Том 10, № 2 (2025)
РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Обоснование оптимальной ширины дражного забоя
Аннотация
Снижение себестоимости готовой продукции за счет применения наиболее экономически выгодных процессов и технологий добычи и обогащения полезных ископаемых – одна из актуальных задач в горнодобывающей отрасли промышленности. Значительное влияние на себестоимость добычи полезного ископаемого россыпей оказывает ширина дражного забоя. Существующие методы расчета наивыгоднейшей ширины забоя драги основаны на обеспечении ее максимальной производительности, что оправдано при валовой разработке россыпей. С увеличением глубины залегания россыпи и мощности вскрышных пород традиционные методы расчета оптимальной ширины дражного забоя не обеспечивают минимальной себестоимости добычных работ. Целью исследований является обоснование наивыгоднейшей ширины забоя драги с учетом мощности торфов и приемлемых технологических схем вскрышных работ. Идея работы заключается в том, что оптимальная ширина забоя должна устанавливаться не только исходя из максимальной производительности драги, но и из условия обеспечения наименьшей себестоимости добычи ценных компонентов (с учетом производительности всего горного оборудования и себестоимости вскрышных работ). В исследовании проводится анализ влияния параметров россыпи (мощности торфов и продуктивного пласта, ширины забоя) на себестоимость добычи и переработки песков, а также выявление зависимостей влияния параметров горных работ на технико-экономические показатели. В рамках исследования было рассмотрено более 100 технологических схем комплексной работы вскрышного и добычного оборудования и дана экономическая оценка их эффективности. Приведены рекомендуемые значения поправочных коэффициентов к определению оптимальной ширины забоя драги. Результаты исследования служат методическим материалом для обоснования параметров дражной системы разработки россыпей.
Горные науки и технологии. 2025;10(2):99-108
99-108
Роль сдвиговых дислокаций и грабен-рифтов в контроле нефтегазоносности глубинных горизонтов Русско-Часельского вала (Западно-Сибирская провинция)
Аннотация
Изучение особенностей геологического строения Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции (НГП) актуально для установления взаимосвязи между пространственным распределением локальных сдвиговых дислокаций Русско-Часельского вала и структурой региональной Пай-Хой–Алтайской сдвиговой зоны. Цель работы – выявление закономерностей локализации УВ-скоплений, ассоциированных с разрывными нарушениями этой зоны. В статье представлены результаты исследований, направленных на оценку характера деструкции земной коры в пределах региональной Пай-Хой–Алтайской сдвиговой зоны и предпосылок локализации месторождений углеводородов в ее пределах. В качестве фактологической основы задействован комплекс региональных и детальных геофизических данных, включающий 2D и 3D сейсморазведку, цифровые модели гравитационного и магнитного полей. На основе этих материалов были построены разрезы и карты, отображающие особенности строения осадочного чехла и консолидированного фундамента, выполнен анализ характера деструкции земной коры в пределах сдвиговой зоны. Выявлено, что разрывные дислокации региональной Пай-Хой–Алтайской сдвиговой зоны имеют характерную морфологию, описываемую эллипсоидом деформаций правостороннего сдвига. В пределах Русско-Часельского вала определены закономерности проявления системы сдвиговых дислокаций и грабен-рифтовых структур, обусловленных тектонической системой регионального Пай-Хой–Алтайского сдвига. Сдвиговая зона, оперяющие разломы и связанные с ними сколы Риделя составляют единую иерархически подчиненную систему деструкции верхней коры. Для нее характерно развитие эшелонированной системы зон деструкции платформенного чехла и верхней части консолидированного фундамента, интерпретируемой как трещины Риделя с преобладанием субмеридионального простирания. По результатам интерпретации сейсмических разрезов вдоль трещин Риделя выделяются «структуры цветка», простирающиеся от нижнего мела до кровли палеозойских отложений. Структуры этого типа, локализованные в пределах Западно-Сибирской нефтегазовой провинции и представленные системами дислокаций, могут выступать дренажом при дальнейшем обосновании механизмов миграции и аккумуляции месторождений углеводородов.
Горные науки и технологии. 2025;10(2):109-117
109-117
Минерально-сырьевая база кобальта России: состояние, возможности развития
Аннотация
Актуальность работы обусловлена необходимостью получения максимально полной картины состояния минерально-сырьевой базы кобальта Российской Федерации. Цель: изучение состояния минерально-сырьевой базы кобальта России, пространственного размещения месторождений кобальта по типам рудных формаций и в пределах рудных провинций, перспектив национальной добычи кобальта. Методы: статистический, графический, логический. Результаты: Представлена сводная карта-схема России, включающая 25 кобальторудных провинций и выборку из 150 наиболее значимых месторождений кобальта различных рудных формаций, перспективных объектов и площадей. Даны характеристики основных рудных формаций, месторождения кобальта которых имеются в России, а также кобальторудных провинций и месторождений вне провинций. В России добыча кобальта производится в качестве попутного продукта из сульфидных медно-никелевых руд (в 2022 г. – 9,2 тыс. т). В России по состоянию на 01.01.2023 г. учтено 1562,3 тыс. т балансовых запасов кобальта. Наибольшие объемы запасов кобальта приходятся на медно-никелевую (62,5 %) и силикатно-кобальто-никелевую (19,9 %) формации и 17,6 % на все остальные рудные формации. По провинциям на Норильскую приходится 47,0 % от российских запасов кобальта, на Уральскую – 24,7 %, на Кольскую – 7,4 %, Шорско-Хакасскую – 7,4 %, Восточно-Саянскую – 6,1 %, на остальные – 7,7 %. За Российской Федерацией закреплены разведочные районы международного морского дна в Тихом океане, где ведутся геологические исследования формации кобальтоносных марганцевых корок на Магеллановых горах (ресурсы 110 тыс. т Co, 0,50–0,61 % Co) и формации железомарганцевых конкреций рудного поля Кларион-Клиппертон (ресурсы 985 тыс. т Co, 0,22–0,29 % Co). На территории Российской Федерации несмотря на значительную базу подготовленных запасов кобальта отсутствует системный учет его прогнозных ресурсов, что осложняет планирование геологоразведочных работ на кобальт. Предлагается произвести системную ревизию имеющихся геологических и геохимических материалов по известным проявлениям и точкам кобальтовой минерализации с оценкой прогнозных ресурсов по единой методике и собственно составить баланс прогнозных ресурсов кобальта по России. На месторождениях силикатно-кобальт-никелевой формации, где ранее их оценка производилась исходя из задачи максимизации запасов никеля, предлагается произвести переоценку с геометризацией распределения кобальта в качестве главного компонента руд. Такие объекты становятся управляемыми при планировании добычи именно кобальта. Развитие технологий подземного и кучного выщелачивания, а также биовыщелачивания кобальтсодержащих руд позволит вовлекать в эксплуатацию кобальторудные объекты с низким качеством руд и небольшими запасами, а также техногенные образования продуктов обогащения и металлургического передела. Наиболее интересными для геотехнологических способов добычи кобальта являются месторождения силикатно-кобальт-никелевой формации.
Горные науки и технологии. 2025;10(2):118-147
118-147
СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД. ГЕОМЕХАНИКА И ГЕОФИЗИКА
Анализ механизма циклического геомеханического воздействия для увеличения продуктивности скважин в карбонатных коллекторах
Аннотация
Методы создания околоскважинной области микротрещиноватости (разуплотнения породы коллектора) за счет глубокого снижения порового давления и основанные на них способы повышения продуктивности скважин активно развиваются в рамках научной деятельности институтов РАН в последние десятилетия. Обязательным условием применения таких методов является создание достаточной по величине и продолжительности депрессии на скважинах для формирования техногенной микротрещиноватости. В статье рассматривается циклическое геомеханическое воздействие (ЦГВ) – один из методов увеличения продуктивности нефтяных скважин в карбонатных коллекторах, основанных на создании глубокой депрессии на скважине. Эффективное планирование и применение таких методов связано с пониманием механизма возникновения микротрещиноватости в околоскважинной зоне при достижении критической величины снижения порового давления. Целью работы является обоснование геомеханического механизма формирования микротрещиноватости, согласующегося с результатами лабораторных исследований керна и применения ЦГВ и близких ему методов на скважинах. Задачи исследования включали анализ особенностей постановки лабораторных экспериментов и их результатов, определение возможных механизмов и критериев формирования микротрещиноватости, а также проведение сопряженного гидрогеомеханического моделирования с оценкой характерных размеров области воздействия. Показано, что результаты лабораторных экспериментов и опытного применения метода ЦГВ не согласуются с механизмом сдвигового разрушения, но могут быть объяснены механизмом разрушения сжатия. Выполнено сопряженное численное гидрогеомеханическое моделирование опытного применения ЦГВ на скважине с оценкой параметров критерия разрушения сжатия по керновым данным. Расчетный радиус зоны воздействия составил около 7 м, при этом оцененный прирост коэффициента продуктивности хорошо согласуется с фактическими данными.
Горные науки и технологии. 2025;10(2):148-160
148-160
ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Исследование элементного статуса молодого населения посёлка Солнечный Хабаровского края в рамках горно-экологического мониторинга
Аннотация
В Солнечном районе Хабаровского края в результате длительной работы горно-обогатительного комбината сформировалась горнопромышленная техногенная система. Здесь образовались биогеохимические зоны с высоким содержанием соединений химических элементов, в том числе тяжёлых металлов и мышьяка. Установлено, что в мониторинговых точках, расположенных на различном расстоянии от второго хвостохранилища Солнечного ГОКа, в том числе на территории посёлка Солнечный (Хабаровский край), концентрации определяемых тяжёлых металлов в почвах превышают нормативные значения по Cu, Zn, Pb и Hg от 1,4 до 12,36 ПДК, содержание As составило 571 ПДК. В водных объектах отмечается превышение по Cr, Cu, Fe и Zn от 2 до 110 ПДК. Превышение содержания As в исследуемых пробах воды не обнаружено. Элементный статус в растущем организме человека является индикаторным показателем состояния экосистем, в связи с чем была проведена оценка элементного состава волос жителей посёлка Солнечный в возрасте до 14 лет. Показано, что особенностью элементного статуса для девочек в исследуемой группе являются высокие показатели содержания тяжёлых металлов Hg, Cr, Рb, Cu, а также пониженное содержание важного эссенциального элемента Zn. Для мальчиков отмечаются превышения по концентрациям Hg, Fe, Cr, Zn и Cu. В связи с этим предложены технические решения с целью снижения распространения загрязняющих веществ от хвостохранилищ, в том числе Солнечного ГОКа.
Горные науки и технологии. 2025;10(2):161-168
161-168
ГОРНЫЕ МАШИНЫ, ТРАНСПОРТ И МАШИНОСТРОЕНИЕ
Снижение загрязнения шахтных вод в системе участкового водоотлива кимберлитового рудника
Аннотация
Осветление загрязненных шахтных вод путем отстаивания в специальных водосборных емкостях сопровождается постепенным снижением их рабочего объема из-за заиления. Эксплуатация насосных агрегатов комплекса водоотлива в условиях заиленных водосборников подземного горного предприятия негативно отражается на их долговечности и энергоэффективности. Для недопущения сильного ухудшения условий эксплуатации насосного оборудования заиленные водосборные емкости регулярно выводятся из работы в целях чистки от осевших продуктов заиления с помощью самоходной техники. С выходом кимберлитовых рудников РФ на проектную мощность периодичность работы водосборников участкового водоотлива между чистками заметно снижается. В настоящее время на кимберлитовых рудниках чистка заиленных водосборников систематически происходит с задействованием всех имеющихся погрузочно-доставочных машин механоэнергетической службы. Увеличение рабочего парка указанных машин сдерживается их дороговизной. В связи с этим снижение интенсивности загрязнения шахтных вод, поступающих в водосборники участкового водоотлива, является актуальной задачей и представляет практический интерес. По результатам математического моделирования установлено, что добиться существенного снижения интенсивности загрязнения шахтных вод в системе участкового водоотлива кимберлитового рудника можно путем ликвидации шламообразований, возникающих в результате просыпа руды при перегружении с питателя на ленту конвейера основного горизонта. Для устранения указанного источника шламообразования был разработан механизированный комплекс по сбору просыпанной горной массы, где ключевым элементом является заборно-погрузочное устройство.
Горные науки и технологии. 2025;10(2):169-179
169-179
ОПЫТ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТОВ В ГОРНОПРОМЫШЛЕННОМ СЕКТОРЕ ЭКОНОМИКИ
Инструменты экономического стимулирования освоения техногенных месторождений
Аннотация
Россия обладает значительным, но недостаточно используемым техногенным минеральным потенциалом, освоение которого способно расширить сырьевую базу и снизить экологическую нагрузку. Цель исследования – разработка эффективных экономических механизмов (включая решения для малого бизнеса), стимулирующих инвестиции в освоение техногенных месторождений. В работе проанализированы существующие инструменты стимулирования переработки техногенных минеральных образований, разработаны методический подход к отбору оптимальных инструментов и комплексная экономическая модель. Особое внимание уделено системе ранжирования инвестиционных проектов по трем ключевым критериям: бюджетной эффективности, коммерческой выгоде и экологическому эффекту. Для разных категорий проектов (зеленые, желтые, красные) определены наиболее эффективные инструменты поддержки, включая налоговые льготы, государственные гарантии и кредитные механизмы. Разработанная модель экономического механизма основана на шести принципах: ясности, транспарентности, командной работе, модульности, контролируемости и эффективности. Реализация предложенных мер позволит активизировать развитие малого бизнеса в сфере освоения техногенных месторождений.
Горные науки и технологии. 2025;10(2):180-200
180-200