Итоги научных конференций
Results of scientific conferences
Решение Международной конференции «Инновационные процессы обогащения и глубокой переработки редкометаллического и горно-химического сырья и комплексных руд цветных и черных металлов» («Плаксинские чтения – 2024»)
с. 05
Decision of the International Conference «Innovative processes of enrichment and deep processing of rare metal and mining chemical raw materials and complex ores of non–ferrous and ferrous metals» («Plaksin readings – 2024»)
Вячеславу Николаевичу Калмыкову – 85 лет
с. 08
Vyacheslav Nikolaevich Kalmykov is 85 years old
Геотехнология
Geotechnology
Методика оценки геологических баз данных с целью районирования в карьере технологических типов и сортов руд
с. 12
Приведены результаты разработанной методики оценки качественных показателей полезных ископаемых на основе технологий блочного моделирования с использованием современных горно-геологических информационных систем. Предложена блок-схема моделирования качественных показателей полезного ископаемого и приведены результаты ее использования на примере Гусевогорского месторождения титаномагнетитов и Серовского месторождения комплексных руд. Представленная методика позволяет с высокой достоверностью районировать в карьерном пространстве технологические типы и сорта руд, что способствует решению задач проектирования, планирования и управления производством в условиях экономической неопределенности, ухудшающихся горно-геологических и горно-технологических условий разработки месторождений. На основе компьютерного моделирования получена взаимосвязь технологических решений по отработке месторождений открытым способом и этапов моделирования. Подтверждена универсальность предложенной методики блочного моделирования качества ПИ, которая может быть использована на любом месторождении для решения конкретных горнотехнических задач. Полученные результаты служат основой для разработки методов управления качеством минерального сырья и совершенствования планирования горных работ в режиме управления качеством. Предложенная методика универсальна и позволяет производить оценку качественных показателей полезных ископаемых для выбора рациональных приемов управления качеством минерального сырья.
горно-геологическая информационная система, ГГИС, качественные характеристики руд, блочное моделирование, геометризация, геологическая база данных
Methodology for evaluating geological databases for the purpose of zoning technological types and grades of ores in open-pits
The article presents the provisions of the developed methodology for assessing the quality indicators of minerals based on block modeling technologies using modern mining and geological information systems (GGIS). A flowchart for modeling the qualitative indicators of a mineral is proposed and the results of its use are presented on the example of the Gusevogorsky deposit of titanomagnetites and the Serov deposit of complex ores. The presented methodology allows us to zone technological types and grades of ores with high reliability in the quarry space, which contributes to solving the problems of design, planning and production management in conditions of economic uncertainty, deteriorating mining and geological and mining-technological conditions of field development. Based on the analysis of computer modeling techniques, a flowchart has been developed showing the relationship between technological solutions for open-pit mining and modeling stages. The article uses examples to confirm the universality of the proposed method of block modeling of the quality of PI, which can be used at any field to solve specific mining problems. The presented scientific results serve as a basis for the development of methods for managing the quality of mineral raw materials and improving the planning of mining operations in the quality management mode. The proposed methodology is universal and allows for the assessment of the quality indicators of minerals for the selection of rational methods of quality management of mineral raw materials.
mining and geological information system, GIS, qualitative characteristics of ores, block modeling, geometrization, geological database
Направления модернизации технологий подземной добычи руд
с. 21
Целью статьи является детализация концепции гуманизации технологий добычи руд при подземной разработке металлических месторождений. Главной проблемой горного производства стало обращение с отходами переработки, количество которых увеличивается по причине перевода запасов руд в категорию неактивных вследствие выборочной выемки руд из недр. Даны этапы развития горного производства в историческом срезе. Приведены сведения о возможностях традиционных технологий обогащения по раскрытию руд и потерях рудных компонентов в хвостах. Пояснена роль феномена управления состоянием массива в процессе очистной выемки снижении разубоживания руд породами при развитии критических напряжений. Предложен алгоритм управления состоянием массива с использованием геомеханического эффекта. Показано, что объем разубоживающих пород зависит от феномена образования жесткой шарнирной арки из заклинившихся пород. Приведены варианты корректировки состояния массива за счет перекрытий, наклона рудных стенок, создания защитной стены и анкерования пород. Рекомендован вариант разработки с комплексированием технологий на этапах существования. Дана характеристика технологий с выщелачиванием металлов из руд, как основного резерва увеличения минерально-сырьевой базы получения металлов за счет вовлечения в производство некондиционных для традиционных технологий запасов руд. Сделан прогноз условий добычи руд в перспективе. Сделан вывод, что радикальной мерой снижения опасности отходов является использование комбинированных химического обогащения и механической активации при их утилизации.
руда, месторождение, отходы, массив, разубоживание, напряжения, геомеханика, выщелачивание
Directions of modernization of underground ore mining technologies
The purpose of the article is to detail the concept of humanization of ore extraction technologies in the underground mining of metal deposits. The main problem of mining has become the handling of processing waste, the amount of which is increasing due to the transfer of ore reserves to the inactive category due to selective extraction of ores from the subsoil. The methodology of the problem research includes experiments, modeling, theoretical analysis and generalization of practice data. The stages of development of mining production in the historical section are given. Information is provided on the possibilities of traditional enrichment technologies for the disclosure of ores and the loss of ore components in tailings. The role of the phenomenon of controlling the state of the massif in the process of purification extraction and reducing the dilution of ores by rocks during the development of critical stresses is explained. An algorithm for controlling the state of the array using the geomechanical effect is proposed. It is shown that the volume of diluting rocks depends on the phenomenon of the formation of a rigid hinge arch from wedged rocks. The options for correcting the state of the massif due to overlaps, inclination of the ore walls, creation of a protective wall and anchoring of rocks are presented. A variant of development with the integration of technologies at the stages of existence is recommended. The characteristic of technologies with the leaching of metals from ores is given, as the main reserve for increasing the mineral resource base for obtaining metals due to the involvement in the production of substandard ore reserves for traditional technologies. A forecast of ore mining conditions in the future has been made. It is concluded that a radical measure to reduce the risk of waste is the use of combined chemical enrichment and mechanical activation during their disposal.
ore, deposit, waste, array, dilution, stresses, geomechanics, leaching
Обзор современного применения гидротехнологии при добыче угля
с. 26
В статье выполнен обзор современных исследований, рассматривающих применение гидротехнологии для дегазации угольных пластов, бурении разгрузочных скважин, оборке и других вспомогательных операциях. При дегазации и работах по управлению горным давлением большую роль играют радиальные щели в скважинах, нарезание которых становится возможным при применении специальных насадок, формирующих струи высокого давления. Эксперименты по оборке кровли с использованием гидромониторного исполнительного органа также показали хорошие результаты, и по производительности не уступают традиционным механическим оборочным машинам. Авторы рассмотренных исследований отмечают перспективность гидротехнологии для указанных процессов, а также выделяют ее преимущества, среди которых безопасность, простота и высокая производительность. За счет современных средств автоматизации и роботизации становится возможным создание новых машин и технологий не только для вспомогательных операций, но и для проходки и выемки угля.
гидравлическая добыча, гидротехнология, подземная разработка угля, компьютерное моделирование,
автоматизация
Review of modern application of hydraulic technology in coal mining
Article provides review of modern research on hydraulic technology application for coal seam gas drainage, rock stress relief, rock scaling and other supplementary operations. Radial slots in drilled wells play significant role on gas drainage and stress relief process. Cutting such slots is achievable with high-pressure waterjets bits. Experiments on rock scaling shows good results as well, hydraulic machines achieve same level of productivity as mechanical ones. Author of reviewed researches claims perspectives of this technology due to its safety, simplicity and high productivity. Using modern robotic and automation technology it is possible to use hydraulic technology not only for supplementary operations, but for roadheading and coal extraction as well.
hydraulic mining, hydraulic technology, underground coal mining, computer simulation, automation
К концепции совершенствования подземной разработки месторождений сложной структуры с бетонной закладкой
с. 34
Статья детализирует концепцию совершенствования подземной разработки металлических месторождений сложной структуры системами с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. Целью исследования является обобщение опыта интенсивной добычи руд с сохранением земной поверхности, как гаранта экологической корректности технологии разработки. Методика исследования включает в себя наблюдение в натурных и лабораторных условиях, сравнение с аналогами, эксперимент, анализ результатов, инженерное прогнозирование, полупромышленное и промышленное внедрение, и теоретическое экспериментирование по стандартным и новым методикам. Результаты исследования. Установлены особенности корреляции поведения рудовмещающих напряженно-деформированных пород, устойчивости природных и искусственных массивов и горных выработок. Определено, что не соответствие напряжений в массивах геостатическому закону распределения объясняются наличием структурных неоднородностей и использована математико-аналитическая модель упрочнения дискретных пород. Показано, что регулирование напряжений позволяет применять менее затратные технологии погашения выработанного пространства. Дана оценка возможности использования в составе твердеющей хвостов обогащения, кучного выщелачивания гидрометаллургии, шахтных вод, золы электрофильтров и сточных вод ТЭЦ. Рассмотрены вопросы экологическая безопасности. Результаты исследования могут быть полезны при модернизации действующего и проектировании нового горного производства.
сложноструктурное месторождение, подземная разработка, твердеющая смесь, окружающая среда
Some aspects of improving underground mining deposits of complex structure with a concrete filling
The article details the concept of improving the underground mining of complex structure metal deposits by using systems filling mined-out spaces with solid mixtures. The purpose of the study is to generalize the experience of intensive ore mining while preserving the earth’s surface, as an indicator of the environmentally correct development technology. The research methodology includes observation in full-scale and laboratory conditions, comparison with analogues, experiment, analysis of results, engineering forecasting, semi-industrial and industrial implementation, and theoretical experimentation using standard and new methods. The results of the study. The study highlights the correlation between the performance of ore-bearing stress-deformed rocks, stability of natural and artificial massifs and mine workings. It was determined that structural heterogeneities account for the discrepancy between stresses in massifs and the geostatic distribution law and a mathematical-analytical model for consolidation of discrete rocks was used in the studies. The article shows that voltage regulation makes it possible to use less expensive technologies to reclaim the mined –out space. The study assesses the possibility of using mill tailings, heap leaching, hydrometallurgy, mine waters, ash from electrofilters and wastewater from CHP plants as part of hardening mixtures. The research also considers the issues of environmental safety. The results of the study can be used in modernization of the existing and design of a new mining production.
complex-structure deposit, underground mining, hardening mixture, environment
Информационные технологии
Information technology
Технология цифровых двойников и ее применение в горнодобывающей промышленности
с. 38
Технология цифровых двойников (ЦД) является относительно новым методом повышения эффективности и удобства выполнения многих технологических операций горного производства. Раскрыт термин «цифровой двойник», его происхождение и то, что под ним понимают разные исследователи. Дано несколько видов классификаций и схем структуры цифровых двойников, проанализированы примечательные случаи успешного применения данной технологии в горнодобывающей отрасли.
цифровой двойник, цифровая трансформация, горная промышленность, трехмерная модель, модель процесса
The digital twin technology and its application for mining industry
The material production is a main component in almost any kind of economy. It is always a high-tech industry, that must meet the requirements of efficiency, performance and competitiveness. To satisfy all these demands the material industry often needs to be transformed into digital industry. This process consists of the development and application of digital platforms, digital twins of real objects and processes, as well as the transition to cyber-physical systems. These global changes are accompanied by the development of fundamentally new business processes and business models at all levels. The development and application of digital twins is an advanced technology (although it is based on quite old ideas), it is an integrator of “end-to-end” digital technologies and new production capabilities (primarily digital design and modeling). It provides a significant contribution to the creation of globally competitive next-generation products in the shortest possible time. Research results: In this article we present a description of Digital Twin term in its diversity. Multiple kinds of digital twin’s classification were given and also we introduce many examples of this technology’s usage in mining industry.
digital twin, digital transformation, mining industry, 3D-model, process model
Обогащение и переработка полезных ископаемых
Enrichment and processing of minerals
Исследование влияния ультразвукового воздействия на кинетику процесса бактериально-химического выщелачивания металлов
с. 44
Дана оценка влияния ультразвуковой обработки рудной пульпы на кинетику процесса бактериально-химического выщелачивания металлов. В ходе проведения экспериментов была принята интенсивность ультразвуковых колебаний – 4,0, 7,2, 11,0, 21,0 Вт/см2 при частоте 22 кГц и полной мощности генератора ультразвуковых колебаний 400 Вт. Ультразвуковая обработка в проточной камере смонтированной лабораторной установки проводилась в течение 30 минут. Через промежутки 1, 3, 10, 15 и 30 минут осуществлялся отбор проб, определялись pH, Eh и количество клеток микроорганизмов в 1 мл рудной пульпы. Анализ литературных данных показал, что ультразвуковая обработка интенсивностью более 20 Вт/см2 твердой фазы рудной пульпы в течение 15–20 минут обеспечивает очистку поверхности кристаллических фаз от оксидных пленок. Это позволяет интенсифицировать процесс бактериально-химического выщелачивания. Проведенные эксперименты показали, что ультразвуковое воздействие при интенсивности от 21 Вт/см2 и выше при продолжительности процесса более 1 200 секунд, частоте колебаний 22 кГц инактивирует микроорганизмы, что снижает кинетику процесса бактериально-химического выщелачивания. Из этого следует, что для повышения кинетики процесса выщелачивания целесообразно отдельно воздействовать ультразвуком на рудную пульпу для очистки поверхности от оксидных пленок, далее смешивать пульпу с бактериальной суспензией и затем проводить процесс бактериально-химического выщелачивания.
бактериально-химическое выщелачивание, ультразвуковое воздействие, рудная пульпа, оксидные пленки, pH,
Eh, хемолитотрофные микроорганизмы, лабораторная установка
Study of the influence of ultrasonic influenceon the kinetics of the process of bacterial-chemical leaching of metals
This work was carried out to study the effect of ultrasonic treatment of ore pulp on the kinetics of the process of bacterialchemical leaching of metals. The intensities of ultrasonic vibrations chosen for the experiment were 4.0, 7.2, 11.0, 21.0 W/cm2, at a frequency of 22 kHz, and the total power of the ultrasonic vibration generator was 400 W. Ultrasonic treatment in the flow chamber of a mounted laboratory installation was carried out for 30 minutes. After 1, 3, 10, 15 and 30 minutes, samples were taken, pH, Eh and the number of microorganism cells in 1 ml of ore pulp were determined. Analysis of literature data showed that ultrasonic treatment with an intensity of more than 20 W/cm2 of the solid phase of ore pulp for 15–20 minutes ensures the cleaning of the surface of crystalline phases from oxide films. This will intensify the process of bacterial-chemical leaching. The experiments showed that ultrasonic exposure at an intensity of 21 W/cm2 and higher, with a process duration of more than 1200 s, and an oscillation frequency of 22 kHz, inactivates microorganisms, which will reduce the kinetics of the bacterial-chemical leaching process. It follows from this that in order to increase the kinetics of the process, it is advisable to separately apply ultrasound to the ore pulp to clean the surface of oxide films, then mix the pulp with a bacterial suspension and carry out the process of bacterial-chemical leaching.
bacterial-chemical leaching, ultrasonic influence, ore pulp, oxide films, pH, Eh, chemolithotrophic microorganisms, laboratory installation
Каскадная реакторная установка для бактериально-химического выщелачивания руд
с. 49
В целях интенсификации процесса бактериально-химического выщелачивания руд проанализированы основные виды и конструктивные особенности реакторов, реакторных установок для осуществления данного процесса. Проанализированы существующие системы плавного регулирования потока пульпы, аэрации, термостатирования, контроля и автоматического регулирования параметров реакторов. На основании анализа их преимуществ и недостатков спроектирована и смонтирована каскадная реакторная установка проточного типа. Для установки разработана система регулирования параметров процесса выщелачивания – температуры, водородного показателя, смеси пульпы и бактериальной суспензии, частоты перемешивания смеси, система аэрации, термостатирования.
бактериально-химическое выщелачивание, рудная пульпа, бактериальная суспензия, реактор, реакторная установка
Cascade reactor plant for bacterial-chemical leaching ore
In order to intensify the kinetics of the bacterial-chemical leaching process ore, the main types and design features of reactors and reactor installations for implementing this process were analyzed. The existing systems for smooth regulation of pulp flow, aeration, thermostatting, control and automatic regulation of reactor parameters are analyzed. Based on an analysis of their advantages and disadvantages, a flow-type cascade reactor plant was designed and installed. For the installation, a system has been developed to regulate the parameters of the leaching process - temperature, pH of the mixture of pulp and bacterial suspension, frequency of mixing the mixture, aeration system, thermostatting.
bacterial-chemical leaching, ore pulp, bacterial suspension, reactor, reactor plant
Оптимизация питательной среды для культивирования в шейкер-инкубаторе автохтонной смешанной культуры, выделенной с окисленной руды месторождения Шануч
с. 55
Ацидофильные хемолитотрофные бактерии играют важную роль в бактериально-химических технологиях переработки сульфидных руд и концентратов медно-никелевых месторождений. Они окисляют сульфиды и способствуют выщелачиванию металлов из руд. В статье представлены данные о влиянии различных пропорций смешивания руды с инокулятом и бактериальной суспензией на рост численности автохтонной смешанной бактериальной культуры, выделенной из окисленной руды медно-никелевого месторождения Шануч. В результате ПЦР-диагностики было определено, что в пробе видами-доминантами являлись Acidithiobacillus thiooxidans, A. ferrooxidans и Sulfobacilus thermosulfidooxidans. Анализируется степень разбавления инокулята на рост численности автохтонной смешанной бактериальной культуры, выделенной из окисленной руды месторождения Шануч. Эксперименты проводились в двух вариантах загрузки: инокулят + руда и бактериальная суспензия + руда при разных соотношениях разведения твёрдого к жидкому: 1:5 и 1:8. Результаты показали, что увеличение степени разбавления (1:8) приводит к более значительному росту клеток на поздних стадиях эксперимента. Например, при варианте бактериальная суспензия + руда (1:8) количество клеток резко возросло до 133,4 × 107 кл/мл. В целом эксперименты подтверждают, что разбавление способствует росту численности бактерий на поздних этапах, что может иметь значение для оптимизации бактериально-химических технологий переработки сульфидных руд.
ацидофилы, хемолитотрофы, бактерии, месторождение Шануч, питательные среды, биомасса, планктонные формы, биовыщелачивание, бактериально-химическое выщелачивание, биогидрометаллургия
Optimization of nutrient medium for cultivation in a shaker incubator of an autochthonous mixed culture isolated from oxidized ore of the Shanuch deposit
The article presents the results of experiments investigating the proportions of mixing ore with bacterial solutions that can be useful in the extraction of metals in hydrometallurgy. The degree of inoculum dilution on the growth of the autochthonous mixed bacterial culture isolated from the oxidized ore of the Shanuch deposit is analyzed. The experiments were carried out in two loading options: inoculum + ore and bacterial suspension + ore and at different solid to liquid ratios of 1:5 and 1:8. The results showed that an increase in the dilution degree (1:8) leads to a more significant cell growth at the later stages of the experiment. For example, with the bacterial suspension + ore (1:8) option, the cell count increased sharply to 133.4 × 107 cells/ml. In general, the experiments confirm that dilution promotes the growth of bacteria at the later stages, which may be important for the optimization of bacterial-chemical technologies for processing sulfide ores.
acidophiles, chemolithotrophs, bacteria, Shanuch deposit, nutrient media, biomass, planktonic forms, bioleaching, bacterial-chemical leaching, biohydrometallurgy
Теоретические основы проектирования горнотехнических систем
Theoretical foundations of mining engineering systems design
Оценка надежности проектных решений при определении параметров и показателей открытой разработки месторождений
с. 60
При проектировании карьеров следует учитывать стохастический характер исходных данных, применять экспертный анализ и прогнозные оценки перспектив развития ситуации на рынке минерального сырья. Принимаемые проектные решения при определении параметров и показателей открытой разработки месторождений должны обеспечивать необходимую норму рентабельности горнодобывающего предприятия в течение всего времени эксплуатации месторождения и обладать определенной устойчивостью к изменениям горнотехнических, горно-геологических и экономических условий разработки. Надежность результатов анализа, оценок и прогнозов зависит от временного горизонта. При большом горизонте прогнозирования повышается вероятность выявления новых, непредвиденных обстоятельств, при которых может потребоваться существенная корректировка проектных решений. Увеличение периода прогнозирования приводит к расширению области возможных проектных решений, увеличению риска их неподтверждения. Прогнозирование спроса и волатильности цен на минеральное сырье, базирующиеся на обоснованных современных представлениях о ценности и уровне потребления различных видов полезных ископаемых в будущем, позволяет повысить надежность проектных решений.
сценарии реализации, проект, месторождение, открытая разработка, прогнозирование, надежность, стратегии
Project decisions reliability assessment of definition opencast mining parameters and indicators
Introduction. When designing a opencast mine, it is necessary to establish the boundaries of the efficiency zone and develop scenarios for the implementation of the project, recommendations for the formation of the working zone of the opencast mine during the operation of the field, taking into account the stochastic nature of the initial geological data. The higher the recoverable value of minerals, the higher the costs of geological exploration are acceptable to reduce the risk of non-confirmation of the initial design information. The uncertainty of the implementation of design solutions for the development of deposits is explained by a number of factors. Methodology. The reliability of the implementation of the adopted design decisions decreases sharply with the increase in the forecasting period. It is inexpedient to make realistic forecasts for more than 15 years due to the growth of project and financial risk over time, as well as the discounting factor. Errors in long-term forecasting are compensated by the fact that the economic value of indicators of the distant future is leveled by the procedure of discounting multi-time costs. Methods of quantitative analysis of project risk are sensitivity analysis, scenario analysis and risk modeling by Monte Carlo. It is expedient to assess the sensitivity of a criterion economic indicator (for example, net present value) to various types of deviations in the initial data accepted at the initial stage of design by developing scenarios for the implementation of the project in various mining and mining and geological conditions, taking into account the volatility of prices and demand in the mineral market. Conclusions. Systematic consideration of scenarios for the development of the working area of the open pit and the construction of its contours is achieved by taking into account the mutual influence of parameters and indicators, such as the angle of slope of the pit wall, the marginal stripping factor, the boundary cut-off content of useful components. Summary. Establishment in the design documentation of the opencast mine productivity that is possible in terms of mining technical factors, close to the production capacity of mining equipment, leads to the absence of a reserve for increasing productivity at the mining enterprise. To ensure the possibility of prompt response to changes in the external conditions of the project implementation, it is advisable to build a reserve of production capacity. On the one hand, the formation and maintenance of reserves reduces the risk of not achieving the design productivity of the opencast mine, and on the other hand, it is associated with additional costs. The creation of reserves provides an opportunity to stabilize the productivity of the open pit in a certain range of volatility of the external conditions of the project implementation.
scripts of realization, project, deposit, opencast mining, prediction, reliability, strategies
Правовые вопросы недропользования
Legal issues of mineral resources management
Совершенствование схемы исчисления налога на добычу угля
с. 67
Анализ действующей схемы налогообложения добычи угля показал отсутствие актуальных нормативно-методических документов для определения налоговой базы, слабую дифференциацию ставок налога на добычу в зависимости от геологических, горнотехнических, технологических условий разрабатываемых участков недр. Обозначенные недоставки снижают эффективность изъятия налога на добычу, провоцируют судебные разбирательства между налоговой службой и недропользователями, ставят недропользователей, разрабатывающих участки недр в разных природных условиях, в неравные отношения и предопределяют необходимость совершенствования схемы налогообложения добычи. Анализ мирового и отечественного опыта платного недропользования и теоретические исследования в этой области предполагают переход на платежи за пользования недрами, напрямую облагающие доход, генерируемый при добыче полезного ископаемого. Результаты расчетов, проведенных на финансово-экономической модели реального горного проекта, позволили оценить эффективность реализации четырех принятых схем налогообложения добычи (в том числе и действующей) на конечный результат инвестиционного проекта и предложить следующую концептуальную схему. До возмещения капитальных вложений исчисление налога осуществляется на основе налога на добычу, который определяется в зависимости от стоимости товарной продукции по фиксированной ставке (4% – для коксующихся углей и антрацита, 2% – для «прочих» и бурых углей). При выходе добывающего предприятия на рентабельную работу платежи за добычу осуществляются по схеме налога на дополнительный доход.
уголь, налогообложение, схема, горная рента, налог на добычу, налог на дополнительный доход, налоговая база
Conceptual approaches to taxation coal mining
An analysis of the current taxation scheme for the coal industry made it possible to identify the following shortcomings: the lack of normative and methodological documents on determining and controlling the tax base, as well as weak differentiation of mineral extraction tax depending on the mining-geological, technical, technological conditions of mining works and quality of extracted products. The noted shortcomings put subsoil users in unequal conditions and reduce the efficiency of extraction tax collection. This predetermines the need for a new production taxation scheme. The most effective, as the world experience of taxation in the field of subsoil use has shown, is a scheme that directly taxes additional income generated during the extraction of minerals, i.e. transition to rental relations. Model calculations based on the financial model of cash flows of a real mining project of the main indicators of the project in the context of the implementation of various production taxation schemes made it possible to propose a combined taxation scheme: before the reimbursement of investments, the withdrawal of mining rent is carried out on the basis of the mineral extraction tax, and then, upon reaching profitable production, switching to the additional tax. The proposed scheme for the withdrawal of mining rent will theoretically reduce tax risks and increase contributions to the budget, while maintaining the in-vestment attractiveness of coal mining.
taxation scheme, mining rent, mineral extraction tax, additional income tax, financial model of a mining project
Геомеханика, разрушение горных пород
Geomechanics, rock destruction
Эффективность применения дефлагрирующего состава для дробления негабаритных кусков породы горной массы
с. 75
В целях оценки эффективности газогенерирующих пиротехнических составов в настоящей статье приведено исследование качества дробления негабаритных кусков породы на карьере методом дефлаграции. Исследование направлено на совершенствование процесса вторичного дробления на горных предприятиях. В данной работе приводятся результаты экспериментальных исследований по дроблению негабаритных кусков породы с использованием дефлагрирующего состава «Энамат», когда для сравнительного анализа эффекта поршневого действия газообразных продуктов дефлаграции в шпуре в качестве забойки применялись различные параметры и материалы забойки. Результаты исследования могут быть полезными при вторичном дроблении негабаритных кусков пород на карьерах.
дефлагрирующий состав, негабаритные куски породы, забоечный материал, дробление, шпуровой метод
The effectiveness of using a deflagrating compound for crushing oversized pieces of rock
In order to evaluate the effectiveness of gas-generating pyrotechnic compositions, this article presents a study of the quality of crushing oversized pieces of rock in a quarry by deflagration. The research is aimed at improving the process of secondary crushing in mining enterprises. This paper presents the results of experiments on crushing oversized pieces of rock using the deflagrating composition «Enamat», when various parameters and materials of the slaughtering were used for a comparative analysis of the piston effect of gaseous deflagration products in the hole. The results of the study may be useful in the secondary crushing of oversized pieces of rocks in quarries.
К оценке условий эффективности упрочнения обводненных пород
с. 85
В статье дана оценка условий эффективного упрочнения пород для безремонтного поддержания горной выработки, расположенной в обводненном массиве, при креплении ее наиболее распространенной трехзвенной арочной металлической крепью. Определен диапазон глубин и прочностных характеристик горных пород, при которых их упрочнение эффективно. Получен показатель коэффициента упрочнения пород, характеризующий необходимость снижения смещений пород в выработку в тех или иных условиях. Дана оценка эффективности упрочнения пород для обеспечения устойчивости горных выработок, чтобы исключить случаи, когда упрочнение пород не эффективно.
обводненный массив горных пород, глубина выработки, сопротивление пород сжатию, упрочнение
To assess the conditions for the effectiveness of hardening watered rocks
The article provides an assessment of the conditions for effective rock hardening for the continuous maintenance of a mine work located in a watered massif, while fastening it with the most common three-link arched metal fastener. The range of depths and strength characteristics of rocks at which their hardening is effective is determined. An indicator of the rock hardening coefficient was obtained, characterizing the need to reduce the displacement of rocks into production under certain conditions. An assessment of the effectiveness of rock hardening to ensure the stability of mine workings is given in order to exclude cases when rock hardening is not effective.
watered rock mass, depth of excavation, rock resistance to compression, hardening
Применение двухуровневой анкерной крепи в выемочных выработках на больших глубинах
с. 89
Приведены исследования работы двухуровневой анкерной крепи на шахтах российского Донбасса в выемочных выработках, сохраняемых для повторного использования. Установлено, что на больших глубинах (более 600 м), несмотря на существенное превышение (в 1,5–3,0 раза) требуемого в соответствии с «Инструкцией по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах» сопротивления крепи усиления, паспорта с применением двухуровневой схемы анкерного крепления зачастую не обеспечивают допустимых смещений пород кровли. Причины этого заключаются в некорректности распространения опыта применения двухуровневых анкерных схем крепления выемочных выработок на шахтах Кузбасса и основанных на нем алгоритмов расчета, содержащихся в указанной «Инструкции…», на шахты российского Донбасса. На эффективность поддержания выемочных выработок на границе с выработанным пространством при двухуровневой схеме анкерного крепления оказывают существенное влияние прочность и монолитность пород кровли, в которых производится закрепление втулок канатных анкеров. Для обеспечения эффективного применения двухуровневой анкерной крепи на больших глубинах необходимо выполнить научно-исследовательские работы по корректировке алгоритма определения параметров этой крепи для шахт российского Донбасса, а также добавить в «Инструкцию…» требования о закреплении втулок канатных анкеров на всю длину в прочных монолитных породах кровли и проведении ежедневных наблюдений за состоянием крепи и смещениями пород кровли выработок для обеспечения возможности своевременного принятия решений по усилению крепи.
двухуровневая анкерная крепь, инструкция по применению анкерной крепи, глубина ведения работ, смещения кровли, сопротивление крепи
The use of two-level anchorage in excavation workings at great depths
The article presents studies of the operation of two-level anchorage in the mines of the Russian Donbass in excavation workings preserved for reuse. It was found that at great depths (more than 600 m), despite a significant excess (1.5–3.0 times) of the reinforcement resistance required in accordance with the «Instructions for calculating the use of anchorage in coal mines», passports using a two-level anchorage scheme often do not provide acceptable displacements of roof rocks. The reasons for this are the incorrectness of spreading the experience of using two-level anchor schemes for fixing excavation workings in the Kuzbass mines and calculation algorithms based on it, contained in the specified Instruction, to the mines of the Russian Donbass. To ensure the effective use of two-level anchorage at great depths, it is necessary to carry out research work on correcting the algorithm for determining the parameters of this support for the mines of the Russian Don Bass, as well as add to the Instructions the requirements for fixing the bushings of rope anchors for the entire length in durable monolithic roof rocks and conducting daily observations of the condition of the support and displacements of the roof rocks of the workings to ensure the possibility of timely decision-makings on strengthening the support.
Two-Level Roof Bolting, Instruction for the Use of Anchorage, Depth of Work, Displacement of the Roof, Resistance of the Support
Мониторинг деформационных процессов горных пород в условиях Гремячинского месторождения калийных солей
с. 95
Представлены результаты длительного мониторинга деформационных процессов массива основных типов горных пород в исследуемых горно-капитальных выработках Гремячинского месторождения. Мониторинг деформационных процессов массива выполнялся с помощью цифрового ленточного экстензометра на установленных реперных станциях. Предложенная методика мониторинга позволила определить фактические величины смещений, по результатам которых была установлена связь величин смещений во времени на различных участках наблюдений. Полученные результаты используются для оценки устойчивого состояния массива горных пород в процессе длительной эксплуатации горно-капитальных выработок, а также могут послужить основой при проектировании горных выработок в подобных горно-геологических условиях.
мониторинг деформационных процессов, горно-капитальные выработки, конвергенция, ленточная экстензометрия, реперные станции
Monitoring deformation processes of rocks in the Gremyachinskoe potassium salts deposit
This paper presents the results of long-term monitoring of the deformation processes of the massif of the main types of rocks in the studied mining and capital workings of the Gremyachinsky deposit. Displacement monitoring was performed using a digital tape extensometer at installed reference stations. The proposed monitoring technique makes it possible to determine the actual values of the displacements, according to the results of which the relationship between the values of the displacements in time at different observation sites is established. The results obtained are used to assess the stable state of the rock mass during the long-term operation of mining and capital workings, and can also serve as a basis for the design of mining workings in similar mining and geological conditions.
monitoring of deformation processes, permanent workings, convergence, tape extensometry, reference stations
Экология
Ecology
Влияние структуры нарушенных земель на экологические последствия недропользования при разработке рудных месторождений
с. 100
На основе обработки и когнитивного анализа результатов натурных наблюдений за развитием процессов техногенной деградации фитоценозов природных экосистем хвойно-широколиственных лесов, граничащих с объектами инфраструктуры поверхностного комплекса рудников, выявлены закономерности изменения показателей видового разнообразия флоры при различной форме этой инфраструктуры. Было установлено, что характер и интенсивность изменений состояния биоты определяется не величиной характерных для горных работ техногенных факторов, а взаимным расположением промышленной и селитебной составляющих в составе поверхностного комплекса.
недропользование, развитие антропосферы, техногенное поражение и деградация естественной биоты, видовое разнообразие, инфраструктура, горное предприятие, поверхностный комплекс, флора, энтомофауна, методика, проектирование
The influence of the disturbed land structure on the environmental consequences of subsurface use in the development of ore deposits
Introduction. Intensification of subsurface use is an obligatory and necessary condition for the constant and, unfortunately, uncontrolled expansion of reproduction of all kinds of material goods and infrastructure systems that ensure the well-being of the rapidly growing population of our planet. The geological setting of the location of ore deposits leads to the fact that mining enterprises under construction and operated acquire the role of the vanguard of man-made intrusion into the natural biota of the Earth, and the degree of environmental danger of inevitable changes in this biota determines both the conditions of existence of natural biotopes in vast territories and the possibility of their restoration in the post-exploitation period. That is why the purpose of the study is constantly relevant – the features and dynamics of the course of digressive successions of specific phytocenoses in the zones of man-made impact of mining enterprises, depending on the structure and nature of the use of land allotments necessary for effective subsurface use. Research results. Based on the processing and cognitive analysis of the results of field observations of the development of the processes of technogenic degradation of phytocenoses of natural ecosystems of coniferous-deciduous forests bordering the infrastructure facilities of the surface complex of mines, patterns of changes in the indicators of species diversity of flora with different forms of this infrastructure have been revealed. Conclusion. The method of observing modern phytocenotic landscapes consisted in a route study of the mountain river basin and in the description of phytoecological profiles laid through the valley and adjacent slopes. Geobotanical descriptions of the forest association were made and the undergrowth of tree species from the accounting sites of 2,50 m was calculated. The distances between the profiles ranged from 2.5 to 4 km. The second-order profiles were laid through the valleys of some tributaries. To evaluate the measurements of the natural environment, a method was used to compare the asymmetry of morphological structures. The construction of an underground mine in a single complex with residential infrastructure in the Partizanka River valley (Primorsky Krai) and its 57-year operation have radically changed the state of the initial phytocenoses. In general, it can be stated that the primary three-tiered broadleaf forest has transformed into a polydominant forest community of small-leaved species over a half-century period of man-made impact. After the removal of man-made and anthropogenic loads, successional development is likely to go in the direction of the formation of multi-breed plantations with a predominance of small-leaved species in this territory. That is, changes in the primary biota caused by the long-term existence of a mining enterprise combined with residential education have become largely irreversible. In many ways, an excellent picture of the influence of technogenic factors typical for mining was obtained during similar studies in the zone of technogenic impact developed by the combined method of the Vostok-2 tin-tungsten deposit, which is almost completely identical to the one considered above, both in terms of development conditions and the type of ecotope. The only difference is that the mine is located far enough from the village and is located in the protected area of one of the largest biosphere reserves, where any logging activity was prohibited. During the observations, geobotanical profiles were laid through the mine site and both slopes of the valley. The generalized results of the observations showed that, despite almost 40 years of operation of the deposit, a multi-breed three-tiered forest has been preserved in the valley, which practically does not differ in structure and species composition from the standard we have adopted. Resume. It was found that with the separate location of mining and residential facilities in the immediate vicinity of the industrial site of the mine, the primary phytocenosis of the biota retained its identity, both in terms of species diversity and integral indicators of bioproductivity. This, in turn, allows us to assert that all the main environmental factors of geotechnology used at the enterprise during the underground refinement of balance reserves correspond in their magnitude to the width of the tolerance range of the structure-forming species of this plant community. When comparing and choosing mining technologies, the environmental consequences of the operation of a mining enterprise and auxiliary infrastructure formations must be considered in a differentiated manner.
subsurface use, development of the Anthroposphere, anthropogenic damage and degradation of natural biota, species diversity, infrastructure, mining enterprise, surface complex, flora, entomofauna, methodology, design
Мониторинг окружающей среды в промышленных зонах Западной Африки
с. 105
Мониторинг окружающей среды необходим для оценки состояния и поддержки стратегии развития, связанной с качеством почвы, воздуха и воды. В данном исследовании основное внимание уделяется компании Drury Industries Limited, основанной в 1986 году, которая является одним из ведущих производителей сульфата алюминия и серной кислоты в Западной Африке. Компания управляет несколькими производственными линиями, включая завод по производству серной кислоты I (52000 тонн в год), завод по производству серной кислоты II (60500 тонн в год) и сульфата алюминия (90000 тонн в год). Производимая серная кислота является важнейшим сырьем, повышающим эффективность различных промышленных процессов. Расположенный на участке 9/18, Opic Industrial Estate, Agbara, штат Огун, площадью 177145 м2, объект имеет координаты N06032′28.1″ E003o04′36.1″. В данном исследовании оцениваются различные физико-химические параметры, которые влияют на здоровье человека, производительность и соответствующие метеорологические данные. Результаты не только защитят здоровье, но и послужат справочным материалом для аналогичных промышленных объектов. Публикуя эти данные в журнале Маркшейдерия и недропользование, мы стремимся заполнить пробел, поскольку многие соответствующие исследования в странах Африки к югу от Сахары остаются неопубликованными. Данное исследование поможет сохранить и защитить основные ресурсы в сложных условиях.
окружающая среда, общемировая, здоровье, промышленный, мониторинг
Environmental monitoring in industrial zones of West Africa
Environmental monitoring is essential for assessing the status and supporting development policies related to soil, air, and water quality. This study focuses on Drury Industries Limited, established in 1986, which is one of West Africa’s leading manufacturers of Aluminium sulfate and sulfuric acid. The company operates multiple production lines, including Sulfuric Acid Plant I (52,000 MT/year), Sulfuric Acid Plant II (60,500 MT/year), and Aluminium sulfate (90,000 MT/year). The sulfuric acid produced is a crucial raw material, enhancing efficiency in various industrial processes. Located on 177,145 m2 at Plot 9/18, Opic Industrial Estate, Agbara, Ogun State, the facility’s coordinates are N06032′28.1″ E003o04′36.1″. This study evaluates various physicochemical parameters that impact human health, productivity, and relevant meteorological data. The findings will not only safeguard health but also serve as a reference for similar industrial sites. By publishing this data in the Journal «Mine Surveying and Subsurface Use» we aim to fill a gap, as many relevant studies in Sub-Saharan Africa remain unpublished. This research will aid in preserving and protecting essential resources within complex environments.
Environment, Universal, Health, Industrial, Monitoring
Маркшейдерское и геологическое обеспечение горных работ
Surveying and geological support of mining operations
Геодезический мониторинг деформаций надземных трубопроводов при использовании беспилотных летательных аппаратов в труднодоступных арктических районах
с. 114
Рассмотрена возможность применения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для геодезического мониторинга деформаций трубопроводов в труднодоступных арктических районах. Трубопроводы являются одними из наиболее важных элементов нефтегазовой инфраструктуры, и их техническое состояние напрямую влияет на безопасность и эффективность углеводородного транспорта. Рассмотрена возможность применения метода геодезического мониторинга деформаций надземных трубопроводов, использующего систему лазерного сканирования и беспилотные летательные аппараты в условиях Крайнего Севера. Проведено сравнение метода мониторинга надземных трубопроводов геометрическим нивелированием и метода лазерного сканирования с применением БПЛА.
мониторинг, деформация, трубопровод, лазерное сканирование, беспилотные летательные аппараты
Geodetic monitoring of deformations of above ground pipelines using unmanned aerial vehicles in difficultly accessible arctic areas
The article considers the possibility of using unmanned aerial vehicles (UAVs) for geodetic monitoring of pipeline deformations in remote Arctic areas. Pipelines are one of the most important elements of the oil and gas infrastructure and their technical condition directly affects the safety and efficiency of hydrocarbon transport. A comparison of the method of monitoring overhead pipelines by geometric leveling and the method of laser scanning using is carried out. The possibility of using the method of geodetic monitoring of deformations of underground pipelines using laser scanning systems and unmanned aerial vehicles in the conditions of the far north is considered.
monitoring, deformation, pipeline, laser scanning, unmanned aerial vehicles
Прогнозная оценка сдвижений и деформаций карьера криволинейной формы
с. 120
В статье рассмотрен актуальный вопрос прогноза сдвижений и деформаций карьера сложной формы, характеризующейся криволинейностью бортов в плане. В ходе исследования было проведено численное моделирование в программном комплексе «Plaxis 3D» на основе численного метода конечных элементов. Для моделирования напряженно-деформированного состояния массива горных пород была построена однородная модель, для которой физико-механические и деформационные свойства были заданы согласно результатам инженерно-геологических изысканий. Расчет сдвижений и деформаций в массиве производился на основе использования модели поведения материала с упрочнением грунта (hardening soil). Выполнен анализ напряженно-деформированного состояния массива, сформированного в результате ведения горных работ, произведена качественная и количественная оценка величин напряжений, определена локализация и прогнозные величины сдвижений и деформаций в бортах карьера. На основании полученных прогнозных значений деформаций сделан вывод о расположении наиболее опасных участков с точки зрения проявления деформационных процессов и дальнейшего возможного нарушения устойчивости бортов карьера. Установлено, что выявленные участки не вполне совпадают с зонами, на которых проводятся натурные мониторинговые наблюдения. Сформулированы рекомендации по улучшению проекта мониторинга путем организации дополнительных натурных наблюдений в выявленных опасных зонах.
открытые горные работы, карьер, прогнозная оценка, напряженно-деформированное состояние, напряжение, деформация, сдвижение, метод конечных элементов, моделирование, мониторинг
Predictive assessment of displacements and deformations of a curvilinear quarry
The article considers the issue of forecasting displacements and deformations of a quarry of complex shape, characterized by curvilinear sides in plan. In the course of the study, numerical modeling was carried out in the Plaxis 3D software package based on the numerical finite element method. To simulate the stress-strain state of a rock mass, a homogeneous model was built, for which the physical-mechanical and deformation properties are set according to the results of engineering and geological surveys. The calculation of displacements and deformations in the massif was carried out based on the use of a material behavior model with hardening soil. The analysis of the stress-strain state of the massif formed as a result of mining operations was carried out, a qualitative and quantitative assessment of the stress values was made, the localization and predicted values of displacements and deformations in the sides of the open pit were determined. Based on the obtained predictive values of deformations, a conclusion was made about the location of the most dangerous areas in terms of the manifestation of deformation processes and a further possible violation of the stability of the sides of the open pit. Based on the obtained predictive values of deformations, a conclusion was made about the location of the most dangerous areas in terms of the manifestation of deformation processes and a further possible violation of the stability of the sides of the open pit. It has been established that the identified areas do not quite coincide with the areas where field monitoring observations are carried out. Recommendations are formulated to improve the monitoring project by organizing additional field observations in the identified hazardous zones.
open pit mining, quarry, predictive assessment, stress-strain state, stress, strain, displacement, finite element method, simulation, monitoring
Горные машины и оборудование
Mining machinery and equipment
Определение достижимых рабочих параметров конвейерных систем подачи труб для бестрашнейного трубопроводного строительства и скважинной добычи полезных ископаемых
с. 136
Приведены результаты лабораторных испытаний и полевого тестирования гусеничных конвейеров с обрезиненными металлическими пластинами для непрерывной осевой подачи стальных труб конвейерного типа, используемых в бестраншейном строительстве. Выполненные исследования дают представление об основных инженерных принципах, лежащих в основе распределения усилий и реакций внутри конвейерных систем подачи труб с осевым усилием более 200 тонн, а также раскрывают взаимосвязь между параметрами трубы и рабочими характеристиками системы непрерывной подачи труб. Исследования позволили определить: необходимое радиальное усилие, создаваемое 200-тонной машиной; максимально достижимый коэффициент трения, соответствующий прочности стальных конвейерных плит с резиновым покрытием; способность наиболее популярных труб, используемых в бестраншейной промышленности, выдерживать радиальные нагрузки, передаваемые обрезиненными пластинами толкателя труб.
трение и радиальные усилия, гусеничный конвейер с обрезиненными металлическими пластинами, системы осевой подачи труб, радиальное усилие, коэффициент трения, бестраншейная технология прокладки труб
Defining working parameters of conveyor-type pipe feeding systems for trenchless pipeline installation and mining
Analyzing the lab and job site testing data related to friction and clamping interaction between rubber compound-lined track-type conveyors and steel pipes in pipe feeding systems used in trenchless construction the article gives insight into major engineering principles behind the distribution of forces and reactions inside conveyor-based pipe feeding systems with axial force over 200 tons and discloses the relation between the parameters of the pipe and working characteristics of the continuous pipe feeding system. The research allowed to define the necessary clamping force developed by a 200-ton machine, maximum achievable friction factor consistent with the strength of steel rubber-coated conveyor plates and the ability of the most popular pipes used in trenchless industry to withstand the radial loads communicated by rubber-coated pads of the pipe feeder.
friction and clamping interaction, rubber compound-lined track-type conveyors, pipe feeding systems, clamping force, friction factor, trenchless industry
Некрологи
Necrology
Памяти Г. В. Орлова
с. 142
In memory of G. V. Orlov