| УДК 622.271.5 | DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-44-54 |
Для цитирования: Тальгамер Б. Л., Мурзин Н. В., Снетков В. И. Оценка вместимости дражных
выработок для размещения эфельных отвалов при разработке глубоких и техногенных россыпей //
Известия вузов. Горный журнал. 2022. № 3. С. 44–54. DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-44-54
Введение. При дражной разработке глубоких и техногенных россыпей довольно часто имеет место подэфеливание кормы драги. Одной из причин подэфеливания является уменьшение вместимости дражной выработки в месте укладки отвалов из-за обрушения бортов разреза, что не учитывается известными методиками расчета.
Цель работы. Оценка степени сокращения вместимости выработанного пространства дражных разрезов для складирования эфелей в зависимости от горнотехнических условий драгирования.
Методология. Прогнозирование вместимости дражной выработки для складирования эфелей должно осуществляться с учетом естественного откосообразования бортов разреза за период подвигания драги на расстояние, равное удалению эфельных колод от забоя. Степень сокращения приемной способности нижней части дражной выработки должна устанавливаться с учетом выполаживания бортов разреза, которое зависит от состава пород (степени их связности), мощности рыхлых отложений, ширины забоя и рабочих параметров драги.
Результаты. По итогам графоаналитических расчетов установлено, что приемная способность нижней части дражной выработки за счет обрушения бортов разреза с увеличением мощности рыхлых отложений с 10 до 34 м для наиболее выгодной ширины забоя 380-литровой драги сокращается от 3 до 10 %, что может привести к существенному усилению подэфеливания кормы драги.
Выводы. На глубоких и техногенных россыпях при расчете параметров эфельного отвала в существующие методики рекомендуется вводить поправку, учитывающую сокращение вместимости нижней части выработанного пространства из-за обрушения бортов разреза.
Ключевые слова: эфельные отвалы; выработанное пространство; устойчивость откосов; отвалообразование; драгирование; дражные работы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
| УДК 622.063 | DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-55-69 |
Для цитирования: Терехин Е. П., Казанцев А. А. Оценка технической возможности и экономической
эффективности гидротранспортирования измельченного промпродукта применительно к разработке
перспективных месторождений КМА // Известия вузов. Горный журнал. 2022. № 3. С. 55–69.
DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-55-69
Введение. Большинство железорудных карьеров России и СНГ относятся к разряду глубоких, а перспективные месторождения Курской магнитной аномалии – КМА (Приоскольское, Чернянское, Погромецкое и др.), мощность покрывающих пород которых составляет 100–150 м, и карьеры на их базе уже на стадии начала добычных работ будут глубокими.
Целью работы является обоснование преимущества гидротранспорта перед другими видами промышленного транспорта с выявлением технической возможности и экономической эффективности новой схемы вскрытия и транспорта перспективных месторождений КМА на уровне предпроектных разработок.
Объектами исследования выбраны Приоскольское и Чернянское месторождения. Основными методами исследований были приняты графический и графоаналитический, а также технико-экономическое сравнение вариантов. Основу предложения по разработке перспективных месторождений КМА составляет новая компоновка промышленной площадки горно-обогатительного комбината с размещением частей дробильно-измельчительного комплекса внутри карьера и выдачей руды в виде пульпы на поверхность трубопроводным транспортом для последующего обогащения.
Результаты. В целом предпроектное технико-экономическое сравнение по двум перспективным месторождениям КМА говорит о снижении затрат на перемещение руды из карьера до промплощадки при применении гидротранспорта в сравнении с циклично-поточной технологией. Применение новой технологии позволит снизить транспортные затраты в 1,5–2 раза и повысить производительность труда на транспорте руды в 2–3 раза.
Ключевые слова: перспективные месторождения; Курская магнитная аномалия; КМА; вскрытие карьера; гидротранспорт руды; пульпа; дробление; измельчение; обогащение; транспортные затраты.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
| УДК 622.281.74 | DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-82-94 |
Для цитирования: Сидоренко А. А., Апарин А. Г., Дмитриев П. Н. Совершенствование методики
расчета параметров анкерной крепи выработок угольных шахт в зонах влияния сближенных угольных
пластов // Известия вузов. Горный журнал. 2022. № 3. С. 82–94. DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-82-94
Цель работы – совершенствование методики расчета параметров анкерной крепи участковых подготовительных выработок угольных шахт, находящихся в зоне влияния зон повышенного горного давления, сформированных устойчивыми межстолбовыми целиками, оставленными при отработке сближенных угольных пластов.
Методы исследования – анализ современных методических подходов к расчету параметров анкерной крепи выработок угольных шахт, содержащихся в действующих нормативных документах, и мирового опыта обеспечения эксплуатационного состояния участковых подготовительных выработок при отработке сближенных угольных пластов длинными очистными забоями с оставлением устойчивых межстолбовых целиков.
Результаты. Показана необходимость совершенствования методических подходов к определению параметров анкерной крепи выработок, находящихся в зоне влияния краевых частей массива и целиков, сформированных при отработке сближенных пластов. Выполнен анализ влияния ширины целика на его напряженно-деформированное состояние. Обоснованы расчетные формулы, позволяющие учесть ширину целика, оставленного при отработке выемочных участков сближенных выше- и нижележащих пластов. Определены перспективные направления совершенствования схем и способов крепления участковых подготовительных выработок угольных шахт, позволяющие повысить скорость проведения участковых подготовительных выработок для своевременной подготовки новых выемочных участков при интенсивной угледобыче.
Выводы и область применения результатов. Параметры зон влияния целиков, сформированных при отработке сближенных пластов, в значительной степени определяются их шириной. Учет влияния зон повышенных проявлений горного давления от целиков является необходимым условием правильного расчета паспортов крепления участковых выработок, закрепляемых анкерной крепью. Разработанные рекомендации по совершенствованию методик расчета параметров крепи бортов участковых подготовительных выработок и величин прогнозируемых смещений в зонах повышенных проявлений горного давления от целиков позволяют повысить точность прогноза ожидаемых смещений и служат теоретической основой для успешного использования двухстадийных схем крепления горных выработок, благодаря которым увеличиваются темпы проходческих работ для своевременного обеспечения фронта очистных работ при интенсивной добыче угля. Результаты исследований могут быть использованы для обоснования паспортов крепления участковых подготовительных выработок, проводимых в зонах повышенных проявлений горного давления, формируемых целиками, оставленными при отработке сближенных угольных пластов.
Ключевые слова: подземная добыча угля; сближенные пласты; зоны повышенных проявлений горного давления; межстолбовые угольные целики; напряженно-деформированное состояние; участковые подготовительные выработки; анкерная крепь.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Peng S. S. Longwall mining. CRC Press, 2019. 562 p. URL: https://doi.org/10.1201/9780429260049
2. Артемьев В. Б. Развитие производства в 2008–2017 гг. Основные результаты и факторы их
достижения // Горная промышленность. 2018. № 5(141). С. 15–20. URL: http://dx.doi.org/10.30686/1609-
9192-2018-5-141-15-20
3. Sui W., Hang Y., Ma L., Wu Z., Zhou Y., Long G., Wei L. Interactions of overburden failure zones due to
multiple-seam mining using longwall caving // Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2015.
No. 74. P. 1019–1035. URL: https://doi.org/10.1007/s10064-014-0674-9
4. Suchowerska Iwanec A. M., Carter J. P., Hambleton J. P. Geomechanics of subsidence above single
and multi-seam coal mining // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2016. Vol. 8. Iss. 3.
P. 304–313. URL: https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2015.11.007
5. Nikiforov A. V., Vinogradov E. A., Kochneva A. A. Analysis of multiple seam stability // International
Journal of Civil Engineering and Technology. 2019. No. 10(2). P. 1132–1139.
6. Chase F. E., Worley P., Mark C. Multiple seam mining interactions: Case histories from the Harris
no. 1 mine // Proceedings of the 24th International Conference on Ground Control in Mining. Morgantown,
WV: West Virginia University, 2005. P. 79–86.
7. Зубов В. П. Состояние и направления совершенствования систем разработки угольных пластов
на перспективных угольных шахтах Кузбасса // Записки Горного института. 2017. Т. 225. С. 292–297.
URL: https://doi.org/10.18454/pmi.2017.3.292
8. Зубов В. П., Федоров А. С., Бостанджиев Д. С. Повышение эффективности разработки свит
сближенных пластов на перспективных шахтах Кузбасса // ГИАБ. 2017. № S5-2. С. 42–49.
9. Способ отработки угольных пластов: пат. RU 2164293 C2 Рос. Федерация. № 98109607/03; заявл.
26.05.1998; опубл. 20.03.2001. URL: patents.s3.yandex.net/RU2164293C2_20010320.pdf
10. Nguyen Q. Ph., Nguyen V. M., Nguyen V. C. Design of fully grouted rock bolts – a reinforcement
concept: analytical and numerical calculation // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Gornyi zhurnal =
Minerals and Mining Engineering. 2022; 1: 7–22. DOI: 10.21440/0536-1028-2022-1-7-22
11. Голубев Д. Д. Использование бесцеликовых технологий при отработке пологих угольных пластов
угля, склонного к самовозгоранию // ГИАБ. 2020. № 7. С. 64–77. URL: https://doi.org/10.25018/0236-
1493-2020-7-0-64-77
12. Mark C., Chase F. E., Pappas D. M. Multiple-seam mining in the United States: design based on case
histories // New Technology for Ground Control in Multiple-Seam Mining. 2007. No. 2007–110. P. 15–27.
13. Золотых С. С. Разработка технологической системы эффективной и безопасной отработки свит
пологих газоносных угольных пластов: дис. … д-ра техн. наук. Кемерово, 2001. 455 с.
14. Павлова Л. А. Геомеханическое обоснование параметров объемного предельно-напряженного
состояния углепородного массива при подземной отработке свиты пластов: дис. … д-ра техн. наук.
Кемерово, 2007. 306 с.
15. Казанин О. И., Ермаков А. Ю., Ванякин А. Ю. Оценка влияния зон повышенного горного
давления на эффективность отработки угольных пластов на шахте им. Кирова ОАО «СУЭК-Кузбасс» //
ГИАБ. 2014. № 4. С. 18–22.
16. Maleki H., Lawson H. Analysis of geomechanical factors affecting rock bursts in sedimentary
rock formations // Procedia Engineering. 2017. No. 191. P. 82–88. URL: https://doi.org/10.1016/j.
proeng.2017.05.157
17. Nagornov D. O., Kremcheev E. A., Kremcheeva D. A. Research of the condition of regional parts
of massif at longwall mining of prone to spontaneous ignition coal seams // International Journal of Civil
Engineering and Technology. 2019. No. 10(1). P. 876–883.
| УДК 622.831 | DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-70-81 |
Для цитирования: Зубков А. В., Сентябов С. В. Астрофизическая и другие компоненты напряжений горных
массивов // Известия вузов. Горный журнал. 2022. № 3. С. 70–81. DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-70-81
Цели работы – исследование закономерностей формирования напряжений на разных месторождениях, выявление тренда изменения напряжений во времени и уменьшение тяжести последствий техноприродных катастроф в сфере недропользования. Прогноз места и времени проявления горного давления в настоящее время является одной из самых актуальных задач.
Методика исследований включает натурные экспериментальные измерения напряженного состояния массива пород и руд месторождения на доступных глубинах и горизонтах, установление закономерностей роста напряжений с глубиной, а также длительный (с 1990 г.) геодеформационный мониторинг уровня напряжений нетронутого массива пород во времени.
Методология проведения работы – геодеформационный мониторинг в шахтных условиях, статистическая обработка результатов.
Анализ результатов исследований позволил установить закономерности изменения напряженно-деформированного состояния как природных, так и техногенных массивов при ведении горных работ. Анализ опыта ведения горных работ показал, что тектонические нарушения, как правило, являются концентраторами напряжений, вносящими значительную неоднородность в поле напряжений участка массива, что зачастую приводит к возникновению аварийных ситуаций.
Выводы. Приведены обобщенные результаты длительного геодеформационного мониторинга природных напряжений на рудниках Урала, проводимого лабораторией геодинамики и горного давления ИГД УрО РАН в течение последних двадцати лет, которые дали основание предложить новую, более современную структуру поля естественных напряжений с привязкой их изменения во времени. Выявлено, что относительная деформация Земли и земной коры в отдельных циклах не превышает величины 1,43 · 10–4 (что приводит к изменению напряженного состояния массива горных пород на 5–15 МПа), которая предположительно одинакова для всех континентов и везде вызывает аварийные ситуации.
Ключевые слова: напряженное состояние массива; скальные породы; вариации напряжения; астрофизические напряжения; космофизические напряжения; гравитационные напряжения; концентрация напряжений; выработка; выработанное пространство; техногенные напряжения; удароопасность.
Исследования выполнены по государственному заданию № 075-00412-22 ПР, тема № (FUWE-2022-0003), рег. № 1021062010536-3-1.5.1.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Шуплецов Ю. П. Прочность и деформируемость скальных массивов. Екатеринбург: УрО РАН,
2003. 195 с.
2. Зотеев В. Г., Зотеев О. В. Нетипичные деформации бортов глубоких рудных карьеров и меры по
их предотвращению // Горный журнал. 2007. № 1. С. 40–45.
3. Зубков А. В. Геомеханика и геотехнология. Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2001. 335 с.
4. Афанасьев С. Л. Циклическая динамика в природе и обществе // Атлас временных вариаций
природных, антропогенных и социальных процессов. М.: Научный мир, 1998. Т. 1. С. 88–94.
5. Абдусаматов Х. И. Глобальный минимум мощности солнечного излучения приведет к малому
ледниковому периоду. СПб: Нестор-История, 2013. 246 с.
6. Борисенков Е. П., Пасецки В. Н. Тысячелетняя летопись необычных явлений природы. М.:
Мысль, 1988. 522 с.
7. Добрецов Н. Л. Мантийные суперплюмы как причина главной геологической периодичности и
глобальных перестроек: докл. АН СССР. 1977. Т. 357. № 6. С. 797–800.
8. Зубков А. В. Связь геодинамических событий в литосфере с солнечной активностью //
Геотехнологические проблемы комплексного освоения недр: сб. науч. тр. Екатеринбург: ИГД УрО
РАН, 2005. С. 68–74.
9. Зубков А. В., Зотеев О. В., Смирнов О. Ю., Липин Я. И., Худяков С. В., Криницын Р. В.,
Селин К. В., Ершов А. А., Валиуллов Л. Р. Закономерности формирования напряженно-
деформированного состояния земной коры Урала во времени // Литосфера. 2010. № 1. С. 84–93.
10. Зубков А. В. Периодическое расширение и сжатие Земли как вероятный механизм природных
катаклизмов // Литосфера. 2013. № 2. С. 145–156.
11. Зубков А. В., Селин К. В., Сентябов С. В. Закономерности формирования напряженного
состояния массива горных пород в верхней части земной коры // Литосфера. 2015. № 6. С. 116–129.
12. Зубков А. В. Закон формирования природного напряженного состояния земной коры //
Литосфера. 2016. № 5. С. 146–151.
13. Зубков А. В., Сентябов С. В. Деформация земной коры, способы изучения, закономерности,
проблемы // Литосфера. 2020. № 6. C. 863–872. DOI: 10.24930/1681-9004-2020-20-6-863-872
14. Timonin V. V., Kondratenko A. S. Process and measuring equipment transport in uncased boreholes //
Journal of Mining Science. 2015. Vol. 51. No. 5. P. 1056–1061.
15. Jianju Du, Xiang huiQin, Qingli Zeng, Luqing Zhang, Qunce Chen, Jian Zhou, Wen Meng. Estimation
of the present-day stress field using in-situ stress measurements in the Alxa area, Inner Mongolia for China's
HLW disposal // Engineering Geology. 2017 (March). Vol. 220. P. 76–84.
16. Yang Z.-S., Peng F.-L., Qiao Y.-K., Hu Y.-Y. A new cryogenic sealing process for the launch and
reception of a tunnel shield // Tunnelling and Underground Space Technology. 2019. No. 85. P. 406–417.
17. Hu X., Fang T., Chen J., Ren H., Guo W. A large-scale physical model test on frozen status in freeze-sealing
pipe roof method for tunnel construction // Tunnelling and Underground Space Technology. 2018. No. 72. P. 55–63.
18. Rib S. V. The influence of rock interlayer location on the stress-strain state of the rock massif near
the underground mine // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018. Vol. 206. P. 1–4
(012011). URL: http://library.sibsiu.ru
19. Gell E. M., Walley S. M., Braithwaite C. H. Review of the validity of the use of artificial specimens for
characterizing the mechanical properties of rocks // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2019. No. 3. P. 1–13.
20. Hong K., Han E., Kang K. Determination of geological strength index of jointed rock mass based on
image processing // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2017. No 9. P. 702–708.
21. Kong L., Ostadhassan M., Li C., Tamimi N. Rock physics and geomechanics of 3D printed rocks //
ARMA: 51st U. S. Rock Mechanics. Geomechanics Symposium, San Francisco, California, USA. 2017. P. 1–8.
22. Zubkov A. V., Sentiabov S. V. Rock pressure control methods based on detected regularities of stress
formation in mining structures. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Gornyi zhurnal = News of the Higher
Institutions. Mining Journal. 2021. No. 2. P. 14–25. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-2-14-25
| УДК 622.822.22 | DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-95-103 |
Введение. Эндогенные пожары – весьма распространенный и при этом один из самых сложных видов аварий в горнодобывающей промышленности. Основной причиной эндогенных пожаров является окисление горючей породы кислородом. Действующие пожары значительно усложняют ведение горных работ, приводят к потере подготовленных к выемке запасов угля, дорогостоящей угледобывающей техники, наносят огромный экономический ущерб, связанный с проведением работ по тушению пожаров. Запожаренные зоны являются источниками выделения в атмосферу вредных для дыхания газов, поэтому весьма существенен также экологический вред. Ввиду того что эндогенные пожары трудно предсказать и прогнозировать, особенно на начальных стадиях, их изучение является актуальным для ученых ведущих научно-исследовательских институтов горной промышленности.
Цель работы. Исследовать и проанализировать эффективность георадиолокационного метода для диагностирования зон самовозгорания породоугольного массива.
Методология. Для оценки эффективности георадиолокационного метода проведены натурные экспериментальные исследования по распознаванию и локализации очагов подземных пожаров. Для определения информативности данного метода проведено бурение скважин и сопоставление геологических данных с результатами георадиолокационного исследования.
Результаты. Приведен результат визуального осмотра участка действующего подземного возгорания для предварительного определения областей горения. Методом георадиолокационного зондирования по расположению характерных аномальных зон на радиограммах пожара диагностированы очаги возгорания по глубине и в плане. Осуществлены работы по бурению скважин для изучения литологического строения массива, а также выполнено дополнительное георадиолокационное зондирование, уточняющее ширину пожара в плане.
Выводы и область применения результатов. Георадиолокационный метод позволяет получить оперативные данные о месторасположении очагов самовозгорания углепородного массива и их размерах. Применение данной технологии способствует своевременному принятию мер по предотвращению развития подземных пожаров на территории поверхностных комплексов шахт и разрезов.
Ключевые слова: эндогенный пожар; самовозгорание угля; георадиолокационное зондирование; очаг возгорания; горение углепородного массива; контрольное бурение.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Сидоренко А. А. Эндогенная пожароопасность шахт Кузбасса // Записки горного журнала. 2014.
Т. 207. С. 66–69.
2. Портола В. А., Галсанов Н. Л. Повышение эффективности применения азота для подавления
самовозгорания угля // Вестник КузГТУ. 2011. № 5. C. 59–63.
3. Цибаев С. С., Кравченко И. А., Зорков Д. В. Совершенствование методов прогноза эндогенной
пожароопасности на угольных шахтах // Вестник КузГТУ. 2020. № 2. C. 67–74.
4. Bigliardi A. P., Fernandes C. L. F., Pinto E. A. Blood markers among residents from a coal mining
area // Environmental Science Pollution Reseach. 2021. Vol. 28(2). P. 1409–1416.
5. Завиркина Т. В. Анализ статистики эндогенных пожаров на угольных шахтах России // Горные
науки и технологии. 2014. № 1. С. 30–36.
6. Lin Q., Wang S., Song S., Liang Y., Ren T. Analytical prediction of coal spontaneous combustion
tendency: velocity range with possibility of self-ignition // Fuel Processing Technology. 2017. Vol. 159.
P. 38–47.
7. Onifade М., Genc В. Spontaneous combustion of coals and coal-shales // International Journal of
Mining Science and Technology. 2018. Vol. 28. P. 993–940.
8. Rosema A., Guan Y., Veld H. Simulation of spontaneous combustion, to study the causes of coal fires
in the Rujigou Basin // Fuel. 2001. No. 80(1). P. 7–16.
9. Deng J., Xiao Y., Li Q., Lu J., Wen H. Experimental studies of spontaneous combustion and anaerobic
cooling of coal // Fuel. 2015. No. 157. P. 261–269.
10. Deng J., Lei C., Xiao Y., Cao K., Ma L., Wang W., Laiwang B. Determination and prediction on «three
zones» of coal spontaneous combustion in a gob of fully mechanized caving face // Fuel. 2018. No. 211.
P. 458–470.
11. Портола В. А., Лабукин В. И. Обнаружение ранней стадии процесса самовозгорания угля в
шахтах. Томск: ТПУ, 2011. 133 с.
12. Такранов Р. А. Геологические и природные факторы эндогенных пожаров на угольных карьерах.
М.: ЗАО «Геоинформмарк», 2000. 69 с.
13. Брагина П. С. Самовозгорание угольных отвалов в Кемеровской области // Вестник Кузбасской
государственной педагогической академии. 2013. № 4. С. 57–64.
14. Новоселов С. В., Попов В. Б., Голик А. С. Оценка риска возникновения эндогенных пожаров в
угольных шахтах // Уголь. 2020. № 5. С. 21–25.
15. Простов С. М., Прошкина К. В., Хадизова И. Г. Способы и устройства для предотвращения
эндогенных пожаров (аналитический обзор). Кемерово: КузГТУ, 2012. 236 с.
Наша электронная почта:
Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.