Вестник Кузбасского государственного технического университета

Рассмотрено применение электротомографии с целью оценки возможности гидрогеологической связи гидроотвала с нижележащим массивом для разработки комплекса мероприятий по обеспечению безопасного ведения горных работ. Исследования выполнены с поверхности воды при помощи многоэлектродной электроразведочной станции и комплекта электроразведочных кос. В качестве вспомогательного оборудования использовались самоходное маломерное судно с подвесным мотором и GPS-приемник. Использована нагоняющая расстановка сегментов электроразведочных кос с целью изменения протяженности геофизического профиля. Обоснована схема геофизических профилей на основе анализа горно-геологической и горнотехнической документации и согласована с руководством подразделений угледобывающего предприятия. Разработаны специализированные поплавки, обеспечивающие защиту контакта между электродом и электроразведочной косой от воды. Проведены дополнительные измерения глубины гидроотвала прямыми методами вне геофизических профилей. Приведены результаты полевых исследований гидрогеологических условий участка углепородного массива и оценки геометрических параметров гидротехнического сооружения на основе использования электроразведки и построения усредненного геоэлектрического разреза. Зависимость влажности грунтов от электрических свойств определена в соответствии с нормативными документами в области электроразведки. Построена 3D-модель гидротехнического сооружения и определен объем накопленной воды гидроотвала.

Ключевые слова

Изложена эволюция понятия “качество”, определяющая модели и методы управления качеством продукции. Раскрыто влияние качества углей на экономику добывающего предприятия и потребителей углей - объектов энергетики и коксохимии. Представлена концепция экономики качества продукции. Рассмотрены экологические последствия, вызванные низким уровнем качества добываемых и используемых углей. Приведена функциональная модель системы управления окружающей средой.

Ключевые слова

Рост добычи угля открытым способом ведет к увеличению негативного воздействия на окружающую среду и социальную ситуацию в области, поэтому актуальной задачей является применение подземного способа добычи на действующих разрезах. Переход с открытого на подземный способ, в условиях одного месторождения, принято называть комбинированным способом разработки. Определения открыто-подземного (комбинированного) способа разработки и его классификации для угольных месторождений, пока нет. Проведен анализ открыто-подземного (комбинированного) способа разработки рудных месторождений, исследований открыто-подземного способа для угольных месторождений с примерами на действующих предприятиях. В результате изучения вопроса сформулированы понятие и вариант классификации с особенностями условий применения открыто-подземной (комбинированной) разработки для угольных месторождений. Применение открыто-подземного способа разработки угольных месторождений позволит увеличить срок эксплуатации месторождения за счет полноты извлечения запасов, использовать единую инфраструктуру предприятия, снизить затраты на строительство шахт, сократить количества разрезов, в пользу подземного способа, так как их большинство расположено вблизи населенных пунктов. Экологическая обстановка в области требует дальнейшего изучения открыто-подземного способа разработки угольных месторождений.

Ключевые слова

Анализ геологических условий газодинамических явлений, происходящих в виде явления в виде внезапных выбросов соли и газа из забоя при отработке по пласту АБ, показал, что практически все случаи интенсивных газовыделений при проходке подготовительных выработок на шахтном поле рудника БКПРУ-2 пространственно располагаются в пределах Зырянского сдвига и зоны его влияния. Поэтому предметом исследования в данной статье являются надвиговые и сдвиговые зоны на шахтных полях рудников Березниковского калийного рудоуправления 2 и 4 ПАО «Уралкалий». Целью исследования является разработка рекомендаций по безопасному ведению горных работ опасных по газодинамическим явлениям, в надвиговых и сдвиговых зонах с учетом факторов газоносности и тектонического строения разрабатываемых пластов на шахтных полях рудников БКПРУ-2 и БКПРУ-4 ПАО «Уралкалий». В процессе выполнения научно-исследовательских работ выполнен анализ и обобщение геологической информации на шахтных полях рудников БКПРУ-2 и БКПРУ-4, оцифрованы геологические разрезы, построены детальные структурные карты шахтного поля по пласту АБ и выделены надвиговые и сдвиговые зоны. Выполнена экспериментальная оценка газоносности и газодинамических характеристик пласта АБ и вмещающих пород в надвиговых и сдвиговых зонах на шахтных полях рудников БКПРУ-2 и БКПРУ-4. Разработаны рекомендации по управлению газодинамическими процессами при ведении горных работ в надвиговых и сдвиговых зонах на шахтных полях рудников БКПРУ-2 и БКПРУ-4 ПАО «Уралкалий».

Ключевые слова

В статье приведена общая структура многоуровневой системы управления геоходом. Описан верхний, средний и нижний уровень системы управления. Укрупненно сформулированы задачи, решаемые конкретными подсистемами системы управления геоходом. Сформулированы требования к системе управления геоходом. Сделан вывод об актуальности разработки научнообоснованных подходов для создания систем управления геоходами, а также разработки математических моделей и алгоритмов систем управления геоходами.

Ключевые слова

Решение задачи повышения устойчивости демонтажных камер и предохранительных целиков в особенности, когда формирование камеры осуществляется непосредственно очистным забоем, направлено на увеличение безопасности ведения горных работ. Кроме того это позволяет сократить сроки монтажа-демонтажа оборудования и, как следствие, способствует увеличению объёма добываемого угля. Приведённые в статье результаты исследований, выполненных по пласту «Толмачёвский» на шахте «Полысаевская», позволяют сделать вывод о том, что уточненный расчет грузовой площади основной кровли является основой для определения действительных параметров опорного давления в зоне заложения демонтажной камеры, являющегося важнейшим фактором при оценке её устойчивости, в ходе формировании камеры с помощью очистного забоя.

Ключевые слова

В статье приводятся актуальные проблемы, с которыми в настоящее время приходится сталкиваться при отработке высокогазоносных угольных пластов, а именно - снижение добычи угля при возникновении газового барьера. Отмечается, что десорбционные процессы имеет влияние на изменения прочности угольного пласта. Данный эффект может негативно сказаться на безопасности ведения горных работ вплоть до возникновения различных газодинамических явлений. В работе представлены средства и методы для прогнозирования газоносности на выемочных участках шахт. Описан порядок и место отбора угольных проб для проведения исследований газовыделения в процессе разрушения угля. В качестве показателя характеризующего структуризацию угля в процессе его бурения принято отношение Sуд/Пs, который показывает во сколько удельная площадь порового пространства превышает поверхность частиц угля. Данное отношение заключает в себе понятие поверхностно-поровой структуры. Приводятся результаты исследования поверхностно-поровой структуры угля на базе современного оборудования, предназначенного для оценки термобарических характеристик угля и удельной поверхности по методу БЭТ (Брунауэр, Эммет и Тейлор). Установлено, что влияние газа имеет значительную роль в формирование поверхностно-поровой структуры в процессе разрушения угля.

Актуальность работы. Оценка соответствия результатов ч.сленного моделирования, геофизического прогноза и натурных измерений геомеханических параметров состояния массива горных пород является актуальной для обеспечения безопасной и эффективной отработки удароопасных угольных пластов на больших глубинах.

Ключевые слова

. В рамках проекта по обоснованию концепции комплексного освоения месторождений высокозольных твердых горючих ископаемых на принципах кластерного подхода разработаны имитационные модели технологий разработки полезных ископаемых открытым и подземным способом, технологии переработки угля с получением полукокса и сопутствующих продуктов, технологий дальнейшей переработки продуктов, а также транспортных и логистических элементов кластера. Модели позволяют выявлять и устранять «узкие места» в технологическом процессе, находить пути повышения степени использования оборудования путем согласования технологических операций во времени и пространстве, что позволяет определять требуемые для выполнения производственных задач характеристики элементов кластера. Проведены исследования и представлены результаты имитационных экспериментов по обоснованию эффективной и экономически целесообразной структуры и параметров как угле-энергохимического кластера в целом, так и его подсистем.

Ключевые слова

Системно излагаются основы расчета ожидаемых динамических сдвиженийточек земной поверхности по простиранию лавы при отработке пологих и наклонных угольных пластов Кузбасса высокомеханизированными забоями. Используемые аналитические зависимости установлены по данным частотных инструментальных наблюдений на профильных линиях. Приведен пример расчетов из научно-практического опыта Сибирского института геотехнических исследований в области решения геотехнических задач при разработке угольных месторождений.

Ключевые слова

В статье рассматриваются геомеханические, горно-геологические и горно-технические условия проявления внезапных выдавливаний угля, а так же приведены признаки характеризующие внезапные выдавливния.

Ключевые слова

Обоснована актуальность применения поинтервального гидроразрыва угольного пласта для интенсификации дегазации. Разработана технологическая схема для реализации поинтервального гидроразрыва угольного пласта. Предложено оборудования для проведения мероприятий по интенсификации дегазации.

Ключевые слова

Данная статья посвящена исследованиям геомеханической безопасности, проводимым в лаве 50-03. Исследования заключались в подтверждении возможности отработки пласта 50 лавами длиной 400м путем установления устойчивости, нагрузочных свойств и обрушаемости пород активной кровли пласта 50, устойчивости пород почвы пласта, установления требуемой скорости подвигания лавы 50-03, обеспечивающей требуемую производительность лавы и геомеханическую безопасность в лаве. По ожидаемым нагрузкам и схемам нагружения секций крепи определены требуемые геометрические и силовые параметры крепи комплекса для отработки пласта 50 с указанной производительностью лавы. Результаты выполненных исследований геомеханических процессов в лаве 50-03 показывают, что управление геомеханической безопасностью в высокопроизводительных забоях при интенсивном обнажении кровли должно производиться путём поддержания соответствующей скорости подвигания лавы, скорости выемки угля в лаве, скорости крепления лавы.

Ключевые слова

Статья посвящена решению проблемы формирования системной безопасности и стратегического развития угольных компаний в Кузбассе - ведущем угольном бассейне страны. Предложена и раскрыта основная терминология по системной безопасности угольных компаний. Раскрыты основные структурные элементы системы безопасности угольной компании. Предложена логическая модель системы безопасности. Разработаны аксиомы безопасности угольной компании. Основными направлениями решения проблем системной безопасности угольных компаний определена гармонизация взаимодействия элементов систем безопасности . Формирование стратегически стабильной угольной отрасти в Кузбассе есть основа эффективной стратегии развития региона.

Ключевые слова

В статье обоснована необходимость повышения эффективности подземного способа добычи угля посредством совершенствования управления процесса монтажно-демонтажных работ с использованием сценарного подхода, определены факторы, влияющие на эффективность подготовки и отработки выемочного участка с использованием механизированных комплексов и при системе шахто-лава.

Ключевые слова

Приведен анализ способов интенсификации добычи метана из нетронутых угольных пластов. Дано описание процесса гидравлического разрыва пласта (ГРП), как наиболее часто используемого метода стимуляции производительности скважин при промысловой добыче метана из угольных пластов, и приведены основные его преимущества. Основными факторами, влияющими на остаточную проницаемость созданных в результате ГРП трещин, являются горно-геологические условия и характеристики используемого закрепляющего материала (пропанта), в качестве которого наиболее часто применяется стандартный сортированный по крупности кварцевый песок. Показано влияние напряженно-деформированного состояния массива горных пород на изменение проницаемости и необходимость продолжения его исследования с учетом различных технологических особенностей гидроразрыва. Приведены результаты лабораторных исследований песков месторождений Кемеровской области с целью выявления наиболее перспективных для закрепления трещин гидроразрыва. Показана перспективность и возможность применения гидроразрва пласта с использованием местных песков в качестве закрепляющего материала.

Ключевые слова

Представлены результаты исследования влияния ширины угольных целиков и мощности пород между весьма сближенными пластами на смещения контура пластовых выработок при многоштрековой подготовке и отработке выемочных участков угольных шахт. По результатам шахтных исследований выявлены качественные зависимости смещений контура подготовительных выработок при изменении расстояния от очистного забоя до наблюдательных станций и мощности пород между весьма сближенными пластами Ерунаковского месторождения Кузбасса. Установлено, что интенсивное пучение пород почвы подготовительных выработок происходит примерно на расстоянии от очистного забоя, равном глубине разработки. Зависимость величин пучения пород почвы подготовительной выработки верхнего отрабатываемого пласта резко уменьшается при мощности пород между пластами, превышающей в трёхкратную вынимаемую мощность пласта. Установлено, что в зонах дизъюнктивных нарушений вследствие снижения прочности и интенсификации деформаций пород отношение фактической площади поперечного сечения выработки к проектной площади уменьшается почти в два раза по сравнению с соответствующими отношениями площадей поперечных сечений вне зоны геологических нарушений. Критерием устойчивости ленточного угольного целика является отношение ширины зоны упругого деформирования угля в целике к его проектной ширине более 0,4. Площадь зоны разрушения угля и пород в окрестности подготовительной выработки уменьшается по нелинейной обратно пропорциональной зависимости при увеличении мощности пород между весьма сближенными пластами

Ключевые слова

В статье приводится описание системы нагрева воды, подаваемой в шахтную калориферную установку, дымовыми газами, поступающими с котельной установки. Дымовые газы проходят в теплообменнике через змеевик, расположенный в резервуаре с водой. Теплопередача от дымовых газов воде осуществляется через стенку змеевика. Система автоматизации предполагает контроль параметров нагреваемой воды и управление процессом транспортировки теплоносителя в шахтную калориферную установку. С целью повышения эффективности нагрева воды в рассматриваемой системе предлагается устанавливать два типа устройств для ее перемешивания: пропеллерную мешалку и/или пневматический перемешиватель («джакузи»). Нагретая в резервуаре вода через камеру смешения поступает в шахтную калориферную установку. В камере смешения предусмотрено поступление прямой воды из котельной установки или подогретой воды в теплообменнике в зависимости от требуемого расхода и температуры воды в системе воздухоподготовки. Приведены пример и методика расчета теплопередачи от дымовых газов котельной установки к воде в условиях турбулизации теплоносителей. Приводится пример расчета мощности передаваемой тепловой энергии. Показано, что предлагаемая система использования энергии дымовых газов в шахтных калориферных установках может оказаться эффективной для экономии энергоресурсов при воздухоподготовке на подземных горнодобывающих предприятиях в холодное время года.

Ключевые слова

В работе выполнено теоретическое исследование неравновесного фазового перехода капельной структуры в парожидкостной среде. Развита предложенная релаксационная модель для описания тепловых и динамических процессов, возникающих в результате разгерметизации сосудов, заполненных водой под высоким давлением. Проведенные сравнительные расчеты демонстрируют принципиальное расхождение результатов при использовании старой и новой моделей.

Ключевые слова

Сточные воды, образующиеся в процессе промышленного производства или добычи полезных ископаемых, при условии их сброса без достаточной очистки, приводят к ухудшению состояния окружающей природной среды. Применяемые технологии очистки не идеальны с точки зрения эффективности и капиталоемкости, кроме того подвержены сильному влиянию геологических факторов. Предложена концепция очистных сооружений сточных вод с применением мягких оболочечных конструкций (геотуб), являющихся мобильными и устойчивыми к воздействию геологических факторов. Эффективность очистки достигается за счет гравитационного осаждения взвешенных частиц на первом этапе и сорбции загрязняющих веществ на втором. Применение предлагаемой технологии позволит повысить геоэкологическую безопасность и снизить капиталоемкость природоохранных мероприятий.

Ключевые слова

Землеустройство - важнейшее условие рационального и эффективного использования земель всех категорий. Согласно принятой терминологии в научно-технической литературе, землеустройством называются мероприятия по изучению состояния земель, планированию и организации рационального использования земель и их охраны, образованию новых и упорядочению существующих объектов землеустройства и установлению их границ на местности. Линейные объекты имеют большую пространственную протяженность, в связи с чем могут располагаться на землях сельскохозяйственного назначения, лесного фонда, на особо охраняемых территориях и др. Определение границ линейного сооружения особенно важно, исходя из иногда необоснованно завышенных норм их размещения. В статье, на основе анализа нормативных документов по отводу земель для размещения дорог и (или) объектов дорожного сервиса, при проектировании границы полосы отвода под автомобильную дорогу, разработаны и представлены универсальные формулы расчета ширины полосы, отводимой для размещения автомобильной дороги. Так же приведен механизм расчета. Тема статьи ранее не поднималась, и является малоизученной.

Ключевые слова

В настоящей статье рассмотрены базовые принципы создания методики оценки состояния горно-шахтного оборудования, основанной на комплексной реализации принципов неразрушающего контроля и технического диагностирования. Обоснована эффективность применения комплексного диагностического подхода для оценки состояния энерго-механического оборудования горных машин. Показано, что только с широким применением современных методов вибрационной диагностики и неразрушающего контроля предоставляется возможность для своевременного выявления дефектов, вне зависимости от их типа и степени опасности. Обоснована эффективность конкретного сочетания методов виброанализа, наиболее оптимально подходящих для решения поставленных в работе задач. Сформулированы основные критерии, которые могут быть использованы в качестве базовой платформы для совершенствования методологии нормирования параметров механических колебаний. Доказана необходимость перехода ремонтных и обслуживающих подразделений промышленных предприятий на систему обслуживания техники по её фактическому техническому состоянию, платформой для реализации базовых элементов которой может послужить разработанный комплекс диагностических правил выявления дефектов. Реализация принципов разрабатываемой методологии позволит повысить надежность горной техники и минимизировать количество аварийных отказов технологического оборудования, что откроет новый перспективный путь к повышению безопасности горных работ.

Ключевые слова

Ресурс крупногабаритных шин зависит от многих факторов условий эксплуатации, которые приводят к преждевременному их списанию по причине превышения теплового состояния и, как следствие, отслоению протектора. Управление тепловым состоянием крупногабаритной шины с учетом рациональной загрузки автосамосвала в процессе эксплуатации позволяет достичь его максимальной производительности. Для определения производительности в различных условиях эксплуатации карьерных автосамосвалов разработана программа для ЭВМ «Оптимальная степень загрузки».

Ключевые слова

Обозначены особенности существующих опорно-движительных систем проходческих машин, которые обуславливают искусственное наращивание металлоемкости, ограничивают области применения и сдерживают развитие научно-технического уровня горных машин. Представлен новый класс проходческих машин - «геоходы». Описан способ движения, который позволяет исключить силу тяжести из обеспечения устойчивости машины и процесса формирования тяговых и напорных усилий. Описан принцип работы законтурной опорно-движительной системы геохода. Приведены варианты конструктивных решений, их анализ и области применения. Обозначены задачи, которые планируется решить при создании законтурных опорно-движительных систем и пути развития. Рассмотрены преимущества и перспективы применения.

Ключевые слова

/Развитие техники эндопротезирования суставов конечностей в целом и разработка и совершенствование эндопротезов в частности предопределяют необходимость создания средств технического оснащения для сравнительной оценки новых разработок. Существующее оборудование, предназначенное для аттестации изделий медицинского назначения, в частности, эндопротезов, является дорогостоящим и мало пригодно для получения сравнительных оценок результатов на этапе создания макетов нового изделия. Целью настоящей работы является разработка конструкции установки для оценки износа тотальных протезов коленного сустава, технические возможности которой обеспечивали бы параметры нагружения и перемещений в соответствии со стандартами. Предложена конструкция установки, в которой необходимые параметры нагружения и перемещений компонентов эндопротеза в цикле движения обеспечиваются соответствующими профилями кулачков. При этом реализуется синхронизация изменения осевой силы, передне-заднего смещения и угла ротации с углом качания феморального компонента эндопротеза относительно тибиального. Силовое нагружение компонентов эндопротеза осуществляется тарированным пружинным силовым узлом. Испытания предусматривают наличие специально подготовленной тестовой среды. Алгоритм испытаний эндопротеза предполагает запуск двигателя мотор - редуктора на пониженной скорости вращения выходного вала для начальной приработки контактных поверхностей компонентов эндопротеза в течение 15 - 20 минут. В дальнейшем полный цикл испытаний реализует 5000000 качаний феморального компонента эндопротеза. В соответствии со стандартом испытания могут быть закончены досрочно при появлении признаков разрушения отдельных компонентов эндопротеза. Таким образом, предложенная конструкция установки позволяет проведение сравнительных оценок работоспособности и надежности разрабатываемых макетов эндопротеза с суставными поверхностями, выполненных из различных материалов.

Ключевые слова

В работе представлены исследования электроемкостных характеристик углеродных нанотрубок, модифицированных атомами азота. Исследования проводились с помощью двухэлектродной ячейки в щелочном и кислотном электролите. Показано увеличение значения удельной емкости в кислотном электролите H2SO4 (1M) для углеродных нанотрубок, допированных азотом N-ОУНТ.

Ключевые слова

В работе представлены методические аспекты проведения измерения параметров пористой структуры углеродных сорбентов, полученных на основе ископаемых углей, на анализаторе ASAP 2020 «Micromeritics». Определены текстурные характеристики пористой структуры углеродных сорбентов, такие как, величины удельной поверхности, общего объема пор, объема микро- и мезопор исследуемых образцов. Характеристики пористой структуры углеродных сорбентов рассчитаны по изотермам низкотемпературной (77К) адсорбции-десорбции азота. Текстурные характеристики углеродных сорбентов были рассчитаны различными методами, реализованными программным обеспечением анализатора ASAP 2020 «Micromeritics» (BET, Langmuir, DFT, t-Plot, Dubinin-Radushkevich, Dubinin-Astakhov, МР-method, Нorvath-Кawazoe, BJH, Dollimore-Heal).

Ключевые слова

Представлены данные по получению концентрированных гуминовых препаратов (ГП), полученных «сухим» и «мокрым» способом из бурого угля Тисульского месторождения. Образцы ГП охарактеризованы при помощи технического и элементного анализа, определен гранулометрический состав, площадь поверхности. Приведено описание процессов, протекающих на всех стадиях получения ГП. Установлено, что «мокрый» способ позволяет добиться более полного извлечения гуминовых кислот (ГК) из бурого угля путем увеличения площади поверхности контакта щелочи и угля.

Ключевые слова

Ключевой проблемой в методологии оценки парциальных вкладов поверхностной защитной пленки «продукты коррозии - ингибитор» является определение и учет их взаимовлияния. Известно, что пленка продуктов коррозии (ПК) в ингибированной среде растет под влиянием адсорбирующегося ингибитора. В свою очередь, появление, рост и структурные изменения, которая претерпевает пленка ПК во времени, также отражаются на особенностях адсорбции замедлителя. В настоящее время учет подобного рода взаимовлияния представляется крайне затруднительным, в связи с отсутствием исследований в данной области. По этой причине подобную оценку сейчас можно провести только с допущением об аддитивности растущих пленок ингибитора и ПК, т.е. об отсутствии их взаимовлияния на парциальные защитные эффективности. В настоящей работе рассмотрены первоначальные теоретические основы метода оценки указанных вкладов, на базе которых развиваются новые подходы к его уточнению и конкретизации. В частности, определены возможности учета изменения защитного эффекта пленки ПК в ингибированной среде путем соотнесения общих массовых потерь металла с фоновой средой. Обсуждены вопросы важности учета растворения и отслаивания пленки продуктов коррозии на итоговую оценку. Заметное отличие результатов анализа получено при использовании подходов, основанных на различной трактовке аддитивности взаимовлияния компонентов поверхностной пленки с точки зрения парциальной защитной способности каждого из них, а именно аддитивность защитных эффектов или аддитивность коэффициентов торможения. На примере ингибирования сероводородной коррозии (СВК) стали в жидкой фазе проведено сравнение результатов нескольких методов оценки, в том числе учитывающих изменение толщины пленки продуктов коррозии в ингибированной среде по сравнению с фоновой, а также различные методы алгебраического представления аддитивности.

Ключевые слова

В статье исследовано влияние степени озонирования отработанного минерального моторного масла на изменение его химического состава и флотационных свойств. Изучаемый параметр - концентрация озона. В эксперименте использовали отработанные моторные масла с карьерных самосвалов Белаз. Изменения в составе отработанных масел фиксировали с помощью кислотного числа масел и данных элементного анализа и ИК-спектроскопии. В составе озонированного масла уменьшается содержание ароматических СН-связей и увеличивается доляи метильных и алициклических фрагментов. Возрастает содержание кислородсодержащих групп: О-Н спиртов и фенолов, С=О лактонов и ангидридов, С=О алифатических и ароматических кислот, ароматических кетонов, С-О эфиров, фуранов и лактонов, S=O сульфоксидов. Увеличение доли кислородсодержащих групп в составе масла способствует преобразованию аполярных соединений в составе масла в гетерополярные. Озонирование отработанного масла также способствует снижению его вязкости за счет осаждения высокомолекулярных смолистых соединений. Это способствует улучшению флотационных свойств при обогащении углей. Наибольшая эффективность флотации с использованием отработанных масел проявляется при глубине их озонирования 11 г/кг.

Ключевые слова