• Лель Юрий Иванович
• Исаков Сергей Владимирович
• Ганиев Руслан Салаватович
• Буднев Алексей Борисович
• Глебов Игорь Андреевич

УДК 622.684:629.3

DOI: 10.21440/0536-1028-2020-7-21-32

Скачать

Цель работы – обоснование оптимальных уклонов автодорог при эксплуатации полноприводных автосамосвалов и разработка аналитического метода расчета объема дополнительного разноса нерабочих бортов карьера от размещения автотранспортных коммуникаций при вскрытии глубоких кимберлитовых карьеров трассами спиральной формы.
Актуальность исследования. Переход на вскрытие крутонаклонными автосъездами при использовании полноприводных автосамосвалов является одним из основных направлений повышения эффективности отработки глубоких кимберлитовых карьеров. В связи с этим весьма актуальными становятся вопросы обоснования уклонов автодорог и разработка метода расчета дополнительного разноса бортов карьера от размещения автотранспортных коммуникаций.
Методика проведения исследований. При обосновании уклона автодорог для полноприводных автосамосвалов использовался физический принцип наименьшего действия, тягово-динамические, тормозные и топливные характеристики самосвалов, а также экспериментальные данные. Введено новое понятие «удельное действие». Оптимальный уклон по критерию удельного действия соответствует минимальным энергозатратам на подъем горной массы при максимальной производительности транспортных средств. Разработанный аналитический метод расчета объема дополнительного разноса бортов карьера характеризуется комплексным учетом основных технологических параметров вскрытия. Предложен графический метод определения угла нерабочего борта карьера, являющегося контролируемым параметром при вскрытии крутонаклонными автосъездами.
Результаты. Установлено, что оптимальные значения уклонов по физическому критерию удельного действия определяются зависимостями КПД трансмиссии, скоростей движения и
удельного расхода топлива полноприводными автосамосвалами от суммарного сопротивления движению на уклонах. Для автосамосвалов CAT-745С оптимальные значения уклонов автодорог со щебеночным покрытием находятся в диапазоне 0,18–0,24. Установлены закономерности влияния основных горнотехнических факторов на объем дополнительного разноса бортов от размещения автотранспортных коммуникаций. Наибольшее влияние на объем разноса оказывает глубина карьера, уклон спиральных автосъездов и мощность рудного тела. При увеличении мощности рудного тела влияние уклона снижается. Таким образом, внедрение крутонаклонного вскрытия в первую очередь рекомендуется на кимберлитовых карьерах при разработке рудных тел небольшой мощности.
Область применения результатов. Полученные результаты рекомендуется использовать в практике проектирования и эксплуатации глубоких кимберлитовых карьеров при внедрении полноприводных автосамосвалов. Результаты могут найти применение на рудных карьерах при вскрытии глубоких горизонтов спиральными автосъездами.

Ключевые слова: карьер; глубина карьера; полноприводный автосамосвал; уклон автосъезда;
принцип наименьшего действия; расход топлива; дополнительный разнос борта; угол откоса
борта; мощность рудного тела.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Акишев А. Н., Костырин В. Ф. Оптимизация проектных решений по отработке карьера
«Юбилейный» // Горный журнал. 2000. № 7. С. 33–35.
2. Чантурия В. А., Трубецкой К. Н., Каплунов Д. Р., Чаадаев А. С., Махрачев А. Ф. Комплексные
исследования и внедрение инновационных геотехнологий добычи и глубокой переработки
кимберлитов // Горный журнал. 2011. № 1. С. 10–13.
3. Акишев А. Н., Лель Ю. И., Ильбульдин Д. Х., Мусихина О. В., Глебов И. А. Технологические
решения по вскрытию и отработке глубоких горизонтов Нюрбинского карьера АК «АЛРОСА» //
Известия вузов. Горный журнал. 2017. № 7. С. 4–12.
4. Акишев А. Н., Лель Ю. И., Бокий И. Б., Исаков С. В., Глебов И. А. Инновационная технология
открытой разработки кимберлитовых месторождений с изменяемой геометрией нерабочих бортов //
Известия вузов. Горный журнал. 2018. № 8. С. 5–16.
5. Haiyong T., Yanhua S., Wenming Z., Chun J. Slip ratio control for articulated dump truck based on
fuzzy sliding mode // 2011 Int. Conf. on Consumer Electronics, Communications and Networks, CECNet
2011 – Proceedings. 2011. P. 4404–4407.
6. Мариев П. Л., Егоров А. Н., Войтов В. Т. Особенности работы карьерных самосвалов в
условиях глубоких карьеров и повышенных уклонов // Горный журнал. 2011. № 10. С. 63–66.
7. Brown D., Heather R. Development of off-highway articulated dump trucks // SAE Technical Paper,
D. J. B. Engineering Ltd. 1979. 12 c.
8. Зырянов И. В., Цымбалова А. И. Испытания САТ-740 В на крутонаклонных съездах карьера
«Удачный» АК «АЛРОСА» // Горное оборудование и электромеханика. 2013. № 9. С. 22–25.
9. Лель Ю. И., Горшков Э. В., Ермолаев А. И., Ворошилов Г. А., Неволин Д. Г., Довженок А. С.
Обоснование оптимальных уклонов автодорог при разработке нагорно-глубинных карьеров //
Известия вузов. Горный журнал. 2012. № 2. С. 5–12.
10. Веретенников В. Г., Синицын В. А. Метод переменного действия. М.: Физматлит, 2005. 272 с.
11. Артамонов М. Д., Иларионов В. А., Морин М. М. Теория автомобиля и автомобильного
двигателя. М.: Машиностроение, 1968. 283 c.
12. Вилкул Ю. Г., Слободянюк В. К., Максимов И. И. Теоретические основы определения
объемов горнокапитальных работ при вскрытии глубоких карьеров трассами спиральной формы //
ГИАБ. 2007. № 7. С. 17–23.

Поступила в редакцию 3 августа 2020 года

• Матниязова Галина Икромовна
• Хайдина Мария Павловна

УДК 550.8.013

DOI: 10.21440/0536-1028-2020-7-41-48

Скачать

Введение. Извлечение метана из угольных пластов повышает экономическую эффективность добычи угля, а также является одной из главных мер по снижению рисков, возникающих при разработке угольных месторождений.
Целью исследования являлась оценка влияния вмещающих пород с различными фильтрационно-емкостными свойствами на динамику добычи метана из угольных пластов до и после проведения ГРП (гидравлический разрыв пласта).
Методология. С использованием программных комплексов построена модель угольного пласта как комплексного месторождения двух ископаемых – угля и газа – и рассчитаны варианты добычи газа с воздействием на пласт и без воздействия на пласт. В пакете прикладной программы Petrel (Shlumberger) построена модель угольного пласта с трещиной ГРП.
Результаты. Установлено, что миграция газа из угольной матрицы во вмещающие близлежащие породы происходит по системе трещин в период добычи газа. Применение технологии ГРП положительно влияет на динамику добычи газа из угольных пластов. После проведения ГРП выявлен рост миграции десорбированного газа во вмещающие прослои. Результаты исследований миграции угольного метана в близлежащие породы показали, что вмещающие породы можно рассматривать как транспортные пути при добыче метана из угольных пластов.

Ключевые слова: угольный пласт; адсорбция; ГРП; вмещающая порода; двойная пористость; миграция угольного газа.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Малинникова О. Н. Условия образования метана из угля при разрушении // ГИАБ. 2001. № 5. С. 95–99.
2. Захаров А. Г. Адсорбция реальных газов и ее взаимосвязь с параметрами их состояния // Химия твердого топлива. 2006. № 3. С. 53–67.
3. Эттингер И. Л. Необъятные запасы и непредсказуемые катастрофы. М.: Наука, 1988. 175 c.
4. Rogers R. E., Rudi E. Coalbed methane. Principle & Practice, 3rd edition. Oktibbeha Publishing Co. 2007. 510 p. URL: https://ru.scribd.com/doc/140765110/Coalbed-Methane-Principle-Practice.
5. Jeffrey R. G., Enever J. R., Ferguson T., and Bride J. Small-scale hydraulic fracturing and mineback experiments in coal seams. Proc. International Coalbed Methane Symposium. Vol. I. Birmingham, Alabama (May 1993). P. 79–88.
6. Morales H. and Davidson S. Analysis of coalbed hydraulic fracturing behavior in the bowen basin (Australia). Proc. International Coalbed Methane Symposium. Vol. I. Birmingham, Alabama (May 1993). P. 99–109.
7. Layne A. W. and Byrer C. W. Analysis of coalbed methane stimulations in the warrior basin. Alabama. SPEFE (September 1988) 3. No. 3. P. 663–669.
8. Баренблатт Г. И., Ентов В. Н., Рыжик В. М. Теория нестационарной фильтрации жидкости и газа. М: Недра, 1972. 288 с.
9. Krevelen van D. W. Coal. Coal Science and Technology 3. Elsevier Scientific Publishing Co., New York (1981). 407 p.
10. Schuyer J., Dijkstra H., and van Krevelen D. W. Fuel. 33 (1954) P. 409.
11. McBane R. A. (ed.) Quarterly review of methane from coal seams technology (June 1987) 3. No. 1. P. 38.
12. Penny G. S. and Conway M. W. Coordinated studies in support of hydraulic fracturing of coalbed methane. Annual report. GRI Contract No. 5090-214-1983 (April 1992) P. 73–74.
13. Roberto Aguilera. Naturally fractured reservoirs and their link to tight and shale petroleum reservoirs. SPE Latin American and Caribbean Petroleum Engineering Conference, 27–31 July 2020, Virtual.
14. Hani Qutob, Micheal Byrne. Formation damage in tight gas reservoirs. SPE European Formation Damage Conference and Exhibition, 3–5 June 2015, Budapest, Hungary.
15. Chen Guo, Yucheng Xia, Dongmin Ma. Geological conditions of coalbed methane accumulation in the Hancheng area, southeastern Ordos Basin, China: implications for coalbed methane high-yield potential. Energy Exploration & Exploitation. 2019; 37(3): 922–944. DOI: 10.1177/0144598719838117
16. Xia P., Zeng F., Song X., Li K., Wang J., Feng S., Sun B. Geologic structural controls on coalbed methane content of the no. 8 coal seam, Gujiao Area, Shanxi, China. Applied Ecology and Environmental Research. 2017; 15(1): 51–68.
17. Shu Tao, Shida Chen, Zhejun Pan. Current status, challenges, and policy suggestions for coalbed methane industry development in China: a review. Energy Science & Engineering. Published by the Society of Chemical Industry and John Wiley & Sons Ltd, 2019. P. 1059–1074.

Поступила в редакцию 12 марта 2020 года

• Кантемиров Валерий Даниилович
• Чиркин Алексей Александрович

УДК 622.271.3.001.63:621.926.2

DOI: 10.21440/0536-1028-2020-7-33-40

Скачать

Введение. На современных горнодобывающих предприятиях в России и за рубежом широко применяется открытый способ разработки рудных полезных ископаемых. При этом эффективно используется циклично-поточная технология c передвижными дробильно-перегрузочными установками (ПДПУ) различной конструкции. Цель работы. Обоснование методики проектирования передвижных дробильно-перегрузочных установок.
Методология. Работа проектировщиков и конструкторов по выбору типа компоновочной схемы ПДПУ и элементов ее конструкции, а также по совершенствованию установки в целом в значительной мере затруднена из-за отсутствия единого методического подхода к проектированию передвижных дробильно-перегрузочных установок в модульном (блочном) исполнении. Многовариантность разработанных компоновочных решений передвижных дробильно-перегрузочных установок требует формулирования общих принципов, предъявляемых к проектированию установок данного типа. В статье выполнены анализ конструкций ПДПУ и обоснование оптимальной компоновочной схемы установки в модульном исполнении в составе транспортной схемы карьера.
Результаты. Выполненные исследования, в том числе в ИГД УрО РАН, позволили разработать исходные требования к проектированию установок данного типа, в соответствии с которыми конструкторами производственного объединения «Уралмашзавод» был разработан технический проект передвижной установки ПДПУ-2000 производительностью 2000 м3/ч, состоящей из трех модулей на базе конусной дробилки ККД 1500/180.
Выводы. К перспективным конструкциям ПДПУ в модульном исполнении, разрабатываемым в настоящее время, следует отнести двух- и трехмодульные установки, оснащаемые щековыми и конусными дробилками крупного дробления. Перенос на новое место модулей установки производится с помощью многоцелевого гусеничного транспортера грузоподъемностью до 1000 т. К этим типам ПДПУ в последнее время проявляется повышенный интерес, о чем свидетельствует большое количество запатентованных технических решений.

Ключевые слова: передвижная дробильно-перегрузочная установка; конусная дробилка; производительность; гусеничный транспортер; ленточный конвейер; открытые горные работы.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Яковлев В. Л. Состояние, проблемы и пути совершенствования открытых горных разработок // Горный журнал. 2009. № 11. С. 11–14.
2. Яковлев В. Л. Перспективные решения в области циклично-поточной технологии глубоких карьеров // Горный журнал. 2003. № 4/5. С. 51–56.
3. Яковлев В. Л. Некоторые перспективные направления исследований в области карьерного транспорта // Матер. междунар. науч.-техн. конф. по карьерному транспорту. Екатеринбург, 2002. С. 15–20.
4. Фаддеев Б. В., Чапурин Н. А. Дробильные установки на карьерах. М.: Недра, 1981. 161 с.
5. Sassos M. P. In pit crushing and conveying sistems // Engineering and Mining Journal. 1984. Vol. 85. Nо. 4. P. 46–59.
6. Muller G. Shenkung der betriebsconsten im Festgesteein – Tagebau durch Einsatz von BrecherBand System // Fordern und Heben. 1986. Bd. 36. N 8. S. 556–559.
7. Engineering Contractors // Mining Magazin. 1998. Vol. 179. Nо. 2. P. 75.
8. Marek T. M. In-pit crushing and conveying-mine planning and operations // Skillings Mining Review. 1985. Vol. 74. No. 22. P. 6–10.
9. Utley R. W. In-pit crushing. In: SME Mining Engineering Handbook, 3rd ed. P. Darling, ed. Society for Mining, Metallurgy and Exploration, 2011. P. 941–957.
10. Londono J. G., Knights P., and Kizil M. Review of in-pit crusher conveyor (IPCC) application. In: 2012 Australian Mining Technology Conference. 2012. P. 63–82.
11. Чиркин А. А. Опыт проектирования и внедрения передвижных дробильно-перегрузочных установок для открытых горных работ // Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности: сб. тр. XIV Междунар. науч.-техн. конф. Чтения памяти В. Р. Кубачека / УГГУ. Екатеринбург, 2016. С. 208–211.
12. Дробильно-перегрузочная установка: пат. 2168631 Рос. Федерация. МПК7 Е 21 С 41/26, В 02 С 21/02. № 98100368/03; заявл. 05.01. 98; опубл. 10.06.01. Бюл. № 16. 3 с.
13. Чиркин А. А., Кантемиров В. Д. Технологические аспекты эксплуатации передвижных дробильно-перегрузочных установок на открытых горных работах // Тяжелое машиностроение. 2003. № 8. С. 28–32.
14. Кантемиров В. Д. Технологические особенности освоения новых сырьевых баз // ГИАБ. 2014. № 6. С. 369–373.

Поступила в редакцию 26 февраля 2020 года

• Харисов Тимур Фаритович
• Мельник Виталий Вячеславович
• Замятин Алексей Леонидович

УДК 550.8.05

DOI: 10.21440/0536-1028-2020-7-49-55

Cкачать

Введение. Геофизические методы исследования массива горных пород являются одним из наиболее эффективных способов решения различных задач в горном деле и широко применяются в горной, газовой и нефтяной промышленности, а также в науке. Они позволяют дистанционно вести поисковые и поисково-оценочные работы, выявлять структурные неоднородности, пустоты, зоны контактов различных сред в массиве горных пород с достаточно высокой точностью. В настоящей работе представлен пример решения задачи, заключающейся в поиске упавшего и расклиненного проходческого трехъярусного полка в эксплуатируемом стволе.
Методика проведения исследований. Для поисков были применены следующие геофизические методы: метод спектрального сейсмопрофилирования, метод георадарного зондирования. Метод спектрального сейсмопрофилирования основан на использовании зависимости между спектральным составом колебательного процесса, возникающего при ударном воздействии на обнаженную поверхность горного массива, и структурным строением этого массива. Основой метода георадарного зондирования является отражение электромагнитной волны от границ между средами, имеющими различные электрофизические свойства.
Результаты исследований. Использование геофизических методов позволило выявить следующие границы расположения металлического полка, заваленного горной массой в вертикальном стволе: 5,5–6,0 м, 10,5–11,0 м, 15 м. Совмещенные результаты двух методов измерений и их сравнительный анализ показывают достаточно высокую сходимость, а значит, подтверждается и достоверность полученных результатов. Разведочное бурение наклонных скважин из горизонтальной выработки подтвердило полученные результаты.

Ключевые слова: георадар; геофизические исследования; пробка; ствол шахты; горный массив; спектральное сейсмопрофилирование.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Андрианов С. В. Мониторинг состояния заобделочного пространства горных выработок ме-
тодом георадиолокации // ГИАБ. 2019. № 5. С. 124–132.
2. Гапонов Д. А., Фоменко Л. Н., Шеремет Р. Д. Применение георадара для контроля качества
закрепления грунтов // Инженерный вестник Дона. 2016. № 3(42). С. 68.
3. Серегин М. Ю. Перспективы развития георадиолокации // Наука и бизнес: пути развития.
2012. № 5(11). С. 70–72.
4. Носкевич В. В., Федорова Н. В. Использование метода георадиолокации для исследований
древнего медного рудника «Воровская яма» на Южном Урале // Известия Уральского государствен-
ного горного университета. 2018. № 4(52). С. 61–67.
5. Калашник А. И., Дьяков А. Ю. Георадарное исследование геолого-структурного строения
рабочего уступа карьера // Известия вузов. Горный журнал. 2015. № 6. С. 73–78.
6. Fischanger F., Morelli G., Ranieri G., Santarato G., Occhi M. 4D crossborehole electrical resistivity
tomography to control resin injection for ground stabilization: a case history in Venice (Italy) // Near
Surface Geophysics. 2013. Vol. 11. P. 41–50.
7. Santarato G., Ranieri G., Occhi M., Morelli G., Fischanger F., Gualerzi D. Three-dimensional
Electrical Resistivity Tomography to control the injection of expanding resins for the treatment and
stabilization of foundation soils // Engineering Geology. 2011. Vol. 119. P. 18–30.
8. Elsayed I. S., Alhussein A. B., Gad E., Mahfooz A. H. Shallow seismic refraction, two-dimensional
electrical resistivity imaging, and ground penetrating radar for imaging the ancient monuments at the
Western Shore of old Luxor City, Egypt // Archaeological Discovery. 2014. Vol. 2. No. 2. P. 31–43.
9. Conyers L. B. Ground-penetrating radar for geoarchaeology. Analytical methods in earth and
environmental science. N. Y.: Wiley, 2016. 160 p.
10. Харисов Т. Ф., Замятин А. Л., Ведерников А. С. Особенности ликвидации ствола шахты
им. С. М. Кирова Турьинского медного рудника // Проблемы недропользования. 2015.
№ 2(5). С. 19–24.
11. Харисов Т. Ф., Замятин А. Л., Ведерников А. С. Инженерно-геофизические исследования
при ликвидации ствола шахты им. С. М. Кирова Турьинского медного рудника // ГИАБ. 2016. № 3.
С. 350–357.
12. Мельник В. В., Замятин А. Л. Исследование структурных особенностей массива горных по-
род подземных сооружений // Известия вузов. Горный журнал. 2008. № 8. С. 165–171.
13. Мельник В. В. Применение метода спектрального сейсмопрофилирования для оценки гео-
механического состояния массива горных пород вокруг шахтных выработок // ГИАБ. 2005.
№ 10. С. 69–74.
14. Гликман А. Г. Применение спектрально-сейсморазведочного профилирования (ССП) для
поисков месторождений полезных ископаемых // Геология, геофизика и разработка нефтяных и
газовых месторождений. 2001. № 3. С. 31–35.
15. Набатов В. В. Повышение эффективности георадиолокационного обследования конструк-
ций тоннелей метрополитенов за счет уменьшения помехового влияния прямой волны // ГИАБ.
2014. № S1. С. 43–55.