О сути цифровизации горнотехнических систем
Д.Р. Каплунов, В.С. Федотенко
- Институт проблем комплексного освоения недр ИПКОН РАН, г. Москва.
- Аннотация:
- 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.
- Ключевые слова:
- устойчивое развитие, глобальные вызовы, патентование, изобретение, горнодобывающий комплекс, интеллектуальная собственность
Роботизация взрывных работ. Предпосылки. Результаты. Возможные перспективы
А.А. Добрынин
- АНО ДПО «Современная научно-технологическая академия», г. Москва
- Аннотация:
- 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.
- Ключевые слова:
- робот, беспилотная техника, горная промышленность, взрывные работы, жидкие взрывчатые вещества, взрывчатые растворы, промышленные испытания, беспроводная система инициирования взрывчатых веществ, безопасность
Перспективы освоения и переработки железосодержащего сырья южного Урала
О.П. Шавакулева, Н.В. Гмызина, Н.А. Сединкина, Е.Ю. Дегодя
- Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск
- Аннотация:
- 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.
- Ключевые слова:
- конвертерные шлаки, титаномагнетитовая руда, магнитная сепарация, обогащение, закладочная смесь, переработка
Технология отработки месторождений, склонных к динамическим проявлениям
В.Х. Беркович, Н.Г. Валиев, В.Д. Пропп, С.О. Шохов, В.А. Старцев
- Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург
- Аннотация:
- 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.
- Ключевые слова:
- удароопасные рудные месторождения, искусственная кровля, твердеющие смеси, несущий свод, динамические проявления
Согласование производительности карьера и фабрики при формировании техногенных емкостей для размещения в них хвостов обогащения руд
Г.Д. Першин1, И.А. Пыталев1, Е.Е Швабенланд2, В.В. Якшина1
- Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск
- Всероссийский научно6исследовательский институт минерального сырья им. Н.М. Федоровского, г. Москва
- Аннотация:
- 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.
- Ключевые слова:
- карьер, обогатительная фабрика, производительность, техногенная емкость, хвосты обогащения, ограждающая дамба, рекультивация земель
Оценка энергоэффективности гидравлической схемы секционных насосов
С.А.Упоров В Я. Потапов, В.В. Потапов, А.В. Долганов
- Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург
- Аннотация:
- 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.
- Ключевые слова:
- функциональная надежность, оценка, однопоточные насосы, разгрузочное устройство, осевое усилие
Производительность эжекторного земснаряда УГБ-2м при очистке шламонакопителя обогатительной фабрики
А.А. Корякин
- Институт проблем комплексного освоения недр ИПКОН РАН, г. Москва
- Аннотация:
- 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.
- Ключевые слова:
- углеобогащение; шламонакопители; разработка угольных шламов; горнотехнические условия; производительность гидроэлеваторного земснаряда
Методика комплексного обеспечения надежности систем управления воздухораспределением на объектах горнодобывающего комплекса
И.И. Босиков1, Р.В. Клюев2
- Северо-Кавказский горно6металлургический институт (государственный технологический университет), г. Владикавказ
- Московский политехнический университет, г. Москва
- Аннотация:
- 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».
- Ключевые слова:
- надежность, воздухораспределение, угольная шахта, математические модели, статические и динамические характеристики, аэрогазодинамические процессы
Взрывное рыхление скальных пород без развала горной массы
Е.Б. Шевкун1, А.Ю. Плотников2
- Тихоокеанский государственный университет, г. Хабаровск
- ООО «АВТ-Амур», г. Благовещенск
- Аннотация:
- 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.
- Ключевые слова:
- массовый взрыв, массив, интервал замедления, волна напряжения, кратность воздействия, селективная выемка
Оценка горного давления в массиве железистых кварцитов на основе взрывания шпуровых зарядов ВВ
В.Н. Тюпин, К.Б. Пономаренко
- Белгородский государственный национальный исследовательский университет, г. Белгород
- Аннотация:
- 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.
- Ключевые слова:
- напряженное состояние массива, влияние взрыва, проходка выработок, физико-механические свойства пород, массив горных пород, трещиноватость, взрывчатые вещества, шпур, зона раздавливания, диаметр «стакана»
Исследование раскрытия зерен минерала магнетит на стадии измельчения руды Гусевогорского месторождения
Р.С. Титов, В.Д. Кантемиров, А.М. Яковлев
- Институт горного дела УрO РАН, г. Екатеринбург
- Аннотация:
- 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.
- Ключевые слова:
- титаномагнетитовая руда, раскрытие минерала при измельчении, размер зерна, класс крупности, магнитная фракция, магнетит, минералогический анализ
