-
Дата отправки2021-10-14
-
Дата принятия2022-01-24
-
Дата публикации2022-04-29
Мониторинг потерь сжатого воздуха в разветвленных воздухопроводных сетях горных предприятий
- Авторы:
- С. Г. Гендлер
- В. Ф. Копачев
- С. В. Ковшов
Сжатый воздух широко используется во многих отраслях промышленности как один из видов безопасного технологичного энергоносителя. Затраты энергии на производство и распределение сжатого воздуха достигают 10 % от общих энергозатрат в экономически развитых странах. Анализ систем производства и распределения сжатого воздуха на предприятиях промышленного сектора показывает, что эффективность систем находится на сравнительно низком уровне. Это обусловлено тем, что данным системам уделяется недостаточно внимания ввиду того, что энергетический мониторинг систем сжатого воздуха имеет определенные трудности – наличие сложных и разветвленных воздухопроводных сетей, обладающих уникальными характеристиками; низкой чувствительностью оборудования, потребляющего сжатый воздух; сложностью проведения аудита пневматического оборудования, которое находится в постоянной работе. В статье проведен анализ вариантов снижения затрат на производство и распределение сжатого воздуха. Одним из перспективных направлений снижения затрат на распределение сжатого воздуха является своевременное обнаружение и ликвидация утечек, возникающих во внешней воздухопроводной сети предприятия. Поставленная задача решается аппаратно-программным мониторингом давления сжатого воздуха в ключевых точках сети. Предлагаемая методика позволяет в режиме реального времени обнаруживать возникающие утечки воздуха в воздухопроводной сети и подавать команды обслуживающему персоналу на их своевременную локализацию. Данная методика была апробирована в промышленных условиях предприятий компании «АЛРОСА» на воздухопроводной сети рудника «Мир» Мирнинского горно-обогатительного комбината и показала удовлетворительную сходимость расчетных значений утечек с фактическими. Практическая значимость полученных результатов состоит в том, что разработанный метод мониторинга утечек воздуха в воздухопроводной сети отличается простотой, несложной программной реализацией и позволяет своевременно локализовать утечки, сокращая тем самым непроизводительные расходы энергоносителя на предприятиях.
-
Дата отправки2021-10-18
-
Дата принятия2022-01-24
-
Дата публикации2022-04-29
Разработка углеводородной системы заканчивания скважин с низкими забойными температурами для условий нефтегазовых месторождений Восточной Сибири
- Авторы:
- М. В. Двойников
- М. Е. Будовская
В статье представлены результаты исследований влияния низких забойных температур в интервалах продуктивных пластов на технологические свойства растворов, используемых для бурения и заканчивания скважин с целью определения возможности повышения коэффициента извлечения газа на месторождении магистрального газопровода «Сила Сибири». Проведен анализ технологических мероприятий, определяющих качество вскрытия продуктивного горизонта. Установлено, что на изменение глубины проникновения фильтрата в пласт в условиях низких забойных температур существенно не влияет дисперсность кольматанта в составе бурового раствора на углеводородной основе, выбранного из существующих методик. Выявлена основная причина снижения проницаемости призабойной зоны пласта – повышение пластической вязкости дисперсионной среды бурового раствора на углеводородной основе под воздействием низких забойных температур. Разработан раствор-деструктор, позволяющий эффективно проводить очистку ствола скважины от компонентов раствора на углеводородной основе в условиях низких забойных температур. Представлены результаты лабораторных исследований применяемого бурового раствора на углеводородной основе и разработанного раствора-деструктора, а также его опытно-промысловые испытания. Научно обоснован механизм взаимодействия раствора-деструктора с фильтрационной коркой бурового раствора на углеводородной основе, обеспечивающего снижение скин-фактора в условиях геолого-гидродинамического строения ботуобинского, хамакинского и талахского горизонтов Чаяндинского нефтегазоконденсатного месторождения.
-
Дата отправки2021-09-22
-
Дата принятия2022-03-24
-
Дата публикации2022-04-29
Прогнозирование динамического пластового давления методами искусственного интеллекта
Определение пластового давления в зонах отбора скважин является ключевой задачей мониторинга разработки месторождений углеводородов. Непосредственные измерения пластового давления требуют продолжительной остановки скважин, что приводит к недобору в добыче сырья и вероятности возникновения технических проблем с последующим запуском скважин. Невозможность одномоментной остановки всех скважин фонда затрудняет оценку реального энергетического состояния залежи. В статье приводятся исследования, направленные на разработку косвенной методики определения пластового давления без остановки скважин на исследование, позволяющей определять его величину в любой момент времени. В качестве математической основы используются два метода искусственного интеллекта – многомерный регрессионный анализ и нейронная сеть. Методика, основанная на построении уравнений множественной регрессии, демонстрирует достаточную работоспособность, но высокую чувствительность к исходным данным. Данная методика позволяет также исследовать процесс формирования пластового давления в различные периоды разработки залежей. Ее применение целесообразно при регулярных фактических определениях значений показателей, используемых в качестве исходных данных. Методика, основанная на искусственной нейронной сети, позволяет достоверно определять пластовое давление даже при минимальном наборе исходных данных и реализована в виде специально разработанного программного продукта. Актуальной задачей продолжения исследований является оценка перспективных прогностических особенностей методов искусственного интеллекта для оценки энергетического состояния залежей в зонах отбора углеводородов.
-
Дата отправки2021-03-23
-
Дата принятия2022-01-24
-
Дата публикации2022-04-29
Обоснование параметров технологической схемы разработки обводненных месторождений строительного песка
- Авторы:
- В. В. Иванов
- Д. О. Дзюрич
В статье рассмотрены основные виды технологических схем отработки обводненной толщи месторождений песка с использованием одноковшовых экскаваторов с гидравлическим приводом. Проведен анализ научной-технической литературы, описывающей опыт применения одноковшовых экскаваторов с гидравлическим приводом при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, в том числе на карьерах по добыче строительного песка. Предложена технологическая схема, при которой отработка запасов обводненной толщи без предварительного водопонижения осуществляется одноковшовым экскаватором с гидравлическим приводом из-под воды нижним черпанием со складированием добытой горной массы в навал (для обезвоживания), расположенный таким образом, чтобы при отработке следующей добычной заходки он находился в пределах рабочей зоны экскаватора для одновременной отработки следующей заходки и погрузки обезвоженного песка из штабеля. Проведены расчеты параметров рабочей площадки и экскаваторного блока предложенной технологической схемы ведения открытых горных работ. Представлена зависимость для определения минимальной длины фронта горных работ экскаватора для составления технологической схемы работы одноковшового экскаватора с гидравлическим приводом типа обратная лопата на отработке обводненной толщи с формированием штабеля для обезвоживания песка и последующей его отгрузки из штабеля этим же экскаватором.
-
Дата отправки2021-07-05
-
Дата принятия2022-01-24
-
Дата публикации2022-04-29
Обеспечение устойчивости выемочных выработок при подготовке выемочных участков пологих угольных пластов тремя выработками
- Авторы:
- О. И. Казанин
- А. А. Ильинец
На основе анализа планов горных выработок и натурных исследований на шахтах АО «СУЭК-Кузбасс» показано, что в условиях увеличения размеров выемочных столбов при отработке свит пологих угольных пластов напряженно-деформированное состояние массива по длине выработок существенно изменяется. Отмечена необходимость прогноза напряженно-деформированного состояния на стадии проектирования паспортов крепления выработок, а также последующего мониторинга состояния кровли выработки и его изменений в процессе ведения горных работ с использованием видеоэндоскопов. Приведены результаты численных исследований напряженно-деформированного состояния массива при подготовке выемочных участков тремя выработками для различных сочетаний ширины целиков между выработками для горно-геологических и горнотехнических условий шахты «Талдинская-Западная-2». Сравниваются напряжения в окрестности трех выработок со значениями, полученными при подготовке выемочных участков спаренными выработками. Представлен комплекс рекомендаций по выбору места расположения выработок, ширины целиков, паспортов крепления, обеспечивающих устойчивое состояние выработок в течение всего срока службы при минимальных потерях угля в целиках.
-
Дата отправки2021-10-08
-
Дата принятия2022-01-24
-
Дата публикации2022-04-29
Методология термодесорбционной очистки локальных загрязнений почв от нефтепродуктов на объектах минерально-сырьевого комплекса
- Авторы:
- М. А. Пашкевич
- М. В. Быкова
Представлен анализ основных экологических последствий утечек и локальных разливов нефтепродуктов на предприятиях минерально-сырьевого комплекса. Установлено, что проблема загрязнения почв нефтепродуктами на объектах минерально-сырьевого комплекса и предприятий прочей отраслевой принадлежности обуславливается значительными объемами потребления основных видов нефтепродуктов. На основе результатов ранее проведенных авторских полевых исследований проведена серия экспериментов, заключающаяся в моделировании искусственного загрязнения почв такими нефтепродуктами, как бензин, дизельное топливо, высокорафинированное, моторное и трансмиссионное масла с последующей их очисткой путем термической обработки при температурах 150, 200 и 250 °С. Ограничение максимальной температуры нагрева значением 250 °С обусловлено необходимостью частичного сохранения структуры и качества почвы после термической обработки для сохранения ее продуктивности. При повышении температуры обработки до 450 °С происходит полное выжигание всех гуматов и, как следствие, потеря продуктивности. Подтверждением служат результаты экспериментов по определению содержания гумуса в незагрязненной почве и почве, обработанной при различных температурах. Установлено, что при максимальной температуре обработки 250 °С сохраняется около 50 % от исходного содержания гумуса. По результатам проведенных экспериментальных исследований установлены зависимости требуемой температуры обработки от концентрации нефтепродукта для снижения концентрации нефтепродуктов до допустимого уровня. Представлена методология термодесорбционной очистки почв при различной степени загрязнения на предприятиях минерально-сырьевого комплекса.
-
Дата отправки2021-10-27
-
Дата принятия2022-01-24
-
Дата публикации2022-04-29
Прогнозирование геомеханического состояния массива при отработке соляных месторождений с закладкой
Проанализировано техногенное влияние горного производства на окружающую среду, предложен переход на геотехнологию с закладкой для уменьшения влияния горных работ. Представлены результаты научно-исследовательской работы, посвященной обоснованию параметров отработки соляных месторождений технологией с закладкой и определению влияния закладочных работ на динамику деформации подработанного породного массива. Обоснована актуальность исследований, направленных на создание безопасной и эффективной технологии перехода от систем с естественным поддержанием очистного пространства к системам с закладкой. Даны результаты исследований по качественно-количественной оценке состояния массива (по методу конечных элементов с применением ПО FLAC3D), отрабатываемого комбайнами, и выявлены: динамика влияния горных работ на массив, изменение максимальных напряжений в процессе твердения закладки в камерах. С помощью метода численного моделирования проанализированы условия изменения состояния подработанного породного массива, установлены закономерности его деформирования на различных этапах разработки. Рекомендовано использование данного подхода при геотехнической оценке состояния массива горных пород в условиях применения систем разработки различного класса.
-
Дата отправки2021-05-19
-
Дата принятия2022-04-07
-
Дата публикации2022-04-29
О возможности уменьшения техногенной нагрузки на придонные биоценозы при добыче твердых полезных ископаемых с использованием технических средств различной модификации
Проанализированы особенности видового состава и разнообразия сообществ живых организмов в пределах рудных полей железомарганцевых конкреций (поле Кларион-Клиппертон), кобальт-марганцевых корок (подводные Магеллановы горы) и глубоководных полиметаллических сульфидов (Ашадзе-1, Ашадзе-2, поля Логачев и Краснов) в Российских разведочных районах Тихого и Атлантического океанов. Рассмотрены перспективы освоения твердых полезных ископаемых Мирового океана с возможно меньшим ущербом для морских экосистем: образование шлейфов осадочного материала и замутнение значительных объемов воды в результате операций сбора полезного ископаемого; сохранность гидротермальной фауны и микробиоты, в том числе в зоне влияния высокотемпературных гидротермальных источников. Рассмотрены различные концепции и варианты компоновки устройств глубоководных добычных комплексов (Индийская и Японская концепции, концепции компании Nautilus Minerals и СПГУ) на предмет их эффективности работы. Выделены основные типы механизмов, из которых состоят комплексы с выставлением оценок на основании установленных приоритетов: экология (воздействие на придонную среду); затраты на их изготовление и эксплуатацию; удельные энергозатраты (технико-экономические показатели). На основании представленного морфологического анализа обоснована компоновка глубоководного сборщика полезных ископаемых (устройства с камерами разряжения и механизмом шагания на рукоятях), выбранного по ключевому приоритету «экология». Проведены предварительные экспериментальные исследования физико-механических свойств образцов кобальт-марганцевых корок методом наложения двухстороннего осевого усилия сферическими шариками (инденторами) с построением паспорта прочности породы для оценки дальнейших результатов экспериментальных исследований. Проведены экспериментальные исследования разрушения кобальт-марганцевых корок ударом и резанием с выделением требуемой ударной нагрузки и осевого усилия резания для реализации схемы сбора исполнительным органом грейферного типа со встроенным ударником.
-
Дата отправки2021-09-02
-
Дата принятия2022-01-24
-
Дата публикации2022-04-29
Комплексная переработка высокоуглеродистых золошлаковых отходов
В статье рассмотрена актуальная проблема переработки золошлаковых отходов предприятия АО «Полюс Алдан», на котором их накоплено более 1 млн т. По результатам обзора отечественной и зарубежной литературы выбрано четыре перспективных направления их использования: дорожное строительство, строительные материалы, мелиорация нарушенных земель, инертные заполнители. Для оценки возможности реализации выбранных направлений утилизации были отобраны и исследованы пробы золошлаковых отходов рассматриваемого предприятия. Определены топливные характеристики, химический и минеральный состав, а также физико-химические и механические свойства отходов. С учетом результатов комплексных лабораторных исследований и требований нормативных документов оценено каждое из выбранных направлений использования золошлаковых отходов. Установлено, что их утилизация традиционными способами имеет ограничения, связанные, главным образом, с большим содержанием остатков несгоревшего топлива. Высокие содержания горючих веществ и высокая удельная теплота сгорания при относительно низкой зольности позволили предположить возможность термической утилизации изученных отходов. На основании литературных данных выбраны характеристики приготовления органоводоугольных суспензий на основе изученных золошлаковых отходов. В результате проведения ряда экспериментов по их факельному сжиганию доказана целесообразность использования полученного топлива на рассматриваемом предприятии. Отмечена возможность применения золы, получаемой после термической утилизации отходов в дорожно-строительной сфере. Определена перспективность дальнейших исследований технологий приготовления и режимов сжигания суспензионного топлива на основе золошлаковых отходов.
-
Дата отправки2021-09-16
-
Дата принятия2022-02-24
-
Дата публикации2022-04-29
Изготовление микрофлюидных чипов из полидиметилсилоксана с фрезерованной канализированной поверхностью для моделирования нефтеотдачи при заводнении пористой породы
Для изучения течения нефтесодержащей эмульсии в породе используются микрофлюидные чипы с пористыми структурами. Такие чипы можно изготавливать из полидиметилсилоксана методом отливки в мастер-форму. На начальных этапах исследований зачастую требуется быстрое и дешевое прототипирование большого количества различных мастер-форм. Предлагается использовать фрезеровку для изготовления канализированной поверхности на пластинке полиметилметакрилата, с которой нужно снимать негативный оттиск, являющийся мастер-формой для отливки в нем позитивных чипов из полидиметилсилоксана. Проверено несколько эпоксидных составов для изготовления такой мастер-формы. Основным требованием при поиске материала было точное повторение геометрии и достаточно низкая адгезия к полиметилметакрилату и полидиметилсилоксану для выемки изделия с минимальными повреждениями формы. Из всех используемых материалов удалось изготовить мастер-формы, но с дефектами и различной степенью поврежденности. Один из эпоксидных составов признан пригодным для изготовления мастер-формы со множеством элементов, имитирующих зерна пористой среды (отношение высоты к ширине 2:3). Разработанный метод позволяет использовать полидиметилсилоксан для прототипирования чипов, моделирующих пористую структуру нефтесодержащей породы.
-
Дата отправки2021-10-14
-
Дата принятия2022-04-07
-
Дата публикации2022-04-29
Влияние формы и размеров пылевых фракций на их распределение и накопление в горных выработках при изменении структуры воздушного потока
Результаты анализа статистических данных по аварийным ситуациям на шахтах России, вызванных взрывами в пространстве выработок, показали, что взрывы метанопылевоздушных смесей на подземных угледобывающих предприятиях являются наиболее тяжелыми по последствиям авариями. Подробный анализ литературных источников показал, что в общем количестве взрывов преобладает суммарная доля взрывов гибридных смесей, т.е. с одновременным участием газа (метана) и каменноугольной пыли, а также взрывов с возможным или частичным участием угольной пыли. Приведены основные причины, способствующие возникновению и развитию взрыва пылевоздушных смесей, в том числе нерегулярное проведение контроля инженерно-техническими работниками шахты графика пылевзрывозащитных мероприятий; недостоверная оценка пылевой обстановки и т.д. Основной проблемой при этом являлись трудность определения местоположения и объема зон отложения пыли в непогашенных и труднодоступных для инструментального контроля выработках. Определение класс-формы частиц угольной пыли является необходимым условием для построения модели пылевой обстановки, отражающей распределение аэрозоля в пространстве выработок. Проведены исследования морфологического состава фракций каменноугольной шахтной пыли дисперсностью менее 0,1. Исследования частиц, проведенные с помощью оптического микроскопа LEICA DM 4000 и программного обеспечения IMAGE SCOPE М, дали возможность установить различные класс-формы пылинок, встречающиеся на действующих шахтах. Установлено, что представленные в образцах частицы угольной пыли в наибольшей степени соответствуют форме параллелепипеда. Построенная математическую модель на базе специализированного комплекса ANSYS FLUENT, в которую заложена данная класс-форма, осуществляет прогноз распределения взрывопожароопасной угольной пыли в пространстве выработок. Использование полученной модели в условиях производства позволит определить возможные места пылеотложений и разработать меры по профилактике и предотвращению перехода каменноугольной пыли из состояния аэрогель в состояние аэрозоля и тем самым предотвратить образование взрывопожароопасной пылевоздушной смеси.
-
Дата отправки2021-03-11
-
Дата принятия2021-04-12
-
Дата публикации2022-04-29
Разработка алгоритма выбора режимов работы комплекса электроснабжения с ветродизельной электростанцией
- Авторы:
- Я. Э. Шклярский
- Д. Е. Батуева
Система электроснабжения подвергается влиянию внешних возмущений, поэтому она должна быть устойчива и работать в нормальном режиме в условиях соблюдения норм по качеству электроэнергии. Система электроснабжения переходит в ненормальные режимы работы, когда после какого-либо кратковременного нарушения или возмущения она не восстанавливает нормальный режим. Электротехнический комплекс, в состав которого входит ветроэнергетическая установка, а также подключены параллельно аккумуляторная батарея и дизель-генераторная установка, способен обеспечить надежное электроснабжение потребителей в соответствии с показателями качества электроэнергии. В статье разработан алгоритм, который реализует система автоматического управления, для выбора режима работы в зависимости от климатических факторов (ветра) и прогноза энергопотребления на сутки вперед. Прогнозные данные выбираются исходя из того, в каком из методов ошибка прогнозирования будет наименьшей. Сделан вывод о том, что если в систему автоматического управления добавлять данные прогноза энергопотребления, тогда можно будет повысить эффективность работы комплекса электроснабжения. В разработанном алгоритме проверка нормальных и ненормальных режимов работы рассмотрена на основе теории устойчивости. Выделены критерии оценки нормального режима работы, а также рассмотрены показатели графиков нагрузки объекта для оценки загрузки источников электроснабжения и нормы качества электроснабжения потребителей для ранжирования нагрузки по приоритетности при критических условиях эксплуатации и восстановлении нормального режима работы.