• Кузин Алексей Васильевич
• Коломеец Игорь Константинович

Для цитирования: Кузин А. В., Коломеец И. К. Комплексное геолого-геофизическое исследование долины реки Тагил в среднем ее течении // Известия вузов. Горный журнал. 2021. № 6. С. 24–31. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-6-24-31

Актуальность. Комплексные геолого-геофизические исследования мостового перехода в районе пос. Махнево рассмотрены в системе геологического строения восточного склона Урала. Цель работы – исследование литологического строения подрусловой части долины, определение физико-механических характеристик грунтов, исследование комплекса террас речной долины.
Результаты. Исследованы отметки рельефа вкрест речной долины, выделены четыре основных уровня площадок речных террас, типичных для рек восточного склона Урала. Выделен неравновесный участок речного русла с каньонообразной формой долины над зоной неотектонических воздыманий. По геологическим и геофизическим данным исследован геологический разрез поймы и русловой части реки. Установлено изменение физических свойств глауконитовых песчаников и глин палеогенового возраста в современной подрусловой части речной долины. На участке строительства нового моста вблизи существующего песчаногравийного месторождения выявлены слои песков и глауконитовых песчаников, которые могут быть введены в разработку.
Выводы. Долина р. Тагил в среднем ее течении имеет типичный для рек восточного склона Урала комплекс террас, палеорусло врезано в слой глауконитовых песчаников палеогенового возраста, в подрусловой части выявлено изменение физических свойств песчаников и глин, присутствие гипогенных минералов. Это признаки возможных неотектонических процессов в толще кайнозойских и четвертичных отложений.

Ключевые слова: речные террасы; неотектоника; физические свойства горных пород; физико-механические свойства горных пород.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Барышников Г. Я., Платонов С. Г., Скрипко В. В. Методические рекомендации для практических занятий по общей геоморфологии. Барнаул: АГУ, 2004. 26 с.
2. Сигов А. П. Речные террасы восточного склона Среднего Урала // Материалы по геоморфологии Урала. Вып. 1. М.–Л.: Госгеолиздат, 1948. С. 197–214.
3. Умова Л. А., Цаур Г. И., Шатров В. П. Палеогеография восточного склона Урала и Зауралья в меловое и палеоценовое время. Свердловск: ИГГ УрО РАН, 1968. 83 с.
4. Шакиров А. В. Физико-географическое районирование Урала. Екатеринбург: УрО РАН, 2011. 618 с.
5. Иванов Т. И., Шуб В. С. Геоморфология речных долин восточного склона Среднего и Южного Урала // Материалы по геоморфологии. Вып. 2 / под ред. И. П. Герасимова. М.: Недра, 1971. С. 29–41.
6. Стефановский В. В. Аллювиальный режевской комплекс второй половины позднего неоплейстоцена рек Среднего Урала и Зауралья // Уральский геологический журнал. 2004. № 2. С. 23–46.
7. Стефановский В. В. Плиоцен и квартер Восточного склона Урала и Зауралья. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2006. 233 с.
8. Сигов А. П. Металлогения мезозоя и кайнозоя Урала. М.: Недра, 1969. 296 с.
9. Кисин А. Ю., Коротеев В. А. Блоковая складчатость и рудогенез. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2017. 349 с.
10. Кузнецов В. Ю. Радиохронология четвертичных отложений. СПб: Комильфо, 2008. 312 с.
11. Никольская М. В., Климанов В. А., Борисова О. К. и др. Палеоботанические и палеоклиматические особенности Северной Сибири и северо-востока СССР 50 000–24 000 лет назад // Палеоклиматы и оледенения в плейстоцене. М.: Наука, 1989. С. 126–136.
12. Максимович Н. Г., Меньшикова Е. А., Казакевич С. В., Шлыков В. Г. Минералогия чеганских глин и ее инженерно-геологическое значение // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении: науч. чтения памяти П. Н. Чирвинского: матер. науч. конф. Пермь, 2000. С. 40–43.
13. Кузин А. В. Геофизические исследования Сухоложского полигона в Зауралье. Екатеринбург: УГГГА, 2004. 94 с.
14. Кузин А. В., Шайхуллина О. А. Анализ применения программ интерпретации ВЭЗ для условий крайней западной части Зауралья // Известия вузов. Геология и разведка. 2007. № 2. С. 73–76.
15. Геологическая эволюция и самоорганизация системы вода–порода: в 5 томах. Т. 2: Система вода–порода в условиях зоны гипергенеза / С. Л. Шварцев [и др.]. СО РАН, 2007. 389 с.

• Горшков Николай Иванович
• Краснов Михаил Александрович
• Жданова Светлана Мирзахановна

Для цитирования: Горшков Н. И., Краснов М. А., Жданова С. М. Напряженно-деформированное состояние и устойчивость бортов карьера Унгличикан // Известия вузов. Горный журнал. 2021. № 6. С. 42–56. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-6-42-56

Цель статьи – выявить особенности формирования напряженно-деформированного состояния и оценить устойчивость бортов карьера Унгличикан и откосов его отвалов на основе расчетов, анализа и оценок по сертифицированной программе метода конечных элементов GenIDE32. Во введении приводится описание особенностей природно-техногенных условий местоположения объекта исследования и геологической истории слагающих его горных пород.
Актуальность исследования определяется сложностью решения проблем проектирования глубоких и высоких горных сооружений, необходимостью учета технологии их возведения, определения их напряженно-деформированного состояния, а также устойчивости их элементов.
Методология выполнения численных расчетов, анализа и оценок напряженно-деформированного состояния системы «сооружение–геосреда» заключается в использовании всех средств интерфейса программы: значений, уровней значений, изолиний и графиков различных величин, в том числе графиков траекторий изменения напряженно-деформированного состояния в пространстве инвариантов тензора напряжений и относительных деформаций.
Результаты расчетов представлены как возможности программы в графическом показе последовательного формирования оползневых тел в бортах карьера и откосов отвалов с вертикальными трещинами. Окраска уровней значений величин фиксирует контуры оползневых тел, а соответствующая штриховка конечных элементов – места образования трещин.
Выводы. Результаты выполненных расчетов показали устойчивость горных сооружений для подобранных геометрических размеров элементов бортов карьера и откосов отвалов.

Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние; устойчивость; грунтовое сооружение; карьер; отвал; поверхность скольжения; метод конечных элементов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Барвашов В. А. Решение «смешанной задачи» и учет влияния разрушения грунта под краями фундамента на поведение сооружения // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2018. № 2. С. 2–5.
2. Горшков Н. И., Краснов М. А. Сравнительная оценка напряженно-деформированного состояния грунтовых сооружений (выемки и насыпи) на основе МКЭ // Строительная механика и расчет сооружений. 2011. № 5. С. 4–11.
3. Горшков Н. И., Краснов М. А. Напряженно-деформированное состояние и устойчивость бортов карьера на основе расчетов МКЭ (плоская и осесимметричная задачи) // Горный журнал. 2014. № 5. С. 37–44.
4. Горшков Н. И., Краснов М. А., Юань Ц., Жданова С. М. Особенности напряженнодеформированного состояния систем «выемка–геосреда» и «насыпь–геосреда» в процессе моделирования их возведения // Транспортные сооружения. 2020. № 2. URL: https://t.-s./today/ PDF/11SATS220.pdf DOI: 10.15862/11SATS220
5. Распределение и корреляция показателей физических свойств горных пород / М. М. Протодьяконов [и др.]. М.: Недра, 1981. 192 с.
6. Прочность и деформируемость горных пород / Ю. М. Карташов [и др.]. М.: Недра, 1979. 269 с.
7. Фадеев А. Б. Метод конечных элементов в геомеханике. М.: Недра, 1987. 221 с.
8. Хуан Я. Х. Устойчивость земляных откосов: пер. с англ. В. С. Забавина. М.: Стройиздат, 1988. 240 с.
9. Шахунянц Г. М. Железнодорожный путь. М.: Транспорт, 1987. 479 с.
10. Terzagi K. Theoretical soil mechanics. New York: Wiley, 1943. 510 p.
11. Ухов С. Б. Расчет сооружений и оснований методом конечного элемента. М.: МИСИ, 1973. 118 с.
12. Zienkiewicz O. C., Humpheson C., Lewis R. W. Associated and non-associated visco-plasticity and plasticity in soil mechanics // Geotechnique. 1975. No. 4. P. 671–689.
13. Duncan J. M., Dunlop P. Development of failure around excavated slopes // Journal of Soil Mechanics and Foundation Division. 1970. Vol. 96. No. SM2. P. 471–494.
14. Desai C. S. Some aspects of constitute models for geologic media // Third International Conference of Numerical Methods in Geomechanics. Aachen, 2–6 April 1979. P. 299–308.
15. Федоровский В. Г., Ильин С. Г. О коэффициентах запаса // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2015. № 2. С. 2–7.

• Теплухин Владимир Клавдиевич
• Ратушняк Александр Николаевич
• Зенков Валерий Викторович
• Байдиков Сергей Владимирович

Для цитирования: Теплухин В. К., Зенков В. В., Ратушняк А. Н., Байдиков С. В. К вопросу о повышении точности инклинометрии в процессе бурения нефтегазовых скважин // Известия вузов. Горный журнал. 2021. № 6. С. 32–41. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-6-32-41

Введение. В настоящее время в процессе бурения наклонно-направленных скважин на нефть и газ наиболее широко применяется способ инклинометрии, заключающийся в проведении относительно громоздкой и сложной системы последовательных операций преобразования компонент магнитного поля Земли в пропорциональные электрические сигналы с помощью магнитометров, усиления и масштабирования сигналов датчиков, интегрирующего аналогоцифрового преобразования электрических сигналов, определения трех компонент магнитного поля по измеренным выходным сигналам геонавигационных датчиков, дополнительного введения различного рода поправок для определения инклинометрических параметров забоя скважины.
Методология проведения исследований. Основная задача проведенных исследований – повышение точности инклинометрии в процессе бурения наклонно-направленных скважин на нефть и газ, при котором производится точная компенсация помех, наводимых крупными ферромагнитными комплексами, входящими в компоновку низа бурильной колонны, на датчики составляющих магнитного поля инклинометра в режиме online. Разработанный способ повышения точности инклинометрии в процессе бурения наклонно-направленных скважин в режиме текущего времени приводит к тому, что при измерении параметров геометрического положения забоя ствола бурящейся скважины практически нет необходимости в дополнительном введении различного рода поправок.
Результаты и их анализ. Выполнены аналитические исследования структуры системы помех, создаваемых различными магнитными блоками, включенными в компоновку бурильной колонны при монтаже, разработано специализированное устройство для управления процессом инклинометрии при бурении наклонно-направленных скважин. Разработаны относительно простой комплекс технологических приемов, сведенных к введению данных расположения и геометрических параметров магнитных блоков, и рабочая система, включающая микропроцессор и компенсационные соленоиды, что позволяет получить фактические данные пространственного расположения низа бурильной колонны в режиме реального времени.

Ключевые слова: точная инклинометрия; бурение; компоновка низа бурильной колонны; утяжеленные ферромагнитные бурильные трубы; компенсационные соленоиды; электромагнитное поле

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Способ повышения точности инклинометрии в процессе бурения нефтегазовых скважин: заявка на пат. 2005121778 Рос. Федерация. заявл. 20.01.2007; Бюл. № 07.
2. Волков Б. П., Галлямов К. К., Кульчицкий В. В. Строительство и эксплуатация горизонтальных скважин на Самотлорском месторождении // Нефтяное хозяйство. 1997. № 6. С. 41–42.
3. Молчанов А. А. Измерение геофизических и технологических параметров в процессе бурения скважин. М.: Недра, 1983. С. 49–58.
4. Кейн С. А., Трохов В. В. Разработка технико-технологических рекомендаций по повышению качества выполнения проектной траектории наклонно-направленных скважин // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2015. № 1. С. 6–9.
5. Жуков А. И., Чернов Б. С., Базлов М. Н. Эксплуатация нефтяных месторождений. М.: Гостоптехиздат, 1961. С. 103–119.
6. Заикин И. П., Кемпф К. В., Федоров А. И., Сурмин В. А., Львов А. В., Немцов А. А. Опыт бурения многоствольных скважин в Республике Коми // Научно-технический вестник ОАО «НК «Роснефть». 2011. С. 14–15.
7. Фрайя Хосе, Омер Эрве, Пулик Том, Джардон Майкл, Мируш Кайя, Паэс Рамиро, Сотомайор Габриель, Умуджоро Кеннет. Новые подходы к строительству многоствольных горизонтальных скважин // Нефтегазовое обозрение. Весна, 2003. С. 44–67.
8. Кульчицкий В. В., Григашкин Г. А., Ларионов А. С., Щебетов А. В. Геонавигация скважин. М.: МАКС Пресс, 2008. С. 204–312.
9. Модули инклинометрических систем APS. URL: https://all-pribors.ru/opisanie/72596-18-apstechnology (дата обращения: 16.05.2021).
10. Каротаж в процессе бурения. URL: https://rogtecmagazine.com/wp-content/uploads/2014/09/02_LWD-logging-while-drilling-Baker-Hughes-Weatherford-Halliburton-Schlumberger-ge-oil-gasdownhole-tools.pdf (дата обращения: 17.05.2021).
11. Горичка М. В., Кузнецов А. Б., Абзалов З. З., Бевзенко В. А. Замеры высокого разрешения // Бурение и нефть. 2018. № 9. С. 12–17.
12. Григулецкий В. Г., Лукьянов В. Т. Проектирование компоновок нижней части бурильной колонны. М.: Недра, 1990. 302 с.
13. Калинин А. Г., Никитин Б. А., Солодкий К. М., Султанов Б. З. Бурение наклонных и горизонтальных скважин. М.: Недра, 1997. 618 с.
14. Костин Ю. С. Современные методы направленного бурения скважин. М.: Недра, 1981. 152 с.
15. Повалихин А. С., Калинин А. Г., Бастриков С. Н., Солодкий К. М. Бурение наклонных, горизонтальных и многозабойных скважин. 2012. 645 с.
16. Сулакшин С. С. Направленное бурение. М.: Недра, 1987. 272 с.
17. Яновский Б. М. Земной магнетизм. Л.: ЛГУ, 1964. 446 с.
18. Винничук Н. Н., Костров Н. П., Ратушняк А. Н. Применение объемных интегральных уравнений в задачах магнитометрии. Екатеринбург: УрО РАН, 1999. 50 c.
19. Mагниторазведка / под ред. В. Е. Никитского, Ю. С. Глебовского. М.: Недра, 1990. 470 с.
20. Кормильцев В. В., Ратушняк А. Н. Моделирование геофизических полей при помощи объемных векторных интегральных уравнений. Екатеринбург: РФФИ–УрО РАН, 2000. 98 с.
21. Логачев А. А. Магниторазведка. Л.: Недра, 1968. 296 с.

• Косарев Николай Петрович
• Зубов Владимир Владимирович
• Потапов Валентин Яковлевич
• Потапов Владимир Валентинович

Для цитирования: Косарев Н. П., Зубов В. В., Потапов В. Я., Потапов В. В. Влияние силы Кориолиса на кинематику куска в рабочем пространстве измельчителя // Известия вузов. Горный журнал. 2021. № 6. С. 57–64. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-6-57-64

Актуальность работы. Выпускаемые в настоящее время роторные истиратели имеют недостаточную эффективность, которая характеризуется главным образом степенью измельчения. Основная причина сложившейся ситуации заключается в недостаточной изученности процессов, протекающих в лабиринтном роторе встречного удара при измельчении материала, и, как следствие, в недостаточной научной обоснованности методов проектирования. Геометрические параметры и скорость вращения рабочего органа до настоящего времени назначаются эмпирически по принципу подобия, что неминуемо приводит к отклонениям тонины и производительности измельчения от заданных значений. Совершенствование конструкции, позволяющее повысить эффективность работы устройств, невозможно без анализа кинематики куска в канале измельчителя. Особое внимание следует уделить влиянию силы Кориолиса на кинематику куска, что позволит научно обосновать зависимость, определяющую соотношение между конструктивными параметрами и технологическими показателями оборудования.
Методология. В ходе проведенного исследования использовался факторный анализ, синтез данных и методы математического и физического моделирования.
Объект исследования – роторные измельчители для подготовки горной породы к опробованию. Предмет исследования – рабочий процесс роторного измельчителя встречного удара. Задача исследования – повышение эффективности работы роторного измельчителя руды за счет анализа движения частиц в каналах ротора. Методы исследования. Анализ движения частиц в каналах ротора выполнен с использованием положений теоретической механики и теории удара, а в качестве математического аппарата выступает дифференциальное исчисление.
Результаты и выводы. Необходимо на базе анализа предложенной теории движения частиц, основываясь на качественных представлениях процессов в роторе измельчителя встречного удара, сформировать основу для получения количественных зависимостей, предназначенных для конструкторских расчетов. Это позволит совершенствовать методики проектирования и создания роторного измельчителя нового типа. Установлено, что сила Кориолиса снижает относительную скорость куска не более чем на 20,3 % в зависимости от принятых допущений.

Ключевые слова: роторный измельчитель; кинематика куска; геометрия канала; удар; уравнение баланса энергии удара; коэффициент трения; сила Кориолиса; дифференциальные уравнения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Zubov V. V., Simisinov D. I., Akhlyustina N. V., Khazin M. L., Davydov S. Ya. Determination of the parameters of a counterblow grinder // Refractories and Industrial Ceramics. 2018. Vol. 58. No. 5. January. P. 521–524.
2. Afanasev A. I., Simisinov D. I., Potapov V. Ya. Strengthening the blades of a high-speed mixer on the basis of wear curves // Refractories and Industrial Ceramics. 2016. Vol. 56. Issue 5. P. 452–455.
3. Ляпцев С. А., Ахлюстина Н. В. Моделирование движения частицы в измельчителе // Известия вузов. Горный журнал. 2007. № 8. С. 107–110.
4. Ахлюстина Н. В., Зубов В. В. Аэродинамика ротора измельчителя встречного удара // Фундаментальные исследования. 2014. № 8. С. 1279–1282.
5. Levdanskiy E. I., Levdanskiy I. A. Improvement of processes of gribing operation and deslimation of sylvinite ore before flotation // Proceedings of BSTU. 2015. No. 3. P. 99–104.
6. Матвеев А. И., Винокуров В. Р. Изучение эффективности работы центробежной мельницы многократного ударного действия при отрицательных температурах // ГИАБ. 2011. № 10. С. 256–258.
7. Ахлюстина Н. В., Зубов В. В. Управление воздушным потоком в каналах ротора измельчителя встречного удара // Известия вузов. Горный журнал. 2015. № 3. С. 126–132.
8. Угольников А. В., Макаров В. Н., Макаров Н. В. Оптимизация геометрических параметров гидровихревого инерционного стратификатора Вентури // Записки горного института. 2019. Т. 240. С. 638–648.
9. Халкечев К. В., Халкечев Р. К. Математическая модель разрушения поликристаллов при квазистатических и ударных нагрузках // ГИАБ. 2011. Cпец. вып. Методы математического моделирования в горной промышленности. С. 22–26. ISSN 0536-1028 «Известия вузов. Горный журнал», № 6, 2021 63
10. Gazaleeva G. I., Tsherbakova Z. H., Tchervyakov S. A., Ivanova S. P. Modern methods of ultrafine grinding and selective disclosure of minerals // XV Anniversary Balkan Mineral Processing Congress. Bulgaria, 2013. P. 123–127.
11. Блехман И. И., Мышкис А. Д., Пановко Я. Г. Прикладная математика: предмет, логика, особенности подходов. С примерами из механики. М.: ЛЕНАНД, 2018. 376 с.
12. Корчевский А. Н., Назимко Е. И., Серафимова Л. И., Науменко В. Г. Подготовительные процессы при обогащении полезных ископаемых. Дробление, измельчение, грохочение и классификация. Донецк: ДонНТУ, 2017. 180 с.
13. Брагин В. Г., Волков Е. Б., Казаков Ю. М. Теоретическая механика. Екатеринбург: УГГУ, 2018. 249 с.
14. Iskenderov R., Lebedev A., Zacharin A., Lebedev P., Marjin N. Constructive and regime parameters of horizontal impact crusher of grain // Earth and Environmental Science: materials IOP Conf. Series. 2019. No. 403. P. 012057.
15. Thomasa T., Hendriks W., Poelb der Bvan. Size distribution analysis of wheat, maize and soybeans and energy efficiency using different methods for coarse grinding // Animal Feed Sci. and Tech. 2018. No. 240. P. 11–21.