О циклическом характере процесса разрушения морского льда при его ударном испытании жесткой сферой Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ГЕОРЕСУРСОВ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА

Выпуск 4

Ни [_Г и[_][__□ с!_/с_Ь с

МОСКВА ИЗДАТЕЛЬСТВО «ГОРНАЯ КНИГА»

2013

л

УДК 502.55: 504.064.2.001.18; 338.2; 622:658.3 К 56

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книж^ю-ным для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.12

Ковалевская О.Ю., Блиновская Я.Ю., Васянович Ю.А., Петухов В.И., Дорошев Ю.С., Земляная Н.В., Слесаренко В.В., Брусенцова Т.А., К 56 Соболева Е.В., Борисовский А.О., Христофорова Н.К., Чайка В.В., Сидорова Н.Г., Романов В.В., Агошков А.И., Бочарников В.Н., Голохваст К.С., Лесовский Б.Ф., Лесовская О.В., Курсакин Г.А., Литвинцев В. С., Пономарчук Г.П., Серый Р. С., Нечаев В.В., Рассказов И.Ю., Потапчук М.И., Александров А.В., Сидляр А.В., Саксин Б.Г., Цуприн В.Г., Фаткулин А.А., Макишин В.Н., Жуков А.В., Лапшин В.Д., Щека О.О., Соломенник С.Ф., Петраков А.Е., Лукин А В., Макаров В.В., Шка-барня Н.Г., Смолин В.А., Муратов Н.А., Гульков А.Н., Морозов А.В., Лушпей В.П., Дорошев Ю.С., Николайчук Д.Н., Тонких А.И., Усоль-цева Л.А., Мурзин В.А., Шкабарня Г.Н., Нестругин С.В.

Проблемы освоения георесурсов Дальнего Востока. Выпуск 4: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Отдельные статьи (специальный выпуск). — 2013. — № 12. — 144 с.— М.: издательство «Горная книга»

ISSN 0236-1493

Приведены причины аварий на объектах нефтегазового комплекса; выявлена частота инцидентов, случившихся на буровых платформах, риск эксплуатации буровой платформы. Рассмотрены результаты экспериментальных исследований механизмов разрушения морского льда при контактных нагрузках. Определены виды и порядок развития разрушения льда при внедрении в его массив жесткой сферы в зависимости от температуры льда.

УДК 502.55: 504.064.2.001.18; 338.2; 622:658.3

ISSN 0236-1493 © Коллектив авторов, 2013

© Издательство «Горная книга», 2013 © Дизайн книги. Издательство «Горная книга», 2013

УДК 502.055 © О.Ю. Ковалевская, Я.Ю. Блиновская,

A.И. Агошков, Ю.А. Васянович,

B.И. Петухов, Ю.С. Дорышев, 2013

РИСК ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ МОРСКИХ НЕФТЕДОБЫВАЮЩИХ ПЛАТФОРМ

Приведены причины аварий на объектах нефтегазового комплекса; выявлена частота инцидентов, случившихся на буровых платформах, риск эксплуатации буровой платформы. Представлены вероятности отдельных опасностей, вычислен риск и максимальный ущерб в млн долларов при эксплуатации самоподъемной буровой платформы в случае развития аварии по наихудшему сценарию. Выделены опасности от основных и вспомогательных технологических процессов при эксплуатации морских нефтедобывающих платформ, выбросы и утечки нефти на морских платформах при авариях.

Ключевые слова: нефтедобывающие платформы, чрезвычайные ситуации, аварии инциденты, риски, опасности, ущербы при выбросах и утечках нефти.

Разработка нефтяных месторождений является приоритетной отраслью экономики многих государств. В связи с ограниченностью данного ресурса вектор добычи нефти все активнее смещается в сторону континентального шельфа. Российский шельф является весьма перспективным в нефтегазоносном отношении. Особые перспективы связаны с Дальневосточным и Арктическим районами, которые наряду с углеводородным сырьем концентрируют колоссальные запасы биоресурсов и особо значимых компонентов природной среды. Это часто приводит к конфликтам производственных и экологических интересов, поскольку любое изъятие ресурсов из недр несет потенциальную угрозу загрязнения уязвимых и экологически чувствительных объектов окружающей среды. В этой связи вопросы экологической безопасности и формирование систем готовности к чрезвычайным ситуациям становятся все более актуальными. Разработка систем безопасности невозможна без предварительного анализа рисков воз-

никновения аварийных ситуаций. Поэтому безопасная эксплуатация систем добычи, хранения, перевалки нефти и нефтепродуктов на море зависит от выполнения целого ряда условий, организационных и технических мероприятий.

Анализ аварийности объектов нефтегазового комплекса позволил выделить две основные группы причин возникновения чрезвычайных ситуаций (табл. 1).

Планирование систем безопасности невозможно без решения организационно-технических вопросов: планирования ремонтно-восстановительных работ, проведения мероприятий по подбору оборудования и его замене, а также их оптимизация, а также формирование ремонтных служб и их оснащение.

Выявлено, что наибольшие нарушения и несоответствия характерны для этапов разведки и разработки нефтяных месторождений. Эта же деятельность рассматривается как производство повышенной опасности.

Негативные факторы, возникающие при эксплуатации морских буровых установок, зачастую имеют катастрофические последствия, поскольку темпы выделения энергии высоки, а возможности локализации и ликвидации аварий ограничены.

Таблица 1

Причины аварий на объектах нефтегазового комплекса (по [1])

Причины аварий Характеристика ситуаций

Организационные Неудовлетворительная организация производства Нарушение регламентов и инструкций Пренебрежение правилами техники безопасности

Технические Износ оборудования Использование приборов без взрывоза-щиты в пожароопасных зонах Использование устройств с неработоспособной системой автоматической безопасности Коррозия конструкций Механическое повреждение продукто-проводов

Отличительными особенностями аварий на морских площадочных объектах являются скоротечность развития аварийных процессов, связанных с выбросом углеводородов и их горением в условиях плотного размещения оборудования.

Наиболее подробные и полные данные по аварийности морских объектов нефтедобычи в мировой практике накоплены по двум основным регионам: по Северному морю и Мексиканскому заливу [2].

Общее представление о количестве и характере аварий на морских плавучих объектах в Северном море дает отчет Accident statistics for Floating Offshore Units on the UK Continental Shelf 1980-2003 (RR 353, DNV for HSE, 2005). Анализ аварийности произведен по информации авторитетных баз данных, среди которых ORION (организована в Великобритании Sun Safety System на базе отчетов с платформ по формам OIR), MAIB (Отраслевые Исследования Морских Аварий, организована Департаментом охраны окружающей среды, транспорта и регионов Великобритании), BLOWOUT (организована SINTEF и включает данные по Мексиканскому заливу, Норвежскому шельфу и шельфу Великобритании), WOAD (Всемирная База Данных Морских Аварий, организована DNV) и база данных по надежности оборудования морских установок (OREDA). В результате установлено, что наибольшая аварийность среди плавучих объектов Северного моря приходится на мобильные буровые установки, к которым относятся самоподъемные и полупогружные буровые установки (ПБУ).

Следует выделить следующие группы причин аварий, происходящих на морских буровых сооружениях различного типа:

• неконтролируемый выброс нефти и/или газа из скважин;

• нарушение целостности несущих (или опорных) конструкций, а также отказы (или неполадки) оборудования;

• ошибки персонала;

• внешние воздействия техногенного характера (столкновение с морскими судами, падение вертолета, диверсии и др.);

• нерасчетные природные воздействия.

Большая часть аварий на морских платформах связана с ремонтными работами при бурении и эксплуатации установок, а значительная часть всех аварий происходит из-за несоблюдения технологического регламента. Для обеспечения готовности к чрезвычайным ситуациям первоочередной задачей является оценка риска наступления нежелательных событий.

Риск эксплуатации буровой платформы следует оценивать, как произведение вероятности или частоты появлении негативного события или группы событий и связанных с этими событиями ущербами [4].

R = £(Рмо1 х Умо1 + Рбр1 х Убр1), (1)

где R - риск эксплуатации буровой платформы; Рмоi, Рбрг - соответственно вероятности или частоты появления негативного события или группы событий во время морской операции или эксплуатации буровой платформы; Yмоi, Yбрi - соответственно ущерб от воздействия или появления негативного события или группы событий во время морской операции или эксплуатации буровой платформы.

Из формулы (1) следует, что для определения риска эксплуатации буровой платформы необходимо определить вероятности или частоты появления различных опасностей или негативных событий вызванный ими ущерб.

Анализ данных Accident statistics for Floating Offshore Units оп the UK Continental Shelf [5] позволил выявить частоту инцидентов, произошедших на морских платформах за период с 1990 по 2003 год (табл. 2)

Таблица 2

Вероятности инцидентов, случившихся на буровых платформах

№ Тип инцидента Частота

1. Навал на якорные бочки или цепи 0,015

2. Опрокидывание 3,7х10-6

3. Столкновние 0,013

4. Контакт 0,133

5. Взрыв 9,2х10-3

6. Пожар 0,144

7. Затопление 1,8х10-3

8. Мель 1,8х10-3

9. Нарушение непроницаемости 5,5х10-3

10. Крен 0,012

11. Потеря места 0,015

12. Разлив 0,195

13. Конструкционные разрушения 0,048

14. Буксировка 0,017

15. Падение вертолета 1,8х10-3

Нежелательные события в зависимости от своевременности, правильности и действенности управляющих воздействий могут благополучно завершиться с минимальными потерями, а могут развиться в серьёзную или даже катастрофическую аварию. Тяжелые, серьёзные аварии, как правило, заканчиваются тем, что буровая платформа разрушается и / или получает большие повреждения, такие, что её восстановление становится экономически нецелесообразным. Например, убытки от пожаров и взрывов на морских буровых платформах достигают 122 - 1270 млн долларов [6]. Чаще всего первопричиной пожаров и взрывов являются выбросы или газонефтепроявления. Разрушения элементов конструкций при эксплуатации, вследствие конструктивных ошибок при проектировании и строительстве буровой платформы или при навалах и столкновениях с другими плавающими объектами, приводят к убыткам в 116 -365 млн долларов [6].

Убытки от повреждения или выхода из строя элементов якорного или швартовых устройств могут быть небольшими, например, ущерб при обрыве троса при буксировке буровой платформы может составить несколько десятков тысяч долларов. Однако в случае невозможности восстановления буксирной линии это может привести к потере буровой платформы.

В табл. 3 представлены вероятности отдельных опасностей и вычислен риск при эксплуатации самоподъёмной буровой платформы в случае развития аварии по наихудшему сценарию. Предполагается, что при посадке на мель, столкновениях, опрокидывании, затоплении при буксировках происходит гибель платформы. Частоты и ущерб по этим категориям аварий принят по [6].

Представленные риски ущербов характеризуют потери при авариях связанных с воздействием определённых опасностей. Однако, эти оценки дают завышенные значения рисков, так как события, вызывающие наступление ущерба, чаше всего бывают совместными, а не независимыми.

Согласно WOAD и ОКЕБЛ выделяются опасности от основных и вспомогательных процессов (табл. 4).

Таблица 3

Определение риска максимального ущерба (по [7])

№ Тип инцидента Частота Макс.ущерб, млн долл. Риск, млндолл.

1. Навал на якорные бочки 0,015 10 0,15

или цепи

2. Опрокидывание 3,7х10-6 240,5 0,89

3. Столкновение 0,013 240,5 3,13

4. Контакт 0,133 10 1,33

5. Взрыв 9,2х10-3 240,5 2,21

6. Пожар 0,144 240,5 34,63

7. Затопление 1,8х10-3 240,5 0,43

8. Мель 1,8х10-3 240,5 0,43

9. Нарушение непроницае- 5,5х10-3 240,5 1,32

мости

10. Крен 0,012 240,5 2,89

11. Потеря места 0,015 240,5 3,61

12. Конструкционные раз- 0,048 240,5 11,54

рушения

13. Буксировка 0,017 240,5 4,09

14. Падение вертолета 1,8х10-3 10 0,018

Таблица 4

Опасности, приводящие к разливам нефти

Источник Опасность

Основной технологический процесс Неконтролируемые выбросы из скважин Утечки из технологических систем добычи и подготовки нефти к транспортировке Утечки из транспортных систем

Вспомогательный технологический процесс Падение вертолётов при транспортировке персонала Аварии судов обеспечения и проходящих судов

Далее приведены характеристики типичных ситуаций.

Выбросы из скважин определяются как неконтролируемое истечение жидкости из скважины. Наиболее опасен выброс углеводородной жидкости, но возможны также выбросы бурого раствора, жидкости для закачивания скважины и воды.

Обычно частоты выбросов оценивают, опираясь на статистические данные об авариях на платформах в Северном море и

побережье США. В этих регионах имеются наиболее достоверные и полные данные, кроме того, операции бурения там отличаются достаточным постоянством (табл. 5).

Таблица 5

Частоты выбросов при работе скважин на морских установках (по DNV Technica «Blowout»)

Вид работы на скважине Выборка Частота

Бурение разведочных скважин Бурение разработочных скважин Закачивание Добыча Капитальный ремонт 9579 скважин 17271 скважина 17271 скважина 144402 скважина-год 20629 капремонтов 4,9х10-3/ скважина 1,6х10-3/ скважина 5,2х10-4/ скважина 9,0х10-5/ скважина-год 5,8х10-4/ скважина

Потенциальные утечки нефти для технологических системы добычи и подготовки нефти к дальнейшей транспортировке (устьевое оборудование, манифольды, трубопроводы, теплооб-менные аппараты, сепараторы, дегидраторы, насосы, ёмкости и другое оборудование) могут произойти в результате нарушения герметичности и, как показывает практика, в основном это протечки через неплотности трубопроводов, соединений, арматуры, а также аварийные отверстия небольших размеров (табл. 6).

Таблица 6

Частоты утечек в элементах технологических систем (по [10])

Частоты утечек в зависимости от размеров разрыва, 1/год

Оборудование Малые Средние Большие Свободное

(5 мм) (30 мм) (100 мм) проходное

Манифольды 1,1х10-1 3,4х10-2 1,8х10-3 2,8х10-3

Сепараторы 1,3х10-1 5,0х10-2 1,7х10-3 2,3х10-3

Выкидные ли- 6,0х10-3 3,3х10-3 1,5х10-4 3,5х10-4

нии

Компрессоры 3,8х10-2 1,9х10-3 3,3х10-5 -

Насосы 2,1х10-1 3,6х10-2 2,8х10-3 6,5х10-4

Охладители на 6,5х10-2 2,2х10-2 1,1х10-3 1,6 х10-3

входе

В целом 5,6х10-1 1,5х10-1 7,6х10-3 8,0 х10-3

Оценка частот аварий вертолётов, рейсы которых связаны с эксплуатацией морских платформ, по данным составляют: 8,12х10-2 на 1 взлёт; 4,13х10-7 на 1 посадку и 9,71х10-7 на 1 час полёта. Вероятность повреждения топливных цистерн при потенциальной аварии вертолёта будет оцениваться ещё более низкой величиной, а запасы топлива на борту при его нахождении в районе месторождения, как правило, не превышают 1 т.

При эксплуатации месторождения существует вероятность столкновения судов обеспечения, а также судов, проходящих мимо, с объектами его обустройства. Не касаясь здесь причин подобных событий, частоты возникновения столкновений, учитывая ряд мер безопасности, составляют порядка 10—6 для судов обеспечения, а для проходящих мимо судов - в целом, на порядок ниже.

Таким образом, анализ факторов опасности чрезвычайных ситуаций на объектах обустройства морских нефтегазовых месторождений показал, что обеспечение безопасности невозможно без предварительной оценки риска, прогноза вероятности возникновения чрезвычайных ситуаций и оценки ущерба. В соответствии с этим обеспечение готовности к чрезвычайным ситуациям и снижение уровня аварийности достигается путем совершенствования системы управления и применяемых технических средств.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Состояние аварийности и травматизма на опасных производственных объектах нефтегазового комплекса в 2010 году и первом полугодии 2011 года. Информационный бюллетень Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору, № 5(56), 2011.

2. Оценка рисков. Анализ аварийности на морских буровых и нефтегазодобывающих платформах по материалам зарубежных публикаций. Экономика и ТЭК сегодня 11, 2009.

3. Щурихина О. В., Шакирова Р. Р., Барахнина В.Б., Безопасность морских нефтедобывающих платформ // Электронный ресурс: http://kstu.ru (дата обращения 24.09.2013).

4. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов - РД 03-418-01.

5. Accident statistics for Floating Offshore Units оп the UK Continental Shelf 1980 - 2003. — Research Report 353 Prepared by Det Norske Veritas, 2005, 79 p.

6. Expensive Oilrig Accidents-Oil Rig Disasters-Offshore Drilling Accidents. — http//home.versatel.nl/the_sims/rig/i-expense.htm (дата обращения 24.09.2013).

7. Кубрин С.С., Гуральник С.Б., Гуральник Б.С. Оценка рисков эксплуатации буровых платформ // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2001. № 12. С. 194-201.

8. http ://www.dnvusa.com/Binaries/flyer_WOAD_tcm153-136061.pdf (дата обращения 24.09.2013).

9. Мартынюк В.Ф., Прусенко Б.Е. Защита окружающей среды в чрезвычайных ситуациях. Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003, 297 с.

10. Рабкина Е.В. Факторы, вызывающие разливы нефти на объектах обустройства морских месторождений // Электронный ресурс: http://ogbus.ru (дата обращения 24.09.2013).

УДК 502.55: 504.064.2.001.18 © Я.Ю. Блиновская, В.Н. Бочарников,

Н.В. Земляная, Т.А. Брусенцова, В.В. Слесаренко, 2013

ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ ПРИ ДОБЫЧЕ И ТРАНСПОРТИРОВКЕ НЕФТИ НА ШЕЛЬФЕ

Обеспечение безопасности при добыче и транспортировке нефти на шельфе является первоочередной задачей в связи с активным развитием морского нефтегазового сектора и высокими эколого-экономическими рисками. Очевидной становится необходимость использования современных информационно-аналитических систем, позволяющих оперативно принимать эффективные решения.

Ключевые слова: безопасность, геоинформационные системы, нефтегазовый комплекс, районы ограничения антропогенной деятельности, континентальный шельф.

Добыча нефти и газа является приоритетной отраслью Российской Федерации. Значительные запасы нефти, сосредоточенные в том числе и на континентальном шельфе, обеспечивают

широкие возможности для развития нефтедобывающего производства. Но наряду с расширением производственной деятельности становятся актуальными и экологические проблемы, связанные с угрозами возникновения чрезвычайных ситуаций при добыче и транспортировке нефти и нефтепродуктов. Пренебрежение вопросами экологической безопасности ставит под угрозу не только сохранение естественного биоразнообразия, но и существование человечества в целом. Вопросы безопасности, возникающие как при штатной работе нефтедобывающего комплекса, так и при чрезвычайных ситуациях, стали рассматриваться как глобальная проблема, решение которой зависит от готовности административных, производственных и общественных структур действовать согласованно.

Как показывает мировой опыт добычи и транспортировки нефти, вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций и эколого-экономические последствия нефтяного загрязнения зависят от комплекса природных и технических и социальных факторов. Не представляется возможным заранее предугадать масштабы, характер распределения загрязнения и долговремен-ность воздействия, вместе с тем вопросы идентификации аварий и риски их возникновения прогнозировать относительно несложно, если использовать современные информационно-аналитические системы.

На протяжении своего развития человек неоднократно выступал причиной конфликтных ситуаций в биосфере. Его деятельности свойственна постоянная адаптация к происходящим изменениям между средой и самим человеком в стремлении достижения гомеостаза. При этом окружающая среда меняет свою структуру, сохраняя функцию, тогда как организм наоборот, меняет функцию, сохраняя структуру. Этот факт следует учитывать при разработке и планировании систем безопасности.

Как уже было отмечено ранее, Россия обладает колоссальными запасами нефти и газа. Формирование данной отрасли на Дальнем Востоке идет ускоренными темпами, что определено Планом развития газо- и нефтехимии России до 2030 года. Однако большая часть имеющихся запасов сконцентрирована в районах с суровыми природно-климатическими условиями. Среди наиболее важных факторов, определяющих подходы к обеспече-

нию экологической безопасности, являются ледовые условия, ограниченная видимость, обусловленная туманами, экстремальные значения температуры и скорости ветра и т.д. И в возникновении чрезвычайной ситуации, когда высока степень неопределенностей, важно выявить зависимость принимаемых решений от условий окружающей среды, чтобы минимизировать негативное воздействие. Очевидной становится необходимость использования современных информационных средств, позволяющих оперативно принимать эффективные решения на основе оперативно организованной и обработанной информации.

На Дальнем Востоке уже более 10 лет ведется добыча нефти на северо-восточном шельфе Сахалина; с 2009 года осуществляется отгрузка нефти в специализированном порту Козьмино в рамках проекта нефтепровода «Восточная Сибирь - Тихий океан»; в 2016 году планируется запуск первой очереди Восточной нефтехимической компании в Приморском крае, который по прогнозам станет одним из крупнейших производителей полимеров в России.

Все это в перспективе предопределяет не только высокий риск трансграничных загрязнений, но и актуальность поиска эффективных путей решения в управлении экологической безопасностью, в том числе в информационной сфере.

Проблемы безопасности наиболее ярко проявляются при загрязнении. В соответствии с этим в контексте изученности и актуальности защиты природной среды от негативного воздействия мы уделяем основное внимание вопросам экологической безопасности. Таким образом, в данном случае экологическая безопасность рассматривается в ключе существования угроз антропогенного воздействия. И это является абсолютной реальностью с учетом долгосрочной стратегии развития Дальнего Востока России, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации № 2094-р от 28.12.2009 г.

Нормальное функционирование экосистем и качество жизнедеятельности человека зависит от всех компонентов и свойств, слагающих систему «человек - природа — общество». Исследования окружающей среды, в том числе морской, позволяет выявить обратные связи между загрязнением и способностью среды выполнять свои функции. С одной стороны, ее, так называемая,

ассимиляционная способность призвана предотвращать негативные последствия, с другой стороны, его превышение в результате негативного воздействия приводит к дисфункции, что вызывает деградационные процессы и создает угрозу экологической безопасности. Информационный аспект этих процессов исследуется относительно недавно, поэтому последствия, вызываемые загрязнением, прогнозировать традиционными методами сложно.

Любая разработка стратегического уровня основывается на большом и разнообразном информационном массиве, в количественном и качественном виде, характеризующем географические условия, ресурсы и ограничения некой территории. Последствия взаимодействий могут выходить далеко за пределы изучаемой региональной эколого-экономической системы, ограниченной рамками административно-территориального образования. Таким образом, именно геоинформационное и информационно-аналитическое обеспечение является средой, позволяющей интерпретировать поступающий информационный массив и представлять его в необходимом пользователю виде, включая карты, модели, отчеты. ГИС прочно вошли во многие предметные области, и можно считать, что уже традиционным стало их использование в природоохранной сфере, составлении кадастров, управлении природными ресурсами.

Разработка ГИС для решения проблем в экологической и природоохранной сферах, включая вопросы биобезопасности, основывается на исполнении пяти основных принципов: а) системном подходе; б) моделировании изображения; в) сочетании растрового и векторного форматов для ввода - вывода данных; г) максимально тщательном подборе и спецификации данных; д) разработке концептуальной базы знаний в доступных пределах конкретного проекта.

Возможности ГИС обширны и не ограничиваются только лишь процедурами пространственного анализа. Развитие дистанционных методов позволяет использовать, например, спутниковые данные для повышения оперативности принимаемых решений. Проводимый таким образом мониторинг загрязнения морской среды становится эффективнее, что способствует не только интеграции различных входных параметров, учету интересов природопользователей, ведущих свою деятельность на акватории,

но и обеспечению биобезопасности. Это особенно актуально для динамично меняющихся сред, таких, как морская акватория, где ситуацию, например, при аварии, необходимо оценивать оперативно.

Использование ГИС-технологий в области природопользования и охраны окружающей среды набирает обороты, особенно перспективным считается использование средств ГИС в оценке и прогнозировании загрязнения, в том числе трансграничного. Так, с помощью ГИС удобно моделировать влияние распространения загрязнения от точечных и пространственных источников на суше, в атмосфере и гидросфере. Результаты моделирования могут быть сопоставлены с картами основных параметров окружающей среды, что позволит оперативно оценить будущие последствия чрезвычайных ситуаций, например, разливов нефти.

Таким образом, можно выделить основные направления использования ГИС в обеспечении экологической и биобезопасности.

1. Управление экологической безопасностью: оценка риска чрезвычайных ситуаций, проектирование и прогнозирование развития событий, оптимизация мер по предотвращению негативного воздействия с учетом местных природных и социально-экономических условий.

2. Моделирование процессов, происходящих в природной и антропогенной средах.

3. Мониторинг состояния окружающей среды в районах повышенного антропогенного воздействия. Особенно актуальным является формирование системы мониторинга в зонах ответственности морских портов, где отмечается высокая концентрация различных загрязнителей.

4. Обоснование и проектирование особо охраняемых природных территорий.

5. Логистические операции, проектирование навигационных маршрутов, определение областей смены балластных вод и снижение угроз инвазивных видов.

6. Экологическое просвещение и образовательные ГИС.

7. Проектирование экспертных систем и баз данных

Геоинформационное картографирование шельфовых зон, и,

соответственно, разработка на этой базе ГИС, посвященной обеспечению экологической безопасности, представляет собой новое

и достаточно перспективное направление. Несмотря на большой объем картографического материала, существует немного природоохранных ГИС, ориентированных на прибрежно-морскую среду. При этом существующие ГИС характеризуются локальностью и высокой степенью генерализации. Это связано с недостаточной изученностью морских акваторий, сложностью оцифровки имеющейся картографической информации, специфике подходов к разработке морских ГИС.

Рассматривая информационные ресурсы о состоянии морской среды Дальневосточного региона, следует отметить, что перечень доступных ГИС и БД постоянно увеличивается. Однако большая их часть характеризуется узкой специализацией и обособленностью. Это усложняет принятие эффективных решений в обеспечении экологической безопасности, поскольку данный вопрос требует наличия информации разного качества, которая должна быть картографически согласована и своевременно визуализирована. Обеспечение безопасности, особенно при возникновении чрезвычайной ситуации, требует оперативного принятия решения. Объемный набор данных, содержащихся в базе и / или экспертной системе, не имеет смысловой нагрузки без проведения аналитических процедур. Особенно это касается данных, поступающих из различных источников. ГИС позволяют их интерпретировать в соответствии с требованиями текущей ситуации и выявлять ключевые моменты, определяющие принятие решения. Таким образом, оперативное картографирование стало одним из наиболее популярных средств принятия решений в природоохранной сфере и сфере обеспечения готовности к чрезвычайным ситуациям.

Экологическая безопасность при организации перевозки нефти на акватории зависит от надежности инженерных решений, соблюдения установленных режимов эксплуатации, надежности функционирования технологических систем, организации и соблюдения установленной последовательности выполнения работ и операций. Все работы выполняются при непосредственном участии специалистов разных уровней, поэтому безопасность принимаемых решений в большей степени зависит от квалификации и исполнительной дисциплины персонала. Таким образом, уменьшение экологического риска при соблюдении определен-

ных требований и условий - вполне выполнимая задача. Информационно-аналитические методы позволяют оптимизировать и отображать в картографической форме маршруты выдвижения сил и средств в зону разлива, места складирования и утилизации нефтепродуктов, создавать схемы оповещения и связи для локализации и ликвидации последствий аварийных разливов нефти. При оценке риска загрязнения окружающей среды ГИС-технологии используются для моделирования распространения нефтяного пятна и его влияния на природные комплексы и отдельные компоненты географической оболочки. Результаты модельных расчетов компилируются с физико-географическими или экономическими картами, что позволяет оценить ущерб. Также очевидным представляется процесс разработки кадастров на основе ГИС-технологий.

Несмотря на наличие колоссального количества доступных ресурсов о состоянии морской среды, комплексный ресурс, содержащий как информационную базу, так и картографические сведения для обеспечения системы экологической безопасности на акватории, отсутствует. Учитывая широкое распространение геоинформационных технологий и возможность интеграции данных, имеющих разное происхождение и расположение, а также повышение степени угрозы загрязнения морской среды, необходимо создать объединенный ресурс, охватывающий все сферы воздействия на акватории, начиная от системы мониторинга и заканчивая системой принятия решений в чрезвычайных ситуациях. Особенно данный вопрос актуален для портовых акваторий. Данный процесс является достаточно сложным и сопряжен с организационными и административными трудностями. Тем не менее, имеющийся в различных ведомственных и научно-исследовательских структурах задел позволит представить систему обеспечения экологической безопасности и предупреждения чрезвычайных ситуаций целостной и способствующей оперативному принятию решений.

УДК 549.67:61(042) © К.С. Голохваст, Е.В. Соболева,

А.О. Борисовский, Н.К. Христофорова, 2013

ХАРАКТЕРИСТИКА КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА АТМОСФЕРНЫХ ВЗВЕСЕЙ УССУРИЙСКА*

Приведены результаты исследования нано- и микрочастиц атмосферных взвесей, содержавшихся в снеге г. Уссурийск зимой 2012/2013 г. при помощи сканирующей электронной микроскопии с энергодисперсионным анализом. Показано, что в атмосферных взвесях Уссурийска преобладают в убывающем порядке частицы горных пород и техногенные (преимущественно, металлические и сажевые) образования. Встречается большое количество металлических частиц автомобильного — Рв, Аи, Р1, Р( и промышленного генеза — Си, 8п, РЪ, И, Ж. Анализ качественного состава атмосферных взвесей Уссурийска подтверждает его статус как города с выраженным прессом автотранспорта и высоким уровнем атмосферного загрязнения. Ключевые слова: атмосферные взвеси, микрочастицы, техногенные частицы.

На сегодняшний день имеется большое количество сообщений об атмосферном загрязнении крупных городов, тогда как средние и малые города с населением около 100 000 жителей изучаются значительно меньше.

Уссурийск — второй по величине город в Приморском крае, в котором проживает более 160 тыс. чел. (2012) (www.adm-ussuriisk.ru). В городе высок удельный вес промышленных предприятий с устаревшим оборудованием, отсутствием очистных сооружений, значительным выбросом в окружающую среду различных техногенных отходов. Основные источники загрязнения воздуха на территории г. Уссурийска: городской и транзитный транспорт, теплоэнергетический комплекс и промышленные предприятия (www.adm-ussuriisk.ru/information/ekologiya/).

Данная работа посвящена загрязнение атмосферы города Уссурийска с помощью изучения качественного состава частиц с использованием сканирующей электронной микроскопии с элементным анализом.

* Работа выполнена при поддержке Научного фонда ДВФУ и Гранта Президента для молодых ученых МК-1547.2013.5.

Методы исследования

Чтобы исключить вторичное загрязнение антропогенными аэрозолями, пробы (атмосферные осадки в виде снега), собирались во время снегопадов. Отбирался только верхний слой (5-10 см) свежевыпавшего снега. Снег помещали в стерильные контейнеры объемом 3 л. Вещественный анализ взвесей проводили на световом микроскопе Nikon SMZ1000 и сканирующем электронном микроскопе Hitachi S-3400N c энергодисперсионным спектрометром Q150T. Напыление образцов для электронного микроскопа производили платиной.

Пробы снега собирали на пяти территориях, различающихся экологическими условиями районов, расположенных в черте города (таб. 1).

Таблица 1

Станции отбора в г. Уссурийск

Станция Описание

1 Южная окраина Уссурийского городского округа. Лесополоса, район посёлка Барановский 200 м от реки Раздольная, отбор проводился проба №1 - 5 м и проба №2 — 15 м от

2 железнодорожного полотна. Восточная часть города Уссурийск. Железнодорожный вокзал отбор проводился проба №3 - 5 м и проба №4 - 15 м от

3 4 железнодорожного полотна. Северная окраина города Уссурийск. Район оптовой базы «Дружба» 200 м от федеральной трассы М60 (мост) Северо-западная часть Уссурийского городского округа. 800 м от городка Воздвиженка, лесополоса, отбор проводился проба №7 - 5м и проба №8 — 15 м от железнодорожного полотна.

5 Северо-восточная часть Уссурийского городского округа. 1000 м до села Васильевка, лесополоса, отбор проводился проба №9 - 5 м и проба №10 — 15 м от железнодорожного полотна.

6 Центр Уссурийска с большим автомобильным прессом.

Результаты

В типичном образце, взятом в районе южная окраина Уссурийска, были определены в порядке убывания: неопределяемые частицы, растительный детрит, металлические микрочастицы (по результатам энергодисперсионного анализа - преимущественно Бе, Си и 8п) (рис. 1).

. I •

к

■'л

3,Э4О0|| го «IV 9 9щт >750 ВЗЕЭО

( %.,;

I. . ч > I >

50 Сит

Рис. 1. Взвесь из образца снега, собранного на южной окраине Уссурийска. Слева на рисунке видна крупная Си-содержащая частица (круглая белая). Сканирующая электронная микроскопия во вторичных электронах. Увеличение х750

В восточной части Уссурийска в пробах в порядке убывания выявлены: неопределяемые техногенные частицы, сажевые сферулы, металлические микрочастицы (по результатам энергодисперсионного анализа - преимущественно Бе, Сл, В^ ' и растительный детрит.

В образца, отобранных в северной части Уссурийска, в подавляющем большинстве определены сажевые сферулы и неопределяемые техногенные частицы, состоящие из большого количества металлов (подавляющее количество Бе, РЬ, Ba, редко встречаются Cs, Се, La (рис. 2)).

В типичном образце из северо-западной части Уссурийска определены в подавляющем большинстве горные породы (алюмосиликаты) и неопределяемые техногенные частицы, содержащие металлические включения (рис. 3).

В образцах, взятых в северо-восточной части Уссурийска определены в убывающем порядке: частицы горных алюмосили-катных пород, растительный детрит и неопределяемый техногенный мусор.

В центре города обнаружено большое количество микрочастиц благородных металлов автомобильного происхождения, источником которых являются катализаторы (рис. 4).

Рис. 2. Взвесь из образца снега, собранного на северной окраине Уссурийска. Сканирующая электронная микроскопия во вторичныгх электронах. Увеличение х100

Стоит отметить небывалый рост аллергических и бронхолегочных заболеваний в городах, что не может не коррелировать с общим атмосферным загрязнением. Частицы металлов давно относятся исследователями к числу наиболее токсичным элементов и даже вводят понятие — металлоал-лергены.

Обсуждение результатов

Несмотря на то что в целом, в пробах снега Уссурийска преобладают малоопасные природные частицы (горные породы и растительный детрит), в значимых количествах также обнаружены металлосодер-жащие частицы (Бе, Си, РЬ, Т1, имеющие техногенное происхождение. В центре города встречаются также частицы автомобильного генеза — Аи, Л§, Р1;, Р^ и, в небольшом количестве С8, Се, Ьа.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что в атмо-

Рис. 3. Взвесь из образцов снега из северозападной части Уссурийска. Видны нано-и микрочастицы металлов, которые по энергодисперсионному анализу являются Ге и Ва (белые частицы). Сканирующая электронная микроскопия во вторичных электронах. Увеличение х3200

й

5-34Ит 20, Ю.гтш *З.И)к ВЭЕЗС

Рис. 4. Частицы Аи, Р и Рй по данным энергодисперсионного анализа из образцов снега из центра Уссурийска. Сканирующая электронная микроскопия во вторичных электронах. Увеличение х3500

сферных взвесях Уссурийска, среднего континентального города с высоким прессом промышленных предприятий, а также автотранспорта, основными токсичными компонентами взвесей являются техногенные взвеси (сажа, металлы, шлаки, неопределяемый мусор), что позволяет отнести город к наиболее загрязненным.

УДК 579.26

К.С. Голохваст, В .В. Чайка, 2013

ВЛИЯНИЕ МИКРОЧАСТИЦ ЦЕОЛИТОВЫХ ТУФОВ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ХОНГУРУУ (ЯКУТИЯ) НА БАКТЕРИИ*

Приведены аспекты взаимодействия бактерий Escherichia coli с микрочастицами цеолититовых туфов месторождения Хонгуруу размером менее 50, 50-100 и 100-200 мкм. Показано, что микрочастицы туфов практически не влияют на рост микроорганизмов. Ключевые слова: микрочастицы, цеолитит, экотоксикология.

Частицы разного размера одного и того же твердого водоне-растворимого вещества могут обладать различными физико-химическими свойствами, которые, в свою очередь, и проявляются в разных ответных реакциях живых организмов.

Бактерии, как древнейшие обитатели планеты Земля дольше всех остальных организмов взаимодействуют с различными гранулометрическими типами минеральных частиц от нано- до макроуровня.

За последние 50 лет, работ, касающихся влияния частиц цеолитов и некоторых других минералов на бактерии и грибы, появилось достаточно много, но практически во всех работах размер частиц минералов, взятых в эксперимент, дополнительно не измерялся, и, исходя из описания методик (чаще всего однократного механического дробления), речь, идет о грубодисперсных частицах, миллиметрового размера.

Для исследования влияния минеральных частиц трёх вариантов микроразмерного диапазона на бактерии нами выбран цеоли-титовый туф месторождения Хонгуруу (Якутия).

Материалы и методы

Для определения микробиологической активности частиц туфа месторождения Хонгуруу была взята культуры условно-патогенных бактерий E. coli 25922, полученных из ГИСК им. Л.А.

* Работа выполнена при поддержке Научного Фонда ДВФУ и Гранта Президента для молодых ученых МК-1547.2013.5.

Тарасевича. Исследования проводились на базе лаборатории микробиологии ФГУЗ «Центр эпидемиологии и гигиены в Приморском крае», Владивосток. В работе использовались стандартные методики и среда Эндо. После приготовления раствора (1 млрд. клеток) по стандарту мутности цеолиты инкубировались вместе с бактериями в течение 1 ч. Частицы туфов размеров менее 50, 50100 и 100-200 мкм добавлялись к бактериям в концентрации 100 мг/мл. Затем согласно стандартным методикам сеяли суспензию на среду Эндо и помещали в термостат на 24 ч при температуре 370С. Подсчет колониеобразующих единиц (КОЕ) велся визуально. Частицы цеолитовой породы применялись стерильные (обработка в автоклавном шкафу при температуре 180 0С в течение 3 ч).

Гранулометрический анализ размера частиц туфов проводили на лазерном анализаторе частиц Analysette 22 NanoTech (фирма Fritsch).

Результаты и обсуждение

Полученные результаты сведены для удобства в одну таблицу (табл. 1).

Как видно практически из таб. 1 выраженного влияния размера частиц на рост бактерий не наблюдается.

Это объясняется тем, что даже самые малые, из взятых в эксперимент микрочастиц, размером менее 50 мкм являются объектами в 5-15 раз превышающими по размеру взятые в эксперимент бактерий E. coli (средний размер 1-3 мкм). Это можно представить в виде рис. 1.

Как показано в целом ряде работ (Raghupathi et al., 2011; Jin et al., 2014), синтетические и металлические наночастицы меняют или угнетают рост бактерий. Считается, что это обусловлено электрическим зарядом на поверхности наночастиц, который вызывает окислительный взрыв, разрушает мембрану и убивает бактерию (Dutta et al., 2012). Также выяснилось (Tatur et al., 2013),

Таблица 1

Влияние частиц туфа разного размера на рост бактерий

Размер частиц туфа, мкм Число КОЕ

Контроль 55,6±3,2

Менее 50 81,0±6,7

50-100 33,6±4,2

100-200 22,2±2,9

Рис. 1. Взаимоотношение бактерии E. coli и микрочастицы туфа размером приблизительно 10 мкм

что реакция мембраны клеток на наночастицы с разным зарядом радикально отличается. Положительно заряженные наночастицы (в данном случае, золота) проникали через мембрану, дестабилизируя её структуру, а отрицательно заряженные не преодолевали мембрану и даже затрудняли её разложение в условиях повышенного pH, причём сохраняли её целостность в условиях, которые без них привели бы к полному уничтожению мембраны. Есть даже работы, показывающие возможность искусственного увеличения этого заряда для повышения антибактериальной активности наночастиц металлов (Kolikov et al., 2005, 2007).

Очевидно что когда частица минерала в несколько раз больше бактерии единственный способ взаимодействия — это адгезия бактерии на поверхности. В такой ситуации на первое место химический состав и текстура минерала.

Этим и объясняется отсутствие выраженного влияния на бактерию частиц разного размера туфа единственного в ходе эксперимента месторождения Хонгуруу. Все колебания числа КОЕ оказывались в пределах одного порядка.

Бактерии могут взаимодействовать с нано-, микро- и макрочастицами минералов в виде трех процессов: адгезии наночастиц на бактерии, прямого контакта с микрочастицами и адгезии бактерий на грубодисперсных микрочастицах.

Судя по полученным результатам природные грубодисперс-ные микрочастицы исследованных месторождений цеолитовых туфов практически не влияют на рост E. coli.

Вывод

Поиск механизма взаимоотношений микроорганизмов и микрочастиц минералов заслуживает пристального внимания хо-

тя бы потому, что каждая крупинка атмосферных взвесей, вдыхаемых нами, переносит на своей поверхности десятков и сотни бактерий и вирусов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Dutta R.K., Nenavathu B.P., Gangishetty M.K., Reddy A.V.R. Studies on antibacterial activity of ZnO nanoparticles by ROS induced lipid peroxidation // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2012. Vol. 94, P. 143150.

2. Jin L., Son Y., DeForest J.L., Kang Y.J., Kim W., Chung H. _Single-walled carbon nanotubes alter soil microbial community composition // Science of the Total Environment, 2014. Vol. 466-467. P. 533-538.

3. Kolikov V.A., Kurochkin V.E., Panina L.K., Rutberg F.G. Pulsed electric discharges and the water prolonged microbe resistance // Doklady Akademii Nauk, 2005. Vol. 403, Issue 4. P. 561-563.

4. Kolikov V.A., Rutberg A.F., Rutberg F.G., Snetov V.N., Stogov A.Yu., Kurochkin V.E., Panina L.K. Prolonged microbial resistance of water treated by a pulsed electrical discharge // Technical Physics. The Russian Journal of Applied Physics. 2007. Vol. 52. № 2. P. 263-270.

5. Raghupathi K.R., Koodali R.T., Manna A.C. Size-dependent bacterial growth inhibition and mechanism of antibacterial activity of zinc oxide nanoparticles // Langmuir, 2011. Vol. 27, Issue 7, P. 4020-4028.

6. Tatur S., Maccarini M., Barker R., Nelson A., Fragneto G. Effect of Functionalized Gold Nanoparticles on Floating Lipid Bilayers // Langmuir, 2013, 29 (22), P. 6606-6614.

УДК 622.1/232+551. 322 +539.3

© В.Г. Цуприк, 2013

О ЦИКЛИЧЕСКОМ ХАРАКТЕРЕ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ МОРСКОГО ЛЬДА ПРИ ЕГО УДАРНОМ ИСПЫТАНИИ ЖЕСТКОЙ СФЕРОЙ

Рассмотрены результаты экспериментальных исследований механизмов разрушения морского льда при контактных нагрузках. Определены виды и порядок развития разрушения льда при внедрении в его массив жесткой сферы в зависимости от температуры льда. Показан циклический механизм разрушения льда и связанная с ним периодичность коэффициента восстановления энергии внедряющейся сферы в функции от затрат её кинетической энергии на разрушение льда.

Ключевые слова: морские ледостойкие основания; морской лед; механизм разрушения; цикличность процесса разрушения; удельная энергия разрушения льда.

ВВЕДЕНИЕ

При определении численных значений удельной энергии разрушения льда необходимо учитывать, что разрушение льда в зоне удара, в зависимости от энергии падающей жесткой сферы, а также от температуры льда может происходить в виде одного или нескольких циклов (актов) разрушения. Это явление известно по результатам экспериментального и теоретического анализа, проведенного в работах по внедрению ударника в камень, керамику и стекло [1—3]. Но, практическое решение задачи многоактного разрушения упруго-хрупких материалов получить очень сложно, поскольку кроме математических формул (модели), адекватно описывающих процесс разрушений массива, в расчетах необходимо использовать реальные деформативные и прочностные характеристики материала, что практически невозможно, потому что таких измерений никто не производил. В инженерной практике до настоящего времени используются в качестве расчетных характеристик предел прочности материала, полученный тестовыми испытаниями кубических образцов на сжатие или предел прочности на растяжение, полученный испытанием пластины при

одноосном растяжении. Эти критерии прочности имеют условный характер и не описывают состояния материала в массиве. Переход к энергетическому критерию прочности типа удельной энергии механического разрушения материала может упростить задачу экспериментального получения численных значений такого критерия с одной стороны и получение более надежных результатов расчета контактных явлений с другой. Для определения горизонтальных сил, действующих на шельфовые сооружения от дрейфующих полей морского льда, а также для расчета ледовых сил, действующих на корпуса ледоколов, актуальность этой задачи будет существовать еще долгое время.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЙ

Данная работа является частью комплексного исследования энергетического критерия разрушения морского льда — удельной энергии его механического разрушения scr, проводившихся дальневосточной группой ученых экспериментально и теоретически. В ранее опубликованных работах по экспериментальному определению удельной энергии механического разрушения морского льда (динамической твердости) методом Drop Ball Test (DBT) [4-8], а также по испытаниям крупногабаритных блоков натурного ледяного покрова, на воздействие горизонтальной динамической нагрузки от цилиндрического индентора [9], была подтверждена гипотеза о соответствии механизмов разрушения кромки ледяной плиты и массива льда в месте контакта. Экспериментальные исследования, проводившиеся для подтверждения теоретической модели разрушения морского льда, имели цель определить возможность применения энергетического критерия прочности льда scr в проектных расчетах нефтегазопромысловых сооружений, а также корпусов ледоколов и судов ледового класса на воздействие ледовой нагрузки, как альтернативы общепринятому стандартному показателю «кубиковой прочности». При этом, приоритетным направлением исследований удельной энергии механического разрушения льда ecr, в первую очередь, должно стать исследование этого критерия для прочных льдов при низких температурах.

МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЙ

В настоящих исследованиях применялся метод испытания льда на «динамическую прочность» — методом Drop Ball Test (DBT): испытания льда в массиве жесткими сферами, свободно падающими на поверхность ледяного покрова. Этот метод более адекватно, чем результаты испытаний отдельных образцов, моделирует разрушения массива льда при работе ледокола или при воздействии ледяного покрова на опорные конструкции гидротехнических сооружений. Первоначально методом Drop Ball Test, аналогичным методу Бринелля проводились исследования «динамической твердости льда» HB (дж/м2). Численное значение этого параметра, как известно, определяется делением значения кинетической энергии ударяющего тела, затраченной на разрушение льда Ucr = MV2/2, на значение площади поверхности отпечатка сферы (лунки, каверны) HB = Ucr / Scr. Площадь образовавшегося отпечатка сферического индентора на поверхности массива льда в результате внедрения индентора определяется формулой:

D-JD

(1)

Для вычисления численных показателей динамической твердости во всех случаях производится измерение таких параметров отпечатка как его диаметр ё0 и глубина Н0 (рис. 1). Для определения «удельной энергии разрушения» есг затраченная на разрушение льда энергия тела исг относится к объему отпечатка

Wcr, вычисляемого по формуле:

(

W_ =-

3d2

\

где к0 — вычисляемое по значению й0 значение глубины отпечатка (каверны). Таким образом,

Рис. 1. Обычная схема измерений параметров отпечатка шарового индентора после его внедрения в поверхность ледяного покрова. По периметру груза показаны крошка льда, вытесненная из зоны контакта, а также продукты разрушения льда, спрессованные в твердую массу и оставшиеся под внедряющейся поверхностью сферы

точность определения численного значения объема разрушенного льда является определяющим фактором при вычислении удельной энергии его разрушения по формуле:

Scr = Uc/Wcr. (3)

КРАТКИЙ ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ЭНЕРГОЕМКОСТИ КОНТАКТНОГО РАЗРУШЕНИЯ ЛЬДА

Впервые методом Drop Ball Test Цуриков В.Л. и Веселова Л.Е. в 1952 году определили динамическую твёрдость льда Северного Каспия [10]. Влияния физических параметров льда и его строения на величину HB этими учеными не исследовалось. В 1965 году Х.Н. Дементьев [11] в качестве экспериментальной установки для определения динамической твердости льда использовал специальный инструмент — ударник со сферическим наконечником (ударник типа ДорНИИ). В этом же исследовании этим ученым были получены первые, известные нам определения численных значений удельной энергии механического разрушения морского льда scr. Для слабо солёных морских льдов Х.Н. Дементьев получил scr = 5 -г 30 кгс/см3 = 0,05 -г 0,306 дин/см3, а для антарктических морских льдов scr. = 10,5 - 33,8 кгс/см3 = 0,11 - 0,34 х 10 2 дин/см3.

Следует отметить, что указанные и некоторые другие исследования величин HB и scr для льда носили поисковый, несистемный характер. Результаты экспериментов этих авторов не нашли применения в инженерной практике, так как не была разработана теория использования энергетической характеристики прочности льда ни в расчетах ледовой нагрузки на сооружения, ни для расчетов прочности корпуса ледокола.

Но в последние 50 лет по методу Drop Ball Test, российскими исследователями экспериментальные определения твердости и удельной энергии разрушения льда проводились и с практическими целями. Первые системные исследования удельной энергии разрушения льда scr были сделаны в 1967-69 годах группой ученых в г.Санкт Петербурге под руководством Хейсина Д.Е., для практического применения величины scr, в расчетах ледовой нагрузки на борт судна [12-13]. Это, были специальные ком-

плексные эксперименты, включающие исследования для морского и озерного льда, а также его кубиковой прочности, структуры разрушенной зоны льда в точке удара сферы с привязкой всех данных к его температуре, солености и плотности. В экспериментах в качестве инденторов использовались стальные полусферы массой 150-300 кг. Эти исследователи считали, что на образование мелкодисперсного слоя льда тратится незначительная часть энергии удара, а практически весь объем энергии удара затрачивается на выдавливание продуктов разрушения льда из зоны контакта. Они считали, что процесс разрушения можно представить моделью непрерывного процесса выдавливания мелкодисперсного слоя измельченного смятого льда из зоны между бортом судна и массивом ненарушенного льда. Они назвали свою модель -ГидроДинамической Моделью (ГДМ). Численные значения удельной энергии разрушения льда £сг, полученные из этих экспериментов, были использованы для расчета нагрузок на борт ледокола, путем введения их в новую физическую модель [14].

В развитие этих исследований в г. Владивостоке коллективом ученых под руководством Н.Г. Храпатого в 1973-1978 годах были проведены комплексные эксперименты на морском ледяном покрове Амурского залива, подобные экспериментам группы Хейсина Д.Е. [4-8]. Но в данном случае, кроме получения основных физико-механических характеристик морского льда, основными целями этих экспериментов были:

• изучение механизма разрушения льда, т.е. установление последовательности развития процессов упругого, хрупкого и пластического деформирования поликристаллического льда в месте контакта твердого тела с его поверхностью;

• проведение полнофакторного эксперимента для установления зависимости величины есг от факторов: массы и скорости инденторов (сфер); радиусов кривизны их поверхностей, а также от температуры льда;

• получение температурной зависимости величины £сг.

Для возможности обобщения и анализа полученных результатов с результатами группы исследователей из г. Санкт-Петербурга, дальневосточной группой исследователей для проведения своих экспериментов часть из комплекта грузов-инденторов была взята с теми же размерами и массами. В данном случае также проводился

полный комплекс измерений физико-механических характеристик льда. Для изучения зоны разрушений льда в точке удара инденто-ра, из ледового покрова также выпиливались блоки льда, изготавливались тонкие пластины льда для измерения параметров зоны разрушения и фотографирования. Результаты этих экспериментов являются основой для исследований многих аспектов контактного разрушения льда, включая данную работу.

МЕХАНИЗМЫ КОНТАКТНОГО РАЗРУШЕНИЯ МОРСКОГО ЛЬДА

Многочисленные исследования показывают, что в случае внедрении жесткой сферы в поверхность ледяного покрова, лед может проявлять различные свойства в зависимости от его температуры. Характерно, что при одиночном ударе сферы по поверхности ледяного покрова лед разрушается циклами от одного до нескольких - в зависимости от кинетической энергии сферы и температуры льда. Все стадии типичного цикла разрушения льда при одиночном ударе сферы описаны в работах [15, 16].

В случае «теплого» морского льда металлическая сфера, в зависимости от запаса её кинетической энергии внедряется в его поверхность по схеме внедрения индентора в полупространство из упруго-пластического или даже пластического материала. Примером может служить случай внедрения металлической сферы в весенний однолетний морской лед, в начале периода «радиационного таяния» и после ночного похолодания до минус 4оС (рис. 2, а).

Рис. 2. Фотографии шлифов массивов льда по оси внедрения жесткой сферы массой М = 163 кг и радиусом Я = 28,3 см, сброшенных с высоты 1,2 (а) и 2,2 м (Ь) на поверхность морского ледяного покрова, имеющего температуру -40С (а) и - 100С (Ь)

На первой фотографии отчетливо прослеживается полусферическая зона всесторонне сжатого объёма продуктов разрушения льда, представляющих собой его отдельные кристаллы и их обломки. В данном случае явления выраженного циклического разрушения не наблюдается. Внедряющаяся сфера просто «входит» в массив слабосвязанных кристаллов, отделяя их друг от друга, частично ломая, сминая и уплотняя весь объем. Отчетливо видны результаты действия гидростатического давления во всесторонне сжатом объеме разрушенного льда: продукты разрушения неравномерно «впрессовываются» в зоны слабого льда в его массиве. При этом часть рассола, межкристаллической и расплавленной энергией сферы воды выжимается на поверхность льда по контуру контактной поверхности сферы и разбрызгивается. Безусловно, математическое описание такого вида контактного внедрения можно производить как вдавливание индентора в пластическую или в упругопластическую среду.

При температуре ниже минус -80С и скорости внедрения сферы У0 > 0,5 м/с морской лед практически всегда разрушается хрупко и в расчетах ледовой нагрузки на препятствия механизм его разрушения может описываться как разрушение упруго-хрупкого материала.

Важно также отметить, что объем разрушенного льда всегда превышает объем отпечатка сферы, иногда - значительно, в несколько раз. В одних случаях, при низких температурах льда, имеющего высокую прочность, некоторая часть продуктов разрушения льда может оставаться в зоне разрушения под контактной поверхностью сферы (рис. 2, б). Это происходит из-за значительной жесткости раздробленной массы льда, имеющего высокую прочность при небольшой кинетической энергии сферы, недостаточной для выжимания (экструзии) продуктов разрушения на внешний верхний периметр контактной зоны.

На рис. 3 показан именно такой случай: продукты контактного динамического разрушения поверхности ледяного покрова, частично выдавлены наружу - на периметр контактной зоны, а частично остались зажатыми под поверхностью металлической сферы, сброшенной с высоты 2 м. Здесь поверхность льда, имеющего температуру -140С, до удара была присыпана угольной пылью для лучшей контрастности в зоне разрушения при фотографировании результата опыта.

В данном случае, лед разрушался по «классическому» упруго-хрупкому механизму разрушения с образованием конической магистральной трещины, радиальных трещин в плане и сколов по периметру кратера внедрения - как показано на рис. 2Ь. При таких начальных условиях опыта первичные продукты разрушения льда - крупные блоки между магистральными радиальными и кольцевыми трещинами, могут разрушаться в две стадии: сначала дробятся крупные блоки по упруго-хрупкому механизму, затем происходит отделение кристаллов друг от друга, смятие кристаллической решетки части кристаллов, и частичное дробление, превращение их в крошку. Третья стадия цикла разрушения, поглощающая еще часть энергии движущейся сферы - упруго-пластическое сжатие раздробленной массы («упаковка») и выжимание части этой крошки за пределы зоны контакта, а также спрессовывание некоторого объема крошки между поверхностью сферы и не раздробленным еще монолитом льда, имеющего некоторое количество крупных радиальных трещин. В таком случае, если оставшейся энергии сферы недостаточно на совершение разрушения следующего слоя льда (первого этапа следующего цикла внедрения: в примере на рис. 2, б - третьего) некоторая часть энергии удара может быть восстановлена в виде отскока тела за счет деформаций упругого сжатия этого слоя льда.

Приведенное описание процесса внедрения сферического индентора в поверхность ледяного покрова приводятся в статьях показывает, что порядок развития деформаций и разрушений в зоне удара для этого природного материала аналогичен подобным процессам, происходящим в различных хрупких материалах (стекло, камень, керамика), исследованных и описанных в работах [1-3].

Рис. 3. Продукты разрушения морского льда под внедряющейся в поверхность ледяного покрова стальной сферой массой 103 кг и диаметром 39,5 см

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

Безусловно, адекватность теоретических моделей циклического контактного разрушения морского льда должна быть подтверждена не только результатами визуального изучения характера разрушений, измерениями размеров отпечатков сфер, температуры льда и установлением его структуры. На достижение этой же цели были направлены работы по изготовлению и изучению шлифов из кернов и блоков (массивов) льда, отобранных из зоны контактных разрушений. Эти работы включали также измерения геометрических параметров расположения радиальных и сдвиговых трещин, а также сопоставления измеренных параметров с расчетными [17].

В качестве параметров, подтверждающих соответствие полученных экспериментальных результатов предложенным теоретическим моделям контактного разрушения морского льда, в числе других был использован коэффициент восстановления энергии удара К*. Восстановление энергии удара сферы наблюдается визуально в виде её «обратного» движением вверх (отскоком) и численно характеризуется этим коэффициентом.

Коэффициент восстановления энергии удара К* вычислялся элементарно — по времени отскока, регистрируемом на акселле-рограмме, записываемой на светолучевом осциллографе с высокой скоростью протяжки фотобумаги. Фрагмент осциллограммы с записью сигнала акселерометра (датчика ускорения), установленного на металлической сфере, показан на рис. 4. В результате

Рис. 4. Фрагмент акселлерограммы, на которой определяется время обратного движения сферы, получившей импульс энергии от упруго сжатого массива льда

экспериментов были зарегистрированы более ста ударных импульсов соударения металлических сфер различной массы и диаметра, имеющих разную кинетическую энергию.

Из принятой модели трехстадийного цикла контактного разрушения льда [17, 18], следует понимать, что «упругий отскок» сферы может и не произойти, если при внедрении сферы, после выдавливания из зоны контакта продуктов разрушения льда в конце предыдущего цикла (в примере на фото рис. 2, а — второго), под её поверхностью может остаться значительный объем уже разрушенного льда, но не выжатого из-под контактной части поверхности сферы, поскольку, для завершения последней стадии очередного цикла разрушения, заканчивающейся выжиманием продуктов разрушения из зоны контакта, кинетической энергии сферы может оказаться не достаточно (рис. 2, а, пунктирная линия - не завершенный третий цикл). Этот относительно рыхлый слой продуктов разрушения льда поглотит остатки энергии движения сферы на его уплотнение. Если, в отдельном случае, степени уплотнения разрушенной массы льда будет недостаточно для передачи энергии упругого сжатия нижележащему массиву не разрушенного льда, сфера не получит обратного движения.

На рис. 5 приводится график зависимости коэффициента восстановления энергии внедряющейся стальной сферы в поверхность ледяного покрова. Резкое снижение численных значений этого параметра при возрастании энергии сферы (увеличения высоты её сбрасывания) свидетельствует о том, что при большой энергии сферы, в процессе её внедрения в массив льда происходит несколько циклов его разрушения и «непроизводительная» часть общего запаса энергии сферы снижается. Другими словами, коэффициент «полезного действия» внедряющейся сферы повышается. Нами были проанализированы результаты опытов, которые проводились при одной температуре. При нанесении экспериментальных точек на логарифмическую сетку координат на этом графике отчетливо проявились характерные локальные экстремумы (максимумы и минимумы). Оказалось, что график зависимости к* = р (U) при VC = const имеет «волнообразный» характер и экстремумы наглядно демонстрируют процесс цикличного разрушения (рис. 6, а).

к*

* 0

о М = 300к£;

•

• М -163 кг;

+ Л М = 103 кй;

• 4 * М = 85 кв;

< + • П М = 67 кв:

•

г

!> 0 с на 1 о

■Вк о

/ В

9

1Щ

ИМ II ни 3000 4000 5000 6000

Рис. 5. График зависимости коэффициента восстановления энергии груза к* в зависимости от его начальной кинетической энергии

Рис. 6. График зависимости коэффициента восстановления энергии груза к* в зависимости от его начальной кинетической энергии и

Периодичность проявления «минимумов» и «максимумов» на графиках к* = ф (и) говорит о том, что разрушение льда в

процессе внедрения в него твердой сферы происходит в несколько циклов. Каждый цикл разрушения - разрушение слоя льда, которое происходит в три этапа. На рис. 6, б показан сферический сегмент массива льда, на который передается нагрузка от жесткой сферической поверхности индентора.

Каждый цикл разрушения - разрушение слоя льда в «очередном» сферическом сегменте. На разрушение каждого слоя льда затрачивается количество энергии, определяемое произведением значения удельной энергией разрушения льда scr, характерной именно для данной его температуры — на объем данного слоя льда. Наша гипотеза состоит в том, что лавинообразное трещинообразование (дробление) в очередном слое льда происходит всегда при достижения в нем одного и того же численного значения необходимого и достаточного количества упругой энергии, передаваемой этому слою внедряющейся сферой. Предполагается, что толщина разрушаемого слоя для данной температуры льда Ri - Ri+i = AR должна быть постоянной: AR = const. Следовательно, затраты энергии на разрушение льда в каждом последующем слое льда, на его смятие и выдавливание из зоны контакта будут пропорциональны площади поверхности разрушения Fi в этом цикле. Учитывая постоянное приращение радиуса AR, геометрическое соотношение площадей Fi / Fi+1 для сферической поверхности также должны быть величиной постоянной. Такое подобие энергетических и геометрических параметров для некоторой последовательности циклов разрушения льда накладывает условие постоянного соотношения значений коэффициента восстановления энергии удара предыдущего и последующего циклов разрушения льда. На рис. 6, а видно, что в начале каждого цикла разрушения значение коэффициента восстановления энергии сферы выше, чем в конце этого цикла. Разница составляет величину Ki, отношение значения которой к Ki+1 является также величиной постоянной в силу описанных выше энергетических и геометрических закономерностей.

«Положительный» наклон графика от локального минимума к следующему за ним локальному максимуму характеризует накопление потенциальной упругой энергии в нагружаемом слое льда. Следовательно, это показатель нарастания потенциального

уровня возможности возврата запасаемой льдом энергии внедряющейся сфере. Если у сферы не хватит энергии для создания критического количества удельной энергии на единицу площади на всей глубине слоя разрушения, массив льда отбросит её назад -вверх на определенную высоту, пропорциональную запасенной льдом упругой энергии.

Если же количество упругой энергии в слое льда достигнет критического уровня, лед мгновенно растрескается на глубину слоя, его куски, кристаллы и кристаллиты будут сминаться движущейся жесткой поверхностью сферы, сминающей, дробящей и спрессовывающей эти обломки в крошку, её выдавливание из зоны контакта. Этапы разрушения льда в одном цикле внедрения сферы подробно описаны в [16], где показано, что накопление упругой энергии слоем льда заканчивается его растрескиванием на блоки и кристаллы на первом этапе разрушения в каждом цикле. После этого происходит дальнейшее смятие блоков и выдавливание ледяной крошки из зоны контакта на втором этапе разрушения и сжатие остатков ледяной крошки до предельной плотности в конце цикла разрушения в третьем его этапе. В зависимости от запаса энергии сферы -индентора в процессе одного удара может быть реализовано несколько циклов, разрушения — т.е. может быть разрушено несколько слоев льда. График на рисунке 6а наглядно иллюстрирует развитие разрушения в несколько циклов в течение одного удара: каждая точка - удар, произведенный сферой, имеющей конкретное значение кинетической энергии.

Такие выводы хорошо согласуются с результатами исследований подобных экспериментов на горных породах [18]. Авторами указанного исследования также было показано, что горные породы при внедрении в их массив сферического индентора имеют циклический характер разрушения в течение одного акта внедрения.

ВЫВОДЫ

1. Циклическое разрушение льда динамически внедряющимся телом происходит при температурах ниже -8 градусов по Цельсию.

2. Лед разрушается слоями; разрушение слоя льда наступает при достижении определенного уровня накопления упругой потенциальной энергии во всем объеме слоя.

3. Процесс передачи энергии ударяющего тела массиву льда непрерывен, а процесс разрушения льда развивается скачкообразно.

4. Разрушение каждого слоя происходит в три этапа. Общие затраты энергии на внедрение индентора в массив льда распределяются на собственно разрушение (растрескивание, дробление) льда, на смятие и спрессовывание его обломков и на выдавливание ледяной крошки из зоны контакта.

6. Метод сбрасывания жесткой сферы на поверхность ледяного покрова может обоснованно применяться для определения удельной энергии разрушения (растрескивания, дробления) льда.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Эйгелес Р.М. Разрушение горных пород при бурении. Издательство «Недра». - М., 1971. - 231 с.

2. Cherepanov G.P., Sokolinsky V.P., On fracturing of brittle bodies by impact. Engng Fracture Mech. 4, № 2, 1972.

3. Subhash G., Maiti S., Geubelle P.H. and Ghoshz D. (2008).Recent Advances in Dynamic Indentation Fracture, Impact Damage and Fragmentation of Ceramics. J. Am. Ceram. Soc., 91 [9]. pp. 2777-2791.

4. Храпатый Н.Г., Цуприк В.Г. Об ударе груза о лед. - В сб.: Труды ДВПИ, т. 60. - Владивосток, 1974. - С. 106-108.

5. Храпатый Н.Г., Цуприк В.Г. К вопросу расчета бесконечных плит на упругом основании на удар с учетом контрактных явлений. -В сб.: Гидротехника и гидравлика. Межвузовский сборник. - Владивосток, 1976. - С. 41-54.

6. Гомольский С.Г., Храпатый Н.Г., Цуприк В.Г. Исследования удара твердого тела о лёд. В кн.: «Ледотермические явления и их учет при возведении и эксплуатации гидроузлов и гидротехнических сооружений». Тр. совещаний по гидротехнике. - Л.: Энергия, 1979. - С. 73-77.

7. Цуприк В.Г. Экспериментальное изучение удельной энергии механического разрушения морского льда для использования ее в расчетах ледовой нагрузки на опоры гидротехнических сооружений. - В сб.: Гидротехнические сооружения. - Владивосток, 1984. - С. 121-127

8. Tsuprik, V.G. (2012). «Theoretical and experimental studies jf specific energy of mechanical failure of sea ice», Proc. 22nd Int. Offshore and Polar Eng. Conf. (ISOPE), Rhodes, Greece, pp. 1242-1246.

9. Храпатый Н.Г., Цуприк В.Г. Полунатурные исследования динамического воздействия льда на опоры гидротехнических сооружений. В кн.: материалы конференций и совещаний по гидротехнике. Ледотермические явления и их учёт при возведении и эксплуатации гидроузлов и гидротехнических сооружений. - Л.: Энергоатомиздат, 1979. - С. 101-104.

10. Цуриков В.Л., Веселова Л.Е. О динамической твёрдости льда Каспийского моря. В сб.: Исследования льдов южных морей СССР. -М.: Наука, 1973. - С. 68-80.

11. Дементьев Х.Г. Определение ударной твёрдости льда. -«Проблемы Арктики и Антарктики», вып. 7, 1961, с. 52 - 63.

12. Хейсин Д.Е., Лихоманов В.А. Экспериментальное определение удельной энергии механического дробления льда при ударе. -Проблемы Арктики и Антарктики. Вып. 41. - Л.: Гидрометеоиздат, 1978. - С. 55-61.

13. Хейсин Д.Е. К определению контактных давлений, действующих в зоне удара судна о лед.- Проблемы Арктики и Антарктики. Вып. 22. - Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - С. 96-102.

14. Курдюмов В.А., Хейсин Д.Е. (1976). Гидродинамическая модель удара твёрдого тела о лёд. — Прикладная механика, ч. XII, 1976, вып. 10, с. 103-109.

15. Tsuprik, V.G. (2012). «Theoretical and experimental studies jf specific energy of mechanical failure of sea ice», Proc. 22nd Int. Offshore and Polar Eng. Conf. (ISOPE), Rhodes, Greece, pp. 1242-1246.

16. Цуприк В.Г. Теоретические исследования удельной энергии механического разрушения морского льда. Вестник НГУ. Серия: Математика, Механика, Информатика. - Новосибирск, 2013, № 2. - C. 119-125.

17. Цуприк В.Г. Влияние угла скола в исследованиях удельной энергии механического разрушения морского льда. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Специальный выпуск № 3 «проблемы освоения георесурсов Дальнего востока». Издательство «Горная книга». - М.: 2013. - С. 125-135.

18. Филимонов Н.М., Мавлютов М.Р. Некоторые особенности разрушения горных пород при динамическом вдавливании штампов. Горный журнал, № 10, 1965.

УДК 338.2

© Н.Г. Сидорова, В.В. Романов, 2013

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ТЭК С УЧЕТОМ НОВЫХ ТЕНДЕНЦИЙ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ

Рассмотрена динамика добычи топливно-энергетических ресурсов энергетического комплекса Дальнего Востока. Проанализированы тенденции развития отрасли и показаны проблемы повышения эффективности топливно-энергетического комплекса Дальнего Востока.

Ключевые слова: добыча нефти, газа, угля, производство электроэнергии центры развития, проблемы региона.

Электрическая энергия и тепловая энергия являются продуктами всеобщего потребления, обладающими стандартными параметрами качества (частота и напряжение, давление и температура). Поэтому рынки, на которых обращаются эти энергоносители, отличаются большой емкостью, мощными финансовыми потоками и практическим отсутствием продуктовых инноваций, что повышает их структурную стабильность. Все эти особенности в совокупности, безусловно, способствуют сравнительной привлекательности энергетического бизнеса в целом. Здесь невозможны весьма беспокойные для бизнеса изменения в ассортименте продукции, мотивируемые в других отраслях неценовой конкуренцией. На этот товар всегда есть спрос.

Необходимо учитывать, что энергопредприятия, по существу, кредитуют своих клиентов, так как выработка и потребление совпадают по времени, но не совпадают с установленными сроками оплаты...

Быстрый рост энергопотребления приводит к увеличению воздействия энергетики на окружающую среду. Это воздействие чрезвычайно разнообразно и определяется в основном типом энергоустановки.

В настоящее время большая часть вырабатываемой электрической энергии производится тепловыми электростанциями.

Воздействие ТЭС на окружающую среду зависит от используемого топлива. При сжигании твердого топлива в атмосферу

поступают летучая зола, частицы недогоревшего топлива, сернистый серный ангидриды, окислы азота, фтористые соединения. В золе содержаться различные токсичные соединения - мышьяк, двуокись кремния и др. Использование жидкого топлива (мазутов) исключает из отходов производства только золу. При сжигании природного газа существенными загрязнителями становятся окислы азота, но в среднем их выбросы на 20 % ниже, чем при сжигании твердого топлива. Это объясняется не только свойствами самого топлива, но и особенностями его сжигания. Таким образом, экологический ущерб от вредного воздействия ТЭС на окружающую среду в случае использования газа минимален в сравнении с другими топлива.

Вместе с тем значительная доля угля в топливном балансе электроэнергетики существенно обостряет экологические проблемы в электроэнергетики Дальнего Востока и ужесточение экологических ограничений. Но особенно это касается структуры топливных ресурсов, направленных на выработку тепла для населения. Известно, что согласно государственной программе развития ДВ население должно достигнуть около 11 млн чел.

В связи с этим согласно санитарным рекомендациям на 1 человека нужно 9 м2 жилой площади и около 5 м2 площади общего пользования, т.е. в этом случае учитывая нормы расхода тепла на 1 м2 нужно 0,2 ккал в год тогда:11000000 чел. х 14 м2 х 0,2 ккал = 30800000 ккал, горячая вода 11000000 чел. х 12 мес. х 0,15 ккал.= 19800000 ккал, т.е. в год 50600000 ккал в год будет необходимо для данного количества населения, если взять за основу предполагаемые соотношения эффективного использования топливных ресурсов региона в соотношении: уголь - 40 %,мазут — 15 %,газ - 45 %, будет получен следующий результат: уголь-20240000 ккал, мазут - 7590000 ккал, газ - 22770000 ккал. При калорийности: уголь -300-350 кг на 1 ккал, мазут — 120 кг на 1 ккал, газ -101 м3 на 1 ккал, для данного количества необходимый объем ресурсов: угля - 6831000 т, мазут-9108000 т, газ - 2299770 м3 в год.

Если же принимать рекомендации ООН и ЮНЕСКО, предусматривающие, что на каждого жителя должно приходиться не менее 24 м2 общей площади жилья, что каждому домохозяйству необходимо иметь отдельное жилье традиционного типа, а также что каждый член домохозяйства нуждается в одной индивиду-

альной комнате плюс как минимум две комнаты должны предназначаться для совместного пребывания членов семьи.

В этом случае, потребность по расходу тепла увеличиться как минимум в 2 раза, т.е. составит = 30800000 ккал х 2= 61600000 ккал, т.е. угля - 14 млн, мазута - 20 млн т, газ - 4,6 млн м3 в год. Для повышения уровня конкурентоспособности экономики региона, она должна развиваться в направлении производства наукоемких товаров и услуг, это будет интенсивно снижать долю угольной отрасли в ВРП и промышленной продукции.

Балансовые запасы угля категории А+В+С Приморского края составляют 2,4 млрд т, причем бурые угли - 2,2 млрд т. Основная промышленная разработка запасов угля ведется на Ниж-не-Бикинском буроугольном, Липовецком и Павловском буро-угольном месторождениях. Балансовые запасы бурого угля в Приморском крае позволяют полностью удовлетворить потребности в нем электростанции п. Лучегорский и г. Владивостока.

Так в настоящее время в Приморском крае, при существующем на сегодня балансе потребления топливных ресурсов, на долю угля приходится — 57, 8 %, газа - 1,3 %, мазута 39,2 %, дизельного топлива - 1,7 %.

ТЭК играет значительную роль в экономике Приморского края и составляет в последние годы почти 5 % валового регионального продукта. В 2010 году здесь было сосредоточено свыше 17 % основных производственных фондов; работало 5,7 % занятых в организациях края. Доля инвестиций в основной капитал ТЭК в общем объеме инвестиций по краю составила 7,6 %. Уровень обеспеченности края собственной электроэнергией в 2010 году, как и в предыдущие годы, составляет 7,8 %. Ежегодный дефицит электроэнергии покрывается ее поступлениями из-за пределов края. В 2010 году этот объем составил 2831,1 млн кВт-ч (на 5,5 % больше, чем в 2009 и в 1,7 раз больше 2006 года).

В рамках подпрограммы «Создание и развитие системы газоснабжения Приморского края» госпрограммы «Энергоэффективность, развитие газоснабжения и энергетики в Приморском крае» рассчитанной до 2017 года предусмотрено газифицировать 41 населенный пункт в 9 городских округах: Владивостокском, Уссурийском, Артемовском, Находкинском, Лесозаводском, Дальнере-ченском, Спасске-Дальнем, ЗАТО Большой Камень, ЗАТО Фокино и Спасском муниципальном районе. Всего до 2017 года на газифи-

кацию городов и районов Приморья из бюджета края будет направлено более 1,28 миллиардов рублей. Свыше 500 миллионов составит вклад участвующих в программе муниципальных образований. В 2013 году на газификацию муниципальных образований Приморья в краевом бюджете предусмотрено 219 млн рублей. Более 100 млн рублей на эти цели будет направлено из муниципальных бюджетов.

Ситуация по теплоснабжению резко измениться, чему способствует начавший работу проект Сахалин - 3, строительство ВНХЛ, что приведет к следующему топливному балансу газ 36,4 %, мазут

- 63,6 %, дизельное топливо 0,01 %. Ситуация на будущее резко улучшит экологическую обстановку в регионе. Однако, следуя перспективным прогнозам развития ТЭК России до 2020 г. соотношение должно быть скорректировано таким образом, что газ и уголь будут использоваться в следующих пропорциях: газ 35 %, уголь 27 %, дизельное топливо 0,01 % и мазут 38 %. Данные расчета носят приблизительный характер, но опираются на указанные выше ссылки.

Топливно-энергетический комплекс является серьезным загрязнителем окружающей среды, в первую очередь, воздушного бассейна по объёму выбросов вредных компонентов. Международное соглашение (Киотский протокол) рекомендует странам начать их сокращение, в первую очередь выбросов углекислого газа. В связи с этим сокращение использования угля на газ и мазут безусловно улучшит ситуацию в Приморском крае.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Государственная программа Российской Федерации «Социально-экономическое развитие Дальнего Востока и Байкальского Региона» утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 29 марта 2013 г. № 466-р.

2. Гительман Л.Д.,Ратников Б.Е. Энергетический бизнес: учебник

- 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Издательство «Дело» АНХ,2008. — 416 с.

3. Российский статистический ежегодник.2012;Стат.сб./ Росстат. — М., 2012. - С. 420.

4. Регионы России. Социально-экономические показатели. 2011: стат. сб. / Росстат. М., 2011; Основные показатели социально-экономического положения регионов Дальневосточного федерального округа в январе — декабре 2011года. Москва. Основные показатели со-

циально-экономического положения регионов Дальневосточного федерального округа в январе — декабре 2011 года. Москва, 2012.

5. БИКИ 15.IX.2011 ИМ, иностранной коммерческой, № 106 * 17 сентября 2011.

6. О состоянии топливно-энергетического комплекса Приморья и подготовке края к осенне-зимнему периоду 2012-2013 годов.2012: Аналитическая записка/ Приморскстат, 2012. - 36.

УДК 622:658.3 © Б.Ф. Лесовский, О.В. Лесовская, 2013

ПРОБЛЕМЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРУДОМ НА УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ ПРИМОРСКОГО КРАЯ

Приведены основные проблемы совершенствования управления трудом, рекомендуемые подходы и инструменты развития человеческого капитала. Проанализированы проблемы организации управленческой деятельности в области кадрового менеджмента. Как основное решение описанных проблем предложен алгоритм сотрудничества горных предприятий и учреждений отраслевой науки и профессионального образования. Ключевые слова: управление трудом, человеческие ресурсы, кадровый потенциал, управление человеческим капиталом, проблемы организации управленческой деятельности, человеческий фактор, конкурентоспособность персонала.

Почти все прогнозы экономистов предсказывали устойчивый рост спроса в России и мире на угольное топливо и, соответствующее увеличение объемов угледобычи. Действующие горные предприятия могут устойчиво и эффективно осуществлять деятельность в современных условиях рыночной экономики, но обеспечение таких возможностей требует дальнейшей разработки научных положений о функционировании механизма системы управления предприятием. В связи с ограниченностью наиболее простых источников роста объемов производства и реализации, горнодобывающие предприятия столкнулись с

различными кадровыми проблемами и другими сложностями производства из-за отсутствия соответствующих специалистов на Дальневосточном рынке труда, оттоком интеллектуальных человеческих ресурсов и т.д.

Горное предприятие, добывающее полезное ископаемое, является производством повышенной опасности работ и технологического риска, обусловленных подземным характером ведения работ и, так как производственный процесс осуществляется в несвойственных организму человека условиях — имеются особенности управления. Как правило, современный российский директор успешной шахты или разреза — это умный, грамотный инженер, болеющий за свое предприятие, опытный, хорошо разбирающийся в технике и технологиях разработки месторождений полезных ископаемых открытым или подземным способом, но который обычно не допускает мысли о возможности существования управленческих ошибок на предприятии. Однако практически на всех горных предприятиях имеет место быть недостаточная подготовка руководителей различных уровней в вопросах менеджмента, принципы существующей системы управления не пересматриваются, используется самый неэффективный тип организационной структуры - функциональный; проектный стиль управления неизвестен, отсутствует практика управления процессами и т.д. При этом по некоторым направлениям деятельности вовсе не учитываются расходы, например, определение эффективности работы службы персонала или отдела кадров.

Предприятие - это, в первую очередь, люди, и любые имеющиеся управленческие проблемы здесь связаны сегодня с текущими вопросами совершенствования систем управления персоналом. При этом улучшение действующих систем управления происходит, как правило, с помощью старых, неэффективных сегодня методов, которые никогда реально не помогали, так как проблемы никогда не будут решены при нацеленности менеджмента на устранение следствий, а не истинных причин. Проблемы управления горным предприятием в условиях рыночной экономики отражены во многих работах отечественных и зарубежных исследователей. Однако, до настоящего времени многие вопросы управления производственно-хозяйственной деятель-

ностью горного предприятия требуют более глубокой разработки. К ним, в частности, относятся проблемы совершенствования управления трудом, и этим объясняется актуальность нашего исследования. В современных условиях эффективность работы предприятия в основном зависит от горно-геологических условий и качества труда или человеческих ресурсов. Персонал является важнейшей функциональной подсистемой предприятия и, обладая особыми стратегическими и оперативными функциями, человеческий фактор играет центральную роль в развитии производства.

Управление трудом, реализуемое в рамках выбранной стратегии развития горного предприятия, называется кадровой политикой — это руководство развитием коллектива, осуществляемое в соответствии с подготовкой, способностями и склонностями работников в интересах предприятия. Сфера деятельности менеджмента организации по формированию рационального поведения работника в интересах бизнеса — управление трудом является функциональной областью взаимодействия как минимум двух служб предприятия: экономической и административной. Анализируя проблемы организации управленческой деятельности в областях и сферах: кадрового, как ресурсного обеспечения; уровня профессионализма в управлении; качества нормативно-правовых актов управления; четкости определения компетенций; морального и материального стимулирования; конкретной ответственности; наличия необходимых полномочий для самостоятельной деятельности в пределах компетенции; объективных критериев оценки управленческой деятельности; существующей системы ответственности и иных юридических вопросов исполнения должностных обязанностей; необходимой информации; организации контроля и других, приходим к выводу, что все они, в той или иной мере, связаны с конкретным работником и персоналом предприятия в целом. Установлено, что эффективность деятельности по развитию человеческих ресурсов и качество управления трудом на предприятии сегодня определяется в зависимости от уровня должности руководителя, непосредственно отвечающего за кадровую политику. Это определяет актуальность проблемы повышения эффективности управления трудом и имеющимися человеческими ресурсами.

Человеческие ресурсы и их развитие на большинстве горных предприятий не рассматриваются как предмет работы, которая требует специальных знаний, навыков и компетентности, а ведь именно в сфере развития человеческих ресурсов принципиально важно грамотное и эффективное управление. При этом, к недостаточному уровню эффективности на предприятии приводят не столько ошибки в управлении производственной или финансовой функциями, сколько игнорирование системы управления человеческими ресурсами как основы управления трудом. Управление человеческими ресурсами должно определяться общей концепцией предприятия, видением человеческого ресурса как особой компоненты деятельности, что предполагает выделение на первый план человеческого фактора во всём его многообразии и переориентацию системы ценностей горного предприятия, когда человеческий потенциал признан основной движущей силой экономического роста фирмы и главной составляющей общего капитала компании. Так как вопросы управления персоналом наиболее значимо влияют на экономический рост организации, то понимание проблем, наиболее важных для управления человеческими ресурсами, имеет главное значение для ведения бизнеса в специфических условиях горного предприятия. Специфика рабочей силы на горном предприятии заключается в том, что ее потребление одновременно является и производством, так как невозможно производить качественную рабочую силу с отрывом от производства — это происходит непосредственно на рабочем месте в процессе потребления, то есть кадровый потенциал воспроизводится в процессе производства. Таким образом, только через социально- экономические механизмы, возможно обеспечить качественное и количественное соответствие рабочей силы и рабочих мест, тесную связь стратегии производства и кадровой политики.

Как правило, ситуации, сложные для жизни организации, требуют столь же сложной специальной работы по развитию человеческих ресурсов на разных уровнях. Это требование, не всегда, выполняется. Например, при изменениях в деятельности ОАО «Приморскуголь», обусловленных снижением объемов добычи угля на разрезоуправлении «Новашахтинское» рассматриваются главным образом вопросы приема и увольнения сотруд-

ников, а другие возможности (повышение адаптивности, подготовка сотрудников к переменам и т.п.) остаются за гранью детального анализа, то есть, по нашем мнению, не применяются эффективные (и недорогие) решения, например, введение в организации политики поощрения сотрудников, самостоятельно повышающих свою квалификацию с целью создания новых рабочих мест в рамках программы диверсификации. Анализ современного состояния управления персоналом показал, что система работы с кадрами на каждом предприятии обладает своеобразием, обусловленным обычаями, особенностями исторического развития, спецификой культуры и др. Традиционный подход к управлению человеческими ресурсами — это формализованная работа с кадрами. Проблема в том, что люди - это наиболее консервативная составляющая организации, и требуется обязательная адаптация человеческих ресурсов к новым целям, методам и отношениям в организации [1].

В современных исследованиях по проблемам управления людьми в условиях предприятия, где люди выступают в качестве объекта управления, часто выделяют следующие основные концепции [2]:

• использование трудовых ресурсов - связано с взглядами технократического менеджмента на человека, как на простой винтик большого механизма — кадры;

• управление персоналом - основано на достижениях в области поведенческих наук, предполагает высокую значимость мотивации и осознание важной роли работников в деятельности организации;

• управление человеческими ресурсами - направлено на развитие организационной способности достигать успеха за счет использования людей.

• управление человеческим капиталом — предполагает развитие воплощённой в человеке способности приносить доход.

Инженерно-техническое руководство горных предприятий не всегда имеет ясное и объективное понимание различных подходов и, как следствие, высший менеджмент предприятия распыляется в своих требованиях к сотрудникам.

Рассмотрим основные положения теории человеческого капитала применительно к горнодобывающему предприятию, так

как в литературе существует множество различных определений понятия «человеческий капитал».

Одно из наиболее полных определений: «Человеческий капитал - это сформированные в результате инвестиций и накопленные человеком определенный запас здоровья, знания, навыки, способности, мотивации, которые ведут к росту квалификации работника, целесообразно используются в той или иной сфере общественного воспроизводства, содействуют росту производительности и качества его труда и тем самым ведут к росту заработков данного человека» [3].

Экономисты, при определении понятия «человеческий капитал» с позиции экономической оценки, его способностей, дают следующее определение: величина человеческого капитала, есть приведенная к данному моменту, посредством дисконтирования, сумма всех ожидаемых доходов от труда.

Особенности заключаются в том, что человеческий капитал отличается от физического капитала по степени ликвидности, так как не отделим от его носителя - живой человеческой личности. Концепция «человеческого капитала» признает своей целью привлечение и развитие более качественного в профессиональном плане работника и раскрытие его потенциальных возможностей.

Эффективное управление развитием человеческого капитала горных предприятий предусматривает:

• Во-первых, осознание необходимости и приоритета развития человеческого капитала — интеллектуального потенциала как важного стратегического ресурса и фактора конкурентоспособности.

• Во-вторых, обеспечение качества подготовки специалистов в учебных заведениях до уровня, при котором не требуется повышение первоначальных знаний о содержании деятельности.

• В-третьих, долгосрочное планирование политики управления персоналом (от 10 лет) - формирование собственной стратегии управления развитием человеческого капитала.

Актуальность проблемы формирования и развития человеческого капитала, как механизма эффективного управления трудом на предприятии, обусловлена объективными потребностями современного этапа состояния экономики, спецификой современной ситуации в России, влиянием естественных и демографиче-

ских факторов. Эти обстоятельства требуют принятия комплексных решений, формирующих новые трудовые ресурсы, обеспечивающие устойчивый экономический рост предприятия с одновременным достижением более высокого уровня благосостояния и достойного качества жизни персонала.

Руководство предприятий должно понимать сущность, представлять из чего складывается человеческий капитал конкретного предприятия, уметь определять его специфическую структуру, осуществлять целенаправленный выбор стратегических объектов инвестирования в развитие трудового потенциала. В противном случае, если менеджеры не воспринимают человеческий капитал, как объект управления, не могут целенаправленно формировать и наращивать его в организации — решения в данной области не будут системными, а управление достаточно эффективным. Отметим, что здесь очень важно различать понятия «капитал» и «потенциал». Наличие стоимостного эквивалента создаваемых индивидом объектов является признаком того, что свойства и навыки индивида являются именно капиталом, а если этого нет, то можно говорить только о наличии некоего потенциала. Чтобы стать капиталом, знания, умения и навыки работника должны быть способны создавать стоимость и соответственно должны быть так или иначе оценены, то есть потенциал должен быть реализован и получить свою стоимостную оценку.

Таким образом, человеческий капитал предприятия - это совокупность востребованных знаний, навыков, умений персонала, посредством которых предприятие реализует и совершенствует свои цели. В данном случае предприятие выступает активным субъектом управления, который заинтересован в выстраивании оптимальной для себя структуры человеческого капитала, целенаправленном наращивании коллективных знаний, навыков и умений и соответствующем инвестировании в процесс их накопления и совершенствования. Если предприятие выступает как инвестор, то в этом случае оно, как правило, претендует на использование этих знаний, навыков и умений в течение определенного времени.

Необходимо отметить, что вследствие недостаточной разработанности методов и несовершенства практики оценки стоимо-

сти человеческих ресурсов, затрат на их создание и воспроизводство, а также тарифов за использование, влияние человеческого фактора недостаточно учитывается при выработке управленческих решений в различных направлениях деятельности горного предприятия. Отсутствие методик, корпоративных регламентов по анализу динамики, оценке инвестиций в человеческий капитал затрудняет определение интегральной доходности, которая возрастает со временем, так как человеческий капитал — интенсивный фактор развития экономики предприятия на который не распространяется закон убывающей отдачи при верно выбранной стратегии. Сложности измерения человеческого потенциала, которое тождественно задаче измерения всей человеческой деятельности, по определению являющейся трудновыполнимой показывают, что не все компании в настоящее время способны эффективно реализовать управленческие функции в данном направлении. Правильная оценка человеческого капитала дает объективную оценку всего капитала горного предприятия. Задача любого руководителя — удержать ценного работника на предприятии. Для того, чтобы потенциал работников превратился в человеческий капитал предприятия и действительно стал основой его устойчивости, эффективного развития, специалисты по управлению персоналом должны уметь проводить анализ, формирование и оценку человеческого капитала, как отдельных сотрудников, так и предприятия в целом. С этой целью кадровые службы преобразуются в службы человеческих ресурсов и функциональные задачи служб управления персоналом трансформируются с учетом предметной определенности. Управление и планирование человеческих ресурсов, как капитала предприятия приобретает долговременный характер и становится одним из ведущих направлений стратегического управления шахты или разреза.

В современной практике, используя инновации в управлении персоналом, могут активно применяться следующие зарубежные методики:

• MBO (от англ. Management by objectives) — система оценки персонала по показателю результативности (управление по целям).

• BSC (от англ. Balanced scored card) - система оценки по показателю эффективности (сбалансированная система показателей).

• KPI (от англ. Key performance indicator) — система ключевых показателей эффективности;

• TQM - система оценки по показателю качества (система управления качеством).

• Система грейдов (от англ. grading — классификация, сортировка, упорядочивание) — позиционирование должностей, то есть распределение их в иерархической структуре предприятия в соответствии с ценностью данной позиции для предприятия.

• МВО — это метод планирования, предусматривающий определение руководителями и сотрудниками целей (для каждого отдела, проекта и работника), используемых для наблюдения за последующими результатами деятельности организации.

В связи с тем, что повышение конкурентоспособности персонала является важным условием эффективной хозяйственной деятельности любого горного предприятия, система образования может стать одним из главных факторов сохранения и развития человеческого капитала, и здесь основную роль должны играть вузы.

Основополагающим является развитие системы открытости образования к внешним запросам — необходимо четко отслеживать потребности предприятий в определенных кадрах, не допуская дублирования отдельных направлений подготовки, то есть набор специальностей для каждого региона должен быть свой — в зависимости от имеющихся потребностей.

Для решения этой проблемы необходимо:

• активизировать интеграцию процесса развития университетского образования, имея в виду повышение его качества и соответствие требованиям сотрудничества с фундаментальной наукой на приоритетных направлениях развития научно-технической революции;

• повсеместно поддерживать и развивать инновационную ориентацию системы образования;

• рассматривать в качестве главной цели системы образования профориентацию и формирование активной трудоспособной личности, воспитание человека, который хорошо знает профес-

сию, и служение горному делу считает основным долгом своей жизни.

Целесообразно отходить от традиционной для технического вуза узкой специализации, и при подготовке инженерных кадров не упускать вопросы менеджмента персонала, вооружая специалистов основными научными принципами управления горными и техническими процессами и проектами, вместо информативных знаний о технологии и комплексной механизации. Практически во всех развитых странах предприятия реализуют программы обеспечения качества рабочей силы и подготовки специалистов, предусматривающие инвестиции в человеческие ресурсы и кадровую работу, прямые ежегодные затраты на все виды обучения, являющиеся долгосрочным фактором конкурентоспособности и выживания фирмы.

Получение профессионального образования через производственное обучение, профтехучилища, средние и высшие специальные учебные заведения и практика обеспечивают формирование квалификации, трудового капитала — улучшение качества труда работников обеспечивается высоким образовательно-квалификационным уровнем. Следовательно, приоритетным источником экономической динамики предприятия становятся инвестиции в человека. Использование в процессе обучения компе-тентностного подхода, при котором каждое обучающее мероприятие должно фиксировать целевые для горного дела навыки, компетенции или специфическое свойство характера, подлежащее освоению работниками, а также создание системы обратной связи: « предприятие (выпускник) - вуз», которая позволяет оценивать изменения в практической деятельности и результативность выпускников, оперативно корректировать учебные планы и образовательные программы, без сомнения существенно повысит эффективность и качество образования, являющееся содержанием человеческого капитала.

Представляется целесообразным выделить понятие «Управление знаниями» (англ. Knowledge management) — это методология, направленная на повышение уровня конкурентоспособности и защищенности компании за счет использования полного набора инструментов охраны, управления и экономики нематериальных активов предприятия. Данная функция предусматривает реализа-

цию стратегий, направленных на своевременное предоставление нужных знаний тем работникам компании, которым эти знания необходимы для того, чтобы повысить эффективность деятельности предприятия.

Все вышеизложенное показывает, что горнодобывающие предприятия сталкиваются с различными непростыми вопросами в управлении трудом и собственными человеческими ресурсами, а, главное, существует проблема, понимания того, как оценить продуктивность применяемых сегодня подходов при решении вопросов управления трудом на предприятии?; какие подходы реально приведут к повышению эффективности систем управления человеческими ресурсами, как капиталом предприятия?

Для решения рассмотренных проблем требуется осуществить мероприятия, которые прямо или косвенно будут способствовать повышению эффективности управления трудом в компании, основным из которых по нашему мнению является необходимость формирования системы взаимовыгодного сотрудничества горных предприятий и учреждений отраслевой науки и профессионального образования для решения следующих задач:

• проведения научных исследований, выявления и обобщения современных специфических проблем управления трудом и формулировки наиболее эффективных подходов к их решению на конкретном горнодобывающем предприятии;

• оказания консультационных услуг в области управления персоналом и обучения специалистов современным технологиям в сфере управления человеческим капиталом, включая прозрачные системы оценки персонала, учитывающие реальный вклад работника в достижение текущих и перспективных целей горнодобывающего предприятия

• формирования мероприятий по адаптации инновационного российского и зарубежного опыта в области решения проблем по управлению трудом, в том числе использования трудового потенциала для условий конкретного региона и предприятия;

• подготовки методических указаний для расчета основных показателей управления человеческим капиталом для горнодобывающей отрасли хозяйства России с учетом её специфики, предназначенных для эффективного осуществления кадровой полити-

ки, совершенствования учета и анализа экономики персонала предприятия;

• системного предоставления рабочих мест для прохождения практики студентами учебных заведений, позволяющего осуществлять привлечение новых сотрудников и обновление персонала предприятия на принципах стратегического менеджмента;

• разработки и внедрения индивидуальных программ обучения персонала на предприятии с использованием программно-целевого подход в определении функций работников;

• широкого и разнообразного использования информационно- коммуникационных технологий в деятельности предприятий, способствующих более детальному информированию менеджеров и сотрудников о процессе реализации запланированных тактических и стратегических целей, инновационных методах и механизмах управления трудом.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Изотова Е.Н. Управление развитием интеллектуального потенциала отечественных и зарубежных компаний // Вестник МГОУ. Экономика. - 2011. - Июнь. - С. 20-23.

2. Смирнова М.А. От управления персоналом и управления человеческими ресурсами к управлению человеческим капиталом при помощи инноваций // Сборник материалов по итогам Третьей международной научно-практической онлайн-конференции, Москва, 27-30 июля 2011 года / Под общей редакцией профессора О. Н. Мельникова. - М.: Креативная экономика, 2011. - 496 с.: ил. — с. 456-470. — http://www.creativeconomy.ru/articles/22155/

3. Прохоров М.Д. Проблема управления человеческим капиталом // «Вестник Европы» 2011, №31-32.

4. Голованова Е.Н. Управление человеческим капиталом в условия инновационных преобразований и понятие его инновационной готовности // Креативная экономика. — 2012. — № 6 (66).

5. Киреева А.Ю. Управление человеческим капиталом фирм// Креативная экономика. — 2011. — № 11 (59).

6. Мансуров Р. Внедрение грейдинга в промышленной компании», «Управление персоналом. — № 14, 2009 http://www.top-personal.ru/issue.html? 2106.

УДК 622: 550.380 © Н.Г. Шкабарня, Г.Н. Шкабарня,

Б.Г. Саксин, В.А. Смолин, 2013

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТОМОГРАФИИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ УЧАСТКОВ ПРИМОРСКОГО КРАЯ

Рассмотрены вопросы использования методов электрической томографии для изучения геологического строения и количественной оценки параметров залегания угольных пластов и вмещающих пород. Эту методику можно рассматривать как многоразносное профилирование или как систему зондирований с частым шагом по профилю. Количественная интерпретация матриц позволила определить мощности и истинные удельные сопротивления угольной толщи и вмещающих пород. Построены окончательные геоэлектрические разрезы, на которых видна закономерность изменения удельных сопротивлений на глубину и по профилям.

Ключевые слова: электрическая томография, угольные месторождения, геоэлектрические разрезы, мониторинг карьерных снов.

Известно, что угледобывающая промышленность Дальнего Востока ориентирована на строительство крупных шахт и разрезов с объемами добычи более 5 млн т [1]. Для обеспечения возросших потребностей региона в угле необходима разведка флангов известных и новых месторождений, в том числе с ограниченными запасами, которые редко изучались на поисково-оценочной стадии и детально не разведывались.

На данном этапе повышенные требования к изучению сложного структурного строения угленосных бассейнов при экономии средств на дорогостоящее бурение скважин не могут быть решены без внедрения современных технологий геофизических работ [2].

Новые многоэлектродные системы наблюдений метода сопротивлений при размещении большого количества (до нескольких сотен) электродов на дневной поверхности, управляемые полевым компьютером, позволили перейти от редких электрических зондирований к плотным системам наблюдений с многократным использованием каждого электрода в процессе измерений. Электрическая томография позволила объединить модификации метода сопротивления. Эту методику можно рассматривать как многоразносное

профилирование или как систему зондирований с частым шагом по профилю. Накопление результатов измерений параметров электрического поля плотной системы наблюдений по каждому электроду установки позволяет снизить эквивалентность изучаемых моделей, и в результате интерпретации получить достоверные геоэлектрические, а затем и структурно-тектонические разрезы.

Основой для применения электрической томографией являются структурные особенности угольных месторождений и отличие угольных толщ по электрическим свойствам от вмещающих пород. Такие условия благоприятствуют применению методов вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) для изучения условий залегания угольных пластов, вмещающих пород и покровных отложений. Наиболее уверенно пласты каменного и бурого угля с удельными сопротивлениями в диапазонах 700-1500 Омм и 50-240 Омм соответственно выделяются среди аргиллитов и алевролитов (20-100 Омм). Среди песчаников (80-800 Омм) эти пласты выделяются хуже.

Опытно-методические работы с целью выяснения возможностей электрической томографии при детальном изучении структурно-тектонического строения участков, оползневых процессов на бортах и определения выходов угольных пластов на поверхность были проведены в пределах Павловского и Бикинского бу-роугольных месторождений, а также на углеперспективном участке Раздольненского бассейна. Работы проводились на профилях, с равномерным расположением через 2-4 м от 60 до 100 электродов на каждую расстановку и с переключением их таким образом, что измерение параметров поля соответствовало установке Веннера.

Проведенные исследования углеперспективного участка в комплексе с бурением пяти скважин позволили детально проследить геологическое строение до глубины 30 м, а на отдельных участках -до 50 м. Были выделены поверхностные и промежуточные горизонты с мощностями от 5 м и более, отличающиеся по удельному сопротивлению от соседних в два и более раз. Блоковое строение района представляло значительные трудности при выделении горизонтов. Достоверная привязка электрических горизонтов и установление зависимостей удельного сопротивления от литологического состава пород была осуществлена с помощью скважин. Достигнутая детальность исследования стала возможной благодаря плотной системе наблюденных параметров электрического поля.

Исследования в большем объеме с целью картирования поверхности фундамента на бортах впадины и определения выходов угольных пластов под четвертичные отложения проводились на участках Бикинского буроугольного месторождения. Здесь также использовалось равномерное расположение до 100 электродов в каждой расстановке с опросом по установке Веннера. Для полевых работ выбраны следующие методические приёмы: программный опрос установки Венера, прямоугольный питающий сигнал, три измерения на каждом разносе с длительностью 1 сек, расстояние между соседними электродами по профилю 4 м.

В результате интерпретации цифровых матриц построены геоэлектрические разрезы, на которых уверенно выделяется кровля коры выветривания фундамента. Она прослежена на глубинах от 8 м и более. На профилях вдоль бортов депрессии кровля имеет плавный характер, а в направлении к мульде - более изрезанные формы с локальными прогибами и поднятиями. Удельные сопротивления пород изменяются в диапазоне 90-120 Омм. На отдельных участках разреза выделяются водонасыщенные отложения коры выветривания с низкими сопротивлениями до 50 Омм. По расположению водонасыщенных пород можно определить направления движения подземных вод. Мощность коры выветривания превышает 35 м.

На участке выходов угольных пластов осадочные отложения кайнозойского возраста, включающие три группы угольных пластов, залегают с резким угловым несогласием на образованиях фундамента. Мощность кайнозойских отложений здесь не превышает 150 м. Структура угольных пластов осложнена флексурообразными перегибами и разрывными нарушениями сбросового характера. Местами общая мощность угольной толщи увеличивается до 40 м. Вмещающие отложения представлены алевролитами, аргиллитами, песчаниками. Четвертичные отложения включают глины, суглинки, пески, а в древних руслах рек - галечники и пески с гравием.

В процессе обработки цифровых матриц вначале были построены разрезы кажущихся сопротивлений, которые дали общее представление об изменениях электрических свойств по профилю и на глубину. Количественная интерпретация матриц с помощью программ, с использованием априорной геолого-геофизической информации и результатов анализа математического моделирования электрического поля с предварительными геометрическими и электрическими параметрами позволили определить мощ-

ности и истинные удельные сопротивления угольной толщи и вмещающих пород. Кроме того, в результате анализа разработаны фоновые геоэлектрические разрезы по профилям, которые дали возможность исключить эквивалентные решения. В итоге построены окончательные геоэлектрические разрезы, на которых видна закономерность изменения удельных сопротивлений на глубину и по профилям. Заверочное бурение скважин подтвердило сложное залегание выходов угольных пластов под четвертичными отложениями. Недостатком предлагаемой технологии является относительно малая глубина исследований.

При оценке оползневых процессов на трассе угольного разреза (Бикинское месторождение) после выполнения полевых работ и интерпретации материалов были построены 24 геолого-геофизических разреза на площади оползневых массивов, на которых видны условия и характер залегания ослабленных слоев и изменение их электрических параметров и протяженности во времени [3].

Дальнейшее совершенствование метода электрической томографии связано с разработкой методики полевых работ с системой наблюдения «скважина-поверхность» для повышения глубины исследования, созданием эффективных алгоритмов и программного обеспечения для обработки и интерпретации цифровых матриц с построением геоэлектрических и петрофизических моделей. Новая технология может заменить применяемые методы вертикального электрического зондирования и электрического профилирования и резко сократить количество дорогостоящих скважин при разведке угольных месторождений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кузнецова Г.А., Васянович Ю.В. Угольная промышленность Дальневосточного округа: ретроспективы, современное состояние, прогноз инновационного развития. - Владивосток: изд. дом ДВФУ, 2007. — 228 с.

2. Шкабарня Г.Н., Шкабарня Н.Г. Обоснование новой технологии электрической томографии для разведки угольных месторождений // Горный инф. — аналитических бюллетень. - М.: Мир горной книги, выпуск 9 «Дальний Восток». 2007. — С. 377-390.

3. Шкабарня Г. Н., Шкабарня Н. Г. Оценка структурной модели оползневых откосов угольных разрезов с помощью электрической томографии // Горный инф. — аналитических бюллетень. - М.: Мир горной книги, выпуск 4 «Дальний Восток-1», 2009. — С. 88-98.

УДК 622.274: 622.342

© Г. А. Курсакин, А.А. Фаткулин, В.Н. Макишин, А.В. Жуков, 2013

ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ РАЗВИТИЯ ГЕОТЕХНОЛОГИИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ ЖИЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Рассмотрены особенности параметров и условий залегания жильных месторождений, необходимость учёта которых возникает в процессе принятия решений по совершенствованию и развитию геотехнологии подземной разработки. Дано теоретическое обоснование принципов развития и совершенствования геотехнологии на основе использования общих положений теории принятия решений и оценок результатов экспериментальных и промышленных работ на ряде рудников.

Ключевые слова: жильные месторождения, геотехнология, рудники, подземная разработка месторождений.

В Дальневосточном регионе России значительная часть запасов цветных, драгоценных и редких металлов заключена в месторождениях жильного типа, которые обычно отличаются выраженными индивидуальными геологическими особенностями, а также разнообразием и невыдержанностью параметров залегания рудных тел, а иногда — проявлением неблагоприятных горногеологических факторов, осложняющих выбор геотехнологии подземной разработки.

Определение рудной жилы — протяжённое по простиранию и падению рудное тело, образованное в результате выполнения трещинной полости рудным минеральным веществом или горной породой (в последнем случае жилу называют дайкой), либо в результате метасоматического замещения горных пород вдоль трещин минеральным веществом, — допускает проявление двойственных морфологических признаков. С одной стороны, рудные жилы приурочены к системам дорудных трещин, что предопределило наличие свойств линейности и протяжённости, с другой стороны — форма и параметры жил были подчинены сложной природе геологических процессов трещинообразова-ния массива горных пород, что обусловило сложность и изменчивость форм и элементов залегания жил, дополняемых пост-

рудными тектоническими и другими процессами. Существуют классификации многообразных форм рудных жил, но, как показал опыт [1, 2 и др.], с точки зрения анализа и выбора технологии разработки нет необходимости в чрезмерной детализации морфологических типов жил.

С позиций проектирования технологии подземной разработки и управления горными работами подобные месторождения зачастую могут относиться к довольно сложным геологическим объектам, что вызывает необходимость обобщения опыта их освоения и разработки теоретических представлений о развитии геотехнологии с формулированием предполагаемых общих принципов принятия технических и технологических решений в весьма ответственном процессе выбора и обоснования геотехнологии.

Известно [2], что технологические решения как элемент научно-технического обеспечения геотехнологии принимаются на различных этапах освоения месторождений (изучения, проектирования, отработки), при различном научно-техническом уровне исходных данных и имеют различное предназначение по времени использования (текущее или перспективное). Принятие их должно подчиняться определенным принципам, иметь теоретическое и экспериментальное (в том числе — в производственных условиях) обоснование и инженерное обеспечение.

Методология принятий решений известна [3]. В частности, она включает в себя следующие этапы: 1 — постановку цели; 2

— разработку альтернатив (способов достижения цели); 3 — учёт существенных факторов. Для принятия решений по проектированию и планированию горнодобывающего производства наибольшую трудность (и ценность) представляет сам процесс разработки альтернатив ввиду ограниченных возможностей горной техники и технологии. Поэтому правомерно считается [4], что процесс проектирования и планирования сложного горнодобывающего производства может быть представлен в виде недетерминированного алгоритма, в котором возникающие на каждом этапе неопределенности разрешаются специалистом, выполняющим или координирующим работы и исследования.

Один из существующих методов формирования альтернатив

— морфологический — предполагает представление каждой альтернативы в виде составных частей (компонент), на которые ус-

ловно разделена альтернатива и которыми могут быть как некоторые измеряемые параметры, так и отдельные структурные части альтернативы. Применительно к структуре геотехнологии подземной разработки этот подход дает основание принять и далее рассматривать следующие её компоненты: 1 — конструкцию выемочных единиц и расположенных в ней горных выработок; 2 — вид и режимы технологических процессов добычи руды; 3 — применяемую технику и её параметры. Изменения указанных компонент, очевидно, могут или должны приводить к изменению состояния (физического, технологического) альтернативы (структуры и свойств технологии).

Отправной базой формирования исходных альтернатив для принятия технологических решений являются либо известный практический опыт, либо результаты целенаправленно проводимых научных исследований. Очевидно, что использование «готовых» альтернатив возможно лишь в группе технологических решений, относящихся к текущей деятельности или к ближайшей перспективе развития производства. В этом случае их методическое обоснование может заключаться либо в последовательном использовании (апробации и варьировании) известных альтернатив (наиболее простой уровень), либо в переходе на более высокий уровень — комбинирование альтернатив, либо в разработке решений специального вида — компенсирующих отрицательное влияние какого-либо фактора.

Рассмотрим возможность формализации теоретических представлений о целенаправленных изменениях геотехнологии на различных этапах её функционирования: А — развития геотехнологии на перспективу; Б — изменения (совершенствования) геотехнологии для решения текущих проблем.

А. Принятие решений по обоснованию направлений развития геотехнологии в отдалённой перспективе.

Решение перспективных вопросов требует привлечения прогностических методов. Плодотворной идеей здесь может быть предложенное [5] разделение подходов к пониманию научно-технического прогресса на экономико-математический и технологический. Экономико-математический подход базируется на использовании производственных функций, технологический — на понятии «технологическая структура». Технологическим про-

грессом считается переход («поворот») технологической структуры от существующей Хг к новой Хт :

Хт = Хг + Л-е,

где Л — скаляр «шаг сдвига», (Л > 0 ); е — единичный вектор, указывающий направление технологического сдвига (вектор направления).

При этом изменении увеличивается значение функции качества и структуры по сравнению с исходным её значением:

и ( Хт ) > и ( Хг ),

что достигается более экономичным использованием ресурсов (трудовых или энергетических или материальных и др.): Ят <Яг .

Результаты определения параметров и направлений развития технологической структуры применительно к разработке золоторудных жильных месторождений [2], основанные на анализе патентно-технической информации, представлены в табл. 1.

Установленный (см. табл. 1), первый (основной) вектор направления развития е i показывает на необходимость перехода

к сплошной выемке по простиранию с изменением конструкции (вида) выемочной единицы — к выемочному столбу взамен очистного блока. Количественно (шаг сдвига Л1) это выражается в изменении длины выемочного участка по простиранию почти на порядок: от нескольких десятков до нескольких сотен метров. Разумеется, такую рекомендацию нужно понимать как тенденцию рационального направления развития, не сдерживаемую какими-либо горно-геологическими или горнотехническими ограничениями.

Второй вектор е 2 представляет собой изменения, относящиеся к основному технологическому процессу (управлению состоянием выработанного пространства в выемочном участке) — переходу от открытого очистного пространства либо от заполнения его отбитой (магазинированной) рудой к заполнению закладочным материалом (или к временному заполнению уплотненной

Развитие структуры технологии разработки

Компоненты Параметры структуры:

структуры существующей новой

Вектор е0 Шаг Х0 Вектор е1 Шаг X,

1. Конструкция выемоч- Очистной блок (по- Длина 40-60 м Выемочный участок Длина 60-300

ной единицы блочная выемка) (сплошная выемка) м

(вид выемки)

2. Технологический про- Открытое или за- Плотность заполни- Заполняемое временно Плотность

цесс управления горным полняемое магази- теля: низкая неподвижной магази- заполнителя:

давлением, характери- нированнои рудой нированнои рудой или высокая

зующий состояние выработанного пространства закладочным материалом

3. Технические средства Стационарные Пе- Способность к пе- Передвижные Способность

добычи руды реставные ремещению средств: Самоходные (мобиль- к перемеще-

отсутствует либо ные) нию: имеется

достигается пере- либо достига-

становкой ется передвижкой

магазинированной рудой, что реализовывается путем применения соответствующих вариантов систем разработки [2]); соответствующий шаг сдвига Л 2 — изменение характеристик заполняющего выработанное пространства геоматериала (плотности, несущей способности). Третий вектор е 3 — составляющая технологической структуры, относящаяся к технике, — переход к самоходной технике (в том числе на пневмошинном ходу); соответствующий шаг сдвига Л 3 — характеризует основной параметр

этой техники (мобильность).

Таким образом, основной принцип прогрессивного развития технологии разработки жильных месторождений в ближайшей перспективе состоит во включении в неё всех одновременно или раздельно следующих основных элементов технологической структуры: выемочных участков по простиранию, закладочного материала или временно неподвижной магазинированной руды, нерудных междублоковых целиков, малогабаритной самоходной техники.

Б. Решение текущих задач повышения эффективности и безопасности технологии разработки.

Решение основывается, прежде всего, на обоснованиях и выборе систем разработки из уже известных вариантов, что является проблемой, в конечном счете, экономической. Выбор же конкретного варианта системы разработки, обоснование конструктивного его исполнения, а также оперативное внесение в него необходимых корректив в связи с изменением горно-геологических условий — все эти процедуры сильно зависят от таких неформальных факторов как опыт и традиции проектировщиков и производственников. Но и в этом случае принятие наиболее эффективных технологических решений должно основываться на представлениях о влиянии на них горно-геологических факторов. В частности, ниже кратко рассмотрено влияние на технологические решения следующих основных параметров залегания рудных жил — мощности, угла падения и их изменчивости, а также фактора устойчивости рудовмещающих пород. Эффективность принимаемых решений оценивалась на основании результатов анализа длительного опыта работы рудников Дальневосточного региона и проводимых на них предпроектных, эксперименталь-

ных и опытно-промышленных НИР. Рассмотрим подробнее влияние следующих основных для жильных месторождений горно-геологических факторов:

1. Мощность рудных тел (изменяющаяся в пределах месторождения). Данный параметр оказывает существенное влияние на выбор и показатели способа отбойки (шпурами или скважинами), а, следовательно, и на выбор системы разработки: с магазиниро-ванием или с закладкой (технологии, характеризующиеся бурением шпуров из очистного пространства), подэтажными штреками или подэтажным обрушением (бурение скважин из нарезных выработок). Граница перехода от способа отбойки шпурами к отбойке скважинами в основном определяется предельной шириной незакреплённой очистной выработки и составляет обычно 3-4 м. В устойчивых породах, допускающих увеличение ширины очистного пространства, область применения системы разработки с магазинированием руды может расширяться до значений мощности 5-6 м. Далее прогрессивно проявляется влияние ограничивающего фактора — образования опасной для работы персонала щели под висячим боком, не заполненной магазинированной рудой и особенно выраженной при углах падения менее 70°. С уменьшением мощности рудных тел менее 1.5-1 м прогрессивно возрастает значимость негативного фактора разубоживания руды прирезаемыми боковыми породами.

Изменение мощности рудных жил закономерно влияет на технико-экономические показатели применяемой технологии разработки и приводит к необходимости перехода на иную (по отношению к применяемой) технологию либо при достижении границы её неэффективности (не очень четко выраженной), либо при возникновении неблагоприятного по условиям безопасности фактора (упомянутая недостаточная устойчивость незакрепленной очистной выработки); собственно сам переход от одной технологии к другой при изменении этого параметра не является проблематичным.

2. Сложность морфологии рудных жил (наличие раздувов и пережимов). Выбор между способами отбойки шпурами или скважинами при разработке морфологически сложных крутопадающих маломощных (менее 3 м) жил обычно решается в пользу шпурового метода. Отбойка сложных рудных жил средней мощ-

ности скважинами диаметром 60-105 мм характеризуется целым рядом негативных последствий, в связи с чем может оказаться более предпочтительным рассмотрение известных вариантов систем разработки с комбинированным способом отбойки (с отбойкой камерного запаса и шпурами, и скважинами). В случае же принятой на месторождении системы разработки с закладкой вопрос о необходимости обоснования дополнительной технологии не возникает.

То есть, такие горно-геологические факторы как изменчивость мощности и сложность морфологии рудных жил не создают серьезных проблем для обоснования вариантов систем разработки. При необходимости вопрос реализации наиболее подходящей технологии достаточно просто решается путем комбинации технологий, принятых для смежных диапазонов мощности рудных жил.

3. Угол падения рудных тел (изменяющийся в пределах месторождения). Влияние угла падения на технологию разработки проявляется главным образом через технологические процессы выпуска-доставки руды и поддержания выработанного пространства. Условия выполнения технологических процессов при крутом залегании рудных жил (при системах разработки с магазини-рованием руды, подэтажными штреками) улучшаются, а при изменении угла их падения до наклонного — ухудшаются, вплоть до необходимости перехода на другие, характеризующиеся более низкими технико-экономическими показателями (ТЭП) системы разработки: с распорной крепью, подэтажным обрушением, камерно-столбовую. Так, в рудных жилах малой мощности переход от крутого к наклонному и к пологому залеганию сопровождается довольно заметным изменением технико-экономических показателей — ухудшением их на 30-50 %.

Другая выявленная особенность влияния широкого диапазона углов падения рудных жил — необходимость соответствующего расширения номенклатуры применяемых вариантов систем разработки. Так, при отработке только крутопадающих рудных жил достаточно одного-двух вариантов, а при отработке дополнительно наклонных и пологих — необходимо удвоение или утроение их числа. Наиболее затруднителен выбор эффективных вариантов систем разработки в диапазоне углов падения 30-55°,

особенно в рудных телах средней мощности, а технико-экономические показатели их имеют большую вариацию и в целом низки (основные показатели при переходе от крутого к наклонному залеганию ухудшаются в 1.5-2 раза за счёт резкого возрастания объёма горно-подготовительных и нарезных работ, а также потерь отбитой руды на лежачем боку).

Отработка на месторождении одновременно рудных жил различного залегания (крутых, наклонных, пологих), более существенно по сравнению с предыдущей группой параметров залегания усложняет процесс принятия решений при выборе технологии разработки.

4. Изменчивость угла падения и направления рудных жил (в очистном блоке). Необходимость учёта этих параметров возникает при обосновании технологии разработки в пределах отдельного выемочного участка (очистного блока).

В случаях крайне высокой степени изменчивости угла падения в пределах этажа известны следующие принципы принятия решений при выборе технологии разработки: комбинирование известных вариантов систем разработки в пределах очистного блока, нарезка дополнительных доставочных горизонтов, установление строго определенной последовательности отработки отдельных участков очистного блока.

С изменчивостью же направления залегания (по простиранию) рудных жил приходится считаться при использовании в подготовительно-нарезных и очистных выработках скреперной доставки. В случае невыдержанности прямолинейного направления по простиранию на длине жилы 30-50 м этот параметр залегания может ограничивать длину очистного блока, либо приводить к необходимости изменения системы разработки.

Изменчивость угла падения и невыдержанность направления по простиранию приводят к необходимости существенного изменения параметров конструктивных элементов систем разработки, либо к необходимости комбинирования вариантов систем разработки в пределах выемочного участка, т.е. — применения в одном очистном блоке нескольких (двух-трёх) вариантов систем разработки.

5. Устойчивость обнажений массива рудовмещающих пород. Высокая устойчивость массива — очевидное полезное его

свойство, предопределяющее возможность применения наиболее эффективных систем и технологии разработки. Устойчивость массива жильных месторождений существенно различна и может изменяться в процессе развития эксплуатационных работ. При снижении устойчивости массива или усилении проявлений горного давления в процессе отработки запасов на действующем руднике (из-за изменения горно-геологических или горнотехнических условий разработки), либо при вовлечении в отработку новых запасов (месторождений, участков, отдельных рудных тел), залегающих в малоустойчивых или неустойчивых массивах,

— во всех подобных случаях возникает необходимость принятия особых технологических решений, названных компенсирующими (табл. 2).

Основное назначение компенсирующих решений — уменьшение отрицательного влияния фактора снижения устойчивости массива горных пород. Такой подход не совсем очевиден, поскольку общепринятая нормативная оценка соответствия технологии разработки горно-геологическим условиям (в том числе — устойчивости пород) — чересчур категорична: «соответствует» или «не соответствует» — и не даёт ответа на вопрос, как поступать в различных случаях появления и развития тенденций изменения горно-геологических условий разработки, в данном случае

— снижения устойчивости массива горных пород.

Из табл. 2 видно, что обоснованная (результатами НИР, практикой работы рудников) и рекомендуемая последовательность компенсирующих технологических решений подчиняется определенному общему принципу: от изменения только параметров системы разработки к изменению конструктивного её исполнения и, наконец, к замене технологических процессов и технических средств добычи руды и собственно системы разработки. Рациональность этого принципа была подтверждена работой горнодобывающих предприятий в усложняющихся горно-геологических условиях разработки в период реализации указанных решений.

Выполненная по обобщённым наблюдательным данным качественная оценка влияния рассмотренных параметров залегания и факторов на принимаемые решения по обоснованию и изменению вариантов технологии разработки схематично представлена в табл. 3.

Схема последовательной разработки компенсирующих технологических решений в условиях проявления фактора прогрессирующего снижения устойчивости обнажений массива рудовмещающих пород

Последствия проявления фактора при применяемой технологии

Этап

Содержание технологических решений

Компоненты структуры техно-логии разработки:

К

П

Вариант реализации технологических решений (на примере золотодобывающих _рудников)_

Снижение ТЭП ниже проектного или планового уровня

Возникновение опасных условий труда. Существенное (до 50-60 %) локальное снижение ТЭП.

Невозможность выполнения отдельных технологических процессов

Полное несоответствие применяемой технологии разработки горно-геоло-гическим и горно-техническим условиям

I. Оптимизационный Изменение параметров систем разработки и технологических процессов

II. Конструктивно-техно-логический

Изменение конструктивного исполнения варианта системы разработки.

Ш. Технологический Изменение варианта системы разработки. Замена или введение других технологических процессов. IV. Технико-технологичес-кий Изменение системы разработки. Замена технологических процессов и технических средств.

Корректировка параметров конструктивных элементов и технологических процессов базовых систем разработки под-этажными штреками и с мага-зинированием руды. Применение вариантов систем разработки с разделением очистного блока по высоте на 2 подэтажа (варианты подэта-жного магазинирования). Применение вариантов технологии разработки с временно неподвижной магазинирован-ной рудой.

Переход на новые для предприятий системы разработки - по-дэтажным обрушением и с послойной закладкой.

Примечание. Составные части (компоненты) структуры геотехнологии: К — конструктивное исполнение системы разработки; П — технологические процессы добычи руды; Т — технические средства добычи руды. Наличие (+) или отсутствие (-) изменений компонент._

Влияние основных горно-геологических параметров и факторов на вид и сложность технологических решений

Горно-геологические Область влияния Необходимая реакция на изменение факторов:

параметры и факторы факторов принимаемые технологические решения (различного вида и

повышающегося уровня сложности)

Технико- Безопасность Варьирование ва- Комбинирование Компенсирующие

экономические работ риантов техноло- вариантов техно- технологические

показатели разработки гии логии решения

Мощность + - + - -

рудного тела

Изменчивость мощ- - - - + -

ности

Угол падения + ± + - ±

Изменчивость угла + - - + -

падения

Изменчивость на- + - + - -

правления

Устойчивость мас- + + + + +

сива пород

Примечание. Уровень влияния или воздействия: существенный — (+); несущественный — (-), средний -(±)-

Например, можно констатировать (см. табл. 3), что при отработке рудных тел разной мощности (тонких, маломощных, средней мощности) не обнаружено различий по условиям безопасности труда, но имеется существенное различие по влиянию на ТЭП добычных работ. В случае вовлечения горным предприятием в отработку рудных тел широкого диапазона мощностей проблема обоснования технологии разработки может быть решена самым простым способом — варьированием известных (применяемых) вариантов систем разработки, наиболее соответствующих каждому из этих диапазонов мощности. От вида принимаемых технологических решений зависит уровень сложности их реализации в производственных условиях [6], и в данном случае он возрастает по мере перехода от варьирования вариантов технологии к их комбинированию, и далее к компенсирующим технологическим решениям (что также соответствует возрастанию потенциальных возможностей воздействия этих решений на объект разработки).

Сопоставление влияния остальных указанных факторов показывает (см. табл. 3), что снижение устойчивости массива горных пород приводит к необходимости принятия целого комплекса сложных технологических решений по обоснованию и изменению технологии разработки, т.е. фактор устойчивости обнажений является определяющим в обоснованиях геотехнологии подземной разработки жильных месторождений.

Выводы

1. При существующем уровне развития горнодобывающей техники в качестве одного из общих принципов перспективного развития технологии разработки жильных месторождений теоретически обосновано использование следующих элементов технологической структуры: выемочных участков по простиранию, закладочного материала или временно неподвижной мага-зинированной руды, малогабаритных самоходных добычных машин.

2. В условиях снижения устойчивости обнажений массива горных пород на действующих рудниках рациональные технологические решения подчиняются принципу последовательного

усиления их действия: от изменения параметров конструктивных элементов систем разработки к изменению конструктивного исполнения системы разработки и далее к замене системы разработки.

3. В условиях значительного разнообразия и изменчивости параметров залегания жильных месторождений фактор устойчивости обнажений рудовмещающего массива является определяющим в обоснованиях геотехнологии подземной разработки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Неганов В.П., Коваленко В.И., Зайцев Б.М. и др. Технология разработки золоторудных месторождений. - М.: Недра, 1995. - 336 с.

2. Курсакин Г.А. Технология разработки золоторудных жильных месторождений. - Владивосток: Дальнаука, 2002. - 239 с.

3. Дж. Диксон. Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений / Пер. с англ. - М.: Мир, 1969. - 440 с.

4. Кортелев О.Б. и др. Поиск и поддержка принятия решений в горном деле // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 1992. - № 3. - С. 85-95.

5. Павлов В.Н. Технологический прогресс и полезность средств производства. - Новосибирск: Наука, 1987. - 156 с.

6. Рассказов И.Ю., Курсакин Г.А., Потапчук М.И., Мирошников

B.И., Фрейдин А.М., Осадчий С.П. Геомеханическая оценка технологии разработки глубоких горизонтов месторождения Южное // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2012. - № 5.

C. 125-135.

УДК 622.342.1

© В.С. Литвинцев, А.А. Фаткулин, В.Н. Макишин, Г.П. Пономарчук, Р.С. Серый, В .В. Нечаев, 2013

НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ОСВОЕНИЯ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

Приведены результаты исследований по развитию технологий разработки и обогащения песков глубокозалегающих и техногенных россыпных месторождений

Ключевые слова: природные глубокозалегающие и техногенные россыпные месторождения, способы и технологии разработки и обогащения песков россыпей

В Дальневосточном Федеральном Округе (ДФО) добыча золота в 2013 году составила свыше 118 тонн (без ЕАО и Сахалинской области), причем из рудных месторождений добыто 68 %, из россыпей - 32 % от общей добычи. Только в Магаданской области и Республике Саха (Якутия) добыча золота из россыпей превысила 50 % (68 и 54 % соответственно) [1]. Как оценивать этот результат, и каковы перспективы развития горнодобывающей промышленности и, в том числе, россыпной золотодобычи в ДФО? Несмотря на некоторое увеличение объемов россыпной золотодобычи, вероятнее всего тенденция снижение добычи золота из россыпей в среднесрочной перспективе сохранится, поэтому необходимо активнее вовлекать в эксплуатацию реальные резервы - глубокозалегающие и техногенные россыпные месторождения. Необходимо учитывать ещё один негативный фактор.

По оценке специалистов, в мире наблюдаются тенденции значительного превышения темпов роста производства и потребления минерального сырья и опережающего роста металлоемкости валового мирового продукта над темпами роста численности народонаселения, однако у большинства субъектов ДФО перечень ресурсов экономического роста ограничен, и они в основном связаны с добычей и переработкой полезных ископаемых. Под-

тверждением этому служат значения минерально-сырьевого потенциала ДФО на один квадратный километр территории и на душу населения в процентах от среднего по России, составляющие соответственно 10 и 76 % [2]. Это свидетельствует также и о том, что территория ДФО недостаточно геологически изучена (Орлов В.П., 2013), хотя минерально-сырьевой потенциал ДФО не ниже, чем в среднем по стране.

Снижение россыпной золотодобычи в ряде субъектов ДФО вызывает определенную социально-экономическую напряженность, в первую очередь из-за сокращения числа малых предприятий (с объемом добычи золота до 100 и до 500 кг) и отработки богатых и легкодоступных месторождений. В этих условиях выходом из данной ситуации является создание благоприятных условий для разработки глубокозалегающих и техногенных россыпных месторождений.

Разработка глубокозалегающих россыпей требует значительных капитальных вложений, выполнения большого объема горноподготовительных работ. Одной из причин слабого вовлечения в эксплуатацию глубокозалегающих россыпей является недостаточная эффективность их разработки с применением традиционных технологий - это открытый, комбинированный (открыто-подводный, открыто-подземный) и подземный способы разработки, а также, в основном, это транспортная система на вскрыше торфов. Другой причиной является ухудшение горно-геологических и горнотехнических условий месторождений (усложнение вещественного состава вскрышных пород и вмещающих пород полезного ископаемого - валунистость, глинистость, криогенность и др.).

Освоение глубокозалегающих россыпных месторождений Дальнего Востока на основе ресурсосберегающей концепции, предложенной академиком Трубецким К.Н. [3], возможно путем создания технологий, базирующихся на комплексной оценке пород различного минерального состава, изменении условий залегания минеральных образований, их качества и параметров, сроков формирования и состояния выработанного пространства. Необходимым условием при этом является перевод потенциальных ресурсов в реальные, либо создание новых ресурсов недр в виде хвостохранилищ, водоемов, техногенных месторождений и др.

Также эффективные геотехнологии освоения глубокозале-гающих россыпей должны быть направлены на реализацию тенденций изменения структуры комплекса технологических операций добычи и переработки минерального сырья, в том числе применением новых процессов, обеспечивающих выполнение подготовительных функций для основных процессов, сокращение объемов перерабатываемого материала и сроков их переработки, интенсификация процессов и снижение их ресурсоемкости.

Для современного периода разработки россыпных месторождений характерно многообразие горно-геологических условий, обуславливающее, как правило, необходимость существенного увеличения объемов подготовки и промывки песков на основе использования мощной землеройной техники и промывочных агрегатов высокой единичной мощности, что для многих новых недропользователей весьма затруднительно или даже невозможно из-за финансовых трудностей. Возникают трудности и в обеспечении качественной дезинтеграции песков таких россыпей, что приводит к большим потерям металла. Важным резервом повышения эффективности разработки глу-бокозалегающих россыпей является применение циклично-поточной технологии.

Анализ производственного опыта ряда предприятий, применяющих циклично-поточную технологию, показывает снижение себестоимости работ по сравнению с себестоимостью при использовании автотранспорта на 10-12 %, повышение производительности труда в 1,8-2 раза, уменьшение потребности в автосамосвалах в 2-3 раза.

На территории Нижнего Приамурья в зоне прибортовых частей депрессий простые по строению мелкозалегающие россыпи переходят в глубокозалегающие, сложные по строению объекты (бассейн рр. Дидбиран, Гайфон, Соболиный, Кремень и др.) с разветвленными в плане и в разрезе струями залежей. Основной технологией разработки глубокозалегающих россыпей Орельско-го рудно-россыпного района является комбинированная схема, по которой вскрыша мощной толщи торфов производится бульдо-зерно-автотранспортным комплексом, а промывка песков осуществляется традиционным гидромеханизированным способом на борту разреза с доставкой песков автотранспортом.

Применяемые технические решения хорошо известны и недостаточно эффективны. Основной недостаток цикличной организации работ - неравномерность подачи по массе песков и по Т:Ж на обогатительные устройства, недостаточный уровень дезинтеграции глинистых фракций, что сопровождается значительными потерями металла. Циклично-поточная технология характеризуется полным совмещением во времени всех основных производственных процессов, практически непрерывным извлечением горной массы из забоя и равномерной подачей её на обогатительное оборудование.

Примером инновационного подхода к проблеме освоения глу-бокозалегающих россыпей является проект разработки Верхне-Ныгринской россыпи ЗАО «Светлый» [4]. Общая протяжённость россыпи составляет 2,3 км, средняя ширина - 102 м. Мощность торфов колеблется от 16 до 47 м, в среднем составляет 32 м. Золотоносный пласт связан с аллювиально-элювиальными отложениями и представлен преимущественно галечно-гравийным материалом с глиной и валунами. Проектом обоснована разработка россыпи подводным способом драгой, выполнена оценка двух вариантов технологических схем бестранспортной вскрыши торфов: первый вариант - на базе применяемого на месторождении экскаватора ЭШ-10.70, второй -с использованием специально приобретаемого драглайна ЭШ-20.90. Для сопоставления результатов и выбора наиболее приемлемой технологической схемы графоаналитическим методом определены объёмы вскрышных работ и переэкскавации по вариантам, которые представлены в таблице.

Основные показатели вскрышных работ Верхне-Ныгринской россыпи (ЗАО «Светлый»)

Показатели Вариант ведения вскрышных работ с применением драглайна

ЭШ-10.70 ЭШ-20.90

Объем торфов, тыс. м3 6174 6174

Суммарный объем экскаваторных работ, тыс. м3 10500,4 7627,8

Коэффициент переэкскавации 0,7 0,24

Объем переэкскавации, тыс. м3 4326,4 1453,8

Снижение объема экскаваторных работ, тыс. м3 - 2872,6 (-27,4 %)

Оценка вариантов разработки месторождения показывает:

• для обеспечения полной загрузки мощности драги готовыми к выемке запасами по первому варианту потребуется дополнительный драглайн ЭШ-10.70;

• использование второго варианта, с применением на вскрышных работах экскаватора ЭШ-20.90, сократит объём переэкскавации торфов в целом по месторождению на 66,4 % по сравнению с первым вариантом, при этом коэффициент переэкскавации уменьшится в 2,9 раза.

Таким образом, производство вскрышных работ с применением экскаватора ЭШ-20.90 обеспечивает минимальный объём переэкскавации при высокой производительности драглайна и при полной и равномерной загрузке драги песками.

Нами предлагается несколько направлений применения горного оборудования для циклично-поточных схем разработки глу-бокозалегающих и техногенных россыпей.

А. Вскрышные работы (глубокозалегающие россыпи).

Вариант 1. Роторный экскаватор (шагающий экскаватор) + горизонтальный (слабонаклонный) конвейер (начальный этап) + крутонаклонный конвейер (последующие этапы) + внутреннее или (частично) внешнее отвалообразование + бульдозеры на вспомогательных работах.

Вариант 2. Колесные скреперы, формирующие промежуточный отвал пород вскрыши + экскаватор + горизонтальный (слабонаклонный) конвейер (начальный этап) + крутонаклонный конвейер (последующие этапы) + внутреннее или (частично) внешнее отвалообразование + бульдозеры на вспомогательных работах.

Б. Добычные работы (глубокозалегающие и техногенные россыпи).

Вариант 1. Формирование накопительного отвала песков бульдозером + загрузка песков экскаватором в бункер-питатель + конвейер, подающий пески в скруббер промприбора + стакер, формирующий галечные отвалы.

Вариант 2. Формирование промежуточного отвала песков бульдозером или колесным скрепером + перегрузка песков ковшевым погрузчиком в бункер ленточного конвейера + разгрузка песков конвейером в бункер промприбора.

Вариант 3. Установка стационарного мощного промывочного прибора, на который конвейерами подают пески с двух (или более) объектов техногенных россыпей.

Вариант 4. Конвейерами или автосамосвалами формируется отвальный комплекс техногенных песков, которые экскаватором или погрузчиком подаются на ленточный конвейер, транспортирующий пески в бункер стационарного мощного промывочного прибора.

Известен опыт применения циклично-поточной технологии добычных и вскрышных работ в карьере «Мурунтау» с помощью крутонаклонного конвейерного подъемника (КНК-270) с оптимальным использованием различных видов транспорта в отдельных технологических зонах и этапах развития карьера [5].

На разработке техногенных россыпных месторождений рекомендуется технология предварительного формирования продуктивного пласта россыпи воздействием на горную массу природных и антропогенных процессов [6, 7].

Лабораторные исследования технологических процессов и опытно-промышленные испытания технологии на месторождении р. Болотистый (Хабаровский край) показали хорошие результаты, позволяющие сократить объемы переработки техногенной горной массы. Однако необходимо совершенствовать и процессы обогащения, как на драгах, так и на промывочных приборах.

При открытом способе разработки россыпных месторождений, включая техногенные, наиболее широко применяются гидроэлеваторные промывочные приборы типа ПГШ-11-50, потери золота на которых достигают 25-40 %. Для снижения уровня потерь металла нами предложена модернизация промприбора, включающая установку конического гидрогрохота, подающего на шлюзы пески крупностью минус 15-20 мм, а также включение в технологическую цепь промприбора магнитного сепаратора, отделяющего магнитные фракции.

Расчеты показывают, что извлечение золота мелких классов крупности при установке конического гидрогрохота повышается от 20 до 40 %. Данная конструкция промывочного прибора с головной приставкой не имеет движущихся частей, не требует дополнительных энергозатрат. Содержание тяжелых фракций в россыпях может варьировать от сотых и тысячных долей процента до первых процентов и десятков процентов, оно является одним из важнейших показателей, влияющей на процессы обогащения золота, поэтому предварительное извлечение хотя бы только магнитных и электромагнитных минералов оказывает большое влияние на общие экономические показатели разработки месторождения.

В Институте горного дела ДВО РАН разработана технология комплексного извлечения полезных компонентов из россыпей и реализована на месторождении р. Болотистый на модернизированном промывочном промприборе ПГШ-11-50 с трехстадиаль-ной системой обогащения золотосодержащих песков и магнитной сепарацией. Она заключалась в установке магнитного сепаратора (ПБМ-1200/600) и создания третьей стадии обогащения. Хвосты с основных шлюзов мелкого наполнения (ШМН) гидроэлеватором перекачивались в бункер магнитного сепаратора, магнитные фракции удалялись в специальный бункер, а немагнитные фракции, содержащие золото, - на дополнительный шлюз мелкого наполнения.

Для комплексной оценки эффективности работы промприбора ПГШ-11-50 выполнен анализ выхода тяжелых минералов в концентрат, хвосты шлюзов глубокого наполнения (ШГН) и ШМН. Средний вес отобранных проб составил 50 кг. Проба № 1 - исходные пески, проба № 2 - хвосты ШМН, проба № 3 - хвосты ШГН.

В исходных песках суммарный выход в концентрат магнитных материалов составляет порядка 4,7 кг/м3 (в расчете фракция -2,0+1,0 не учитывалась из за большого количества сростков и низкого удельного веса), а в хвостах ШМН рост содержания магнитных минералов до 74 кг/м3.

Учитывая, что для данного месторождения характерен узкий класс выхода магнитных минералов (-2,0+0,2), то при классификации породы на шлюзах глубокого наполнения по классу в среднем 5 мм, практически весь магнитный материал поступал на ШМН, и в некоторых случаях его концентрация на них достигала 1,5-2 т/м3.

Реализация данной технологии позволит не только повысить извлечение золота на 3-10 % за счет вывода магнетита из процесса обогащения, но и позволит дополнительно извлекать магнитные минералы.

На данном месторождении россыпного золота при работе прибора извлечение магнетита составило 3,7 т/сут. при продолжительности сезона 160 дней составит около 600 т.

Заключение

На основе анализа отечественного и мирового опыта, патентной информации по проблеме освоения глубокозалегающих

россыпей обоснованы основные направления создания инновационных технологий их разработки.

Наиболее эффективными способами разработки глубокоза-легающих россыпей являются подводный способ (дражная технология) и комбинированный (открыто-подводный) на основе дражной технологии в сочетании с применением мощной экскаваторной техники на вскрышных работах.

Повышенное содержание тяжелых магнитных и немагнитных фракций в песках россыпей оказывает существенное влияние на показатели извлечения золота, поэтому предварительное извлечение хотя бы только магнитных и электромагнитных минералов оказывает большое влияние на общие экономические показатели разработки месторождения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Mp://zolotodb.ru/news/10922

2. Орлов В.П. Минерально -сырьевая база и минерально-сырьевой комплекс в экономике северных и восточных регионов // Минеральные ресурсы. Экономика и управление. — № 5. — 2013. — С. 2—5.

3. Трубецкой К.Н., Шапарь А.Г. Малоотходные и ресурсосберегающие технологии при открытой разработке месторождений. - М.: Недра, 1993. - 272 с.

4. Ершов В.А. Совершенствование разработки глубоких россыпей комплексом «экскаватор - драга» // Горная Промышленность. — 2010. -№ 2 (90). - С. 67.

5. Санакулов К.С., Шеметов П. А. Развитие циклично-поточной технологии на основе крутонаклонных конвейеров в глубоких карьерах // Горный журнал. - 2011. - № 8. - С. 34-37.

6. Мамаев Ю.А., Литвинцев В.С., Алексеев В.С. Закономерности процессов формирования техногенных россыпей благородных металлов в современных условиях // Известия Вузов. Горный журнал. — 2011. — № 8.— С. 135-146.

7. Мамаев Ю.А., Литвинцев В.С., Алексеев В.С. Процессы формирования продуктивного пласта техногенных россыпей благородных металлов // Тихоокеанская геология. Т. 31. - 2012. - № 4,— С. 106-112.

УДК 553.981.

© В. Д. Лапшин, А.Н. Гульков, О.О. Щека, А.В. Морозов, С.Ф. Соломенник, 2013

О ПРИРОДЕ ЭФФЕКТА САМОКОНСЕРВАЦИИ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ

Предложены новые подходы, на основе понятийного аппарата классической термодинамики и нестационарной теплопроводности, к исследованию эффекта адиабатной самоконсервации газовых гидратов, роль которых в создании технологий утилизации попутного газа, существенно выросла за последние годы. Установлено, что адиабатная самоконсервация газогидратного объекта сопровождается нестационарным теплообменом с окружающей средой, что, в свою очередь, приводит к возникновению нестационарного температурного поля внутри газогидратного объекта и, соответственно, бесконечного множества термодинамических систем, которые характеризуют термодинамическое состояние всего газогидратного объекта в целом. Представлены данные, позволяющие исследовать термодинамические свойства газовых гидратов, как термически массивных объектов с резко выраженной термобарической анизотропией.

Ключевые слова: адиабатная самоконсервация газовых гидратов, утилизация попутного нефтяного газа, нестационарная теплопроводность, анизотропия температурного поля, термодинамическая система.

Низкая кинетика формирования и диссоциации газовых гидратов, обусловленная аномально высоким тепловым эффектом данных процессов и аномально низкой теплопроводностью образующейся газогидратной фазы, является причиной целого ряда аномальных явлений, связанных с газовыми гидратами, среди которых особое место занимает эффект адиабатной самоконсервации. Учитывая, что кинетика, как формирования, так и диссоциации газовых гидратов, является ключевыми технологическими факторами при организации ряда технологических процессов технологии утилизации попутного нефтяного газа [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8], весьма существенна актуальность изучения эффекта адиабатной самоконсервации газовых гидратов, природа которого, до сих пор до конца не ясна.

Р. ба

10

О

.1Ш|||Н |Ы[Ш<М!СС||М

Гидраг - Вода

Метлн - Вод;!

-70

о н-:

Ц превышения

Рис. 1. Адиабатная самоконсервация газогидратного объекта

На рис. 1 представлены процессы, проходящие при диссоциации крупного газогидратного объекта, которые сопровождают эффект адиабатной самоконсервации. Следует отметить, что данные процессы могут быть проиллюстрированы только посредством бесконечно большого числа фигуративных точек, принадлежащим различным изотермическим поверхностям.

Характерно, что при снижении давления над газогидратным объектом (процесс 1-2) разлагаться начнёт только его поверхностный слой (а), т.к. температура внутри объекта будет существенно ниже равновесной. Природа снижения температуры внутри объекта заключается в том, что поверхностный слой гидрата при разложении будет использовать внутреннюю энергию всего объекта, что, соответственно, приведёт к его внутренней температурной анизотропии (изотермы Ь-^ рис. 1).

Что касается внутреннего давления крупного газогидратного объекта, то оно будет зависеть от его структуры. При уменьшении размера пор метангидратного коллектора от 30 до 9 нм давление в них повысится почти на 3 МПа (рис. 2) [9].

При измерении напряжений в породах во многих случаях в пределах участков отдельного месторождения, в одной и той же породе, не претерпевшей заметных природных деформаций, наряду с напряжениями сжатия, также имеют место и значительные растягивающие напряжения на близких расстояниях. В некоторых зонах горизонтальные напряжения по своим значениям в 5-6 раз

Рис. 2. Термобарические условий формирования - диссоциации гидрата метана в свободной объёме (♦) и в пористых структурах, с размером пор 9,2 нм (О), 15,8 нм (Л), 30,6нм (а) [9]

Рис. 3. Зависимость капиллярное давление от диаметра капилляров [11]

могут превышать средний уровень нормальных горизонтальных напряжений на равных глубинах [10]. Очевидно, что данная тензорная анизотропия внутрипорового пространства газогидратных объектов неизбежно приведёт к их внутренней барической анизотропии, причём дискретного характера. На рис. 3 показана зависимость внутрикапиллярного давления от диаметра капилляров, из которой очевидно, что определить точное значение внутренне-

го давления, как крупных газогидратных объектов, так и фрагментов горной породы вообще, невозможно [11].

Таким образом, крупные газогидратные объекты, находящиеся под атмосферным давлением, будут разлагаться за счёт постепенного, послойного перехода всей газогидратной фазы на поверхность, в область, где существование гидрата невозможно. При этом, их внутреннее термодинамическое состояние будет стабильным, а точное значение внутренних термобарических параметров будет определяться посредством бесконечно большого числа фигуративных точек, которые принадлежат различным изотермическим поверхностям и дискретно распределённым барическим зонам.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Larsen R. Hydrates in petroleum production, 2002.

2. AzarinezhadR., Chapoy A., Tohidi B. Novel Technique for Addressing Gas Novel Technique for Addressing Gas Hydrate and Flow Assurance. DEVEX, Aberdeen, 12-13 May 2009.

3. Larsen R., Lund A., Argo C.B. Cold flow — a practical solution, Proc. of the 11th International Conference on Multiphase Flow. San Remo. 2003.

4. Лапшин В.Д., Гульков A.H. Газогидратная технология снижения эмиссии двуокиси углерода в атмосферу Земли.// Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2013. -№6. Отдельные статьи (специальный выпуск). Проблемы освоения георесурсов Дальнего Востока. Выпуск 3. С. 34-39.

5. Лапшин В.Д., Гульков A.H. Сохранение попутного нефтяного газа за счёт рациональной технологии промысловой переработки пластовой нефти.// Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2013. -№6. Отдельные статьи (специальный выпуск). Проблемы освоения георесурсов Дальнего Востока. Выпуск 3. С. 40-49.

6. Лапшин В.Д., Гульков A.H., Гулькова С.Г., Майсс H.A. Морская транспортировка природного газа в газогидратной форме.// Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2013. -№6. Отдельные статьи (специальный выпуск). Проблемы освоения георесурсов Дальнего Востока. Выпуск 3. С. 27-33.

7. Гульков A.H., Лапшин В.Д., Лебедев A.H., Никитина A.B., Васяно-вич Ю. A . Низкотемпературный трубопроводный транспорт попутного газа совместно с нефтью.// Нефть и газ. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2013. - С. 34-45.

8. Slesarenko V.V., Lapshin V.D., Shcheka O.O., Slesarenko I.V. Evaluation of Gas Hydrates Storage Efficiency for Arctic Territories. Far Eastern Federal Univ., ISOPE Pacific-Asia Offshore Mechanics Symposium. Republic Korea. October 3-5, 2012.

9. Тохиди Б. и др. Газогидратные исследования в университете Херриот - Ватт (Эдинбург).

10. Айтматов И. Т., Казакбаева Г. О. Об остаточных напряжениях в горных породах. Институт физики и механики горных пород НАН КР, г. Бишкек, Киргизия. 2008 г.

11. Christopher С., Iliffe J. Reservoir Seals; How they Work and How to Chose a Good One. ВР. 2006.

УДК 622.236.52 © В.П. Лушпей, А.Е. Петраков, 2013

ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТОНКОДИСПЕРСНОГО ЗОЛОТА

Приведены причины увеличения объемов добычи трудноизвлекаемого мелкого и тонкодисперсного золота, рассмотрены возможности решения указанной проблемы на технологическом уровне.

Ключевые слова: россыпные месторождения, тонкодисперсное золото, полнота извлечения, технология подготовки песков, добычные работы.

В современных рыночных условиях Россия, обладающая значительными прогнозными ресурсами, а также разведанными запасами рудного и россыпного золота, имеет существенные экономические предпосылки для интенсификации золотодобычи.

В настоящее время предприятия, отрабатывающие месторождения россыпного золота открытым способом, находятся в состоянии «перехода» от традиционных технологий к современным и высоко технологичным.

Этот «переход», на наш взгляд, обусловлен:

1) постоянным ростом цены на золото;

2) наличием разведанных запасов тонкого, мелкодисперсного и чешуйчатого золота;

3) наличием запасов золота в техногенных месторождениях, гале-эфельных отвалах, хвостах доводки концентратов ШОУ и так далее.

Если ранее стремление золотопромышленников было направлено на наиболее полную отработку россыпи (до уровня 9598 %), то после резкого снижения цен на золото в 80-е годы прошлого столетия экономически эффективнее стало перерабатывать объемы песка с более богатым содержанием металла, вовлекая в переработку (процесс обогащения) лишь 65-70 % россыпи, что в свою очередь значительно удешевляло производство, но отрицательно сказывалось на качестве извлечения золота. Как считают специалисты Института Экономических исследований ДВО РАН, извлечение золота на некоторых горно-промышленных предприятиях составляло всего 50-60 %.

В настоящее время золотодобывающие компании столкнулись с проблемами, обусловленными тем, что многие месторождения крупного золота полностью отработаны, а разведка новых, подобного рода месторождений не дала результатов. На этом фоне растет интерес к месторождениям тонкого, мелкодисперсного и чешуйчатого золота.

За последние десять лет зафиксировано стабильное повышение цены на золото, что позволяет переоценить рентабельность отработки ранее убыточных месторождений, а также месторождений с большим содержанием мелкого (-2+0,5 мм), весьма мелкого (-0,5+0,15 мм) и тонкого (-0,15 мм) золота. Например, запасы такого класса крупности золота Южно-Якутского района, составили 80 %, Куларского и Адычанского районов 50 и 40 % соответственно. В структуре разведанных месторождений доля таких россыпей постоянно растет и весьма значительна. Практика показывает, что применение традиционной техники и технологии на таких месторождениях нецелесообразно ввиду несовершенства технологического режима, а также использование традиционных технологий не дает удовлетворительных экономических результатов.

Поэтому большую роль в решении этой проблемы может сыграть развитие безопасных технологий и средств для их реализации, основанных на новых физических принципах воздействия

на пески и их гидросмеси с использованием комбинированного механического и звукового воздействий. Это может приблизить решение поставленной задачи и обеспечить определенный уровень технического перевооружения с оснащением горного производства наукоемкими прогрессивными средствами, способными снизить эксплуатационные и технологические потери при разработке золото-содержащих россыпей, повысить рентабельность и экономическую эффективность.

В настоящее время проблема повышения извлечения тонкодисперсного золота решается двумя путями:

1) совершенствованием технологии предварительной подготовки высокоглинистых песков и повторной разработки россыпей [1, 2];

2) разработкой высокоэффективной технологии извлечения мелкодисперсного золота при разработке россыпей [3], мелкого и тонкого золота из отвальных продуктов [4, 5].

Ввиду несовершенства применяемых технологий и оборудования золотодобывающей промышленности за период 20-25 лет разработки россыпных месторождений с учетом потерь, сформировались запасы золота в техногенных месторождениях.

Привлекательными особенностями для освоения таких техногенных месторождений являются:

1) расположение их преимущественно в промышленно освоенных районах;

2) расположение их в поверхностной зоне и сортированность их по классам крупности фракции;

3) относительно равномерное распределение металла в горной массе;

4) минимальные объемы горно-подготовительных работ;

5) отсутствие, в большинстве случаев, необходимости довс-крытия.

С увеличением прибыли на действующем предприятии появляется возможность приобретения нового горно-выемочного и обогатительного оборудования, то есть возможность модернизации производства, при условии заинтересованности руководства золотодобывающего предприятия в этой модернизации.

Создаваемые новые способы и технологии разработки россыпей основаны на полной и объективной горно-геологической и

горнотехнической информации об объекте, поэтому необходима детальная систематизация всех аспектов генезиса россыпей, их качественно-количественных характеристик.

Немаловажную роль в качестве и полноте отработки месторождения играет выбор технологии горных работ, вот неполный перечень факторов, влияющих на выбор технологии горных работ:

• протяженность и ширина долины;

• мощность торфов и песков;

• сплошная пораженность многолетней мерзлотой, пятнистая мерзлота или ее отсутствие;

• величина продольного уклона;

• размер водотока, протекающего по месторождению, расход воды;

• величина поперечного уклона и наличие подготовленных площадей;

• изменчивость контура промышленных запасов по ширине, наличие струйчатости в концентрации золота по площади;

• валунистость, каменистость, льдистость, глинистость вскрыши и песков;

• фильтрационные свойства песков, торфов.

В связи с вышеизложенным проблемы повышения полноты извлечения тонкодисперсного и мелкого золота является актуальной и может быть решена на стадии разработки россыпных и техногенных месторождений на технологическом уровне путем последовательного решения ряда задач:

• геометризация россыпных и техногенных месторождений;

• оценка факторов, определяющих эффективность разработки и полноту извлечения металла на стадии обогащения песков;

• разработка технологии подготовки и последующей выемки песков, обеспечивающей требуемую полноту извлечения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Карепанов А.В. Обоснование технологических параметров предварительной подготовки глинистых песков при бульдозерной разработке россыпных месторождений. Автореф. канд. дисс. Красноярск, 2006. - 20 с.

2. Гузев М.А., Мукосеев Б.И., Русла А.В., Литвинцев В.С. Способ повторной разработки россыпных месторождений. Патент ЯИ 2457330 С1, 27.07.2012.

3. Богомяков А.В. К вопросу повышения эффективности извлечения мелкодисперсного золота при разработке россыпных месторождений. «Маркшейдерия и недропользование», - 2010. - № 4.

4. Рахимов С.Н. Извлечение мелкого и тонкого золота из отвальных продуктов золотодобычи на основе сегрегационно-диффузионной концентрации: дисс. канд.техн.наук: М., 2010 — 106 с.

5. Кычкин А.Е. Разработка технологии извлечения золота из техногенных отвалов Аллах-Юньской ЗИФ: дисс.канд.техн.: Иркутск, 2001. — 124 с.

УДК 622.273.13 © В .П. Лушпей, А.В. Лукин,

Н.А. Муратов, Б.Г. Саксин, 2013

ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ ВОДОПРИТОКОВ В ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ ШАХТ

Рассмотрена краткая историческая справка по результатам гидрогеологических обследований, уточнены источники повышенных водопритоков в подземные выработки шахт Ургальского месторождения, намечены пути дальнейших исследований по геомеханическому обоснованию усовершенствованных технологических схем отработки.

Ключевые слова: каменноугольное месторождение, повышенные водопри-токи, вечная мерзлота, сезонность, источники водопритоков, анализ гидрогеологических исследований, организационно-технические решения, задачи геомеханического обоснования.

Промышленное освоение Ургальского каменноугольного месторождения на Дальнем Востоке страны началось с момента заложения в марте 1939 г. шахт «Ургальская №1» и «№2». Условия эксплуатации шахт с первых же лет стали осложняться повышенными водопритоками в горные выработки. Анализ геологической и гидрогеологической характеристики месторождения [1] свиде-

тельствует о том, что подземные воды развиты в современных аллювиальных отложениях в долине р. Ургал и его притоков и в зоне выветривания скальных меловых и юрских отложений. Водопроницаемость пород зависит, в основном, от интенсивности трещиноватости и уменьшается с глубиной. Тип вод - трещинный, напорно-безнапорный.

Ургальское месторождение расположено в зоне прерывистой многолетней мерзлоты, занимающей 80-90 % его площади. Под руслами и долинами рек Ургал, Чегдомын, Чемчуко, некоторых наиболее крупных ручьев и ключей развиты талики. Мощность многолетней мерзлоты достигает 70 м при средних значениях 35 м, минимальная температура многолетнемерзлых пород составляет - 2,5 0С.

Уже в первые годы эксплуатации месторождения был организован шахтный водоотлив. Водопритоки имели сезонный характер, основным источником обводнения служили атмосферные осадки, поступающие в горные выработки через сквозные талики и трещины в мульдах оседания. До 1962 г. общий среднегодовой приток составлял 200-260 м3/час. К 1984 году площадь отработки составила около 1600 тыс. м2.

В гидрогеологическом отношении Ургальское месторождение представляет собой бассейн трещинных вод. Водообильность аллювиальных отложений значительна, удельные дебиты скважин составляют 1-8 л/с, коэффициент фильтрации достигает 50 м/сут и более. Коэффициент водопроводимости достигает 1000 м2/сут. Подземные воды аллювия образуют поток, направление которого совпадает с направлением течения рек и ручьев. Расход потока вод имеет сезонный характер; минимальный наблюдается в период наибольшего промерзания - в апреле, максимальный - в июле-августе. И в связи с этим самые низкие уровни приходятся на апрель, а высокие - на июль-август. Амплитуда колебаний составляет в среднем 2 м. При подработке водоносного горизонта аллювиальных отложений на глубинах, меньших мощности зоны водопроводящих трещин, появляется вероятность больших водо-притоков в горные выработки.

В последние три десятилетия ряд научно-исследовательских коллективов выполнял работы по анализу гидрогеологической

характеристики месторождения, прогнозу водопритоков, обоснованию рациональной схемы осушения и последующей защите горных выработок от водопритоков [2-4].

В работе [1] обобщены имеющиеся данные по ненарушенному и нарушенному режиму подземных вод, обобщены данные всех опытно-фильтрационных работ и режимных наблюдений за шахтным водоотливом. Добыча угля на начало 1984 г. составляла около 1,5 млн тонн в год. Суммарная накопленная площадь отработки месторождения, начиная с 1939 года, составила около 8 тыс. м2, средний водоприток - около 1180 м3/час.

В данной работе по опыту эксплуатации шахты Ургальская за период 1968-1983 гг. были выполнены аналитические расчёты прогнозных водопритоков в шахту и в горные выработки для условий шахты Северная. Расчёт притоков в горные выработки выполнялся для схемы «большого колодца» в неограниченном водоносном пласте при среднем коэффициенте фильтрации 0,53 м/сут и мощности горизонта 150 м. Прогнозная площадь горных выработок принималась размерами 2000 м х 800 м (до оси мульды), радиус питания - как двойное расстояние до р. Ургал. Коэффициент неоднородности водопритоков за счёт неравномерности поступления осадков принимался равным 1,96. Расчётная величина прогнозного максимального водопритока в горные выработки шахты Северная на момент отработки участка размером 2000 м х 800 м составила 1435 м3/час, среднего - 735 м3/час. Кроме того, расчётный приток в шахтный ствол - 281 м3/час, максимальный - 550 м3/час, таким образом, суммарный максимальный приток - 1985 м3/час.

По результатам исследований [2] общий водоприток в ш. Ур-гальская составлял 2300 м3/час, причём на долю участка № 1, прилегающего к р.Чегдомын, приходилось более 50 % от всего водопритока (1200 м3/час), а на долю участка № 3, прилегающего к крупному разлому в районе р. Большой Сатанки - 35 % (800 м3/час). Добыча угля составила 1,7 млн т, годовая отработанная площадь 480 тыс. м2/год, а суммарная площадь отработки месторождения - 10430 тыс. м2. Важным результатом выполненной работы явилось составление карты тектонических нарушений и зон трещиноватости для прогнозирования возможных водопритоков в горные выработки. Использовались данные аэрофотосъёмки

(АФС) 1975 и 1981 гг. На площади участка по прямым и косвенным признакам были условно выделены четыре системы нарушений. Кроме того в отчёте сделаны выводы о вероятной наибольшей гидрогеологической значимости субмеридиональных и С-З нарушений, по которым происходили подвижки геологических блоков, сопровождающиеся разуплотнением, ростом интенсивности трещиноватости и раскрытия трещин, т.е. водопроницаемости. Эти нарушения непосредственно связаны с долиной р. Ургал и могут быть подводящими каналами для попадания воды в горные выработки. Напрямую данные дешифрирования АФС в математическую модель месторождения не вошли, но способствовали выделению зон повышенной водопроводимости и общему представлению о гидрогеологическом строении участка Северный Ургальского месторождения.

В работе [3] впервые была оценена интенсивность инфильтрации, которая в среднем за год составила величину 4х10-4 м/сут. Фактически площади инфильтрации осадков приурочены преимущественно к зонам распространения таликов. Установлено, что прогнозная величина инфильтрации на площади очистных работ превышает сумму осадков, выпадающих на этой площади. На этом основании сделан вывод о том, что в прогнозную величину инфильтрации включен сток из поверхностных водотоков непосредственно на площади отработки, что и легло в основу всех последующих прогнозов водопритоков. Прогнозный водо-приток на момент отработки горизонта -100 м составил по шахте Северная 1470 м3/час, по шахте Ургальская 1750 м3/час. Фактически на 2012 год притоки составили 560 м3/час и 1400 м3/час соответственно. Мы видим достаточно близкие значения по ш. Ур-гальская и существенное завышение (более чем в 2 раза) по участку Северному. Однако, на данном этапе освоения месторождения, когда западное крыло мульды наиболее близкое к р. Ургал только начало отрабатываться, прогноз в 1470 м3/час считали оправданным в плане «запаса прочности».

НПФ «Карбон» [4] выполняя гидрогеологическое обоснование по защите горных выработок шахты «Северный Ургал» установил, что прогнозный объем водопритоков в горные выработки формируется в основном за счет инфильтрационного питания подземных вод. Только около 30 % суммарного водопритока в

горные выработки составляют потери из рек Ургал и Чегдомын. Водопритоки в проектируемые горные выработки и в шахту «Ур-гальская» в связи с этим следует считать среднегодовыми. Для оценки водопритоков в паводковые периоды при увеличении интенсивности инфильтрационного питания прогнозные водопри-токи рекомендовано увеличивать на 25-30 %. При оценке водо-притоков в меженные периоды среднегодовые водопритоки целесообразно уменьшать на 10-15 %.

Первые водопритоки в ш. Северная были зафиксированы в 2005 г, к 2007 году суммарный водоотлив из ш. Ургальская и Северная составил 1970 м3/час.

Был уточнён прогноз водопритоков в связи с новой принятой схемой отработки месторождения - от западного и восточного фланга синклинали с двух сторон к её оси. Прогнозные модельные водопритоки в шахты Ургальская и Северная составили соответственно 2100 и 1600 м3/час, наблюдаемые (фактические) -1400 и 500 м3/час. По результатам прогнозных расчётов на этапе полной отработки участка «Северный» водопритоки по шахтам Ургальская и Северная должны были составить 2000 и 3800 м3/час соответственно. Завышение расчётных водопритоков по ш. Северная по сравнению с фактическим связано, видимо, с завышением на модели величины инфильтрации по площади очистных работ.

Анализ результатов вышеприведенных исследований свидетельствует, что достаточно полно оценены структура и сезонность водопритоков, выявлены и изучены факторы, определяющие объемы водопритоков в горные выработки, разработаны рекомендации по защите их от водопритоков. Однако многие данные в этих работах неоднозначны в силу значительных отклонений фактических водопритоков от прогнозных. Достаточно убедительно выглядит вывод о том, что объем условно- постоянных и сезонных водопритоков зависит от величины отработанной площади месторождения.

Все эти результаты обобщены и проанализированы в работе [5], в которой на основе оценки влияния гидрогеологических условий на скорость подготовки фронта очистных работ разработан комплекс организационно-технических решений, обеспечивающий необходимую скорость, эффективность и безопасность под-

готовки фронта. Для сложных гидро-геологических условий Ур-гальского месторождения эта работа является одной из немногих, в которой сделана попытка увязать во времени горноподготовительные и нарезные работы с сезонностью водоприто-ков, а технологические схемы проведения наклонных выработок учитывают особенности тектонической нарушенности и гидрологического режима месторождения.

Несомненно, что выполненные исследования имеют научную и практическую значимость, однако обладают одним общим недостатком; отсутствуют даже попытки рассмотреть возможные технические и технологические решения в увязке с геомеханическими особенностями поведения массивов при переходе горных работ в таликовые зоны и зоны повышенной трещиноватости в мульдах проседания. Таким образом, для Ургальского каменноугольного месторождения исследования должны быть продолжены в направлении геомеханического обоснования разработанного комплекса технологических решений по снижению водопритоков в подземные выработки. Для реализации этой идеи необходимо решить ряд задач:

• с помощью экспериментальных исследований установить механизм формирования зон проседаний поверхности для различных способов подготовки шахтного поля, способов охраны подготовительных выработок и порядка разработки пластов в свите;

• разработать методику расчета параметров системы разработки длинными столбами по простиранию с полным обрушением кровли;

• установить оптимальный порядок вовлечения в отработку пластов в свите и отдельных участков с целью минимизации во-допритоков в горные выработки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Отчёт по детальной разведке участка «Северный Ургал»» Ур-гальского каменноугольного месторождения Буреинского бассейна по состоянию разведочных и эксплуатационных работ на 1.1.84г. Дальвостуг-леразведка, п. Чегдомын, в 11 томах, I том, II книга, 1984. — 476 с.

2. Отчёт по теме: Прогноз водопритоков в горные выработки шахт им. Артёма, Ургальской и разреза Павловский-2 с помощью математического моделирования по программе «ТОРЛ8» (на ЭВМ ЕС-1033), Владивосток, в 3 книгах, книга 1, 1989. — 62 с.

3. Отчет о НИР «Проведение анализа гидрогеологических условий и разработка рекомендаций по обоснованию рациональной схемы осушения горных выработок (шахта «Ургальская»)», ВНИМИ, Л., 1991.

4. Отчет о научно-исследовательской работе: «Гидрогеологическое обоснование по защите горных выработок шахты «Северный Ургал» от водопритоков». НПФ «Карбон», Санкт-Петербург, 1999. — 61 с.

5. Феофанов Г.Л. Совершенствование подготовки фронта очистных работ угольных шахт в сложных гидрогеологических условиях. Авт. канд. дисс. Магнитогорск, 2012. - 19 с.

УДК 622.831.32 © И.Ю. Рассказов, М.И. Потапчук,

В.В. Макаров, А.В. Александров, А.В. Сидляр, 2013

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОГЕННОГО ПОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ОТРАБОТКЕ ГЛУБОКИХ ГОРИЗОНТОВ НИКОЛАЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Проведена оценка геомеханического состояния массива горных пород, учитывающая особенности геодинамики и условий отработки Николаевского месторождения. Установлены отдельные участки рудной залежи «Харьковская», представляющие потенциальную удароопасность. Для снижения удароопасно-сти наиболее напряженных участков месторождения и охраны горных выработок предложено предусмотреть опережающую скважинную или щелевую разгрузку с расположением скважин или щелей в вертикальной плоскости перпендикулярно действию главных напряжений.

Ключевые слова: массив горных пород, удароопасность, скважинная разгрузка.

Проблема прогноза и предотвращения опасных проявлений горного давления при подземном освоении недр до настоящего времени является трудноразрешимой задачей из-за большого количества природных и техногенных факторов. Такие геодинами-

ческие явления как внезапные выбросы породы, горные, и особенно горно-тектонические удары, представляют серьезную угрозу жизни работающим и снижают эффективность горного производства. В последние годы в связи с ростом глубины и увеличением объемов выработанных пространств, что приводит к качественному изменению геодинамической обстановки в районе эксплуатируемых месторождений проблема удароопасности приобретает еще большую актуальность. Оценка геомеханического состояния массива горных пород, учитывающая особенности геодинамики и условий отработки месторождений в пределах конкретных рудных районов, позволит заблаговременно выделить потенциально удароопасные зоны в разрабатываемом массиве и обосновать комплекс мероприятий по предотвращению опасных проявлений горного давления.

В Дальневосточном регионе действуют крупные и средние рудники, ведущие горные работы в разнообразных и, как правило, сложных горно-геологических и геомеханических условиях. Одним из наиболее глубоких и удароопасных является Николаевское полиметаллическое месторождение, расположенное в центральной части Дальнегорского рудного поля и представленное серией мелко-глыбовых и мощных рудных тел различного падения и простирания с чёткими контактами сложной геометрии.

Для отработки рудных залежей месторождения применяется камерная система разработки с управляемым обрушением кровли, предусматривающая заполнения выработанного пространства после выемки запасов обрушенными породами. В настоящее время горные работы ведутся на глубине более 800 м от поверхности и к настоящему времени накоплен значительный объем выработанных пространств, что приводит к образованию зон высоких опорных давлений, и как следствие, к многочисленным случаям динамических проявлений горного давления в процессе отработки месторождений. Условия подземной отработки месторождения осложняются приуроченностью его к тектонически активному району земной коры. Геодинамика территории в региональном плане обусловлена приуроченностью к скрытому глубинному разлому субмеридионального направления, сдвиговые движения по которому определили элементы тектонической структуры месторождения. Месторождение имеет характерное блоковое строение, к главным элементам которого относятся

крутопадающие Субширотный разлом и Северо-Западная тектоническая зона, разделяющие поле месторождения на три основных структурных блока: северный, центральный и западный. В пределах месторождения выделяются также протяженные крутопадающие разрывные пострудные нарушения субмеридионального простирания. Для рудного поля в целом характерно обилие разновозрастных даек, незначительной мощности до 1,5 м. Дай-ковый комплекс объединяет дайки порфиритов среднего и основного состава [2].

Главное рудное тело «Восток-1» мощностью от 3-80 м прослежено с глубины 700 м до 1100 м, выше и на флангах расположены глыбовые оруденения, среди которых можно выделить рудную залежь «Харьковскую» [1]. В рудной залежи «Харьковская», сложеной геденбергит-сульфидными рудами сосредоточена значительная часть запасов месторождения. Находится она в центральной и восточной частях Николаевского месторождения, мощность залежи в среднем составляет 13 м. В морфологическом отношении залежь представляет собой пластообразное тело сложной конфигурации, наклоненное на северо-запад под углами 25-30°, в южной части она выполаживается и образует свод с падением крыльев на север и юг под пологими углами 5-15°. Эта рудная залежь попадает

По результатам анализа геомеханической и горнотехнической обстановки было установлено, что отдельные участки рудной залежи «Харьковская» представляют потенциальную ударо-опасность, в том числе и неотработанный участок в этаже -287 ... — 323 м (блок 7), который отличается повышенной сейсмоаку-стической активностью и случаями динамических проявлений горного давления [3, 4].

Данный блок 7 расположен между профильными линиями 34 и 46 и сопрягается с юго-западного и северо-восточного направления с ранее отработанными камерой 2 Блока 7 и камерами 1-3 Блока 4 соответственно. В результате планируемый к отработке участок находится в зоне опорного давления ранее отработанных камер (рис. 1). Согласно принятым технологическим решениям отработка камеры 3 и 4 блока 7 будет отрабатываться после погашения камер 1 и 2. Отработка камер будет осуществляться путем обуривания вееров скважин через 2-2,5 м погоризонтно сверху вниз, начиная с горизонта -287 м, затем переходя на горизонт -307 м и заканчивая горизонтом -323 м.

Оценка влияния отработки очистных блоков на уровень напряженно-деформированного состояния горного массива выполнялась с применением метода конечных элементов в объемной постановке задачи [5, 6]. При обосновании граничных условий были использованы результаты ранее проведенных геомеханических исследований, по которым было установлено, что в массиве Николаевского месторождения действует неравнокомпонентное поле напряжений, в котором преобладают горизонтальные тектонические напряжения в 1,5-2,5 раза превышающие вертикальную гравитационную составляющую. Для моделируемого участка установлено, что первые главные напряжения (превышающие гравитационную составляющую в 2,5 раза) действуют по простиранию очистных камер 1,2 и 3 блока 4, вторые главные напряжения (в 1,5 раза превышающие гравитационную составляющую) действуют соответственно вкрест простирания этих камер. Расчёты напряженно-деформированного состояния объемной области массива горных пород, проводили при следующих граничных условиях: глубина 662 м от поверхности (отм. -282 м) первые главные напряжения (координата X) принимались равными с = 27,28 МПа, вторые главные (координата У) принимались равными с2 = 45,46 МПа. Напряжения, действующие в вертикальной плоскости (координата 2), принимались равными с3 = 18,18 МПа; глубина 703 м от поверхности (отм. -323 м) соответственно с = 28,97 МПа, с2 = 48,28 МПа, с = 19,31 МПа. Сдвиговые компоненты (тух, т^, тх2) принимались равными 0.

Физико-механические свойства горных пород и руд месторождения, принятые при моделировании МКЭ, были установлены ранее проведенными исследованиями (см. табл. 1).. Практически весь литологический комплекс вмещающих пород и руд обладает достаточно высокой прочностью и, и в тоже время характеризуются повышенными значениями коэффициента удароопасности (Куд = 8упр / вобщ > 0,7), что дает основания считать их потенциально удароопасными, способными накапливать значительную потенциальную энергию и разрушаться в динамической форме.

Результаты расчетов представлялись в виде изолиний средних нормальных напряжений (среднего давления) сср , интенсивности

касательных напряжений тинт , главных нормальных напряжений (с1,с2,с3) и горизонтальных сх,су компонент тензора напряжений.

»кпаака вырлботэнкзгтз пэоорансты ионтур ««ибопи пи»*»™ -320, -323 к обуущ^гщчи гчраичи

Рис. 1. Совмещенный план горизонтов -287 м, -307 м и -323 м

Анализ результатов объемного моделирования показал, что отработка участка рудной залежи «Харьковская» в районе 7 блока в этаже -287.—323 м камерной системой разработки с управляемым обрушением кровли приводит к формированию сложного техногенного поля напряжений, характеризующегося наличием как областей разгрузки (в бортах очистных камер), так и появлением зон высокой концентрации напряжений в кровле очистных выработок и краевых частях массива.

о Таблица 1

к»

Прочностные свойства пород, используемые при моделировании

Наименование пород Предел прочности на сжатие, МПа Плотность, кг/м3 Деформационные свойства Прочность на растяжение, МПа Угол внутреннего трения, град Сцепление С, МПа

Модуль деформации Е, МПа Коэффициент Пуассона

Руда

Геденбергитовый скарн 135,2 3400 54400 0,25 8,4 41,5 7,9

Вмещающие породы

Известняк 99,0 2750 49400 0,20 4,7 42 10

Туфы кварцевых порфиров 99,6 2650 65000 0,24 8,3 41,5 6,5

Песчаник 105,1 2850 46600 0,27 5,7 39,5 5,2

Установлено, что до начала отработки камер 3 и 4 формируются 2 зоны повышенных напряжений:

• на участках массива горных пород, прилегающих к камере 2 блока 7 (рис. 2), преимущественно в кровле горных выработок. Зоны опорного давления на этих участках формируются за счёт высоких значений действующих горизонтальных напряжений ау достигающих 90 МПа и более, и указывают на высокую вероятность проявления горного давления в динамических формах. Значения средних нормальных и касательных напряжений также достаточно высоки и достигают 65 МПа.

• в формирующихся целиках между пройденными нарезными выработками на гор. -323 м и очистным пространством отработанных камер. Наиболее удароопасная ситуация складывается в районе междукамерного целика между очистным пространством камеры 3 блока 4 и ортом Харьковский-3 в отм. минус 318...—308 м. Величина напряжений ау составляет более 100 МПа, касательных в кровле орта достигает 80 МПа.

О 20 _ 40 ^_ 60 80

1 Р 1 )

Рис. 2. Распределение максимальных горизонтальных напряжений ау в кровле горных выработок, расположенных на горизонте -287 м, до начала отработки камер 3 и 4 блока 7

Максимальные значения горизонтальных сжимающих и касательных напряжений (120 и 80 МПа соответственно) отмечены в кровле выработок горизонта -323 м, расположенных перпендикулярно направлению максимальных сжимающих напряжений.

Также установлено, что оставляемые в процессе отработки межкамерные рудо-породные целики между выработанным пространством камер блока 7, камеры 2 блока 7 и 3 блока 4 позволяют снизить уровень напряжений в окружающем массиве на 15-20 %. При дальнейшем развитии горных работ целики испытывают предельные нагрузки, что приводит к их разрушению (рис. 3).

После полной отработки камер 3, 4 блока 7 происходит существенное перераспределение напряжений. Значительная часть выработок горизонта — 323 м в районе блока 7 будет находиться в зоне опорного давления вышележащих отработанных камер. Значения напряжений ау в кровле выработок достигают 135 МПа,

0 20 40 60

Рис. 3. Распределение касательных напряжений тыд после отработки камер 3 и 4 блока 7 до гор. -307 м (в разрезе 3-3)

превышают предел прочности на сжатие слагающих пород, что свидетельствует о высокой степени удароопасности данных участков. Также был рассмотрен вариант заполнения выработанного пространства отработанных камер 3, 4 блока 7 обрушенной породной, который показал, что закладка оказывает положительное влияние на уровень напряжений в районе очистных камер, где наблюдается их снижение на 5-6 МПа.

По результатам выполненных исследований установлено, что отработка камер 3, 4 блока 7 приводит к формированию потенциально удароопасных зон в районе рудной залежи «Харьковская» (в кровле выработок, прилегающих к отработанным камере 2 блока 7 и камере 3 блока 4 на гор. -287 м и -307 м и в формирующихся целиках между пройденными нарезными выработками на гор. -323 м и очистным пространством отработанных камер), где величина напряжений превышает предел прочности на сжатие и срез слагающих пород.

Для снижения удароопасности наиболее напряженных участков месторождения и охраны горных выработок гор. -287 м и -307 м на участках, прилегающих непосредственно к отработанным камерам 2 и 3 блоков 7 и 4, целесообразно предусмотреть опережающую скважинную или щелевую разгрузку с расположением скважин или щелей в вертикальной плоскости перпендикулярно действию главных напряжений, а также предусмотреть непрерывный геомеханический мониторинг массива горных пород с применением автоматизированной системы контроля горного давления [7].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Рассказов И.Ю., Потапчук М.И., Потапчук Г.М. Моделирование геомеханических процессов при отработке Николаевского месторождения, опасного по горным ударам // Вестник ТОГУ. - 2010. - №2.- С. 75-84.

2. Повышение эффективности подземной разработки рудных месторождений Сибири и Дальнего Востока / А.М. Фрейдин, В.А. Шалау-ров, А. А. Еременко и др. - Новосибирск: Наука, СИФ, 1992. - 177 с.

3. Рассказов И.Ю., Потапчук М.И., Курсакин Г.А., Болотин Ю.И., Сидляр А.В., Рассказов М.И. Прогнозная оценка удароопасности массива горных пород при отработке глубоких горизонтов Николаевского месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2012. - № 4. - С. 96-102.

4. Рассказов И.Ю., Аникин П.А., Мигунов Д.С., Искра А.Ю. Результаты геоакустического контроля удароопасности на рудниках Дальнего Востока // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2008. -№ 7. - С. 104-111.

5. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. - М.: Недра, 1987. - 221 с.

6. Зотеев О.В. Моделирование напряженно-деформированного состояния массива горных пород численными методами // Известия вузов. Горный журнал. - 2003. - № 5.

7. Указания по безопасному ведению горных работ на Николаевском и Южном месторождениях (ОАО «ГМК «Дальполиметалл»), опасных по горным ударам / И.Ю. Рассказов, Г.А. Курсакин, В.Н. Черноморцев, С.П. Осадчий и др. - Хабаровск: ИГД ДВО РАН, 2008. - 65 с.

УДК 622:338.45 © А.И. Тонких, 2013

МЕТОДИКА РАНЖИРОВАНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПО ПОЛУЧАЕМОЙ ПРИБЫЛИ В ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Рассмотрен процесс реализации удовлетворения потребности угля на рынке сбыта в зависимости от установления такой цены, чтобы предприниматели имели прибыль. Для этого разработана блок-схема методики ранжирования конкурентоспособных предприятий по получаемой прибыли от продажи угля потребителю. Это ранжирование позволяет предприятию активизировать свою деятельность, как на внутреннем, так и на внешнем рынках угля разных марок.

Ключевые слова: угольная промышленность России, цена, ранжирование, конкурентоспособность, структура методики ранжирования, блок-схема методики.

В условиях глобального финансово-экономического кризиса, сопровождающегося глубоким нарушением сложившегося денежного обращения и обвальным спадом мировой экономики, Россия по-прежнему остается одним из мировых лидеров по про-

изводству угля. В ее недрах сосредоточена треть мировых ресурсов угля (173 млрд т) и пятая часть разведанных запасов. Запасы энергетических углей составляют около 80 %. Промышленные запасы действующих предприятий составляют почти 19 млрд т, в том числе коксующихся углей - около 4 млрд т [1].

В угольной промышленности России действуют 213 угледобывающих предприятий (94 шахты и 119 разрезов). Практически вся добыча угля обеспечивается частными предприятиями. Переработка угля осуществляется на 48 обогатительных фабриках и установках механизированнойпородовыборки [1].

В отрасли задействовано около 200 тыс. человек. С угольной отраслью России связано (вместе с членами семей шахтеров и смежниками) около 3 млн человек.

В России уголь добывается в семи федеральных округах, а потребляется во всех 86 субъектах Российской Федерации [2,3]. Основные потребители угля на внутреннем рынке - это электростанции и коксохимические заводы. Из угледобывающих регионов самым мощным поставщиком угля является Кузнецкий бассейн - здесь производится 60 % всего добываемого угля в стране и 86 % углей коксующихся марок. Добыча угля (удельный вес) по основным угледобывающим экономическим районам приведена в табл. 1.

При этом следует отметить, что себестоимость добычи 1 т угля составляет 894,1 руб., в то время как производственная себестоимость добычи 1 т угля равна 727,1 руб.

Таблица 1

Добыча угля (удельный вес) по основным угледобывающим экономическим районам России

№ п/п Угледобывающий экономический район Добыча угля, млн т Удельный вес, %

1 Дальневосточный 27,5 9,2

2 Западно-Сибирский 181,8 60,5

3 Восточно-Сибирский 71,9 23,9

4 Северо-Западный 11,9 3,9

5 Уральский 2,3 0,8

6 Южный 4,9 1,6

7 Центральный 0,3 0,1

Всего 300,6 100 %

Угледобывающие предприятия России ежегодно поставляют потребителям не менее 279 млн т угля, в том числе на экспорт отправляет более 97,1 млн т, и этот объём ежегодно увеличивается не менее, чем на 1,5 млн т, что составляет около 2 %.

По основным направлениям внутри российские поставки распределяются следующим образом:

• обеспечение электростанций - 88,4 млн т;

• нужды коксования - 38 млн т;

• обеспечение населения, коммунально-бытовые нужды, агропромышленный комплекс - 24,4 млн т;

• остальные потребители (нужды металлургии - энергетика, РАО «РЖД», Минобороны, Минюст, МВД, Минтранс, Атомная промышленность, Росрезерв, цементные заводы и др.) - 31,1 млн т.

Сопоставление мировых и российских цен на уголь, согласно работе [4], приведены в табл. 2.

Для повышения эффективности предпринимательской деятельности на рынке сбыта угля необходимо осуществить ранжирование предприятий по конкурентоспособности угля от цены на рынке. Цена зависит от исходных данных: себестоимости, планируемой прибыли, НДС, торговой надбавки и т.д. На базе этих исходных данных по каждому предприятию для конкретного рынка сбыта подсчитывается цена 1 тонны угля разных марок, с которыми выходят предприятия угольной промышленности на рынок сбыта.

Так как на рынок сбыта выходят несколько предприятий и у каждого своя рыночная цена, то необходимо подсчитать среднюю рыночную цену 1 т угля для конкретного рынка. Сравнение с этой средней величиной рыночной цены каждого предприятия позволяет определить конкурентоспособное предприятие на данном рынке и осуществить их ранжирование по прибыли.

Таблица 2

Сопоставление мировых и российских цен на уголь

Вид угля Российские цены (руб./т) Мировые цены (руб./т)

Уголь бурый 675 875

Уголь каменный энер- 1500 2100

гетический

Уголь коксующийся 2187 2800

Антрацит 2625 3500

Ыредпрнягае конкурентоспособно и вычисляем1 прибьшь отреализаций 1 тонны угля

Ранжирование конкурентных предприятий по прибыли от потребности рынка сбыта угля

Конец

Рис. 1. Структура методики ранжирования конкурирующих предприятий по прибыли от реализации продукции угольного предприятия

Структура методики ранжирования конкурентоспособных предприятий на рынке сбыта угля разных предприятий представлена на рис. 1.

Введём следующие условные обозначения:

I - количество рынков потребителей угля, 1 < 7 < I.

J - количество предприятий производителей угля, 1 <у < 3.

К - количество марок угля, с которыми предприятия выходят на рынок сбыта.

а7ук - рыночная цена 1 т угля, с которой у-е предприятие выходит на 7-й рынок сбыта угольной продукции к-ой марки.

А7к - средняя рыночная стоимость 1 т угля к-й марки на 7-ом рынке сбыта и определяется по формуле

А7к = (аи,к + а1Дк +........+а1Дк)^

Ж7]к - прибыль у-го конкурентоспособного предприятия на 7-ом рынке сбыта угля к-й марки от продажи 1 т, и определяется по формуле

W7jk = Оук - А7к.

У7к - потребность 7-го рынка сбыта угля к-й марки.

Q7jk - прибыль получаемая у-м конкурентоспособным предприятием на 7-ом рынке сбыта угля к-й марки и определяется по формуле

йф = Жук ^ У,к.

На основе введённых условных обозначений разработана следующая блок-схема методики ранжирования конкурентоспособных предприятий по получаемой прибыли от продажи угля потребителю, которая представлена на рис. 2.

Это ранжирование позволяет предприятию активизировать свою деятельность, как на внутреннем, так и на внешнем рынках угля разных марок.

Главной особенностью настоящего этапа развития угольной отрасли является необходимость создания условий для дальнейшего стабильного развития угледобычи. Существенное влияние на конкурентоспособность российского угля, как на внешнем, так и на внутреннем рынке, оказывают большие расстояния перевозки угля от места добычи и переработки до внутренних потребителей - в среднем 850 км, до морских портов и сухопутных по-гранпереходов - 4500 км.

Величина транспортной составляющей в конечной цене угля постоянно возрастает за счет увеличения тарифов на железнодорожные перевозки угля. На внутреннем рынке она составляет 3035 %, а на экспорт более чем на 50 %.

Рис. 2. Блок-схема методики ранжирования конкурирующих угольных предприятий по получаемой прибегли

В условиях, когда снижается внутреннее потребление угля, то главным стимулом наращивания добычи угольными компаниями является увеличение экспортных поставок угольной продукции.

Однако следует отметить, что нерешенной проблемой в угольной промышленности является неразвитость транспортной

инфраструктуры в новых районах добычи угля и ухудшение условий разработки угольных месторождений, отсталость горного хозяйства и изношенность основных фондов шахт и разрезов. Так, за последние десять лет средняя глубина отработки пластов на шахтах увеличилась на 12 %, составив 425 м. Доля шахт, опасных по взрывам метана, угольной пыли и горным ударам выросла до 30 %, при этом удельный вес негазовых шахт сократился до 10 процентов. Коэффициент вскрыши на разрезах за десятилетний период вырос в 1,4 раза и достиг 5,5 м3/т [5].

И вообще, нужно менять энергетическую стратегию страны. В прошлом основным средством отопления и выработки электроэнергии был уголь. Потом пошёл перекос в сторону газа. Надо возвращаться, как сказал Е.Н. Алтунин, — один из первых российских специалистов по газодобыче, — к углю. Ведь его запасов у нас - лет на 500-600. Да, уголь экологически менее чистая энергия, но надо позаботиться об очистных сооружениях.

Таким образом, интересы угольных предприятий состоят в экономически эффективном функционировании и инвестиционной привлекательности, максимизации прибыли, сохранении имеющихся и занятии новых ниш на внутреннем и внешнем рынках угольной продукции, возможности осуществления долгосрочных планов развития компаний.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Итоги работы угольной промышленности России за 2009 год // Уголь. - 2009. - № 3. - С. 34-42.

2. Ембулаев В.Н. Совершенствование управления предприятиями угольной промышленности в целях повышения конкурентоспособности / В.Н. Ембулаев, А.И. Тонких. - Владивосток: Дальнаука, 2010. - 243 с.

3. Ембулаев В.Н. Научно-методические основы организационно-управленческой деятельности в угольной промышленности Дальневосточного экономического региона / В.Н. Ембулаев, А.И. Тонких. Монография. — Владивосток: Дальнаука, 2011. - 288 с.

4. Стоимостная оценка угольных богатств недр России // Уголь. - 2009. - № 3. - С. 44-46.

5. Яновский А.Б. Угольная промышленность России - новый этап развития. // Труды международного научного симпозиума «Неделя горняка - 2012» отдельный выпуск ГИАБ. - М.: издательство «Горная книга» — 2012. — № ОВ1. - С. 9-19.

УДК 622:528.48

© Л. А. Усольцева, В. А. Мурзин, Ю.А. Васянович, Н.А. Муратов, 2013

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ RTK ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ И МАРКШЕЙДЕРСКИХ ЗАДАЧ НА ТЕРРИТОРИИ ПРИМОРСКОГО КРАЯ

Рассмотрена технология производства маркшейдерских и геодезических работ в режиме RTK, перспективы развития и опыт использования. Ключевые слова: спутниковые системы, определение координат, RTK.

Одной из современных технологий в области геодезии и картографии является метод Real Time Kinematic, далее — RTK (кинематика в реальном времени) — метод, обеспечивающий получения сантиметровой точности координат в реальном времени.

Он позволяет выполнять следующие виды работ:

• маркшейдерское обеспечение добычи полезных ископаемых открытым способом;

• выполнение топографических съемок;

• геодезическое обеспечение строительства, прокладки кабелей, путепроводов, ЛЭП, и других инженерно-прикладных работ;

• кадастровые и землеустроительные работы.

В основе данного метода лежит способ определения координат при помощи GNSS (Global Navigation Satellite Systems) или ГНСС (Глобальные Навигационные Спутниковые Системы).

В настоящее время единственными полноценно действующими системами глобального позиционирования является система NAVSTAR (GPS) и GLONASS (Global Navigation Satellite System).

Для выполнения измерений методом RTK необходимо следующее оборудование: один (или более) мобильный приемник -ровер, контролер, референцная/базовая станция, специальное оборудование для передачи данных с базовой станции на мобильный приемник (радиомодем или «сим» карта в случаи использования сетей сотовых операторов), специальное программ-

ное обеспечение и прочее (веха, штатив, комплект аккумуляторных батарей и т.д.).

Ровер представляет собой «мобильный» GNSS приемник, который устанавливается на веху, необходимо чтобы он мог принимать по две частоты группировки спутников GPS и GLONASS.

Для расчета в реальном времени координат в ровер должен быть интегрирован или подключен внешний контролер (рис. 1). Контролер это процессорное устройство, которое принимает и обрабатывает весь массив информации. С помощью него также осуществляется настройка приемника - задается время записи эпохи, маска, и т.д.

В настоящее время используются приемники (рис. 2) в которых объединены в единое целое все необходимые блоки и узлы (модуль связи, экран, операционная система, центральный процессор, блок памяти, аккумуляторные батареи и т.д.).

Референцной станцией называют стационарно установленный приёмник на точке с известными координатами, обеспеченный постоянным электропитанием, он в круглосуточном режиме передает принятые данные по радио каналам, сотовой или интернет сети. Его работа постоянно управляется персональным компьютером.

Базовой станцией называют передвижной приёмник

установленный на точке с известными координатами, который необходимое время передает принятые данные по радио каналам,

Рис. 1. Контроллер Trimble TSC2

Рис. 2. GNSS приемник Topcon

или сотовым сетям. В современных RTK системах GNSS приёмник и радиомодем, либо модуль сотовой связи интегрированы вместе. В режиме RTK для передачи поправок используется радиоканал либо модуль сотовой связи при этом время обновления поправок, не должен превышать 0.5-2.5 секунды, в отличие от кодового дифференциального режима, где поправки могут обновляться каждые 10 секунд. Кроме того скорость передачи данных должна быть не менее 2400 бит/c, т.е. чем она больше, тем стабильнее будет происходить определение координат. В связи с этим, ключевое значения имеет способ передачи данных от базовой станции до рабочего приемника.

Рассмотрим основные особенности передачи данных по радиоканалу и сотовым сетям.

При использовании радиоканала для передачи данных (УКВ диапазон на частотах от 400 до 470 МГц) возникает три серьезные проблемы. Первая — это необходимость получения разрешения Главного радиочастотного центра (ГРЧЦ) на использование фиксированной радиочастоты. Вторая — ограничение по дальности радиоканала (5—15 км). Третья — наличие радиовидимости между модемами базовой станции и подвижного приемника. Помимо этого существенное влияние оказывает возникновение радиопомех, особенно в условиях промышленных центров и городской застройки.

Подобные ограничения отсутствуют при передаче данных по каналу GSM. Помимо того, что для использования телефонов в стандарте GSM не требуется разрешение, они обладают и другими преимуществами: меньшими размерами, весом, энергопотреблением и, наконец, стоимостью, кроме того как уже отмечалось выше - модуль сотовой связи как правило уже встроен в современный приемник.

В настоящий момент времени существует возможность по передаче данных с помощью технологий связи GPRS/3G/4G — систем пакетной передачи данных в сетях GSM. При этом данные собираются в пакеты и передаются в эфир, заполняя не используемые в данный момент голосовые каналы, которые всегда есть в промежутках между разговорами абонентов. Возможность использования сразу нескольких голосовых каналов обеспечивает более высокую скорость передачи данных, а этап установления

соединения занимает несколько секунд. 0РЯ8/30/40 занимают участки частотного диапазона только в момент фактической передачи пакетов, что обеспечивает эффективное использование доступной полосы частот и позволяет делить один канал между несколькими пользователями (мобильными ЯТК приемниками).

Что касается зон 0РЯ8/30/40 покрытия, то на сегодняшний день они охватывают практически всю площадь селитебной территории. Из этого следует, что в настоящий момент времени более эффективно оборудование с учетом возможности передачи данных с помощью сотовых сетей связи.

Основной принцип работы по данному методу заключается в следующем: референцная/базовая станция устанавливается на пункте с известными координатами. Работающие роверы (передвижные приемники), получают от нее данные (поправки) в реальном времени. Поправки определяются как разность измеренной псевдодальности и истинной дальности, вычисленной по точным координатам, введенным в приемник. Определение выполняется каждую эпоху наблюдений. Ровер вводит принимаемые поправки в измеряемые им псевдодальности и исправленные значения дальностей использует для вычисления своего положения. Координаты определяются немедленно в полевых условиях. При необходимости полученные данные сразу передаются на РС для систематизации и визуализации.

Одним из важных аспектов данного метода является точность определения координат. Основными факторами по снижение точности являются ошибки, зависящие от расстояния между базовой станцией и ровером и наличием каких либо преград, которые искажают или вовсе не пропускают сигнал со спутников либо референцной/базовой станции. То есть, при увеличении расстояния между ровером и базовой станцией, атмосферные условия на базовой станции и на ровере значительно отличаются. Это приводит к снижению точности и затрудняет роверу решение неоднозначности и получение фиксированного решения. При благоприятных условиях местности и расстояниям до базовой станции данный метод способен обеспечить точность (х, у, е) в пределах 1-3 см.

Рассмотрим особенности методики работы по методу ЯТК. Для работы, как уже отмечалось выше, необходимо минимум два

приемника GNSS с радио модемами либо с встроенными модулями сотовой связи. Один из них будет выполнять роль базовой станции, второй - ровер, передвижной приемник. На рис. 3 и 4 соответственно приведен пример комплекта оборудования, фирма производитель - SOUTH и схемы составных частей полного рабочего комплекта, на примере оборудования Leica.

Отличительными особенностями метода RTK являются следующие нюансы:

1. Необходим надежный канал Рис 3. Комплект оборудования для Для передачи поправок RTK от ба-работы методом RTK (SOUTH) зовой станции к подвижному приемнику, на практике было установлено, что передача данных по каналам сотовых сетей GSM гораздо эффективней, и экономически выгодней нежели использование радио модемов;

____~

jf J

с™,.

i I 73Э2&9

База: GX1230 GNSS GG Ровер: GS09 \ контроллер CS09

Рис. 4. Схема комплекта оборудования для работы методом RTK (Leica)

На рис. 5 приведен приме работы на местности с комплектом GNSS оборудования по методу RTK.

2. Необходимо, чтобы все приемники одновременно и непрерывно отслеживали сигналы минимум от пяти общих спутников по двум частотам, чем больше спутников единовременно принимает ровер и базовая станция тем быстрее и точнее происходит определения координат;

3. При сбое в приеме поправок RTK, либо сигналов от спутниковой группировки инициализация срывается, при этом точность измерений резко падает. Для возврата точности на сантиметровый уровень необходимо дождаться восстановления инициализации и только после этого продолжить RTK съемку, как правило время повторной инициализации составляет минимум 5 минут, в случае если условия местности затрудняют принимать сигналы время повторной инициализации может затянуться на неопределённое время;

4. Для достижения наибольшей производительности следует работать в пределах 15 км. от базовой станции, расстояние зависит от сложности рельефа местности и насыщенности промышленной застройки, в благоприятных условиях возможно работать, без потери точности, в радиусе до 35 км от базовой станции, возможно определение координат и на больших расстояниях, но в этом случае точность будет уменьшаться. На практике максимальное расстояние удаления от базовой станции составляло 56.4 км, при этом точность определения координат была в пределах 5-8 см. (использовался GSM канал для передачи поправок на ровер).

5. На плотно застроенных территориях рассматриваемый метод имеет ряд ограничений в связи с невозможностью полноценного приема данных. В этом случае необходимо заранее осуществлять рекогносцировку местности с целью анализа на предмет

наличия естественных и искусственных преград для прохождения радио сигналов. Кроме того, в процессе работы необходимо постоянно отслеживать количество спутников от которых без потерь может осуществляться прием сигнала, для определения координаты точки общих спутников должно быть не менее пяти по двум частотам. Также необходимо убедиться в том, что для данной территории загруженность сотового канала позволяет обеспечить прием RTK поправок, либо отслеживать интенсивность радио канала. Из-за отсутствия возможности единовременного отслеживания и приема сигнала от большого количества спутников время по определению координат может неограниченно возрастать, кроме того затруднительно координировать целый ряд объектов (высотные здания, ангары, деревья и т.д.) На практике, при работе в сложных условиях время по определению координаты одной точки может составлять несколько минут, в связи с этим использовать данный метод с должной эффективностью часто не возможно. Поэтому наибольший эффект и универсальность для полузакрытых территорий будет достигаться путем комбинирования GNSS съемки в режиме RTK и в режиме с постобработкой, либо совместно использовать GNSS и традиционного оборудования (электронных тахеометров). Такой комплект обеспечит возможность проведения геодезических работ практически в любых условиях с максимальной производительностью и точностью.

6. Наибольшую эффективность этот метод имеет при работе на открытых незастроенных территориях в частности на предприятиях ведущих добычу полезных ископаемых открытым способом. Он позволяет оперативно проводить сгущение опорной съемочной сети, производить вынос в натуру необходимых точек, выполнять топографическую съемку, др. Для достижения точности в 1 - 3 см время наблюдений на точке в режиме RTK на открытой территории составляет, как правило, 2—3 сек (время зависит от вида и производителя оборудования).

Из выше перечисленных особенностей видно, что технология выполнения измерений методом RTK аналогична технологии метода «стой-иди» (Stop & Go). Отличие заключается лишь в том, что обработка результатов и получение координат при выполнении работ методом «стой-иди» осуществляется не в реальном времени.

тсч на с известными координата)

Базовая станция

ч\ I//

сигнал спутниов GNSS

-'///.W////,

Радио модем

Рис. 6. Схема работы RTK системы

На рис. 6 приведена схема работы методом RTK/ Stop & Go.

Рассмотрим основные функциональные возможности GNSS приемника совмещенного с контролером при работе методом RTK:

1. Возможность выполнения топографических съемок. При этом оператор вводит наименование пикета и после определения координат эта точка сохраняется в памяти устройства, после чего она может быть экспортирована в различных форматах в том числе и dxf. Кроме того все пикеты могу отображаться на экране устройства.

2. Вынос точек в натуру. Существует возможность вводить координаты выносимых точек непосредственно в «поле» либо импортировать через карту памяти, или внешнее подключение. Вынос осуществляется путем вывода на экране кратчайшего расстояния до искомой точки (при необходимости и высоты) и указывается направление смещения. Возможно осуществлять вынос осей или радиусов по двум введенным точкам, программа в этом случае сама произведет интерполяцию с заданным шагом, и вычислит координаты точек лежащих на прямой/радиусе.

3. Функция навигатора. Как правило, все совмещенные приемники оснащены встроенной антенной, что позволяет отслеживать скорость, место положение и высоту без подключения основной принимающей антенны. Существует возможность загружать карты и планшеты местности.

Отдельно следует выделить вопрос о стоимости полного комплекта оборудования GNSS для работы методом RTK. Стоимость в первую очередь зависит от функциональных возможностей и от фирмы производителя оборудования; усредненная стоимость минимального комплекта оборудования на момент 2013 года (базовая станция, ровер, программное обеспечение) для работы методом RTK составит порядка 700 тыс. руб.

Надо еще учитывать, что для некоторых моделей необходимо отдельно докупать программное обеспечения для работы методом RTK, в среднем оно стоит около 60тыс. руб. на один GNSS приемник.

В практическом отношении описываемый метод работы был опробован и проверен на следующих горных предприятиях Приморского края а также в черте города Владивостока.

На карьере ОАО «Тереховский ЗБИ» этим методом был осуществлен вынос точек границ горного и земельного отвода, в дальнейшем производилась топографическая съемка и прочие работы по маркшейдерскому обеспечению. Карьер по добыче пористых андезитобазальтов находится на открытой местности. Базовая станция была установлена на пункт триангуляции первого класса «Тереховка» расположенного вблизи карьера. Поправки передавались на ровер по каналу GSM.

Данный метод позволил вынести в натуру 24 точки в течении 3 часов, при том, что среднее расстояние между ними составляет 150 м, местность изрыта и покрыта кустарником. Традиционными методами работы на выполнение этого уходило около двух дней.

После закрепления точек на местности был произведен их выборочный контроль, относительно существующей сети ГГС, плановое расхождение составляло от 2 до 4 см.

Аналогичные работы производились и на карьерах ОАО «Спасскцемент» (г. Спасск - Дальний, Приморский край). Там этот метод также оказался эффективен.

Метод RTK испытывался в условиях густой растительности, и сложного рельефа местности в пригороде г. Владивостока. Было установлено, что производить в лесу топографическую съемку не целесообразно, но разбивочные работы выполнять можно. Это связано с тем, что время определения координаты одной точки, в условиях слабого прохождения спутникового сигнала, значительно увеличивалось, и составляло в среднем до 3-5 мин. Планово-высотная точность находилась в допустимых значениях, в пределах 3-6 см. В условиях плотной городской застройки и

сложного рельефа (г. Владивосток) данный метод показал себя аналогичным образом. Поэтому, как уже отмечалось выше, в таких рамках целесообразно использовать для определения координат точек тахеометр в сочетание с методами GNSS.

Проанализировав выше приведенный материал о работе методом RTK, можно сделать следующие выводы:

1. Метод обеспечивает необходимую точность по определению координат;

2. Он существенно упрощает выполнения целого ряда геодезических работ, поскольку отпадает надобность в создании планово-высотного обоснования, перемещении различного оборудования, привлечении дополнительных специалистов;

3. Обеспечивает увеличение производительности труда, поскольку все работы выполняются одним специалистом.

Из недостатков данной технологии можно выделить следующее:

1. Ограничение или невозможность производства работ на плотно застроенных или залесенных территориях;

2. Достаточно высокая цена на необходимый комплект оборудования.

3. Зависимость от условий приема спутниковых сигналов.

Несмотря на то, что метод RTK имеет специфический уровень применения и может рассматриваться лишь как дополнение к традиционным методам определения координат, у технологии безусловно есть все предпосылки для дальнейшего развития, поскольку в будущем планируется модернизация существующих спутниковых группировок NAVSTAR (GPS) и GLONASS (увеличение количество спутников, ввод новых частот по передаче данных). Кроме того в ближайшем будущем планируется ввести в эксплуатацию другие спутниковые системы позиционирования — «COMPASS» (КНР), «GALILEO» (Евросоюз).

Помимо этого в крупных городах и населенных пунктах устанавливаются референцные станции, доступ к данным которых осуществляется бесплатно (Владивосток) либо за арендную плату (Москва). К примеру, территории многих развитых стран, на сегодняшний момент времени, полностью покрыты сетью рефе-ренцных станций (Англия, Япония, и т.д.). Это позволяет снижать затраты на оборудования за счет того что не надо приобретать отдельный приемник для использования его в качестве базовой станции и позволяет значительно повысить точность и время определения координат.

Происходит постепенное снижение цены на GNSS оборудование, связанное с возросшей конкуренцией между фирмами производителями, стоимость за десять лет на базовый комплект снизилась в среднем на 25 %.

Все это позволит в будущем повысить точность определения координат (до миллиметрового уровня), сократить время вычисления до 1-2 с, а также работать, без каких либо ограничений, на плотно застроенных, залесенных, и сложных по рельефу территориях.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛО-НАСС/ Под ред. В.Н. Харисова, А.Ф. Перова, В.А. Болдина. - М.: ИПРЖР, 1998.

2. Цифровые радиоприемные системы: Справочник / М.И. Жод-зишский, Р.Б. Мазепа и др. / Под ред. М.И. Жодзишского. - М.: Радио и связь, 1990.

3. Антонович К.М. Использование спутниковых радионавигационных си-стем в геодезии. В 2 т. Т. 1. Монография / К.М. Антонович; ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия». — М.: ФГУП «Картгеоцентр», 2006. — 334 с.: Т. 5.

4. Кашкин В.Б. «Дистанционное зондирование Земли из космоса. Цифровая обработка изображений: учебное пособие». - М.: Логос, 2001. 253 с.

5. Берлянт Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛО-НАСС/Под ред. В.Н. Харисова, А.Ф. Перова, В. А. Болдина. - М.: ИПРЖР, 1998.

6. Картографический словарь. М., 2005.

7. Леонтьев Б.К. GPS: Все, что Вы хотели узнать, но боялись спросить». - М.: Бук-Пресс, 2006. 352 с.

8. Марков С. Принципы работы системы GPS и ее использование [Электронный ресурс]. Режим доступа — URL:

http://www.rosbi-dv.ru/102-geodezya.html;

http://www.pulscen.ru/predl/construction/equipment/geodezis;

http://sibac.info/index.php/2009-07-01-10-21-16/4852-gps.

http://science.d3.ru/comments/423228/

http://www.geospr.ru/art.php?id=25

http://fiz-ra.ucoz.com/blog/metody_semok_s_ispolzovaniem_gnss/2011-05-12-105.

УДК 622: 550.380

© Н.Г. Шкабарня, Г.Н. Шкабарня, В. А. Смолин, 2013

МЕТОД ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТОМОГРАФИИ ПРИ ИЗУЧЕНИЕ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА

Рассмотрены вопросы использования методов электрической томографии для изучениягеологического строения и количественной оценки параметров залегания угольных пластов и вмещающих пород, а также для прогноза оползневых явлений на бортах угольных карьеров, разрабатываемых открытым способом. Приведены примеры успешного применения метода с определением геометрических и физических параметров геологической среды. Ключевые слова: электрическая томография, угольные месторождения, геоэлектрические разрезы, мониторинг карьерных снов.

Известно, что угледобывающая промышленность Дальнего Востока ориентирована на строительство крупных шахт и разрезов с объемами добычи более 5 млн т [1]. Для обеспечения возросших потребностей региона в угле необходима разведка флангов известных и новых месторождений, в том числе с ограниченными запасами, которые редко изучались на поисково-оценочной стадии и детально не разведывались.

На данном этапе повышенные требования к изучению сложного структурного строения угленосных бассейнов при экономии средств на дорогостоящее бурение скважин не могут быть решены без внедрения современных технологий геофизических работ [2].

Новые многоэлектродные системы наблюдений метода сопротивлений при размещении большого количества (до нескольких сотен) электродов на дневной поверхности и управляемые полевым компьютером, позволили перейти от редких электрических зондирований к плотным системам наблюдений с многократным использованием каждого электрода в процессе измерений.

В результате измерений при одной расстановке электродов на профиле получаем полевую матрицу, где значения рк по строкам отражают изменения электрических параметров среды при фиксированном разносе (функция электропрофилирования), а значения по столбцам — изменения параметров при разном раз-

носе установки (функция электрического зондирования). Такая методика позволяет получать в процессе интерпретации матриц двумерные геоэлектрические разрезы. Такая технология работ названа электрической томографией (Electrical Resistivity Tomography).

Заметим, что при работе со 100-электродной системой наблюдений, выбором единичной установке Венера и расстоянием между электродами а получаем 97 значений рк в первой строке матрицы, при выборе расстояния 2а — 94 значения рк во второй строке, и так далее до одного значения рк. при последней возможной длине между электродами в установке равной 33а. Итого матрица состоит из 33 строк и 1613 значений рк.. При работе по методике электрических зондирований с таким максимальным разносом и стандартным шагом получаем кривую зондирования с 11 значениями рк.

Основой для применения электрической томографией являются структурные особенности угольных месторождений и отличие угольных толщ по электрическим свойствам от вмещающих пород. Такие условия благоприятствуют применению методов вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) для изучения условий залегания угольных пластов, вмещающих пород и покровных отложений. Наиболее уверенно пласты каменного и бурого угля с удельными сопротивлениями в диапазонах 700-1500 Омм и 60-240 Омм соответственно выделяются среди аргиллитов и алевролитов (10-100 Омм). Среди песчаников (80-800 Омм) эти пласты выделяются хуже.

Опытно-методические работы с целью выяснения возможностей электрической томографии при детальном изучении структурно- тектонического строения участков, оползневых процессов на бортах и определения выходов угольных пластов на поверхность были проведены в пределах Павловского и Бикинского бу-роугольных месторождений, а также на углеперспективном участке села Фадеевка (Октябрьский район Приморского края). Работы проводились на профилях, с равномерным расположением через 2- 4 м от 60 до 100 электродов на каждую расстановку и с переключением их таким образом, что измерение параметров поля соответствовало установке Веннера.

Проведенные исследования на участке с. Фадеевка в комплексе с бурением пяти скважин позволили детально проследить

геологическое строение до глубины 30 м, а на отдельных участках — до 50 м. Были выделены поверхностные и промежуточные горизонты с мощностями от 5 м и более, отличающиеся по удельному сопротивлению от соседних в два и более раз. Блоковое строение района представляло значительные трудности при выделении горизонтов. Достоверная привязка электрических горизонтов и установление зависимостей удельного сопротивления от литологического состава пород была осуществлена с помощью скважин. Достигнутая детальность исследования стала возможной благодаря плотной системе наблюденных параметров электрического поля.

Исследования в большем объеме с целью картирования поверхности фундамента на бортах впадины и определения выходов угольных пластов под четвертичные отложения проводились на участках Бикинского буроугольного месторождения. Здесь также использовалось равномерное расположение до 100 электродов в каждой расстановке с опросом по установке Веннера.

На участке выполнено четыре профиля: два вдоль борта депрессии в субширотном направлении, два — поперечных в суб-меридианальном направлении. Для полевых работ выбраны следующие методические приёмы: программный опрос установки Венера, прямоугольный питающий сигнал, три измерения на каждом разносе с длительностью 1 сек, расстояние между соседними электродами по профилю 4 м.

В результате интерпретации цифровых матриц с помощью программы Яе82Бту построены геоэлектрические разрезы, на которых уверенно выделяется кровля коры выветривания фундамента. Она прослежена на глубинах от 8 м и более. На профилях вдоль бортов депрессии кровля имеет плавный характер, а в направлении к мульде — более изрезанные формы с локальными прогибами и поднятиями. Удельные сопротивления пород изменяются в диапазоне 90-120 Омм. На отдельных участках разреза выделяются водонасыщенные отложения коры выветривания с низкими сопротивлениями до 50 Омм. По расположению водона-сыщенных пород можно определить направления движения подземных вод. Мощность коры выветривания превышает 35 м.

На участке выходов угольных пластов осадочные отложения кайнозойского возраста, включающие три группы угольных пла-

стов, залегают с резким угловым несогласием на образованиях фундамента. Мощность кайнозойских отложений здесь не превышает 150 м. Структура угольных пластов осложнена флексу-рообразными перегибами и разрывными нарушениями сбросового характера. Местами общая мощность угольной толщи увеличивается до 40 м. Вмещающие отложения представлены алевролитами, аргиллитами, песчаниками. Четвертичные отложения включают глины, суглинки, пески, а в древних руслах рек — галечники и пески с гравием.

В процессе обработки цифровых матриц вначале были построены разрезы кажущихся сопротивлений, которые дали общее представление об изменениях электрических свойств по профилю и на глубину. Количественная интерпретация матриц с помощью программ, с использованием априорной геолого-геофизической информации и результатов анализа математического моделирования электрического поля с предварительными геометрическими и электрическими параметрами позволили определить мощности и истинные удельные сопротивления угольной толщи и вмещающих пород. Кроме того, в результате анализа разработаны фоновые геоэлектрические разрезы по профилям, которые дали возможность исключить эквивалентные решения. В итоге построены окончательные геоэлектрические разрезы, на которых видна закономерность изменения удельных сопротивлений на глубину и по профилям. Заверочное бурение скважин подтвердило сложное залегание выходов угольных пластов под четвертичными отложениями. Недостатком предлагаемой технологии является относительно малая глубина исследований.

При оценке оползневых процессов на трассе угольного разреза (Бикинское месторождение) после выполнения полевых работ и интерпретации материалов были построены 24 геолого-геофизических разреза на площади оползневых массивов, на которых видны условия и характер залегания ослабленных слоев и изменение их электрических параметров и протяженности во времени.

Дальнейшее совершенствование метода электрической томографии связано с разработкой методики полевых работ с системой наблюдения «скважина-поверхность» для повышения глубины исследования, созданием эффективных алгоритмов и про-

граммного обеспечения для обработки и интерпретации цифровых матриц с построением геоэлектрических и петрофизических моделей. Новая технология может заменить применяемые методы вертикального электрического зондирования и электрического профилирования и резко сократить количество дорогостоящих скважин при разведке угольных месторождений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кузнецова Г.А., Васянович Ю.В., 2012, Угольная промышленность Дальневосточного округа: ретроспективы, современное состояние, прогноз инновационного развития. - Владивосток: изд. дом ДВФУ, — 228 с.

2. Шкабарня Н.Г., Шкабарня Г.Н., Обоснование новой технологии электрической томографии для разведки угольных месторождений // Горный информационно-аналитических бюллетень. ОВ 9. Дальний Восток. -2007. - С. 377-390.

УДК 622.793 © Ю.С. Дорошев, С.В. Нестругин,

Д.Н. Николайчук, 2013

ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Обоснована необходимость индивидуального подхода к техническому обслуживанию горного оборудования.

Ключевые слова: горное оборудование, техническое обслуживание, надежность, аварийность.

Эффективное использование оборудования по назначению, повышение качества ремонта горного оборудования и квалификации машинистов, водителей, ремонтников, а также совершенствование системы технического обслуживания и ремонта - острые проблемы горнодобывающих предприятий. Причем в качестве главной проблемы все-таки следует назвать обеспечение высокой технологичности горного оборудования при ремонтах, т.е. совокупности свойств, позволяющих добиться оптимальных за-

трат времени, труда и средств при ремонтах, исходя из показателей качества, объема производства и условий выполняемых работ. Необходимость научного подхода к решению данной задачи вызвана еще и тем, что на предприятиях горной промышленности в ремонтной службе ощущается острый недостаток запчастей, специального оборудования.

В горной промышленности совершенствование системы планово-предупредительных ремонтов (ППР) велось и ведется по следующим направлениям: переход планирования межремонтных сроков в единицах наработки, максимально отражающих фактический износ оборудования; централизация всех видов технического обслуживания (ТО) и специализация ремонтников на выполнение узкого круга операций; внедрение агрегатно-узлового метода ремонта; организация смазочного хозяйства на уровне, отвечающем современным требованиям; комплексная механизация наиболее трудоемких ремонтных и других связанных с ними вспомогательных работ; внедрение методов и средств технической диагностики состояния машин; разработка и внедрение АСУ техническим состоянием оборудования.

В настоящее время ряд предприятий применяет переходную систему ППР с элементами системы «Обслуживание по фактическому состоянию» (ОФС). Такая система обслуживания называется «ППР со скользящим графиком» и вводится на начальном этапе внедрения ОФС. Например, за 4-12 недель до запланированного срока проведения ремонта (ТО) оборудования формируется и направляется запрос о его состоянии в группу диагностики. Если результаты проведенного группой диагностики обследования показывают, что агрегат находится в исправном (работоспособном) состоянии, ТО может быть задержано на 6-12 месяцев. Когда подходят сроки очередного ТО оборудования, описанная процедура повторяется и так до тех пор, пока не будут обнаружены признаки приближения состояния оборудования к предельному.

Вариантом обслуживания по фактическому состоянию может служить планирование объема работ. Планирование может быть полезным в случае, когда диагностика узлов неразрушаю-щими методами невозможна, или когда имеется статистическая база по работе агрегата за определенный период или в разных режимах как модификация системы ППР.

По мере накопления диагностической информации, на основании опыта работы ППР со скользящим графиком вносятся поправки в установленные системой ППР сроки периодичности проведения ТО, а также типовой объем ремонтных работ.

Для анализа технического состояния экскаваторного парка Лучегорского угольного разреза были использованы статистические материалы - ежесуточные отчеты начальников смен, в которых фиксировались причины и время простоев горного оборудования [1, 2]. На каждый из 53 экскаваторов был заведен лист в формате Excel, куда заносились сведения о простоях, время простоев переводилось в минуты для удобства последующего суммирования. Были проанализированы отчеты за 2001 - 2004 годы, всего 758 суток.

Для определения относительных значений единичных показателей качества был выбран главный параметр экскаватора. Главный параметр служит базой для определения числовых значений основных параметров (определяющих качество машин). В работе предлагается в качестве главного параметра использовать фактическое среднее значение объема выполненных работ за период эксплуатации, которое находится в функциональной зависимости от энергетических затрат и, соответственно, от полезной работы экскаватора.

Полученные результаты представлены в виде совокупности показателей надежности Кн экскаваторов, объединяющих значения абсолютных и комплексного показателей надежности каждого экскаватора. Относительные показатели надежности мало информативны, они нужны для сравнения, определения положения данного экскаватора в ряду однотипных. Абсолютные значения единичных показателей надежности пригодны для практических целей - планирования технического обслуживания и ремонта, разработки структур ремонтных циклов, расстановки материальных и людских ресурсов. В связи с этим характеристика надежности экскаватора предлагается в следующем виде:

Кн еа Кг, b То, c Тт.Ср, d Тв.Ср., (1)

где а, b, с, d - численные значения показателей надежности Кг, То, Тпл.ср, Тв.ср., соответственно. Например, для экскаватора ЭШ-6/45 №1 эта совокупность выглядит следующим образом:

Кн е 0,9705КГ, 22811Т«, 1139Тт.ср, 693Тв.ср, (2)

В соответствии с информацией о видах и времени отказов оборудования, которая закладывалась в отчетах начальников смен, были систематизированы виды отказов и построены эмпирические модели технического состояния экскаваторного парка Лучегорского разреза в виде диаграмм распределения отказов различных узлов горного оборудования.

В качестве таких узлов для мехлопат и шагающих экскаваторов приняты: канат (Кан), синхронный (сетевой) двигатель (СД), главные привода (ГП), цепи управления (ЦУ), кабель (Каб), ковш (Ко), пневмооборудование (Пно), высоковольтное оборудование (ВВ), механическое оборудование (МО), стрела (С); для роторных экскаваторов еще роторное колесо (РК) и конвейер (Кон), а также остановки оборудования горнотехнической инспекцией (ГТИ).

Подобная классификация оборудования характеризует лишь место локализации отказов на экскаваторе, но, тем не менее, позволяет охарактеризовать общую картину технического состояния. В литературе встречаются подобного рода анализы технического состояния экскаваторов по отдельным узлам.

Нами получены распределения отказов характерных узлов всех типов экскаваторов Лучегорского разреза - шагающих 21, мехлопат 27 и роторных экскаваторов 5, всего 53. Ниже (рисунки 1, 2, 3) представлены обобщенные диаграммы технического состояния шагающих, мехлопат и роторных экскаваторов, которые были получены усреднением суммарного времени отказов узлов экскаваторов.

Как видно из рисунков, основная доля отказов приходится на электрические машины с цепями управления: у шагающих это 34 %, а у мехлопат 54 %. Что касается механического оборудования, то здесь примерное равенство: у шагающих вместе со стрелой 18 %, а у мехлопат 22 %. Естественно, что у шагающих экскаваторов большую долю простоев составляет отсутствие или замена тяговых или подъемных канатов - 22 %, в то время как у мехлопат всего 13 %.

Для роторных экскаваторов картина несколько иная. Поскольку в качестве приводов на роторных экскаваторах исполь-

зуются в основном асинхронные двигатели - более надежные, чем электрические машины постоянного тока, то и доля простоев по причине их отказов существенно меньше, чем у шагающих и мехлопат - 23 %, но все равно она довольно весома и требует пристального внимания.

1 канат 2 синхр.дв. з гл.привода

4 цепи упр. 5 кабель б ковш

7 компрессор 8 В.В.0б0руД0В. 9 мех.оборуд.

10 стрела и гти

Рис. 1. Обобщенная диаграмма технического состояния технического состояния

I канат 2 синхр.дв. з гл.привода

4 цепи упр. 5 кабель 6 ковш

7 компрессор 8 в.в.оборуд. 9 мех.оборуд.

10 пи

Рис. 2. Обобщенная диаграмма шагающих экскаваторов экскаваторов мех-лопат

Рис. 3. Обобщенная диаграмма технического состояния роторных экскаваторов

Две трети простоев приходится на отказы механического оборудования (69 %), куда входят металлоконструкции, роторное колесо, поворотные и ходовые механизмы.

По аналогии с характеристиками надежности аварийности экскаваторов представляем совокупности аварийности в следующем виде:

Ма е а Кан, Ь СД, с ГП, а ЦУ, е Каб, {Ко, g Пно, Ь ВВ, к МО, ^

^ 1 РК, т Кон, п С, £ГТ И, (3)

где латинские буквы перед сокращениями узлов и механизмов -доли отказов узла или механизма в общем потоке аварий на экскаваторе. Например, характеристика аварийности экскаватора ЭШ-6/45 №1 выглядит следующим образом:

Ма е 13Кан, 24СД, 2ГП, 5ЦУ, 20Каб, 9Ко, 7Пно, 20МО. (4)

Все характеристики надежности и аварийности состояния 53 экскаваторов Лучегорского разреза существенно отличаются друг от друга.

Опыт эксплуатации горной техники свидетельствует о том, что машины одного типоразмера, произведенные одним и тем же изготовителем, имеют весьма большой разброс по эксплуатационному ресурсу. Исследования показывают, что у машин с низким ресурсом часто отдельные элементы и детали не вызывают никаких сомнений относительно качества их изготовления.

Причина низкой долговечности в этом случае может быть связана не только с условиями, но и с погрешностями сборки и

11%

1 мех.оборуд. 2 привода

3 цепи упр. 4 пневмооборуд.

5 рот. коле с о 6 конвейер

7 кабель

качеством эксплуатации. Важную роль в сложившейся ситуации играет человеческий фактор, который проявляется на всех стадиях жизненного цикла, как горной техники, так и предприятия в целом: при конструировании (проектировании), изготовлении, эксплуатации, техническом обслуживании, ремонтах и т.д. Из всего сказанного выше следует сделать вывод о том, что на уровень технического состояния оборудования влияет большое число факторов: организационных, природных, технологических, экономических, человеческих и т.д., в связи с чем требуется индивидуальный подход к организации их технического обслуживания.

На наш взгляд - это важный вывод, свидетельствующий о том, что даже находясь в одинаковых условиях эксплуатации, с одинаковым по качеству (опыт, образование) обслуживающем персонале и одинаковыми по возрасту экскаваторов, каждый экскаватор как живой организм имеет свой «характер», свои «заболевания» и, соответственно, требует индивидуального отношения в плане поддержания его жизнедеятельности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дорошев Ю.С. Повышение технологической надежности карьерных экскаваторов: монография / Ю.С. Дорошев, С.В. Нестругин. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2009. - 232 с.

2. Дорошев Ю.С. Прогрессивные технологии технического обслуживания вращающегося оборудования / Ю.С. Дорошев, С.В.Нестругин // Горный информационно-аналитический бюллетень №10 «Информатизация и управление - 1», 2008. - С. 256-261.

СОДЕРЖАНИЕ

Ковалевская О.Ю., Блиновская Я.Ю., Агошков А.И.,

Васянович Ю.А., Петухов В.И., Дорышев Ю.С.

РИСК ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ

ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ МОРСКИХ НЕФТЕДОБЫВАЮЩИХ

ПЛАТФОРМ...................................................................................................3

Блиновская Я.Ю., Бочарников В.Н., Земляная Н.В., Брусенцова Т.А., Слесаренко В.В.

ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ ПРИ ДОБЫЧЕ И ТРАНСПОРТИРОВКЕ НЕФТИ НА ШЕЛЬФЕ........................11

Голохваст К.С., Соболева Е.В., Борисовский А.О., Христофорова Н.К.

ХАРАКТЕРИСТИКА КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА АТМОСФЕРНЫХ ВЗВЕСЕЙ УССУРИЙСКА....................................................18

Голохваст К.С., Чайка В.В.

ВЛИЯНИЕ МИКРОЧАСТИЦ ЦЕОЛИТОВЫХ ТУФОВ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ХОНГУРУУ (ЯКУТИЯ) НА БАКТЕРИЙ...........................22

Цуприк В.Г.

О ЦИКЛИЧЕСКОМ ХАРАКТЕРЕ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ МОРСКОГО ЛЬДА ПРИ ЕГО УДАРНОМ ИСПЫТАНИИ ЖЕСТКОЙ СФЕРОЙ..............................................................................................26

Сидорова Н.Г., Романов В.В.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ТЭК С УЧЕТОМ НОВЫХ ТЕНДЕНЦИЙ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ...................................................................................................41

Лесовский Б.Ф., Лесовская О.В.

ПРОБЛЕМЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРУДОМ НА УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ ПРИМОРСКОГО КРАЯ.............................................................................................................45

Шкабарня Н.Г., Шкабарня Г.Н., Саксин Б.Г., Смолин В.А. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТОМОГРАФИИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ УЧАСТКОВ ПРИМОРСКОГО КРАЯ...............57

Курсакин Г.А., Фаткулин А.А., Макишин В.Н., Жуков А.В. ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ РАЗВИТИЯ ГЕОТЕХНОЛОГИИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ ЖИЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ........61

Литвинцев В.С., Фаткулин А.А., Макишин В.Н., ПономарчукГ.П., Серый Р.С., Нечаев В.В.

НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ОСВОЕНИЯ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ..........75

Лапшин В.Д., Гульков А.Н., Щека О. О., Морозов А.В., Соломенник С. Ф.

О ПРИРОДЕ ЭФФЕКТА САМОКОНСЕРВАЦИИ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ..................................................................................................83

Лушпей В.П., Петраков А.Е.

ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТОНКОДИСПЕРСНОГО ЗОЛОТА............................................................................................87

Лушпей В.П., Лукин А.В., Муратов Н.А., Саксин Б.Г. ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ ВОДОПРИТОКОВ В ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ ШАХТ............................91

Рассказов И.Ю., Потапчук М.И., Макаров В.В., Александров А.В., Сидляр А.В.

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОГЕННОГО ПОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ОТРАБОТКЕ ГЛУБОКИХ ГОРИЗОНТОВ НИКОЛАЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ...............................................97

Тонких А. И.

МЕТОДИКА РАНЖИРОВАНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПО ПОЛУЧАЕМОЙ ПРИБЫЛИ В ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ............................................106

Усольцева Л.А., Мурзин В.А., Васянович Ю.А., Муратов Н.А. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ RTK ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ И МАРКШЕЙДЕРСКИХ ЗАДАЧ НА ТЕРРИТОРИИ ПРИМОРСКОГО КРАЯ..............................................................113

Шкабарня Н.Г., Шкабарня Г.Н., Смолин В.А.

МЕТОД ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТОМОГРАФИИ ПРИ ИЗУЧЕНИЕ

УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА................124

Дорошев Ю.С., Нестругин С.В., Николайчук Д.Н. ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.............................................................................................................128

CONTENT

Kovalevskaya O.Yu., Blinovskaya Ya.Yu., AgoshkovA.I.,

Vasyanovich Yu.A., Petukhov V.I., Doryshev Yu.S.

RISK OF EMERGENCIES IN OPERATION OF OFFSHORE OIL

PLATFORMS..................................................................................................3

The article describes causes of accidents in oil and gas industry, incident frequency and risks of an oil platform operation. Probabilities of individual hazards are presented, and the risk and maximum loss in money equivalent of millions of dollars are calculated for the case of operation of a jack-up platform under the worst scenario of emergency. The authors distinguish between the breakdown hazards induced by basic and auxiliary production processes in operation of the offshore oil platforms and define oil blowouts and escapes on the platforms in case of emergency.

Key words: oil platform, emergency, accident, incident, risk, hazard, loss due to oil blowout and escape.

Blinovskaya Ya.Yu., Bocharnikov V.N., Zemlyanaya N.V., Brusentsova T.A., Slesarenko V.V.

INFORMATIONAL AND ANALYTICAL MEANS OF DECISIONMAKING IN OFFSHORE OIL EXTRACTION AND TRANSPORT UNDER EMERGENCY................................................................................11

Safety at oil production and transportation is the priority in connection with maritime oil and gas complex and high ecological and economical risks. The necessity of modern information and analytical systems using is obvious, because this technologies make possible to make decisions quickly. Keywords: safety, geoinformational system, oil and gas complex, anthropoge-nous activity restriction areas, continental shelf.

Golokhvast K.S., Soboleva E.V., Borisovsky A.O., Khristoforova N.K. CHARACTERIZATION OF QUALITATIVE COMPOSITION OF SOLIDS SUSPENDED IN THE ATMOSPHERE IN THE USSURIISK REGION........................................................................................................18

The authors report the research of the nano- and microparticles of atmospheric suspended solids in 2012-2013 winter snow in the town of Ussuriisk using the electron scanning microscopy with energy-dispersive analysis. It is shown that atmospheric suspended solids in Ussuriisk are composed of predominantly rock particles and industry-genesis particles (metal, soot). The metal particles are mainly of motor transport genesis — Fe, Au, Pt, Pd and industry genesis — Cu, Sn, Pb, Ti, W. On the evidence of the qualitative composition of the Ussurriisk atmospheric suspended solids, Ussuriisk is the town severely exposed to vehicular impact and is described by the high air pollution level.

Key words: atmospheric suspended solids, microparticles, industrial-genesis particles.

Golokhvast K.S., Chaika V.V.

EFFECT OF MICROPARTICLES OF THE KHONGURUU ZEOLITE TUFF (YAKUTIA) ON BACTERIA............................................................22

The article explains interaction between Escherichia coli bacteria and the Khonguruu deposit zeolite tuff microparticles smaller than 50, 50-100 and 100— 200 ¡m in size. It is shown that the tuff microparticles have almost no impact on development of microorganisms. Key words: microparticles, zeolite, ecotoxicology.

Tsuprik V. G.

DESTRUCTION PROCESS CYCLE IN SEA ICE IMPACT TESTS USING A RIGID BALL................................................................................26

The article discusses results of experimental studies into sea ice failure mechanisms under contact-type loading. The author determines the mode and sequence offracture of an ice body under penetration of a rigid ball depending on the ice temperature. The researcher points out the ice destruction cycle and the related periodicity of the energy recovery factor of the intruding ball as a function of the ball's kinetic energy spentfor the ice fracture.

Key words: ice-resistant marine platforms, sea ice, failure mechanism, destruction process cycle, specific ice fracturing energy.

Sidorova N.G., Romanov V. V.

IMPROVEMENT OF THE FUEL-AND-ENERGY INDUSTRY STRUCTURE IN THE CONTEXT OF NEW SOCIAL AND ECONOMIC TRENDS..........................................................................................41

The article examines the dynamics of the production of the main components of the energy complex. Analyzed trends in the industry and indentified problems of increasing the efficiency of the fuel-energy complex of the Far East Keywords: oil, gas, coal production, electricity generation, development centers, the problems of region

B.F. Lesovskiy, Dalrybvtuz, O. V. Lesovskia, DVFU, Vladivostok, Russia PROBLEMS OF IMPROVING THE MANAGEMENT OF LABOR AT THE COAL-MINING ENTERPRISES OF THE PRIMORSKY TERRITORY.................................................................................................45

The paper presents the main problems of improving labor management, recommended approaches and tools for human capital development. Also analyzed the problems of organization of management activities in the field of personnel management. As the main decision problems described an algorithm for cooperation of mining enterprises and institutions of industrial science and vocational education

Key words: labor management, human resources, human resources, human capital management, problems of organization of management, human factor, competitiveness staff.

Shkabarnya N.G., Shkabarnya G.N., Saksin B.G., Smolin V.A. APPLICATION OF THE ELECTRIC TOMOGRAPHY TO STUDYING COAL FIELDS AND PROMISING AREAS IN THE PRIMORSKI KRAI......................................................................................................57

The questions about the use of methods of electric tomogra-Sofia to study geological structure and quantitative assessment ofpara-meters depth of the coal seams and surrounding rocks. This technique can be considered as mnogorazemny profiling or as a system of frequent sounding with step by profile. Quantitative interpretation of matrices allowed to determine the power and the true unit of disobedience coal strata and rock. Built weeks on geoelectric cross sections showing the law of variation of resistivity at the depth and profiles.

Key words: electrical tomography, coal Deposit, geo-electrical sections, monitoring of career dreams.

Kursakin G.A., Fatkulin A.A., Makishin V.N., Zhukov A.V.

BASIS FOR STRATEGY OF UNDERGROUND LODE GEOENGI-

NEERING......................................................................................................61

The authors discuss features of lode deposit parameters and occurrence modes that are to be taken into account in the decision-making on improvement and progression of underground mining geotechnology. The geotechnology development and improvement strategy is theoretically justified based on general conditions of the decision-making theory and the evidence of experimental and commercial production in a number of mines.

Key words: lode deposits, Geotechnology, mines, under the earth, development of deposits.

Litvintsev V.S., Fatkulin A.A., Makishin V.N., Ponomarchuk G.P., Sery R.S., Nechaev V.V.

TRENDS IN NOBLE METAL PLACER ENGINEERING..........................75

Research results are described concerning deep-laying placer and technogene deposits sands excavation and benefication technologies development Key words: natural deep-laying and technogene placer deposits, methods and technologies of placer sands development and benefication

Lapshin V.D., GulkovA.N., Shcheka O.O., MorozovA.V., Solomennik S.F.

!HE NATURE OF SELF-PRESERVATION EFFECT OF GAS HYDRATES........................................................................................................83

The new approaches, based on the conceptual apparatus of classical thermodynamics and unsteady heat conduction, to study the effect of adiabatic self-preservation of gas hydrates, whose role in the creation of technologies for utilization of associated gas has increased significantly in recent years are proposed. Found that self-preservation adiabatic gas hydrate object is accompanied by unsteady heat exchange with the environment, which in turn leads to non-stationary temperature field inside the object and gas hydrates, respec-

tively, of an infinite set of thermodynamic systems, which characterize the thermodynamic state of the entire gas-hydrate the whole object. The data, allowing us to investigate the thermodynamic properties of gas hydrates as a thermally massive objects with thermobaric pronounced anisotropy. Key words: adiabatic gas hydrates self-preservation, associated petroleum gas, transient heat transfer, the temperature anisotropy field, the thermodynamic system.

Lushpei V.P., Petrakov A.E.

WAYS OF HANDLING THE FINE-DISPERSED GOLD RECOVERY PROBLEMS..................................................................................................87

The article reviews sources of higher hard-to-recover and fine-dispersed gold production and analyzes potential ways of the technology-based handling of the problem.

Key words: placer, fine-dispersed gold, recovery completeness, gold-sand preparation technology, mining activities.

Lushpei V.P., Lukin A.V., Muratov N.A., Saksin B.G. VALIDATION OF THE EFFICIENT REDUCTION OF MINE INFLOWS..........................................................................................................91

Historical summery of hydrological survey data is presented in brief, the sources of increased inflows in the Urgalsky mine are specified, and the lines of the following research aimed at geomechanical validation of the field engineering plan improvement are identified.

Key words: coal field, increased inflows, permafrost, seasonality, inflow sources, hydrogeological survey analysis, managerial and engineering solutions, geomechanical substantiation objectives.

RasskazovI.Yu., PotapchukM.I., Makarov V.V., AleksandrovA.V., Sidlyar A. V.

FEATURES OF THE INDUCED STRESS FIELD IN DEEP LEVEL MINING AT THE NIKOLAEVSKY DEPOSIT...........................................97

Evaluation of geomechanical state of the rock mass, after describing the features of geodynamics and mining conditions Nikolaev place of birth. Includes separate sections of the ore Deposit «Kharkiv», representing potential bump hazard. To reduce udaroopasnost was the most intense oil field areas and protection of mountain expressed developments proposed to stipulate ahead borehole or slit unloading location of wells or holes in the vertical plane perpendicular to the action of the principal stresses. Key words: rock, bump hazard, well unloading.

Tonkikh A.I.

RANKING PROCEDURE FOR COAL MINES BY INCOME FROM ENTREPRENEURIAL ACTIVITIES.........................................................106

Under analysis is the process of satisfaction of coal needs in the sales area depending on price such that businessmen gain a profit. With this end in view, the ranking procedure flow chart has been developed for competitive mines by income from coal sales. The ranking allows a mine to stimulate the activity both on the domestic and foreign market of different rank coal.

Key words: coal industry of Russia, price, ranking, competitive ability, ranking procedure structure, procedure flow-chart.

Usoltseva L.A., Murzin V.A, Vasyanovich Yu.A., Muratov N.A.

RTK TECHNOLOGY APPLICATION TO HANDLING GEODETIC

AND SURVEYING PROBLEMS IN THE PRIMORSKI KRAI................113

The article considers execution of underground survey and geodesy engineering operations in RTK mode, as well as the associated development prospects and use experience of the technology. Key words: satellite system, positioning, RTK.

Shkabarnya N.G., Shkabarnya G.N., Smolin V.A.

ELECTRICAL TOMOGRAPHY USE IN THE STUDY OF COAL

FIELDS IN THE FAR EAST......................................................................124

Under discussion is the use of the electrical tomography method to study geological structure of coal beds and host rocks, quantitatively assess their occurrence, and to forecast landslides in coal pitwalls. The authors exemplify successful application of the method in the determination of geometrical and physical parameters of geological medium.

Key words: electrical tomography, coal fields, subsurface electrical profile, pitwall monitoring.

Doroshev Yu.S., Nestrugin S.V., Nikolaichuk D.N.

EFFECTIVE UTILIZATION OF MINING EQUIPMENT........................128

The paper substantiates the necessity of individual approach to the maintenance of mining equipment

Keywords: mining equipment, maintenance, safety, accident

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Ковалевская Ольга Юрьевна — ООО «Ителла»;

Блиновская Яна Юрьевна — доктор технических наук, профессор Blinovskaya@msun.ru,

Васянович Юрий Анатольевич — доктор технических наук, профессор, Vasyanovich_2011,

Петухов Валерий Иванович — доктор технических наук, профессор, petuhovv@mail.ru,

Дорошев Юрий Степанович — доктор технических наук, профессор doryrstep@mail.ru,

Земляная Нина Викторовна — доктор технических наук, профессор, nina-z@list.ru,

Слесаренко Вячеслав Владимирович — доктор технических наук, профессор, Vslesarenkov@rambler.ru,

Брусенцова Татьяна Александровна — кандидат технических наук, доцент, Brustan2006@mail

Соболева Елена Васильевна — кандидат биологических наук, доцент кафедры географии, экологии и охраны здоровья детей, Школа педагогики, e-mail: s.b.leva@mail.ru

Борисовский Андрей Олегович — аспирант кафедры общей экологии, Школа естественных наук, lyk616@list.ru@mail.ru

Христофорова Надежда Константиновна — доктор биологических наук, профессор, профессор кафедры общей экологии, Школа естественных наук, marineecology@mail.ru

Чайка Владимир Викторович — кандидат биологических наук, 1доцент кафедры безопасности жизнедеятельности в техносфере, Инженерная школа, Дальневосточный федеральный университет; 2доцент кафедры защиты окружающей среды, Морской государственный университет им. Адм. Г.И. Невельского, vovka-pohtalion@mail.ru

Сидорова Наталья Георгиевна — кандидат экономических наук, доцент, профессор, N0656@yandex.ru,

Романов Виктор Васильевич — кандидат экономических наук, доцент, заведующий кафедры,

Фаткулин Анвир Амрулович — доктор технических наук, директор дальневосточного регионального учебно-методического центра ДВФУ. Макишин Валерий Николаевич — доктор технических наук, зав. кафедрой,

Жуков Анатолий Васильевич — доктор технических наук, профессор, Лапшин Виктор Дорофеевич — доцент, Щека О.О. — старший преподаватель,

Соломенник Сергей Фёдорович — кандидат технических наук, профессор,

Петраков А.Е. - аспирант, Лукин А В. — аспирант,

Макаров Владимир Владимирович — доктор технических наук, профессор,

Шкабарня Николай Григорьевич — доктор технических наук, заслуженный геолог РФ, профессор, shkabarnya_ng@mail.ru,

Смолин Владимир Александрович — доцент, v_smolin@ mail.ru,

Муратов Николай Александрович — доктор технических наук, профессор,

Тонких Анатолий Иванович — кандидат экономических наук, доцент, профессор, школа экономики и менеджмента,

Дальневосточный федеральный университет.

Агошков Александр Иванович — доктор технических наук, профессор, bgdtsdvfu@mail.ru,

Бочарников Владимир Николаевич — доктор биологических наук, профессор,

Морской государственный университет им. адм. Г. И. Невельского.

Голохваст Кирилл Сергеевич — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, :доцент, Инженерная школа, Дальневосточный федеральный университет; 2доцент кафедры защиты окружающей среды, Морской государственный университет им. Адм. Г.И. Невельского, 3младший научный сотрудник, лаборатории медицинской экологии, ВФ ДНЦ физиологии и патологии дыхания СО РАМН - НИИ медицинской климатологии и восстановительного лечения, e-mail: droopy@mail.ru,

Лесовский Борис Федотович — доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Дальрыбвтуз», bfll@yandex.ru,

Лесовская Ольга Викторовна — кандидат экономических наук, доцент ФГАОУ ВПО ДВФУ,

Курсакин Геннадий Андреевич — доктор технических наук, главный научный сотрудник, kursakin@ngs.ru

Литвинцев Виктор Семенович — доктор технических наук, заместитель директора, litvinzev@igd.khv.ru

Пономарчук Георгий Петрович — кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, geopon@mail.ru;

Серый Руслан Сергеевич — кандидат технических наук, старший научный сотрудник;

Нечаев Валерий Владимирович — кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Рассказов Игорь Юрьевич — доктор технических наук, директор,

Потапчук Марина Игоревна — кандидат технических наук, старший научный сотрудник,

Александров Александр Васильевич — доктор технических наук, главный научный сотрудник,

Саксин Борис Георгиевич — доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник,

Институт горного дела Дальневосточного отделения РАН.

Гульков Александр Нефёдович — доктор технических наук, профессор, Морозов А.В. — старший преподаватель, ДВФУ, ДВНИПИ - нефтегаз.

Лушпей Валерий Петрович — доктор технических наук, профессор,

Дорошев Юрий Степанович - доктор технических наук, профессор, руководитель основной образовательной программы, doryrstep@mail.ru, Николайчук Дмитрий Николаевич - старший преподаватель, dvip@list.ru,

Инженерная школа Дальневосточного федерального университета.

Шкабарня Григорий Николаевич — кандидат технических наук, научный сотрудник Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН,. shkabarnya@mail.ru,

Нестругин Сергей Владимирович — главный технолог РУ «Лучегор-ское», sergio-81@mail.ru,

Коллектив авторов

ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ГЕОРЕСУРСОВ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА

Выпуск 4

Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Отдельные статьи (специальный выпуск)

Режим выпуска «молния» Выпущено в авторской редакции

Компьютерная верстка и подготовка оригинал-макета И.А. Вершинина Дизайн обложки Е.Б. Капралова Зав. производством Н.Д. Уробушкина Полиграфическое производство Л.Н. Файнгор

Подписано в печать 18.10.13. Формат 60х90/16. Бумага офсетная № 1. Гарнитура «Times». Печать трафаретная на цифровом дупликаторе. Усл. печ. л. 9,0. Тираж 500 экз. Заказ 2783

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ГОРНАЯ КНИГА»

Отпечатано в типографии издательства «Горная книга»