Участок рудопроявления Каргоба (Восточный Казахстан) площадью 25,5 км² характеризуется сильно расчленённым горным рельефом с абсолютными отметками 800–1013 м. В работе представлена методика высокодетальной аэромагнитной съёмки с использованием беспилотного летательного аппарата для прогноза медно-молибденового оруденения. Цель исследования – выявление геофизических критериев рудоконтроля и уточнение границ перспективных зон. Съёмка выполнялась квадрокоптером DJI Matrice 300 RTK с квантовым магнитометром Geoshark MG30GM, проведена 3D-интерпретация магнитного поля с применением производных трансформант (TDR, VDR, THDR). В результате выделено шесть аномальных зон, из которых наиболее перспективной является зона А2 с амплитудой до 500 нТл и пространственной связью с гранодиоритовой интрузией. Уточнены критерии прогнозирования порфирового оруденения: амплитуда 200–500 нТл, горизонтальные градиенты свыше 3 нТл/м, протяжённость аномальных зон 0,5–2 км, сопряжённость положительных и отрицательных аномалий и их корреляция с зонами гидротермальных изменений. Сравнение выявленных аномалий с данными зарубежных исследований района Лаврион (Греция) подтвердило правильность выбранного метода. Ключевой особенностью здесь выступает сочетание разнознаковых аномалий, которое отражает структурно-геологические особенности контроля оруденения. Высокое разрешение магнитной съёмки на участке Каргоба позволяет точно локализовать рудные зоны и оптимизировать расположение разведочных скважин. Применение БПЛА значительно упрощает и ускоряет обследование труднодоступного горного района: сокращаются сроки выполнения магнитной съёмки и снижается её стоимость по сравнению с традиционными наземными маршрутами и пилотируемой авиацией, при этом обеспечивается сопоставимое или более высокое качество данных. Таким образом, предложенный подход позволяет решать задачи поисков скрытых рудных тел с меньшими затратами и рисками, расширяя возможности геологоразведки в удалённых районах.

Технологические основы и конструктивные требования к созданию машины для поверхностно-послойного фрезерования пнистых торфяных залежей особенно актуальны для малых предприятий, применяющих адаптивную технологию производства торфа, где традиционные методы корчевки экономически и технологически нецелесообразны из-за высокой стоимости подготовительных работ и необходимости использования громоздкой техники. Цель работы – обоснование параметров конструкции фрезерной машины, способной одновременно измельчать торфяную массу и погребённые в ней древесные включения без предварительного извлечения последних. В работе применён комплексный подход: обобщение данных по физико-механическим характеристикам торфа и древесины, анализ литературных и экспериментальных источников, теоретическое обоснование параметров резания и конструкции фрезерного барабана. В результате обоснованы оптимальные параметры фрезерного барабана: ширина захвата 4,5 м, диаметр 0,335 м, частота вращения 149 с−1, окружная скорость 25 м/с, подача на нож 0,015 м, обеспечивающие получение крошки фракции 10–25 мм и дробление древесины до размеров, пригодных после сепарации для последующей переработки торфа и утилизации отходов. Предложенный подход позволяет вести добычу торфа на залежах с древесными включениями без предварительной корчевки, что снижает затраты на подготовительные работы и расширяет ресурсную базу малых предприятий.

В условиях обеднения минерально-сырьевой базы норильских месторождений наблюдается увеличение размаха колебаний качественных характеристик в объёмах добычи и снижение качества товарной продукции, что требует актуализации принципиальных положений в области оптимизации горнотехнических систем для управления качеством рудопотоков. Цель исследования – развитие теории и совершенствование методологии обоснования технологических решений системного обеспечения качества при подземной добыче руд на основе инновационных решений по модернизации технологических схем рудников. В работе использован комплексный метод исследований, включающий обобщение результатов ранее выполненных научных работ, анализ отечественного и зарубежного опыта по управлению рудопотоками, натурное опробование руды в залежах и рудопотоке с геолого-минералогическими испытаниями и корреляционным анализом, производственные исследования по изучению сегрегации рудной массы при добыче, аналитические исследования с использованием методов теории вероятностей и математической статистики, а также современные методы моделирования. Представлена актуализированная систематизация методов обеспечения и контроля качества руд при подземной добыче: способы усреднительного характера рассматриваются как усреднительно-стабилизационные (смесительные) методы, направленные на повышение и поддержание качества добытых руд, а сегрегационно-разделительные (сепарационные) – на разделение или сепарацию. Производственными исследованиями подтверждено наличие значительных резервов для эффективного формирования качества рудопотоков. Сформированы принципиальные положения по разработке технологических решений в проекте подземного рудника для управления качеством медно-никелевых руд, способных существенно улучшить продукцию горнодобывающего предприятия.

В рамках ранее обоснованной системы разработки Верхнекамского месторождения калийных солей, заключающейся в повторной выемке запасов сильвинитового пласта КрII на участках, отработанных с «податливыми» целиками, проведены ее опытно-промышленные испытания (ОПИ). Их основной целью являлась оценка технической возможности и безопасности проходки очистных выработок в сформированном природно-техногенном массиве пласта КрII*, а также в уточнении горно-геологических и горнотехнических условий повторной отработки. Результаты ОПИ и анализ наблюдений за состоянием выработок на участке повторной отработки показали, что при вскрытии слабоконсолидированные обрушенные породы склонны к вывалообразованию. Наиболее опасными в этом отношении являются участки подсечки старых выработок уклонами, а также зоны вблизи оставленных целиков повышенной жесткости. Для природно-техногенного пласта КрII* установлена циклическая изменчивость физико-механических свойств. В частности, предел прочности пород изменяется от 0,4–3,8 МПа в зоне обрушенных пород до 16,2–24,0 МПа в целиках. Скорости смещения контура выработок в природно-техногенном пласте КрII* в основном составляют 22–28 мм/год и укладываются в диапазон значений, характерный для типовых горно-геологических условий ВКМКС. Устойчивость приконтурного массива пройденных выработок оценивается как удовлетворительная. Реализация технологии повторной отработки открывает перспективу повышения извлечения сильвинитовой руды с пласта КрII.

Современные горные предприятия функционируют в сложных горно-геологических условиях, характеризующихся изменчивостью газодинамических и аэродинамических параметров, что предъявляет повышенные требования к надёжности и устойчивости шахтных вентиляционных систем. В работе представлены результаты математического моделирования, основанного на интегро-дифференциальных уравнениях нестационарного воздухораспределения с учётом распределённых параметров – геометрии выработок, утечек, тепло- и массообмена. Для исследования скрытых свойств системы применён нелиевский метод, позволивший выявить дополнительную инвариантность, не обнаруживаемую классическим подходом Ли. Установлена сохраняющаяся величина – обобщённая циркуляция Γ(t), включающая классический член и добавку, учитывающую нестационарность потока, что даёт возможность прогнозировать опрокидывание струй в диагональных соединениях без итерационного пересчёта всей вентиляционной сети. Разработан численный алгоритм на основе комбинации методов конечных разностей и конечных элементов. На примере схемы воздухораспределения 15-й западной лавы выявлены критические диагонали с высоким риском опрокидывания, определён диапазон изменения показателей устойчивости. Полученные результаты создают теоретическую основу для разработки систем раннего предупреждения аварийных режимов и адаптивного управления вентиляцией, что в перспективе повышает безопасность ведения горных работ.

Добыча угля подземным способом в настоящее время переживает кризис, однако в ближайшей перспективе ситуация изменится, так как спрос на энергетические ресурсы и химическое сырье будет только расти. В процессе добычи угля регулярно происходят аварии. Примерно 40–50 случаев в год. Наиболее опасный вид аварии – эндогенный пожар, может привести не только к гибели горнорабочих и уничтожению горного оборудования, но и к потере целого месторождения. Диагностика эндогенных пожаров позволяет на ранней стадии обнаружить очаг, что существенно повышает эффективность мероприятий по локализации и ликвидации аварии. Проведённый аналитический обзор акустических способов диагностики очагов пожаров в угольных пластах позволил разработать классификацию. В ней классификационным признаком является причина появления регистрируемого акустического излучения. У каждого способа определены границы возможного применения, а также выделены сильные и слабые стороны. Результаты исследований позволят выбрать оптимальный вариант диагностики эндогенного пожара под свои условия. Акустическая диагностика очагов пожаров в угольных пластах позволяет установить факт горения, определить координаты очагов и пространственно-временное положение их границ, а также стадию пожара. На основе гипотезы профессора Н. Ф. Кусова для реализации акустического мониторинга был изобретен прибор, который позволяет пеленговать из одной точки очаги пожара в угольном массиве. В перспективе эндогенные угольные пожары могут быть источником радионуклидов. Акустическая диагностика в данном случае может быть использована для определения координат зон с самоповышающейся концентрацией радионуклидов.

Актуальность данного исследования обусловлена необходимостью повышения достоверности прогноза геогазодинамических явлений в угольных шахтах акустическими методами путем их совершенствования. Для этого необходимы методы определения основных параметров, определяющих распространение акустических волн по углепородному массиву. К их числу относится коэффициент затухания звука. Цель: обосновать алгоритм измерения в шахтных условиях коэффициента затухания акустического излучения в диапазоне частот, используемом для прогноза ГДЯ. Для достижения указанной цели на одной из шахт Кузбасса с помощью многоканальной аппаратуры Микон-ГЕО регистрировался спектр «шума» работающего проходческого комбайна сейсмоприемниками, установленными на расстоянии соответственно 11; 21; 31; 47,7; 57,7 и 67,7 м от забоя выработки. Установлено, что благодаря интерференции продольной и поперечной волн и их отражений от границ раздела угольного пласта и вмещающих пород зависимость коэффициента затухания звука линейчатого спектра с окном суммирования гармоник в 20 Гц не возрастает линейно с частотой, как это имеет место в однородном твердом теле безграничных размеров, а приобретает немонотонный характер. Это приводит к погрешности оценки напряженного состояния массива методами, основанными на спектральном анализе шума работающего горного оборудования. Для устранения указанного недостатка предложено определять коэффициент затухания в частотных окнах, соответствующих одной гармонике, равных не менее чем 200 Гц. Причем время усреднения амплитуд спектральных составляющих предложено брать равным интервалу между циклами остановки комбайна для крепления бортов выработки. Для условий эксперимента это позволило получить линейный характер возрастания коэффициента затухания звука в экстраполированном диапазоне частот 0–700 Гц с коэффициентом детерминации 0,997.