В настоящей статье показана объективная роль тесного взаимодействия производственных организаций с научными школами вузов в подготовке научных кадров для предприятий и вузов и повышении их профессионализма. Ранее проекты работ подразделений экспедиции до их утверждения Главкомом в обязательном порядке рассматривались на научно-техническом совете. Однако научный контроль за ходом выполнения геологоразведочных работ по утвержденным проектам не предусматривал привлечения сотрудников экспедиции к подготовке диссертаций на соискание ученых степеней. Плодотворное содружество производственников экспедиции № 101 и научных сотрудников Свердловского горного института на базе изучения Уральских месторождений пьезооптического и жильного кварца ознаменовалось защитой 17 кандидатских и 4 докторских диссертаций сотрудниками СГИ, а также 20 кандидатских и 7 докторских диссертаций геологами экспедиции № 101. Таким образом, тесное взаимодействие производственников и научных сотрудников вузов – один из эффективных способов формирования научных кадров и повышения их профессионализма.

Ключевые слова: научные кадры; ученая степень; СГИ; экспедиция; уральские месторождения кварцевого сырья; формирование научных кадров.

1. История поисков, разведки и освоения Уральских хрусталеносных месторождений (1937–1991): научная монография / Ю. А. Поленов [и др.]. Екатеринбург: УГГУ, 2017. 114 с. 2. Волкова А. Н. О кварце и других минералах: История ВНИИСИМСА. М.: Недра, 1989. 231 с. 3. Емлин Э. Ф. Очерки истории кафедры минералогии Уральского горного института. Екатеринбург: УГГУ, 2008. 257 с.

• Комлев Алексей Сергеевич

УДК 622.7.09 
DOI: 10.21440/0536-1028-2019-5-63-74

Комлев А. С. Условия достоверного определения массовой доли ценного компонента в продуктах обогащения // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 5. С. 63–74. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-5-63-74

Введение. Одним из требований к повышению достоверности опробования на обогатительных фабриках является соответствие системы опробования действующим стандартам. Методология исследований. На многих обогатительных фабриках проводится работа по приведению системы опробования в соответствие с требованиями стандартов. Это должно привести к достоверному определению массовой доли ценного компонента в продуктах обогащения и минимизировать невязку товарного баланса. На большинстве обогатительных фабрик эффект от приведения системы опробования в соответствие с требованиями отсутствует из-за влияния на результат опробования вероятной систематической погрешности. Целью работы является изучение условий опробования, обеспечивающих достоверное определение массовой доли ценного компонента в продуктах обогащения. Предмет изучения – теоретический алгоритм получения условий достоверного определения массовой доли. Объектом исследований является статистика опробования продуктов обогащения, содержащая локальные экстремальные значения массовой доли и обусловленные такими значениями невязки товарного баланса обогатительных фабрик. Исследования выполнены путем изучения статистики опробования продуктов обогащения на основании современных научных представлений о погрешностях опробования. Результаты. Предложенный алгоритм достоверного определения массовой доли ценного компонента в продуктах обогащения основан на использовании результатов текущего опробования, фиксирующего периодические «всплески» массовой доли. Найденный интервал времени между отбором точечных проб позволяет определить массовую долю ценного компонента с заданной погрешностью. Полученный интервал времени для достоверного определения массовой доли составляет от нескольких минут до долей минуты. На большинстве действующих обогатительных фабрик указанный интервал времени составляет не менее 30 мин. Выводы. Для достоверного определения массовой доли ценного компонента в продуктах обогащения необходимо использовать короткие интервалы времени между отбором точечных проб величиной от нескольких минут до долей минуты. Это позволяет применить комбинированный способ отбора проб. Использование коротких интервалов времени между отбором точечных проб дополняет требования действующих стандартов.

Ключевые слова: массовая доля; невязка товарного баланса; интервал времени отбора точечных проб; ураганная проба.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Козин В. З. Опробование минерального сырья на обогатительных фабриках. Екатеринбург: УГГУ, 2018. 208 с.
2. Pitard F. Correct sampling systems and statistical tools for metallurgical prosesses // XXVII
International Mineral Processing Congress. Santiago, Chile. 2014. Chap. 15. P. 1.
3. Brochot S. Sampling for metallurgical test: how the test results can be used to estimate their
confidence level // XXVIII International Mineral Processing Congress. Quebec City, Canada. 2016. Paper ID 438.
4. Козин В. З. Товарный баланс обогатительных фабрик: науч. моногр. Екатеринбург: УГГУ,
2014. 133 с.
5. Козин В. З., Водовозов К. А. Причины положительных невязок товарного баланса на обогатительных фабриках // Обогащение руд. 2013. № 2. С. 27–31.
6. Комлев А. С. Экспериментальное подтверждение наличия и величины вероятной cистематической погрешности при опробовании продуктов обогатительных фабрик // Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья: матер. XXI Междунар. науч.-техн. конф. Екатеринбург: Форт Диалог-Исеть, 2016. С. 48–50.
7. Кудрявцев Ю. А. Погрешности опробования при эксплуатации Советского золоторудного месторождения // Геология и минеральные ресурсы Красноярского края: сб. ст. Красноярск, 1972. С. 23–28.
8. Ляпин А. Г. Инженерно-аналитический контроль технологий добычи и переработки мине-
рального сырья // Горный журнал. 2009. № 4. С. 14–16.
9. Cleary P. W., Robinson G. K. Sampling of cohesive bulk materials by falling stream cutters //
Chemical Engineering Science. 2011. Vol. 66. Iss. 17. P. 3991–4003.
10. Mucha J., Szuwarzysk M. Sampling errors and their influence on accuracy of zinc and lead contentevaluation in ore from the Trzebionka mine (Silesian–Cracow Zn–Pb ore district, Poland) // Chemometrics  and Intelligent Laboratory Systems. 2004. Vol. 74. Iss. 1. P. 165–170.
11. Козин В. З., Комлев А. С. Комбинированный способ отбора проб продуктов обогащения и оборудование для его реализации // Обогащение руд. 2014. № 3. С. 28–32.
12. Козин В. З., Комлев А. С. Ураганные пробы и их учет // Обогащение руд. 2015. № 4. С. 39–43.
13. Алимов Ю. И., Шаевич А. Б. Методологические особенности оценивания результатов количественного химического анализа // Журнал аналитической химии. 1988. № 10. С. 1893–1916.
14. Методика разведки золоторудных месторождений / под ред. Г. П. Воларович, В. Н. Иванова. М.: ЦНИГРИ, 1991. 262 с.
15. Хмара В. В. Оптимизация интервала отбора проб при дискретном контроле изменяющегося параметра // Цветные металлы. 2009. № 2. С. 97–99.

Поступила в редакцию 25 февраля 2019 года

Введение. Повышение эффективности добычи полезных ископаемых выемочными комбайнами, применяемыми в очистных и проходческих механизированных комплексах, достигается совершенствованием их конструкции и систем управления. При вариации сопротивляемости полезного ископаемого для полного использования мощности электродвигателей исполнительного органа комбайна применяется регулятор момента (нагрузки) электропривода резания, параметры качества регулирования которого зависят от величины сопротивляемости резанию. В связи с этим актуальна задача разработки системы стабилизации момента резания привода выемочного комбайна с неизменными параметрами качества регулирования путем применения интеллектуальных систем управления. Цель работы. Синтез нечеткого регулятора момента резания электропривода выемочного комбайна, повышающего качество стабилизации момента резания при изменении сопротивляемости материала резанию, и оценка его эффективности методом математического моделирования. Методология. Разработана математическая модель стабилизации момента резания электропривода выемочного комбайна, обоснована структура и параметры нечеткого регулятора момента резания. Методом модельного эксперимента проведено сравнение предложенного нечеткого регулятора с типовым ПИ-регулятором. Результаты. Получена математическая модель системы стабилизации момента резания угольного комбайна, учитывающая изменчивость сопротивления материала резанию, постоянную стружкообразования и динамические свойства приводов резания и подачи. Синтезирован нечеткий регулятор момента резания выемочного комбайна, в котором при фаззификации пропорциональной части применены четыре нечетких множества, обеспечивающие автоматическое изменение коэффициента усиления регулятора в зависимости от величины рассогласования. Модельный эксперимент показал, что применение нечеткого регулятора позволяет уменьшить перерегулирование переходного процесса по моменту на 15 % и повысить его быстродействие на 25 % при изменении сопротивляемости материала резанию в 2 раза. Выводы. Применение предложенного нечеткого регулятора позволяет получить не зависимое от изменения сопротивляемости резания качество переходного процесса по управляющему воздействию и меньшее перерегулирование при возмущающем воздействии. Ключевые слова: нечеткий регулятор; угольный комбайн; привод подачи; привод резания; математическая модель; переходный процесс; крепость угля.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Бабокин Г. И., Колесников Е. Б. Частотно-регулируемый электропривод механизмов подачи очистных комбайнов // ГИАБ. 2004. № 3. С. 231–235. 2. Сысоев Н. И., Кожевников А. С. Очистной комбайн с регулированием режимных параметров // Горная техника. 2017. № 11. С. 18–22. 3. Фиш С. Г. Система управления электроприводом постоянного тока с идентификационной самонастройкой: дис. … канд. техн. наук. Воронеж, 2004. 151 с. 4. Генералов Л. К., Мочалова М. И., Генералов А. Л. Стабилизация коэффициента усиления замкнутого контура в системе управления процессом резания // Евразийский научный журнал. 2016. № 3. С. 17–24. 5. Бураков М. В., Коновалов А. С. Модификация предиктора Смита для линейного объекта с переменными параметрами // Информационные управляющие системы. 2017. № 89 (4). С. 25–34. 6. Власов К. П. Теория автоматического управления. Харьков: Гуманитарный центр, 2007. 524 с. 7. Пегат А. Нечеткое моделирование и управление. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009. 798 с. 8. Ruey-Jing Lian, Bai-Fu Lin, and Jyun-Han Huang. Self-organizing fuzzy control of constant cutting force in turning // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. Publisher Springer London, 17 August 2005. URL: https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00170-005-2546-8 9. D. Kim and D. Jeon. Fuzzy-logic control of cutting forces in CNC milling processes using motor currents as indirect force sensors // Precision Engineering. 2011. Vol. 35. No. 1. P. 143–152. 10. Куленко М. С., Буренин С. В. Исследование применения нечетных регуляторов в системах управления технологическими процессами // Вестник ИГЭУ. 2010. Вып. 2. С. 1–5. 11. Filimonov A. B., Fulimon N. B. Robust correction in control system with nigt gain // Mechatronics, automation, control. 2014. No. 12. P. 3–10. 12. Sudhakara R., Landers R. Design and analysis of output feedback force control in parallel turning. Proc. I MECHE. Part I // Journal of Systems & Control Engineering. 2004. No. 16. P. 487–501. 13. Kudin V. F., Kolacny J. Synthesis of subortimal nonlinear regulator by immersion method // J. Electrical engineering. 1998. Vol. 49. No. 1–2. P. 11–15. 14. Фираго Б. И., Павлячик Л. В. Теория электропривода. Минск: Техноперспектива, 2004. 527 с. 15. Клементьева И. Н. Обоснование и выбор динамических параметров трансмиссии привода шнека очистного комбайна: дис. … канд. техн. наук. М., 2015. 124 с.

Поступила в редакцию 11 марта 2019 года

• Дырдин Валерий Васильевич
• Ким Татьяна Леонидовна
• Фофанов Андрей Алексеевич
• Плотников Евгений Анатольевич
• Воронкина Наталья Михайловна

УДК 622.01.016
DOI: 10.21440/0536-1028-2019-5-44-53

Дырдин В. В., Ким Т. Л., Фофанов А. А., Плотников Е. А., Воронкина Н. М.
Газовыделение при механодеструкции угля // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 5. С. 44–53. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-5-44-53

Введение. Обеспечение безопасности горных работ при подземной разработке месторождений каменного угля неразрывно связано с применением мер, направленных на уменьшение газовыделения из краевых зон угольных пластов. В настоящее время нет точного ответа на вопрос, почему при внезапных выбросах угля и газа удельное газовыделение превышает в несколько раз природную газоносность. В связи с этим научная задача изучения газовыделения при механодеструкции угля является актуальной.
Цель работы. Целью данной статьи является проверка гипотезы наличия в каменном угле метана, находящегося с матрицей в иных, не сорбционных формах связи, но способного переходить в газообразное состояние при механодеструкции, т. е. при разрушении угля.
Методология. Авторами проведен отбор угольных проб из пластов угольных шахт Кузбасса. Установлен характер изменения средневзвешенного размера частиц угля в зависимости от числа циклов разрушения. А также приведены результаты хроматографического анализа газа, выделившегося при разрушении отобранных угольных проб.
Результаты. Установлено, что при разрушении проб угля, отобранных на границе зоны влияния выработки, происходит интенсивное выделение «угольных» газов, при этом наибольшая концентрация наблюдается у метана. Установлено, что при механодеструкции угля происходит разрыв внутримолекулярных связей атомов углерода с «бахромой», а также между графитоподобными слоями углеродной решетки, что приводит к высвобождению значительного количества газа и переходу его в свободное состояние.
Выводы. Разработана методика экспериментального определения удельного газовыделения, позволяющая оценивать склонность участка угольного пласта к внезапным выбросам угля и газа.

Ключевые слова: разрушение угля; газовыделение; механодеструкция; угольный пласт; внезапные выбросы.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Малинникова О. Н., Фейт Г. Н. Эффект образования метана и дополнительной сорбции при
разрушении газонасыщенного угля в условиях объемного напряженного состояния // ГИАБ. 2004.
№ 8. С. 196–200.
2. Малинникова О. Н. Условия образования метана из угля при разрушении // ГИАБ. 2001. № 5.
С. 95–99.
3. Чернов О. И., Розанцев Е. С. Предупреждение внезапных выбросов угля и газа в угольных
шахтах. М.: Недра, 1965. 211 с.
4. Ходот В. В., Яновская М. Ф., Премыслер Ю. С. Газовыделение из угля при его разрушении //
Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1966. № 6. С. 3–11.
5. Дырдин В. В., Опарин В. Н., Фофанов А. А., Смирнов В. Г., Ким Т. Л. О возможном влиянии
вторичных осадок основной кровли при отработке угольных пластов на их выбросоопасность при
разложении газовых гидратов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых.
2017. № 5. С. 3–14.
6. Алексеев А. Д. Метан угольных пластов. Формы нахождения и проблемы извлечения // Геотех-
ническая механика: межвед. сб. науч. тр. Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. Вып. 87. С. 10–15.
7. Fischep F. Preparation of synthetic // Brennstoff . Chem. 1923. Vol. 4. P. 276–285.
8. Фальбе Ю. М. Химические вещества из угля. М.: Химия, 1984. 616 с.
9. Proskurowski G., Lilley M. D., Seewald J. S., Früh-Green G. L., Olson E. J., Lupton J. E., Sylva S. P.,
Kelley D. S. Abiogenic hydrocarbon production at Lost City hydrothermal fi eld // Science. 2008. Vol. 319.
No. 5863. P. 604–607.
10. Гаврилюк В. Г., Шанина Б. Д., Скоблик А. П., Кончин А. А., Колесник В. Н., Ульянова Е. В.
Механизм формирования угольного метана // ГИАБ. 2015. № 8. С. 211–220.
11. Менжулин М. Г., Монтиков А. В., Васильев С. В. Физические процессы образования метана
при разрушении угля // Записки Санкт-Петербургского Горного института. Геология. 2014. Т. 207.
С. 222–225.
12. Опарин В. Н., Киряева Т. А., Гаврилов В. Ю., Шутилов Р. А., Ковчавцев А. П., Танайно А. С.,
Ефимов В. П., Астраханцев И. Е., Гренев И. В. О некоторых особенностях взаимодействия между
геомеханическими и физико-химическими процессами в угольных пластах Кузбасса // Физико-тех-
нические проблемы разработки полезных ископаемых. 2014. № 2. С. 3–30.
13. Глинка Н. А. Общая химия. М.: Интеграл-Пресс, 2003. 728 с.
14. Смирнов В. Г., Дырдин В. В., Исмагилов З. Р., Ким Т. Л., Манаков А. Ю. О влиянии форм
связи метана с угольной матрицей на газодинамические явления, возникающие при подземной раз-
работке угольных пластов // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промыш-
ленности. 2017. Вып. 1. С. 34–41.
15. Сорокина Н. Е., Никольская И. В., Ионов С. Г., Авдеев В. В. Интеркалированные соединения
графита акцепторного типа и новые углеродные материалы на их основе // Известия Академии
наук. Серия химическая. 2005. № 8. С. 1699–1716.
16. Smirnov V. G., Dyrdin V. V., Ismagilov Z. R., Manakov A. Y., Ukraintseva E. A., Villevald G. V.,
Karpova T. D., Terekhova I. S., Ogienko A. G., Lyrshchikov S. Y. Formation and decomposition of methane
hydrate in coal // Fuel. 2016. Т. 166. С. 188–195.

Поступила в редакцию 5 апреля 2019 года