Rambler's Top100
Институт горного дела СО РАН
 Чинакал Николай Андреевич Знак «Шахтерская слава» Лаборатория механики деформируемого твердого тела и сыпучих сред Кольцевые пневмоударные машины для забивания в грунт стержней
ИГД » Научная деятельность » ВАЖНЕЙШИЕ НАУЧНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ… » Важнейшие результы исследований…

Важнейшие результы исследований ИГД СО РАН в 2015 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».

Выполнен комплекс экспериментально-теоретических исследований по изучению особенностей развития деформационно-волновых процессов в очаговых зонах повышенной концентрации напряжений и верификацией энергетического критерия прогнозирования разрушения горных пород. Доказана определяющая роль низкочастотных деформационно-волновых процессов в маятниковом приближении движения структурных отдельностей геоматериалов и массивов горных пород при формировании амплитудно-периодного спектра сопряженных с ними сейсмо-электромагнитно-эмиссионных процессов в зонах концентрации напряжений с последующим их разрушением (квазирезонансный механизм трансформации накапливаемой упругой энергии пород очаговой зоны в кинетическую энергию составляющих ее структурных элементов). Впервые дано количественное обоснование связи спектров сопряженных между собой механических и физических полей с позиций блочно-иерархического строения массивов горных пород и кинетической концепции прочности твердых тел по С. Н. Журкову. Выписано энергетическое условие для возникновения динамических событий в массивах горных пород в условиях совместного влияния геодинамических (тектонических) и локальных геомеханических (техногенных) полей в зонах повышенной концентрации напряжений.

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. На основе результатов апробации экспериментального образца скважинного инклинометра разработана измерительная система для определения вертикальных сдвижений горных пород и закладочных массивов (Патент на изобретение №2558556 от 06.07.2015). Рекомендации по использованию этой системы вошли в проекты (разработаны институтом Якутнипроалмаз в 2015 г.) гидрогеомеханического мониторинга подкарьерных предохранительных целиков на рудниках «Айхал» и «Мир» АК «АЛРОСА», прошедшие экспертизу в Центральной комиссии по разработке месторождений твердых полезных ископаемых и реализуемые в настоящее время при отработке подкарьерных запасов под водоносными объектами на данных объектах

2. Теоретически обоснован метод оценки геомеханического состояния массива в окрестности подземных объектов, основанный на решении обратной задачи определения компонент природного поля напряжений по данным лабораторных испытаний образцов горных пород (зависимости скоростей упругих волн от напряжений) и результатам акустического зондирования in situ.

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

1. Разработаны программа расчета распространения сейсмических волн в блочной среде на модели трехмерной решетки масс, соединенных вязкоупругими пружинами.; программа расчета развития трещин при множественном гидроразрыве, образуемых последовательно из одной скважины недалеко друг от друга.

2. Разработан алгоритм, позволяющий учитывать несферическую форму частиц и потенциал опосредованного взаимодействия, описывающий свойство среды запасать и высвобождать упругую энергию для моделирования процессов выемки и транспортировки полезных ископаемых в рамках метода дискретных элементов. Получено численное решение задачи о формировании вихревых движений раздробленных горных пород при перемещении относительно неподвижного желоба скребкового конвейера.

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».

По данным лабораторных экспериментов установлено, что на стадии предразрушения в угольных образцах возникают низкочастотные процессы микродеформирования, амплитуда которых возрастает с увеличением уровня напряжений. Это объясняет способность углеметановых пластов генерировать вызванные внутренними напряжениями газодинамические возмущения, достаточные для инициации процессов разрушения с сопутствующими выбросами угля и газа.

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

1. Разработана методика определения предельной длины транспортирования разрушенной породы по вращающейся горизонтальной или наклонной магистрали создаваемым в ней разряжением, в основу которой положено соответствие между количеством поступающего в магистраль и выходящего из нее грунта достигаемое за счет обеспечения частоты вращения транспортной магистрали, при которой центробежная сила, действующая на породные частицы, равна сила тяжести при заданном её диаметре.

2. Обоснован способ изменения траектории движения бурового рабочего органа в массиве горных пород комбинацией его главных движений – вращения и осевой подачи. Выбор направления отклонения траектории проходки скважины осуществляется поворотом корпуса рабочего органа, а отклонение достигается смещением рабочего органа вперед относительно корпуса.

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

Разработаны и на рудных месторождениях испытаны погружные пневмоударники и расширители скважин диаметром от 105 до 250 мм, по удельной мощности и удельному расходу воздуха превосходящие лучшие зарубежные аналоги.

Использование разработанных пневмоударников (рис. 3) для бурения скважин от Ø 105 мм до Ø 250 мм совместно со специально спроектированным породоразрушаеющим инструментом позволит сократить время буровых работ не менее чем в 1,5 раза, а также снизить количество потерянных и смещенных взрывных скважин.

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».

Выполнено численное моделирование работы анкера с гибкой тягой и повышенной несущей способностью под нагрузкой для случая временного крепления котлована станции Новосибирского метрополитена, возводимой открытым способом в грунтах с характеристиками типичными для грунтового основания в районе строительства метро.

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

Установлена связь между конструктивными и динамическими параметрами вибрационной системы с упругими опорными элементами:
 — при постоянстве по величине горизонтальной силы натяжения рабочего органа реализуется режим колебаний, амплитуда которых на участке приложения вынуждающей силы практически не зависит от массы сыпучей среды на грузонесущей поверхности, что обеспечивает стабильность работы колебательной системы;
 — увеличение скорости перемещения уплотняющего рабочего органа в диапазоне от 0,3 до 0,7 м/мин приводит к незначительному изменению плотности компакта (4 – 7 %).

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

1. Определены зависимости изменения напряженно-деформированного состояния узлов вентиляторов от параметров техногенных воздействий; установлено, что касательные напряжения в трансмиссионных валах вентиляторных агрегатов при внезапном выбросе в несколько десятков раз превышают касательные напряжения в установившемся режиме работы; даны рекомендации по проектированию узлов вентиляторов на основе уровня напряженно-деформированного состояния; предложена рациональная компоновка ротора осевого вентилятора.

2. Разработана методика по выбору оборудования для систем вентиляции метрополитена с двухпутным тоннелем, учитывающая поршневое действие поездов, теплопотери в грунт, колебание темпера-тур атмосферного воздуха и теплового потока из тоннеля в грунт, распределение опасных пожарных газов на путях эвакуации пассажиров при возгорании поезда в тоннеле. Предложена технологическая схема вентиляционной системы участка метрополитена, в которой не используются перегонные вентиляционные камеры. Рекомендуется выбор станционных вентиляторов выполнять по расчетным аэродинамическим параметрам с учетом критерия по удалению теплоизбытков. Предложено применение линейного экрана и противопожарных клапанов, для которых определены их геометрические параметры и топология, при которых обеспечивается устойчивость работы системы тоннельной вентиляции при аварийных режимах работы, удовлетворяющие нормативным требованиям для безопасной эвакуации пассажиров из аварийного тоннеля.

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

1. Разработана технология буровзрывных работ при массовых взрывах в окрестности подземных выработанных пространств в условиях удароопасности на железорудных месторождениях, включающая определенную очередность производства массовых взрывов в слепых рудных телах: в первую очередь в направлении максимального главного напряжения в массиве горных пород, во вторую — минимального напряжения. Использование данной технологии позволило снизить риск и уменьшить последствия техногенных катастроф с обеспечением эффективного недропользования и повышением безопасности освоения месторождений в условиях удароопасности Горно-Шорского филиала ОАО «Евразруда».

2. Разработаны дифференцированные технологические схемы на отработку сближенных рудных тел с применением систем этажного принудительного обрушения и этажно-камерной с учетом влияния масштаба очистных работ и дана оценка уровня сейсмического воздействия на здания и сооружения при обрушении технологических блоков. Выполнены опытно-промышленные испытания (на примере Таштагольского филиала ОАО «Евразруда»), доказывающие эффективность предлагаемых технологических схем.

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».

Предложен метод повышения селективности извлечения полезного компонента при флотационном обогащении упорных руд. Метод основан на изменении собирательной способности физической формы сорбции реагента. Собирательная способность указанной формы определяется давлением растекания на границе раздела «газ-жидкость». Уменьшая давление растекания можно увеличить селективность извлечения полезного компонента.

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».

Разработана технология массового поинтервального гидроразрыва угольных пластов с применением растворов NOVEK 1230, предотвращающих закрытие искусственных трещин и обеспечивающих повышенный дебит метана. Внедрение технологии массового поинтервального гидроразрыва на шахтах Кузбасса позволяет повысить газоотдачу и эффективность дегазации угольных пластов, увеличить производительность и безопасность очистных работ.

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

Разработан вариант геотехнологии выемки руды с неполной закладкой и частичным обрушением вышележащих пород. Установлено, что уменьшение мощности залежи с 60 до 10–12 м обеспечивает снижение объема закладочных работ от 10 до 50 % соответственно. Выполнена геомеханическая оценка предлагаемого варианта, которая показала, что во вмещающем породном массиве в заполняемых закладкой пустотах, формируются напряжения, не превышающие его прочностных свойств.

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. Обоснованы параметры конструктивных элементов разрезов, обеспечивающие снижение объемов горно-вскрышных работ при сохранении устойчивости бортов и уступов. Использование рекомендаций при отработке угольных месторождений позволяет снизить эксплуатационные затраты на 8–10%.

2. Разработана технологическая схема ведения открытых горных работ с максимальным использованием выработанного карьерного пространства для размещения вскрышных пород. Внедрение предлагаемой схемы при отработке пологопадающих пластовых месторождений обеспечит наиболее рациональное использование их ресурсного потенциала и снижение негативного воздействия горных работ на природную среду.


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