Online first (OF) – это опережающая публикация принятых статей в электронном виде, которые будут размещены в ближайших номерах. Статьи OF не могут быть изменены (включая название, авторов и т.д.) или отозваны (без учета нарушения публикационной этики). Такая онлайн-публикация отличается от традиционной тем, что в ней не зафиксированы номера страниц и она не привязана к конкретному номеру журнала. Однако каждая такая публикация имеет цифровой идентификатор DOI или EDN для корректного цитирования и индексируется базами данных в обычном порядке. То есть статью можно полноценно использовать в списках литературы и указывать в отчетных документах.
Статьи в виде Online First размещаются на русском и английском языках по мере утверждения главным редактором и по завершению редакционного процесса.
После формирования печатной версии тома у статей добавляется недостающая информация, но URL-адрес статьи и EDN или DOI не меняются.
Преимущества Online First:
При цитировании статьи Online First необходимо указать имя автора, название статьи, название журнала, год публикации и DOI или EDN. Пример формата ссылки для цитирования:
Пашкевич М.А., Быкова М.В. Методология термодесорбционной очистки локальных загрязнений почв от нефтепродуктов на объектах минерально-сырьевого комплекса // Записки Горного института. 2022. DOI: 10.31897/PMI.2022.6
Горланов Е.С., Леонтьев Л.И. Направления технологического развития алюминиевых электролизеров // Записки Горного института. 2023. EDN PYSEVM
Pashkevich Mariya A., Bykova Marina V. Methodology for Thermal Desorption Treatment of Local Soil Pollution by Oil Products at the Facilities of the Mineral Resource Industry. Journal of Mining Institute. 2022. DOI: 10.31897/PMI.2022.6
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.
Приведены первые результаты минералого-геохимического изучения уникального ксенолита литосферной мантии, в котором представлена ранее не описанная минеральная ассоциация кварца, Cr-пиропа и Cr-диопсида. Структурно-текстурные особенности образца позволяют предполагать совместное образование этих минералов. Расчетные Р-Т-параметры образования Cr-диопсида свидетельствуют о захвате ксенолита с интервала глубин ~ 95-105 км (31-35 кбар), соответствующих полю стабильности коэсита. Это позволяет предполагать, что кварц в изученном ксенолите может представлять собой параморфозы по коэситу. Показано, что в данной породе кварц не является продуктом постмагматических процессов. Реконструирован этап преобразования исходного лерцолита в обогащенную гранатом и клинопироксеном породу/гранатовый пироксенит в результате воздействия высокотемпературного силикатного расплава. Последующие этапы влияния метасоматических агентов идентифицированы по наличию отрицательной Eu-аномалии в некоторых зернах граната, что могло быть результатом воздействия субдукционно связанного флюида, и обогащению породообразующих минералов легкими редкоземельными элементами, Sr, Th, U, Nb и Ta как последствие флюида, насыщенного этими несовместимыми элементами. Рассмотрены несколько моделей образования SiO2-фазы (кварц/коэсит) в ассоциации с высокохромистыми мантийными минералами, включающими карбонатизацию мантийных перидотитов/эклогитов и плавление карбонатсодержащих эклогитов на этапе субдукции и воздействие обогащенного SiO2 расплава/флюида субдукционного генезиса с перидотитами литосферной мантии.
Одной из существенных проблем в горно-добывающем секторе является кислотный дренаж шахт, особенно на заброшенных и действующих шахтах, где должным образом не контролируется качество сброса воды. Степень удаления растворенных металлов меди, железа, свинца и цинка в дренаже кислых шахт была исследована путем применения различных пропорций смесей на основе нейтрализующего реагента гашеной извести с содержанием 67 % оксида кальция (CaO) с адсорбирующим материалом – природным бентонитом натрия по сравнению с применением нейтрализующего реагента без смешивания, обычно используемого при нейтрализации кислых горных стоков. Полученные результаты показывают, что степень удаления растворенных металлов из дренажа кислых шахт при обработке смесью нейтрализующего реагента и адсорбирующего материала в определенной пропорции достигает качества сброса, соответствующего экологическому стандарту (предельно допустимый уровень) при более низком рН, чем при нанесении нейтрализующего материала без смешивания, что свидетельствует о чистом снижении нейтрализующего агента на 1 кг/м3 кислотного шахтного дренажа. Кроме того, осадок, образующийся при обработке смесью нейтрализующего реагента с адсорбирующим материалом, обладает лучшими характеристиками, чем обычный осадок без бентонита, поскольку он больше подходит для использования в качестве укрывного материала, снижая степень поверхностной инфильтрации воды в нанесенный осадок.
В статье представлены результаты сопряженных палинологических и геохимических исследований пяти озер различного генезиса, расположенных на пути следования экспедиции «По следам Александра фон Гумбольдта по Западной Сибири, Алтаю и Восточному Казахстану», приуроченной к двойному юбилею: 190-летию экспедиции по России знаменитого ученого и его 250-летию. Выполнен геохимический анализ воды и донных отложений озер Ик (Сибирь), Колыванское и Белое (Алтай), Безымянное (Казахстан) и Нагорного пруда (Алтай), дана оценка их экологического состояния на основе единичных и интегральных критериев. Высокий уровень загрязнения отмечен для Нагорного пруда и оз. Безымянное, что вызвано значительной техногенной нагрузкой от расположенных вблизи рудников. Это подтверждается результатами палинологических исследований. Удовлетворительной экологической обстановкой характеризуются водные экосистемы озер Колыванское и Белое, испытывающих повышенную рекреационную нагрузку. Результаты спорово-пыльцевого анализа и анализа непыльцевых палиноморф показали низкую способность этих озер к самовосстановлению. Наиболее благоприятное экологическое состояние и высокая самоочищающая способность отмечены для оз. Ик, что согласуется с данными палинологических исследований. По результатам проведенных исследований сделан вывод о возможности проведения экспрессной оценки экологического состояния водных экосистем по изучению озер с помощью сопряженного палинологического и геохимического анализа.
Описаны операции из цикла строительства скважины, при которых цементный камень за обсадной колонной подвергается динамическому воздействию (удары колонны бурильных труб при бурении и нормализации цементного стакана, проведение операций вторичного вскрытия, гидроразрыва пласта и т.д.). Разработанные составы цементных растворов протестированы в соответствии со стандартами API 10B-2, API 10B-6, API STD-65-2 и ГОСТ 28985-91. Разработан состав цементной системы без использования импортных компонентов (ЦР-5), обладающий улучшенными, по сравнению с имеющимися отраслевыми решениями, упруго-прочностными свойствами. Выявлено улучшение упруго-прочностных и технологических свойств цементного камня при использовании эпоксидных смол, определен оптимальный состав цементно-эпоксидной системы, изучено внутреннее строение формируемого тампонажного камня, его проницаемость и пористость.
Изучены факторы, влияющие на несущую способность фрикционных трубчатых анкеров диаметром 39 мм и длиной 180 см с раздвоенным концом. Проведены исследования зависимости эксплуатационных показателей от устойчивости горных пород по рейтингу RMR, времени после установки, ориентации сланцеватости, шерохова-тости поверхности и качества установки. Цель исследований заключается в оптимизации конструкции анкеров и внедрении предлагаемых решений для повышения безопасности горных работ. Результаты исследования пока-зывают сильную экспоненциальную зависимость сопротивления выдергиванию от устойчивости пород по рей-тингу RMR, в менее нарушенном массиве несущая способность анкеров повышается. Несущая способность значительно повышается спустя время, особенно в массиве пород с рейтингом RMR выше 70. Изменение угла между осью анкера и напластованием горных пород 0-90° усиливает отклик анкера на выдергивание. Уменьше-ние диаметра шпура под анкер способствует увеличению трения анкера при выдергивании. Оценка эмпириче-ских моделей несущей способности анкера по рейтингу пород по RMR, времени, ориентации напластования, диаметру шпуров, наличию шероховатости и качества установки показала их надежность в предсказании пока-зателей эксплуатации анкеров в натурных условиях при значительном улучшении базовых RMR-методов оцен-ки. По результатам экспериментов определено поведение анкеров при выдергивании в распространенных гор-ных породах. Анализ полученных данных показывает пригодность установленных зависимостей к использова-нию в реальных условиях, что позволяет оптимизировать технические характеристики анкеров для повышения их несущей способности. Представленные методики должны повысить безопасность, эффективность и рацио-нальные затраты на крепление подземных горных выработок. Исследование демонстрирует эксплуатационные показатели анкерной крепи при взаимодействии с массивом горных пород и позволяет повысить качество крепления подземных горных выработок.
Рост количества вовлекаемых в переработку апатит-нефелиновых руд сложного минерального состава, увеличение содержания в руде сопутствующих минералов, близких по своей флотируемости к апатиту, определяют необходимость использования высокоселективных собирателей. Методом беспенной флотации проведена сравнительная оценка флотируемости чистых минералов, показана высокая избирательность действия эфиров фосфорной кислоты по отношению к апатиту. На примере флотации пробы апатит-нефелиновой руды с содержанием 17,27 % апатита и 40,18 % нефелина исследовано действие четырех реагентных режимов, отличающихся количеством селективных синтетических реагентов-собирателей. Минералогический анализ измельченной руды показал, что в ней присутствуют две разновидности апатита – крупнозернистый свободный и более мелкий пойкилитовый в виде включений в породообразущих минералах. Свободный апатит хорошо раскрывается и присутствует в качестве раскрытых зерен даже в крупных (+0,16 мм) классах. Пойкилитовый апатит встречается в виде сростков с разными минералами, в основном с нефелином и продуктами его изменения (натролит, шпреуштейн, содалит и др.) и пироксеном. Методом оптической микроскопии показано, что увеличение в составе собирательной смеси доли реагента из класса оксиэтилированных эфиров фосфорной кислоты позволяет повысить качество получаемых апатитовых концентратов за счет снижения в концентратах количества сростков апатита с нефелином и пироксенами. В концентрате, полученном с самым селективным реагентным режимом, сростки характеризуются соотношением в пользу апатита от 50/50 и выше. В концентраты с более низким качеством попали сростки с меньшим содержанием апатита, вплоть до 20/80 и меньше.
Исследован уникальный Mn-, Cd-содержащий сфалерит из кварц-кальцитовых жил в толще каменноугольных (визейских C1v) морских отложений на отрезке в 50 км среднего течения р. Силова-Яха в арктической зоне европейской части России (хребет Пай-Хой). Жилы имеют согласное и секущее залегание в двух типах пород: серых известняках и черных кремнисто-углисто-глинистых сланцах, участок известен как проявление Гониатитовое. Содержание сульфидов в пробах жил от 0,1 до 2 об.%. Изучен химический состав 27 мономинеральных образцов Mn-, Cd-содержащих сфалеритов, проанализированы 82 точки. Выявлены связи между типоморфными элементами-примесями, построена корреляционная матрица. Положительно коррелируют друг с другом Cu, V, Ga, In, Sn, As, Sb, Bi, Pb, Tl, Se, Ag, Au, Ni; отрицательно к ним – Cd, Mn и Ge. Гидротермальный флюид, участвующий в кристаллизации сфалерита, характеризуется низкой температурой (164-211 °С) и средней соленостью 5-6 мас.% экв NaCl. Получен обновленный «портрет» типоморфных особенностей (состава и свойств) сфалерита Пайхойской провинции. Установлены признаки, позволяющие определять тип вхождения примеси в структуру сфалерита – в форме изоморфной примеси или в виде микровключений минералов парагенетической ассоциации. В сфалерите (методом LA-ICP-MS) обнаружены субмикронные, невидимые другими методами, включения сульванита и колусита. Проведена типизация данных катодолюминесценции сфалерита Пайхойской провинции. В отличие от других провинций здесь кристаллы ZnS характеризуются почти полным отсутствием изоморфного железа. Это позволило изучать чистые схемы изоморфизма ZnS↔MnS, ZnS↔CdS, а именно катодолюминесценцию и другие типы свечения. Обнаружено присутствие редко встречающегося политипа вюртцита-4Н в срастании со сфалеритом. Установлены высокие содержания стратегических металлов Cd, Ga, Ge, In в матрице ZnS, а также сульванита (V, Cu) в едином парагенезисе. Потребуется серьезная переоценка проявления по поводу возможности промышленного использования данной минерализации.
Важным технологическим этапом перед проведением капитального или текущего ремонта скважин остается операция по глушению, в процессе которой происходит проникновение фильтрата в призабойную зону пласта. Воздействие технологических жидкостей и их фильтрата на горную породу оказывает существенное влияние на фильтрационно-емкостные свойства карбонатных коллекторов, которые снижаются по причине миграции мелких частиц. Известно немного научных исследований, изучавших процесс взаимодействия фильтрата жидкости глушения с карбонатной горной породой и миграцию мелких частиц. В наших экспериментах использовалась водная фаза, которая является основой для глушения скважин в чистом виде, для приготовления блокирующих составов и используется в системе поддержания пластового давления. С образцами керна, отобранными из продуктивной части коллектора, моделировался процесс глушения скважины с созданием пластовых термобарических условий. Фильтрат жидкости глушения выдерживался в течение семи суток, что характеризует среднее время проведения ремонтных работ на добывающих скважинах месторождений Пермского края. С использованием микрорентгеновской томографии и сканирующего электронного микроскопа получены изображения до и после эксперимента, которые позволили установить факт снижения общего количества пустот из-за миграции мелких частиц и, как следствие, снижение проницаемости образцов. Измерение pH и концентрации частиц в водной фазе выполнено до и после эксперимента и свидетельствует о минеральных реакциях, которые произошли в результате растворения горной породы. Результаты проведенных экспериментов позволили установить снижение проницаемости карбонатных образцов в среднем на 50 %, обусловленное кольматацией пустотного пространства и миграцией мелких частиц (глинистые и неглинистые).
Во Вьетнаме, 3/4 территории которого занимают горные регионы, оползни являются одним из наиболее распространенных стихийных бедствий, приводящих к значительному материальному ущербу. Более 500 коммун в 17 горных провинциях на севере страны подвержены высокой и очень высокой опасности в результате развития оползней. Основной целью исследования было составление карт оползневой опасности и сравнительный анализ эффективности применяемых методов для района города Тиньтук, расположенного в провинции Каобанг. Оценка оползневой опасности выполнена с использованием метода соотношения частот (FR) и комбинированного фрактально-частотного метода (FFR). В основе метода FR заложен принцип актуализма, который предполагает, что факторы, приводящие к разрушениям склонов в прошлом и настоящем, могут вызвать оползни в будущем. Метод FFR базируется на определении фрактальной размерности, которая является мерой плотности заполнения оползнями участка исследований. В качестве исходных данных выбраны восемь факторов – высота над уровнем моря, расстояние до дорог, крутизна склонов, геологическое строение, расстояние от разломов, землепользование, экспозиция склона и расстояние до эрозионной сети, представленных в картографическом виде. Достоверность полученных карт оценивалась по площади под кривой ошибок (ROC-AUC), а оценка эффективности модели – с использованием индекса подтверждения (LRclass). Для исследуемой области было выделено пять зон: с очень низкой, низкой, средней, высокой и очень высокой оползневой опасностью. Анализ достоверности полученных карт с использованием индексов AUC и LRclass показал, что модель FFR обладает более высокой степенью достоверности и эффективности (AUC = 86 %, LRclass = 86 %) в сравнении с моделью FR (AUC = 72 %, LRclass = 73 %) и ее использование является более предпочтительным.
В нефтегазовых пластах со значительным этажом продуктивности зависимость начального состава углеводородов от глубины – композиционный градиент – является важным фактором при оценке запасов компонентов, положения газонефтяного контакта, изменения свойств флюида по объему залежи. Известные модели композиционного градиента основываются на термодинамических соотношениях, предполагающих квазиравновесное состояние многокомпонентной гидродинамически связанной углеводородной системы в гравитационном поле с учетом влияния естественного геотермического градиента. Соответствующие алгоритмы позволяют рассчитывать изменение давления и состава углеводородного флюида с глубиной, включая определение положения газонефтяного контакта (ГНК). Выше и ниже ГНК состояние флюида считается однофазным. Для многих нефтегазоконденсатных залежей характерно присутствие в пределах газонасыщенной части пласта небольшой исходной доли жидкой углеводородной фазы (ЖУВ) – рассеянной нефти. Для учета данного явления предложена специальная модификация термодинамической модели и реализован алгоритм расчета композиционного градиента в газоконденсатной залежи с наличием ЖУВ. Рассмотрены примеры, моделирующие характерные составы и условия трех реальных нефтегазоконденсатных залежей. По результатам расчетов с использованием предложенного алгоритма показаны особенности изменения содержания ЖУВ и его влияния на распределение состава газоконденсатной смеси по глубине. Присутствие ЖУВ приводит к повышению уровня и возможному изменению типа флюидального контакта. Характер зависимости доли ЖУВ от глубины может быть различным и обусловлен растворением легких компонентов в насыщенной жидкой фазе. Состав ЖУВ в газоконденсатной части залежи изменяется с глубиной иначе, чем в нефтяной зоне, где жидкая фаза недонасыщена легкими углеводородами. Результаты работы имеют значение для оценки начальных запасов и потенциальной эффективности извлечения углеводородных компонентов в газоконденсатных и нефтегазоконденсатных залежах с большим этажом продуктивности.
Норильские месторождения, уникальные как по геологическому строению, так и запасам никеля и платиновых металлов, привлекают внимание исследователей на протяжении нескольких десятилетий. Было предложено несколько гипотез их образования, из которых наибольшее распространение получили две: модель формирования руд в промежуточной камере и внедрение обогащенного сульфидами пикритового расплава на место кристаллизации и образование сульфидов in situ за счет ассимиляции толеитовой магмой сульфатсодержащих осадков при ее движении к поверхности. Главными вопросами генезиса в этих построениях являются состав родоначальных магм рудоносных массивов; взаимоотношение интрузивных и эффузивных пород; масштаб и роль ассимиляции вмещающих пород магмами. Эти вопросы рассматриваются в статье на примере большого объема аналитических данных, полученных автором при исследовании геологического строения магматических образований Норильского района. На их основании сделан вывод о том, что ни одна из предложенных моделей полностью не объясняет наблюдаемые факты, а также появление уникальных сульфидных руд. Для решения проблемы генезиса норильских месторождений необходим анализ развития P3-T1 магматизма во времени на территории всей крупной Сибирской магматической провинции, особенно ее восточной части, и установление связи с ним процессов рудообразования. Важнейшую роль в генезисе месторождений играло развитие Енисей-Хатангского прогиба, установление эволюции которого является первоочередной задачей в образовании сульфидных руд. Ее решение должно во многом базироваться наряду с геофизическими данными на изучении геохимии магматических пород провинции.
В статье описана методика лабораторных исследований воздействия водорода на породу-коллектор. Рассмотрены этапы исследований образцов и приборы, использованные в экспериментах. Выполнен сопоставительный анализ результатов исследований фильтрационно-емкостных свойств образцов керна. Показано, что после воздействия водородом величина пористости уменьшается на 4,6 %, проницаемости – на 7,9 %. Анализ корреляционных зависимостей показал характерное изменение взаимосвязи данных характеристик: после воздействия на образцы водородом увеличился разброс значений и уменьшился коэффициент корреляции, что говорит об изменении структуры пустотного пространства. На основе результатов исследований сделан вывод о том, что снижение пористости и проницаемости образцов керна происходит из-за их небольшого уплотнения под воздействием эффективных напряжений. Химический анализ породы не показал существенного отличия в составе основных оксидов до и после воздействия водородом, что свидетельствует о химической устойчивости исследуемого пласта к водороду. Результаты экспериментов показали, что рассматриваемый горизонт может являться объектом хранения водород-метановой смеси.
Низкокачественный нефтяной кокс не находит квалифицированного применения и складируется на нефтеперерабатывающих заводах или используется в качестве твердого топлива. Одним из перспективных способов применения низкокачественного нефтяного кокса является физическая или химическая активация для получения высокопористого углеродного материала, который может быть использован в качестве носителя катализатора, адсорбента, основы для электродов и т.д. Изучена возможность использования нефтяного кокса для получения сорбента для органических соединений. Активированный нефтяной кокс получен путем химической активации с KOH, удельная площадь поверхности 1218 м2/г. Сорбция этилового спирта исследовалась при температурах 285, 293 и 300 K. Это физический процесс, протекающий в основном в порах активированного нефтяного кокса, также сорбцию можно описать как обратимый экзотермический процесс. Эффективная энергия Гиббса при температуре 293 K составила –12,74 кДж/моль, теплота сорбции –26,07 кДж/моль. Полученные данные подтверждают, что пористый углеродный материал, полученный из нефтяного кокса, может быть использован в качестве сорбента для этанола при комнатной температуре. Например, для адсорбции биоэтанола из реакционного раствора или для очистки сточных вод от органических соединений.
В результате проведенного изотопно-геохимического исследования циркона из гранитов Белокурихинского массива в Горном Алтае U-Pb методом впервые определен возраст трех фаз внедрения: возраст первой фазы относится к временному интервалу 255-250 млн лет, второй и третьей фазы имеют сближенный возраст около 250 млн лет. Продолжительность формирования Белокурихинского массива возможно оценить, как не превышающую 5-8 млн лет. Величина δ18О для циркона из гранитов второй и третьей фаз внедрения составляет в среднем 11,5-12,0 ‰, что свидетельствует о существенном вкладе коровой компоненты при формировании материнских расплавов для гранитов этих фаз. Значения температуры кристаллизации циркона по Ti-в-цирконе термометру для трех фаз укладываются в интервал 820-800 °С. Р-Т параметры кристаллизации титанита из первой фазы, определенные по титанитовому термобарометру, составляют в среднем 770 °С и 2,7 кбар. Циркон из первой фазы в большей степени имеет геохимические характеристики типичного магматического циркона. Циркон из второй и третьей фаз может быть как неизмененный магматический, так и обогащенный несовместимыми элементами (LREE, Th, U, Ti, Ca и др.) в результате флюидного воздействия, соответствующий по своим геохимическим характеристикам циркону гидротермально-метасоматического типа. Ряд зерен циркона из второй и третьей фаз гранитов демонстрирует аномальные геохимические характеристики – нетипичные для циркона спектры распределения REE (в том числе, спектры типа «крыльев птицы» со встречным наклоном профилей распределения легких и тяжелых REE), максимально высокое, по сравнению с другими разновидностями, содержание ряда элементов-примесей. Такой обогащенный состав циркона и широкие вариации в содержании несовместимых элементов обусловлен неравновесными условиями кристаллизации циркона и эволюцией состава флюидонасыщенного расплава на заключительных этапах формирования массива.
