Online first

Применение этапных схем при разработке глубоких карьеров – это один из способов увеличения экономической эффективности отработки месторождения, а определение оптимальных параметров этапа остается актуальной задачей. Такими параметрами являются глубина этапа, высота уступа, длина блока и т.д., однако существует большой диапазон значений этих параметров. Поэтому для выбора оптимальных значений и оценки эффективности проектных решений целесообразно использовать величину чистого дисконтированного дохода или net present value, которая является международным аналогом. В результате анализа данных по месторождениям можно выделить большое количество переменных показателей, предположительно влияющих на эффективность отработки. В статье предлагается все параметры отработки карьера разделять на два типа: горно-технические и экономические. Важность каждого из них определяется по степени влияния на величину чистого дисконтированного дохода. Так, для оценки степени влияния показателей отработки принимаются средние значения каждого из них, и в результате попеременной смены одного исследуемого параметра оценивается степень его влияния на получаемую сумму дисконтированного дохода. Результаты анализа значимых факторов, их оценка и сравнительный анализ являются важными показателями, существенно влияющими на принимаемые проектные решения и эффективность инвестиционного проекта.

Отмечено присутствие минералов группы кричтонита (МГК) в оолитах оруденелых вулканокластитов Рудногорского железорудного месторождения (Восточная Сибирь). Для оолитов характерны концентрически-зональное строение обломочной составляющей, выраженное в последовательной смене зон: гематит-смектитовое ядро → смектит-хлоритовая → хлорит-гранатовая → апатит-хлоритовая зоны, и обволакивающая обломок тонкослоистая магнетитовая кайма. Редкие кристаллические агрегаты минералов группы кричтонита в оолитах выявлены в периферийной апатит-хлоритовой зоне обломков перед магнетитовой каймой. По химическому составу и КР-спектрам МГК диагностированы как кричтонит и давидит-Ce. В составе кричтонита определены, мас.%: TiO2 63,73-70,69, FeO 18,03-23,58, SrO 2,24-4,03, CaO 2,22-4,10, MgO 0,33-1,02, Al2O3 до 2,01, MnO до 0,54 и Ce2O3 до 1,88. Давидит-Ce обычно сосредоточен по краям кричтонита и содержит, мас.%: TiO2 60,54-62,28, FeO 22,67-25,77, Ce2O3 3,18-5,20, La2O3 2,47-2,74 и SrO 0,58-0,64. В МГК отмечается присутствие UO2 до 4,69 мас.%. Установлены сложные процессы разрушения МГК и замещения анатазом с выделением собственных минеральных фаз РЗЭ (анзаит-Ce) и U (уранинит) и последующего превращения анатаза в рутил. Последовательность минералообразования в обломках свидетельствует, что образование и рост кристаллов МГК являются результатом литификации накопленного титана и элементов-примесей в процессах смектитизации базальтовых обломков. Дальнейшие процессы преобразования минерального вещества связаны с разложением кричтонита на простые оксиды c отложением собственных минералов РЗЭ и U. Титанит является продуктом завершающих скарновых этапов рудообразования.

Исследуется новая модель комплексной экономической системы, которая состоит из двух рынков – сырья и продукции, связанных между собой посредством продажи и переработки сырья в продукцию. Данная модель при достижении рынками равновесного состояния позволяет оценивать товарные потоки и экономическую эффективность каждого производителя сырья или продукции с учетом рыночной конъюнктуры. При такой структуре взаимосвязанных товарных рынков производители продукции на рынке сырья являются покупателями сырья, а на рынке продукции – продавцами. Эта особенность рыночной системы приводит к тому, что функция спроса на сырье задается неявно, и стандартные методы поиска равновесия представляются неэффективными в приложении к данной задаче. С целью поиска равновесного состояния для представленной структуры из взаимосвязанных товарных рынков был разработан алгоритм поиска равновесия по Нэшу, который учитывает стремление каждого рыночного игрока максимизировать свою прибыль с учетом рыночных условий и поведения конкурентов. Благодаря применению методов теории игр и экономического моделирования настоящее исследование дает представление о конкурентной динамике и стратегических взаимодействиях как между игроками в рамках одного товарного рынка с точки зрения конкуренции, так и между самими рынками с точки зрения формирования взаимосвязанного ценообразования. Результаты имеют прикладное значение для разработки рыночных и инвестиционных стратегий предприятий из реальных секторов экономики, программ модернизации производств и оптимизации программ выделения государственных субсидий.

Отходы недропользования составляют подавляющую по массе часть отходов, образующихся и накопленных на территории России. Увеличение объемов переработки полезных ископаемых горно-добывающей и горно-обогатительной отраслями ведет к обострению экологических проблем – возрастает негативное влияние отвалов вскрышных масс, отвальных хвостов обогащения и переработки минерального сырья на окружающую среду. На примере трех видов пород рассмотрена возможность применения карбонатных отходов недропользования в качестве сырьевых компонентов при формировании фотокаталитических композиционных материалов (ФКМ) при производстве строительных материалов и изделий, и одновременного решения экологических проблем территорий за счет масштабной утилизации техногенных отходов. Проведен комплекс физических (пористость, удельная поверхность, дисперсность, морфология поверхности) и химических (химический состав, кислотно-основные центры, дзета-потенциал, водородный показатель) исследований свойств карбонатных материалов различных генетических типов для определения возможности их применения как подложки при получении ФКМ. Фотокаталитический материал, получаемый осаждением золь-гель синтезированных соединений титана на минеральный носитель, предназначен для введения в состав цементных строительных композитов и придания им свойства самоочищения при эксплуатации. Проведено ранжирование минеральных порошков известняков Тюшевского (Т) и Пореченского (П) месторождений и мрамора Полоцкого месторождения согласно определенным требованиям – дисперсность, пористость, адсорбционная активность. Установление численных показателей по каждому виду сырья позволило определить степень пригодности минеральных порошков карбонатных пород для получения композиционных материалов, вводимых в состав строительных материалов. Проведено ранжирование минеральных порошков по увеличению потенциальной эффективности использования в составе ФКМ в следующей последовательности: известняк Т → известняк П → мрамор. ФКМ на основе карбонатных носителей проявляют высокие показатели деградации органического загрязнителя (более 90 %) и применимы как фотокаталитические агенты.

Представлено детальное изучение истории развития комплекса Марун-Кеу на Полярном Урале. С помощью оригинальных и литературных данных определены диапазоны значений температур и давлений магматической и метаморфической стадий эволюции пород, геотермический градиент и мощность континентальной коры. В термобарометрических расчетах для магматической стадии используют методы машинного обучения (алгоритм «случайного леса»), основанные на экспериментальных данных, и требуют минимальных петрохимических сведений о составе пород. Оценки PT параметров метаморфической стадии проводились программным комплексом THERIAK-DOMINO. Породы, вмещающие эклогиты, могут быть результатом частичного плавления континентальной коры под воздействием разогретых основных-ультраосновных расплавов. Установлено, что давление на пике эклогитового метаморфизма, вероятно, не превышало 21 кбар, а значения температуры –730-750 °C. Регрессивный метаморфизм в эклогитах Марун-Кеу был ограничен температурой не выше 640 °С и давлением не ниже 5 кбар. Геотермический градиент при становлении протолитов эклогитов составлял 13 °С/км, что хорошо согласуется с современными данными для континентальной коры. Угол погружения субдуцировавшей плиты был оценен в 6-8°, а расчетная скорость субдукции составляла 2,2-2,9 см/год, что не противоречит гипотезе континентальной субдукции.

Приведены результаты геологических, геохимических и изотопно-геохронологических исследований ранне-среднедевонских вулканогенно-осадочных толщ в северо-западной части Рудного Алтая, вмещающих колчеданно-полиметаллические месторождения. Исследование обусловлено необходимостью решения проблем типизации и корреляции вулканических комплексов в свете изучения их структурно-формационных, литолого-фациальных и палеоструктурных особенностей, что является традиционно необходимым элементом геологических работ при изучении формирования рудно-магматических систем. Цель работы – реконструкция вулканической последовательности на ранне-среднедевонском временном интервале, а также качественная оценка вклада вулканогенных формаций рифтогенной и надсубдукционной природы, с которыми генетически связаны колчеданно-полиметаллические месторождения. Изотопное U-Pb-датирование цирконов из туфов стратотипического разреза соответствует возрасту ~390 млн лет. Формирование вулканогенных толщ происходило в тектонической обстановке, связанной с открытием морского бассейна, что соответствует начальному этапу рифтогенеза в Рудном Алтае. Геохимические характеристики показали, что породы в нижней части разреза наиболее близки к породам энсиалических островных дуг, обязанных своим петрогенезисом флюидонасыщенным условиям частичного плавления коровых субстратов под контролем режима дегидратации субдуцирующей плиты. В верхней части разреза вулканические породы по своим геохимическим характеристикам напоминают породы бимодальных ассоциаций из рифтогенных обстановок в тыловых частях энсиалических островных дуг. Это подтверждается анализом генетического типа сообщества формаций (магматической, осадочной и рудоносной) и согласуется с геохимическим типом вулканических пород, близким типу рифтогенных обстановок. Концептуальный геодинамический сценарий соответствует формированию рудных месторождений Рудного Алтая в переходной зоне между островной дугой и задуговым бассейном, подобно рифтогенным обстановкам Восточной окраины Азии.

Мониторинг состояния устойчивости техногенных объектов представляет собой критически важный аспект обеспечения безопасности и предупреждения чрезвычайных ситуаций, вызванных горными и геологическими процессами. Комплексное использование различных методов мониторинга позволяет получить всестороннюю информацию о динамике деформационных процессов. Разработана комплексная система геотехнического мониторинга техногенных объектов на основе геопространственных данных, которая была апробирована в условиях угольного разреза «Эдельвейс +» (Республика Казахстан). В основу системы легла поэтапная интеграция методов дистанционного зондирования Земли, спутниковой радарной интерферометрии, аэрофотосъемки с использованием беспилотных воздушных судов (БВС), а также современных инструментальных методов – электронной тахеометрии и ГНСС-измерений. Первый этап – анализ архивных спутниковых снимков для выявления зон значительных смещений поверхности. Второй этап – аэрофотосъемка с применением БВС для создания детализированных 3D-моделей участков поверхности с деформациями. Третий этап включает создание системы геомеханического мониторинга на основе инструментальных методов наблюдений на участках с критическими изменениями. Заключительный этап – создание и обновление базы геопространственных данных, обеспечивающей непрерывный мониторинг состояния объекта. В результате апробации системы геотехнического мониторинга по снимкам со спутников Sentinel-1 и TerraSAR-X/TanDEM-X на северном борту разреза «Эдельвейс +» выявлено оседание поверхности до 25 мм. Аэрофотосъемка разреза позволила построить цифровые 3D-модели местности, сравнение которых подтвердило деформационные процессы на горизонте +556 м. Инструментальные наблюдения с применением современных геодезических методов уточнили вид и динамику деформаций горного массива. Интеграция геопространственных данных в системе геотехнического мониторинга обеспечивает оперативное выявление деформаций, их анализ и прогноз, что позволяет минимизировать риски разрушения и повысить безопасность эксплуатации техногенных объектов.

Уточнены литологические особенности сублиторальных-литоральных образований среднего кембрия – нижнеэвенкийской подсвиты Байкитской антеклизы. Выделены четыре типа доломитов: со строматолитовой текстурой, комковато-сгустковые, замещения кристаллические без сохранения первичных структур протолита, замещения разнокристаллические с реликтовой алевро-пелитовой структурой. Постседиментационные изменения пород связаны с процессами разностадийной доломитизации – ранней, сингенетической (в литотипах доломитов со строматолитовой текстурой и/или бактериальными структурами) и более поздней (в литотипах доломитов замещения и алевро-песчаников с доломитовым цементом). Анализируется изотопный состав углерода и кислорода карбонатов. Изучен элементный состав карбонатных, терригенно-карбонатных, карбонатно-терригенных и терригенных пород. С помощью тепловой карты и кластеризации визуализирован общий характер обогащения различными элементами. Карбонатные литотипы заметно обогащены Co, Cr, Sc, Rb и обеднены Cu, Zn, Li, Ba, Pb и Sr относительно кларка в карбонатах. Изучена природа положительной Eu-аномалии, возникновение которой связано с Eu-содержащими минералами в терригенной составляющей пород, а не гидротермальными растворами. Не наблюдается прямой зависимости содержания редкоземельных элементов (РЗЭ) от количества терригенной примеси, поэтому нельзя исключать влияние восстановительных условий или состава доломитообразующего флюида на распределение РЗЭ. Терригенные разности относительно кларка для глин и глинистых сланцев обеднены Cu, Zn, Pb, Ba, Th, U. При нормировании на PAAS доломитистых аргиллитов, доломитовых алевролитов, песчаников и алевро-песчаников в основном характерно обогащение ТРЗЭ относительно ЛРЗЭ. Источником терригенной кластики выступали докембрийские террейны Енисейского кряжа, образованные островодужными комплексами, и рециклированный осадочный материал.

Зона арктического шельфа является важным объектом исследования в связи с ее значительным углеводородным потенциалом. Для образцов керна из шести скважин Южно-Баренцевской впадины: Адмиралтейской-1, Крестовой-1, Лудловской-1, Штокманской-1, Арктической-1, Северо-Кильдинской-82 – проведено изучение физических свойств пород (плотность, упругость, индекс упругой анизотропии, удельное акустическое сопротивление и пористость). Коллекцию образцов представляют песчаники, алевролиты и известняки. Анализ керна показал, что породы непродуктивных скважин (Арктическая-1, Адмиралтейская-1, Крестовая-1), расположенных в средней части Южно-Баренцевской впадины и в пределах Адмиралтейского поднятия, по физическим и петрографическим свойствам отличаются от пород газовых и газоконденсатных скважин (Штокманская-1, Северо-Кильдинская-82 и Лудловская-1) вблизи границ Южно-Баренцевской впадины. Образцы керна продуктивных скважин (Штокманская-1, Северо-Кильдинская-82, Лудловская-1) имеют более низкие значения средней скорости продольных волн, удельного акустического сопротивления и более высокую открытую пористость и (или) индекс упругой анизотропии, чем непродуктивные скважины (Арктическая-1, Адмиралтейская-1, Крестовая-1). Такое сочетание петрофизических параметров обеспечивает коллекторские свойства перспективных на углеводороды пород. Петрографическое изменение коллекторских свойств изученных пород от продуктивных к непродуктивным скважинам связано с уменьшением гранулометрического состава и с переходом от порового цемента к пленочному и базальному. Песчаники Штокманской скважины имеют крупный размер зерен (0,1-0,5 мм), песчаники скважин Арктическая-1 и Крестовая-1 более мелкозернистые (0,1-0,2 мм). В скважине Штокманская-1 отмечается поровый цемент, в Арктической-1 – пленочный, в Крестовой-1 – базального типа. Установленные физические свойства осадочных пород, подходящие для развития продуктивных толщ, позволят уже на предварительной стадии анализа геофизических материалов проводить отбраковку пустых площадей при поиске геолого-тектонических структур, перспективных на залежи углеводородов.

Изменения условий хозяйствования предприятий газовой отрасли и нормативной базы создания и эксплуатации объектов энергетики требуют развития энергетической инфраструктуры производственных объектов. Многообразие и большое количество существующих объектов энергетики, а также применение риск-ориентированного подхода к управлению газовой отраслью приводят к необходимости создания систем поддержки принятия решений по стратегическому развитию энергетической инфраструктуры производственных объектов в масштабе отрасли. Цель исследования – разработка комплекса математических моделей определения индекса технического состояния энергокомплексов производственных объектов, используемого для подготовки структурированной информации в рамках создания системы поддержки принятия решений по стратегическому развитию системы, позволит принять решение о минимально необходимом объеме и сроках реконструкции энергетической инфраструктуры производственного объекта в современных условиях при ограничениях на финансирование реконструкции. Решение подобной многокритериальной задачи потребовало: обоснования множества допустимых альтернатив решения, оценки рисков при принятии конкретных решений, разработки системы и математических зависимостей оценки критериальных показателей, составляющих индекса технического состояния с учетом предпочтений и решающих правил, а также правил определения весомости составляющих оценки в величине интегрального показателя. На основе разработанных математических моделей сформулирован алгоритм определения индекса технического состояния одиночного энергокомплекса производственного объекта, являющийся составной частью обобщенного алгоритма применения математического обеспечения системы поддержки принятия решений по стратегическому развитию энергетической инфраструктуры предприятий газовой отрасли.

Подземные воды являются одним из ключевых природных ресурсов, поэтому сохранение их высокого качества – основная проблема при добыче полезных ископаемых. Цель статьи – исследование динамики уровенного и гидрохимического режима подземных вод в зоне влияния добычи апатит-нефелиновых руд в юго-восточной части Хибинского щелочного горного массива. За десятилетнюю историю деятельности ГОК «Олений Ручей» АО «Северо-Западная Фосфорная Компания» произошли существенные изменения химического состава исследуемых подземных вод водоносных комплексов верхнечетвертичного осташковского водно-ледникового горизонта f,lgQIIIos и палеозойских интрузий yPz. Содержание главных ионов увеличилось от 2 до 20 раз, нитратов до 50 раз (превышая предельно допустимую концентрацию – 45 мг/л), и NO^–₃ вошел в разряд главных ионов подземных вод. Источником повышения минерализации и поступления основных ионов в подземные воды являются выветривание и выщелачивание главных рудных минералов – апатита и его разновидностей, нефелина, сульфидных минералов, а также использование взрывчатых веществ, содержащих азотные соединения. В результате гидрохимической эволюции подземных вод изменилось соотношение главных ионов – природная вода гидрокарбонатно-натриевого состава с нейтральными значениями pH в настоящее время стала гидрокарбонатно-кальциевой, на втором месте среди анионов стоят NO^–₃, среди катионов – Na+. В гидродинамическом режиме подземных вод месторождения Олений Ручей четко выражены весенние и осенние максимумы уровней подземных вод. Во время снижения уровня к скважинам подтягиваются загрязненные более минерализованные рудничные воды, а во время повышения уровня в водоносные горизонты инфильтруются низкоминерализованные воды атмосферных осадков. Установлено снижение среднегодовых уровней подземных вод, что связано с увеличением глубины карьера и водозабором подземных вод для водоснабжения рудника.

Изучены уникальные образцы коры выветривания наиболее выветренных образцов профиля выветривания (30-43 м) из двух буровых скважин. Минеральный состав образцов представлен кварцем, каолинитом, микроклином, мусковитом и плагиоклазом, что определено с помощью поляризационного микроскопа и подтверждено рентгеноструктурным анализом. Образцы из коры выветривания по гранито-гнейсам Соуктальского плутонического комплекса Северного Казахстана подвергнуты последовательному извлечению редкоземельных элементов (РЗЭ). Содержание РЗЭ оценивалось методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS) после двухступенчатой процедуры последовательного выщелачивания растворами хлорида гидроксиламиния и гидроксида натрия (0,2 моль NH₂OH⋅HCI и 1 моль NaOH). Эксперименты по последовательному выщелачиванию образцов позволили эффективно извлечь РЗЭ из коры выветривания Соуктальского плутонического комплекса. Эффективность извлечения (РЗЭ + Sc + Y) составляет от 4,1 до 7,8 г/т. Суммарное содержание легких РЗЭ составляет от 3,5 до 5,9 г/т, тяжелых – от 0,2 до 0,7 г/т. Результаты изучения образцов из коры выветривания по гранито-гнейсам позволяют отнести объект к ионно-адсорбционному типу месторождения РЗЭ коры выветривания. Полученные результаты демонстрируют эффективность последовательного извлечения РЗЭ и свидетельствуют о перспективности изучаемой территории для месторождения РЗЭ. Ионно-адсорбционный тип месторождений РЗЭ является новым для Казахстана и может способствовать развитию промышленной отрасли.

Статья посвящена активно развивающемуся направлению очистки сточных вод – Constructed Floating Wetlands (CFW, плавающие биоплато). Освещены история создания и опыт эксплуатации CFW в России и за рубежом. Описаны конструкции и предпочтительные составы субстратов и растений для создания фитомодулей. Особое внимание уделено применению природных минералов и выбору местных видов растений-макрофитов. Технология CFW пригодна для очистки разных типов сточных вод, включая неорганические стоки горно-промышленных предприятий. Рассмотрены результаты применения фитотехнологии для очистки сточных вод от загрязняющих веществ (общий азот и фосфор, органические вещества, взвешенные частицы, тяжелые металлы, сульфаты, бор и др.). Показан положительный опыт использования CFW для кислотных дренажных стоков, наиболее сложных для применения фитотехнологий. Выявлены факторы, влияющие на эффективность удаления загрязнителей – глубина водоема, скорость потока, площадь покрытия, аэрация, температура. Представлены способы повышения глубины очистки вод при пониженных температурах. Отмечено положительное влияние плавающих биоплато на состояние водоемов, в которых они размещаются. Приведены стоимостные оценки применения технологии CFW для очистки сточных вод. Даны рекомендации, основанные на опыте внедрения технологии на пруде-отстойнике горно-промышленного предприятия Мурманской обл.

Приведены результаты комплексного исследования алмазосодержащего лерцолита из кимберлитовой трубки им. В.Гриба. Состав породообразующих минералов (оливин, ортопироксен, Cr-диопсид, Cr-пироп) по главным элементам преимущественно соответствует минералам из включений в алмазах лерцолитовой ассоциации и алмазосодержащих лерцолитов мира. Повышенное модальное количество ортопироксена (18 об.%), а также концентрация FeO (7,5 мас.%) и значение отношения MgO/SiO2 (0,89) для лерцолита позволяют отнести его к обогащенным ортопироксеном лерцолитам. Особенности состава Cr-диопсида и Cr-пиропа по редким элементам свидетельствуют о том, что на момент захвата кимберлитом лерцолит сохранил признаки слабого воздействия мантийного метасоматоза. Результаты моделирования позволили предположить в качестве метасоматического агента магнезиокарбонатные и силикатные высокоплотные флюиды (HDF). Признаки влияния протокимберлитового расплава не обнаружены. Степень агрегации азота в алмазе (%В от 6 до 15) указывает на длительное пребывание в мантийных условиях, что исключает формирование незадолго до внедрения кимберлита. Экстремально легкие значения изотопного состава углерода (δ13С = –18,59 ‰) свидетельствуют о вовлечении в образование алмаза органического углерода субдукционной природы. Образование алмаза могло быть связано с древним метасоматическим событием, протекающим при ведущей роли низко-Mg силикатно-карбонатных HDF, источником которых были эклогиты и/или содержащие органический углерод субдуцированные осадочные отложения. Расчетные Р-Т параметры (3,7 ГПа, 814 °С) последнего равновесия минеральных фаз лерцолита указывают на его захват с глубины ~118 км, что соответствует участку литосферной мантии (примерно 95-120 км), в пределах которого ранее обнаружены породы, также имеющие признаки специфических преобразований под воздействием субдукционно-связанных флюидов.

С учетом ежегодно растущей потребности в электроэнергии для промышленных предприятий становится актуальным вопрос сокращения расходов на электропотребление. В рамках данного исследования рассматривалось потребление электроэнергии аппаратами воздушного охлаждения (АВО) на газоперерабатывающем предприятии. Изменение температуры окружающей среды (в течение суток и в зависимости от сезона) является основным возмущающим фактором, влияющим на работоспособность АВО. При таких значительных сезонных изменениях температуры наружного воздуха меняется его плотность, что вызывает колебания потребляемой электродвигателем мощности до 30 %. В связи с этим становятся важными вопросы повышения энергетической эффективности, прогнозирования и определения нормы электропотребления АВО в зависимости от изменяющихся внешних условий. Разработана методика для определения нормативного электропотребления аппаратами воздушного охлаждения в зависимости от двух факторов – температуры окружающей среды и загрузки установки переработки газа. В связи с нелинейными зависимостями по загрузке установки и по температуре окружающей среды проводилась двухфакторная степенная аппроксимация значений. С высокой точностью (среднеквадратичное отклонение расчетного и аппроксимирующего значений не превышает 1 %) определена зависимость электропотребления от температуры окружающей среды и загрузки установки по сырью для любого типа АВО. По результатам исследования была выведена формула расчета нормативного потребления электрической мощности АВО на рассматриваемой установке. Методика может быть использована сотрудниками газоперерабатывающих предприятий для определения потребления электроэнергии АВО за расчетный промежуток времени при изменяющихся климатических и технологических факторах.