic Institute and State University. Blackburg, Virginia. USA, 2002. 223 p.
11. Rath H. Development of Hydraulic for Quarring Applications. Pt. 1 // Mine & Quarry. 1987. P. 26–30.
12. Комиссаров А. П., Шестаков В. С. Имитационная модель функционирования рабочего оборудования гидравлического экскаватора // Горное оборудование и электромеханика. 2013. № 8. С. 20–24.
13. Комиссаров А. П., Лагунова Ю. А., Шестаков В. С. Взаимосвязи конструктивных и режимных параметров гидрофицированного рабочего оборудования экскаваторов // Горное оборудование и электромеханика. 2014. № 11. С. 9–14.
14. Побегайло П. А. Мощные одноковшовые гидравлические экскаваторы. Выбор основных геометрических параметров рабочего оборудования на ранних стадиях проектирования. М.: Ленанд, 2014. 296 с.

Поступила в редакцию 12 апреля 2019 года

• Черданцев Николай Васильевич

Черданцев Н. В. Построение решения задачи о состоянии угольного пласта методами механики сыпучей среды // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 7. С. 68–76 (In Eng.). DOI: 10.21440/0536-1028-2019-7-68-76

Введение. Для обеспечения ритмичности и безопасности ведения горных работ необходимы надежные прогнозные оценки геомеханического состояния приконтурных зон отрабатываемого угольного пласта. Цель работы. Построение модели состояния угольного пласта в его краевой зоне на основе фундаментальных методов механики сыпучих сред, проведение в ее рамках вычислений, анализ полученных результатов и их сравнение с результатами, полученными известными методами. Методология. Задача о напряженном состоянии краевых зон угольного пласта реализуется путем численного решения трех краевых задач теории предельного равновесия для ряда характерных областей, расположенных в этих зонах. Критерием наступления предельного состояния является одновременное соблюдение условий Кулона–Мора по пласту и Мора–Кузнецова по его контакту с боковыми породами. Результаты. Показано, что компоненты поля напряжений изменяются вдоль кровли пласта немонотонно. Участки, на которых напряжения постоянны, сменяются участками нелинейного их возрастания, и по мере удаления от краевой части в глубь массива размеры участков с постоянными напряжениями уменьшаются. Приведены сравнительные оценки полученных результатов напряжений с результатами, полученными с использованием экспоненциальной формулы изменения напряжений. Установлены размеры приконтурной зоны пласта, в которых результаты по двум подходам достаточно близки друг другу. Выводы. Аппроксимация полученных графиков полиномами позволяет с высокой степенью точности заменить результаты численного решения задачи предельного состояния аналитическими функциями и упростить решение задачи о напряженном состоянии вмещающего массива.

Ключевые слова: массив горных пород; угольный пласт; горная выработка; предельно напряженные зоны пласта; критерии прочности Кулона–Мора и Мора–Кузнецова.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Петухов И. М., Линьков А. М. Механика горных ударов и выбросов. М.: Недра, 1983. 280 с.
2. Чернов О. И., Пузырев В. Н. Прогноз внезапных выбросов угля и газа. М.: Недра, 1979. 296 с.
3. Zhang C., Canbulat I., Tahmasebinia F., Hebblewhite B. Assement of energy release mechanisms contributing to coal burst // Int. J. Rock Min. Sci. Technol. 2017. No. 27. P. 3–7.
4. Шадрин А. В. Статическая и динамическая выбросоопасность угольных пластов // Безопасность труда в промышленности. 2018. № 4. С. 42–48.
5. Фисенко Г. Л. Предельные состояния горных пород вокруг выработок. М.: Недра, 1976. 272 с. 6. Napier J. A. L., Malan D. Simulation of tabular mine face advance rates using a simplified fracture zone model // Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 2018. No. 109. P. 105–114.
6. Guo H., Yuan L. An integrated approach to study of strata behaviour and gas flow dynamics and its application // International Journal of Coal Science & Technology. 2015. No. 2 (1). P. 12–21.
7. Guo W., Xu F. Numerical simulation of overburden and surface movements for Wongawilli strip pillar mining // Int. J. Min. Sci. Technol. 2016. No. 26. P. 71–76.
8. Христианович С. А. Механика сплошной среды. М.: Наука, 1981. 484 с.
9. Руппенейт К. В. Некоторые вопросы механики горных пород. М.: Углетехиздат, 1954. 384 с.
10. Gao W. Study on the width of the non-elastic zone in inclined coal pillar for strip mining // Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 2014. No. 72. P. 304–310.
11. Соколовский В. В. Статика сыпучей среды. М.: Наука, 1990. 272 с.
12. Черданцев Н. В., Черданцев С. В. Анализ состояния углепородного массива, вмещающего пластовую выработку и геологическое нарушение // Известия РАН. Механика твердого тела. 2018. № 2. С. 110–121.
13. Черданцев Н. В. Решение задачи о пучении породного слоя почвы выработки, пройденной по угольному пласту // Известия вузов. Горный журнал. 2016. № 8. С. 32–39.
14. Черданцев Н. В. Построение решения задачи о выпирании в пластовую выработку породного слоя, расположенного в почве угольного пласта // ГИАБ. 2017. № 5. С. 369–381.
15. Клишин В. И., Клишин С. В. Исследование процессов выпуска угля при отработке мощных пологих и крутых угольных пластов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2010. № 2. С. 69–81.

Поступила в редакцию 16 мая 2019 года

• Панжин Андрей Алексеевич
• Балтиева Аминям Абдулхамитовна
• Шамганова Ляззат Саевна
• Абдыкаримова Гулнур Бакытбековна

Балтиева А. А., Шамганова Л. С., Абдыкаримова Г. Б., Панжин А. А. Существующие системы мониторинга и необходимость обновления нормативно-методологической базы для обеспечения безопасности горных работ на карьера

Введение. Постоянное увеличение глубины разработки месторождений ставит перед специалистами и учеными всего мира все более сложные задачи по обеспечению эффективности и безопасности использования недр. Одним из мощных инструментов для решения подобных задач является система комплексного мониторинга, включающая современные технологии наблюдения, сбора и передачи информации, а также аварийного реагирования и предотвращения гибели людей.
Цель работы заключается в определении комплексной стратегии ведения геомониторинга при открытой разработке полезных ископаемых в современных условиях.
Методология. В настоящее время критерии оценки величин сдвижений и деформаций земной поверхности действующей нормативно-методологической базы в Республике Казахстан достаточно обобщены и не учитывают достижений современного контрольно-измерительного приборостроения. В работе выполнен сравнительный анализ существующих современных систем мониторинга, реализуемых для наблюдений за деформациями уступов и бортов карьеров.
Результаты. В статье представлены доказательства надежности применения различных систем мониторинга, приведены подтверждающие примеры из обзора мировой практики.
Выводы. По результатам анализа определено наиболее достоверное оборудование для краткосрочного мониторинга с системой раннего оповещения, а также приведена схема развития комплексной системы геомониторинга на месторождениях открытой разработки. Использование стратегии комплексного мониторинга бортов карьера значительно повысит безопасность ведения горных работ; предупредит аварии, связанные с геомеханическими процессами; позволит накопить данные о деформациях. Такое решение значительно снизит геомеханические риски и позволит продолжать добычу руды в сложных условиях безопасно и экономично.

Ключевые слова: карьер; виды мониторинга; безопасность горных работ; оптикоэлектронные, лазерно-дальномерные, спутниковые навигационные/ДЗЗ, фотограмметрические, радарные и георадарные технологии; деформации.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Мухаметкалиев Б. С., Калюжный Е. С., Съедина С. А., Абдибеков Н. К. Геомеханическое обеспечение устойчивости бортов карьера при увеличении глубины отработки // Горный журнал. 2018. № 4. С. 27–32. DOI: 10.17580 / gzh.2018.04
2. Съедина С. А. Геомеханическое обеспечение устойчивости бортов карьера при его углубке: дис. … PhD: 6D070700: защищена 24.05.19: утв. 24.05.19. Алматы, 2019. 119 с.
3. Несмашный Е. А., Ткаченко Г. И., Болотников А. В. Обзор технологий и технических средств для геомеханического мониторинга состояния бортов карьеров и отвалов // Разработка рудных месторождений. 2010. Вып. 93. С. 1–5.
4. Кузьменко С. В., Шамганова Л. С., Ахмедов Д. Ш., Балтиева А. А. Информационно-навигационное обеспечение горных работ на карьерах Соколовско-Сарбайского горно-обогатительного производственного объединения // Горный журнал. 2018. № 5. С. 72–77.
5. José C. Mura, Waldir R. Paradella, Fabio F. Gama, Athos R. Santos, Mauricio Galo, Paulo O. Camargo, Arnaldo Q. Silva, Guilherme G. Silva (2014). Monitoring of surface deformation in open pit mine using DInSAR time-series: a case study in the N5W iron mine (Carajàs, Brazil) using TerraSAR-X data. Proc. SPIE 9243, SAR Image Analysis, Modeling, and Techniques XIV, 924311 (21 October 2014).
6. Гальперин А. М. Геомеханика открытых горных работ. М.: МГГУ, 2003. 473 с.
7. Erol S., Erol B., Ayan T. (2004). A general review of the deformation monitoring techniques and a case study: analysing deformations using GPS/levelling. ITU, Civil Engineering Faculty, Geodesy Division, 34469 Maslak Istanbul, Turkey (erol, bihter, ayan)@itu.edu.tr
8. Baltiyeva A. A., Shamganova L. S., Sedina S. A., Tulebayev K. K. The choice of rational and effective technical tools when conducting the uniform combined geomonitoring for the open-pit mines // 25th World Mining Congress 2018. Astana, 2018.
9. Steven E. Borron, Kumar Raut. Predicting slope failures using slope-monitoring radar. Arizona, USA. 2016.
10. Brian Klappstein, M. Sc., Gheorghe Bonci, Wayne Maston (2015). Implementation of real time geotechnical monitoring at an open pit mountain coal mine in Western Canada, World Multidisciplinary Earth Sciences Symposium. Prague (Czech Republic) 7–11 September.
11. Ashkan Vaziri, Larry Moore, Hosam Ali. Monitoring systems for warning impending failures in slopes and open pit mines. Nat Hazards (2010) 55:501–512. DOI 10.1007/s11069-010-9542-5
12. Paolo Mazzanti (2012). Remote monitoring of deformation. An overview of the seven methods described in previous GINs. 24 Geotechnical instrumentation news. December 2012. URL: http://www.geotechnicalnews.com/ (дата обращения: 25.04.2019)

Поступила в редакцию 11 июня 2019 года