РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Потребление полезных ископаемых быстро растет, что заставляет вести горные работы на всё более глубоких уровнях земной коры. В частности, глубина угольных шахт достигла 1500 м, а шахт для добычи цветных металлов - приблизительно 4500 м. Осуществление горных работ на больших глубинах требует решения ряда технических и экологических проблем, в первую очередь связанных с высокими давлениями и напряжениями в горном массиве, высокими температурами и значительными расстояниями транспортировки горной массы на поверхность. Традиционные технологии вряд ли способны обеспечить эффективность и безопасность разработки и добычи в таких условиях. Вот почему возникла необходимость в разработке и внедрении новых современных технологий добычи. В проходке горных выработок постепенно внедряется метод TBM (применение туннелепроходческих машин). Tуннелепроходческая машина сочетает функции отбойки горной массы, установки крепи, уборки (из забоя), погрузки и транспортировки горной массы. В горнодобывающей промышленности «умная» добыча полезных ископаемых, основанная на механизированных и автоматизированных системах разработки, успешно применяется на угольных шахтах. Мы выдвигаем техническую концепцию добычи методом флюидизации/псевдоожижения горной массы для отработки глубокозалегающих ТПИ (6000 м и более). В данной статье представлен анализ текущего состояния разработки глубокозалегающих месторождений ТПИ в мире и освещены некоторые из новейших технологических достижений в области проходки горных выработок и технологий добычи твердых полезных ископаемых
СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД. ГЕОМЕХАНИКА И ГЕОФИЗИКА
Обоснована актуальность исследований характера деформирования материала на физических моделях, эквивалентных горным породам. Для выявления зависимостей и закономерностей деформирования неустойчивых горных пород в окрестности сопряжений горных выработок разработана и представлена методика экспериментального исследования. В работе был принят метод физического моделирования на эквивалентных материалах. Рассчитаны прочностные характеристики эквивалентного материала для исследуемых пород по формулам, предложенным Г.Н. Кузнецовым. Эквивалентный материал выбран из двух составляющих - песка и парафина. Подобрана рецептура состава смеси и определены пределы прочности эквивалентного материала при сжатии. Эксперимент проводился для трех вариантов физических моделей: нетронутого массива горных пород, массива с одиночной горной выработкой и массива с сопряжением горных выработок. Испытания моделей из эквивалентного материала проводились путем одноосного вертикального нагружения при помощи гидравлического пресса. По результатам испытания моделей из эквивалентного материала представлена динамика развития трещин и разрушения вмещающего эквивалентного материала в окрестности искусственной полости, имитирующей горную выработку. Также получены графики зависимости относительных деформаций от вертикальной нагрузки для каждого поэтапного нагружения трёх моделей. Проведена оценка результатов физического моделирования параметров НДС эквивалентного материала вокруг полостей, имитирующих сопряжения горных выработок. Полученные результаты деформирования материалов, эквивалентных горным породам, предполагается использовать в качестве исходных данных при тестировании результатов физического и численного моделирования, а также при разработке технической документации в части выбора параметров крепления сопряжений горных выработок.
Изучение нетипичных проявлений неупругости горных пород расширяет понимание физических механизмов распространения и затухания сейсмических волн в реальных средах. Полевые эксперименты выполнены при распространении продольной волны частотой 240–1000 Гц в пространстве между двумя неглубокими скважинами в зоне малых скоростей (ЗМС). Измерения проводились с помощью пьезоэлектрического импульсного излучателя и аналогичных приемников, размещенных в скважинах. Цифровые записи сигналов в виде «напряжение-время» σ(t) регистрировались открытым каналом с микросекундным разрешением во времени. На профиле волны обнаружены необычные короткопериодные вариации амплитуды в виде резкого уменьшения крутизны фронта, падения напряжения или плато различной длительности (десятки микросекунд). Эти малоамплитудные вариации на форме волны были расценены как проявления скачкообразной прерывистой неупругости. Сделано предположение, что этот неупругий процесс оказывает влияние на трансформацию формы волны. Вклад скачкообразной неупругости зависит от величины прикладываемого напряжения, т.е. в нашем случае от величины амплитуды сейсмического сигнала. Возможный механизм скачкообразной неупругости на малых деформациях может быть объяснен микропластичностью горных пород. Полученные результаты представляют новый шаг в понимании физики распространения сейсмических и акустических волн в горных породах и могут быть полезными для решения прикладных задач в геофизике и горном деле.
Рассматриваются основные факторы, оказывающие влияние на природу неравномерной насыщенности углеводородами (УВ) коллектора пласта АС10 Приобского месторождения, расположенного на территории Западной Сибири. Отложения залежи характеризуются чрезвычайной неоднородностью, обусловленной макро- и микростроением, которое определено литолого-фациальными и структурноморфологическими условиями осадконакопления. Данная залежь отличается широкой изменчивостью литолого-минералогического состава и текстурно-структурных особенностей. С целью выявления природы неравномерной насыщенности коллектора УВ выполнен совместный анализ результатов, полученных по размерам капиллярных каналов и пор, а также степени их заполнения глинистым и карбонатным материалом. Исследования показали, что состав цемента, его количество в поровом пространстве и насыщенность керна УВ в совокупности нивелировали электрическое сопротивление пласта АС10 в различных зонах насыщения, что привело к искажению насыщенности коллектора в целом.
Исследования направлены на решение задач по оценке устойчивости горных выработок при подземной разработке в сложных горно-геологических условиях, повышающих надежность и безопасность проведения горных работ. Исследование геомеханических процессов, происходящих в горном массиве при отработке угольных пластов, с целью определения устойчивости кровли выемочного блока является важнейшей задачей. Выполнено цифровое моделирование массива горных пород по структурным колонкам пласта К1 и ближайшей скважине, которое позволило с высокой детальностью определить типы пород, залегающих в кровле пласта, и их прочностные характеристики, напряжения на сжатие. Для определения устойчивости кровли выемочного блока был использован показатель коэффициента запаса прочности пород, который определялся методом моделирования с использованием программного обеспечения Phase 28.0 и Rockscince. Контактом комплекса лавы с кровлей пласта был принят прослой углистого аргиллита мощностью 0,09–0,12 м, и для полноты анализа использовалась верхняя высокозольная пачка угля в кровле пласта мощностью до 0,7 м. Результаты моделирования, отраженные на графике изменения коэффициента запаса прочности в зависимости от расстояния между конвейерным и вентиляционными штреками, показывают, что вероятность образования куполов в лаве велика, так как коэффициент запаса прочности пород менее единицы, что указывает на неустойчивость кровли при отработке выемочного участка угольного пласта. Методами моделирования показана возможность произвести оценку устойчивости горных выработок, на основании которой своевременно разработать мероприятия, повышающие надежность и безопасность проведения горных работ, и принять правильные технические и технологические решения
ГЕОЛОГИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Многозональные изображения Landsat с успехом использовались для выявления месторождений некоторых полезных ископаемых в разных регионах мира. Некоторые минералы, в том числе глинистые минералы и оксид железа, могут быть обнаружены по данным многозональной съемки из-за их спектральных характеристик. В данной работе представлены результаты применения метода главных компонентов и технологии Crosta для обнаружения скоплений глинистых минералов и оксида железа на основе использования многозонального изображения Landsat 8 Oli провинции Тхай Нгуен, север Вьетнама. Полученные результаты показали возможность и целесообразность оперативного определения месторождения полезных ископаемых по данным дистанционного зондирования. Методы и средства обработки изображений, апробированные в этом исследовании, могут использоваться для создания карт распределения глинистых минералов и оксида железа, с целью эффективного и рационального поиска полезных ископаемых и разведки минерального сырья.