УСПЕХИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Данная статья посвящена исследованию технологических параметров бурового раствора на основе рапсового масла в смеси с метиловыми эфирами жирных кислот в качестве раствора первичного вскрытия продуктивных пластов. Основной задачей исследования было изучение влияния состава бурового раствора и условий его эксплуатации на изменение технологических параметров, оценка его эффективности в сохранении исходных характеристик продуктивных пластов, а также соответствия предложенного состава экологическим нормам. В ходе работы авторами проводились лабораторные исследования бурового раствора согласно стандарту ГОСТ 33697-2015. В рамках проведенного исследования были подробно проанализированы такие характеристики бурового раствора, как плотность, пластическая вязкость, динамическое и статическое напряжения сдвига, показатель фильтрации, электростабильность и седиментационная устойчивость. В результате была дана оценка целесообразности применения промывочной жидкости, содержащей растительное масло в качестве дисперсионной среды. Проведённое исследование подтвердило возможность успешного применения бурового раствора на основе рапсового масла и метиловых эфиров жирных кислот в качестве эффективной альтернативы традиционным буровым растворам на минеральной основе. Такой раствор снижает риски экологической нагрузки. Результаты позволяют рассматривать разработанный буровой раствор как перспективный материал для дальнейшего внедрения в практику бурения нефтегазовых скважин.

Целью работы является создание расчетной модели, адекватно описывающей процесс влагообмена между вентилируемым воздухом и поверхностью выработки с использованием функций равновесного содержания влаги в воздухе и окружающих породах. В первом случае можно говорить о кривой точек росы, в случае породного массива - о кривой содержания незамерзшей воды при отрицательных температурах. Представлена математическая модель процессов тепломассообмена влажного вентияционного воздуха с поверхностью горной выработки криолитозоны с учетом конденсации паров влаги. Результаты решения по представленной математической модели получены методом конечных разностей. Конденсирующаяся на холодных стенках выработки влага, первоначально находящаяся в воздушной струе, существенно влияет на тепловой режим протяженной выработки. По мере прогрева стенок выработки за счет конвективного теплообмена и теплоты фазового превращения интенсивность процесса конденсации снижается. Циклический процесс увлажнения - иссушения поверхности выработки вкупе с морозным воздействием на нее может приводить к деградации поверхностного слоя. Результаты расчетов по представленной модели, основанной на учете функций равновесного содержания влаги в рудничной атмосфере и породном массиве, позволяют строить адекватные картины распределения влагосодержания и температуры в рудничном пространстве и окружающих породах.

Цель исследования заключается в разработке методики определения рабочих параметров роторных дробильных установок на примере ДКД-300 с использованием ковких маркеров. В работе приводится методика исследования особенностей разрушения геоматериалов, где применен метод изучения поведения частиц в рабочей камере с применением ковких маркеров. В дробильную установку совместно с исходным материалом или в отдельности загружаются частицы свинца, обладающие свойством сохранения памяти в виде следов деформации. Авторами выбран кинематический способ определения скорости соударения маркеров с поверхностью рабочего органа, путем сопоставления экспериментальных результатов лабораторных стендов, где с помощью площади поверхности деформации сфероидного маркера определяется скорость столкновения с жесткой поверхностью. В результате экспериментальных исследований по изучению эффективности дробления рудного материала установлены максимальная скорость перемещения частиц в рабочей полости установки, оптимальная производительность, количество и характер динамических воздействий на геоматериал. В работе приводятся сопоставления результатов лабораторных стендов, которые показывают, что в дробильной установке ДКД-300 создаются условия для дезинтеграции особо крепких пород. При оптимальной производительности установки за счет интенсивных динамических воздействий и малых скоростей перемещения частиц, а также столкновений частиц друг с другом достигается режим селективного дробления. Путем регулирования подачи руды можно контролировать и задать определенное пространство для интенсивных перемещений частиц внутри рабочей полости. Предлагаемый метод с использованием частиц свинца в качестве маркеров в дробильных установках роторного типа дает возможность получить подробное описание происходящего процесса внутри рабочей полости дробильных аппаратов: виды деформации, интенсивность динамических нагрузок, скорости приложения ударной нагрузки в зависимости от производительности установки.

Целью исследования является моделирование процессов разделения минеральных смесей на осадительной поверхности крутонаклонного концентратора для оценки влияния режимных параметров и особенностей конструкции. Моделирование процесса разделения частиц как мультифакторного процесса и приводится в виде решения системы уравнений. Показана сложность процессов, протекающих в рабочей зоне крутонаклонно установленных пакетов пластин с нисходящими под определенным углом рифлями, где в результате возникающего гидродинамического режима происходит гравитационная дифференциация и вееровидное движение частиц по поверхности рифельных пластин, где легкие частицы увлекаются потоками воды, а тяжелые под действием гравитации спускаются вниз между рифлями в межрифельном пространстве. В работе авторами приведен алгоритм расчета с использованием подпрограммы rkfixed, которая решает систему дифференциальных уравнений методом Рунге - Кутты для многих частиц. Приводятся сравнительные результаты экспериментальных исследований для частиц магнетита с разной крупностью с теоретическими результатами физико-математического моделирования процесса разделения с учетом первоначального распределения частиц по разделительной поверхности и влияния образующихся вихревых движений частиц в межрифельном пространстве. Моделирование показывает приемлемые результаты и подтверждается экспериментальными данными, полученными при исследовании по разделению частиц разной крупности.

В данной работе представлен опыт проведения экспертизы плодородного почвенного слоя на территории заказника регионального значения «Абалакский природно-исторический комплекс» и разработаны рекомендации по его восстановлению на основе проведения культивационных работ. Заказник расположен в северо-восточной части Тобольского муниципального района и имеет большую экологическую и историческую ценность. В границах заказника с разрешения надлежащих органов был организован карьер «Санниковский» для добычи песка. По результатам осмотра главным специалистом особо охраняемых природных территорий управления экологии Департамента недропользования и экологии Тюменской области зафиксированы 10 участков, где уничтожен плодородный слой почвы, общей площадью 56249 м2. В результате судебных разбирательств суд принял решение назначить по делу экспертизу, проведение экспертизы поручить специалистам Тобольской комплексной научной станции Уральского отделения Российской академии наук. На основании экспертизы были получены данные, не соответствующие материалам искового заявления. Результаты проведенной экспертизы удовлетворили судебную коллегию, и она смогла вынести решение. Данная работа может представлять интерес для специалистов-экологов при оценке нарушения или уничтожения плодородного почвенного покрова.

Целью работы являлось совершенствование методики георадиолокационного мониторинга свойств и состояния массива горных пород. Исследование особенностей распространения электромагнитных волн выполнено на примере георадиолокационных измерений физической модели массива рыхлых горных пород, включающего зоны пород различной влажности. Массив горных пород физической модели представлен песком из карьера Хатынг-Юрях г. Якутска. По результатам исследований установлено, что в период с февраля по апрель в диапазоне отрицательных температур воздуха скорость в мерзлой породе различной влажности (5-30%) характеризуется высокими значениями. С апреля по июнь, когда температура воздуха поднимается от 0оС до положительных значений, происходят интенсивное оттаивание мерзлых пород различной влажности и резкое снижение значений скоростей. В мае полностью оттаивает порода влажностью 5%, которая находится в талом состоянии до конца сентября. Порода влажностью 15% полностью оттаивает в июне и в талом состоянии сохраняется до октября. Породы влажностью 22% и 30% плавно оттаивают с июня по август и остаются в талом состоянии до октября. Установлено, что скорость в этих талых породах характеризуется низкими значениями. По установленным значениям скоростей в породах различной влажности в зимний период можно оценить примерную влажность, а также период полной оттайки. Полученная информация позволяет скорректировать план разносезонного георадиолокационного мониторинга динамики криогенного состояния рыхлых горных пород Центральной Якутии.

Цель работы - создание достоверного цифрового двойника месторождения для дальнейшего его использования в исследовании особенности строения месторождения и поиска зависимостей пространственного распределения качественных характеристик пласта. В работе приведен порядок моделирования угольных месторождений в горно-геологической информационной системе Micromine на основе данных геологоразведки Большесырского буроугольного месторождения. Для достижения поставленной цели произведено поэтапное моделирование, включающее в себя подготовку и импорт данных, создание базы данных, визуализацию траекторий скважин, создание поверхностей пластов и блочной модели с наполнением данными о качестве полезного ископаемого. Результат исследования показал высокую сходимость с исходными данными, что позволяет заявлять о достоверности блочной модели и дальнейшем ее использовании в исследованиях. Несмотря на то, что государственные органы при экспертизе и постановке запасов на баланс требуют предоставления графических материалов, выполненных традиционным способом, создание цифровой модели остается для исследователей полезным результатом. Наличие достоверного цифрового двойника позволит подробно и с большей точностью исследовать месторождение и увеличивать количество оцениваемых вариантов с меньшими трудозатратами в сравнении с исследованием геологической информации, представленной в классическом виде.

Цель исследования - изучение состава полиароматических углеводородов в подземных водах на добывающих территориях нефтяного и угольного регионов. Изучен состав полиароматических углеводородов в подземных водах пермских отложений Нарыкско-Осташкинской площади Кузнецкого угольного бассейна и апт-альб-сеноманских и атлым-новомихайловских горизонтов Западно-Малабалыкского, Унтыгейского и Федоровского нефтяных месторождений Ханты-Мансийского автономного округа методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Установлено, что суммарное содержание полиароматических углеводородов изменяется в интервале от 0,313 до 5,5597 мкг/л. Нефтяные подземные воды обогащены низкомолекулярными соединениями, представлены антраценом, фенантреном и замещенными нафталинами. Для подземных вод угольного бассейна отмечается преобладание высокомолекулярных полиароматических структур, среди которых доминируют дибенз[a, h]антрацен, флуорен и флуорантен. Определено содержание нормированных веществ нафталина и бенз[a]пирена в подземных водах. Концентрация нафталина во всех изучаемых образцах не превышает предельно допустимых значений - 10 мкг/л. Для образца Унтыгейского нефтяного месторождения и одной из проб с угольного бассейна содержание бенз[a]пирена превышает предельно допустимые концентрации 0,01 мкг/л в 2 раза, что может указывать на антропогенный вклад в состав полиароматических углеводородов. Подтверждена взаимосвязь минерализации и концентрации полиароматических углеводородов в подземных водах добывающих нефтяных и угольных бассейнов. Полученные данные требуют дальнейшего изучения и систематизации, вносят вклад в наши представления о составе растворенного органического вещества подземных вод.

В последнее время наличие значительных нарушенных площадей без предварительного снятия плодородного слоя почвы делает актуальным разработку альтернативных технологий рекультивации с использованием бытовых и промышленных отходов, в связи с этим открытые горные выработки могут использоваться для их захоронения. В данной работе рассмотрен отработанный карьер кирпичного завода г. Красноярска в качестве объекта рекультивации земель с захоронением твердых промышленных и коммунальных отходов IV-V классов опасности. Описан рассматриваемый участок, по результатам анализа свойств грунтов выделено два инженерно-геологических элемента. Изложен ход проведения рекультивации. Акцентировано внимание на том, что для восстановления продуктивности нарушенных земель необходимо было проведение биологического этапа рекультивации. По приведенным результатам оценки состояния атмосферного воздуха негативное воздействие на окружающую среду не выявлено. Результаты полевого обследования оценки почвенного покрова на объекте после проведения рекультивации показали, что содержание химических веществ не превышает ориентировочно допустимую концентрацию и предельно допустимую концентрацию содержания их в почве. Соблюдение нормативов качества почвенного покрова на границе территории объекта рекультивации подтверждает эффективность проведенных мероприятий по биологической рекультивации объекта. Установлено, что на объекте рекультивации сформирован оптимально организованный и экологически сбалансированный устойчивый ландшафт.

Целью работы являлось определение объема мелового карьера методом дистанционного зондирования. Материалом исследований явились спутниковые космоснимки Landsat_8_9, на основе которых была построена цифровая модель рельефа карьера. В качестве объекта исследования был выбран завод «Красный Октябрь» г. Вольска. В работе представлены результаты исследований мелового карьера, расположенного на территории этого завода. Обработка матрицы высот и картографирование полученного материала проводились с помощью кроссплатформенной программной системы QGIS (version 3.32.0). Для разбиения и картографирования толщин карьера применялась программа SAGA-GIS (version 9.2.0). Были изучены особенности морфологии карьера, построена картограмма распределения толщин составляющих его сегментов. Полученные данные позволили определить глубину и объем карьера, а также средние значения крутизны и экспозиции склона соответственно. Проведенные исследования позволили определить высокую степень выработанности изучаемого карьера. Геоинформационные технологии в настоящее время предоставляют необходимые программные средства для оценки ресурсного потенциала месторождений полезных ископаемых, а их дистанционность и низкая себестоимость делают их востребованными инструментами исследований промышленной экологии. Результаты работы актуальны для круга задач инженерной экологии, связанных с рациональным использованием природных ресурсов и обеспечением устойчивого эколого-экономического развития.

Существующие методы обогащения минерального сырья, с учетом ухудшения качества исходного материала, поступающего на обогатительную фабрику, нуждаются в интенсификации. Процесс флотационного обогащения основан на различной смачиваемости минеральных фаз, что приводит к необходимости обеспечения селективного извлечения полезных компонентов и улучшения качества получаемой продукции необходимо понимание действия реагентов на поверхностные свойства. В работе рассматривается селективное действие реагентов-депрессоров с анализом изменения свободной поверхностной энергии и ее составляющих для избирательного подавления минералов пустой породы. Анализ результатов исследования показал, что пирофосфат натрия оказал более селективное действие по отношению к минералам кварца и кальцита, чем на поверхностные свойства угля, с увеличением свободной поверхностной энергии на 37,78 мН/м и 13,19 мН/м, соответственно. Исследование влияния депрессоров на поверхностные свойства минеральных фаз позволяет обосновать возможность повышения качества концентрата путем направленного подавления пустой породы. При проведении флотационных опытов был получен концентрат с зольностью 6,32 % при применении комбинации депрессоров пирофосфата натрия и жидкого стекла; при этом содержание серы составило 0,279 %.

Снижение качества минерального сырья, содержащего цветные металлы, привело к необходимости поиска способов интенсификации процессов рудоподготовки, обогащения и переработки. Одним из возможных способов интенсификации процессов рудоподготовки является использование ультразвукового воздействия. В работе изучено влияние использования ультразвука на измельчаемость медно-молибденовых руд. Исследования проводились на оборудовании Санкт-Петербургского горного университета императрицы Екатерины II. Для изучения влияния ультразвука на измельчение комплексных медных руд с позиции увеличения выхода готового класса были проведены исследования по обработке исходных проб перед измельчением в течение различного времени. Результаты проведенных исследований показали, что при обработке ультразвуком происходит повышение температуры за счет выделения энергии, часть которой может быть использована для разрушения минеральных агрегатов. На основании проведенных экспериментально-теоретических исследований было сделано предположение, что на этапе обработки УЗ в минеральном сырье происходит понижение прочности сырья. Также проведенные исследования позволили установить положительный эффект ультразвукового воздействия при измельчении комплексного медного минерального сырья: использование ультразвуковой обработки перед измельчением позволило увеличить выход готового класса до 82,4 %. Таким образом, использование ультразвукового воздействия позволит повысить эффективность процессов рудоподготовки при снижении энергетических затрат.