CC BY
17
Mechanics and Geotechnical Engineering. 2016. V. 8 (3). P. 341-349. doi.org/10.1016/jjrmge.2015.10.009.
14. Baum F. A., Stanyukovich K. P., Shechter B. I. Physics of explosion, Moscow: Fizmatgiz publishing House, 1959, 792 p.
15. Adushkin V. V., Spivak A. A. Geomechanics of large-scale explosions. Moscow: Nedra, 1993, 319 p.
16. Improvement of drilling and blasting operations on the marginal contour of the quarry / S. N. Zharikov, I. N. Timofeev, E. V. Gulenkov, V. K. Bushkov // News of higher educational institutions. Mining journal. 2018. no. 1. Pp. 48-55. DOI: 10.21440/0536-10282018-1-48-55.
17. Zharikov S. N., kutuev V. A. Results of experimental studies of the dynamic action of an explosion on the limit contour of the Jetygarinsky field quarry / / Problems of subsurface use. 2019. No. 2 (21). Pp. 20-26. DOI: 10.25635/2313-1586.2019.02.020.
18. Scientific research of the seismic effect of an explosion on a high-pressure underground gas pipeline / S. N. Zharikov, G. P. Bersenev, V. A. kutuev, A. S. Flyagin // Problems of subsurface use. 2019. No. 3 (22). Pp. 145-154. DOI: 10.25635/23131586.2019.03.145.
19. Scientific support for the production of particularly responsible types of explosive work based on the experience of the laboratory of rock destruction / S. N. Zharikov, P. V. Menshikov, V. A. kutuev, S. S. Tarangin // Problems of subsurface use. 2020. No. 1 (24). Pp. 66-79. DOI: 10.25635/2313-1586.2020.01.066.
20. Zharikov S., Kutuev V. About Order of Comprehensive Solving the Seismic and Pre-splitting Issues for Drill-and-Blastin Open-Pits // Trigger Effects in Geosystems. Springer Proceedings in Earth and Environmental Sciences. Springer, Cham. 2019. P. 437 - 445. DOI: 10.1007/978-3-030-31970-0_46.
21. Kutuev V.A. Investigating the seismic impact made by the under-ground large-scale blast on the secure facilities of Kyshtym GOK when caving the floor pillar // News of the Higher Institutions. Mining Journal. 2020. V. 2. P. 25-36. DOI : 10.21440/053610282020-2-25-36.
УДК 622.271.1
СПОСОБ ДРАЖНОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА
Р.З. Нафиков, В.Е. Кисляков
Предложен способ дражной разработки месторождений в условиях Крайнего Севера. Основная идея заключается в изолировании дражного разреза ангаром, изготовленным из поликарбоната. Для оценки эффективности предлагаемого технического решения была создана установка и проведен эксперимент. В результате получена математическая модель, позволяющая обосновать увеличение продолжительности добычного сезона драги.
Ключевые слова: Крайний Север, драга, россыпное месторождение, добычной сезон, изолирующая конструкция.
На сегодняшний день золото пользуется большим спросом, поэтому необходимо развитие техники и технологий золотодобывающих предприятий [1 - 5]. Значительная часть золота добывается из россыпных месторождений, отработка которых производится дражным способом [6 - 13]. Многие из таких месторождений России находятся в условиях Крайнего Севера и характеризуются суровым климатом. Это приводит к снижению продолжительности добычного сезона при дражной разработке месторождений, которая составляет 150 - 260 дней.
На данный момент существует целый ряд способов, способствующих продлению добычного сезона. К ним можно отнести циркуляцию воды, химические методы, механические методы, комбинированные и другие. Однако широкого применения они не получили ввиду своих недостатков [14]. Одним из наиболее эффективных способов предлагается изолирование дражного разреза конструкцией ангарного типа, выполненной из поликарбоната (рис. 1) [15, 16].
Рис. 1. Схемы дражной разработки в зимний период с применением изолирующего ангара: а - прямой забой; б - косой забой
Установка выполнена в масштабе 1:100, при этом были приняты параметры драги с емкостью ковшей 250 литров. Для определения температуры в дражном ангаре была использована инфракрасная камера и экран из фольги, позволяющий ее зафиксировать. Термодатчики, установленные в емкость и снаружи конструкции, позволяют измерять температуру воды и окружающего воздуха.
В процессе исследований были проведены пять этапов с разной температурой окружающего воздуха (-11, -9, -7, -5, -3 °С). Температура воды также принималась с различными значениями, а именно 20, 18, 16, 14 и 12 °С. На рис. 3 в качестве примера показаны одни из распределений температурных полей в установке. Чтобы определить среднюю температуру в ангаре, серия полученных снимков в каждом эксперименте была разбита изотермами, разграничивающими участки с одинаковой температурой. По представленной ниже формуле была рассчитана средняя температура воздуха в ангаре
Т = т ' + ■■■ + тп' *п °С (1)
а п ' ' ^ '
I'
'=1
где * - площадь всех температурных полей, см2; Т - средняя температура
2
1-го поля, °С; - площадь 1-го поля, см .
Для исследования эффективности предлагаемого решения была создана установка (рис. 2) и проведен эксперимент [17].
Рис. 2. Схема экспериментальной установки: 1 - поликарбонат; 2 - экран из фольги; 3 - модель драги; 4 - емкость с водой; 5 - основание; 6 - термодатчики; 7 - инфракрасная камера
1
1
13
19
Рис. 3. Распределение температурных полей в экспериментальной
установке
Далее с помощью метода множественной корреляции была получена математическая модель, позволяющая определить температуру воздуха внутри дражного ангара в определенный момент времени, учитывая температуру окружающего воздуха и воды:
Та =(0,03 • То.в + 0,3)- Тв +( )1,5 • То.в + 7,1, °С, (2)
где То.в - температура окружающего воздуха, °С; Тв - температура воды, °С.
При последующих расчетах было выявлено, что температура в ангаре значительно выше, чем температура окружающего воздуха. Это говорит о возможности продления добычного сезона вплоть до круглогодичной отработки месторождения.
Рассмотрим возможность применения данной технологии на месторождении россыпного золота в долине р. Калами. Климат в данном районе резкоконтинентальный с продолжительной (с октября по май) суровой зимой и коротким летом. Общее число дней в году с отрицательной температурой от 215 до 240. Зимний период начинается с октября и длится 8 меся-
цев. Суровый климат района определяет сроки работы дражного флота. Пуск драг осуществляется в районе начала мая, окончание работ - в ноябре, что в среднем составляет 190 дней.
Разработка месторождения ведется 250-литровой драгой. По формуле (2) определим динамику температуры в ангаре в течение года (рис. 4). Данный параметр влияет как на производительность драги, так и на себестоимость золота.
20 10
-10 -20
-30
О
о
<Й «
со О
и ■
ей Л
а
а
и ■ д
2 Январь Март н
Май Июль Сентябрь Ноябрь Месяц
В естественных условиях —■—Внутри дражного ангара
Рис. 4. Динамика температуры воздуха в течение года
Далее произведем расчет продолжительности добычного сезона при изолировании дражного разреза. Ограничим добычной сезон периодом, когда суточная производительность драги больше, чем ее минимально допустимая производительность (рис. 5).
6
с
ы
т
ев 5 р
д
ь
е т
и д
о3 в
СО
и
о р
С2
\
3
Январь Март Май Июль Сентябрь Ноябрь Январь
Месяц года
-возможная при традиционной технолгии
— • - минимально допустимая
Рис. 5. Определение рациональной продолжительности
добычного сезона
Таким образом, продолжительность сезона при изолирования дражного разреза возрастет с 190 до 320 дней.
Внедрение предлагаемого решения позволит увеличить прибыль рассматриваемого предприятия в среднем на 98 млн руб. и сократить срок окупаемости на 7,5 месяцев, что подтверждает экономическую целесообразность его использования. При этом на создание ангара из поликарбоната и металлического каркаса потребуется около 10,6 млн руб., что составит 6,3 % от общих затрат на отработку месторождения.
Также следует отметить, что в более южных широтах возможна круглогодичная разработка месторождений при изолировании дражного разреза. В результате исследований можно сделать вывод, что предлагаемое решение весьма актуально для горнодобывающей отрасли.
Список литературы
1. Рыжов С.В., Рыльникова М.В. Обоснование структуры производственной мощности золотодобывающего предприятия на различных этапах развития открытых горных работ // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. Вып. 1. С. 458-470.
2. Вареничев А.А., Комогорцев Б.В., Гудзенко В.Т. Основные направления золотодобычи в России // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2017. № 1. С. 231-237.
3. Косов М.Е. Анализ российского рынка золота и тенденций его развития // Экономический анализ: теория и практика. 2019. № 3. С. 413426.
4. Каширцева А.П. Оценка капитальных затрат на разных этапах реализации инвестиционных проектов золотодобывающих предприятий // Международный научно-исследовательский журнал «Modern economy success». 2019. № 2. С. 79-82.
5. Журавлев В.В., Варкова Н.Ю. Совершенствование модели стратегического управления золотодобывающими предприятиями России в условиях неустойчивого развития экономики // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер. «Экономика и менеджмент». 2018. № 2. С. 145-154.
6. Ершов В.А. Целенаправленное преобразование россыпных месторождений при дражной разработке // Горная промышленность. 2010. № 5. С. 70-72.
7. Белов С.В. Техногенные месторождения золота: состояние и перспективы освоения // Золотодобывающая промышленность. 2011. № 4.
8. Тальгамер Б.Л., Чемезов В.В. Оценка техногенных россыпей и методов определения их запасов // Вестник ИрГТУ №12 (71). 2012. С.126-130.
9. Garnett R. H. T. Graphical representation of production results versus estimates in placer mining. Transactions of the Institutions of Mining and Metallurgy. Section B // Applied Earth Science. 2015. Vol. 124. No. 3. Р. 175-190.
10. Brown L., Vearncombe J. Critical analysis of successful gold exploration methods. Transactions of the Institutions of Mining and Metallurgy. Section B // Applied Earth Science. 2014. Vol. 123, No. 1. Р. 18-24.
11. Stanaway K. J. Ten placer deposit models from five sedimentary environments. Transactions of the Institutions of Mining and Metallurgy. Section B // Applied Earth Science. 2012. Vol. 121. No. 1. Р. 43-51.
12. Johnson K., Mackenzie A. Gold Dredging in the Klondike and Number 4 // Annual Conference of the Canadian Society for Civil Engineering. Edmonton, 2012. Vol. 1. Р. 211-220.
13. Zhang T., Dong Y., Yang C., Guan Q., Gao J. Bedrock samples from the Chukchi Borderland, Arctic Ocean-First Chinese dredge in the polar regions // Acta Oceanologica Sinica. 2019. Vol. 38. No. 11. Р. 162-164.
14. Кисляков В.Е., Нафиков Р.З. Систематизация способов продления дражного сезона // Маркшейдерия и недропользование. 2017. № 4. С. 13-16.
15. Кисляков В.Е., Нафиков Р.З. Параметры изолирующей конструкции при дражной разработке в условиях отрицательных температур // Известия тульского государственного университета. Науки о Земле. 2016. № 2. C. 95-101.
16. Кисляков В.Е., Нафиков Р.З., Катышев П.В. Повышение производительности драг в условиях отрицательной температуры // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2017. Т. 15. № 4. С. 4-9.
17. Исследование теплообмена в изолированном пространстве дражного разреза / В.Е. Кисляков, Р.З. Нафиков, В.Н. Вокин, А.А. Бахтигу-зин // Успехи современного естествознания. 2017. № 8. С. 89-93.
Нафиков Равиль Зиннурович, асп., [email protected], Россия, Красноярск, Сибирский Федеральный Университет, Институт горного дела, геологии и геотехнологий,
Кисляков Виктор Евгеньевич, д-р техн. наук, проф., VKislyakovasfu-kras.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт горного дела, геологии и геотехнологий
METHOD OF TRAINING DEVELOPMENT OF DEPOSITS IN THE CONDITIONS
OF THE FAR NORTH
R.Z. Nafikov, V.E. Kislyakov
A method of dredged field development in the conditions of the Far North is proposed. The main idea is to insulate the drag section with a hangar made of polycarbonate.
To assess the effectiveness of the proposed technical solution, an installation was created and an experiment was conducted. As a result, a mathematical model is obtained that allows one to justify an increase in the length of the dredging mining season.
Key words: Far North, dredge, placer deposit, mining season, insulating structure.
Nafikov Ravil Zinnurovich, postgraduate, [email protected], Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Mining, Geology and Geotechnology,
Kislyakov Viktor Evgenievich, doctor of technical sciences, professor, VKislya-kov@sfu-kras. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Mining, Geology and Geotechnology
Reference
1. Ryzhov S. V., Rylnikova M. V. Substantiation of the structure of production capacity of a gold mining enterprise at various stages of development of open-pit mining operations // News of Tula state University. earth science. 2020. Issue 1. Pp. 458-470.
2. Varenichev A. A., Komogortsev B. V., Gudzenko V. T. Main directions of gold mining in Russia / / Mining information and analytical Bulletin (scientific and technical journal). 2017. no. 1. Pp. 231-237.
3. Kosov M. E. Analysis of the Russian gold market and its development trends // Economic analysis: theory and practice. 2019. No. 3. Pp. 413-426.
4. kashirtseva A. P. Estimation of capital expenditures at different stages of implementation of investment projects of gold mining enterprises // international research journal "Modern economy success". 2019. No. 2. Pp. 79-82.
5. Zhuravlev V. V., Varkova N. Yu. Improving the model of strategic management of gold mining enterprises in Russia in the conditions of unstable economic development // Bulletin of the South Ural state University. Series: Economics and management, 2018, no. 2, Pp. 145-154.
6. Yershov V. A. Purposeful transformation of placer deposits in drazhnoy development // Mining industry. 2010. no. 5. Pp. 70-72.
7. Belov S. V. Technogenic gold deposits: state and prospects of development // gold mining industry. 2011. № 4.
8. Talhamer B. L. Chemezov, V. V., Estimation of technogenic placers and methods of determining their inventory // Irstu Bulletin No. 12 (71), 2012, Pp. 126-130.
9. Garnett R. H. T. Graphical representation of production results ver-sus estimates in placer mining. Transactions of the Institutions of Mining and Metallurgy. Section B: Applied Earth Science. 2015. Vol. 124, No. 3. PP. 175-190.
10. Brown L., Vearncombe J. Critical analysis of successful gold exploitation methods. Transactions of the Institutions of Mining and Metallurgy. Sec-tion B: Applied Earth Science. 2014. Vol. 123, No. 1. Pp. 18-24.
11. Stanaway K. J. Ten placer deposit models from five sedimentary environments. Transactions of the Institutions of Mining and Metallurgy. Sec-tion B: Applied Earth Science. 2012. Vol. 121, No. 1. Pp. 43-51.
12. Johnson K., Mackenzie A. Gold Dredging in the Klondike and Number 4. Annual Conference of the Canadian Society for Civil Engineering. Edmonton, 2012. Vol. 1. PP. 211-220.
13. Zhang T., Dong Y., Yang C., Guan Q., Gao J. Bedrock samples from the Chukchi Borderland, Arctic Ocean-First Chinese dredge in the polar regions. Acta Oceanologica Sinica. 2019. Vol. 38. No. 11. PP. 162-164.
14. Kislyakov V. E., Nafikov R. Z. Systematization of methods for extending the drazhny season // surveying and subsoil use. 2017. no. 4. Pp. 13-16.
15. Kislyakov V. E., Nafikov R. Z. Parameters of the insulating structure in drazhnoy development under conditions of negative temperatures // News of Tula state University. earth science. 2016. № 2. C. 95-101.
16. Kislyakov V. E., Nafikov R. Z., Katyshev P. V. Improving drag performance under negative temperature conditions. Vestnik Magnitogorsk state technical University named After G. I. Nosov. 2017. Vol. 15. No. 4. Pp. 4-9.
17. Research of heat transfer in the isolated space of a drazhny section / V. E. Kis-lyakov, R. Z. Nafikov, V. N. Vokin, A. A. Bakhtiguzin // Advances in modern natural science. 2017. no. 8. Pp. 89-93.
УДК 681.3
АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГИСТОГРАММНОГО
АНАЛИЗА ТЕРМОГРАММ ПРИ ДИАГНОСТИЧЕСКОМ СКАНИРОВАНИИ ТЕПЛОПРОВОДОВ ШАХТ
В.А. Соколов, С.С. Соколова, В. Ф. Рожков
Рассматриваются вопросы аналитической обработки термограмм с целью выявления аномальных температурных участков теплопроводов и последующей интерпретации полученных тепловых изображений. Предложен итерационный алгоритм обработки результатов гистограммного анализа тепловизионного изображения, выполняющий вычисление координат «цели» при диагностическом сканировании.
Ключевые слова: теплопровод, диагностическое сканирование, термограмма, гистограммный анализ, итерационный алгоритм, эффективность энергетической системы.
Контроль состояния теплопроводов с использованием тепловизи-онного оборудования является перспективным и энергоэффективным способом изучения состояния инженерных коммуникаций шахт. С использованием этого оборудования производятся восприятие инфракрасного излучения объекта сканирования специальной аппаратурой, анализ изображения для получения его количественных и качественных характеристик и локализация места найденных аномалий [1].
После того, как произведена тепловизионная съемка участка теплопровода, при помощи специального программного обеспечения проводится анализ полученных термограмм с целью выявления аномальных температурных участков и интерпретация полученных тепловых изображений [2,3]. При этом выявляются аномальные температурные зоны, которые могут быть следствием различных дефектов строительства, и определяется их местоположение на поверхности трубопровода. При этом оцениваются площадь дефектной зоны и характер ее расположения относительно безде-
