Приведены результаты исследований устойчивости буровых скважин. Рассмотрены возможные причины возникновения аварийных ситуаций. Проанализированы особенности бурения взрывных скважин с учетом свойств массива горных пород. На базе распределения скоростей выноса бурового шлама из скважины предложен алгоритм выбора режимов бурения. Проанализирован характер изменения размера скважин с течением времени. Исследовано влияние на устойчивость скважин трещиноватости массива и его обводненности. Предложены возможные варианты устранения техногенного воздействия на массив в окрестности скважин и варианты крепления стенок скважин с применением мягких оболочек. Приведены данные эксперимента по установке оболочек для условий открытой разработки месторождений апатит-нефелиновых руд. Доказана работоспособность и результативность технологии.
Проведен анализ практических решений совместного сотрудничества Горного университета и австралийской компании Орика – создание Центра компетенций в области горного дела. Отмечена роль горного дела и профессионального образования как необходимых составляющих устойчивого развития территорий. Проанализирован российский и зарубежный опыт сотрудничества технических вузов и отраслевых компаний, отмечена важная роль привлечения к такому сотрудничеству территориальных органов исполнительной власти в области промышленной безопасности. Рассмотрены перспективы создания совместной интеграционной площадки высшего учебного заведения и отраслевой компании на примере создания учебно-научной лаборатории технологии и моделирования взрывных работ, открытой в рамках соглашения Санкт-Петербургского горного университета и компании Орика, с целью совершенствования подготовки горных инженеров в области взрывного дела, развития научно-исследовательской деятельности, проведения на базе лаборатории курсов профессиональной переподготовки и повышения квалификации специалистов, работающих в профильных компаниях. Приведены показатели эффективности работы учебно-научной лаборатории и общая оценка продуктивности проекта сотрудничества.
Рассмотрены основные аспекты обеспечения безопасной отработки калийных месторождений. Приведены практические примеры механизма развития и возможных последствий нарушения целостности пород водозащитной толщи. Предложено использование системы дистанционного неразрушающего мониторинга целостности пород водозащитной толщи.
Рассмотрены основные аспекты размещения отходов в подземном пространстве. Проанализированы ключевые проблемы изоляции отходов в выработках соляных месторождений. Предложена технология размещения отходов, основанная на использовании для иммобилизации отходов природных минеральных солей.
Предложен алгоритм выбора горно-геомеханических параметров систем разработки для условий отработки нижних горизонтов калийных месторождений. Представлены блок-схемы для алгоритма в целом и отдельных его частей. Разработанный алгоритм предопределяет методологию отработки запасов многопластовых калийных месторождений.
В статье приведен пример использования метода конечных элементов для решения задачи горной геомеханики. Оценены параметры напряженно-деформированного состояния массива в окрестности незаглубленной транспортной выработки. Приведены некоторые результаты численного моделирования.
Получена зависимость смещения контура выработки от расстояния до забоя , позволяющая рассчитывать нагрузки на крепь с учетом отставания работ по креплению от проходческих работ. Приведены некоторые результаты расчета осевых усилий в элементах крепи. Расчеты выполнены методом конечных элементов в трехмерной постановке.
Радиоактивные отходы, получаемые при производстве электроэнергии, требуют высоконадежного захоронения. Одним из наиболее перспективных типов хранилищ являются подземные выработки в отложениях растворимых солей, создаваемые растворением через скважины с поверхности. Описаны существующие требования к захоронению радиоактивных отходов и сформулированы ключевые аспекты комплексного метода оценки механического состояния горных пород в окрестностях камер-хранилищ в сейсмически активных районах, потенциально пригодных для хранения и захоронения отходов.
Описаны этапы развития метода подземного растворения солей через скважины с поверхности. Сформулированы ключевые аспекты комплексного метода оценки механического состояния горных пород в окрестностях камер рассолопромыслов, расположенных в сейсмически активных районах, потенциально пригодных для хранения и захоронения отходов.
Рассмотрены основные закономерности фильтрации газов на разных этапах отработки угольных месторождений. Приведена методика, используемая для изучения комплексного освоения энергоресурсов угольных месторождений, позволяющая применительно к конкретным условиям получать инженерные зависимости для количественной оценки всех основных параметров исследуемых процессов. На основании разработанного подхода к комплексному освоению предложен алгоритм практического решения проблемы.
Изложены методические подходы к обоснованию рациональной технологии отработки нового калийного горизонта. Рассмотрены прогрессивные технологические схемы отработки запасов калийной руды на предприятиях РУП ПО «Беларуськалий», условия залегания IV калийного горизонта, основные аспекты геомеханического обоснования параметров технологических схем отработки нового горизонта при наличии взаимовлияния вышезалегающих горизонтов. Представлены результаты моделирования полей параметров напряженно-деформированного массива, вмещающего отрабатываемые горизонты.
Рост потребления энергии в мире вызывает потребность в увеличении мощностей имеющихся ядерных станций и строительстве новых. Радиоактивные отходы, получаемые при производстве электроэнергии, требуют высоконадежного захоронения. Одним из наиболее перспективных типов хранилищ являются подземные выработки в галогенных образованиях, создаваемые шахтным способом или подземным растворением через скважины с поверхности. Предложен новый подход к хранению и захоронению радиоактивных отходов в галогенных образованиях.
Предложена схема выбора безопасных параметров подземных сооружений с учетом сейсмической активности горного массив. Приведены некоторые аспекты оценки устойчивости подземных сооружений под действием динамических нагрузок. Представлены схемы к выбору безопасных параметров систем разработки с учетом сейсмической и тектонической активности горного массива.
Разработка месторождений полезных ископаемых подземным способом с использованием горных комбайнов для отбойки угля является одним из самых перспективных направлений в связи с возможностью полной автоматизации процессов. Главный недостаток механической отбойки – высокие энергозатраты на отделение полезного ископаемого. Проведенный комплекс исследований свидетельствует о возможности создания угольных комбайнов с новым принципом отделения угля, использующим эффект скалывания крупных кусков. Принцип разработан в СПГГИ и позволяет значительно сократить затраты энергии на отбойку угля по сравнению с существующими отечественными и мировыми аналогами.
Рассмотрены вопросы развития горного образования в стенах Санкт-Петербургского горного института. Отражены основные этапы их развития: до Великой Отечественной войны 1941-1945 гг., во время войны и в послевоенный период. Дана краткая характеристика этих этапов. Приведены краткие биографии ключевых фигур, способствовавших успешному становлению горного образования в Санкт-Петербургском горном институте. Выявлены традиции преподавания дисциплин горно-технологического профиля. Показано, что традиции преподавания базируются как на аналитических, так и на экспериментальных и экспериментально-аналитических знаниях преподавателей, основанных, прежде всего, на их собственном производственном и научном опыте.
Рассмотрены вопросы российского нефтегазового образования, отражены исторические этапы его развития в Санкт-Петербургском горном институте. Подчеркнута востребованность выпускников Горного института – основоположников ряда научных направлений в развитии теории и практики разработки месторождений углеводородов. Проведен анализ этапов отбора и подготовки специалистов в области разработки углеводородных месторождений в условиях современного общества. Отражена взаимосвязь рынка труда и уровня образованности выпускников – молодых специалистов. Показано, что подготовка высококвалифицированных специалистов в современных условиях невозможна без тесной связи высшего учебного заведения с производственными и научными объединениями.
Повышение эффективности извлечения углеводородов из недр в значительной мере зависит от систем разработки, технологий и качества вскрытия продуктивных толщ. Одним из методов интенсификации добычи и полноты извлечения нефти является вскрытие пластов на депрессии с применением горизонтальных и горизонтально-разветвленных скважин. Для этих условий выбор промывочного раствора и регулирование его структурно-реологических свойств на заданном уровне является основополагающим.
Рассмотрены вопросы бурения и cтроительства скважин при неравнокомпонентных составляющих горного давления в соленосных отложениях. Приведены основные факторы, снижающие устойчивость ствола скважины. Отражены вопросы, связанные с выбором типа бурового раствора для исключения вредных проявлений горного давления.
Рассмотрены вопросы заложения камер на рассолопромыслах большой глубины. Выявлены факторы, оказывающие благоприятное воздействие на устойчивость камер подземного растворения. Предложено производить отработку запасов месторождений купольного типа с глубин более 2500 м.
Целевыми задачами развития технологии подземного растворения соли были и остаются повышение производительности скважин и полноты извлечения запасов месторождений. Сложность задач управления процессом подземного растворения соли через скважины состоит в уникальных для техногенных объектов объемах, заполненных жидкостью. Для интенсификации процесса насыщения растворителя, с учетом указанных трудностей и особенностей, предлагается следующий способ. Камеру подземного растворения соли размывают путем заглубленной водоподачи. Предварительно на поверхности растворитель насыщают углекислым газом в массовом отношении углекислого газа к растворителю от 0,02:1 до 0,16:1. Нерастворитель смешивают с абсорбентом углекислого газа в массовом отношении абсорбента к углекислому газу от 1,1:1 до 1,5:1 и периодически подают в камеру. Предварительный расчет разработанных автором технологических схем растворения соли через скважины показал, что данный способ позволяет повысить производительность камер подземного растворения на 10-20 %, что говорит о перспективности дальнейшей разработки предлагаемых технологий.
Дана краткая характеристика Соль-Илецкого месторождения каменной соли и описаны основные технологические параметры его отработки. Выполнен анализ различных методик оценки устойчивости камер подземного растворения, который показал, что использование таких методик в специфических горно-геологических условиях при отработке купольных месторождений (подземным растворением) недостаточно адекватно отражает условия работы ответственных элементов массива горных пород. Оценка напряженно- деформированного состояния горных пород может быть выполнена с применением численных методов решения горно-геомеханических задач: методов граничных элементов, метода конечных элементов, метода конечных разностей - и для горно-геологических условий Соль-Илецкого месторождения. Численные решения (на базе перечисленных методов) достаточно объективно отражают напряженно-деформированное состояние соляного массива в окрестности камер растворения, Моделирование технологических параметров добычи каменной соли методом подземного растворения может быть проведено методом фиктивных нагрузок. Предварительные расчеты по указанной методике, проведенные для уже отработанных участков, дают достаточно высокую сходимость расчетных и наблюдаемых результатов. Описанный метод реализован в форме программы для ЭВМ и будет использован для дальнейших исследований.
Рассматриваются вопросы отработки запасов нижних горизонтов Соль-Илецкого месторождения каменной соли растворением через скважины с поверхности. Специфика добычи каменной соли данным методом определяется значительными капиталовложениями в строительство сооружений рассолопромысла и сложностью быстрого вывода рассолопромысла на заданную производственную мощность, что вызвано помимо значительных затрат времени на бурение и оборудование скважин необходимостью размыва подготовительной выработки. Интенсификация размыва подготовительной выработки даст эффект в виде уменьшения срока окупаемости капиталовложений, что, в свою очередь, скажется на себестоимости добываемого рассола. С помощью математического моделирования процесса интенсификации растворения подготовительной выработки были получены следующие результаты: - оптимальный расход воды для растворения камеры подготовительной выработки 45-55 м 3 /ч (критерием оптимизации служили затраты электроэнергии на нагнетание растворителя); - оптимальная температура растворителя 180-220 °С (критерием оптимизации служили затраты электроэнергии на нагнетание растворителя и на подогрев воды до заданной температуры).
