Наиболее значимые результаты ИГД СО РАН в 2021 году

По научному направлению «Современные геодинамические поля и процессы, вызванные техногенной деятельностью; геомеханика горных пород и их массивов»

Разработана математическая модель горной породы с учетом иерархии ее структурных уровней и способности запасать энергию в виде внутренних самоуравновешенных напряжений. Численно решена задача об активном высвобождении запасенной энергии в массиве в окрестности выработанного пространства.

Лабораторные эксперименты на образцах из эквивалентных геоматериалов показали, что предварительно сжатые образцы под действием многократных слабых ударов демонстрируют способность высвобождать запасенную энергию, что приводит к их самопроизвольному удлинению.

Полученные результаты имеют фундаментальное значение для моделирования процессов накопления и высвобождения упругой энергии в породном массиве с целью прогноза катастрофических проявлений горного давления.

Экспериментальная диаграмма релаксации напряжения в предварительно сжатом образце из эквивалентного геоматериала под действием многократных слабых ударов. Участки роста (показаны стрелками) соответствуют самопроизвольному удлинению образца за счет высвобождения энергии

По научному направлению «Теория разработки месторождений полезных ископаемых и комплексная переработка минерального сырья на основе ресурсо- и энергосберегающих технологий»

1. Изучен минеральный состав хвостов флотационного обогащения свинцово-цинковой руды, определены причины потерь микронных зерен галенита (PbS) и вюртцита (ZnS) в сростках с другими минералами, в том числе с обладающим магнитными свойствами магнетитом. Обоснована целесообразность применения радиационного воздействия для направленной модификации технологических свойств мелких классов хвостов обогащения. Наличие в них магнетита позволяет использовать для увеличения содержания и извлечения, дефицитных Pb и Zn в концентрате, магнитную сепарацию, обеспечивающую дополнительно повышение экологической безопасности отходов предприятий.

Фотография шлифов хвостов свинцово-цинковой руды (цвет минералов: красный — кварц SiO2; оранжевый — магнетит Fе3О4; салатовый – пирит FeS2; сине-зеленый — вюртцит, модификация сфалерита ZnS; белый — галенит PbS; темно-зеленый — кальцит СаСО3; фиолетовый – ортоклаз K[AlSi3O8], разновидность калиевого полевого шпата; бежевый — герцинит FеАl2О4)		Результаты обогащения хвостов флотации свинцово-цинковой руды с использованием радиационной обработки на ИЛУ-6 и магнитной сепарации

2. На основе установленных зависимостей магнитуды и энергетического класса геодинамических явлений от массы взрывчатых веществ (ВВ) на рудных месторождениях Горной Шории разработан способ разрушения горных пород, включающий одновременно-последовательное инициирование зарядов ВВ в двух-трех технологических блоках для создания компенсационных камер и подсечного пространства на глубинах 800–1000 м и более, позволяющий увеличить объем обрушаемой руды в 2,0–3,0 раза со снижением времени на подготовку и отработку запасов, уменьшить магнитуду и энергетический класс сейсмических и геодинамических явлений в 2,0–2,5 раза за счет перераспределения напряжений в массиве, обеспечить безопасность очистных работ.

Зависимость максимальной магнитуды (m) и энергетического класса геодинамических явлений (Кg) от массы взрывчатых веществ (Qвв): 1, 2 – магнитуда и 3, 4 – энергетический класс при взрывании блоков на Таштагольском и Шерегешевском месторождениях; 5, 6 – m и Kg до применения разработанного способа разрушения горных пород		а — очаги взрывов; б — геодинамические явления

По научному направлению «Горное и строительное машиноведение»

1. Обоснован способ снижения концентрации метана в сверхдлинной угольной лаве с использованием струйного вентилятора, установленного на очистном комбайне. Для отрабатываемых пластов мощностью 2,4 и 3,7 м определены зависимости динамического распределение концентрации метана в четырехсотметровой лаве от расположения комбайна при разной скорости воздушного потока струйного вентилятора. Показано, что разработанный способ проветривания очистного забоя, позволяет снизить концентрацию метана на исходящей струе вблизи сопряжения лавы с вентиляционным штреком в 1,08 – 1,17 раза.

Изменение концентрации метана по длине лавы с мощностью угольного пласта 2,4 м, в зависимости от расположения очистного комбайна, при разной скорости воздушного потока струйного вентилятора, установленного на нем		Распределение концентрации метана в угольной лаве при подходе комбайна к вентиляционному штреку

2. Разработан, изготовлен и испытан в производственных условиях погружной пневмоударник калибра 130 мм для работы на повышенном давлении (1.2 МПа и более). Пневмоударник обеспечивает увеличение скорости и глубины бурения скважин наиболее распространенного в горном производстве диаметра 130–150 мм. Конструкция пневмоударника имеет закрытое беззолотниковое распределение энергоносителя, позволяет предотвратить попадания внутрь абразивных частиц, обеспечивает эффективное удаление продукта бурения из скважины. Разработка ориентирована на внедрение пневмоударника на отечественных горных предприятиях.

Конструктивная схема погружного пневмоударника повышенного давления: 1 — корпус; 2 – ударник; 3 – воздухораспределительная гильза; 4 – кольцевая полость камеры рабочего хода; 5 – торцевая камера рабочего хода; 6 – камера холостого хода постоянного давления; 7 – расточка; 8 – буровая коронка