Информационные технологии
Information technology
О сути цифровизации горнотехнических систем
с. 03
В статье приведены результаты осмысления сути цифровизации горнотехнических систем на современном этапе развития науки и техники. Показаны направления цифровизации горнотехнических систем, в которых на сегодняшний день научно-производственными компаниями достигнуты наиболее значимые результаты. Определены имеющиеся недостатки в постановке исследовательских задач в области цифровизации горнотехнических систем. Установлена цель функционирования горнотехнической системы и приведена принципиальная схема. Выявлены ключевые условия достижения цели и обоснована необходимость применения цифровых технологий, как инструмента системы управления, направленной на минимизацию возникающих отклонений фактических значений параметров ведения горных работ от проектных.
устойчивое развитие, глобальные вызовы, патентование, изобретение, горнодобывающий комплекс, интеллектуальная собственность
About the essence of digitalization of mining systems
The article presents the results of understanding the essence of digitalization of mining systems at the present stage of development of science and technology. The directions of digitalization of mining systems are shown, in which the most significant results have been achieved by scientific and production companies to date. The existing shortcomings in the formulation of research tasks in the field of digitalization of mining systems are identified. The purpose of the mining system functioning is established and a schematic diagram is given. The key conditions for achieving the goal are identified and the need for the use of digital technologies as a tool of the management system aimed at minimizing the deviations of the actual values of the parameters of mining operations from the design ones is justified.
sustainable development, global challenges, patenting, invention, mining complex, intellectual property
Роботизация взрывных работ. Предпосылки. Результаты. Возможные перспективы
с. 06
В статье приведены результаты научно-исследовательских работ и промышленных испытаний по созданию роботизированной технологии взрывных работ на открытых горных работах. Предложена идея и варианты реализации роботизированной технологии с использованием жидких взрывчатых растворов, которые обладая большой мощностью и хорошей текучестью, могут оказаться технологически пригодными для этого. Результаты исследований позволят исключить большое число работников из технологического процесса, что обеспечит существенное снижение себестоимости и значительно повысит его безопасность, т.к. присутствие ограниченного числа операторов, управляющих оборудованием и контролирующих его работу предполагается только за пределами опасной зоны.
робот, беспилотная техника, горная промышленность, взрывные работы, жидкие взрывчатые вещества, взрывчатые растворы, промышленные испытания, беспроводная система инициирования взрывчатых веществ, безопасность
Robotization of blasting operations. Background. Results. Possible prospects
The current level of development of science and technology already allows us to start developing robotic explosive technologies for the mining industry, however, we need ideas on how to do this? Based on the analysis of historical prerequisites, the results of scientific research and industrial tests, the idea and options for the implementation of robotic blasting technology in open-pit mining are proposed. The idea of creating a robotic technology of blasting is based on the use of liquid explosive solutions, which, having high power and good fluidity, may be technologically suitable for this. The exclusion of a large number of workers from the technological process will provide a significant reduction in cost and significantly increase its safety, since the presence of a limited number of operators operating equipment and controlling its operation is assumed only outside the danger zone. The introduction of robotization of the most dangerous mining processes will push specialists to develop and implement fundamentally new explosive technologies, which were impossible to allow in the presence of people in principle.
robot, unmanned equipment, mining, blasting, liquid explosives, explosive solutions, industrial tests, wireless explosives initiation system, safety
Минерально-сырьевые ресурсы
Mineral-source of raw materials
Перспективы освоения и переработки железосодержащего сырья южного Урала
с. 12
В статье приведены результаты исследований по переработке перспективного сырья для металлургических предприятий, таких как титаномагнетитовые руды и металлургические шлаки. Установлено, что предлагаемая схема глубокой переработки сталеплавильных шлаков позволяет получить магнитный продукт с высокими технологическими показателями обогащения пригодный для металлургических предприятий, полученный немагнитный продукт может быть использован в строительстве, либо как закладочная смесь для шахт. Определено, что перспективным железосодержащим сырьем являются титаномагнетитовые руды, разработка технологии обогащения, которых значительно снизит дефицит железорудного сырья для металлургических предприятий Южного Урала, а именно на ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ПАО «ММК»). Выявлено, что разработанная технология по обогащению титаномагнетитовых руд позволяет получить железованадиевый концентрат с массовой долей железа более 63,0% и диоксида титана менее 5,0%, который может быть использован в шихте для металлургического передела, а также кондиционный ильменитовый концентрат с массовой долей диоксида титана более 50,0%. Результаты исследований могут быть полезными при переработке металлургических шлаков и при обогащении титаномагнетитовых руд.
конвертерные шлаки, титаномагнетитовая руда, магнитная сепарация, обогащение, закладочная смесь, переработка
Prospects for the development and processing of iron-containing raw materials of the southern Urals
Development of technologies for the enrichment of iron-containing raw materials to expand the own raw material base of the ferrous metallurgy enterprises of the Southern Urals. The development of effective technologies for processing metallurgical slags and titanium-magnetite ores ensures the production of high-quality concentrates, which will solve problems with the raw material base of metallurgical enterprises.
converter slags, titanium magnetite ore, magnetic separation, enrichment, filling mixture, processing
Техника и технология недропользования
Methods and technology of mineral resources exploration
Технология отработки месторождений, склонных к динамическим проявлениям
с. 18
В статье приведены результаты исследований по созданию новой технологии подземной разработки рудных месторождений, повышающих эффективность и безопасность горных работ. Установлено, что отработка мощных пологих и наклонных удароопасных рудных месторождений возможна камерной системой разработки с выемкой запасов под искусственной кровлей и закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. При этом нормативная прочность искусственной кровли при всех составах твердеющей смеси не должна быть ниже 4 МПа. Определена методика расчета необходимой толщины несущего свода искусственной кровли, обеспечивающей его устойчивость и прочность. При этом установлено, что толщина кровли несущего свода, представляющего собой слоистую разрезную балку, определяется по принципу расчета монолитной сводчатой конструкции с заданной нагрузкой от давления вышележащих слоев закладки и собственного веса несущего свода. Выявлено, что разработанные и внедренные в производство варианты технологии отработки мощных пологих и наклонных удароопасных рудных месторождений, значительно расширяют область применения высокопроизводительной камерной выемки руды. Результаты исследований могут быть использованы при отработке рудных месторождений, склонных к динамическим проявлениям.
удароопасные рудные месторождения, искусственная кровля, твердеющие смеси, несущий свод, динамические проявления
Technology of mining deposits prone to dynamic manifestations
Investigate the possibility of working out powerful gentle and inclined successful ore deposits by the chamber system of development with a recess of stocks under artificial roofs with a laying of developed space with hardware mixtures. The proposed technology can be used in the development of ore deposits, prone to dynamic manifestations. Its application will allow: improve the safety of work; reduce the volume of mining and preparatory work per unit of products; Reduce the dedication of the mined ore and generally increase the efficiency of mining.
successful ore deposits, artificial roofing, solid mixtures, carrying a set, dynamic manifestations
Согласование производительности карьера и фабрики при формировании техногенных емкостей для размещения в них хвостов обогащения руд
с. 24
В статье приведены основные положения о формировании техногенной емкости в процессе ведения горных работ и размещения в ней хвостов обогащения. Представлена методика согласования производственных мощностей карьера и обогатительной фабрики при формировании и заполнении техногенной емкости хвостами обогащения руд. Предложена схема комплексного освоения участка недр при формировании и эксплуатации техногенной емкости. На основании обоснованной методики разработана номограмма для согласования производительности карьера и обогатительной фабрики. Обоснована схема к расчету площади основания горнотехнической системы при формировании техногенной емкости для размещения хвостов обогащения и продуктов их переработки. Установлены зависимости изменения площади основания техногенной емкостью от объема размещаемых хвостов. Результаты исследований могут быть полезными при проектировании хвостохранилищ и других горнотехнических сооружений.
карьер, обогатительная фабрика, производительность, техногенная емкость, хвосты обогащения, ограждающая дамба, рекультивация земель
Coordination of the productivity of the quarry and the factory in the formation of technogenic reservoirs for placing ore dressing tailings in them
The article presents the main provisions on the formation of technogenic capacity in the process of mining operations and the placement of enrichment tailings in it. The method of coordination of the production capacities of the quarry and the processing plant during the formation and filling of the technogenic capacity with ore dressing tailings is presented. The scheme of complex development of a subsurface area during the formation and operation of a technogenic tank is proposed. Based on a well-founded methodology, a nomogram has been developed to coordinate the productivity of the quarry and the processing plant. The scheme for calculating the area of the base of the mining system during the formation of a man-made container for the placement of tailings of enrichment and products of their processing is substantiated. The dependences of the change in the area of the base of the technogenic capacity on the volume of the tailings placed are established.
quarry, productivity of the processing plant by tailings, technogenic capacity, tailings of enrichment, enclosing dam, land reclamation
Оценка энергоэффективности гидравлической схемы секционных насосов
с. 32
Объектами, рассматриваемыми в статье, являются шахтные секционные центробежные насосы. Установлено, что наработка насосов медноколчеданных рудников до капремонта напрямую зависит от количества механических примесей в откачиваемой шахтной воде. При откачке загрязненных шахтных вод в большей степени изнашиваются элементы рабочих колес насоса, в частности внутренние поверхности дисков и входные кромки лопатки разгрузочного устройства. Не стоит забывать, что величина износа рабочего колеса кроме рабочих характеристик, также напрямую влияет на безотказность работы насосного агрегата. Приводится сравнительная оценка функциональной надежности однопоточных насосов типа ЦНС и, в настоящее время находящихся в разработке, двухпоточных типа ЦНСД. Учтены показатели надежности основных элементов насосов, такие как: вал, рабочие колеса, уплотнения, направляющие аппараты, разгрузочное устройство в расчете конструктивной надежности насосов. Рассмотрена эксплуатационная надежность насосов и определён самый ненадежный элемент – разгрузочное устройство, срок службы которого составляет в среднем 50- 200 часов. Результаты исследований позволят оценить влияние твердой фазы шахтных вод на работоспособность насосного оборудования. Экспериментальные исследования, положенные в основу данной статьи, были выполнены на лабораторном оборудовании.
функциональная надежность, оценка, однопоточные насосы, разгрузочное устройство, осевое усилие
Evaluation of energy efficiency of hydraulic scheme of sectional pumps
The most rational measure would be to transfer the production of mine sectional pumps to other hydraulic schemes, in which the axial force would be compensated in the simplest and most effective way - by symmetrical arrangement of impellers on the shaft and the use of double-suction impellers, which would ensure reliability, maintainability and durability. All these design solutions will increase the duration of the operation of pumping units. Currently, there are no specific recommendations for choosing the channel width, which necessitates special theoretical and experimental ones.
functional reliability, evaluation, single-flow pumps, unloading device, axial force
Производительность эжекторного земснаряда УГБ-2м при очистке шламонакопителя обогатительной фабрики
с. 36
В статье представлены методический подход и результаты расчета величины производительности земснаряда по твердому для различных значений расстояния гидротранспортирования гидросмеси и геодезической высоты её подъема с учетом характеристик перекачиваемой гидросмеси при технически безопасных режимах работы земснаряда УГБ-2М. Определена область возможного применения гидроэлеваторного земснаряда УГБ-2М, которая позволяет реализовать предлагаемую технологию очистки илонакопителя углеобогатительных фабрик в пределах геодезической высоты подъема гидросмеси до 20 м и расстояния транспортирования не более 2000 м. При этом его производительность по твердому (шламу) составляет: минимальное значение - 42,9 м3/ч; максимальное значение - 97,0 м3/ч. Предложен алгоритм расчета параметров системы гидротранспорта для технологии очистки илонакопителя углеобогатительных фабрик с применением гидроэлеваторных земснарядов и его производительности в зависимости от горнотехнических условий работы, позволяющий оптимизировать его параметры за счет выбора рационального диаметра трубопровода в пределах диапазона технически безопасных режимов работы.
углеобогащение; шламонакопители; разработка угольных шламов; горнотехнические условия; производительность гидроэлеваторного земснаряда
The performance of the ejector dredger UGB-2m during the cleaning of the sludge accumulator of the concentrating plant
The purpose of the work is to substantiate the parameters of the hydro-mechanized technology for the development and movement of enrichment tailings from silo accumulators of coal-processing plants using hydraulic elevator dredgers.
coal enrichment; sludge accumulators; development of coal sludge; mining conditions; performance of a hydraulic elevator dredger
Горнoтехническая безопасность
Mountain-technical safety
Методика комплексного обеспечения надежности систем управления воздухораспределением на объектах горнодобывающего комплекса
с. 41
В статье рассматривается методика управления воздухораспределением на объектах горнодобывающего комплекса, позволяющая произвести сравнительный анализ основных параметров вентиляционной сети и нормативных значений, предусмотренных правилами производственно-технической эксплуатации шахт. Цель исследований заключается в разработке методики расчета надежности управления воздухораспределением на угольных шахтах. Задачи исследований включают в себя практическую разработку алгоритма оптимального управления проветриванием шахты, которой должны предшествовать всесторонние исследования специфических особенностей добычных участков с целью получения их математического описания. При этом описание включает в себя статические и динамические характеристики объектов, определяющие зависимость между входными и выходными величинами. По результатам исследований определено, что общепринятый метод корреляционного анализа, основанный на использовании данных независимых наблюдений, не может быть применен для определения статических характеристик объектов проветривания по данным нормальной эксплуатации, полученным на ограниченном интервале времени (5-10 суток). Рассмотрены основные типы газодинамических производственных процессов при добыче полезных ископаемых, для которых получена соответствующая аналитико-математическая оценка и анализ. На основании комплексной оценки разработана методика, позволяющая произвести варьирование различных режимов проветривания шахт и дать характеристику динамических свойств участков добычи. При этом важным является получение обобщенного выражения, включающего передаточные функции вентиляционных объектов горнодобывающего комплекса. Значимость проведенных экспериментальных исследований подтверждается возможностью применения интегро-дифференциальных уравнений для анализа линеаризованных динамических характеристик вентиляционных режимов участков добычи, содержащих концентрацию метана в форме «всплеска».
надежность, воздухораспределение, угольная шахта, математические модели, статические и динамические характеристики, аэрогазодинамические процессы
Methodology for comprehensive reliability assurance of air distribution control systems at mining facilities
The article discusses the method of air distribution control at the facilities of the mining complex, which allows for a comparative analysis of the main parameters of the ventilation network and the standard values provided for by the rules for the production and technical operation of mines. The purpose of the research is to develop a methodology for calculating the reliability of air distribution control in coal mines.
reliability, air distribution, coal mine, mathematical models, static and dynamic characteristics, aerogasdynamic processes
Физика горных пород и процессов
Rocks and processes physics
Взрывное рыхление скальных пород без развала горной массы
с. 47
В статье проведен анализ влияния схем взрывания с увеличенными интервалами замедления на количественные показатели ослабления массива в зоне предразрушения. Установлено, что скорость роста трещин существенно влияет на качество дробления пород и параметры развала горной массы – качество дробления возрастает по мере роста интервалов замедления в схемах взрывания от 25 до 200 мс. Определено, что при схемах с интервалом замедления между последовательными взрывами скважинных зарядом 200 мс качественное дробление при отсутствии развала за пределы блока на уступах высотой 5 м достигается для скважин диаметром 215 мм даже при расположении их по сетке 6,5×6,5 м. Результаты исследований внедрены в практику работ на карьерах и могут быть полезными при подготовке к селективной выемке различных полезных ископаемых.
массовый взрыв, массив, интервал замедления, волна напряжения, кратность воздействия, селективная выемка
Explosive loosening of rocks without collapse of rock mass
The article analyzes the influence of blasting schemes with extended deceleration intervals on quantitative indicators of weakening of the array in the pre-destruction zone. It has been established that the rate of crack growth significantly affects the quality of rock crushing and the parameters of rock mass collapse – the quality of crushing increases with the growth of deceleration intervals in blasting schemes from 25 to 200 ms. It is determined that with schemes with a deceleration interval between successive explosions of borehole charges of 200 ms, high-quality crushing in the absence of collapse outside the block on ledges with a height of 5 m is achieved for wells with a diameter of 215 mm even when they are located on a grid of 6.5×6.5 m. The results of the research have been introduced into the practice of quarrying and can be useful in preparing for the selective extraction of various minerals.
mass explosion, array, deceleration interval, voltage wave, impact multiplicity, selective excavation
Оценка горного давления в массиве железистых кварцитов на основе взрывания шпуровых зарядов ВВ
с. 54
Проанализированы методы определения напряженно-деформированного состояния горных массивов, основанные на физических, механико-геометрических и геологических принципах. Многие из методов являются весьма трудоемкими. Предложен метод определения напряженного состояния (НС), основанный на динамическом воздействии взрыва. При взрыве заряда ВВ в шпуре в очень короткий промежуток времени газообразные продукты создают определенное давление, которое суммируясь с горным давлением в окружаемом массиве, обеспечивает создание в массиве зоны раздавливания. Причем, с увеличением горного давления, диаметр зоны раздавливания, увеличивается. Дана теоретическая формула расчета, где НС определяется через физико-технические свойства массива, детонационные характеристики ВВ и диаметр зоны раздавливания – диаметр «стакана». В выработках шахты им. Губкина, гор. – 250 м, проведены промышленные эксперименты и установлены параметры, после подстановки которых в формулу получена простая аналитическая формула расчета НС для железистых кварцитов. Проведены численные расчеты по аналитической формуле. Установлено, что НС, определенное взрывным методом, составляет 15,8 – 46,1 МПа, это соответствует данным, полученным ОАО «ВИОГЕМ» в 2017 – 2021 гг. методами разгрузки на больших базах и щелевой разгрузки массива (15,0 – 40,0 МПа). Это указывает на правомерность аналитической формулы. Предложенный метод обладает оперативностью (возможно использовать результаты взрывов шпуров при проходке выработок) и может служить для оценки НС горного массива.
напряженное состояние массива, влияние взрыва, проходка выработок, физико-механические свойства пород, массив горных пород, трещиноватость, взрывчатые вещества, шпур, зона раздавливания, диаметр «стакана»
Estimation of rock pressure in the massif of ironic quartzites on the basis of explosion of shore charges of explosives
During the development of underground mining of mineral deposits, which is associated with an increase in the depth of mining operations, it becomes necessary to assess the stability of the structural elements of the development system used when designing the next sections. The proposed method can be used in the development of underground mining sites during drilling and blasting operations.
the stress state of the massif, the impact of the explosion, the penetration of holes, physical and mechanical properties of rocks, rock mass, fracturing, explosive substances, hole, crushing zone, diameter of the «cup»
Обогащение полезных ископаемых
Mineral processing
Исследование раскрытия зерен минерала магнетит на стадии измельчения руды Гусевогорского месторождения
с. 58
В статье представлены результаты исследований по оценке раскрытия минерала магнетит в пробах измельченного до класса крупности -0,071 мм магнитного материала титаномагнетитовых руд разной категории обогатимости. При этом учитывалось содержание класса крупности -0,071 мм в общем объеме рудной массы в пределах 85, 90, 95 и 100%. Определено, что при измельчении вкрапленных руд до фракции -0,071 мм происходит максимальное раскрытие минерала магнетит. Анализ производился на основе большого количества измерений математико-геометрическими методами на изготовленных шлифах исследуемых проб, что позволило выделить классы крупности зерен магнетита с шагом 0,1 мм. Установлен логнормальный характер статистического распределения размеров зерна магнетита по типам руды, которое во всех изученных пробах представлено зернами с преобладающим классом крупности 0,1-0,2 мм. Выполнена оценка степени раскрытия зерен минерала магнетит, которая производилась на основе принятой методики с выделением «градаций» содержания в исследуемом материале сростков зерен магнетита и зерен силикатных минералов в следующих пропорциях: бедные сростки – < 25 % магнетита остальное силикаты; рядовые сростки – 25-50 % магнетита остальное силикаты, богатые сростки – ≥ 75 % магнетита остальное силикаты. Определено, что измельчение титаномагнетиовой руды, до содержания класса крупности -0,071 мм в объеме 85 %, не достаточно для полного раскрытия минерала магнетита, особенно для труднообогатимых руд. Установлено, что полное раскрытие минерала магнетит происходит при содержании класса крупности -0,071 мм в 90 %, что позволяет обеспечить извлечение магнетита в концентрат на уровне свыше 95%. Результаты исследований позволяют устанавливать оптимальные параметры обогащения на стадии измельчения руды до фракции - 0,071 мм.
титаномагнетитовая руда, раскрытие минерала при измельчении, размер зерна, класс крупности, магнитная фракция, магнетит, минералогический анализ
Investigation of the disclosure of grains of the mineral magnetite at the stage of ore grinding of the Gusevogorsky deposit
The article presents the results of studies on the assessment of the disclosure of the mineral magnetite in samples of magnetic material of titanomagnetite ores of different categories of enrichment crushed to a size class of -0,071 mm. It is determined that when the interspersed ores are crushed to a fraction of -0,071 mm, the maximum disclosure of the mineral magnetite occurs. The results of the research allow us to establish optimal enrichment parameters at the stage of ore grinding to a fraction of -0,071 mm.
titanomagnetite ore, mineral disclosure during grinding, grain size, size class, magnetic fraction, magnetite, mineralogical analysis
От редакции
Гранит – распространенная кристаллическая горная порода. Название переводится с латыни как «зерно», отображая структуру камня. Стандартные цвета гранита – красный, серый, светло-кофейный, коричневый, голубоватый, розовый, черный. Редчайший вид – густо-синяя порода из Африки. Самые знаменитые сооружения из гранита – обелиск в честь египетской богини Хатшепсут, национальная гордость Испании Эскориал, мавзолей Ленина в Москве. Амазонитовый гранит упоминают Геродот и Плиний. Они связывают его с воинственным племенем амазонок, обитавшим на территории древней Скифии. Из камня изготовляли предметы быта, украшения, оружие. Из гранита выстроен Санкт-Петербург: Здания Адмиралтейства, Академии художеств, Исаакиевский собор, Александрийская колонна, а также постамент символа города – Медного всадника и облицовка набережной.
