Rambler's Top100
Институт горного дела СО РАН
 Чинакал Николай Андреевич Знак «Шахтерская слава» Лаборатория механики деформируемого твердого тела и сыпучих сред Лаборатория механизации горных работ
ИГД » Научная деятельность » ВАЖНЕЙШИЕ НАУЧНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ… » Важнейшие результы исследований…

Важнейшие результы исследований ИГД СО РАН в 2014 г.

Научный проект VIII.74.1.1.
«Развитие методов и измерительных средств экспериментальной геомеханики: диагностика напряженно-деформированного состояния, контроль нелинейных квазистатических и динамических процессов в массивах горных пород, геомониторинговые системы».

Обоснован новый методологический подход к построению многослойных мониторинговых систем геомеханико-геодинамической безопасности для горнодобывающих районов Сибири, в том числе в тектонически активных зонах.На карьере «Удачный» (Якутия) в режиме долговременного мониторинга состояния бортовых откосов развернут модернизированный комплекс «Карьер».

Научный проект VIII.74.1.2.
«Разработка и совершенствование методов и программно-технических средств определения напряженно-деформированного состояния и свойств породных массивов для решения прямых и обратных задач геомеханики с целью информационного обеспечения и построения систем мониторинга при открыто-подземной разработке месторождений».

1. Разработан способ определения давления в продуктивном пласте, основанный на решении обратной задачи по геодезическим данным о вариации компонент поля смещения и расходе эксплуатационной скважины. Численными экспериментами с использованием синтетических данных показано, что при надлежащем выборе весовых параметров предложенной целевой функции обратная задача однозначно разрешима.

2. На основе исследований термоупругих полей в окрестности измерительных скважин разработаны аппаратурные и программные средства, позволяющие установить режим измерений и обеспечивающие минимальную погрешность определения компонент тензора напряжений методом параллельных скважин (в бетонном массиве).

Научный проект VIII.74.1.3.
«Математическое и экспериментальное моделирование квазистатического и динамического поведения блочно-иерархических геосред. Новые программные продукты».

1. Проведено моделирование распространения сейсмических волн в блочном породном массиве на примере трехмерной решетки масс, соединенных пружинами. Исследована нестационарная задача Лэмба о действии вертикальной сосредоточенной нагрузки на свободную поверхность блочного полупространства. Показано, что блочность среды приводит к возникновению резонансных колебаний на ее поверхности значительной амплитуды после прихода волны Релея. Определен спектральный состав колебаний и закономерность их затухания с расстоянием.

2. Создана программа расчета нескольких осесимметричных трещингидроразрыва, образуемых последовательно из одной скважины недалеко друг от друга. Определены условия равномерного распределения трещин в породном массиве. Проведен расчет критического давления в дисковой зародышевой трещине. Разработанный алгоритм может быть использован при создании рациональных проектов проведения последовательного множественного гидроразрыва нефтяных и газоносных пластов.

Научный проект VIII.74.1.4.
«Теоретическое и экспериментальное исследование деформационных и прочностных свойств гетерогенных геоматериалов и горных пород для получения уравнений состояния и разработки новых классификаций».

1. По результатам квазистатических и динамических испытаний гетерогенных геоматериалов установлены эмпирические зависимости: деформационно-прочностных характеристик от сцепления связующего с включениями и их процентного содержания; температуры и скорости формирования нарушения сплошности от параметров нагружения породных образцов.

2. Установлена эмпирическая связь предложенного безразмерного показателя для количественной оценки структуры угля по петрографическим компонентам с их прочностью и комплексным показателем метаморфизма, как теоретическая основа метода прогноза выбросоопасности угольных пластов.

Научный проект VIII.74.3.1.
«Разработка автономного бурового устройства с системой навигации для проходки протяженных скважин в породном массиве».

1. Установлено соотношение длины отклоняемой части корпуса бурового устройства к длине стабилизирующей части равное 1:5 и угол отклонения хвостовой части – 5°, достаточные для изменения траектории скважины длиной свыше 25 м с сохранением целостности стенок при корректировке её траектории в грунте. Осевая статическая нагрузка на рабочий орган 5·105 Н/м2 позволяет в 1,5 раза снизить энергию ударного импульса без уменьшения результирующего перемещения рабочего органа в грунте.

2. Установлено, что с ростом частоты ударов пневмомолота уменьшается время нагрева упругого воздухораспределительного клапана до рабочей температуры, а также разница температуры воздуха в магистрали и на выхлопе. Это делает предпочтительным применение высокочастотных пневмомолотов в условиях отрицательных температур. Рост предударной скорости при одинаковом уровне энергии удара увеличивает величину перемещения, рабочего органа в породном массиве.

Научный проект VIII.74.3.2.
«Разработка инновационного оборудования ударного действия для разрушения породного массива при разведке и добыче полезных ископаемых».

Обоснованы параметры, созданы и исследованы экспериментальные образцы импортозамещающих пневмоударников для проходки скважин диаметром 46–170 мм в крепких породах. Установлены их рациональные режимы, обеспечивающие скорость бурения 0,5–0,6 м/мин. Проведены промышленные испытания подтвердившие, что созданное буровое оборудование обеспечивает производительность бурения аналогичную пневмоударникам фирмы AtlasCopco.

Научный проект VIII.74.3.3.
«Создание и совершенствование технических средств и технологий для повышения устойчивости грунтовых инженерных объектов на основе теоретических и экспериментальных исследований поведения геосред при статическом и динамическом нагружении».

Разработан экспериментальный образец грунтового анкера, гибкая тяга которого взаимодействует с промежуточной опорой. Натурные испытания подтвердили повышение его несущей способности на 70%, а также, значительное увеличение крутизны нагрузочной характеристики по сравнению с анкером, выполненным по традиционной схеме, и показали устойчивость новой конструкции к внешним динамическим воздействиям и обводнению вмещающего ее основания. Таким образом, создана основа для существенного улучшения эксплуатационных свойств канатных анкеров в горном деле и строительстве.

Научный проект VIII.74.3.4.
«Теоретическое и экспериментальное исследование процессов взаимодействия вибрационных технических систем с перемещаемым и уплотняемым дисперсным материалом».

1. Экспериментально установлено, что среди факторов, влияющих на затухание колебаний вдоль рабочего органа виброустройства, основными являются масса и сцепление перемещаемого материала. Определена зависимость параметра, характеризующего затухание, от массы и сцепления связного материала. Установлено: влияние массы на затухание колебаний ограничивается некоторой ее величиной, выше которой затухание с ростом нагрузки не меняется; с повышением сцепления связного материала параметр, характеризующий затухание колебаний, уменьшается; при вибрации рабочего органа в частотном диапазоне 26…40 Гц наименьшее затухание колебаний – в интервале 33…36 Гц.

2. Экспериментально установлено, что наиболее интенсивно процесс формирования компакта связного дисперсного материалапроисходит при вибровоздействии с силой 3,0…4,0 кНв диапазоне частот 40…55 Гц в первые 20 секунд, при дальнейшем вибровоздействии увеличение плотности составляет не более 7…8%.

Научный проект VIII.74.3.5.
«Разработка и создание аэро-гидродинамических и импульсных машин, электро-технических комплексов и систем автоматики для горно-строительных, нефтяных технологий и энергетики».

1. Проведен анализ влияния конструктивного исполнения узлов роторов шахтных высоконагруженных осевых вентиляторов серии ВО на параметры надежности вентилятора. Установлено, что при пуске вентилятора, ротор проходит через несколько зон резонансов. При разгоне ротора вентилятора, в области от 2 до 15 об/мин, из-за кратковременности нахождения в этих зонах, это не приведет к возникновению опасных напряжений и деформаций в узлах ротора. При выбеге вентилятора, для уменьшения времени нахождения в резонансных областях, необходим тормоз для электродвигателя вентилятора. В области частот вращения 40–50 об/мин, необходимо предпринимать меры по отстройке собственных и резонансных частот вращения.

2. Проведены комплексные исследования и выявлены технические особенности эксплуатации скважинных установок. Установлено, что депрессионно-сейсмические воздействия знакопеременными импульсами давления способствуют эффективной очистке призабойной зоны продуктивного пласта и росту динамических уровней по группе скважин от 50 до 150 м при стабильном отборе жидкости.

Научный проект VIII.74.4.1.
«Разработка эффективной и безопасной физико-технической геотехнологии освоения удароопасных рудных месторождений Горной Шории и Хакасии».

Впервые созданы научно-технические и методические основы к проблеме диагностики динамических явлений и на этой основе определены конструктивные параметры высокопроизводительной геотехнологии в удароопасных условиях на принципе сочетания систем разработок, порядка выемки руды, пространственно-энергетического распределения зон напряжений и динамических явлений в шахтном поле при ведении горных работ, что позволяет снизить интенсивность горных ударов и травматизм горнорабочих, а также объемы восстановительных работ на 20%, трудоемкость по системе разработки на 15–20% на шахтах ОАО «Евразруда».

Научный проект VIII.74.4.2.
«Разработка теоретических основ экологически безопасных технологий выщелачивания дисперсного золота и редких металлов со стадийной активацией массообменных процессов и флотационного разделения минералов с близкими поверхностными свойствами и их адаптация к особенностям минерально-сырьевой базы Забайкальского края».

Раскрыты кинетические закономерности селективного разделения минералов методами пенной флотации. Установлена универсальная зависимость извлечения полезного компонента от активности физической формы сорбции реагента по отношению к границе «газ-жидкость». Показано, что увеличение эффекта указанной формы сорбции в образовании флотационного комплекса приводит к уменьшению селективности извлечения полезного компонента. Использование найденных закономерностей позволит поднять качество флотационных концентратов, что особенно важно для горно-обогатительных предприятий России, перерабатывающих более бедные и труднообогатимые руды по сравнению с зарубежными аналогами.

Научный проект VIII.74.4.3.
«Разработка инновационных процессов горного производства для создания прогрессивных и безопасных технологий подземной отработки пластовых месторождений Сибири и Якутии в сложных горно-геологических условиях».

1. Установлена нелинейная, гиперболическая зависимость роста концентрации метана от длины очистного забоя, связанная с утечками воздушного потока через секции механизированной крепи. Полученная зависимость является определяющей при установлении допускаемой по газовому фактору длины и производительности очистного забоя при отработке метаноносного угольного пласта.

2. Установлено существенное увеличение площади поверхности фильтрации метана и его дебита при использовании направленного, поинтервального гидроразрыва угольного пласта через дегазационные скважины.

Научный проектVIII.74.4.4.
«Методология создания комбинированных геотехнологий разработки месторождений Норильска и Якутии с высокой неоднородностью характеристик рудных тел и параметров полей напряжений».

1. По предложенной методике выполнены расчеты глубины потери устойчивости конструктивных элементов систем разработки крутопадающих (2 варианта) и пологопадающих (4 варианта) залежей с обрушением в условиях тектонического и гравитационного видов напряженно-деформированного состояния геосреды. Средняя предельная глубина возможного применения расчетных вариантов отработки составила для крутопадающих залежей 1575 м, для пологопадающих – 1468, 75 м при фактически достигнутой в мире ~1500 м.

2. Разработаны Методические указания по выбору крепи подготовительно-нарезных выработок и расчету параметров крепи рудников «Октябрьский», «Таймырский», «Комсомольский», «Заполярный», «Ангидрит» и «Известняков» ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель». В отличие от действующих нормативных документов выбор осуществляется по фактору устойчивости как вне зоны, так и в зоне влияния очистных работ, что позволяет повысить надежность поддержания выработок.

Научный проект VIII.74.4.5.
«Исследование ресурсного потенциала и геотехнологическая оценка природных и техногенных месторождений твердых полезных ископаемых Западной и Восточной Сибири для открытой добычи минерального сырья».

1. Установлена целесообразность повышения эффективности открытой разработки месторождений твердых полезных ископаемых за счет расширения области применения технологических схем выемки горных пород экскаваторами-драглайнами. В частности, перевалка вскрышных пород драглайнами на концентрационные горизонты (с уменьшением количества уступов и повышением угла откоса рабочего борта карьера) позволит на 20–25% сократить объемы горно-капитальных работ.

2. Установлено, что одной из главных проблем при отработке глубоких горизонтов крутопадающих залежей минерального сырья является разнос бортов карьеров. Решение проблемы возможно путем целенаправленного формирования карьерного пространства с использованием крутонаклонных съездов и транспортных средств, способных преодолевать крутые уклоны. Одним из таких решений может быть размещение вскрывающих выработок на временно нерабочих бортах, а также создание насыпных съездов.


Версия для печати  Версия для печати (откроется в новом окне)
Rambler's Top100   Рейтинг@Mail.ru
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт горного дела им. Н.А. Чинакала
Сибирского отделения Российской академии наук
Адрес: 630091, Россия, Новосибирск, Красный проспект, 54
Телефон: +7 (383) 205–30–30, доб. 100 (приемная)
Факс: +7 (383) 217–06–78
E-mail: mailigd@misd.ru
© Институт горного дела им. Н.А. Чинакала СО РАН, 2004–2021. Информация о сайте