Приводится постановка задачи расчета напряженно-деформированного состояния угольных целиков методом конечных элементов. Расчетная область включает следующие блоки: породы кровли и почвы, угольный целик, обрушенные породы выработанного пространства и область полных сдвижений кровли. Все блоки принимаются линейно-деформируемыми с натурными деформационными характеристиками. Разработанная методика численного расчета состояния целиков с учетом запредельного деформирования включает в себя два этапа. На первом этапе находится распределение нормального напряжения на целик, а также длина и максимальная глубина зоны, в которой наблюдаются запредельные деформации. На втором этапе моделирования в краевую часть целика дополнительно вводится зона ослабленного угля с размерами, найденными на первом этапе расчета. Предложенная методика расчета позволяет оценить напряженно-деформированное состояние целика, найти максимум опорного давления и расстояние до него
Вестник Кузбасского государственного технического университета
2016. — Выпуск 4
Содержание:
Актуальность работы обусловлена необходимостью выбора надежных конструктивно-технологических решений организации хвостохранилищ в специфических условиях криолитозоны. Такие хвостохранилища имеют определенные особенности, связанные с тем, что возводятся они в значительно более сложных условиях и оказывают существенное влияние на состояние окружающей среды. Вместе с тем, хвостохранилища имеют повышенную экологическую и техногенную опасность, поэтому следует уделять особое внимание при проектировании и дальнейшей эксплуатации, игнорирование этих факторов может привести к катастрофическим последствиям. Яркими примерами служат аварии на хвостохранилищах Кумтор (Киргизия), Fundao (Бразилия), Mount Polley (Канада) и др. Цель работы: обоснование наиболее безопасного и надежного варианта организации хвостохранилища Нежданинского горно-обогатительного комбината. Методы исследования: комплексный анализ факторов. Заключение. В существующих условиях гарантированно обеспечить надежное складирование хвостов золотоизвлекательной фабрики с использованием наливных и намывных схем организации хвостохранилища не представляется возможным, так как требуются применение сложных, дорогостоящих инженерных мероприятий. Также высок риск возникновения гидродинамической аварии. Примеры утилизации хвостов на аналогичных предприятиях, в условиях ограничения участка складирования и его расположения над объектами площадки предприятия отсутствуют. Основным решением для обеспечения безопасного состояния гидротехнических сооружений золотоизвлекательной фабрики является максимально возможное снижение объема жидкой фазы поступающей в емкость накопителя (полигона) совместно с хвостами обогащения. В качестве наиболее надежных и безопасных вариантов организации хвостового хозяйства могут рассматриваться две технологических схемы хранилища хвостов обогащения и одна - хвостов гидрометаллургии, в том числе: - Хвостов обогащения: а) В «сухом» виде. б) В пастообразном состоянии, в специальном отсеке, с сохранением замороженного состояния основного массива отходов и грунтов основания. в) Хвостов гидрометаллургии - в «сухом» виде, на отдельно расположенном полигоне.
Ключевые слова
На основе аналитического обзора литературных источников, патентных материалов и результатов, выполненных ВостНИИ, экспериментальных исследований с позиций кинетики окисления угля были получены основания для выдвижения рабочей гипотезы о формировании очагов самовозгорания угля. В статье для выяснения сущности отдельных стадий и выдвинутой гипотезы формирования очагов самовозгорания угля, показаны методика и ход исследований процесса самовозгорания угля, направленных на создание физической модели механизма развития этого явления.
Ключевые слова
В статье предложена методика моделирования и научного обоснования подземных геотехнологий без постоянного присутствия людей в забоях для обеспечения эффективной и безопасной разработки угольных месторождений в разнообразных горнотехнических и горно-геологических условиях. Методика состоит из четырёх этапов. 1) Декомпозиция традиционных геотехнологий на элементарные операции, взаимосвязь которых представляется диаграммой в стандарте IDEF0, и оценка подготовленности их операций к роботизации. 2) Формирование множества M предложений по роботизации геотехнологии. 3) Формирование на его основе вариантов комплектов роботизированного оборудования. 4) Выбор оптимального варианта комплекта методами эволюционного алгоритма и имитационного моделирования по комплексному критерию оптимизации, основанном на времени нахождения человека в зоне забоя, производительности геотехнологии и сложности роботизации.
Ключевые слова
Орючие сланцы Дмитриевского месторождения Барзасского района Кузбасса благодаря химическому составу могут рассматриваться в качестве альтернативного источника расширения сырьевой базы энергетической и химической промышленности. Они пригодны для открытой разработки в объеме 131 млн.т до глубины 150 м. Комплексное освоение месторождения предусматривает организацию последовательной технологической цепочки получения товарных продуктов из сырья и отходов производства, таких как: топливный газ, жидкие углеводороды, водяной пар, горячая вода, ценные химические элементы и компоненты, строительные материалы, минеральные удобрения и др. Такая организация всех процессов в рамках энергохимического кластера позволит создать эффективное, экологически чистое, безотходное производство в районе добычи. Месторождение разрабатывают открытым способом по продольной однобортовой углубочной системе, обеспечивая безвзрывную селективную выемку пород вскрыши и горючих сланцев. Первая очередь - с внешним отвалообразованием; вторая - с внутренним отвалообразованием. Коэффициент вскрыши составит 2,9 м/т, землеемкость добычи - 5,7 га/млн.т. Материальный баланс «добыча-переработка-потребление» 1 млн. т горючих сланцев показывает: попутно из пород вскрыши можно получить в среднем 677,1 тыс. м строительных материалов и 327 тыс. муглистых сланцев; до 0,7 млн. т товарных продуктов различного назначения и выработано порядка (3,5-4,0)×10 МДж тепловой энергии. В том числе - 92,3 тыс. т ценных компонентов и химических элементов, обладающих значительно более высокой потребительной стоимостью по сравнению со стоимостью исходного сырья.
Ключевые слова
Рассматривается напряженное состояние почвы протяженной выработки. В уравнение статики для вертикальной оси симметрии вводится объёмный вес пород. Предложенная линейная связь между главными напряжениями на этой оси позволяет получить уравнение для расчета координаты крайней точки зоны неупругой деформации в почве выработки и далее определить смещение почвы.
Ключевые слова
Актуальность работы: Скандий - один из важнейших редкоземельных металлов, встречающийся в природных средах в крайне рассеянном состоянии. Значительные ресурсы скандия сосредоточены в золе каменных и бурых углей, в том числе в ЗШО углей Кузбасса. Изучение распределения скандия в стратиграфическом разрезе даёт возможность выявить эпохи массового поступления скандия в состав отложений толщи. Цель работы: Изучить закономерности распределения скандия в составе наименее изученных средне-верхнепермских отложений толщи Кузбасса (кольчугинская серия) и выявить обогащённые скандием участки стратиграфического разреза, благоприятные для концентрации скандия во вмещаемых угольных пластах. Методы исследований: Детальное изучение петрографического состава опорных береговых разрезов р. Томи и разрезов коррелирующихся с ними скважин, геохимическое опробование, определение состава пород на основе приближенного количественного спектрального анализа, изучение состава глин методом окрашивания, скользящее усреднение результатов аналитических определений. Результаты: Установлена концентрация скандия в породах, обогащённых вулканогенно-пепловым материалом. Перспективными для выявления скандийсодержащих углей рассматриваются: верхи ускатской свиты (Pus), ленинская (Pln) и грамотеинская (Pgr) свиты в участках концентрации вулканогенно-пеплового материала.
Ключевые слова
На месторождениях с наклонным и крутым залеганием сложноструктурных свит угольных пластов Кемеровской области предпочтительно применение поперечных систем открытой разработки. В этом случае существенно снижаются транспортные расходы, и сокращается отчуждение земельных площадей под внешние отвалы. Так же в общей технической политике производства открытой угледобычи существует устойчивое направление на увеличение объёмов бестранспортной вскрыши за счёт расширения границ и области её применения, в том числе за счет сочетания с транспортной технологией. Однако для проектирования такой технологии в условиях поперечного развития фронта горных работ в настоящее время недостаточно теоретических проработок вопросов, связанных с обоснованием её параметров. Большой диапазон условий залегания свит угольных пластов, широкий ряд типоразмеров экскаваторов, применяемых при технологических вариациях, предопределяют многовариантность решения указанных выше задач. Предложены новые вариации технологического сочленения с их оценкой по динамичности рядов.
Ключевые слова
Описано техническое устройство для забойки взрывных скважин низкоплотным составом. Приведены результаты обоснования рациональной производительности установки. Экспериментальное применение установки с использованием низкоплотных составов для забойки скважин проведено в условиях АО «Междуречье». Низкоплотный состав заливают в оболочку. Производительность установки обеспечивает забойку скважин сразу после заряжания заряда ВВ. Такая конструкция заряда позволяет качественно улучшить эффективность запирания продуктов взрыва в зарядной камере, увеличить время воздействия продуктов детонации на массив, снизить выбросы пыли, повысить производительность экскаватора.
Ключевые слова
В основу данного исследования положены результаты анализа существующих подходов к разработке единых диагностических критериев, основанные на принципах вибродиагностики сложных механических систем и являющихся необходимыми для использования в качестве базовых элементов математических деградационных моделей изменения состояния. Выполненное исследование виброакустических характеристик, генерируемых при работе энерго-механического оборудования дизель-гидравлических буровых установок, позволило провести распределение дефектов данного оборудования по 7 основным группам (дефекты ДВС, нарушение жесткости системы, дефекты подшипников, компрессоров, соединительных муфт, вращателей, нарушение центровки) которым в общей сложности соответствует более ста диагностических признаков по параметрам вибрации, формализованных для удобства их использования при разработке кода алгоритма автоматизированного контроля сложных систем по частотным наборам базовых признаков. В рамках настоящего исследования обосновывается необходимость использования результатов комплексного диагностического подхода к оценке технического состояния машин и механизмов по параметрам генерируемой при их работе вибрации. В работе показано, что только с широким использованием современных методов вибрационной диагностики и неразрушающего контроля появляется возможность для своевременного диагностирования дефектов оборудования горных машин (в том числе, находящихся на начальной стадии зарождения) и разработки прогнозных моделей изменения их технического состояния. Базовой платформой для реализации основных элементов системы обслуживания техники по ее фактическому техническому состоянию может послужить разработанный комплекс диагностических правил выявления дефектов по результатам анализа параметров механических колебаний и создаваемые единые диагностические критерии оценки состояния, основанные на анализе параметров механических колебаний, разрабатываемые для каждой из основных групп неисправностей диагностируемого оборудования буровых установок. Результаты проведенных исследований доказывают принципиальную возможность создания группы единых диагностических критериев оценки технического состояния дизель-гидравлических буровых установок, необходимых для осуществления эффективного краткосрочного прогнозирования исследуемых параметров. Доказано, что результаты краткосрочного прогнозирования являются достаточным минимумом, необходимым для осуществления внедрения базовых элементов системы обслуживания горной техники по ее фактическому состоянию.
Ключевые слова
Типичные нестационарные состояния лебедок подъемных кранов и подобного оборудования приводят к значительным динамическим нагрузкам. В свою очередь, это ведет к значительным, подобным толчку, нагрузкам на компоненты грузоподъемного механизма, в частности, сцепление и редуктор. Эти действия особенно усиливаются при возрастающих скоростях и ускорениях, что весьма важно, например, для быстро движущихся перегрузочных кранов. В данной работе обсуждается образование видов нагрузки на систему - по аналогии с прыжком на эластичном тросе (тарзанке) - и способы решения данной проблемы в ближайшем будущем.
Ключевые слова
Представлен анализ результатов влияния предварительного термостатирования частично-синтетического моторного масла в диапазоне температур от 160 до 300°С на оптические свойства. Определен температурный интервал термостатирования, который показывает максимальный потенциальный ресурс.
Ключевые слова
Актуальность работы: Широкое распространение устройств, называемых Soft Starter, устройств плавного пуска (УПП), а также устройств безударного пуска (УБП), созданных для ограничения негативной динамики пусковых токов и электромагнитных моментов асинхронных электродвигателей (АД) с короткозамкнутым ротором, стало результатом эффективного соотношения «цена/качество» для УПП. Однако, проблема реальной, количественной оценки преимуществ и недостатков использования УПП для АД остается актуальной. К сожалению, визуализацию изменений динамических механических характеристик пуска с конкретным УПП и без него, обнаружить довольно проблематично. Но существуют апробированные инструментальные средства имитационного моделирования, позволяющие получить полную информацию о динамическом состоянии схемы электроснабжения, содержащей УПП и АД. Особый интерес представляет моделирование силовых ключей, входящих в состав УПП. Таким образом, задача детального рассмотрения элементов динамической имитационной модели УПП, для анализа и прогноза поведения системы электропривода на основе АД, является актуальной. Цель работы: Анализ вариантов использования силовых полупроводниковых ключей в динамических имитационных моделях УПП, коммутирующих АД к системе электроснабжения. Методы исследований: Основаны на использовании математических моделей электропривода, включающего: 3-х фазный АД с вентиляторной нагрузкой на валу ротора, протяженную кабельную сеть и УПП. Имитационные модели реализованы средствами MatLab (SimuLink). Результаты: Продемонстрированы основные режимы вариантов использования силовых полупроводниковых ключей и приведены динамические характеристики процесса пуска АД через УПП.
Ключевые слова
В статье проведен анализ аварийности в электросетевом комплексе. Рассмотрены основные причины технологических нарушений на воздушных линиях, оборудовании ПС, кабельных линиях. Приведены основные характеристики надежности, характеризующие повреждаемость электрооборудования.
Ключевые слова
В процессе сгорания спиртовых компонентов биотоплива образуются гидроксил- и карбонилсодержащие соединения, загрязняющие окружающую среду. Исследование путей образования этих продуктов необходимо для разработки мер, снижающих выбросы. Целью настоящей работы явилось изучение состава и путей образования продуктов жидкофазного окисления одного из компонентов биотоплива - 2-бутанола. Методом газо-жидкостной хроматографии изучен состав продуктов инициированного азодиизобутиронитрилом жидкофазного окисления 2-бутанола при 60 °С. В составе продуктов идентифицированы и количественно определены: 2-бутанон, 1,2-бутандиол, 2,3(R,R и/или S,S)-бутандиол, 2,3-бутандиол (мезо), 1,3-бутандиол. Гидроксильная функциональная группа существенно активирует α-СН-связь, дезактивирует β- и g-СН-связи молекулы спирта в реакции с пероксильными радикалами.
Ключевые слова
Представлены результаты исследования функционального состава гуминовых кислот (ГК) бурых углей, извлеченных из нативных и предварительно алкилированных и дебитуминированных бурых углей. Показана активность ГК в качестве стимуляторов роста сельскохозяйственных культур. Образцы углей и ГК охарактеризованы инструментальными методами: ЯМР-спектроскопией, элементным и техническим анализом. Определено, что физиологическая активность ГК прямо пропорциональна структурному параметру «степени ароматичности». Показано, что последовательное алкилирование и дебитуминирование гумусовых бурых углей приводит к увеличению содержания ароматических структур в получаемых из модифицированных источников гуминовых кислотах. Данные гуминовые кислоты близки по составу к высокоактивным природным гуминовым веществам естественно-окисленных углей буроугольной стадии зрелости и проявляют повышенную биологическую активность.
Ключевые слова
Это заключительная статья авторов из серии публикаций, посвященных проблеме инновационной трансформации экономики Кемеровской области и ее базовой угольной отрасли как источника роста конкурентных преимуществ региона, подготовленных в рамках поддержанного РГНФ научного проекта (№ 14-02-00274). В статье представлены полученные авторами прогнозные оценки региональной конкурентоспособности в условиях реализации трёх сценариев (пессимистического, умеренного и оптимистического) инновационного развития угольной промышленности Кузбасса.
Ключевые слова
В работе рассмотрена экономико-математическая модель, использование которой позволяет прогнозировать влияние реализации инвестиционных проектов на ключевые показатели развития муниципального образования. Сделан анализ всего цикла использования модели, включая возможности получения вводной статистической информации, особенности использования модели и скорость получения конечного результата. Расчеты показали, что в целом, модель может работать с реальной экономической информацией и дает положительный результат, но при этом она требует адаптации с учетом масштаба муниципального образования и структуры ключевых факторов развития.
Ключевые слова
В статье описаны результаты археологических исследований Кузнецкой комплексной археолого-этнографической экспедицией ГНЦ КузГТУ в 2015 году, которые проводились по четырем направлениям работы. В широкий научный оборот введена информация о раскопках одиночного кургана Новогородец и новых открытых памятниках - одиночных курганах Сидоренково, Усть-Канда-5 и курганной группы Усть-Канда-4. Раскопанный курган относится к ирменской археологической культуре периода поздней бронзы, а открытые погребальные памятники датированы эпохой средневековья.
Ключевые слова
Статья представляет историко-культурный анализ научно-практической деятельности Леонида Ивановича Лутугина, одного из основоположников отечественной угольной геологии. До настоящего времени данному аспекту не было посвящено исследований. Раскрыты теоретические основания осмысления открытий ученого в контексте научного наследия, наполненного гуманистическим содержанием. Интерпретация фактов истории изучения геологии Кузбасса позволила выявить фундаментальное и культурное значение персонального вклада Л.И. Лутугина в развитие угольной промышленности бассейна и геологическое знание в целом. Доказана концептуальная обоснованность актуализации научного наследия Л.И. Лутугина в современном обществе и профессиональной культуре.