Rambler's Top100
Институт горного дела СО РАН
 Чинакал Николай Андреевич Лаборатория механики деформируемого твердого тела и сыпучих сред Кольцевые пневмоударные машины для забивания в грунт стержней Лаборатория механизации горных работ
ИГД » Издательская деятельность » Журнал «Физико-технические проблемы… » Номера журнала » Номера журнала за 2013 год » ФТПРПИ №3, 2013. Аннотации.

ФТПРПИ №3, 2013. Аннотации.


ГЕОМЕХАНИКА


УДК 622. 831 

О КОЭФФИЦИЕНТЕ МЕХАНО-ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ПРИ РАЗРУШЕНИИ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД
В. Н. Опарин, Г. Е. Яковицкая, А. Г. Вострецов, В. М. Серяков, А. В. Кривецкий

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Новосибирский государственный технический университет,
проспект К. Маркса, 20, 630092, г. Новосибирск, Россия
Новосибирский государственный университет,
ул. Пирогова, 2, 630090, г. Новосибирск, Россия

Представлены результаты энергетических оценок при механо-электромагнитных преобразованиях в процессах разрушения образцов горных пород. Оценки можно использовать для диагностики степени удароопасности горных пород в условиях подземных горных выработок.

Разрушение горных пород, электромагнитное излучение, лабораторные эксперименты, деформационные характеристики образцов, коэффициент механо-электромагнитных преобразований

Работа выполнена при частичной поддержке партнерского интеграционного проекта СО РАН № 100 и проекта ОНЗ РАН-3.1.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Воробьев А. А., Завадовская Е. К., Сальников В. Н. Изменение электропроводимости и радиоизлучения горных пород и минералов при физико-химических процессах в них // ДАН. — 1975. — Т. 220. — № 1.
2. Поиск электромагнитных предвестников землетрясений / под ред. М. Б. Гохберга. — М.: ИФЗ АН СССР, 1988.
3. Опарин В. Н. Научные открытия межтысячелетия в геомеханике и перспективы их применения / Геодинамика и напряженное состояние недр Земли: тр. науч. конф. с участием иностр. ученых. — Новосибирск: Изд-во ИГД СО РАН, 2008.
4. Опарин В. Н., Симонов Б. Ф. О нелинейных деформационно-волновых процессах в виброволновых геотехнологиях освоения нефтегазовых месторождений // ФТПРПИ. — 2010. — № 2.
5. Адушкин В. В., Опарин В. Н. От явления знакопеременной реакции горных пород на динамические воздействия — к волнам маятникового типа в напряженных геосредах. Ч. І. // ФТПРПИ. — 2012. — № 2.
6. Опарин В. Н., Танайно А. С. Каноническая шкала иерархических представлений в горном породоведении. — Новосибирск: Наука, 2011.
7. Курленя М. В., Опарин В. Н., Ревуженко А. Ф., Шемякин Е. И. О некоторых особенностях реакции горных пород на взрывные воздействия в ближней зоне // ДАН. — 1987. — Т. 293. — № 1.
8. Курленя М. В., Адушкин В. В., Гарнов В. В., Опарин В. Н., Спивак А. А. Знакопеременная реакция горных пород на динамическое воздействие // ДАН. — 1992. — Т. 323. — № 2.
9. Курленя М. В., Опарин В. Н., Востриков В. И. О формировании упругих волновых пакетов при импульсном возбуждении блочных сред. Волны маятникового типа ?? // ДАН. — 1993. — Т. 333. — № 4.
10. Опарин В. Н. Энергетический критерий объемного разрушения горных пород / Тр. науч. семинара “Неделя горняка-2009”. — М.: МГГУ, 2009.
11. Курленя М. В., Опарин В. Н., Востриков В. И. Волны маятникового типа. Ч. ІІ: Методика экспериментов и основные результаты физического моделирования // ФТПРПИ. — 1996. — № 4.
12. Курленя М. В., Опарин В. Н., Востриков В. И. Волны маятникового типа. Ч. ІІІ: Данные натурных измерений // ФТПРПИ. — 1996. — № 5.
13. Яковицкая Г. Е. Методы и технические средства диагностики критических состояний горных пород на основе электромагнитной эмиссии / под ред. В. Н. Опарина. — Новосибирск: Параллель, 2008.
14. Курленя М. В., Опарин В. Н., Востриков В. И. О геомеханических условиях возникновения квазирезонансов в геоматериалах и блочных средах // ФТПРПИ. — 1998. — № 5.
15. Курленя М. В., Опарин В. Н., Акинин А. А., Юшкин В. Ф. и др. О некоторых особенностях эволюции гармонических акустических сигналов при нагружении блочных сред с цилиндрической полостью // ФТПРПИ. — 1999. — № 6.
16. Опарин В. Н. Волны маятникового типа и “геомеханическая температура” / Тр. 2-й Рос.-Кит. конф. “Нелинейные геомеханико-геодинамические процессы при отработке месторождений полезных ископаемых на больших глубинах” — Новосибирск: ИГД СО РАН, 2012.
17. Садовский М. А., Кедров О. К., Пасечник И. П. О сейсмической энергии в объеме очагов при коровых землетрясениях и подземных взрывах // ДАН. — 1985. — Т. 283. — № 5.
18. Хатиашвили Н. Г., Перельман М. Е. Генерация электромагнитного излучения при колебаниях двойных электрических слоев и его проявления при землетрясениях // ДАН. — 1983. — Т. 211. — № 1.
19. Гохберг М. Б., Моргунов В. А., Похотелов О. А. Сейсмоэлектромагнитные явления. — М.: Наука, 1988.
20. Головин Ю. И., Шибков А. А. Быстропротекающие электрические процессы в пластически деформируемых щелочно-галоидных кристаллах // ФТТ. — 1987. — Т. 28. — Вып. 11.
21. Гершензон Н. И., Зилпимиани Д. О., Манджгаладзе П. В. и др. Электромагнитное излучение вершины трещины при разрушении ионных кристаллов // ДАН. — 1986. — Т. 228. — № 1.
22. Ogawa T. Analysis of Measurement techniques of electric fields and currents in the atmosphere, Contributions Geophusical Institute, Kyoto University, 1973, No. 13.
23. Боровиков А. К., Риттер Ю. А. Влияние НДС на спектры электромагнитного излучения пьезокомпозитов // Процессы электропереноса и электрофизика неоднородных тел: тез. докл. — М., 1988.
24. Садовский М. А., Соболев Г. А., Мигунов М. И. Изменение естественного излучения радиоволн при сильном землетрясении в Карпатах // ДАН. — 1979. — Т. 224. — № 2.
25. Кузнецов С. В. Совместная регистрация электромагнитных и сейсмоакустических сигналов / Геофизические способы контроля напряжений и деформаций: сб. науч. тр. ИГД СО АН СССР. — Новосибирск, 1985.
26. Корнейчиков В. П. Исследование механизма формирования электромагнитного излучения горных пород в связи с прогнозированием землетрясений: автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук. — М., 1984.
27. Гуфельд И. Л., Никифорова Н. Н., Рожной А. А., Яковицкая Г. Е. и др. Характеристики источников электромагнитного излучения в массиве горных пород / Напряженно-деформированное состояние массивов горных пород: сб. науч. тр. — Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1988.
28. Указания по бесконтактным геофизическим методам прогноза степени удароопасности участков угольных пластов и рудных залежей. — Л.: Изд-во ВНИМИ, 1981.
29. Инструкция по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях, склонных к горным ударам. — Л.: Изд-во ВНИМИ, 1981.
30. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. Д. Электродинамика сплошных сред. — М.: Изд-во ТЭЛ, 1957.
31. Кошкин Н. И., Ширкевич М. Г. Справочник по элементарной физике. — М.: Наука, 1975.
32. Егоров П. В., Иванов В. В., Колпакова Л. А. О некоторых закономерностях импульсного электромагнитного излучения щелочно-галоидных кристаллов и горных пород // ФТПРПИ. — 1988. — № 1.
33. Ставрогин А. Н., Протосеня А. Г. Пластичность горных пород. — М.: Недра, 1979.
34. Колпакова Л. А. Кинетика и оценка параметров электромагнитного излучения при изменении напряженного состояния горных пород: автореф. дис. … канд. техн. наук. — Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1988.
35. Журков С. Н., Куксенко В. С., Петров В. А. Физические основы прогнозирования механического разрушения // ДАН. — 1981. — Т. 259. — № 6.
36. Перельман М. Е., Хатиашвили Н. Г. О радиоизлучении при хрупком разрушении диэлектриков // ДАН. — 1981. — Т. 256. — № 4.
37. Курленя М. В., Вострецов А. Г., Кулаков Г. И., Яковицкая Г. Е. Регистрация и обработка сигналов электромагнитного излучения горных пород. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000.
38. Гохберг М. Б., Моргунов В. А., Герасимович Е. А., Матвеев И. В. Оперативные электромагнитные предвестники землетрясений. — М.: Наука, 1985.
39. Яковицкая Г. Е. Метод электромагнитного излучения для диагностики, контроля и прогноза горных ударов и микроземлетрясений в массивах горных пород. — Saarbrucken, Germany: Изд-во LAP (Lambert Academic Publishing), 2011.
40. Шрепп Б. В. Управление геомеханическими процессами при разработке мощных удароопасных железорудных месторождений изменением геометрии и формы выработанного пространства: автореф. дис. … д-ра техн. наук. — Новосибирск: ИГД СО РАН, 1996.


УДК 624.153.7 

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ЛОКАЛИЗАЦИИ ДЕФОРМАЦИЙ В ПРОЦЕССЕ ЗОНАЛЬНОЙ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ
Ван Ксю-бин, Пан И-шан, Чжан Чжи-хуэй

Ляонинский технический университет,
E-mail: wxbbb@263.net, Фуксин 123000, Китай

Исследована пространственная локализация деформаций массива пород как перспективное направление решения проблемы зональной дезинтеграции (Шемякина – Опарина). Модели трехмерной нагрузки и разгрузки реализованы численно с применением деформационной теории. Нагружение после выемки тоннеля круглого сечения выполнено с контролем осевого смещения. В модели разгрузки после достижения статического равновесия постадийно проведена выемка цилиндрического тоннеля. Численные результаты показывают наличие явления зональной дезинтеграции, при которой кольцевые участки высоких деформаций сдвига изолированы или перемежаются с зонами малых деформаций сдвига. Проведено сравнение результатов расчетов модели нагружения с таковыми модели разгрузки; установлено их соответствие с результатами натурных наблюдений. В плоскости, ортогональной оси тоннеля, участки повышенной деформации сдвига образуются на существенном расстоянии от поверхности тоннеля в результате распространения зон сдвига, происхождение которых не связано с процессами деформирования в рассматриваемой плоскости.

Зональная дезинтеграция, модель нагружения, модель разгрузки, пространственная локализация деформации, зона сдвига, тоннель, гетерогенность

Работа выполнена при поддержке Китайского национального фонда естественных наук, проект № 50974069, Национальной программы научно-исследовательской деятельности Китая, проект № 2010CB226803 и Программы поддержки талантов Ляонинского университета, проект № LJQ201103).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Shemyakin E. I., Fisenko G. L., Kurlenya M. V., Oparin V. N., et al. Zonal disintegration of rocks around underground workings. Part I: Data of in-situ observations, Soviet Mining Science, 1986, Vol. 22, No. 3.
2. Shemyakin E. I., Fisenko G. L., Kurlenya M. V., Oparin V. N., et al. Zonal disintegration of rocks around underground workings. Part II: Fracturing of rocks on models of equivalent materials, Soviet Mining Science, 1986, Vol. 22, No. 4.
3. Shemyakin E. I., Fisenko G. L., Kurlenya M. V., Oparin V. N., et al. Zonal disintegration of rocks around underground mines. Part III: Theoretical concepts, Soviet Mining Science, 1987, Vol. 23, No. 1.
4. Shemyakin E. I., Oparin V. N., Kurlenya M. V., Reva V. N., et al. Zonal disintegration of rocks around underground workings. Part IV: Practical applications, Soviet Mining Science, 1989, Vol. 25, No. 4.
5. Oparin V. N. Nonlinear mechanics properties in deep mining, Journal of Liaoning Technical University (Natural Science), 2009, Vol. 28, No. 5.
6. Odintsev V. N. Mechanism of the zonal disintegration of a rock mass in the vicinity of deep-level working, Journal of Mining Science, 1994, Vol. 30, No. 4.
7. Gusev M. A., Paroshin A. A. Non-euclidian model of the zonal disintegration of rocks around an underground working, Applied Mechanics and Technical Physics, 2001, Vol. 42, No. 1.
8. Oparin V. N., Kurlenya M. V. Gutenberg velocity section of the earth and its possible geomechanical explanation. Part I: Zonal disintegration and the hierarchical series of geoblocks, Journal of Mining Science, 1994, Vol. 30, No. 2.
9. Chanyshev A. I. To the problem of deformable medium failure. Part I: Basic equations, Journal of Mining Science, 2001, Vol. 37, No. 3.
10. Metlov L. S., Morozov A. F., Zborshchik M. P. Physical foundations of mechanism of zonal rock failure in the vicinity of mine working, Journal of Mining Science, 2002, Vol. 38, No. 2.
11. Reva V. N. Stability criteria of underground workings under zonal disintegration of rocks, Journal of Mining Science, 2002, Vol. 38, No. 1.
12. Protosenya G., Arkhipov M. N., Trushko V. L. Dynamic-stress concentration around workings of different configuration under nonstationary seismic waves, Soviet Mining Science, 1990, Vol. 26, No. 4.
13. Zhou X. P., Wang F. H, Qian Q. H., et al. Zonal fracturing mechanism in deep crack-weakened rock masses, Theoretical and Applied Fracture Mechancis, 2008, Vol. 50, No. 1.
14. Qian Q. H. The Characteristic scientific phenomena of engineering response to deep rock mass and the implication of deepness, Journal of East China Institute of Technology, 2004, Vol. 27, No. 1.
15. Qi C. Z., Qian Q. H., Wang M. Y. Evolution of the deformation and fracturing in rock masses near deep level tunnels, Journal of Mining Science, 2009, Vol. 45, No. 2.
16. Wang M. Y., Qi C. Z., Qian Q. H., et al. One plastic gradient model of zonal disintegration of rock mass near deep level tunnels, Journal of Mining Science, in press
17. Gu J. C., Gu L. Y., Chen A. M., et al. Model test study on mechanism of layered fracture within surrounding rock of tunnels in deep stratum, Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2008, Vol. 27, No. 3.
18. Qian Q. H., Zhou X. P. Non-euclidean continuum model of the zonal disintegration of surrounding rocks around a deep circular tunnel in a non-hydrostatic pressure state, Journal of Mining Science, 2011, Vol. 47, No. 1.
19. He Y. N., Jiang P. S., Han L. J., et al. Study of intermittent zonal fracturing of surrounding rock in deep roadways, Journal of China University of Mining & Technology, 2008, Vol. 37, No. 3.
20. Li S. C., Wang H. P., Qian Q. H., et al. In-situ monitoring research on zonal disintegration of surrounding rock mass in deep mine roadways, Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2008, Vol. 27, No. 8.
21. Tang C. A., Zhang, Y. B. Discussion on mechanism and evolution laws of fracture spacing in rock mass, Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2008, Vol. 27, No. 7.
22. Zhang Z. H., Wang X. B., Pan Y. S. Experiment on utilizing multi-kinds of similar materials to simulate zonal disintegration phenomenon, Journal of Water Resources & Water Engineering, 2011, Vol. 22, No. 3.
23. Li S. C., Feng X. D., Li S. C., et al. Numerical simulation of zonal disintegration for deep rock mass, Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2011, Vol. 30, No. 7.
24. Wang X. B., Pan, Y. S. Theory of stability of rock structures and numerical simulation of failure process, Cultivation in Mechanics and Engineering Sciences (in Chinese). Taiyuan: Shanxi Science and Technology Press, 2009.
25. Wang X. B., Pan Y. S. Preliminary failure process modeling of strain-softening rocks with heterogeneity and stiffness deterioration, The 3rd International Symposium on Modern Mining & Safety Technology Proceedings, Beijing: Coal Industry Publishing House, 2008.
26. Wang X. B., Ma J., Liu L. Q. Numerical simulation of failed zone propagation process and anomalies related to the released energy during a compressive jog intersection, Journal of Mechanics of Materials and Structures, 2010, Vol. 5, No. 6.
27. Wang X. B., Ma J., Liu L. Q. A Comparison of mechanical behavior and frequency-energy relations for two kinds of echelon fault structures through numerical simulation, Pure and Applied Geophysics, to bepublished.
28. Wang X. B., Zhang J. Numerical simulation of failure process of three-point bending concrete beam considering heterogeneity of tensile strength and post-peak softening curve, Engineering Mechanics, 2009, Vol. 26, No. 12.
29. Wang X. B., Pan Y. S., Sheng Q., et al. Numerical simulation on strain localization of end constraint of rock specimen, Journal of Engineering Geology, 2002, Vol. 10, No. 3.
30. Wang X. B. Numerical simulation of failure processes and acoustic emissions of rock specimens with different strengths, Journal of University of Science and Technology Beijing, 2008, Vol. 30, No. 8.
31. Wang X. B. Numerical simulation of failure precursor and shear bands for rock specimens with random material imperfections, Chinese Journal of Underground Space and Engineering, 2007, Vol. 3, No. 6.


УДК 622.1/2 

НЕЕВКЛИДОВА МОДЕЛЬ РАЗРУШЕНИЯ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩЕГО ПОРОДНОГО МАССИВА В УСЛОВИЯХ НЕСОВМЕСТНОЙ ДЕФОРМАЦИИ
Кс. П. Чжоу, Кв. Х. Цянь

Главная лаборатория новых технологий строительства городов в горных районах,
Университет Чонкин, Министерство образования Китая, Chongqing 400045, PR China
Школа гражданского строительства, Университет Чонкин, Chongqing 400045, China
Университет науки и технологий PLA, Nanjing 210007, China
Государственная главная лаборатория предупреждения катастрофических событий
и ослабления последствий взрывов и техногенных воздействий,
Университет науки и технологий PLA, Nanjing 210007, China

Глубокозалегающий породный массив рассматривается как сыпучий материал, включающий равномерно распределенные дефекты. Дефекты характеризуются переменной нарушения, определяемой методами Мори – Танака или Сидорова, в которых рассматривается взаимодействие микротрещин. Исследовано влияние ранее имеющихся и вторичных микротрещин на скалярную кривизну и плотность свободной энергии. Разработана новая неевклидова модель деформирования массива для изучения влияния на развитие существующих и появление вторичных микротрещин. Установлен эффект влияния существующих и вторичных микротрещин на самоуравновешенные напряжения при условии несовместности свободной энергии и деформации. Определены поля напряжений во вмещающем породном массиве вокруг глубинного тоннеля круглого сечения с помощью новой неевклидовой модели.

Дефекты, переменная нарушений, самоуравновешенные напряжения, новая неевклидова модель, глубокозалегающий породный массив, ранее существующие и вторичные микротрещины

Работа выполнена при поддержке Китайского Национального фонда наук о Земле (проекты № 51021001, 51078371 и 51279218).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Guzev M. A. Structure of kinematic and force fields in the riemannian continuum model, J. Appl. Mech. Tech. Phys., 2011, Vol. 52, No. 5.
2. Guzev M. A., and Myasnikov V. P. Thermomechanical model of an elastic-plastic material with structural defects, Izv. Ross. Akad. Nauk, Mekh. Tverd. Tela, 1998, No. 4.
3. Myasnikov V. P., and Guzev M. A. Non-euclidean model of deformation of materials at different structural levels, Fiz. Mezomekh., 2000, Vol. 3, No. 1.
4. Myasnikov V. P., and Guzev M. A. Geometric model of internal self-equilibrated stresses in solids, Dokl. Ross. Akad. Nauk, 2001, 380(5).
5. Guzev M. A., and Paroshin A. A. Non-euclidean model of the zonal disintegration of rocks around an underground working, Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, 2001, Vol. 42, No. 1.
6. Qian Q. H., and Zhou X. P. Non-euclidean continuum model of the zonal disintegration of surrounding rocks around a deep circular tunnel in a non-hydrostatic pressure state, Journal of Mining Science, 2011, Vol. 47, No. 1.
7. Qian Q. H., and Zhou X. P. Effects of the axial in-situ stresses on the zonal disintegration phenomenon in the surrounding rock masses around a deep circular tunnel, Journal of Mining Science, 2012, Vol. 48, No. 2.
8. Zhou X. P., Chen G., and Qian Q. H. Zonal disintegration mechanism of cross-anisotropic rock masses around a deep circular tunnel, Theor. Appl. Fracture Mech., 2012, Vol. 57, No. 1.
9. Godunov S. K., and Romensky E. I. Elements of continuum mechanics and conservation laws, Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 2003.
10. Dubrovin B. A., Novikov S. P., and Fomenko A. T. Modern geometry: methods and applications, Moscow, Nauka, 1986.
11. Benvensite Y. On the Mori-Tanaka’s method in cracked solids, Mechanics Research Communications, 1986, Vol. 13, No. 4.
12. Sidoroff F. Description of anisotropic damage application to elasticity, Proc. of IUTAM Colloquium, Physical Nonlinearities in Structural Analysis, 1981.


УДК 622.831:539.3 

О РАЗРУШЕНИИ ОБРАЗЦОВ ПОРОД ПРИ РАСТЯЖЕНИИ
В. Е. Миренков

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
E-mail: mirenkov@misd.nsc.ru,
Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия

Предложен метод решения обратных задач идентификации разрушения плоского образца при растяжении с использованием натурных замеров смещений и результатов акустической эмиссии (АЭ). Область ослабленных связей зависит от концентрации пор и моделируется математическим разрезом с усредненными по длине растягивающими нормальными напряжениями. Места концентрации пор приводят к “деградации” модуля Юнга, т. е. к увеличению их деформирования, вызывающего касательные напряжения. Последние вычисляются последовательными приближениями из решения прямых задач по смещениям контура образца и данным о концентрации АЭ. По существу, рассматриваются основные обратные задачи механики сплошных сред совместно с новым классом обратных задач о разрушении.

Поры, разрушение, блок породы, уравнения, граничные условия, напряжения, смещения, акустическая эмиссия, обратные задачи

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, проект № 13–05–00133.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Миренков В. Е., Красновский А. А. К вопросу накопления повреждений в кусочно-однородном блоке пород при сжатии // ФТПРПИ. — 2012. — № 4.
2. Миренков В. Е. О некоторых некорректных задачах в геомеханике // ФТПРПИ. — 2011. — № 3.
3. Ужик Г. В. Метод определения сопротивления материалов разрушению от отрыва // Изв. АН СССР. ОТН. — 1948. — № 10.
4. Perzyna P., Pecherski R. B. Analysis of strain rote effects on ductile fracture of metals, Arch. Mechanics, 1983, Vol. 35.
5. Roy G. L., Embury J. D., Edward G., and Ashby M. F. A model of ductile fracture based on the nucleation and growth of voids, Acta Metall, 1981, Vol. 29.
6. Щербаков И. П., Куксенко В. С., Чмель А. Е. Накопительная стадия сигналов акустической эмиссии при компрессионном и ударном разрушении гранита // ФТПРПИ. — 2012. — № 4.
7. Миренков В. Е. Моделирование процессов деформирования образцов пород // ГИАБ. — 2009. — № 11.
8. Миренков В. Е. О возможности разрушения подработанных пород в массиве // ФТПРПИ. — 2009. — № 2.
9. Шемякин Е. И., Фисенко Г. Л., Курленя М. В., Опарин В. Н. и др. Эффект зональной дезинтеграции горных пород вокруг подземных выработок // ДАН СССР. — 1986. — Т. 289. — № 5.
10. Опарин В. Н., Тапсиев А. П., Розенбаум М. А. и др. Зональная дезинтеграция горных пород и устойчивость подземных выработок. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008.
11. Усольцева О. М., Назарова Л. А., Цой П. А., Назаров Л. А., Семенов В. Н. Исследование генезиса и эволюции нарушений сплошности в геоматериалах: Теория и лабораторный эксперимент // ФТПРПИ. — 2013. — № 1.


УДК 539.3+622.831.31 

МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАРНАЛЛИТА, ШПАТОВОЙ СОЛИ И СИЛЬВИНИТА В НАНОДИАПАЗОНЕ
В. Н. Аптуков, В. Ю. Митин, Н. Е. Молоштанова, И. А. Морозов

Пермский государственный национальный
исследовательский университет, E-mail: aptukov@psu.ru,
ул. Букирева 15, 614000, г. Пермь, Россия

Приведены результаты испытаний по наноиндентированию зерен карналлита, шпатовой соли и сильвина на сканирующем зондовом микроскопе Dimension ICON. Получены сравнительные оценки для модуля упругости и твердости этих материалов.

Карналлит, шпатовая соль, сильвин, модуль упругости, твердость, нанодиапазон

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Проскуряков Н. М., Пермяков Р. С., Черников А. К. Физико-механические свойства соляных пород. — Л.: Недра, 1973.
2. Трубецкой К. Н., Викторов С. Д., Галченко Ю. П., Одинцев В. Н. Техногенные минеральные наночастицы как проблема освоения недр // Вестн. РАН. — 2006. — Т. 76. — № 4.
3. Аптуков В. Н., Константинова С. А., Скачков А. П. Микромеханические свойства карналлита, сильвинита и каменной соли Верхнекамского месторождения // ФТПРПИ. — 2010. — № 4.
4. Аптуков В. Н., Константинова С. А., Митин В. Ю., Скачков А. П. Механические характеристики зерна сильвина в нано- и микродиапазоне // ФТПРПИ. — 2012. — № 3.
5. http://www.bruker-axs.com/dimension-icon_atomic_force_microscope
6. Лазаренко Е. К. Курс минералогии. — М.: Высш. шк., 1963.
7. Поваренных А. С. Кристаллохимическая классификация минеральных видов. — Киев: Наук. думка, 1966.


УДК 550.837.3 

РАЗВИТИЕ МЕТОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТОМОГРАФИИ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СО СЛОЖНЫМИ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИМИ УСЛОВИЯМИ
И. Ю. Рассказов, Г. Н. Шкабарня, Н. Г. Шкабарня

Институт горного дела ДВО РАН,
ул. Тургенева, 51, 680000, г. Хабаровск, Россия,
Дальневосточный федеральный университет,
ул. Суханова 8, 690950, г. Владивосток, Россия

Рассмотрены возможности метода электрической томографии при исследовании сложно-построенных геологических разрезов угольных месторождений на основе математического моделирования электрических полей в неоднородных средах. Анализ результатов моделирования позволил определить закономерности распределения полей, которые используются при интерпретации натурных материалов с целью формирования фоновых моделей для установления формы, размеров, условий залегания и физических свойств изучаемых объектов в слабодифференцированных средах. В качестве примера приведены результаты экспериментальных исследований на буроугольном месторождении.

Электрическая томография, метод сопротивлений, математическое моделирование, геоэлектрические разрезы, буроугольное месторождение

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Griffiths D. H., Barker R. D. Two-dimensional resistivity imaging and modelling in areas of complex geology, J. Appl. Geophysics, 1993, Vol. 29.
2. Kenma A., Binley A., Ramirez A. and Daily W. Complex resistivity tomography for environmental applications, Chemical Engineering Journal, 2000, Vol. 77.
3. Dahlin T. The development of DC resistivity imaging techniques, Computers & Geosciences, 2001, Vol. 27.
4. Седых А. К. Кайнозойские рифтогенные впадины Приморья. — Владивосток: Дальнаука, 2008.
5. Мясник В. Ч., Калинин И. В., Шкабарня Н. Г., Шкабарня Г. Н. Изучение структурно-тектонического строения угольных разрезов методом электрической томографии // Горн. журн. — 2006. — № 12.
6. Шкабарня Н. Г., Агошков А. И., Шкабарня Г. Н., Мясник В. Ч., Калинин И. В. Возможности методов электроразведки для оценки техногенных оползневых явлений на угольных разрезах // ГИАБ. — 2007. — Отд. вып. № 9.
7. Светов Б. С., Бердичевский М. Н. Электроразведка на современном этапе // Геофизика. — М.: Герс, 1998. — № 2.
8. Шкабарня Г. Н., Шкабарня Н. Г. Обоснование новой технологии электрической томографии для разведки угольных месторождений // ГИАБ. — 2007. — Отд. вып. № 9.
9. Электроразведка: справочник геофизика. В 2 кн. / под ред. В. К. Хмелевского и В. М. Бондаренко. Кн. первая. — М.: Недра, 1989.
10. Шкабарня Г. Н., Шкабарня Н. Г. Оценка структурной модели оползневых откосов угольных разрезов с помощью электрической томографии // ГИАБ. — 2009. — Отд. вып. № 4.
11. Loke M. H., Acworth I. and Dahlin T. A comparison of smooth and blocky inversion methods in 2D electrical imaging surveys., Exploration Geophysics, 2003, Vol. 34.


УДК 550.34+551.24 

О СОВРЕМЕННОЙ КОЦЕПЦИИ БЛОЧНО-ИЕРАРХИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ГЕОСРЕДЫ И НЕКОТОРЫХ ЕЕ СЛЕДСТВИЯХ В ОБЛАСТИ НАУК О ЗЕМЛЕ
А. В. Викулин, А. Г. Иванчин

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, E-mail: vik@kscnet.ru,
бульвар Пийпа, 9, г. Петропавловск-Камчатский, 683006, Россия
2ООО Торговый дом “Музыка”, E-mail: ivanchin@tdm.su,
ул. Фрунзе, 20, 683000, г. Томск, Россия

Обсуждается и находит свое дальнейшее развитие известная концепция блоковой геосреды А. В. Пейве – М. А. Садовского в области наук о Земле. Показано, что слагающие геосреду структурные блоки, механически взаимодействуя между собой, приводят к возникновению момента сил. Это позволило построить ротационную модель геосреды и предсказать существование “ротационных” волн. В рамках этой модели дано объяснение реидным свойствам гесреды. Оказалось, что характерные значения скоростей “ротационных волн” близки к скоростям волн маятникового типа (μ-волн по В. Н. Опарину).

Геосреда, напряжения с моментом силы,”ротационные волны”, реидность, волны маятникового типа

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Феймановские лекции по физике. Т. 5. Электричество и магнетизм. — М.: Мир, 1966.
2. Пейве А. В. Тектоника и магматизм // Изв. АН СССР. Сер. геол. — 1961. — № 3.
3. Садовский М. А. Геофизика и физика взрыва. Избранные труды. — М.: Наука, 2004.
4. Николаев А. В. Проблемы нелинейной сейсмики / Проблемы нелинейной сейсмики. — М.: Наука, 1987.
5. Опарин В. Н., Танайно А. С., Юшкин В. Ф. О дискретных свойствах объектов геосреды и их каноническом представлении // ФТПРПИ. — 2007. — № 3.
6. Опарин В. Н., Танайно А. С. Каноническая шкала иерархических представлений в горном породоведении. — Новосибирск: Наука, 2011.
7. Садовский М. А. Очерки. Воспоминания. Материалы. — М.: Наука, 2004.
8. Опарин В. Н., Сашурин А. Д., Кулаков Г. И., Леонтьев А. В., Назаров Л. А. и др. Современная геодинамика массива горных пород верхней части литосферы: истоки, параметры, воздействие на объекты недропользования. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008.
9. Курленя М. В., Опарин В. Н. Проблемы нелинейной геомеханики. Ч. I // ФТПРПИ. — 1999. — № 3.
10. Курленя М. В., Опарин В. Н. Проблемы нелинейной геомеханики. Ч. II // ФТПРПИ. — 2000. — № 4.
11. Леонтьев А. В. Анализ естественных напряжений по результатам измерений в рудниках на территории Северной Евразии // ФТПРПИ. — 2001. — № 1.
12. Проблемы и перспективы развития горных наук. Т. 1. Геомеханика: тр. Междунар. конф. — Новосибирск: ИГД СО РАН, 2005.
13. Геодинамика и напряженное состояние недр Земли: тр. науч. конф. с участием иностранных ученых. — Новосибирск: ИГД СО РАН, 2006.
14. Геодинамика и напряженное состояние недр Земли: тр. Всерос. конф. Т. 1. — Новосибирск: ИГД СО РАН, 2011.
15. Опарин В. Н., Востриков В. И., Тапсиев А. И. и др. О возможных причинах увеличения сейсмической активности шахтных полей рудников “Октябрьский” и “Таймырский” Норильского месторождения в 2003 г. Ч. I: Сейсмический режим // ФТПРПИ. — 2004. — № 4.
16. Багаев С. Н., Опарин В. Н., Орлов В. А., Панов С. В., Парушкин М. Д. О волнах маятникового типа и методе их выделения от крупных землетрясений по записям лазерного деформографа // ФТПРПИ. — 2010. — № 3.
17. Адушкин В. В., Опарин В. Н. От явления знакопеременной реакции горных пород на динамические воздействия — к волнам маятникового типа в напряженных породах. Ч. I // ФТПРПИ. — 2012. — № 2.
18. Адушкин В. В., Опарин В. Н. От явления знакопеременной реакции горных пород на динамические воздействия — к волнам маятникового типа в напряженных породах. Ч. II // ФТПРПИ. — 2013. — № 2.
19. Опарин В. Н., Сашурин А. Д., Леонтьев А. В. и др. Деструкция земной коры и процессы самоорганизации в области сильного техногенного воздействия. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2012.
20. Опарин В. Н., Аннин Б. Д., Чугуй Ю. В. и др. Методы и измерительные приборы для моделирования и натурных исследований нелинейных деформационно-волновых процессов в блочных массивах горных пород. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2007.
21. Опарин В. Н., Багаев С. Н., Маловичко Л. А. и др. Методы и системы сейсмодеформационного мониторинга техногенных землетрясений и горных ударов. Т. 2. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2010.
22. Александрова Н. И. Лекции по теме “Маятниковые волны” в рамках курса “Нелинейная геомеханика”. — Новосибирск: Изд-во ИГД СО РАН, 2012.
23. Викулин А. В. Мир вихревых движений. — Петропавловск-Камчатский: КГТУ, 2008.
24. Веселовский Р. В., Павлов В. Э., Петров П. Ю. Новые палеомагнитные данные по Анабарскому поднятию и Учуро-Майскому району и их значение для палеогеографии и геологической корреляции рифея Сибирской платформы // Физика Земли. — 2009. — № 7.
25. Маслов Л. А. Геодинамика литосферы тихоокеанского подвижного пояса. — Хабаровск; Владивосток: Дальнаука, 1996.
26. Международный геолого-геофизический атлас Тихого океана. — М.; СПб: Межправительственная океанографическая комиссия, 2003.
27. Кузиков С. И., Мухамедиев Ш. А. Структура поля современных скоростей земной коры в районе Центрально-Азиатской GPS сети // Физика Земли. — 2010. — № 7.
28. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Механика. Курс теоретической физики. Т. 1. — М.: Наука, 1973.
29. Пономарев В. С. Энергонасыщенность геологической среды: тр. Геол. ин-та РАН. Вып. 582. — М.: Наука, 2008.
30. Седов Л. И. Механика сплошной среды. Т. 1. — М.: Наука, 1973.
31. Леонов М. Г. Тектоника консолидированной коры / Тр. Геол. ин-та РАН. Вып. 575. — М.: Наука, 2008.
32. Викулин А. В., Иванчин А. Г. Модель сейсмического процесса // Вычисл. технологии. — 1997. — Т. 2. — № 2.
33. Викулин А. В., Иванчин А. Г. Ротационная модель сейсмического процесса // Тихоокеанская геология. — 1998. — Т. 17. — № 6.
34. Панин В. Е. Основы физической мезомеханики // Физ. мезомеханика. — 1998. — № 1.
35. Викулин А. В. Сейсмичность. Вулканизм. Геодинамика: сб. тр. — Петропавловск-Камчатский: КамГУ, 2011.
36. Викулин А. В., Иванчин А. Г., Тверитинова Т. Ю. Моментная вихревая геодинамика // Вестн. МГУ. Сер. 4. Геология. — 2011. — Т. 66. — № 1.
37. Касахара К. Механика землетрясений. — М.: Мир, 1985.
38. Викулин А. В., Водинчар Г. М., Гусяков В. К. и др. Миграция сейсмической и вулканической активности в зонах напряженного состояния вещества наиболее геодинамически активных мегаструктур Земли // Вестн. КГТУ. — 2011. — Вып. 17.
39. Прозоров А. Г. О пониженной вероятности сильных толчков в некоторой пространственно-временной окрестности сильных землетрясений мира // Вопросы прогноза землетрясений и строения Земли. Вычислительная сейсмология. Вып. 11. — М.: Наука, 1978.
40. Николаевский В. Н. Геомеханика и флюидодинамика. — М.: Недра, 1996.
41. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теория упругости. Курс теоретической физики. Т. VII. — М.: Наука, 2003.
42. Викулин А. В., Быков В. Г., Лунева М. Н. Нелинейные волны деформации в ротационной модели сейсмического процесса // Вычисл. технологии. — 2000. — Т. 5. — № 1.
43. Давыдов А. С. Солитоны в квазиодномерных молекулярных структурах // Успехи физ. наук. — 1982. — Т. 138. — Вып. 4.
44. Викулин А. В. Физика Земли и геодинамика: учеб. пособие. — Петропавловск-Камчатский: КамГУ, 2009.
45. Гапонов-Грехов А. В., Рабинович М. И. Л. И. Мандельштам и современная теория нелинейных колебаний и волн // Успехи физ. наук. — 1979. — Т. 128. — Вып. 4.
46. Викулин А. В. Энергия и момент силы упругого ротационного поля геофизической среды // Геология и геофизика. — 2008. — Т. 49. — № 6.
47. Викулин А. В. Новый тип упругих ротационных волн в геосреде и вихревая геодинамика // Геодинамика и тектонофизика. — 2010. — Т. 1. — № 2.
48. Каррыев Б. С. Вот произошло землетрясение. — SIBIS. 2009. http://www.publication.ru.
49. Кузнецов В. В. Ударно-волновая модель землетрясения. I. Сильные движения землетрясения как выход ударной волны на поверхность // Физ. мезомеханика. — 2009. — Т. 12. — № 6.
50. Слезнак О. И. Вихревые системы литосферы и структуры докембрия. — Киев: Наук. думка, 1972.
51. Бороздич Э. В. Короткоживущие подкоровые локальные возмущения (КПЛВ). Их природа и проявления // Исследования в России. Электронный журн. — 2008. http:zhurnal.apl.relarn.ru/articles/2008/ 049.pdf.
52. Борисенков Е. П., Пасецкий В. М. Тысячелетняя летопись необычайных явлений природы. — М.: Мысль, 1988.
53. Попков В. И., Фоменко В. А., Глазырин Е. А., Попов И. В. Катастрофическое тектоническое событие лета 2011 г. на Таманском полуострове // ДАН. — 2013. — Т. 448. — № 6.
54. Геологический словарь. Т. 2. — М.: Недра, 1978. 55. Carey S. W. The Rheid concept in geotectonics, Bull. Geol. Soc. Austral, 1954, Vol. 1.
56. Жарков В. Н. Внутренне строение Земли и планет. — М.: Наука, 1983.
57. Займан Дж. Принципы теории твердого тела. — М.: Мир, 1974.
58. Викулин А. В., Кролевец А. Н. Чандлеровское колебание полюса и сейсмотектонический процесс // Геология и геофизика. — 2001. — Т. 42. — № 6.
59. Гарагаш И. А., Николаевский В. Н. Механика Коссера для наук о Земле // Вычисл. механика сплошных сред. — 2009. — Т. 2. — № 4.
60. Арсеньев С. А., Бабкин В. А., Губарь А. Ю. и др. Теория мезомасштабной турбулентности. Вихри атмосферы и океана. — М.; Ижевск: Институт компьютерных исследований, НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика”, 2010.
61. Ерофеев В. И. Братья Коссера и механика обобщенных континуумов // Вычисл. механика сплошных сред. — 2009. — Т. 2. — № 4.
62. Новацкий В. Теория упругости. — М.: Мир, 1975.
63. Хирт Дж., Лоте И. Теория дислокаций. — М.: Атомиздат, 1972.
64. Антонов В. А., Кондратьев Б. П. О невозможности существования упруго-вязкоупругих волн, распространяющихся вдоль литосферного разлома // Физика Земли. — 2008. — № 6.
65. Викулин А. В., Мелекесцев И. В., Акманова Д. Р., Иванчин А. Г. и др. Информационно-вычислительная система моделирования сейсмического и вулканического процессов как основа изучения волновых геодинамических явлений // Вычисл. технологии. — 2012. — Т. 17. — № 3.
66. Vikulin A. V., Akmanova D. R., Vikulina S. A., Dolgaya A. A. Migration of seismic and volcanic activity as display of wave geodynamic process, Geodynamics&Tectonophysics, 2012, Vol. 3, No. 1. DOI:10.5800/GT-2012–3-1–0058.
67. Vikulin A. V., Tveritinova T. Yu., Ivanchin A. G. Wave moment geodynamics, Acta Geophysica, 2013, Vol. 61, o.N 2. DOI: 10.2478/s11600–012–0079–8.
68. Быков В. Г. Деформационные волны Земли: концепция, наблюдения и модели // Геология и геофизика. — 2005. — Т. 46. — № 11.
69. Хаин В. Е., Халилов Э. Н. Цикличность геодинамических процессов: ее возможная природа. — М.: Науч. мир, 2009.
70. Мясников В. П., Гузев М. А. Неевклидова модель деформирования материалов на различных структурных уровнях // Физ. мезомеханика. — 2000. — № 3.
71. Ревуженко А. Ф. Математический анализ функций неархимедовой переменной. — Новосибирск: Наука, 2012.
72. Опарин В. Н., Востриков В. И. Энергетический критерий объемного разрушения очаговых зон и волны маятникового типа / Методы и системы сейсмодеформационного мониторинга техногенных землетрясений и горных ударов. Т. 2: интеграционные проекты. Вып. 25 / ред. Н. Н. Мельников. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2010.
73. Опарин В. Н., Симонов Б. Ф., Юшкин В. Ф., и др. Геомеханические и технические основы увеличения нефтеотдачи пластов в виброволновых технологиях. — Новосибирск: Наука, 2010.
74. Викулин А. В. Ротация и прогноз напряженного состояния недр Земли // Геодинамика и напряженное состояние недр Земли: тр. междунар. конф. / ред. А. В. Леонтьев. — Новосибирск: ИГД СО РАН, 2004.


УДК 551.435.626 

К ВОПРОСУ О ФОРМИРОВАНИИ МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ ТРЕЩИНЫ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД
В. В. Середин, Л. О. Лейбович, М. В. Пушкарева, И. С. Копылов, А. С. Хрулев

Пермский государственный национальный исследовательский университет,
ул. Букирева, 15, 614990, г. Пермь, Россия
Научно-исследовательское проектное и производственное предприятие
по природоохранной деятельности “Недра”,
ул. Льва Шатрова, 13а, 614064, г. Пермь, Россия
Пермский национальный исследовательский политехнический университет,
Комсомольский проспект, 29, 614990, г. Пермь, Россия

Установлено, что между напряженным состоянием материалов и шероховатостью поверхности “магистральной” трещины разрушения существует взаимосвязь: с увеличением максимальных нормальных напряжений, действующих в зоне разрушения материалов, на площадке максимальных касательных напряжений шероховатость уменьшается. На основании выявленной закономерности разработан способ определения напряженного состояния материала по величине шероховатости поверхности его разрушения.

“Магистральная” трещина разрушения, напряженное состояние, шероховатость, горные породы

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Партон В. З., Морозов Е. М. Механика упругопластического разрушения. — М.: Наука, 1974.
2. Мор О. Чем обусловлен предел прочности и временное сопротивление материала? // Новые идеи в технике: сб. № 1. — Петроград: Образование, 1915.
3. Карман Т. Опыты по всестороннему сжатию // Новые идеи в технике: сб. № 1. — Петроград: Образование, 1915.
4. Давиденков Н. Н. Механические испытания металлов. — М., 1936.
5. Фридман Я. Б. Единая теория прочности материалов. — М., 1943.
6. Griffith A. A. The phenomena of rupture and flow in solids, Phil. Trans. Roy. Soc. A, 1921, Vol. 221, No. 2.
7. Турчанинов И. А., Иофис М. А., Каспарьян Э. В. Основы механики горных пород. — Л.:Недра, 1989.
8. Irwin G. R. Analysis of stresses and strains near the end of a crack traversing a plate, J. Appl. Mech., 1957, Vol. 24, No. 3.
9. Черепанов Г. П. Механика хрупкого разрушения. — М.: Наука, 1974.
10. Ставрогин А. Н., Тарасов Б. Г. Экспериментальная физика и механика горных пород. — СПб.: Наука, 2001.
11. ГОСТ 21153.0–75. Породы горные. Отбор и общие требования к методам физических испытаний.
12. ГОСТ 21153.2–84. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии.
13. ГОСТ 21153.3–85. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном растяжении.
14. Ильницкая Е. И., Тедер Р. И., Ватолин Е. С., Кунтыш М. Ф. Свойства горных пород и методы их определения. — М.: Недра, 1969.
15. ГОСТ 2789–73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики.
16. Косых В. П. Закономерности распределения скачков смещений при срезе сыпучих материалов в стесненных условиях // ФТПРПИ. — 2010. — № 3.
17. Бобряков А. П. О механизме прерывистого скольжения в сыпучей среде // ФТПРПИ. — 2010. — № 6.
18. Сергеев Е. М., Голодковская Г. А., Зиангиров Р. С., Осипов В. И., Трофимов В. Т. Грунтоведение. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1973.
19. Куксенко В. С., Махмудов Х. В., Мансуров В. А., Султанов У., Рустамова М. З. Структурные изменения при деформации природных гетерогенных материалов // ФТПРПИ. — 2009. — № 4.
20. Ениколопян Н. С., Мхитарян А. А., Карагезян А. С. Сверхбыстрые реакции разложения в твердых телах под давлением // Докл. АН СССР. — 1986. — Т. 288. — № 3.
21. Чиков Б. М., Каргаполов С. А., Ушаков Г. Д. Экспериментальное стресс-преобразование пироксенита // Геология и геофизика. — 1989. — № 6.
22. Чиков Б. М. Проблемы геологической интерпретации сейсмоочаговых систем земной коры (геомеханика и тектонофизический анализ) // Геодинамика и тектонофизика. — 2010. — № 3.
23. Молчанов В. И., Селезнева О. Г., Осипов С. Л. Механоактивизация минерального вещества как предпосылка стресс-преобразований в линеаментных зонах / Структура линеаментных зон стресс-метаморфизма. — Новосибирск: Наука, 1990.


РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД


УДК 624.1+534.1 

ЧИСЛЕННО-АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА УДАРНОГО ПОГРУЖЕНИЯ ТРУБЫ В ГРУНТ С СУХИМ ТРЕНИЕМ. Ч. II. ВНЕШНЯЯ СРЕДА ДЕФОРМИРУЕМА
Н. И. Александрова

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, E-mail: alex@math.nsc.ru,
Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия

Исследуется распространение продольных волн в упругой трубе, частично погруженной в среду с сухим трением. Математическая постановка задачи ударного погружения трубы в грунт опирается на модель продольных колебаний упругого стержня с учетом бокового сопротивления. Боковое действие грунта описывается законом контактного сухого трения. Решен ряд задач о продольном нагружении трубы, взаимодействующей с внешней упругой средой, проведено сопоставление численных и аналитических результатов. Сравниваются расчеты, полученные с учетом и без учета деформируемости среды, окружающей трубу.

Продольные волны, упругий стержень, сухое трение, импульсное нагружение, численное моделирование

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Крагельский И. В., Щедров В. С. Развитие науки о трении. Сухое трение. — М.: Изд-во АН СССР, 1956.
2. Михин Н. М. Внешнее трение твердых тел. — М.: Наука, 1977.
3. Маркеев А. П. Динамика тела, соприкасающегося с твердой поверхностью. — М.: Наука, 1992.
4. Розенблат Г. М. Сухое трение и односторонние связи в механике твердого тела. — М.: URSS, 2010.
5. Андронов В. В., Журавлев В. Ф. Сухое трение в задачах механики. — М.; Ижевск: НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика”, Ижевский институт компьютерных исследований, 2010.
6. Иванов А. П. Основы теории систем с сухим трением. — М.; Ижевск: НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика”, Ижевский институт компьютерных исследований, 2011.
7. Веклич Н. А., Малышев Б. М. Распространение волн в упругих стержнях, находящихся в среде с сухим трением // Задачи механики твердого деформируемого тела. — М.: Изд-во МГУ, 1985.
8. Ормонбеков Т. Механика взаимодействия деформируемых тел. — Фрунзе: Илим, 1989.
9. Никитин Л. В. Статика и динамика твердых тел с внешним сухим трением. — М.: Московский Лицей, 1998.
10. Юнин Е. К. Загадки и парадоксы сухого трения. — М.: Изд-во “Книжный дом “ЛИБРОКОМ”, 2008.
11. Герсеванов Н. М. Свайные основания и расчет фундаментов сооружений. Т. 1. — М.: Стройвоенмориздат, 1948.
12. Никитин Л. В. Динамика упругих стержней с внешним сухим трением // Успехи механики. — 1988. — Т. 11. — Вып. 4.
13. Никитин Л. В., Тюреходжаев А. Н. Поведение под нагрузкой упругого стержня, заглубленного в грунт // Проблемы механики горных пород. — Алма-Ата: Наука, 1966.
14. Никитин Л. В. Удар жестким телом по упругому стержню с внешним сухим трением // Инж. журн. МТТ. — 1967. — № 2.
15. Никитин Л. В., Тюреходжаев А. Н. Поведение трубопровода под воздействием ударной волны в грунте // Трение, износ и смазочные материалы: тр. Междунар. науч. конф. Т. 3. Ч. 2. — Ташкент, 1985.
16. Никитин Л. В., Тюреходжаев А. Н. Демпфирование сухим трением динамических нагрузок в волокнистом композите // Механика композитных материалов. — 1986. — № 1.
17. Жаркова Н. В., Никитин Л. В. Прикладные задачи динамики упругих стержней // Изв. РАН. МТТ. — 2006. — № 6.
18. Mogilevsky R. I., Onnonbekov T. O., Nikitin L. V. Dynamics of Rods with Interfacial Dry Friction, Journal of the Mechanical Behavior of Materials, 1993, Vol. 5, Issue 1.
19. Смирнов А. Л. Динамика составных конструкций в среде при нестационарных воздействиях: автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук. — Новосибирск, 1990.
20. Султанов К. С. Численное решение задачи о распространении волн в вязкоупругом стержне с внешним трением // Изв. АН СССР. МТТ. — 1991. — № 6.
21. Александрова Н. И. Численно-аналитическое исследование процесса ударного погружения трубы в грунт с сухим трением. Ч. I. Внешняя среда не деформируема // ФТПРПИ. — 2012. — № 5.
22. Smith E. A. L. Pile driving analysis by the wave equation. ASCE, 1960, Vol. 86, No. SM4.
23. Cornelius C. S., Kubitza W. K. Experimental investigation of longitudinal wave propagation in an elastic rod with coulomb friction, Exp. Mech. 1970. Vol. 10, No. 4.
24. Wilms E. V, Wempner G. A. Motion of an elastic rod with external coulomb friction, Trans. ASME, 1968, Ser. B, Vol. 90.
25. Wilms E. V. Damping of a rectangular stress pulse in a thin elastic rod by external coulomb friction, J. Acoust. Soc. Am., 1969, Vol. 45, Issue 4.
26. Rausche F., Moses F., Goble G. Soil resistance predictions from pile dynamics. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, 1972, ASCE, Vol. 98, No. SM9.
27. Rausche F., Likins G., Goble G. A. Rational and Usable Wave Equation Soil Model Based on Field Test Correlation, In Proc. Int. Conf. On Design and Construction of Deep Foundations, Orlando. Florida. Dec. 1994.
28. Sen R., Davies T. G., Banerjee P. K. Dynamic analysis of piles and pile groups embedded in homogeneous soils. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 1985, Vol. 13, No. 1.
29. Mabsout M., Tassoulas J. A finite element model for the simulation of pile driving, Int. J. Numer. Methods in Engineering, 1994, Vol. 37, Issue 2.
30. Mabsout M., Reese L. and Tassoulas J. Study of Pile Driving by Finite-Element Method, J. Geotech. Engrg., 1995, Vol. 121, No. 7.
31. Paik K. H., Salgado R., Lee J. H., Kim B. J. The behavior of open- and closed-ended piles driven into sands, ASCE, 2003, Vol. 129, No. 4.
32. Widjaja B. Wave equation analysis and pile driving analyzer for driven piles: 18th floor office building Jacarta case, Int. Civil Engineering Conf. “Towards Sustainable Civil Engineering Practice”, Sarabaya, August 25–26, 2006.
33. Sheng D., Wriggers P., Sloan S. W. Improved numerical algorithms for frictional contact in pile penetration analysis, Computers and Geotechnics, 2006, Vol. 33.
34. Sheng D., Wriggers P. and Sloan S. W. Application of Frictional Contact in Geotechnical Engineering, International Journal of Geomechanics, 2007, Vol.7, No. 3.
35. Khelifi Z., Berga A., Terfaya N. Modeling the Behavior of Axially and Laterally Loaded Pile with a Contact Model, EJGE, 2011, Vol. 16, Bund. N.
36. Петреев А. М., Смоленцев А. С. Передача энергии от ударного привода трубе через адаптер конструкций // ФТПРПИ. — 2011. — № 6.
37. Исаков А. Л., Шмелев В. В. Об эффективности передачи ударного импульса при забивании металлических труб в грунт // ФТПРПИ. — 1998. — № 1.
38. Исаков А. Л., Шмелев В. В. Анализ волновых процессов при забивании металлических труб в грунт с использованием генераторов ударных импульсов // ФТПРПИ. — 1998. — № 2.
39. Белобородов В. Н., Исаков А. Л., Плавских В. Д., Шмелев В. В. Моделирование процесса генерации ударного импульса при забивании металлических труб в грунт // ФТПРПИ. — 1997. — № 6.
40. Белобородов В. Н., Глотова Т. Г. Метод оценки упругих свойств грунта // ФТПРПИ. — 1998. — № 6.
41. Sridhar N., Yang Q. D., Cox B. N. Slip, stick, and reverse slip characteristics during dynamic fibre pullout, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 2003, 51.
42. Ормонбеков Т. Взаимодействие конструкций со средой. — Фрунзе: Илим, 1963.
43. Абдукадыров С. А., Степаненко М. В., Пинчукова Н. И. Об одном способе численного решения уравнений динамики упругих сред и конструкций // ФТПРПИ. — 1984. — № 6.
44. Деч Г. Руководство по практическому применению преобразования Лапласа и Z-преобразования. — М.: Наука, 1971.


ГОРНОЕ МАШИНОВЕДЕНИЕ


УДК 621.23.05 

ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЯ И КОМБИНАЦИИ ВИБРОУДАРНЫХ УСТРОЙСТВ НА СКОРОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ ТРУБЫ В ГРУНТ ПРИ ПРОКАЛЫВАНИИ
И. В. Тищенко, В. В. Червов, А. И. Горелов

Институт горного дела СО РАН,
Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия

Рассмотрена проблема повышения производительности виброударного погружения в грунт стальных трубчатых элементов. Приведены результаты экспериментального моделирования процесса с последовательным подключением к источнику импульсной нагрузки дополнительных вибровозбудителей с осевым и поперечным направлением колебаний. Показана возможность использования в качестве силового возбудителя комбинированного генератора из двух устройств ударного действия с расширенным спектром воздействия.

Генератор ударного воздействия, импульсная установка, вибровозбудитель, продольные и поперечные колебания, амплитуда ударного импульса, частота ударов, скорость погружения

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Хестле Х. Справочник строителя. Строительная техника, конструкции и технологии. — М.: Техносфера, 2007.
2. Смоляницкий Б. Н., Тищенко И. В., Червов В. В. и др. Резервы повышения производительности виброударного погружения в грунт стальных элементов в технологиях специальных строительных работ // ФТПРПИ. — 2008. — № 5.
3. Червов В. В., Тищенко И. В., Смоляницкий Б. Н. Влияние частоты виброударного воздействия и дополнительного статического усилия на скорость погружения стержня в грунт // ФТПРПИ. — 2011. — № 1.
4. Тищенко И. В., Червов В. В., Горелов А. И. Характер силового импульса в стержне, погружаемом в грунт виброударным воздействием / Сб. науч. тр. конф. с участием иностранных ученых “Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды”. Т. 2: Машиностроение. — Новосибирск: ИГД СО РАН, 2012.
5. Цытович Н. А. Механика грунтов. — М.: Высш. шк., 1979.
6. Бауман В. А., Быховский И. И. Вибрационные машины и процессы в строительстве. — М.: Высш. шк., 1977.
7. Востриков В. И., Опарин В. Н., Червов В. В. О некоторых особенностях движения твердых тел при комбинированных виброволновом и статическом воздействиях // ФТПРПИ. — 2000. — № 6.
8. Макаров Р. А., Ренский А. Б., Боркунский Г. Х. и др. Тензометрия в машиностроении. — М.: Машиностроение, 1975. 9. Нуберт Г. П. Измерительные преобразователи неэлектрических величин. — Л.: Энергия, 1970.
10. Смоляницкий Б. Н., Червов В. В., Трубицын В. В. и др. Новые пневмоударные машины “Тайфун” для специальных строительных работ // Механизация строительства. — 1997. — № 7.
11. А. с. № 1245666. Устройство ударного действия для проходки скважин в грунте / А. Д. Костылев, Б. Б. Данилов, Б. Н. Смоляницкий, А. Т. Сырямин, В. В. Червов // Опубл. в БИ. — 1986. — № 27.


УДК 621.23.05 

СОГЛАСОВАНИЕ ПНЕВМОУДАРНОГО УСТРОЙСТВА С ПНЕВМОТРАНСПОРТНОЙ МАГИСТРАЛЬЮ УСТАНОВОК ДЛЯ БУРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН В ГРУНТЕ
Б. Б. Данилов, Б. Н. Смоляницкий

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Красный проспект 54, 630091, г. Новосибирск, Россия

Приведены результаты исследования рабочего процесса пневмоударных механизмов с бесклапанным воздухораспределением в условиях противодавления в выхлопном тракте при удалении разрушенного грунта по транспортной магистрали установки для бурения протяженных горизонтальных скважин. Показано, что область рациональных значений их наиболее значимых параметров, соответствующая максимальной ударной мощности, не изменяется при увеличении противодавления в выхлопном тракте.

Пневмоударный механизм, скважина, грунт, транспортная магистраль, выхлопной тракт, противодавление

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Патент РФ № 2344241. Способ бестраншейной прокладки коммуникаций в грунте (варианты) / Б. Б. Данилов, Б. Н. Смоляницкий // Опубл. в БИ. — 2009. — № 2.
2. Ткач Х. Б. Технология и механизация расширения скважин с частичным удалением грунта. — Ярославль: Изд. ОМТПС Минстроя СССР, 1976.
3. Костылев А. Д. Анализ проходки скважин пневмопробойниками // ФТПРПИ. — 2000. — № 3.
4. Гурков К. С., Климашко В. В., Костылев А. Д., Плавских В. Д., Русин Е. П., Смоляницкий Б. Н., Тупицын К. К., Чепурной Н. П. Пневмопробойники. — Новосибирск: ИГД СО РАН, 1990.
5. Костылев А. Д., Коган Д. И., Смоляницкий Б. Н., Сырямин Ю. Н., Данилов Б. Б. Новый забойный кольцевой пневмоударник для бурения геологоразведочных скважин // ФТПРПИ. — 1969. — № 6.
6. Ашавский А. М. Основы проектирования оптимальных параметров забойных буровых машин. — М.: Недра, 1966.
7. Абраменков Э. А. Зависимости между энергетическими параметрами и геометрическими размерами в дроссельном пневмоударном механизме // Изв. вузов. Стр-во и архит. — 1985. — № 1.
8. Герц Е. В., Крейнин Г. В. Теория и расчет пневматических силовых устройств. — М.: Изд. АН СССР, 1960.
9. Петреев А. М. О некоторых режимах работы машин ударного действия // ФТПРПИ. — 1969. — № 6.
10. Петреев А. М., Богинский В. П. Исследование динамики бесклапанного пневмоударного механизма с одной управляемой камерой / Горные машины. — Новосибирск: Изд-во ИГД СО АН СССР, 1980.
11. Русин Е. П. Исследование реверсивного пневмоударного механизма на ЭЦВМ / Горные машины. — Новосибирск: Изд-во ИГД СО АН СССР, 1980.
12. Сырямин Ю. Н., Смоляницкий Б. Н. Исследование бесклапанного пневмоударного механизма с двумя управляемыми камерами с целью создания машины со сквозным осевым каналом // ФТПРПИ. — 1986. — № 2.
13. Данилов Б. Б., Смоляницкий Б. Н., Сухарева Л. И. Методика расчета параметров кольцевых геологоразведочных пневмоударников // ФТПРПИ. — 1987. — № 5.
14. Анистратенко В. О., Федоров В. Г. Математическое планирование экспериментов в АПК. — Киев: Вища шк., 1993.


УДК 622.231 

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ГИДРОУДАРНЫХ ОБЪЕМНЫХ СИСТЕМ ДВУХСТОРОННЕГО ДЕЙСТВИЯ. Ч. II. ВЛИЯНИЕ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕДЕЛЬНЫХ ЦИКЛОВ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ УСТРОЙСТВ И УСЛОВИЙ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ГОРНЫМ МАССИВОМ
Л. В. Городилов

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, E-mail: gor@misd.nsc.ru,
Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия

В математическую модель гидроударной объемной системы двухстороннего действия включены параметры и элементы, учитывающие ее конструктивные особенности и условия взаимодействия с горным массивом. Проведены численные исследования их влияния на динамику и интегральные выходные характеристики предельных циклов.

Ударная система, автоколебания, предельный цикл, критерии подобия, характеристики

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 11–08–00982).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Городилов Л. В. Исследование динамики гидроударных объемных систем двухстороннего действия. Ч. II // ФТПРПИ. — 2012. — № 3.
2. Альтшуль А. Д., Киселев П. Г. Гидравлика и аэродинамика. — М.: Изд-во лит. по стр-ву, 1965.
3. Алимов А. Д.., Басов С. А. Гидравлические виброударные системы. — М.: Наука, 1990.
4. Сагинов А. С., Янцен И. А., Ешуткин Д. Н., Пивень Г. Г. Теоретические основы создания гидроимпульсных систем ударных органов машин. — Алма-Ата: Наука, 1985.
5. Городилов Л. В., Пашина О. А. Расчет параметров автоколебательных гидроударных систем с применением критериев подобия // Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды: тр. конф. с участием иностр. ученых (28 июня-2 июля 2011 г.). Т. 3. — Новосибирск: ИГД СО РАН, 2010.


РУДНИЧНАЯ АЭРОГАЗОДИНАМИКА


УДК 622.411 

К ВОПРОСУ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРОВЕТРИВАНИЯ РУДНИКОВ
Б. П. Казаков, А. В. Шалимов, А. С. Киряков

Горный институт УрО РАН,
ул. Сибирская, 78а, 614007, г. Пермь, Россия

Представлены три способа снижения затрат энергии на проветривание рудников: организация рециркуляционного проветривания, минимизация депрессии вентилятора главного проветривания средствами отрицательного регулирования и двухпараметрическая оптимизация работы вентилятора по частоте вращения и углам установки лопаток. Расчетным путем доказано, что каждый из способов в зависимости от условий может давать значительную экономию энергии.

Энергосбережение, рециркуляция, оптимизация, регулирование, предельно допустимая концен-трация, коэффициент полезного действия, напорная характеристика

Научно-исследовательские работы проведены в рамках выполнения проекта фундаментальных исследований “Арктика” № 12–5-1–014, финансируемого из средств Уральского отделения РАН.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Казаков Б. П., Шалимов А. В., Круглов Ю. В., Левин Л. Ю., Исаевич А. Г., Стукалов В. А. Совершенствование ресурсосберегающих систем вентиляции рудников Верхнекамского месторождения калийных солей // Горн. журн. — 2008. — № 10.
2. Левин Л. Ю., Круглов Ю. В. Исследование рециркуляционного способа проветривания калийных рудников и его экономическая эффективность // ГИАБ. — 2008. — № 10.
3. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом. ПБ 03–553–03. — М.: НТЦ по БП Госгортехнадзора России, 2003.
4. Алыменко Д. Н. Аэродинамические схемы энергосберегающих вентиляторных установок // ГИАБ. — 2009. — № 12.
5. Исследование вентиляционной сети рудника РУ-4 РУП “ПО “Беларуськалий” с разработкой рекомендаций и технических решений, направленных на экономию тепловой и электрической энергии / Отчет о НИР. — Пермь; Солигорск, 2004 – 2005.
6. Протасеня И. В., Береснев С. П., Круглов Ю. В., Гришин Е. Л., Киряков А. С. Единая информационно-аналитическая система “АэроСеть” для проектирования и расчета вентиляции калийных рудников // Горн. журн. — 2010. — № 8.
7. Казаков Б. П., Шалимов А. В. Разработка энергосберегающей системы автоматического управления проветриванием рудников // Изв. вузов. Горн. журн. — 2012. — № 3.


ГЕОИНФОРМАТИКА


УДК 004.21, 004.9 + 551 + 622 

ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА РЕГИОНАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ ГЕОМЕХАНИКО-ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ СИТУАЦИЙ НА ОСНОВЕ ЭНТРОПИЙНОГО АНАЛИЗА СЕЙСМИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ (НА ПРИМЕРЕ КУЗБАССА)
В. П. Потапов, В. Н. Опарин, А. Б. Логов, Р. Ю. Замараев, С. Е. Попов

Кемеровский филиал Института вычислительных технологий СО РАН,
650610, г. Кемерово, Россия
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН,
Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Новосибирский государственный университет,
ул. Пирогова, 2, 630090, г. Новосибирск, Россия

Представлена геоинформационная система, реализованная в виде облачного сервиса для классификации сейсмических событий природного и техногенного происхождения. Использованы модели сейсмологических сигналов на основе информационной энтропии, которые трактуются как характеристические функции “волновода” из очага к сейсмостанции. Наблюдаемое качественное подобие или отличие моделей связывается с генезисом событий, которые и классифицируются на этом основании. Описана структура сервиса, реализованного на технологиях облачных вычислений Google App Engine в интеграции с веб-сервисами IRIS Data Management Center и локальными БД сейсмических наблюдений. Приведены примеры использования сервиса в задаче классификации сейсмических событий неизвестного генезиса.

Промышленная и региональная сейсмика, сейсмологические сигналы, классификация, облачный сервис, геоинформационная система

Работа выполнена при реализации партнерского интеграционного проекта СО РАН № 100.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Опарин В. Н., Сашурин А. Д., Леонтьев А. В. и др. Деструкция земной коры и процессы самоорганизации в областях сильного техногенного воздействия / отв. ред. Н. Н. Мельников. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2012.
2. Адушкин В. В., Опарин В. Н. От явления знакопеременной реакции горных пород на динамические воздействия — к волнам маятникового типа в напряженных геосредах. Ч. І. // ФТПРПИ. — 2012. — № 2.
3. Адушкин В. В., Опарин В. Н. От явления знакопеременной реакции горных пород на динамические воздействия — к волнам маятникового типа в напряженных геосредах. Ч. ІІ. // ФТПРПИ. — 2013. — № 2.
4. Логов А. Б., Замараев Р. Ю., Логов А. А. Анализ состояния уникальных объектов. — М.: Машиностроение, 2010.
5. Замараев Р. Ю. Развитие энтропийного метода анализа процессов в системах горного производства // ГИАБ. — 2009. — № 7.
6. Замараев Р. Ю. Модели и алгоритмы анализа состояния сложных литологических структур. Проблемы мониторинга окружающей среды: сб. тр. XI Всерос. конф. (24–28 окт. 2011 г.). — Кемерово: КемГУ, 2011.
7. IRIS DMC Web Services [Электронный ресурс] // IRIS — Incorporated Research Institutions for Seismology. URL: http://www.iris.edu/ws/ (дата обращения: 02.02.2012).
8. Making Remote Procedure Calls [Электронный ресурс] // GOOGLE.COM. URL: http://code.google. com/intl/ru-RU/webtoolkit/doc/latest/tutorial/RPC.html (дата обращения: 02.02.2012).
9. IRIS Event Webservice [Электронный ресурс] // IRIS — Incorporated Research Institutions for Seismology. URL: http://www.iris.edu/ws/event/ (дата обращения: 02.02.2012).
10. IRIS Station Webservice [Электронный ресурс] // IRIS — Incorporated Research Institutions for Seismology. URL: http://www.iris.edu/ws/station/ (дата обращения: 02.02.2012).
11. IRIS Availability Webservice [Электронный ресурс] // IRIS — Incorporated Research Institutions for Seismology. URL: http:// www.iris.edu/ws/availability/ (дата обращения: 02.02.2012).
12. IRIS Timeseries Webservice [Электронный ресурс] // IRIS — Incorporated Research Institutions for Seismology. URL: http:// www.iris.edu/ws/timeseries/ (дата обращения: 02.02.2012).


ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ


УДК 622.73 

ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОМ РЕНТГЕНОВСКОЙ ФОТОЭЛЕКТРОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА И ХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АТОМОВ ПОВЕРХНОСТИ ХАЛЬКОПИРИТА И СФАЛЕРИТА ДО И ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ НАНОСЕКУНДНЫМИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ ИМПУЛЬСАМИ
В. А. Чантурия, И. Ж. Бунин, М. В. Рязанцева, И. А. Хабарова

Институт проблем комплексного освоения недр РАН,
E-mail: bunin_i@mail.ru,
Крюковский тупик, 4, 111020, г. Москва, Россия

Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) изучено изменение состава поверхностных слоев и химического состояния атомов на поверхности халькопирита и сфалерита в результате воздействия высоковольтных наносекундных электромагнитных импульсов (МЭМИ). Установлены общие закономерности и выявлены отличия механизмов модифицирования поверхности и флотационных свойств сульфидов в процессе импульсных энергетических воздействий. Полученные данные подтверждены результатами исследований по влиянию МЭМИ на флотационные свойства халькопирита и сфалерита с целью повышения селективности разделения сульфидов.

Халькопирит, сфалерит, мощные наносекундные электромагнитные импульсы, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, поверхность, флотация

Работа выполнена при поддержке грантов Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых — кандидатов наук (грант МК-1968.2012.5) и ведущих научных школ РФ “Научная школа акад. В. А. Чантурия” НШ-220.2012.5, Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 11–05–00434-а).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Нефедов В. И. Рентгеноэлектронная спектроскопия химических соединений: справочник. — М.: Химия, 1984.
2. Мазалов Л. Н. Рентгеновские спектры. — Новосибирск: ИНХ СО РАН, 2003.
3. Плаксин И. Н., Шафеев Р. Ш. О влиянии электрохимического потенциала на распределение ксантогената на поверхности сульфидов // Докл. АН СССР. — 1958. — Т. 118. — № 3.
4. Плаксин И. Н., Шафеев Р. Ш. Об особенностях гидрофобизирующего действия кислорода на поверхность сульфидных минералов // Докл. АН СССР. — 1960. — Т. 135. — № 1.
5. Михлин Ю. Л. Состояние реальной поверхности и особенности кинетики растворения и окисления сульфидов металлов при взаимодействии с растворами кислот: автореф. дис. … д-ра хим. наук. — Красноярск, 2002.
6. Строшков В. П., Кузнецов М. В. Изучение методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии изменения химического состава поверхностных слоев титанового сплава до и после электрохимической размерной обработки // Физика и химия обработки материалов. ? 2008. ? № 6.
7. Чантурия В. А., Филиппова И. В., Филиппов Л. О., Рязанцева М. В., Бунин И. Ж. Влияние мощных наносекундных электромагнитных импульсов на состояние поверхности и флотационные свойства карбонатсодержащих пирита и арсенопирита // ФТПРПИ. ? 2008. ? № 5.
8. Чантурия В. А., Бунин И. Ж., Рязанцева М. В., Филиппова И. В., Копорулина Е. В. Влияние наносекундных электромагнитных импульсов на фазовый состав поверхности, сорбционные и флотационные свойства пирита и арсенопирита // ФТПРПИ. ? 2011. ? № 4.
9. Чантурия В. А., Бунин И. Ж., Рязанцева М. В., Хабарова И. А. Влияние наносекундных электромагнитных импульсов на фазовый состав поверхностных нанообразований, электрохимические и сорбционные свойства халькопирита и сфалерита // ФТПРПИ. ? 2012. ? № 4.
10. Чантурия В. А., Трубецкой К. Н., Викторов С. Д., Бунин И. Ж. Наночастицы в процессах разрушения и вскрытия геоматериалов. — М.: ИПКОН РАН, 2006.
11. Бунин И. Ж. Теоретические основы воздействия наносекундных электромагнитных импульсов на процессы дезинтеграции и вскрытия тонкодисперсных минеральных комплексов и извлечения благородных металлов из руд: автореф. дис. … д-ра техн. наук. — М.: РГГРУ, 2009.
12. Чантурия В. А., Гуляев Ю. В., Бунин И. Ж. и др. Синергетическое влияние мощных электромагнитных импульсов и поровой влаги на вскрытие золотосодержащего сырья // Докл. АН. — 2001. — Т. 379. — № 3.
13. Lee S. Y., Mettlach N., Nguyen N., Sun Y. M., and White J. M. Copper oxide reduction through vacuum annealing, Appl. Surface Sci., 2003, Vol. 206, Issues 1 – 4.
14. Mielczarski J. A., Cases J. M., Alnot M., and Ehrhardt J. J. XPS characterization of chalcopyrite, tetrahedrite and tennantite surface products after different conditioning: 1. Aqueous solution at pH 10, Langmuir, 1996, Vol. 12.
15. Jihua Gong. The role of high molecular weight polyethylene oxide in reducing quartz gangue entrainment in chalcopyrite flotation by xanthate collectors: doctor of philosophy in materials engineering thesis, Edmonton, 2011.
16. Wagner C. D., Naumkin A. V., Kraut-Vass A. et al. NIST X-ray photoelectron spectroscopy database, standard reference database 20, Vers. 3.4, Web version, 2000 – 2008, http://srdata.nist.gov/xps
17. Knipe S. W., Mycroft J. R., Pratt A. R., Nesbitt H. W., and Bancroft G. M. X-ray photoelectron spectroscopic study of water adsorption on iron sulphide minerals, Geochimica et Cosmochimica Acta, 1995, No. 6.
18. Schaufub Andrea G., Wayne Nesbitt H., Ilkka Kartio Laajalehto, Michael Bancroft G., and Rudiger Szargan. Incipient oxidation of fractured pyrite surface in air, Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 1998, No. 96.
19. Chanturiya V. A., Bunin I. Zh., and Kovalev A. T. On the field emission properties of the sulfide minerals under high-power nanosecond pulses, Bulletin of the Russian Academy of Sciences, Physics, 2007, Vol. 71, No. 5.
20. Таусон В. Л., Бабкин Д. Н., Липко С. В., Лустенберг Э. Е., Пархоменко И. Ю., Пастушкова Т. М., Логинов П. Б., Логинов Б. А. Распределение тяжелых металлов (Hg, Cd, Pb) между сфалеритом и гидротермальным раствором и типохимизм поверхности сфалерита (данные РФЭС, ОЭС, АСМ) // Геохимия. — 2010. — № 1.
21. Brion D. Photoelectron spectroscopic study of the surface degradation of pyrite (FeS2), chalcopyrite (CuFeS2), sphalerite (ZnS), and galena (PbS) in air and water, Appl. Surf. Sci., 1980, No. 5.
22. Таусон Л. В. Принцип непрерывности фазообразования на минеральных поверхностях // Докл. АН. — 2009. — Т. 425. — № 5.
23. Веремеенко М. Д., Соложенкин П. М., Нефедов В. И., Лупатов Г. Ю. Изучение изменения поверхности сфалерита в процессе флотации методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии // Изв. АН Тадж. ССР, Отд. физ.-мат., хим. и геол. наук. — 1986. — № 2.
24. Descostes M., Mercier F., Thromat N., Beaucaire C., and Gautier-Soyer M. Use of XPS in the determination of chemical environment and oxidation state of iron and sulfur samples: constitution of a data basis in binding energies for Fe and S reference compounds and applications to the evidence of surface species of an oxidized pyrite in a carbonate medium, Appl. Surf. Sci., 2000, No. 165.
25. Khmeleva T. N., Georgiev T. V., Jasieniak M., Skinner W. M., and Beattie D. A. XPS and ToF-SIMS study of a chalcopyrite-pyrite–sphalerite mixture treated with xanthate and sodium bisulphate, Surface and interface analysis, 2005, No. 37.
26. Несмеянов А. Н. Радиохимия. — М.: Химия, 1978.
27. Черепенин В. А. Релятивистские многоволновые генераторы и их возможное применение // Успехи физ. наук. — 2006. — Т. 176. — № 10.
28. Чантурия В. А., Бунин И. Ж., Лунин В. Д., Гуляев Ю. В. и др. Использование мощных электромагнитных импульсов в процессах дезинтеграции и вскрытия упорного золотосодержащего сырья // ФТПРПИ. ? 2001. ? № 4.
29. Chanturiya V. A., Bunin I. Zh., and Kovalev A. T. Energy concentration in electric discharge between particles of semiconducting sulphide minerals under the action high-power nanosecond pulses, Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 2008, Vol.72, No. 8.
30. Богданов О. С., Максимов И. И., Поднек А. К., Янис Н. А. Теория и технология флотации руд. — М.: Недра, 1980.
31. Бунин И. Ж., Зубенко А. В., Копорулина Е. В. Изучение влияния мощных электромагнитных импульсов с различными параметрами на процессы дефектообразования и разрушения сульфидных минералов // ГИАБ. — 2006. — № 2.


УДК 622.765 

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ КИНЕТИЧЕСКИХ “ИОННЫХ” МОДЕЛЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ СОРБЦИОННОГО СЛОЯ СОБИРАТЕЛЯ НА ПОВЕРХНОСТИ СУЛЬФИДОВ ЦВЕТНЫХ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
Б. Е. Горячев, А. А. Николаев

Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”,
E-mail: beg@misis.ru, nikolaevopr@misis.ru,
Ленинский проспект, 4, 119049, г. Москва, Россия

Рассмотрены основные принципы, используемые при построении кинетических моделей формирования сорбционного слоя собирателя на поверхности сульфидных минералов. Изложен физический смысл моделей, заключающийся в связи параметров ионного состава жидкой фазы флотационной пульпы с относительными долями поверхности зерен минерала.

Флотация, гидрофобность, гидрофильность поверхности, относительная доля поверхности, флотационные реагенты, кинетика взаимодействия

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Околович А. М. Оптимизация ионного состава флотационных пульп // Теоретические основы и контроль процессов флотации. — М.: Наука, 1980.
2. Абрамов А. А. Теоретические основы оптимизации селективной флотации сульфидных руд. — М.: Недра, 1978.
3. Абрамов А. А., Авдохин В. М. Физико-химическое моделирование флотационных систем // Обогащение руд: межвуз. сб. Вып. 4. — Иркутск: Ирк. политехн. ин-т, 1976.
4. Морозов В. В., Авдохин В. М. Оптимизация обогащения полиметаллических руд на основе контроля и регулирования ионного состава пульпы и оборотных вод // ГИАБ. — 1998. — № 1.
5. Горячев Б. Е. Модель формирования сорбционного слоя собирателя на поверхности сульфидов цветных тяжелых металлов // Цв. металлы. — 1989. — № 12.
6. Фрумкин А. Н., Багоцкий B. C., Иофа З. А. и др. Кинетика электродных процессов. — М.: Изд-во МГУ, 1952.
7. Делахей П. Двойной слой и кинетика электродных процессов. — М.: Мир, 1967.
8. Дамаскин Б. Б., Петрий О. А. Введение в электрохимическую кинетику. — М.: Высш. шк., 1975.
9. Плаксин И. Н., Шафеев Р. Ш. К вопросу о механизме возникновения электрохимической неоднородности поверхности сульфидных минералов // ДАН СССР. — 1959. — Т. 125. — № 3.
10. Абрамов А. А., Горячев Б. Е. О связи сорбционных и флотационных свойств халькозина в присутствии цианида // Комплексное использование минерального сырья. — 1980. — № 10.
11. Стрижко В. С., Горячев Б. Е., Уласюк С. М. Основные кинетические параметры процесса электрохимического окисления галенита в щелочных растворах // Изв. вузов. Цв. металлургия. — 1986. — № 6.
12. Стрижко В. С., Горячев Б. Е., Ищейкин В. Г., Уласюк С. М. Исследование природы поверхностных реакций на галените, халькопирите и пирите методом спада потенциала // Изв. вузов. Цв. металлургия. — 1990. — № 1.
13. Абрамов А. А. Флотационные методы обогащения. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1993.
14. Богданов О. С., Максимов И. И., Поднек А. И. Теория и технология флотации руд. — М.: Недра, 1985.
15. Конев В. А. Флотация сульфидов. — М.: Недра, 1985.
16. Абрамов А. А., Леонов С. Б., Сорокин М. М. Химия флотационных реагентов. — М.: Недра, 1982.
17. Сорокин М. М. Флотационные методы обогащения. Химические основы флотации: учеб. пособие. — М.: Изд. дом МИСиС, 2011.
18. Горячев Б. Е., Шальнов А. С., Фокина Е. Е. и др. Флотируемость частиц с химически неоднородной поверхностью и ее связь с физико-химическими характеристиками смачивания // Цв. металлы. — 2002. — № 5.
19. Скорчеллетти В. В. Теоретические основы коррозии металлов. — М.: Химия, 1973.
20. Горячев Б. Е., Николаев А. А., Лякишева Л. Н. Электрохимия окисления галенита — основа оптимизации реагентных режимов флотации полиметаллических руд // ФТПРПИ. — 2010. — № 6.
21. Горячев Б. Е., Николаев А. А., Лякишева Л. Н. Электрохимическая кинетика взаимодействия галенита с сульфгидрильным собирателем — основа разработки ионных моделей формирования сорбционного слоя на поверхности сульфидных минералов // ФТПРПИ. — 2011. — № 3.
22. Горячев Б. Е., Николаев А. А. Механизм протекания процесса окисления галенита // ФТПРПИ. — 2012. — № 2.
23. Горячев Б. Е., Николаев А. А. Взаимодействие галенита с ксантогенатами щелочных металлов в щелочной среде // ФТПРПИ. — 2012. — № 6.
24. Шуй Р. Т. Полупроводниковые рудные минералы. — М.: Наука, 1979.
25. Чантурия В. А., Вигдергауз В. Е. Электрохимия сульфидов. Теория и практика флотации — М.: Изд. дом “Руда и Металлы”, 2008.


УДК 622.7:519.711.2 

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ГИДРОДИНАМИКИ К ИССЛЕДОВАНИЮ И АНАЛИЗУ ПРОЦЕССОВ РАЗДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ
В. Ф. Скороходов, М. С. Хохуля, А. С. Опалев, В. В. Бирюков, Р. М. Никитин

Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук
ул. Ферсмана, 24, 184209, г. Апатиты, Россия

Для изучения параметров гетерогенных сред в рабочих объемах магнитно-гравитационных, гравитационных и флотационных аппаратов применены методы вычислительной гидродинамики. В результате численного моделирования сепарационных процессов получены графические и численные данные, характеризующие особенности их протекания. Обоснованы предложения по совершенствованию ряда конструкций гравитационного и магнитно-грави-тационного обогатительного оборудования. Предложен подход к оценке поверхностной энергии частиц минералов при моделировании процесса флотации.

Вычислительная гидродинамика, численное моделирование, сепарационный процесс, магнитно-гравитационный сепаратор, гидравлический сепаратор, флотационная машина, псевдоожиженный слой

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (ГК № 16.515.11.5038).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Shukla S. K., Shukla P., and Ghosh P. Evaluation of numerical schemes for dispersed phase modeling of cyclone separators, Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, 2011, Vol. 5, No. 2.
2. Leeuwner M. J., Eksteen J. J. Computational fluid dynamic modeling of two phase flow in hydrocyclone, The Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 2008,Vol. 108, No. 4.
3. Doroodchi E., Galvin K. P., Fletcher D. F. The influence of inclined plates on expansion behaviour of solid suspensions in a liquid fluidized bed — a computational fluid dynamics study, Powder Technology, 2005, Vol. 156, No. 2.
4. Hedvall P., Nordin M. Plant Designer: A crushing and screening modeling tool. Mineral processing plant design, practice and control: Proceedings, Society for mining, metallurgy and exploration, Inc., 2002, Vol. 1.
5. Harris M., Runge K., Whiten W., and Morrison R. JK–SimFloat as a practical tool for flotation process design and optimization. Mineral processing plant design, practice and control: Proceedings, Society for mining, metallurgy and exploration, Inc., 2002, Vol. 1.
6. Нигматулин Р. И. Динамика многофазных сред. Ч. I. — М.: Наука, 1987.
7. Bowen R. Theory of mixtures, Continuum Physics, New York: Academic Press, 1976.
8. Drew D., Lahey R. In particulate two-phase flow. Butterworth-Heinemann, Boston, 1993.
9. Патент № 2387483 РФ. Способ обогащения дисперсных ферромагнитных материалов / Н. Н. Мельников, А. Ш. Гершенкоп, В. Ф. Скороходов, В. В. Бирюков // Опубл. в БИ. — 2010. — № 12.
10. Ферсман А. Е. Геохимия. — М.; Л.: ОНТИ, Химтеорет., 1936.
11. Зуев В. В., Поцелуева Л. Н., Гончаров Ю. Д. Кристаллоэнергетика как основа оценки свойств твердотельных материалов. — СПб., 2006.


УДК 550.4.02+622.7’1 

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДВИЖНОСТИ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ФОРМ ЦВЕТНЫХ И БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ В МАССИВЕ ЛЕЖАЛЫХ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ
А. Г. Михайлов, М. Ю. Харитонова, И. И. Вашлаев, М. Л. Свиридова

Институт химии и химической технологии СО РАН
ул. Академгородок, 50, стр. 24, 660036, г. Красноярск, Россия

Исследовано перераспределение цветных и благородных металлов при прохождении водных и слабокислых растворов через слой лежалых хвостов обогащения медно-никелевых руд. Получено распределение металлов по минеральным фазам для различных уровней фильтрующего слоя хвостов и различных контактных растворов. Показана потенциальная возможность извлечения золота до 28.4 % и платины до 3.9 % от общего количества запасов с использованием слабокислого контактного раствора.

Лежалые хвосты обогащения, водные растворы металлов, цветные и благородные металлы

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Трубецкой К. Н. Современное состояние минерально-сырьевой базы и горнодобывающей промышленности России // Горн. журн. — 1995. — № 1.
2. Чантурия В. А. Современные проблемы обогащения минерального сырья в России // ФТПРПИ. — 1999. — № 3.
3. Коваленко Л. Н., Благодатин Ю. В., Голубева Т. Д., Ломтева Л. Л. Форма нахождения минералов благородных металлов в продуктах флотационного обогащения вкрапленных сульфидных руд Норильской группы месторождений // Обогащение руд. 1 – 2. — 1993.
4. Макаров В. А. Геолого-технологические основы ревизии техногенного минерального сырья на золото. — Красноярск: ООО “Поликом”, 2001.
5. Чантурия В. А., Макаров В. Н., Макаров Д. В., Васильева Т. Н. Формы нахождения никеля в лежалых хвостах обогащения медно-никелевых руд // Докл. РАН. — 2004. — Т. 399. — № 1.
6. Бортников Н. С., Дистлер В. В., Викентьев И. В. и др. Формы нахождения благородных металлов в рудах комплексных месторождений: методология изучения, количественные характеристики, технологическое значение / Проблемы минерагении России. — М.: ГЦ РАН, 2012.
7. Благодатин Ю. В., Николаев Ю. М., Чегодаев В. Д. О возможности доизвлечения платиновых металлов из отвальных хвостов обогащения Норильских медно-никелевых руд // Цв. металлы. — 1995. — № 12.
8. Додин Д. А., Изоитко В. М., Говорова Л. К., Коваленко Л. Н. Минералогия суперкрупных техногенных месторождений платиновых металлов // Современные методы минералого-химических исследований как основа выявления новых типов руд и технологии их комплексного освоения / Материалы Годичного собрания Российского минералогического общества. — СПб., 2006.
9. Благодатин Ю. В., Яценко А. А., Захаров Б. А., Чегодаев В. Д., Алексеева Л. И. Вовлечение в переработку новых сырьевых источников цветных и благородных металлов // Цв. металлы. — 2003. — № 8 – 9.
10. Брагин В. И., Свиридова М. Л. Особенности извлечения минералов платиновой группы из хвостов обогащения медно-никелевых руд // ГИАБ. — 2009. — Т. 15. — № 12.
11. Федосеев И. В. Концентрирование платиновых металлов из хвостов Норильской обогатительной фабрики с помощью магнитной сепарации // Цв. металлы. — 2006. — № 3.
12. Брагин В. И., Жижаев А. М., Фетисов А. А., Брагина В. И., Свиридова М. Л. О возможности извлечения цветных и благородных металлов из хвостов обогащения медно-никелевых руд / Благородные и редкие металлы Сибири и Дальнего Востока: рудообразующие системы месторождений комплексных и нетрадиционных типов руд: материалы науч. конф. (Иркутск, 3 – 7 окт. 2005). — Иркутск, 2005. — Т. 2.
13. Бакшеева И. И., Брагин В. И., Свиридова М. Л. Формы нахождения платины и палладия в хвостах длительного хранения / Междунар. совещ. “Плаксинские чтения -2010”. — Казань, 2010.
14. Бакшеева И. И. Исследования фазового состава продуктов выветривания лежалых хвостов обогащения Сu-Ni руд // ГИАБ. — 2012. — № 3.
15. Radtke A. S. Geology of the Carlin deposit, Nevada, U. S. Geol. Surv. Prof. Paper 1267, 1985.


image not found  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, 2004–2020. Информация о сайте