V Международная научная конференция

Размер: px
Начинать показ со страницы:

Download "V Международная научная конференция"

Транскрипт

1 фонд первого президента республики казахстан лидера нации совет молодых ученых Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане V Международная научная конференция Сборник статей (часть 4) Естественно-технические науки Алматы 2011

2 УДК 5+62 (075) ББК я7 И 66 главный РЕДАКТОР: МУХАМЕДЖАНОВ Б.Г., Исполнительный директор ЧФ «Фонд Первого Президента Республики Казахстан Лидера Нации» ОТВЕТСТВЕННЫЕ РЕДАКТОРЫ: БЕКМАНОВ Б.О., кандидат биологических наук, заместитель директора Института общей генетики и цитологии КН МОН РК БОЯНДИНОВА А.А., доктор технических наук, доцент, директор департамента международного сотрудничества АО «Казахстанский институт развития индустрии» АДИЛХАНОВА Ж.А., кандидат технических наук, заведующая лабораторией автоматизированного проектирования ДГП «Институт горного дела им. Д.А. Кунаева» РГП «НЦ КПМС РК» И 66 Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане: Сб. статей Междунар. Науч. Конф. (г. Алматы, нояб г.). Алматы, с. Каз., рус. ISBN Ч. 4: Естественно-технические науки. 300 с. ISBN В настоящий сборник вошли материалы V Международной научной конференции «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане» (г. Алматы, ноября 2011 года). Материалы предназначены для молодых ученых, исследователей, преподавателей, студентов и аспирантов, интересующихся проблемами развития современного общества. УДК 5+62 (075) ББК я7 ISBN (ч. 4) «Фонд Первого Президента Республики Казахстан Лидера Нации», 2011 ISBN ИД «Жибек жолы», 2011

3 СЕКЦИЯ НАУКИ О ЗЕМЛЕ

4 Лугин Иван Владимирович Институт горного дела СО РАН, г. Новосибирск, Россия аэротермодинамические процессы в системе тоннельной вентиляции метрополитена мелкого заложения Экспериментальное исследование термодинамических процессов в системе «тоннельный воздух обделка заобделочный грунт» Известно, что одна из основных функций тоннельной вентиляции состоит в удалении теплоизбытков, основным источником которых являются поезда [1]. По этому вопросу в строительных нормах [2] говорится «системы тоннельной вентиляции следует проектировать с учетом годового теплового баланса, обеспечивающего допустимые параметры температуры и относительной влажности воздуха и минимально возможный рост температуры окружающих грунтов». Для решения такой задачи необходимо знать изменения температуры воздуха, обделки тоннелей и заобделочного массива грунтов на протяжении достаточно длительного периода времени для оценки их теплоаккумулирующей способности. Рис. 1. Схема расположения датчиков температуры воздуха, обделки тоннеля и грунта в замерном пункте. Институт горного дела совместно с Новосибирским метрополитеном с 2004 года проводит натурные исследования температурных процессов на перегоне между станциями «Гарина- Михайловского» - «Сибирская». На рис. 1 показано расположение датчиков для измерения температуры тоннельного воздуха, обделки тоннеля и грунта в замерном пункте. В качестве измерительной аппаратуры используется прибор «Термодат 26М1». Установленные датчики температуры имеют погрешность С. Датчики температуры грунта заглублены на расстояние 1.2 м от внутренней поверхности тюбинга. Измерения всеми датчиками поводятся одновременно с интервалом 60 мин и сохраняются в запоминающем устройстве «Термодат-26М1». Проведем анализ графиков изменения температуры грунта (рис. 2) в замерном пункте, за период с ноября 2006 по ноябрь 2007 гг. Датчик 3 располагается над тоннелем и находится на глубине 7.6 м от дневной поверхности. Максимальную температуру 15.4 С этот датчик регистрирует в ноябре декабре, когда прогретый за летний период грунт дополнительно ассимилирует тепло из тоннеля (нагревается за счет теплопоступлений от систем отопления со времени начала отопительного сезона). 4

5 t, 0 C ¹ 4 ¹ 1 ¹ 3 t, 0 C ¹ 2 ¹ Ì åñÿö ã ã. 15 Ì åñÿö ã ã. Рис. 2. Изменение температуры грунта за период с ноября 2006 г. по ноябрь 2007 г.; 1, 3, 4 номера датчиков в соответствие с рис. 1. Рис. 3. Изменение температуры обделки тоннеля за период с ноября 2006 г. по ноябрь 2007 г.; 2; 5 номера датчиков в соответствие с рис. 1. Отопительный сезон в Новосибирском метрополитене начинается 15 сентября. Подогретый воздух поднимается к верхнему своду тоннеля, нагревает верхние тюбинги и грунт. К этому времени верхний слой грунта еще не промерз на большую глубину, чтобы существенно повлиять на температуру в окрестностях верхних тюбингов тоннеля [3]. Наименьшую температуру 13.2 С датчик температуры грунта 3 показывает в мае. В это время над тоннелем оттаивает замерзший грунт, меняются его теплофизические свойства, что отражается на величине теплового потока и температуре. Мониторинг показал, что колебания температуры грунта над верхним сводом тоннеля находятся в пределах 2.2 С. Датчики 1 и 4 показывают более стабильную температуру, чем 3. Амплитуда колебаний температуры грунта у этих датчиков в течение года находится в пределах С. Причем температура грунта между тоннелями (датчик 4) на 2 С выше, чем с «внешней» стороны тоннеля. Это объясняется тепловым влиянием обоих тоннелей на массив грунта, расположенный между ними. На рис. 3 показаны графики изменения температуры тюбингов, зарегистрированные датчиками 2 и 5. Температура обделки тоннеля обусловлена температурами окружающего грунта и тоннельного воздуха. На рисунке видно, что значение температур тюбингов в течение года колеблется в пределах 2 С это объясняется влиянием сезонных изменений параметров атмосферного воздуха и инерционностью изменения температуры грунтов. Более высокая температура обделки верхней части тоннеля связана со стратификацией по высоте температуры воздушного потока в тоннеле. Данные мониторинга температуры грунта и обделки тоннеля позволяют определить величину и направление теплового потока по радиальному направлению в поперечном сечении тоннеля в зависимости от периода года. Это позволит рассчитать режим работы тоннельной вентиляции для обеспечения теплового баланса при ассимиляции избыточного тепла в метрополитене мелкого заложения. 1. Проведенные исследования показали, что в массиве грунтов, окружающем тоннели метрополитена мелкого заложения в условиях резкоконтинентального климата происходят циклические годовые колебания температуры, диапазон колебаний составляет С. 2. Колебания температур грунта в различных радиальных направлениях существенно отличаются. Наибольшая амплитуда колебаний температуры 2.2 С (относительно среднего значения 14.3 С, датчик 3) наблюдается в верхней части массива грунта. Это объясняется малой глубиной заложения и значительными колебаниями годовой температуры наружного воздуха. Наименьшая амплитуда 1.2 С (относительно среднего значения 18 С, датчик 4) зарегистрирована в массиве грунта между тоннелями. 5

6 3. За период измерений с 2004 по 2010 гг. не отмечено повышения температуры заобделочного массива грунтов в сравнении с предыдущими годами. Это можно объяснить низкими теплоаккумулирующими способностями грунтов вследствие мелкого заложения тоннелей. Исследование воздушных потоков от поршневого эффекта движущихся поездов в тоннеле В метрополитенах мелкого заложения на территориях с резко континентальным климатом в холодный период года тоннельные вентиляторы отключают, чтобы не переохладить подземные сооружения атмосферным воздухом, имеющим отрицательную температуру. В этот период вентиляция тоннелей и станций осуществляется, в основном, за счет «поршневого» эффекта от движущихся поездов. Определение динамического воздухораспределения, инициированного поездом, значительно сложнее расчета установившегося (статического) воздухораспределения, т.к. учитывает инерционность потоков воздуха и потери энергии потока из-за вязкого трения между струями. Математическое моделирование динамики движения воздуха описывается системой дифференциальных уравнений [4], ее решение затруднено как большим количеством уравнений, так и сложностью описаний потоков воздуха в многочисленных местах разветвлений вентиляционной сети метрополитена [5]. В то же время задача статического воздухораспределения (класс SES-задач) в разветвленных выработках решена [6, 7] и по результатам решения разработаны компьютерные программы для расчетов вентиляции шахт, рудников и транспортных тоннелей. Поэтому, представляет интерес задача создания метода расчета динамики расхода воздуха, создаваемого «поршневым» действием движущихся электропоездов, посредством статической модели, рис. 4. Аэродинамическое сопротивление в зазоре при движении поезда (рис. 4) определяется через перепад статического давления впереди и позади поезда и по расходу воздуха в зазоре (по данным автора оно составляет кµ). Вентилятор, моделирующий повышенное давление перед поездом, всасывающим входом соединен с атмосферой, а нагнетательным выходом с тоннелем, причем перед поездом добавляется дополнительное переменное сопротивление R d = f (S), названное «сопротивлением рассеяния». Величина сопротивления рассеяния является функцией расстояния S от передней поверхности поезда до той точки в тоннеле, в которой определяется скорость воздуха. Эта величина рассчитывается так, чтобы расход воздуха уменьшался по линейному закону и на расстоянии равном калибрам тоннеля от поезда действие «поршневого» эффекта практически полностью прекратилось и скорость воздуха упала до параметров невозмущенного потока. Q b 1 Q f Рис. 4. Схема модели поезда. Вентилятор, моделирующий: 1 разряжение воздуха за хвостовым вагоном, 2 - повышение давления воздуха перед головным вагоном; 3 - аэродинамическое сопротивление зазора между поездом и стенками тоннеля R Z ; 4 сопротивление рассеяния, R d ; V П - направление скорости поезда; f Q и b Q - производительность вентиляторов 1 и 2. Стрелками показано направление движения воздуха Давление, развиваемое вентилятором, моделирующим фронт избыточного давления перед поездом, должно соответствовать статическому давлению, создаваемому головным вагоном поезда. У различных авторов [8,9] эта величина определяется по-разному, обычно в зависимости от скорости поезда и сечения тоннеля, причем экспериментальные значения получены по 6

7 показаниям датчиков, которые расположенны за пределами габаритных размеров поезда, примерно на расстоянии 0.5 м от внутренней поверхности обделки тоннеля. Следует отметить, что в [8,9] определяют перепад давлений P SV, равный разности давлений впереди и позади движущегося объекта. При этом считается, что абсолютная величина избыточного давления перед поездом равна разряжению за поездом, что расходится с результатами экспериментальных исследований [8]. Кроме того, эти исследования проводились для метрополитенов глубокого заложения, в которых циркуляция воздушных потоков, вследствие разного аэродинамического сопротивления связи с атмосферой, иная, чем в метрополитенах мелкого заложения. Для повышения точности моделирования статического давления воздуха перед поездом и за ним, были проведены экспериментальные исследования, суть которых состояла в замерах давления через приемники, установленные на лобовых поверхностях головного и хвостового вагонов движущегося метропоезда. Эксперименты проводились в Новосибирском метрополитене на участке длиной около 10 км, включающем 6 станций и метромост через р. Обь. На рис.5 приведены графики изменения статического давления перед поездом и за ним. P SV, Ï à Äàò èê ï åðåä ï î åçäî ì V Ï, ì /ñ Äàò èê çà ï î åçäî ì Рис. 5. Распределение и графики статического давления воздуха перед поездом и за ним в зависимости от скорости движения По результатам исследований, математическая модель потока воздуха, вызванная поршневым действием поезда, представляется совокупностью уравнений: где задаются в Па, а Rd и R z в кµ. Для проверки адекватности предложенной модели проведены серии численных экспериментов. В них модель поезда размещалась в различных точках перегона между станциям. При этом определялась скорость воздуха в точках, аналогичных расположению экспериментальных пунктов замера. При квазидинамических расчетах воздухораспределения на статической модели должны выполняться условия, обеспечивающие максимально возможное приближение расчет- 7

8 ных параметров возмущенного потока воздуха к действительным. Наиболее близкие к фактическим [8] результаты расчета воздухораспределения получаются при выполнении следующих условий: поезд целиком находится на рассматриваемом участке, т.е. не проходит мимо вентиляционной сбойки; скорость движения поезда на участке постоянна; длина участка превышает длину поезда не менее чем в 2 раза. При длине поезда 80 м, минимальная длина участка составляет 160 м. Анализ результатов численного моделирования воздухораспределения, вызванного «поршневым» действием поездов, показал удовлетворительную сходимость с экспериментальными данными (в среднем расхождение составило 12%). Это подтверждает адекватность предложенной математической модели статического воздухораспределения, учитывающей динамику движения воздуха в тоннелях метрополитена мелкого заложения от «поршневого» эффекта. Выводы: 1. Расход воздуха, вызванный повышенным давлением перед головным вагоном поезда, практически затухает на расстоянии равном калибрам тоннеля от головного вагона. Расход воздуха в тоннеле, вызванный разряжением за хвостовым вагоном поезда, существует в течение всего времени движения поезда по перегону. Незначительное снижение величины расхода с течением времени соответствует увеличению аэродинамического сопротивления участка тоннеля от входного портала до удаляющегося хвостового вагона. 2. Предложен метод решения задачи динамического распределения воздушного потока, вызванного «поршневым» действием поезда в метрополитене мелкого заложения путем использования статических моделей. При этом, необходимо представить действие поезда двумя вентиляторами, аэродинамическим сопротивлением зазора между поездом и обделкой тоннеля и сопротивлением затухания. Список литературы: 1. Красюк А.М. Тоннельная вентиляция метрополитенов / А.М. Красюк. Новосибирск: Наука, с. 2. СНиП : Метрополитены. Введ М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП, с. 3. Зедгенизов Д.В. Влияние проветривания на температурные режимы в обделках тоннелей метрополитена мелкого заложения / Д.В. Зедгенизов, И.В. Лугин // Горный информационно- аналитический бюллетень МГГУ. Тематическое приложение БЕЗОПАСНОСТЬ г. С Петров Н.Н., Шишкин М.Ю. и др. Моделирование проблем рудничной аэрологии // ФТПРПИ Красюк А.М., Лугин И.В. Взаимосвязность режимов вентиляции станций метрополитена // Горный информационно-аналитический бюллетень МГГУ Кузнецов А.С., Лукин С.М. О применении потоковых алгоритмов для расчета воздухораспределения в вентиляционных сетях // ФТПРПИ P. C. Miclea and D McKinney. The impact of fire location in station on computer simulation results and fan operation requirements / Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels. Aosta Valley, Italy: October Исследование на АЦВК и в натурных условиях переходных процессов и частотных свойств вентиляционных систем перегонов, получение математического описания/ Ин-т горного дела СО РАН: Руководитель Н.Н. Петров Новосибирск, Цодиков В.Я. Вентиляция и теплоснабжение метрополитенов.- М., Недра, Русский Евгений Юрьевич 11. Институт горного дела СО РАН, Новосибирск, Россия ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ РОТОРА ВЕНТИЛЯТОРА В ШАХТНЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМАХ Важнейшей характеристикой шахтных осевых вентиляторов главного проветривания является эксплуатационная надежность, которая в значительной степени зависит от запаса прочности и уровня вибраций основных узлов вентилятора. При работе вентилятора на его узлы действуют возмущения от воздушного потока, вызванные действием как нестационарных аэродинамических сил, возникающих вследствие неравномерности течения потока при взаимодействии с ребрами, направляющим аппаратом и лопатками спрямляющего аппарата [1], так и возмущения от

9 внезапного выброса или взрыва. Основным узлом шахтного осевого вентилятора является ротор, надежность которого, в основном, определяет работоспособность вентилятора. Ротор, в свою очередь, состоит из коренного вала, рабочего колеса (РК), которое включает в себя корпус и рабочие лопатки[2].рассмотрим вентилятор главного проветривания серии ВО [2], рабочее колесо которого имеет 8 сдвоенных листовых лопаток сварной конструкции. Коренной вал вентилятора через муфту соединен с трансмиссионным валом, который, через муфтукинематически связан с валом электродвигателя. Структурная схема вентилятора показана на рис.1. Рис. 1. Структурная схема вентиляторного агрегата: 1 радиальный подшипник; 2 приводной электродвигатель; 3 зубчатые муфты; 4 трансмиссионный вал; 5 коренной вал ротора; 6 рабочее колесо; 7 радиально упорный подшипник; Mк крутящий момент электродвигателя Влияние возмущенного воздушного потока на колебания сдвоенных листовых лопаток Рассмотрим взаимодействие возмущенного воздушного потока со сдвоенной лопаткой осевого вентилятора. На рис. 2 показана схема сдвоенной листовой лопатки осевого вентилятора ВО-36К [2]. Рис. 2. Схемасдвоенной листовой лопатки: 1 большая лопасть, 2 малая лопасть, 3 поворотное основание, 4 перемычки 9

10 Собственные частоты сдвоенной листовой лопатки вентилятора ВО-36К, рассчитанные в пакете Ansys, представлены на рис. 3. Рис. 3. Формы колебаний сдвоенной листовой лопатки РК: а первая форма колебаний (частота 66,5 Гц); б вторая форма колебаний (частота 101,5 Гц); в третья форма колебаний (частота 165,1 Гц) Собственные частоты колебаний (рис. 3) составляют: по первой форме 66,5 Гц, по второй форме 101,5 Гц, по третьей форме 165,1 Гц. Основная возбуждающая частота частота вращения ротора, равная 10 Гц. Наблюдается значительная отстройка собственных частот от основной возбуждающей частоты. Лопатки, помимо постоянных нагрузок, испытывают действие циклически изменяющихся во времени возмущающих нагрузок, которые вызывают дополнительные динамические напряжения в лопастях [3]. При совпадении частоты возмущающей силы с одной из собственных частот лопатки наступает явление резонанса, характеризуемое значительным увеличением амплитуд колебаний. Резонансные явления наблюдаются также, когда собственная частота не равна, но кратна частоте возмущающей силы. Резонансные колебания лопаток возникают в случаях, когда частоты их собственных колебаний становятся равными или кратными числу оборотов ротора, т.е. f д = kn с [4]. Число кратности k определяется исходя из особенностей конструкции машины. Неуравновешенность ротора может вызвать колебания лопаток с частотой, равной секундному числу оборотов, т.е. при k = 1. Кроме того, для осевых вентиляторов опасные режимы могут возникать в результате появления колебаний лопаток под действием нестационарных аэродинамических сил, возникающих вследствие неравномерности течения потока при взаимодействии с ребрами, направляющим аппаратом и лопатками спрямляющего аппарата. В этом случае числа кратности пропорциональны соответственно числу ребер и лопаток направляющего аппарата N Р при реверсе и числу лопаток спрямляющего аппарата N СА. Колебания также могут быть вызваны явлением срывного флаттера, заключающегося в возникновении самовозбуждающихся колебаний лопаток вследствие взаимодействия аэродинамических сил с упругими силами лопаток. В случае, если энергия потока достаточна для поддержания этого процесса, то колебания будут незатухающими. Возникновению флаттера способствует срыв потока при обтекании лопатки с большими углами атаки. Обнаружено, что срыв потока может наблюдаться не на всех лопатках решетки, а только на их группе, и что зона срыва может перемещаться по окружности. Такое явление получило название вращающегося срыва. Для такого вида колебаний частота зависит от числа зон отрыва во вращающемся потоке N BO и в общем случае не кратна частоте вращения рабочего колеса. Значения резонансных частот для последних двух видов колебаний можно записать в следующем виде [5]: 10 (P) w n = n NP ω, = n N CA ω, = n N BO (1-α) ω, где n = 1, 2, 3, номер гармоники возбуждающих сил; 0 <α< 1.

11 Для вентилятора ВО-36К при угловой скорости вращения рабочего колеса вентилятора ω = 62,82 с 1 = 10 Гц (600 об/мин), числе неподвижных лопаток ребер направляющего аппарата N P = 12 и лопаток спрямляющего аппарата N CA = 15, зон отрыва во вращающемся потоке N BO = 2 4, частоты возбуждающих сил, создаваемых ребрами направляющего аппарата, лопатками спрямляющего аппарата и вращающимся отрывом, записываются так [5]: (P) w n = 12nωс 1 ; = 15nω с 1 ; = 4nω с 1 Для определения влияния возмущающих частот на колебания лопатки, построимвибрационную диаграмму (рис. 4). Рис. 4. Зависимость собственных частот колебаний сдвоенной листовой лопатки и возмущающих частот от числа оборотов двигателя: 1 первая собственная частота; 2 вторая собственная частота; 3 третья собственная частота; 4 возмущающая частота от лопаток направляющего аппарата; 5 возмущающая частота от лопаток спрямляющего аппарата; 6 возмущающая частота от отрыва во вращающемся потоке Лучи, выходящие из начала координат (графики 4, 5, 6, рис. 4), представляют собой зависимости частот возмущающих сил от частоты вращения для первых гармоник. Абсциссы точек пересечения с кривыми собственных частот (графики 1, 2, 3, рис. 4) определяют границу зон резонансных частот вращения ротора. Из анализа графиков следует, что при пуске вентилятора, лопатки проходят через несколько зон резонансов. Из-за кратковременности нахождения в этих зонах, а также вследствие незначительной энергии возмущенного воздушного потока от ребер направляющего аппарата, лопаток спрямляющего аппарата и возмущений от отрыва во вращающемся потоке, это не приведет к возникновению опасных напряжений и деформаций в конструкции лопаточного узла. При выбеге вентилятора, для уменьшения времени нахождения в резонансных областях, необходим тормоз для электродвигателя вентилятора. Крутильные колебания трансмиссионных валов Расчет и анализ крутильных колебаний трансмиссионных валов вентиляторных агрегатов проводится для оценки максимальных углов закручивания (амплитуд) сечений трансмиссионного вала в зависимости от угловой скорости ротора электродвигателя в периоды разгона и выбега вентилятора, а также в периоды действия на вентиляторный агрегат сильных аэродинамических возмущений по моменту вращения, например, при взрыве или внезапном выбросе метана в шахте. 11

12 Динамическая модель описывается системой дифференциальных уравнений: (1) где M d момент на валу электродвигателя, по формуле Клосса; М b момент на валу вентилятора (технологическая нагрузка),задается как функция угловой скорости и описан полиномом 3 й степени с учетом частотной характеристики потока воздуха в вентиляционной сети, при скоростях менее 7 рад/с М b равен суммарному моменту трения в подшипниках; М v момент, возникающий вследствие возмущения давления воздуха в вентиляционной сети от взрыва или внезапного выброса; j i угловая координата i-го сечения; j i угловая скорость i-го сечения; j i угловое ускорение i-го сечения; c i, i+1 крутильная жесткость участка вала между i-м и (i+1) м сечением с учетом жесткости стыков и деталей машин, передающих крутящий момент; µ коэффициент вязкого трения в материале вала (223,83 Hмс 2 ) [6]; J 1 момент инерции ротора электродвигателя; J 4 момент инерции ротора вентилятора; J 2, J 3 моменты инерции соответствующих участков трансмиссии. Выполним расчет и анализ крутильных колебаний системыустановки с вентилятором ВО 36К и синхронным электродвигателем СДН У3 с номинальной мощностью P н =2000 квт и номинальной скоростью вращения n н = 600 об/мин. (62,8 рад/с). Ниже приведены некоторые исходные данные для рассмотренного примера: J 1 = 450 кгм 2 ; J 4 = 3626 кгм 2 ; J 2 = J 3 = 4,1 кгм 2 ; c 12 = 5, Нм/рад; c 23 = 3, Нм/рад; c 34 = 2, Нм/рад. Решение найдем для трансмиссионного вала вентилятора ВО-36К с целью определения амплитуды колебаний, углов закручивания разных участков вала, времени разгона и выбега турбомашины, а также с учетом влияния аэродинамических возмущений сети на колебания механической системы. Решение системы уравнений (1) сводится к решению задачи Коши при начальных условиях: j 1 = j 2 = j 3 = j 4 = 0 j 0 ; 1 = j 2 = j 3 = j 4 = и находится в виде системы уравнений: j 1 = A1 sin( wt + a ) j 2 = A2 sin( wt + a ) j sin( ) (2) 3 = A3 wt + a j 4 = A4 sin( wt + a ), где: ϕ 1... ϕ 4 углы закручивания для различных сечений s 1...s 4 трансмиссионной системы (см. рис. 1);A i амплитуда колебаний i-го сечения; ω круговая частота колебаний; α начальная фаза колебаний. Результаты решения системы уравнений приведены на рис.5. Рис. 5. Зависимость крутильных деформацийтрансмиссионного вала ротора (график 1) и частоты вращения ротора (график 2) от времени при пуске вентиляторного агрегата ВО- 36К 12

13 Превышение максимальных касательных напряжений ( ), возникающих в материале вала при пуске вентилятора ВО 36К, над напряжениями при номинальной частоте ( ), составляет пять раз. Учитывая, что режим пуска достаточно кратковременный (менее 15 секунд), то следует ограничивать срок службы трансмиссионных валов количеством пусков вентиляторной установки. Список литературы: 1. Попов Н.А. Разработка реверсивных осевых вентиляторов главного проветривания шахт // Диссертация на соискание уч. степени д.т.н. Институт горного дела СО РАН Новосибирск Клепаков И.В. Разработка нового ряда шахтных осевых вентиляторов главного проветривания / И.В. Клепаков, В.А. Руденко // Теоретические и эксплуатационные проблемы шахтных стационарных установок. Донецк: ВНИИГМ им. М.М. Федорова, С Манушин Э.А. Конструирование и расчет на прочность турбомашин газотурбинных и комбинированных установок / Э.А. Манушин, И.Г. Суровцев // М.: Машиностроение, с. 4.Козюрин С.В. Анализ частот и форм колебаний сдвоенных листовых лопаток рабочих колес осевых вентиляторов / С.В. Козюрин, Н.А. Попов // «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности». Тезисы докладов Международной научно-практической конференции. Кемерово С Попов Н.А. Разработка реверсивных осевых вентиляторов главного проветривания шахт // Диссертация на соискание уч. степени д.т.н. Новосибирск с. 6. Пановко Я.Г. Внутреннее трение при колебаниях упругих систем. М., Турдукожаева А.М. Химико-металлургический институт им. Ж. Абишева, Караганда, Казахстан закономерность испарения кремния на основе концепции хаотизированных частиц Ранее авторами [1] предложена единая модель испаряемости, основанная на концепции хаотизированных частиц, для взаимного согласования давления пара при любой температуре с температурой и теплотой испарения при атмосферном давлении Эта зависимость давления пара от температуры выражена только через температуру и теплоту кипения без каких-либо подгоночных параметров и наиболее удобна для согласования этих справочных величин. Форма этого уравнения соответствует известным моделям, но с более конкретным выражением параметров. Проиллюстрируем ее применимость на примере кремния, одного из самых распространенных земных элементов и основного материала для полупроводниковой техники и электроники. В аналитическом обзоре Ан.Н. Несмеянова [2] отмечается, что из пяти работ по измерению пара кремния [3-7] лишь одна [7] отличается надежностью как выполненная наиболее современным интегральным вариантом эффузионного метода, причем только для твердого состояния. важным является указание в работе [6], где применялась масс-спектрометрическая идентификация паров кремния, на то, что в паре кремния одноатомных молекул содержится на два порядка больше, чем молекул Si 2 -Si 7. На этом основании все дальнейшие расчеты относились к одноатомному пару кремния. В новейшем справочнике [8] с использованием данных [9] для кремния указаны Т т = 1688 К, Т b = 3522 К, Н b = Дж/моль. По этим характеристикам в более раннем справочнике [10] приведены значения Т т = 1683 К, Т b = К, Н b = Дж/моль, что свидетельствует о большом различии данных по температуре и теплоте кипения. В современной таблице ИЮ- ПАК по периодической системе для кремния содержатся значения Т т = 1685 К, Т b = 2628 К [11]. (1) 13

14 В работе [12] даны величины Т т = 1685 К и Т b = 3540 К, которые подтверждают надежность определения температуры плавления, но не кипения, нуждающейся, как и теплота кипения, в уточнении и согласовании с данными по давлению пара кремния при различных температурах. Однако и эти данные, приведенные в новейшем справочнике [8] с полным заимствованием из первого издания в 1985 г., вызывают определенные сомнения: Т, К р, Па 1, , , , , ,4 13,1 10 8,4 10 4, , Что касается дважды повторенной температуры 2400 К, то это явная опечатка, поскольку в первом издании вместо первой указана температура 2200 К как промежуточная между 2000 и 2400 К. но даже с исправлением этой опечатки данные по давлению пара с ростом температуры обнаруживают нарушение необходимой закономерности по их возрастанию. Так, при переходе от температуры 1600 к 1800 К происходит уменьшение давления с 2, до 0, Па. Странной выглядит и запись второго числа при представлении его с указанием порядка (нужно было бы ?). Эта странность относится к указанию давления при 2200 К (вместо 2400 К) как 13,1 10 (нужно было бы 1, ?). кроме того, при переходе к 2400 К давление вновь убывает (?!). наконец, запись последнего давления опять-таки некорректна. Этим вызывается необходимость предварительного выявления ошибочных результатов путем размещения их в координатах lnp 1/Т с аппроксимацией на прямолинейную зависимость (рисунок 1). 10 lnp 0 0,3 0,5 0,7 0, р давление пара, Па; Т температура, К. Точки по данным [7], крестики по [8]. Штриховая линия графическая линейная аппроксимация данных [8] Рисунок 1 Зависимость справочных данных по давлению пара кремния от температуры 14

15 Здесь же представлены данные из работы [7]: Т, К р, Па 0,191 0,200 0,280 0,350 0,352 0,579 0,891 1,344 На рисунке заметно явное обособление данных [8] и [7], причем, если вторые изменяются монотонно, но очень скученны, то первые, соблюдая в общем прямолинейное расположение, в своей высокотемпературной части (в области жидкого состояния) обнаруживают сильный разброс точек с нарушением монотонности их изменения при вариации температуры. Это нарушение особенно относится к двум точкам, Т = 2400 К, р = 84 Па и Т = 1800 К, р = Па, но также характерно и для других. На этом основании данные [8] нельзя признать надежными в области жидкого состояния, и дальнейшая обработка по согласованной процедуре с помощью формул (2) и (3) с получением расчетной зависимости на основе новой модели проведена только с учетом самой последней точки для жидкого состояния при Т = 2800 К, поскольку она не отклоняется от прямолинейной зависимости в координатах lnp 1/Т. Для сравнения используем также сглаженные зависимости для испарения твердого и жидкого кремния из [2], продублированные и в [10] (с небольшой опечаткой в третьем коэффициенте второго уравнения, здесь устраненной): lgp т (мм рт. ст.) = 11185,64/Т + 35,81091lgТ 6, Т 98,77340, (4) lgp ж (мм рт. ст.) = 41545,36/Т 47,00394lgТ + 4, Т + 167, (5) Результаты обработки сокращенных данных [8] по определению теплоты и температуры кипения кремния приведены в таблице 1. Таблица 1 Определение теплоты и температуры кипения кремния по согласовательным процедурам с помощью формул (2) и (3) из данных [8] j Т j, К р j, Па j (j + 1) Н bj, Дж/моль Т bj, К , , , , Среднее значение теплоты кипения составило ( ± 11460) Дж/моль с относительной ошибкой ± 2,4 %. Критерий однородности множества удовлетворяется в пределе равенства r = 1,7 = r = 1, , ( 4 2) 1, 7 max = cr = min что свидетельствует о представительности найденного среднего значения. Средняя температура кипения равна (3186 ± 96) К с относительной ошибкой ± 3,0 %. Критерий однородности, удовлетворяется и среднее значение температуры является представительным. Полученные значения Н b = Дж/моль и Т b = 3186 К ввели в новую модель (1) 15

16 для расчетов и сравнения со справочными данными [8] и сглаженными зависимостями (4) и (5). результаты сравнения приведены в таблице 2. Таблица 2 Сопоставление справочных [8, 7] и рассчитанных по различным моделям данных по давлению пара кремния, Па Т, К р справ. р т (4) р ж (5) р (6) , [8] 5, , , , [8] 1, , , , [8] 2, , , ,191 [7] 0,165 0,134 7, ,200 [7] 0,193 0,159 8, ,280 [7] 0,285 0,240 1, ,350 [7] 0,345 0,294 1, ,352 [7] 0,416 0,358 2, ,579 [7] 0,620 0,548 4, ,891 [7] 0,882 0,795 6, ,344 [7] 1,200 0,101 1, , [8] 1,349 0,246 1, Т т = ,29 5,29 8, Т b = 2628 [11] Ò b = Т b = 3522 [8] Из таблицы следует близость сглаживающих зависимостей к данным [7], по которым они, вероятно, и формировались, и совершенная несовместимость с данными из новейшего справочника [8]. По новой модели (6) наблюдается удовлетворительное согласование с этими данными с коэффициентом корреляции 0,7887 при значимости t R = 3,61 > 2. Это также иллюстрируется рисунком 2. По данным таблицы 2 зависимость (4) для твердого состояния при экстраполяции в область жидкого состояния претерпевает экстремальность, что лишено смысла, и поэтому данная зависимость не сопоставляется с другими в этой области и не представлена на графике. Зависимость для жидкого состояния кремния дает во всем диапазоне сильно завышенные значения. Эта зависимость найдена для вычисленной в [2] точки кипения 2890 К, и поэтому лишь для указанной в [11] температуры кипения 2628 К она дает давление, вчетверо меньше атмосферного, а для справочной [8] температуры кипения 3522 К результат расчета по данному уравнению уже в 15 раз больше атмосферного. Найденная с помощью новой модели температура кипения 3186 К занимает промежуточное положение между различными справочными значениями, 2628 К [11], 2750 К [10], 3522 К [8], 3540 К [12], и поэтому представляется более реалистичной. Напротив, установленная теплота кипения, Дж/моль, больше приведенных в двух справочниках: Дж/моль [10] и (6) 16

17 Дж/моль [8]. Возможно, это связано с испарением кремния не только в виде одноатомного пара, так как теплота испарения в расчете на моль вещества с увеличением числа атомов в молекуле увеличивается. lnp ,3 0,5 0,7 0, р давление пара, Па; Т температура, К. Точки справочные данные [8], 1 по зависимости для жидкого состояния (5), 2 по (6) Рисунок 2 Зависимость давления пара кремния от температуры С этим может быть связана и неопределенность в указаниях на температуру кипения кремния, потому что состав пара сильно зависит от условий проведения эксперимента и лимитируется кинетическими факторами, затрудняющими достижение равновесия между всеми молекулами пара. В любом случае для данного вещества необходимы уточняющие эксперименты на образцах высокой чистоты и с гарантией равновесных условий их проведения. Разработанная модель испаряемости на основе нормированного распределения Больцмана также проверена практически на всех простых веществах и обеспечила согласование единой по форме температурной зависимости давления насыщенного пара с теплотой и температурой кипения при атмосферном давлении в полном диапазоне температур для твердого и жидкого состояний [1]. Список использованных источников: 1. Малышев В.П., Турдукожаева А.М., Оспанов Е.А., Саркенов Б. Испаряемость и кипение простых веществ. М.: Научный мир, с. 2. Несмеянов Ан.Н. Давление пара химических элементов. М.: Изд. АН СССР, с. 3. Ruff O., Konschak M. Methods manufacture of silicon // Zs. f. Electrochem Bd. 32. S Baur E., Brunner K. Silicon // Helv. Chem. Acta Bd. 17. S Wartenberg H. Preparation, properties and technology of silicon // Zs. f. Electrochem Bd. 19. S Honig R.E. Technology of silicon // J. Chem. Phys V. 22. P Цепляева А.В., Приселков Ю.А., Карелин В.В. Химия кремния // Вестник МГУ С Свойства элементов: Справ, изд. В 2-х кн. Кн. 1 // Под ред. Дрица М.Е. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Изд. дом «Руда и Металлы», с. 9. Ксензенко В.И., Стасиневич Д.С. Химия и технология брома, иода и их соединений. М.: Химия, с. 10. Верятин У.Д., Маширев В.П., Рябцев Н.Г. и др. Термодинамические свой ства неорганических веществ. Справочник. М.: Атомиздат, с. 11. Сайфуллин Р., Сайфуллин А. Современная форма таблицы Менделеева // Наука и жизнь С Киреев В.А. Методы практических расчетов в термодинамике химических реакций. М.: Химия, с. 17

18 Пацкевич П.Г. Институт проблем комплексного освоения недр РАН (УРАН ИПКОН РАН), Москва, Россия совершенствование подземной геотехнологии разработки коренных месторождений кимберлитов с комбайновой выемкой Перспективы развития подземного способа добычи полезных ископаемых связаны с переходом горных работ на большие глубины, при этом условия их разработки будут постоянно ухудшаться [1]. Уже сегодня практически все основные виды стратегического сырья в России добываются на глубинах от 500 до 1700 м. Не являются исключением и коренные месторождения кимберлитов Якутии, составляющие основу сырьевой базы алмазодобывающей промышленности России, подземную разработку которых ведет на глубинах до 1200 м. Характерной особенностью алмазоносных месторождений России является разнообразие условий залегания кимберлитовых трубок, их размеров и форм, наличие горно-геологических факторов, осложняющих условия разработки. К ним относятся: высокая степень обводненности ряда месторождений, наличие нефте - и газопроявлений во вмещающих породах, низкая устойчивость руд и пород, высокая засоленность подземных вод и наличие в них растворенного сероводорода [2]. Качество добываемого сырья существенно зависит от принятого способа разрушения руд. Теоретически и экспериментально доказано, что механический способ выемки кимберлитов комбайнами способствует росту стоимости продукции на % за счет повышения выхода крупных фракций алмазов. Поэтому при разработке кимберлитовых месторождений с высокой ценностью руды применяется геотехнология с комбайновой выемкой руды и закладкой выработанного пространства. В ближайшей перспективе в отработку подземным способом будут вовлекаться участки месторождений, характеризующихся большей сложностью горно-геологических условий расположенные на значительной глубине, вблизи водоносных горизонтов, запасы расположенные вблизи выработанных пространств карьеров и т.д. Ухудшение условий разработки может привести к снижению производительности комбайновых добычных комплексов и интенсивности разработки месторождений коренных месторождений кимберлитов [3]. Следовательно, приоритетным направлением развития геотехнологии разработки коренных месторождений кимберлитов является обоснование геотехнологических и геомеханических параметров, позволяющих обеспечить высокую производительность добычных комплексов, а также устойчивость горных выработок, рудного массива, вмещающих пород и закладки. Геотехнология отработки коренных месторождений кимберлитов с комбайновой выемкой и закладкой выработанного пространства предусматривает применение одного из вариантов слоевой системы разработки с закладкой выработанного пространства и характеризуется следующими параметрами: 1) Порядок и последовательность выемки запасов; 2) Размеры выемочных участков по горизонтали и вертикали; 3) Размеры очистных выработок и технология их формирования; 4) Количество добычных комплексов в одновременной эксплуатации; 5) Прочностные и деформационные характеристики закладочного массива. 6) Геомеханические параметры, обусловленные ведением работ вблизи водоносных горизонтов и выработанных пространств карьеров. Годовая производительность одного добычного комплекса выражается формулой:, т/год (1) где Q сл извлекаемый объем руды в слое, т; Т сл время отработки слоя, сут.; А сут производительность комбайна, т/сут. Результаты расчетов показывают, что производительность комбайна существенно зависит от применяемой технологической схемы очистных работ. Основными технологическими факторами, определяющими его производительность являются: ширина фронта очистных работ на один добычной комплекс, параметры очистных выработок, продолжительность операций по перемещению комбайнового комплекса между слоями. 18

19 Эксплуатационная производительность комбайна (Q см ) составляет:, т/см (2) где: Q к техническая производительность комбайна, м 3 /мин; Т оп оперативное время работы комбайна в смену, мин; γ - плотность руды в массиве т/м 3 ; Т К время на вспомогательные В операции при отбойке, мин; Т ро время на отбойку руды, мин; К о коэффициент, учитывающий отдых рабочего; К рез коэффициент резерва основного горно-шахтного оборудования. Таким образом, эксплуатационная производительность комбайна определяется соотношением времени на отбойку руды и временем, затраченным на вспомогательные операции при отбойке, и представляет собой линейную функцию прямо пропорциональную указанному соотношению. Основным резервом повышения производительности является минимизация времени на вспомогательные операции, которое пропорционально длине выработки и не зависит от площади ее сечения. Зависимости производительности комбайнов АМ-75 и АМ-105 от площади сечения, рассчитанные с учетом данного предположения, приведены на графике (рис 1). Рисунок 1 Зависимость эксплуатационной производительности комбайна от площади сечения и объема крепления Интенсивность отработки крутопадающих месторождений определяется годовым понижением горных работ (V):, м/год (3) где Q п погашаемые в течение года запасы, т/год; γ плотность руды, т/м 3, S э средняя эксплуатационная площадь рудного тела, м 2. Соответственно интенсивность горных работ обратно пропорциональна эксплуатационной площади и, следовательно, длины фронта очистных работ, приходящейся на один добычной комплекс. Ее уменьшение с одной стороны, приводит к увеличению годового понижения горных работ, а с другой может привести к снижению производительности комбайна из-за недостаточного резерва забоев. 19

20 Минимальный резерв забоев на один добычной комплекс следует определять с учетом возможной вариации производительности комбайна, неравномерности объемов извлекаемых запасов в очистных выработках и применяемого порядка выемки. В этом случае минимальный резерв забоев (К р.з. ) будет составлять:, д.ед. (4) где, V max максимальные запасы руды в очистной выработке в пределах рассматриваемого участка месторождения; V min минимальные запасы руды в очистной выработке в пределах рассматриваемого участка месторождения; S стандартное отклонение производительности, м 3 /см; Q ср средняя производительность комбайна, м 3 /см. Минимальная необходимая ширина добычного участка (L ф ) составит: L ф = К р.з. n b, м (5) где, b горизонтальный пролет очистной выработки, м; n количество очередей отработки заходок в слое. Разработка большинства кимберлитовых трубок осложняется наличием водоносных комплексов, содержащих газонасыщенные агрессивные рассолы, поэтому при их разработке необходимо ограничивать уровень вертикальных смещений и растягивающих деформаций в налегающих породах, чтобы они не превышали критических значений, при достижении которых возможно образование сквозных секущих трещин, соединяющих водоносные горизонты с выработками подземного рудника. Применение систем разработки с закладкой позволяет регулировать величину смещений и деформаций за счет выбора порядка выемки запасов и придания закладочным массивам заданных деформационных свойств. Оценка влияния порядка и последовательности выемки запасов на напряженно-деформированное состояние горного массива выполнена для трех принципиальных схем с учетом ограничений, накладываемых применением комбайновой выемки (рис. 2). 20 а) вариант 1, б) вариант 2, в) вариант 3. Рисунок 2 - Принципиальные схемы отработки В расчетах использован метод конечных элементов, реализованный в программном комплексе ANSYS. В результате моделирования отработки участка месторождения высотой 60 м установлено, что: параметры зон сжимающих напряжений и их максимальная величина практически не зависят от применяемого порядка выемки запасов и определяются соотношением деформационных свойств рудного, породного и закладочного массивов; величина горизонтальных растягивающих напряжений существенно зависит от применяемого порядка выемки. Максимальное их значение составляет: вариант 1 3,7 МПа, вариант 2 3,2 МПа, вариант 3 2,7 МПа;

21 величина вертикальных смещений после отработки блока составляет: вариант 1 32 см, вариант 2 30 см, вариант 3 26 см, при этом характер развития смещений имеет существенные различия (рис. 3). Рисунок 3 - Развитие вертикальных смещений по мере отработки Моделированием развития работ одновременно в нескольких разрезках установлено, что восходящий порядок выемки слоев возможен только при ведении очистных работ одним фронтом, вследствие концентрации в рудном массиве горизонтальных напряжений. Таким образом, при ведении работ вблизи водоносных горизонтов следует либо применять восходящий порядок выемки клинообразным фронтом, который характеризуется наименьшими геомеханическими последствиями, либо корректировать верхнюю границу горных работ. При отсутствии геомеханических ограничений предпочтение следует отдавать вариантам, обеспечивающим наибольшую интенсивность горных работ при максимальной производительности комбайнового комплекса. Результаты расчетов и опыт ведения подземных горных работ на руднике «Интернациональный» показали возможность увеличения параметров поперечного сечения очистных выработок. С целью оценки эффективности изменения параметров были проведены испытания выемки запасов очистными выработками с увеличенными параметрами. Производительность комбайнового комплекса при отработке очистных выработок в зависимости от сечения, формируемого одним ходом комбайна (Ш В), составило: 6,0 1,55м 157 тыс.т/год; 5,4 4,5м 200 тыс.т/год; 6,0 5,2м 254 тыс.т/год. Таким образом, двустадийная выемка запасов очистной заходки может быть рекомендована при условии, если оба хода комбайн будет проходить, сечением близким к техническим возможностям. Возможные направления совершенствования геотехнологии разработки глубоких горизонтов кимберлитовых месторождений рассмотрены на примере трубки «Интернациональная». Рассматриваемый участок месторождения расположен на глубине от поверхности м. Оценка по рейтинговой классификации показала, что время устойчивого стояния горизонтальных обнажений рудной кровли с пролетом 6 м на рассматриваемых глубинах будет составлять от 2 до 10 суток, что не позволяет обеспечить безопасное ведение очистных работ в восходящем порядке. Для сравнения приняты три варианта: 1) Технологическая схема с одностадийным формированием очистных выработок со стандартными параметрами, применяемыми на руднике; 2) Она же с увеличенными параметрами; 3) Технологическая схема с двустадийным формированием очистных выработок (рис. 4). 21

22 Рисунок 4 Технологическая схема с двустадийным формированием очистных выработок Результаты расчетов производительности и интенсивности показывают, что наиболее приемлемым вариантом для является технологическая схема с двустадийным формированием очистных выработок, которая обеспечивает увеличение средней производительности комбайна на 28 % и повышение интенсивности горных работ в 2,56 раза. Результаты экономического сравнения вариантов показали, что совокупный экономический эффект от внедрения новой технологии по сравнению с применяемым на руднике вариантом составит 95,6 руб./т добытой руды. Экономический эффект от увеличения параметров очистных выработок при сохранении существующей технологической схемы очистных работ составит 19,3 руб./т. Литература: 1. Проблемы комплексного освоения суперкрупных рудных месторождений. // Под.ред. академика К.Н. Трубецкого, чл.-корр. РАН Д.Р. Каплунова. М.: с. 2. Замесов Н.Ф., Айнбиндер И.И., Звеков В.А., Овчаренко О.В., Пацкевич П.Г., Родионов Ю.И. Актуальные проблемы геотехнологий подземной разработки рудных месторождений в сложных горнотехнических условиях и пути их решения. Горный журнал, 4, с Пацкевич П.Г. Повышение интенсивности слоевой системы разработки с закладкой и комбайновой отбойкой руды на руднике «Интернациональный» // Материалы 5-й Международной научной школы молодых ученых и специалистов «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых», УРАН ИПКОН РАН, ноября 2008 г. с Айнбиндер И.И., Пацкевич П.Г., Родионов Ю.И. Новые подходы к подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, 5, с Баланчук Виталий Романович Институт горного дела УрО РАН, Екатеринбург, Россия Инновационный способ перегрузки горной массы в глубинной зоне карьера В статье рассматривается новая технологическая схема перегрузочного пункта для разработки кимберлитовых трубок специализированным карьерным транспортом, которые учитывали бы специфические особенности ведения горных работ. Проблема является актуальной в связи с дефицитом рабочего пространства при доработке глубинной зоны кимберлитового карьера. При отработке крутопадающих залежей полезных ископаемых на большую глубину необходимо решать вопрос сохранения эффективности транспорта. Для снижения объемов вскрышных работ, необходимо применять в нижней части карьера автосамосвалы малой грузоподъемно-

23 сти, а в верхней части магистральный автотранспорт большой грузоподъемности для снижения себестоимости перевозок на значительное расстояние. Как показали исследования Института Якутнипроалмаз [1] в нижней части эффективно применять крутонаклонные съезды для увеличения углов откоса бортов карьера. В этом случае необходимо организовать перегрузку в карьере. В условиях ограниченного пространства в карьере нецелесообразно резервировать место под перегрузочный пункт, что вызовет либо дополнительный разнос бортов, либо консервирование целиков, поскольку это может нивелировать положительный эффект от применения крутонаклонных съездов. Пункт перегрузки горной массы служит связующим звеном, соединяющим различные виды транспорта в единую технологическую схему. От выбора способа перегрузки горной массы и конструкции перегрузочного пункта зависят производительность и ритмичность работы горнотранспортного комплекса в целом. В условиях глубоких карьеров отрабатывающих крутопадающие залежи полезных ископаемых ИГД УрО РАН предлагается применять внутрибортовой перегрузочный пункт обеспечивающий заданную производительность эксплуатируемых видов специализированного транспорта. Основным преимуществом такого технологического решения является снижение объема горнокапитальных работ, за счет размещения перегрузочного пункта в подземных выработках в борту карьера [2]. Внутрибортовой перегрузочный пункт (рис. 1) состоит из разгрузочной камеры сборочного транспорта 1, устройства дробления негабарита 2, аккумулирующего рудоспуска 3, загрузочной камеры магистрального транспорта с вибровыпуском 4. Рисунок 1. Схема внутрибортового перегрузочного пункта Сборочный транспорт разгружается в разгрузочной камере 1, где взорванная горная масса попадает в аккумулирующий рудоспуск 3 через колосниковый грохот. Горная масса, превышающая размер секции колосникового грохота, дробится устройством для дробления негабарита 2. Накопленная горная масса из рудоспуска загружается вибропитателем например, ВПУ-3К, ВВДР-5, ГПТ-1 в загрузочной камере 4. 23

24 Для подъезда к загрузочной камере могут использоваться несколько схем подземных транспортных выработок (рис. 2). Рисунок 2. Схемы транспортных коммуникаций для загрузочной камеры Приняв стоимость 1 м 3 проходки транспортных коммуникаций для загрузочной камеры внутрибортового перегрузочного пункта 1000 руб/м 3 можно получить график стоимости проходки коммуникаций по вариантам, представленным на рис. 2 и стоимости проходки разгрузочной камеры для гусеничного самосвала грузоподъемностью 40 т. Рисунок 3. Стоимость проходки транспортных коммуникаций по вариантам рис. 2 На рис. 4, 5 более детально представлен узел внутрибортового перегрузочного пункта, для условий трубки «Комсомольская». Высота рудоспуска составляет 34 м, угол откоса бортов При диаметре рудоспуска 5 м и высоте в 34 м, запас горной массы перегрузочного пункта составит 5-6 рейсов магистрального самосвала грузоподъемностью 130 т, при условии полного заполнения рудоспуска. Количество рейсов 1 гусеничного самосвала [3] с геометрическим объем кузова 18 м 3, необходимое для заполнения такого аккумулирующего рудоспуска, составляет 35 рейсов. 24

25 Рисунок 4. Внутрибортовой перегрузочный пункт в поперечном разрезе Рисунок 5. Внутрибортовой перегрузочный пункт во фронтальном разрезе Для определения оптимального диаметра рудоспуска и его высоты была выведена зависимость количества загружаемых самосвалов, грузоподъемность 130 т, в зависимости от параметров рудоспуска, представленная на рис. 5. При необходимости повысить количество загружаемых перегрузочным пунктом магистральных самосвалов, но при этом сократить высоту уступа, целесообразно рассмотреть в качестве магистрально транспорта самосвалы меньшей грузоподъемности, что в свою очередь позволит сократить сечение выработки загрузочной камеры, соответственно увеличив высоту рудоспуска. 25

26 Рисунок 6. Влияние диаметра рудоспуска и его высоты на количество загружаемых магистральных самосвалов г/п 130 т. Расположение перегрузочного пункта в карьере на момент сдачи его в эксплуатацию характеризуется двумя параметрами: глубиной, определяемой от поверхности, и высотой от пункта до нижнего горизонта рабочей зоны карьера. Расстояние транспортирования горной массы магистральными самосвалами, доставляющими руду от перегрузочного пункта на поверхность, зависит от глубины расположения перегрузочного пункта и является постоянным за весь период его использования. Расстояние перевозок к перегрузочному пункту сборочными самосвалами, доставляющими руду из забоя до перегрузочного пункта, в глубинной зоне карьера состоит из двух частей. Первая часть зависит от высоты расположения приемного устройства перегрузочного пункта в момент ввода его в эксплуатацию, это расстояние от забоя до перегрузочного пункта, является относительно постоянной. Вторая часть зависит от глубины понижения горных работ за период использования данного перегрузочного пункта. Для анализа возможного месторасположения будущего перегрузочного пункта необходимо учитывать следующие основные факторы: Оптимальное расстояние транспортирования горной массы как для сборочного, так и для магистрального транспорта Отсутствие необходимости разноса бортов для организации перегрузочного пункта Наличие транспортных коммуникаций для доступа к перегрузочному пункту сборочного и магистрального транспорта При определении диапазона глубины для месторасположения перегрузочного пункта можно воспользоваться неравенством: H 2 H расп.пп H H 1 + H ПП, если выполняется условие H 1 + H 2 H H ПП, где H проектная глубина карьера H 1 эффективная глубина транспортирования магистральным транспортом H 2 эффективная глубина транспортирования сборочным транспортом H расп.пп оптимальная глубина месторасположения перегрузочного пункта H ПП высота перегрузочного пункта. 26

27 В таблице 1, приведена калькуляция инвестиций по приобретению и пуску специализированного карьерного транспорта. Таблица 1 Расчет инвестиций в основные средства Наименование Количество, Цена за ед., Цена, тыс. 1.Гусеничный самосвал шт. тыс. руб. руб , ,00 2.Трорллейвоз , , ,00 3.Стоимость запчастей ,00 4.Монтаж и пуско-наладочные работы ,00 5.Транспортные расходы ,00 6.Троллейная линия 8 км 27200, ,00 Всего инвестиции в основные средства по проекту с НДС ,00 Из расчета плана денежных поступлений и выплат можно сделать вывод, что во всех видах планирования сальдо имеет не отрицательное значение: в первый год равно 0, во все последующие годы положительные значения (кроме 2 года). Это говорит о финансовой состоятельности и платежеспособности инвестиционного проекта. Таблица 2 План доходов и расходов Показатели Строительство 1 год 2 год 3 год 4 год 5 год Выручка от , , , , ,490 реализации Себестоимость , , , , ,071 Налог на имущество , , , , ,16 Налог на прибыль , , , , ,45 Чистая прибыль , , , , ,807 Чистая прибыль увеличивается с каждым годом на одну и ту же величину 1244,672 тыс. руб., исходя из этого можно сделать вывод, что производство рентабельно. Индекс доходности инвестиций характеризует величину дохода в виде прибыли и амортизации за весь жизненный цикл проекта и показывает, что на 1 рубль инвестиций приходятся 1,427 руб. Список литературы: 1. Транспортный комплекс акционерной компании «АЛРОСА» [Текст] / И.В. Зырянов // Горный журнал с Технологические особенности и перспективы применения троллейвозов на горных предприятиях [Текст] / П.И. Тарасов, А.П. Тарасов // Горная промышленность (77). с Конструктивные схемы гусеничных самосвалов для работы в карьерах с повышенными уклонами в выработках [Текст] / П.И. Тарасов, В.О. Фурин, А.Г. Ворошилов, С.В. Лобанов, В.М. Неволин // Горная промышленность (78). с

28 Исаков Михаил Викторович Институт горного дела УрО РАН, Екатеринбург, Россия ОЦЕНКА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ГОРНОЙ МАССЫ ПЕРСПЕКТИВНЫМ ТРАНСПОРТОМ * Одним из перспективных направлений является повышение энергоэффективности транспортирования горной массы специализированными карьерными транспортными средствами (СКТС), область применения каждого из которых более узкая, чем у автосамосвалов с дизельным двигателем, но в своей области они способны повысить энергетическую эффективность. В Институте горного дела УрО РАН предложен комплекс таких транспортных средств, которые могут применяться на открытых горных работах как отдельно, так и в комбинации между собой, или в комбинации с традиционными самосвалами. В данной статье рассматриваются следующие виды специализированного карьерного транспорта: предлагаемые специалистами ИГД УрО РАН автосамосвал с комбинированной энергосиловой установкой (КЭУ), троллейвоз, дизель-троллейвоз, гусеничный самосвал (таблица 1). Все виды специализированных транспортных средств имеют различные технические характеристики: вес, собственную массу, тип источника питания, различные типы трансмиссии и др. Поэтому СКТС необходимо рассмотреть с точки зрения энергоэффективности и сравнить их традиционными самосвалами. Технические характеристики СКТС Таблица 1 Вид СКТС Тр К Э У КЭУ «гтд К Э У КЭУ ГТУдд 1250» «Салют» 1Т ДТ ГС AC Грузоподъемность, т Масса самосвала, т ,2 98,1 98,1 98, Коэффициент тары 0,64 0,83 0,71 0,71 0,71 0,79 1,25 0,82 Где КЭУ автосамосвал с КЭУ, первичным двигателем которого является: дд - дизельный двигатель, гтд газо-турбинный двигатель гтд-1250, Салют - газо-турбинный двигатель «Салют», ГТУ-1Т - газо-турбинный двигатель ГТУ-1Т; Тр. троллейвоз; Д-Т Дизельтроллейвоз; ГС гусеничный самосвал; АС Автосамосвал с дизельным двигателем. Троллейвоз представляет собой самосвал на колесном ходу, без дизельного двигателя, получающий питание только от троллейной сети. Коэффициент тары такого транспортного средства ниже, чем у традиционного самосвала и может достигать значения 0,64, что снижает энергозатраты при движении самого транспортного средства. За счет использования источника «бесконечной мощности» (троллейной сети) возможно повышение скорости движения троллейвоза в грузовом направлении, а при движении на спуск возвращение в сеть всей энергии, выделяемой мотор-колесами, без каких-либо ограничений. Дизель-троллейвоз использует энергию дизельного топлива и энергию, полученную от троллейной сети. Троллейное питание позволяет повысить производительность самосвала путем повышения скорости движения самосвала на подъем, а дизельный двигатель дает возможность автономного движения. Дизель-троллейвоз рекомендуется использовать вместо традиционных самосвалов в районах с дешевой электроэнергией при расстоянии транспортирования не менее 4 6 км.. В автосамосвале с КЭУ может быть использованы силовые установки двух видов: КЭУ с дизельным двигателем и КЭУ с газотурбинным двигателем. Накопитель энергии, установленный в самосвале, позволяет выключать двигатель внутреннего сгорания, когда его использование нерационально. В случае использования газовой турбины в качестве первичного источника питания, за счет большей удельной мощности можно повысить скорость транспортирования 28

29 горной массы до 20 км/час на подъем и преодолеваемый продольный уклон до 16% [1]. Экономия дизельного топлива достигается за счет сокращения расстояния транспортирования, времени движения и исключения работы двигателя внутреннего сгорания при движении на спуск. Особенность гусеничного самосвала является гусеничный движитель, что позволяет преодолевать продольный уклон до 35%. Несмотря на большой коэффициент тары гусеничного самосвала (1,25), значительное сопротивление движению гусеничного движителя, достигается значительная экономия энергии за счет снижения горнокапитальных работ [2]. Проанализируем работу, совершенную источником питания за один цикл работы самосвала, в условиях, близких к условиям карьера «Комсомольский» АК «АЛРОСА». Для каждого вида транспорта были отстроены трассы, условия построения которых были близки к условиям среднестатистических трасс традиционных самосвалов, а именно, через каждые м. подъема организованны горизонтальные участки длинной 50 м, остальные параметры трассы выбраны с учетом технических характеристик транспортных средств. В результате, основные характеристики трассы СКТС можно представить на рисунке 1 и 2,светлыми столбцами. Основные характеристики трасс СКТС Таблица 2 К Э У К Э У АС КЭУ дд ГТД 1250 Салют Тр. Д-Т КЭУ ГТУ-1Т ГС i ср.в,% 6,6 6,6 6,6 6,6 6,6 6,6 7,59 13,5 Н,м ΣL, м где i ср.в средневзвешенный уклон трассы; Н высота подъема транспортного средства; ΣL суммарная длинна трассы транспортного средства. Сравним работу совершенную силовой установкой каждого транспортного средства рис 1 и 2. на рисунке 1 и 2 представлена работа, совершенная источником питания транспортного средства за один цикл работы самосвала. По результатам расчета можно оценить такие показатели как, коэффициент тары, тип трансмиссии, особенности работы данного вида транспортного средства, но не тип силовой установки. Из рис. 1 и 2 видно, что наибольшая энергоэффективность достигается при использовании троллейвоза за счет самого низкого коэффициента тары и возможности возврата в сеть всей энергии, полученной в результате торможения. В автосамосвале с КЭУ также есть возможность запасать энергию рекуперативного торможения, но, в отличие от троллейвоза, емкость накопителя ограничена. Разность в удельном энергопотреблении КЭУ дд и КЭУ гтд объясняется различием масс самосвалов (энергосиловых установок) и разностью в скорости движения. У дизель-троллейвоза нет возможности возвращать в сеть рекуперированную энергию, так как, диезль-троллейвоз движется на спуск (в порожнем направлении) в автономном режиме, дизель-троллейвоз обладает большим коэффициентом тары среди колесных транспортных средств, поэтому его удельное энергопотребление значительно выше, чем у традиционного самосвала, автосамосвалов с КЭУ и троллейвоза. Наибольшее удельное энергопотребление при движении у гусеничного самосвала, так как у него наибольший коэффициент тары, наибольшее сопротивление движению и значительные уклоны среди рассматриваемых транспортных средств. Исследование энергетических параметров на конечном этапе необходимо проводить с учетом энергосиловой установки самосвала. В данном расчете, используется аппроксимированная характеристика двигателей внутреннего сгорания, уравнение которой представляет собой квадратное уравнение. Источники электрической энергии представлены как источники бесконечной мощности, потому что их мощность значительно выше мощности, потребляемой самосвалом. Для системы токосъема предусмотрено падение напряжения в контакте троллей-пантограф порядка 5 В. 29

30 Электрическая энергия учитывается с коэффициентом 3,6 МДж/кВт, а дизельное топливо с коэффициентом 42,5 МДж/кг. Энергетические затраты специализированных транспортных средств представлены на рисунках 1 и 2 темные столбцы МДж Тр AC ДТ ГС КЭУ дд КЭУ гтд 1250 КЭУ Салют КЭУ ГТУ-1Т Рисунок 1 Затраты энергии различными СТКС за цикл: энергия, затраченная силовой установкой; работа совершенная силовой установкой Удельные энергозатраты 50 МДж/т Тр AC ДТ ГС КЭУ дд КЭУ гтд 1250 КЭУ Салют КЭ У ГТУ-1Т 30 Рисунок 2 Удельные показатели энергозатрат различными СТКС за цикл, МДж/т: удельная энергия, затраченная на подъем одной тонны горной массы; удельная работа, совершенная силовой установкой на подъем одной тонны горной массы Удельное энергопотребление представленных колесных СКТС (кроме КЭУ гтд 1250) ниже энергопотребления традиционного самосвала. КЭУ дд сокращает энергозатраты на 6,67% за счет исключения работы двигателя внутреннего сгорания на вспомогательных операциях транспортного цикла. В свою очередь большой удельный расход энергии КЭУ гтд-1250 и КЭУ Салют обусловлен неприспособленностью данных ГТД для карьерного транспорта. Снижение энергозатрат при использовании троллейвоза и дизель-троллейвоза связано с уменьшением числа ступеней преобразования энергии исключением двигателя внутреннего сгорания, кпд которого имеет наименьшее значение среди рассмотренных преобразователей энергии. Большее энерго-

31 потребление дизель-троллейвоза по сравнению с троллейвозом обусловлено и использованием в нем дизельного двигателя. Расчеты затраченной энергии на выемку горной массы послойно представлены на рис МДж х 10^ Г л у б и н а, м Рисунок 4. Энергия, затраченная на перевозку всей горной массы: где а автосамосвал с КУЭ и ГТД 1250, б гусеничный самосвал; в автосамосвал с КЭУ и ГТД Салют, г автосамосвал с дизельным двигателем; д автосамосвал с КУЭ и дизельным двигателем; е дизель-троллейвоз; ж троллейвоз. Список литературы: 1. Тарасов П.И., Журавлёв А.Г., Исаков М.В. Перспективы применения топливных элементов на карьерном автотранспорте // Проблемы недропользования. Материалы I молодежной научно-практической конференции, 14 февраля 2007г. Екатеринбург: УрО РАН, С , Бабаскин С.Л. Оптимизация конструкции бортов в нижней части кимберлитовых карьеров за счет применения новой технологии гонных работ //Проблемы карьерного транспорта. Материалы IX международной научнопрактической конференции, 9 12 октября 2007 г. Екатеринбург: УрО РАН, С * Исследования проводится по гранту Уральского отделения РАН Феоктистов Андрей Юрьевич, Мезенин Антон Олегович, Иванов Кирилл Сергеевич, Васильков Владислав Борисович НПК «Механобр-техника», Санкт-Петербург, Казахстан Имитационное моделирование технологических процессов сепарации с помощью метода дискретных элементов В отличие от чистых жидкостей поведение сыпучих материалов и порошков невозможно описать, зная только наименование и соответствующий химический состав. Это обуславливается наличием большого количества параметров характеризующих материал помимо химического состава: 31

32 распределение крупности (гранулометрический состав); форма частиц (лещадные, кубовидные, сферические, и т.п.); состояние поверхности (гладкая, шероховатая, с острыми кромками); содержание влаги (данный параметр оказывает влияние на слипание частиц и образовании агломератов); Задача качественного моделирования сыпучих материалов в различных процессах и агрегатах не может быть решена традиционными вычислительными методами расчета сплошных сред (например, методами вычислительной гидро газодинамики): необходимо принимать во внимание индивидуальное поведение каждой частицы. Каждая частица (дискретный элемент) ведет себя независимо до момента контакта с другими частицами или элементами геометрической модели. Для решения этой задачи в области моделирования поведения горно рудных сыпучих материалов еще в 1971 Cundall [1] предложил использовать метод Дискретных Элементов (МДЭ), теоретическим обоснованием которого он ранее занимался. Широкое распространение метод получил за последние 10 лет, что связано прежде всего с развитием вычислительной техники и появлением соответствующего программного обеспечения. Метод дискретных элементов относится к семейству численных методов расчета и является обобщением метода конечных элементов. Основы метода дискретных элементов применительно к анализу идеализированной сыпучей среды, состоящей из дисков или сфер, были заложены в [1 и 2]. Частицы при контакте взаимодействовали посредством вязкоупругой силы линейной комбинации закона Гука и вязкого слагаемого, ответственного за диссипацию энергии в результате столкновения (см. рис. 1). При вычислении тангенциальной компоненты силы учитывался закон трения Кулона. Являясь простейшей, тем не менее, такая модель учитывает все основные параметры контакта и позволяет воспроизводить многие эффекты, демонстрируемые сыпучими материалами в различных условиях нагружения. Рис. 1. Модель расчета сил взаимодействия частиц для метода дискретных элементов (контактная модель линейной упругости): слева нормальная составляющая, справа тангенциальная; 1 неудерживающая связь, 2 демпфер, 3 упругий элемент Вычисление коэффициентов жесткости упругих элементов и коэффициентов демпфирования осуществляется в самом программном пакете по характеристикам сыпучего материала (плотность, геометрические параметры, коэффициенты трения, коэффициент Пуассона, коэффициент восстановления и т.п.). МДЭ позволяет моделировать динамику движения и механическое взаимодействие каждого тела или частицы в рамках определенной физической системы и предоставляет исчерпывающую информацию о местоположении отдельного тела или частицы во времени и пространстве. Компьютерное моделирование с помощью МДЭ завоевывает все более высокие позиции и для многих задач уже зарекомендовало себя как более эффективное средство, чем лабораторное или натурное моделирование. Современные программные пакеты для моделирования МДЭ обладают рядом общих признаков: 32

33 трехмерное представление, как геометрической модели аппарата, так и самих частиц. Пакеты предоставляют возможность импортирования трехмерных элементов оборудования из любого 3D CAD пакета; встроенные контактные модели, позволяющие, в том числе моделировать слипание частиц; мощная система визуализации. В процессе расчета/анализа можно просмотреть поведение частиц в любой области агрегата; возможность получения необходимых сведений о любой частице (скорость, положение) в любой момент времени. Расчет объемных, массовых сил, моментов, потерь энергии при столкновении частиц, и т.п; возможность экспорта результатов расчета в сторонние приложения для анализа (например, в табличный процессор); Современные программные пакеты для расчета сыпучих сред позволяют создать (импортировать) трехмерную геометрическую модель аппарата, обеспечить динамику ее составных частей (в т.ч. возможны линейное перемещение, колебания, вращение, перемещение с ускорением), генерацию частиц определенного количества и качества (геометрической формы, гранулометрического состава, и т.п.), обеспечить расчет взаимодействия частиц между собой и элементами геометрии (в соответствие с выбранными контактными моделями взаимодействия), а также обеспечить качественный анализ результатов с возможностью создания трехмерной визуализации движения и взаимодействия частиц. Компьютерная модель объекта, в данном случае, может практически полностью отражать условия и масштабы проведения натурных экспериментов, т.е. имитировать их. Данный подход может быть особенно эффективен, если проведение натурных экспериментов на полномасштабных аппаратах невозможно или дорого. После проверки (валидации) физичности поведения определенного сыпучего материала в условиях изучаемого процесса, может быть проведен полномасштабный вычислительный эксперимент, который может помочь исправить ошибки и натолкнуть исследователя на конструктивные изменения. В нашем исследовании эффективность данного подхода оценивалась при создании устройства для разделения по крупности тонкодисперсных материалов, что требуется, например, при извлечении отсевов гранитного щебня крупностью порядка 0,1 0,2 для приготовления различных строительных смесей. Для выделения таких классов крупности традиционно используются вибрационные грохота с металлической сеткой в качестве просеивающей поверхности. Срок службы такой сетки, чаще всего не превышает 5 суток. Другой проблемой является малая эффективность разделения мелких классов, обусловленная забиванием отверстий сита трудными зернами. Для решения данной задачи было предложено использовать сегрегационный способ разделения сыпучего материала по крупности, основанный на том, что по мере продвижения по вибрирующей поверхности, происходит его расслоение по высоте слоя таким образом, что крупные частицы «всплывают» наверх, а мелкие оказываются внизу [3]. Экспериментальные исследования по разделению сыпучего материала (отсев щебня) с использованием отсекающей пластины (вариант 1, рис. 2) и ступени (вариант 2, рис. 3) для разделения слоев, первоначально проводились на специальном вибрационном стенде [4] НПК Механобр-техника. Затем был выполнен расчет в программном пакете EDEM для расчета сыпучих сред и сравнение результатов. В качестве исходных данных был задан гранулометрический состав материала отвечающий экспериментальным исследованиям, геометрические параметры, угол вибрации, амплитуда и частота колебаний. Контролировался выход мелкой фракции ( 0,18 мм) в нижний и верхний продукт. Проведенный вычислительный эксперимент для 1-го варианта устройства подтвердил малую эффективность применения отсекающей пластины (материал забивался между отсекающей пластиной и лотком, что обуславливало, в том числе и малую производительность), показанную также при испытаниях на вибрационном стенде. В связи с вышеприведенными недостатками по результатам натурных и вычислительных экспериментов, в т.ч. на основе созданной в программном пакете трехмерной анимации было принято новое конструктивное решение (вариант 2, рис. 3). 33

34 Изменения в конструкции обеспечило беспрепятственный проход частиц по лотку и отсев мелкой фракции, проваливающийся в объемную щель, образованную лотком и ступенью (см. рис. 3). Содержание в исходном материале мелкой фракции ( 0,18 мм) в экспериментах и в модели составляло 11,61 % (соответственно, крупной фракции + 0,18 мм 88,39 %). Рис.2 Трехмерная модель(а) и схема модели вибрационного классификатора(б) (вариант 1) Рис. 3 Трехмерная модель(а) и схема модели вибрационного классификатора(б) (вариант 2) где À амплитуда колебаний лотка; w частота колебаний лотка;θ, β угол между направлением вибрации и рабочей поверхностью лотка; h расстояние между отсекающей пластиной(ступенью) и поверхностью лотка ; а ширина ступени. В результате натурного эксперимента и компьютерного моделирования получены, в частности, следующие результаты: содержание в нижнем продукте мелкой фракции ( 0,18 мм) в эксперименте 22,35 %, в модели 24,51 % (соответственно, верхней фракции в этом продукте 77,65 % и 75,49%). Содержание в верхнем продукте мелкой фракции в эксперименте 4,63 %, в модели 0,07 % (соответственно, крупной фракции 95,37 % и 99,93%). Выводы: исследования подтверждают качественное совпадение результатов натурного эксперимента и моделирования с помощью метода дискретных элементов ценным при моделировании является визуальное представление процесса в виде 3D анимации, что упростило принятие нового конструктивного решения и позволило выявить следующие эффекты: процесс сегрегации начинает осуществляться еще в бункере; сосредоточение мелкой фракции под действием вибрации наблюдается вблизи стенок лотка; имитационное моделирование является одним из методов, позволяющих оценить систему и её реакцию на возмущения по ряду показателей, и дает возможность одновременного рассмотрения и оценки нескольких альтернативных вариантов проектных решений. данный подход позволяет сократить количество и продолжительность натурных экспериментов, тем самым существенно сокращает затраты на создание новой продукции. Полученные результаты исследований с применением прикладного программного пакета для расчета сыпучих сред с помощью метода дискретных элементов процесса разделения по крупности на сегрегационном устройстве позволили перейти к следующему этапу проектирования созданию модели промышленного виброклассификатора[5]. 34

35 Литература: 1. Cundall P.A., Strack O.D.L., A distinct element model for granular assemblies. Geotechnique, 29:47 65, Williams, J.R., Hocking, G., and Mustoe, G.G.W., The Theoretical Basis of the Discrete Element Method, NUMETA 1985, Numerical Methods of Engineering, Theory and Applications, A.A. Balkema, Rotterdam, January Вайсберг Л.А., Рубисов Д.Г. Вибрационное грохочение сыпучих материалов. СПб: Механобр, с. 4. Блехман Л.И., Вайсберг Л.А., Лавров Б.П., Васильков В.Б., Якимова К.С. Универсальный вибрационный стенд: опыт использования в исследованиях, некоторые результаты// Научно-технические ведомости СПбГТУ, 2003, 3,с Исследования модели виброклассификатора (щелевого грохота)/ Бортников А.В., Васильков В.Б., Самуков А.Д., Ромашев А.О. // Обогащение руд Алферова Елена Леонидовна Институт горного дела СО РАН, Новосибирск, Россия МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОТ ДЕЙСТВИЯ ЕСТЕСТВЕННОЙ ТЯГИ В ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СЕТИ МЕТРОПОЛИТЕНА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ Введение Использование механической тоннельной вентиляции метрополитена в условиях мелкого заложения и резко-континентального климата Западной Сибири носит сезонный характер. Из опыта эксплуатации Новосибирского метрополитена следует, что в холодный период проветривание с использованием механической вентиляции ведет к переохлаждению тоннельного воздуха ниже допустимых по нормам значений, поэтому тоннельная вентиляция в этот период осуществляется только за счет поршневого действия поездов и естественной тяги (ЕТ)[1]. Такие особенности метрополитена мелкого заложения (ММЗ), как большое количество выходов в атмосферу и мелкое заложение, по причине которого воздух при движении в тоннель не успевает прогреться, ограничивают использование термодинамического метода, применяемого для шахт и рудников [2,3]. При расчете аэрации методом фиктивных давлений [4] не учитываются внутренние сопротивления участков сети, поэтому этот метод также не применим, но с его помощью можно проверить адекватность разработанной модели [5]. На основе анализа изложенных выше методов, с учетом специфики ММЗ, для расчета величины депрессии ЕТ с использованием упрощенной модели вентсети ММЗ принят гидростатический метод. Численное моделирование проведено с использованием программного комплекса для расчета шахтного воздухораспределения, разработанного в ИГД СО РАН. Условия и допущения, принятые в модели: процесс рассматривается стационарный (установившийся); температура тоннельного воздуха постоянна по всей длине тоннеля для холодного периода года равна +16 о С; температура воздуха в выходах в атмосферу равна температуре наружного воздуха на приточных выходах и температуре тоннельного воздуха на вытяжных; считается, что давление внутри тоннеля и атмосферное изменяется по гидростатическому закону; действие естественной тяги между соседними выходами в атмосферу заменяется действием фиктивных вентиляторов (рис.1, ветки 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 35, 37); схема сети для расчета воздухораспределения состоит из участков «перегон» и «выход на поверхность» с аэродинамическими сопротивлением, полученным на основе экспериментальных данных [1]. Влияние топологии на воздухораспределение (базовый численный эксперимент) Базовый численный эксперимент проводится, чтобы в дальнейшем оценить влияния начальных условий. В самом же эксперименте используются опытные исходные данные по заданию топологии и сопротивлений участков сети. Тоннельная вентиляция отключена, вентиляционные тоннели перекрыты. Исследование проводится на линии из десяти станций (рис. 1) с постоянным уклоном в одну сторону. 35

36 Исходные данные: Температура наружного воздуха t н = 20 о С; тоннельного t т = +16 о С; Превышение между выходами в атмосферу при длине перегонов 1 км и уклоне тоннеля 0,01 h п = 10 м; глубина заложения станции h в = 5 м; Рис.1. Расчетная схема сети, указаны номера ветвей, кругами обведены номера узлов. Аэродинамическое сопротивление перегонов R п =0,00036 кµ, выходов R в =0,00464 кµ. Давление фиктивных источников естественной тяги: для «вентилятора», находящегося между приточным и вытяжным отверстием (на ветке 29): для остальных (на ветках 21, 23, 25, 27, 31, 33, 35, 37): Результат расчета представлен на рис.2 (здесь и далее стрелками показано направление движения воздуха, числа около стрелок расход воздуха на участке, м 3 /с). Видно, что воздухообмен на платформах станций составляет от 26,5 м 3 /с на крайних до 75,7 м 3 /с на средней станциях. Такой расход сравним с расходами от действия тоннельной вентиляции с вентиляторами ВОМД-24. Рис.2. Воздухораспределение в сети в базовом эксперименте, стрелками показано направление движения воздуха, возле стрелок указаны расходы, м 3 /с. 36

37 Влияние температуры наружного воздуха Расчетная схема сети и исходные данные такие же, как в базовом эксперименте, за исключением того, что температуру наружного воздуха принимаем равной расчетной зимней для города Новосибирска, t н = 39 о С[6]. Давление фиктивных источников естественной тяги: для «вентилятора», находящегося между приточным и вытяжным отверстием (на ветке 29): для остальных (на ветках 21, 23, 25, 27, 31, 33, 35, 37): Результат расчета на рис.3 расходы воздуха выросли с 26,5 до 34,1 м 3 /с на крайних станциях и с 75,7 м 3 /с до 97,3 на средней станции, т.е. на 28%. Рис. 3. Воздухораспределение в сети при температуре наружного воздуха при 39 о С Чтобы оценить влияние изменения температуры наружного воздуха на воздухораспределение, принимаем такую температуру наружного воздуха, при которой включаются тоннельные вентиляторы t н =+10 о С. Давление фиктивных источников естественной тяги: для «вентилятора», находящегося между приточным и вытяжным отверстием (на ветке 29): для остальных (на ветках 21, 23, 25, 27, 31, 33, 35, 37): Результат расчета представлен на рис.4 расходы воздуха снизились с 26,5 до 11,9 м 3 /с на крайних станциях и с 75,7 м 3 /с до 33,8 на средней станции, т.е. на 55%. Рис. 4. Воздухораспределение в сети при температуре наружного воздуха при +10 о С 37

38 Влияние сопротивления участков сети Увеличиваем в два раза сопротивление перегонов, сопротивление выходов не меняется. Расчетная схема сети,, давления фиктивных источников естественной тяги и исходные данные такие же, как в базовом эксперименте, кроме того, что R п =0,00072 кµ. Результат расчета представлен на рис.5. Рис. 5. Воздухораспределение в сети при увеличенном сопротивлении перегонов Увеличиваем в два раза сопротивление выходов на поверхность, сопротивление перегонов не меняется. Расчетная схема, давления фиктивных источников естественной тяги, как в базовом эксперименте, за исключением R в =0,00928 кµ. Результат расчета представлен на рис Выводы Рис. 6. Воздухораспределение в сети при увеличенном сопротивлении выходов на поверхность 1. Расход воздуха от действия ЕТ на платформах станций составляет 26,8..75,9 м 3 /с и сравним с расходом воздуха от тоннельных вентиляторов ВОМД-24 ( м 3 /с), установленных в метрополитене. Это позволяет сделать вывод о существенном влиянии ЕТ на воздухообмен и воздухораспределение в вентиляционной сети ММЗ. 2. Расположение станций на линии метро существенно влияет на воздухораспределение на них от действия ЕТ. Для однонаклонной линии из десяти станций при типовых условиях холодного периода года г. Новосибирска воздухообмен меняется от 26,5 для крайних станций до 75,7 м 3 /с для центральных, т.е. различие почти трехкратное. 3. При снижении температуры наружного воздуха от 20 до 39 о С (расчетной температуры воздуха в Новосибирске в ХП [6]), воздухообмен на станциях от действия ЕТ увеличивается

39 почти на треть, на %, при повышении температуры от 20 до +10 о С (температура, при которой включаются тоннельные вентиляторы) расход снижается на 55%, т.е. более, чем на половину. 4. Влияние изменения сопротивления участков вентиляционной сети: при увеличении сопротивления перегонов в два раза, снижение расхода воздуха на станциях составляет 3..5%; увеличение сопротивления выходов в атмосферу (станций) в два раза снижает расход на %, т.о. влияние сопротивления станционных вентиляционных путей на воздухообмен на станциях от действия ЕТ значительней Список литературы: 1. Лугин И. В. Разработка систем вентиляции метрополитенов мелкого заложения: дис. к.т.н: /И.В. Лугин; ИГД СО РАН. Новосибирск, с. 2. Медведев Б.И., Гущин А.М., Лобов В.Л. Естественная тяга глубоких шахт. Москва, с. 3. Алехичев С.П., Калабин Г.В. Естественная тяга и тепловой режим рудников. Ленинград, с. 4. Полушкин В.И., Анисимов С.М., Васильев В.Ф., Дерюгин В.В. Вентиляция. Москва, с. 5. Лугин И.В. Алферова Е.Л. Моделирование действия естественной тяги в вентиляционных сетях метрополитена мелкого заложения / Горняцкая смена. Сборник трудов молодых ученых. Том 2. ИГД СО РАН, Новосибирск, С СНиП *: Строительная климатология. Москва, с. А.С. Белоусова Институт горного дела СО РАН, г. Новосибирск, Россия ОБОСНОВАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ФОРМ ЭЛЕМЕНТОВ ГЛАВНЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ УСТАНОВОК МЕТРОПОЛИТЕНОВ С ОСЕВЫМИ ВЕНТИЛЯТОРАМИ Необходимость развития метростроения и непрерывный рост рыночных цен на электроэнергию для всех категорий потребителей затрагивает проблему обеспечения технической и экономической конкурентоспособности метрополитенов на внутреннем и зарубежном рынках. Комплексное освоение подземного пространства позволяет связать в единую систему различные сооружения с многофункциональными подземными и наземными объектами, поэтому метрополитены представляют собой сложные инженерные сооружения и являются капиталоемким видом транспорта, требующим значительных затрат сырьевых, материальных и финансовых ресурсов. Одним из главных элементов жизнеобеспечения метрополитенов является система проветривания, состоящая из вентиляционных каналов и вентиляционных установок, находящихся в вентиляционных сооружениях. Количество расходуемой электроэнергии на тоннельную вентиляцию уступает только расходу на эксплуатацию подвижного состава и составляет от 800 до 1200 киловатт-часов на 1 километр линии. Эксплуатационные показатели метрополитенов в значительной степени зависят от эффективности и конструктивно-технического совершенства систем проветривания. Следует отметить, что из-за несовершенства действующего вентиляционного оборудования значительная часть потребляемой электроэнергии теряется на преодоление потоком воздуха сопротивления, а городские бюджеты несут огромные потери. В этой связи особую актуальность приобретает усовершенствование геометрических форм элементов вентиляционных сетей, направленных на улучшение их аэродинамических качеств. В данной работе проведено обоснование геометрических параметров вентиляционных установок, необходимое для их оптимального проектирования по критерию минимума потерь полного давления вентилятора на примере станций Новосибирского метрополитена «Березовая роща», «Сибирская» и «Красный проспект». Проектом системы вентиляции Новосибирского метрополитена предусмотрено, что станционные вентиляционные установки работают на приток, перегонные на вытяжку. Из четырех реально существующих компоновок вентиляторов в 39

40 сети в новосибирском метрополитене вентиляторы работают во всасывающе-нагнетательной сети (рис.1), когда вентиляционный тракт примыкает непосредственно к входному и выходному сечениям вентилятора. Перегонные вентиляционные установки, обеспечивающие аварийные режимы вентиляции с вентиляторами местного проветривания, и станционные вентиляционные установки с вентиляторами главного проветривания, обеспечивающие режим главного проветривания, включают входные и выходные элементы вентилятора, шумоглушители, затворы гражданской обороны (рис.2). Рис. 1. Схема расположения вентилятора во всасывающе-нагнетательной сети: D диаметр вентилятора (стрелкой показано направление потока воздуха) Подробный расчет аэродинамических сопротивлений всех составляющих элементов вентиляционной сети Новосибирского метрополитена показал, что сопротивление вентиляционных камер при требуемом расходе воздуха существенно больше, чем сопротивление перегонов и станций. В основу расчетного определения положена методика и расчетные коэффициенты сопротивления, изложенные в [1]. В таблице сведены результаты расчета коэффициентов сопротивлений некоторых элементов вентиляционных установок, из которой следует, что сопротивления отдельных участков достигают (0,865-2,572) 10-3 kμ (киломюрг). Рис.2. Схема вентиляционной камеры метрополитена 1 - путевой тоннель; 2 - вентиляционная камера; 3 - вентиляторы осевые; 4 - проем в путевом тоннеле; 5 - шумоглушитель; 6 - вентиляционный киоск 40

41 Таблица. Коэффициенты сопротивлений некоторых элементов вентиляционного тракта Новосибирского метрополитена Станция метрополитена Элемент вент. установки Коэффициент сопротивления элемента z Коэффициент сопротивления элемента с усовершенствованной геометрией z «Сибирская» Вент. киоск с поворотом Затвор ГО Сужение у входа в вентилятор Выход из вентилятора «Красный проспект» Вент. киоск (4 шт.) 3.24 (наибольшее значение из 4-х киосков) 1.2 Расширение перед входом в вентилятор и сужение Выход из вентилятора Шумоглушитель «Березовая роща» Вход в вентилятор Выход из вентилятора Выход на пути Влияние коэффициента сопротивления ζ на экономичность вентиляционной установки η у можно рассчитать, если известны к.п.д. самого вентилятора η и сумма коэффициентов сопротивлений в различных элементах установки Σζ [2]. Входные и выходные элементы вентиляционных установок представляют собой каналы минимальных габаритов со сложной конфигурацией. Неравномерность параметров потока, которую создает входной элемент перед вентилятором, может значительно повлиять на аэродинамическую характеристику установки. Неравномерность потока, которая всегда имеет место за вентилятором, сильно влияет на характеристику расположенного выходного элемента установки и на аэродинамическую характеристику вентиляционной установки. Для рационального проектирования характерны следующие основные геометрические параметры входных элементов: отношение i площадей прямоугольного начального сечения входного элемента I-I и минимального сечения II-II входного элемента (рис.3); отношение m/n сторон прямоугольного сечения I-I; форма меридионального сечения входного элемента. 41

42 Рис.3. Схема течения, описывающего трубку тока на входе и выходе из вентилятора: С контур, замыкающий линии тока (стрелками показаны зоны отрыва от стенок с образованием вихревых застойных областей) В результате исследований установлено [1, 3], что при входе потока воздуха в вентилятор должно осуществляться конфузорное течение и оптимальные значения отношения площадей должны находиться в диапазоне i = 2 3. Уменьшение сечения I-I (i < 2) приводит к значительному ухудшению аэродинамической характеристики вентилятора. При этом не только снижается создаваемое вентилятором давление из-за увеличения потерь давления в коробке и вентиляторе, но и уменьшается потребляемая мощность, что свидетельствует о снижении теоретического давления, создаваемого колесом. Увеличение отношения i > 2 существенно не улучшает характеристики, а часто и несколько ухудшает их, т. к. в очень просторных входных элементах возникает интенсивное вихревое течение, способствующее увеличению потерь давления. Такое вихревое течение приводит к закручиванию потока перед входом в рабочее колесо в направлении его вращения. Потери давления во входном элементе зависят также от отношения сторон сечения I-I (рис. 3). При очень вытянутом входном сечении (m/n > 5) происходит большая перестройка потока в коробке перед входом в вентилятор, что увеличивает эти потери. По данным систематических экспериментальных исследований установлены [3] оптимальные значения отношения m/n = 2 3. Уменьшению потерь во входном элементе способствует также наличие скоса внешней (противоположной входному сечению вентилятора) стенки (рис.2). Применение такого входного элемента со скосом, по сравнению с входом с плоской внешней стенкой, позволяет увеличить КПД вентилятора на 2 3 % и исключить пульсацию потока в вентиляторе, обусловленную наличием вихревой зоны во входном элементе без скоса. Выбор основных размеров элементов вентиляционной установки должен сводиться к профилированию ее меридионального сечения, которое вследствие симметрии является поверхностью тока (рис.3) [3]. В основе теоретических методов для разработки рациональных форм входных элементов вентиляционной установки лежит модель течения идеальной жидкости. Если основные усилия по совершенствованию аэродинамических форм вентиляционных камер сосредоточить на устранении вихревых зон воздушного потока путем сглаживания подводящих вентиляционных каналов, можно добиться значительного уменьшении аэродинамических сопротивлений их элементов (см. таблицу), и, как следствие, повышения КПД вентиляционной установки. Список литературы: Идельчик И.В. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, с. Красюк А.М. Тоннельная вентиляция метрополитенов. Новосибирск: Наука, с.; Бабак Г.А., Левин Е.М., Пак В.В. Элементы шахтных вентиляционных установок главного проветривания. М.: Недра, с. 42

43 А.С. Белоусова, Н.А.Попов Институт горного дела СО РАН, Новосибирск, Россия ОБОСНОВАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВХОДНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ШАХТНЫХ ГЛАВНЫХ ВЕНТИЛЯТОРНЫХ УСТАНОВОК Главные вентиляторные установки (ГВУ) шахт являются важнейшей частью технологического оборудования подземной добычи полезного ископаемого. При проектировании шахтных ГВУ одной из основных задач является определение заданных величин давления и производительности для выбора вентилятора или расчета его аэродинамических и геометрических параметров. Заданными величинами, как правило, являются полное давление вентиляторной установки, производительность вентилятора и коэффициент потерь давления в установке. Потери давления в установке P представляют сумму потерь во входном участке 0, потерь от присутствия опор (ребер жесткости) в самом вентиляторе и потерь в выходной части, которые состоят из потерь в диффузоре, в выходном канале и при выходе в атмосферу (входе в шахту). Отсюда общие потери давления в установке Полное давление установки меньше полного давления вентилятора на величину потерь P0, которое принято оценивать [1] коэффициентом потерь давления, определяемого отношением величины P0 к динамическому давлению вентилятора (1) (2) Таким образом, полный коэффициент потерь давления определяется как сумма коэффициентов потерь в элементах установки Для вентилятора, работающего в шахтной установке, его полное давление по формуле где P v - полное давление вентиляторной установки, Па. Совершенство всей установки в целом характеризуется ее КПД (3) (4) Ð v определяется, (5) где Q - производительность вентилятора, м 3 /с; N - мощность, потребляемая вентилятором, Вт. В случае всасывающих ГВУ P представляет статическое давление установки, а v - ее статический КПД. Для нагнетательных ГВУ потери давления и относятся к сопротивлению сети, P - полное давление установки, а - соответствующий ему ее полный v КПД. Критерием экономичности работы вентилятора в установке может быть КПД установки, рассчитанный с учетом потерь давления в переходной части от вентилятора к расположенной за ним части сети [1], (6) где - коэффициент потерь давления в переходной части от вентилятора к нагнетательной части сети или для вентиляторов, работающих на всасывание потерь в выходной части установки (в диффузоре, в канале и выходной части). 43

44 Нагнетательная вентиляторная установка шахты Костромовская (рис.1) с горизонтальными вентиляторами включает входные и выходные элементы, формы которых приближены к оптимальным, но потери давления в них можно уменьшить за счет изменения их геометрии. Основные размеры представленной габаритной компоновки вентиляторной установки с вентиляторами ВО-24К: L 1 = 1920 мм, L 2 = 2160 мм, L 3 = 5400 мм, L 4 = 1920 мм, L 5 = 3000 мм, L 6 = 5040 мм, L 7 = 4000 мм, L 8 = 2700 мм. Рис. 1.Схема габаритной компоновки вентиляторных агрегатов серии ВО Стороны прямоугольного входного сечения I-I входного элемента (коробки): m = 4800 мм, n = 2500 мм; площадь этого сечения F 1 = 12м 2. Минимальное сечение II-II коробка имеет перед входом в вентилятор: F 0 = 1700 х 2700 = мм 2 = 4,59 м 2. Таким образом, отношение площадей этих сечений i = 2,61 что находится в диапазоне минимальных потерь давления [2]. Отношение же сторон входного сечения коробки рассматриваемой вентиляторной установки равно 1,92, что ведет к увеличению потерь давления и, как следствие, к ухудшению аэродинамической характеристики вентилятора. Ранее была получена система уравнений для определения формы элементов вентиляторной установки [3, 4]. При допущении, что поток воздуха заменен идеальной жидкостью, а всасывающее отверстие вентилятора, плоским кольцевым стоком [5], входной коробка является поверхностью тока (рис.2. заштрихованная область). Если сток заменить источником, то получим форму выходного элемента [3]. Рис.2.Схема входного элемента в вентилятор: m, n стороны прямоугольного начального сечения коробки, h-высота коробки, D диаметр колеса 44

45 Если в рассмотренной компоновке вентиляторной установки спроектировать входной элемент (коробку) так, чтобы в сечении I-I отношение сторон m/n стало равным от 2 до 3 при этом отношение площадей сечений I-I и II-II (см. рис.1) останется в диапазоне 2-3, а форма поверхности между сечениями будет максимально приближена к линиям тока, то при таком профилировании течение потока воздуха способствует локализации возможных отрывов и большей равномерности поля скоростей и давлений в сечении перед вентилятором, что важно для его нормальной работы, а коэффициент потерь давления всей установки составит всего. Список литературы: 1. Попов Н.А., Белоусова А.С., Лаврова О.В. Анализ потерь давления в элементах шахтных вентиляторных установок с осевыми вентиляторами // Горный информационно - аналитический бюллетень М.: МГГУ с Бабак Г.А., Левин Е.М., Пак В.В. Элементы шахтных вентиляционных установок главного проветривания. М.: Недра, с. 3. Пак В.В. О движении потока во входных коробках шахтных вентиляторных установок // ФТПРПИ с Пак В.В. Расчет некоторых элементов шахтных вентиляторных установок главного проветривания // ФТПРПИ с Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М., Физматгиз, с. Павлов Станислав Александрович Институт горного дела СО РАН, Новосибирск, Россия Анализ эффективности способов регулирования расхода воздуха через платформенный зал станции метрополитена мелкого заложения Известно [1-3], что движение поездов по тоннелям метрополитена вызывает в подземных станциях значительные воздухообмены, сопровождающиеся периодическим нарастанием и снижением скоростей циркуляционных потоков воздуха и колебаниями его давления. Скорость циркуляционных потоков и давление воздуха на станциях возрастают по мере приближения к ним поездов, достигая максимальной величины в момент входа поезда в помещение платформенного зала станции. При уходе поезда со станции и аналогичном характере изменения скоростей циркуляционных потоков наблюдается падение давления. В работе [1] говорится, что в результате поршневого действия поездов, большое количество воздуха попадает в платформенный зал станций, что вызывает так называемое «дутье». Чтобы снизить возникающие излишние расходы воздуха на станциях, сооружаются циркуляционные сбойки с торцов станций (поз. 3 рис. 1) [1,3]. Часть воздуха, перемещаемого поршневым эффектом, попадает на станции, а другая часть через циркуляционные сбойки перетекает в параллельный тоннель встречного пути, минуя платформенный зал, тем самым уменьшается воздухообмен на станциях Рис. 1. Схема системы вентиляции тоннелей с устройством вентиляционной сбойки у торца станции: 1 платформа станции метрополитена; 2 перегонные тоннели; 3 циркуляционные сбойки; 4 поезд метрополитена; заштрихованными стрелками показано направление движения поездов; стрелками показано направление движения воздуха 45

46 Процесс перемещения воздушных масс от поршневого действия поездов через циркуляционные сбойки и возникновение главных циркуляционных контуров на перегонах рассмотрен в работах [4,5]. Выявлено, что изменение площади сечения вентсбоек может существенно влиять на расход воздуха через платформенные залы станций. В этой статье показаны результаты численного моделирования воздухораспределения вентиляционной сети на обобщенной линии метрополитена мелкого заложения. Со стороны станции 1 линия ограничена тупиком, а станция 10 имеет выход на дневную поверхность в виде портала метромоста [4,5]. На рис. 2 показано воздухораспределение через платформенные залы станций от «поршневого эффекта» для разной частоты движения поездов. Как показали проведенные численные исследования, при сокращении площади циркуляционных сбоек до 46 м 2, воздухораспределение через станции при интенсивности до 10 пар в час изменится не более чем на 1%, при интенсивности от 10 до 20 пар в час увеличится не более чем на 27%. Но при дальнейшем уменьшении протяженности циркуляционных сбоек и увеличении интенсивности движения поездов на линии, расходы воздуха через платформенные залы станций начинают существенно возрастать. При этом «дутье» через пешеходные пути увеличивается не более чем на 7-10 %. К похожим результатам пришли и украинские ученые при проведении натурных экспериментов в Харьковском метрополитене [6]. Рис. 2. Расходы воздуха Q, перемещаемые Q 10 4, м 3 /ч через платформенные залы станций за 25 а б в час, в зависимости от степени перекрытии поперечного сечения пристан ционных циркуляционных сбоек и от частоты движения поездов по линии: а 10 1 пара поездов в час; б 10 пар 0 поездов в час; в 20 пар поездов в час; 0 5 0% перекрытия циркуляционных 0 сбоек; % перекрытия циркуляционных сбоек; 1 100% перекрытия станции циркуляционных сбоек При весенне-осеннем режиме работы тоннельной вентиляции, когда среднесуточная температура атмосферного воздуха составляет 10 C, и частоте движения поездов 20 пар в час, количество воздуха проходящего через станцию, инициированное «поршневым эффектом», достаточно для удаления основных вредностей из их платформенного зала (рис. 3б). При сравнении с летним режимом работы тоннельной вентиляции при тех же условиях, когда совместно с поршневым действием поездов на линии, в каждой станционной венткамере работает по одному вентилятору ВОМД-24 (θ=30 ) на вытяжку, наблюдается значительное превышение требуемого расхода воздуха в 1,8 2,5 раз за час (рис. 3а). Q 10 4, м 3 /ч станции а б г в Q 3 Q 1 Q 2 Рис. 3. Расходы воздуха Q, проходящие через станции при интенсивности движения 20 пар поездов в час от «поршневого эффекта»: а при работающей тоннельной вентиляции (летний режим); б при весенне-осеннем режиме; в при весенне-осеннем режиме и перекрытии пристанционных сбоек до 26 м 2 ; г при весеннеосеннем режиме и полном перекрытии пристанционных сбоек. По нормативному требованию: Q 1 трехкратного воздухообмена; Q 2 в часы наибольшего пассажиропотока (часы «пик»); Q 3 удаления теплоизбытков, при температуре атмосферного воздуха 10 C Сопоставимых с летним режимом работы тоннельной вентиляции расходов воздуха через платформенные залы станций можно добиться путем частичного перекрытия сечения пристанционных циркуляционных сбоек до 26 м 2, не прибегая к включению вентиляторов. В этом случае превышение требуемых расходов воздуха за час будет в 1,4 2,5 раза (рис. 3в). 46

47 При полном закрытии поперечного сечения пристанционных циркуляционных сбоек, часовой расход воздуха от поршневого действия движущихся поездов, проходящий через станции, превысит требуемые расходы в 3,6 7 раз (рис. 3г). Использование способа регулирования воздухораспределения путем изменения аэродинамического сопротивления пристанционных циркуляционных сбоек позволит существенно снизить потребление электроэнергии на тоннельную вентиляцию. При этом тоннельные вентиляторы выключены и находятся в готовности к выполнению аварийного режима. Для увеличения количества свежего воздуха, подаваемого через венткамеры, с целью снижении энергозатрат на вентиляцию и одновременно повышения ее эффективности, в ИГД СО РАН [7] предложен способ управления воздушными потоками от поршневого действия поездов с помощью шиберных установок, перекрывающих проходное сечение перегонных тоннелей метрополитена. Когда поезд входит в тоннель (рис. 4а), ближний к нему шибер 6 находится в открытом положении, а дальний 7 полностью перекрывает сечение тоннеля. Двигаясь по тоннелю, поезд, подобно поршню в цилиндре, выталкивает отработанный тоннельный воздух через вентиляционную шахту 4 и киоск 5 на поверхность. В последствии, шибер 7 открывается при приближении к нему поезда (рис. 4б), а шибер 6 находящийся позади состава перемещается в закрытое положение. В результате через вентиляционную шахту вслед за поездом в тоннель затягивается свежий атмосферный воздух. Тем самым эффективно проветривая перегонный тоннель. Когда поезд покидает тоннель, оба шибера возвращаются в исходное открытое положение а б Рис. 4. Схема движения воздушных потоков и поезда в тоннеле: 1 перегонный тоннель; 2 входной портал; 3 выходной портал; 4 вентиляционная шахта; 5 вентиляционный киоск; 6 и 7 шибер; 8 поезд; 9 направление движения воздушного потока Путем проведения численных экспериментов на математической модели вентиляционной сети метрополитена было исследовано влияние шибера в перегонных тоннелях на воздухораспределение на подземных станциях. Полученные результаты сравнивались с базовым вариантом, когда шиберные установки отсутствовали в перегонных тоннелях, а режим работы тоннельной вентиляции соответствовал весенне-осеннему. Как показало исследование, применение шиберных установок в перегонных тоннелях двухпутной линии метрополитена, имеющей по несколько вентиляционных сбоек на каждом перегоне, приводит к снижению воздухораспределения через платформенные залы станций на 9-16% (рис. 5). Это объясняется возникновением главных циркуляционных контуров на перегоне. При малой интенсивности движения поездов на линии, использование шиберных установок в тоннелях, способствует увеличению количества воздуха, вовлекаемого в циркуляционные потоки. При увеличении частоты движения поездов по линии до 10 пар в час, наблюдается резкое увеличение количества воздуха, проходящего через промежуточные станции от поршневого эффекта, в сравнении с базовым вариантом (рис. 5). В то время, как на атмосферных и тупиковых станциях количество воздуха осталось практически неизменным, на промежуточных станциях количество воздуха увеличилось на 35-67%. Максимальный «пик» на перегоне 5-6 образовался в результате одновременного движения двух поездов на одном перегоне в противоположных направлениях. Шиберные установки, перекрывающие сечения тоннелей, разорвали циркуляционные контуры, возникающие на полуперегонах, и большая часть воздуха была направлена через станции. 47

48 V, м пара/час V, м пар/час а б а б станции станции V, м пар/час а б станции Рис. 5. Количество воздуха V, перемещаемое через станции, при прохождении одного поезда по линии: а в базовом варианте; б с использованием шибера в перегонных тоннелях При использовании шиберных установок и увеличении интенсивности движения поездов до 20 пар в час (рис. 5), происходит резкое увеличение количества воздуха, проходящего через платформенные залы всех станций, в сравнении с базовым вариантом, на %. Столь высокая эффективность объясняется тем, что при частоте движения 20 пар в час, на каждом перегоне исследуемой линии одновременно находится два поезда, движущихся в противоположных направлениях. Работающие шиберные установки, размыкают возникающие циркуляционные кольца, тем самым увеличивая количество воздуха, поступающего на станции. Применение шиберных установок в перегонных тоннелях линии метрополитена мелкого заложения, без включения тоннельных вентиляторов, позволяет повысить расходы воздуха от «поршневого эффекта» через станции. При этом требуемые расходы воздуха через платформенные залы превышаются в 3,5 4,9 раза. Еще одним вариантом для увеличения количества свежего воздуха, подаваемого в тоннели, был рассмотрен способ регулирования воздухораспределения с помощью добавления обводных каналов в перегонные венткамеры (рис. 6), по которым воздух движется в обход вентилятора [8]. штатный режим режим ГО затвор ГО открыт затвор ГО закрыт ляда ляда затвор-регулятор открыт вентилятор выключен затвор-регулятор открыт вентилятор включен тоннель 1 открыт открыт жалюзийные затворы тоннель 2 тоннель 1 закрыт открыт жалюзийные затворы тоннель 2 Рис. 6 Вентиляционная камера с обводным каналом и регулируемым клапаном (затвором-регулятором); стрелками показано направление движения воздуха 48

49 Как отмечалось выше, при движении по перегону поезд перемещает большие объемы воздуха [1]. Приближаясь к перегонной венткамере, поезд вытесняет тоннельный воздух через нее на поверхность, при условии, что открыты затворы ГО и шиберные аппараты вентиляторов. Уходя от перегонной венткамеры, поезд затягивает в тоннель свежий атмосферный воздух. Но, большое аэродинамическое сопротивление на пути воздуха от вентиляционного киоска до путевых тоннелей, включающее [8]: сопротивление самого венткиоска, сопротивление решеток, резких сужений и расширений вентиляционного тракта и его протяженности, сопротивление шероховатости поверхностей, сопротивление венткамеры, сопротивление шумоглушителей с обоих сторон от перегонной венткамеры, сопротивление затворов ГО, позволяет перемещаться лишь небольшому его количеству. V, м пара/час V, м пар/час а б в г а б в г станции станции V, м пар/час а б в г станции Рис. 7 Количество воздуха, перемещаемое через станции одной парой поездов, при их интенсивности движения на линии 1, 10 и 20 пар/час: а в базовом варианте; б при установке обводных каналов в перегонных венткамерах; в при установке обводных каналов в станционных венткамерах; г при установке обводных каналов в перегонных и станционных венткамерах Для оценки эффективности перегонных венткамер с обводными каналами и регулируемым клапаном (рис. 6) были проведены численные эксперименты при прохождении одного поезда от станции 1 до станции 10 и в обратном направлении. Полученные результаты сравнивались с базовым вариантом. В качестве базового было принято воздухораспределение от прохода поезда по линии при весенне-осеннем режиме работы тоннельной вентиляции, когда все вентиляторы на линии выключены, а их шиберные аппараты открыты. Результаты моделирования в зависимости от расположения обводных каналов и интенсивности движения поездов представлены на рис. 7. На основании результатов проведенных исследований [4,5] можно сделать вывод, что применение в вентиляционных камерах обводных каналов, не ведет к существенному увеличению расходов воздуха через платформенные залы станций от поршневого действия поездов. Это объясняется тем, что аэродинамическое сопротивление тоннеля, в котором движутся поезда, в сравнении с «вентиляционным трактом» через обводной канал остается существенно меньше. В результате, основная воздушная масса устремляется в зону наименьшего сопротивления, то есть в путевые тоннели. 49

50 Выводы: 1. Эффективность применения шиберных устройств в путевых тоннелях повышается с увеличением частоты движения, когда на каждом перегоне в противоположных направлениях движутся по одному поезду, расходы воздуха, инициированные поршневым действием поездов через платформенные залы станций, увеличиваются на 70-80% по сравнению с вариантом, когда эти устройства не установлены. 2. Из рассмотренных способов регулирования расхода воздуха на станциях наиболее эффективным является изменение площади поперечного сечения пристанционных циркуляционных сбоек от 46 м 2 до полного перекрытия ведет к увеличению расходов воздуха от поршневого действия поездов через платформенные залы станций в 1,1 6,4 раза, в зависимости от частоты движения поездов, при этом расходы воздуха через вестибюли станций увеличивается не более чем на 7-10%. Список использованной литературы: 1. Цодиков В.Я. Вентиляция и теплоснабжение метрополитенов / В.Я. Цодиков М.: Недра, с. 2. Дьяков В.В. Формирование воздушного напора за счет сил давления, образуемых поездами при движении в тоннелях метрополитена / В.В. Дьяков, В.И. Филиппов, А.А. Батанина // НТЖ «Пожаробезопасность» С Павлов С.А. Элементы вентиляционных систем транспортных тоннелей и метрополитенов зарубежных стран [Текст] / С.А. Павлов. Сборник трудов молодых ученых. Т. 1. Изд. ИГД СО РАН. Новосибирск С Красюк А.М. Об эффекте возникновения циркуляционных колец и их влиянии на воздухораспределение в метрополитене мелкого заложения [Текст] / А.М. Красюк, И.В. Лугин, С.А. Павлов. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. Новосибирск С Павлов С.А. Исследование воздухораспределения от поршневого действия поездов [Текст] / С.А. Павлов // Сборник трудов молодых ученых. Т. 2. Изд. ИГД СО РАН. Новосибирск С Ярхо А. Пути уменьшения эффекта «дутья» / А. Ярхо, Л. Вставский, Ю. Крук, В. Мирошниченко. Метро С А.с МКИ F1/00 Способ тоннельной вентиляции / Красюк А.М., Сарычев С.П., Петров Н.Н. и др. (СССР) ; Заявл ; Опубл. 1990, Бюл Красюк А.М. Тоннельная вентиляция метрополитенов / А.М. Красюк. Новосибирск: Наука, с. 50 Казарян Генади Грачикович ЗАО Лернаметалургиаи институт, Ереван, Республика Армения СПОСОБ ЭВАКУАЦИИ ЛЕЖАЛЫХ ХВОСТОВ ИЗ ХВОСТОХРАНИЛИЩА С ЦЕЛЬЮ ИХ СОВМЕСТНОГО СКЛАДИРОВАНИЯ С ВСКРЫШНЫМИ ПОРОДАМИ Дальнейшая эффективная эксплуатация нагорных карьеров расположенных в сложных рельефных условиях, наряду с другими важными природными, техническими и технологическими условиями, значительным образом обусловлена разработкой рациональных способов размещения и управления процессами складирования вскрышных пород и хвостов обогащения добываемой руды. В настоящее время в условиях эксплуатируемых крупных горнорудных предприятий Республики Армения (ЗАО Зангезурский ММК, ЗАО Агаракский ММК и др.) актуальным являтются ряд вопросов связанных с выбором мест, а также, созданием новых методов и управлением складирования вскрышных пород и хвостов обогащения. Известно, что в сложных рельефных условиях нагорных карьеров многоярусные отвалы вскрышных пород и хвостохранилища, как правило, расположены на склонах гор, в ущельях и поймах горных рек. В настоящее время решение ряд актуальных задач и разработка проектов отработки нагорных карьеров Армении еще усложнены по причинам связанными с малоземельностью или просто отсутствием соответствующих территорий, находящихся недалеко от горнорудных предприятий, для складирования вскрышных пород и хвостов обогащения руд.

51 В последнее время в горнорудной промышленности стран СНГ и дальнего зарубежья нашли применение способы совместного складирования вскрышных пород и хвостов обогащения руды. Последние в большей степени относятся к разработке проектов формирования совместных отвалов природных (вскрышные породы) и техногенных (хвосты обогащения) отходов на слабонаклонных территориях и равнинах, где не учитываются особенности и влияние сложных рельефных условий на определение параметров многоярусных отвалов. В ЗАО Лернаметалургиаи институт разработаны рад технических решений совместного складирования вскрышных пород и хвостов обогащения, что позволит отказаться от строительства дорогостоящих хвостохранилищ и тем самим исключить их вредное воздействие на окружающую среду [1]. Кроме этого, в настоящее время широко известны методы использования хвостов обогащения для закладки выработонного пространства подземных рудников, для получения разных строительных материалов, а также для вторичного извлечения дорогостоящих металлических компонентов. По направлению дальнейшего использования природных и техногенных массивов разработаны и успешно внедрены комплексные методы и способы открытой разработки месторождений полезных ископаемых [2, 3]. В этой статье автором предложен новый способ эвакуации лежалых хвостов из законсервированного нагорного хвостохранилища речного типа для дальнейшего использования этих хвостов главным образом с целью совместного складирования с вскрышными породами, а также использования опорожненного хвостохранилища для повторного намыва хвостов обогащения. Это позволит сэкономить значительные материальные средства связанные со строительством нового хвостохранилища в сложных рельефных условиях. Среди наиболее известных в настоящее время способов опорожнения хвостохранилищ и шламонакопителей, где предусматриваются откапывание приямок на всю глубину залегания мелкодисперсных материалов и проведение начинающуюся от приямка дренажную траншею с уклоном в сторону приямка, из которого непрерывно откачивают воду [4], или созданием рабочей площадки путем отсыпки на поверхности отрабатываемого слоя хвостохранилища породную полосу из крупнокусковой скальной массы [5], а также разжижение и эвакуация за пределами хвостохранилища лежалых хвостов от специальных мостов сооруженных на опорах в пределах хвостохранилища [6]. Эти технические решения в связи с их трудоемкостью осуществления и необходимостью использования значительных капитальных затрат, нецелесообразно использовать для удаления лежалых хвостов из нагорных законсервированных хвостохранилищ речного типа на горнорудных предприятиях Армении. В данной статье предлагается зашищенный патентом Армении техническое решение послойной сверху вниз, эвакуации лежалых хвостов из сооруженного в ущелье законсервированного хвостохранилища [7]. Эвакуированные хвосты планируется совместо складировать с вскрышными породами в отвале нагорного карьера, а хвостохранилище повторно использовать для складирования хвостов обогащения. На рис. 1 в плане показана принципиальная схема эвакуации лежалых хвостов из хвостохранилища речного типа, на рис. 2 - разрез хвостохранилища по линии 1-1, на рис. 3 схема закрепления металлических канатов и укладки на них рабочих площадок, а на рис. 4 схема опоры для неподвижного закрепления канатов. Сущность данного способа заключается в том, что на поверхности хвостохранилища на расстоянии от намытой дамбы равном двум радиусам черпания погрузочного механизма (экскаватора или драглайна) формируют рабочую площадку, на ней размещают породопогрузочный механизм и проводят траншею. Влажные хвосты от проходки траншеи складируют на площадке и после усыхания слоев хвостов до влажности 30-35% в течении 6-7 суток, погрузочным средством грузят в автосамосвалы, которыми по проведенными на склоне ущелья автодорогами транспортируются за пределами хвостохранилища. Рабочую площадку формируют закрепленными между собой подвижными связами объемными конструкциями, выполненными с внутренными ребрами жесткости. Последние закрепляются и фиксируются на металлических канатах проведенных между склонами 51

52 52

53 1-хвостохранилище; 2- склоны ущелья; 3- металлические канаты; 4- рабочая площадка; 5- подвижные узлы; 6- объемные металлические конструкции; 7- узлы фиксации; 8- опоры закрепления; 9- скважины; 10- камеры; 11- траншея; 12- погрузочный механизм; 13-хвостовые отложения; 14- берма безопасности; 15- экскаватор; 16- автосамосвал; 17- автодорога; 18- слой горных пород. ущелья, а передвижение площадок по длине склонов осуществляют шагами равными радиусу породопогрузочного механизма. После удаления обезвоженных и высушенных хвостов от площадки, производится демонтаж рабочей площадки, с целью ее монтажа на новом участке хвостохранилища для отработки следующей траншеи. Для этого от рабочей площадки удаляются работающие механизмы и 53

54 со стороны склона производится демонтаж и удаление за пределы хвостохранилища объемные металлические конструкции. Затем производят демонтаж металлических канатов от неподвижных опор в камерах, сооруженных на склонах ущелья. После этого для отработки следующего участка хвостов, металлические канаты закрепляются на неподвыжных опорах в новых камерах проведенных заранее на склонах ущелья. Далее сбор рабочей площадки на проведенных между склонами металлических канатах, установление на них погрузочно-транспортного оборудования и удаление хвостов от проведенной новой траншеи производят вышеописанным способом. Формирование рабочих площадок на металлических канатах проведенных между склонами ущелья способствует повышению эффективности процесса эвакуации лежалых хвостов из законсервированного хвостохраниолища, обеспечив при этом безопасности производства работ. Литература: 1. Патент 1879 A2, (2006) E21C41/26. Способ формирования многоярусного отвала на склоне / Э.С. Саргсян, С.С. Арзуманян, Л.А. Манукян. Агентство интеллектуальной собственности РА.- Ереван, с. 2. Шапарь А.Г. Новые технологии отвалообразования на основе управления состоянием природных и техногенных массивов // Горный журнал С Принципы конструирования полигонов для складирования техногенных отходов / В.Г. Зотеев, А.Ю. Макеев, Б.А. Зелинский и др. // Горный журнал С А.с , СССР, МКИ Е21С41/26. Способ освобождения шламонакапителя от пиритных огарков / А.В. Пылаев, В.Н Баландин.- Опубл с. 5. А.с , СССР, МКИ Е21С41/32. Способ разработки хвостохранилища / К.Н. Трубецкой, А.З. Тулумбаев, А.В. Когут и др.- Опубл с. 6. Таужнянская З.А. Организация складирования хвостов на обогатительных фабриках за рубежом. М с Патент 2396 A, (2010) E21C41/00, E02B7/00 Способ эвакуации хвостовых отложений из хвостохранилищ речного типа / С.С. Арзуманян, Л.А. Манукян, А. А. Мкртумян, Г.Г. Казарян. Агентство интеллектуальной собственности РА.- Ереван, с. 54 Р.А. Арабаев, Г.К. Арабаева ДГП ВНИИцветмет, Усть-Каменогорск, Казахстан Щербаков Д.А., Тайтикенов С.К ТОО «Алтай Кен-Байыту», ВКО, Казахстан ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЦИАНСОДЕРЖАЩИХ СТОКОВ Практика обезвреживания циансодержащих стоков золотоизвлекательных фабрик, работающих по методу цианидного сорбционного выщелачивания, показала, что из всех используемых для этих целей методов наиболее распространенным в настоящее время является хлорирование, как наиболее дешевый и надежный метод окисления [1]. Для хлорирования в качестве окислителей простых и комплексных цианидов натрия и цветных металлов используются гипохлорит кальция Ca(OCl) 2 и гипохлорит натрия NaOCl соли хлорноватистой кислоты HOCl, хлорная известь CaOCl 2 смешанная соль соляной и хлорноватистой кислот Ca(Cl)OСl и жидкий хлор Cl 2 в щелочной среде. Величина рн не менее определяет оптимальные условия окисления цианидов. Это связано с тем, что в сильно кислой среде содержится только молекулярный хлор. По мере снижения кислотности появляется хлорноватистая кислота и далее при увеличении рн свыше 7 в растворе преобладает гипохлоритион. Примером успешного применения технологии щелочного хлорирования цианистых стоков является золотоизвлекательная фабрика Грей-Игл (США), где среднее содержание цианидов в стоках составляет 59,1 мг/дм 3, а после хлорирования меньше 0,1 мг/дм 3 [1]. Достоинства метода хлорирования: обработка всегда ведется в щелочной среде; быстрое и полное снижение концентрации цианид-ионов до 0,1 мг/дм 3 ; хлор легко доступен, технологичен, процесс легко контролируется; низкие капитальные затраты; метод относительно безопасный; разлагаются родонид-ионы, тиосоли окисляются.

55 Недостатки метода хлорирования: стоимость реагентов высока в случае, если необходимо полностью окислить цианистые соединения; необходимо очень точно осуществлять контроль за уровнем рн для предотвращения образования хлорциана; необходим контроль за остаточным содержанием газообразного хлора в водной среде, которое не должно превышать 1 см 3 /м 3 ; цианид при этом не регенерируется. Известны другие методы обезвреживания цианистых стоков с применением различных химических элементов и соединений: обезвреживание сульфатом железа (II); кислота Каро (пероксимоносерная кислота), приготовляется из концентрированного пероксида водорода и концентрированной серной кислоты, патент г, США; в смесителях с подачей SO 2, серной кислоты и щелочи, патент , г, США; моноперсульфатной кислотой (на основе моноперсульфатов и серной кислоты патент , г, Франция); перекисью водорода (H 2 O 2 ), патент , г, Франция; действием кислорода в присутствии катализирующих добавок (патент , г. Австрия); при помощи окисления озонированным воздухом в закрытых емкостях при повышенном давлении, патент , г, ФРГ. Многие из этих методов не применяются ввиду экономической неэффективности и отрицательного влияния на извлечение золота. Применяются также способы биологической очистки циансодержащих стоков: с помощью определенных штаммов бактерий, например genus Vibrio, genus Psevdomonas, genus Sctinomycetaceal (патент , г, Швеция); с помощью анаэробного сбраживания при температуре С (патент , г, США); с помощью бактерий вида Fusarium или Trichoderma (патент 28592, г, Япония). В настоящее время, в том числе в РК, значительный объем исследований посвящен микробиологическим методам очистки сточных вод обогатительных фабрик и методам фитоочистки (очистка с помощью растений) [2-5]. Микробиологическое обезвреживание цианидных растворов используется на золотоизвлекательных фабриках Кыргызстана. На комбинате «Макмалзолото» провели укрупненные опыты по биообезвреживанию воды хвостохранилища: в течение пяти суток содержание цианидов в стоках снизилось с 15,6 до 0,02 мг/дм 3. Доведение сбрасываемых вод в природные водостоки до нормы ПДК [5] можно осуществлять с применением известных методов с существенным снижением расхода реагентов, исходя из экспериментальных данных с использованием биохимического метода, включающего использование незакрепляющихся водных растений и подкормку их химическими удобрениями. Применяется на практике также метод разложения цианидов в системе озон-ультрафиолет [6]: Установлено, что со временем в хвостохранилище происходит разложение цианидов. Приводятся данные, что за 9 суток при температуре воды 8 0 С и при рн=9 концентрация цианидов составляет 7,5 мг/л. Кроме того, указывается, что со временем в хвостохранилище происходит снижение рн жидкой фазы хвостов. При хранении в течение 5-30 лет жидкая фаза хвостов приобретает кислую реакцию и рн снижается с 11,7-7 до 6,8-1,5. Изменение рн происходит уже в первый период хранения с 10,5 до 8,1 за 7 суток хранения [7]. В районах с теплым климатом иногда ограничиваются устройством хвостохранилищ, где происходит естественное разрушение цианистых соединений под интенсивным воздействием солнечного света, а также активным испарением [1]. Нормативы ПДК CN - -иона в водоемах в разных странах различны: в России 0,1 мг/дм 3 ; в США от 0,01 до 10 мг/дм 3 ; в Канаде от 0,1-0,5 до 2,0 мг/дм 3 [1]. В РК согласно требований действующего законодательства необходимая степень химической очистки циансодержащих растворов, должна удовлетворять санитарным нормам по ПДК вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (Санитарные правила и нормы СанПиН «Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнений»). По этому нормативному документу ПДК цианидов 0,1 мг/л. В соответствии с методикой Методика расчета предельно допустимых сбросов (ПДС) 55

56 веществ, отводимых со сточными водами в накопители (ГНПОПЭ Казмеханобр Алматы, 1998 г), действующей в РК также указывается ПДК цианидов 0,1 мг/л. По п методики «Если конечным водоприемником сточных вод является Накопитель замкнутого типа, т.е. когда нет открытых водозаборов воды на орошение или не осуществляются сбросы части стоков накопителя в реки или др. природные объекты, то в качестве Спдк принимаются значения гигиенических ПДК из СанПиН ». Однако, данное положение до настоящего времени не конкретизировано в части применения для хвостохранилищ обогатительных фабрик. Крупные мировые золотодобывающие компании, в том числе ГолдКроп Инк., Ньюмонт Майнинг Корпорейшн, Бэрик Голд Корпорейшн, ИАМ Голд Корпорейшн, АнглоГолд Ашанти Лимитед, используют в практике своей работы Международный Кодекс по Использованию Цианида в промышленности, перевозке и использовании цианида при производстве золота. Кодекс предусматривает ряд положений по ПДК цианидов: содержание цианида (CN WAD ) в хвостохранилище без сброса в окружающую среду 50 ppm (50 мг/дм 3 ); цианид в реках (CN свобод ) после предписанного периода смешивания и измерения в месте ниже точки сброса 0,22 ppm (0,22 мг/дм 3 ). В ДГП «ВНИИцветмет» были выполнены исследования по обезвреживанию циансодержащих стоков золотоизвлекательной фабрики (ЗИФ), работающей по технологии угольносорбционного цианидного выщелачивания. Цель работы возврат в процесс возможно большего объема циансодержащих растворов с остаточной концентрацией цианида на уровне мг/дм 3 для экономии свежего цианида, снижение расходов обезвреживающего реагента. Для достижения этой цели использован вариант последовательного снижения концентрации цианида в пульпе хвостов сорбционного выщелачивания за счет двухстадиального сгущения, промежуточной репульпации, фильтрации. Для оценки эффективности операции разбавления (репульпация) выполнялось определение концентрации цианида при двух-, трех-, четырехкратном разбавлении твердой фазы хвостов, отобранных на предприятии (разгрузка сгустителя). Результаты приводятся в таблице 1. Разбавление выполнялось с учетом содержания влаги (17%) в хвостах сорбционного выщелачивания. Исходная концентрация цианида 160 мг/дм 3. Более эффективно четырехкратное разбавление концентрация цианида в жидкой фазе хвостов составляет 20,0 мг/дм 3 практически сразу после перемешивания с водой. При трехкратном разбавлении концентрация цианида в жидкой фазе хвостов 30,0 мг/дм 3. То есть, при введении в цикл сгущения хвостов сорбционного выщелачивания операции разбавления можно снизить концентрацию цианида до мг/дм 3. То есть, обезвреживанию до норм ПДК будет подвергаться пульпа, в которой содержание цианидов составляет мг/дм 3. Исследованы параметры режима обезвреживания хвостов сорбционного выщелачивания после двукратного разбавления с содержанием в пульпе 40 мг/дм 3 цианида (опыты 1-12) и после трехкратного разбавления с содержанием в пульпе 10 мг/дм 3 цианида (опыты 13-16). Результаты приводятся в таблице 2. Лучший результат при двукратном разбавлении получен при расходе метабисульфита натрия 5 кг/т хвостов и медного купороса 0,5 кг/т, концентрация цианида в этом случае составляет 0,32 мг/дм 3, время перемешивания с реагентами 30 минут. Лучший результат при трехкратном разбавлении получен при расходе метабисульфита натрия 3 кг/т хвостов и медного купороса 0,5 кг/т, концентрация цианида в этом случае составляет 0,064 мг/дм 3, время перемешивания с реагентами 30 минут. Эти данные свидетельствуют о возможности применения двухстадиального сгущения хвостов сорбционного выщелачивания с промежуточной репульпацией. Если в первой стадии сгущения использовать сгуститель с повышенной степенью сжатия пульпы или пастовый сгуститель, то в процесс может направляться большее количество слива с концентрацией цианидов до 150 мг/дм 3. Слив сгустителя второй стадии будет содержать цианиды на уровне 0,1 мг/дм 3. При введении операции фильтрации разгрузки второго сгустителя количество твердого в хвостах сорбционного выщелачивания можно довести до 75-80% и, таким образом, реализовать метод полусухого складирования хвостов, имеющий ряд преимуществ [8]: использование для 56

57 складирования хвостов уже имеющейся площади, без строительства дорогостоящих дамб хвостохранилища, что значительно снижает расходы предприятия; обеспечение возврата большего количества циркулирующей воды в процесс; достижение значительного экологического эффекта; отсутствие дополнительных энергозатрат. Таблица 1 Определение концентрации цианида при разбавлении хвостов сорбционного выщелачивания Время, час рн C NaCN, мг/дм 3 Условия опытов 0 0, , , , ,45 10,40 10,40 10,27 10,27 10,40 10,35 10,25 10,15 10,15 10,40 10,35 10,22 10,00 10,00 10,40 10,15 9,86 9,80 9,80 60,0 50,0 50,0 50,0 40,0 40,0 40,0 40,0 30,0 30,0 30,0 30,0 30,0 20,0 20,0 20,0 20,0 10,0 10,0 10,0 Ж:Т = 1:1 Ж:Т = 2:1 Ж:Т = 3:1 Ж:Т = 4:1 Таблица 2 Результаты обезвреживания хвостов сорбционного выщелачивания после разбавления опыта Расход Na 2 S 2 O 5 +CuSO 4, кг/т Время, мин рн C NaCN, мг/дм 3 1 1,0+0,0 5 9,04 7,78 2 3,0+0,0 5 8,56 8,41 3 5,0+0,0 5 8,26 5,05 4 1,0+0,0 30 8,23 3,12 5 3,0+0,0 30 7,53 2,90 6 5,0+0,0 30 7,41 0,69 7 1,0+0,5 5 8,7 5,11 8 3,0+0,5 5 8,3 3,26 9 5,0+0,5 5 8,1 1, ,0+0,5 30 8,0 2, ,0+0,5 30 7,5 1, ,0+0,5 30 7,32 0, ,0+0,5 5 8,54 0, ,0+0,5 5 8,27 0, ,0+0,5 30 8,11 0, ,0+0,5 30 7,52 0,064 57

58 Список использованных источников: 1 Котляр Ю.А., Меретуков М.Л., Стрижко Л.С. Металлургия благородных металлов. М. Издательство МИ- СИС, с 2 Тасекеев М. Биоремедиация токсичных промышленных отходов / М. Тасекеев // Промышленность Казахстана С Науразбаева А.Е. Эффективность микробиологического метода очистки техногенно загрязненных вод / А.Е. Науразбаева // Геология и охрана недр С Тасекеев М.Фиторемедиация, или инновация из прошлого отходов / М. Тасекеев // Промышленность Казахстана С Борисков Ф.Ф. Использование биохимического метода обезвреживания цианидных стоков / Ф.Ф. Борисков, Н.Ю. Хлепецкая // V Конгресс обогатителей: сб. мат.т.4. М.: Альпекс С Yildiz Emel, Gull Sermin, Vapur Huseyin. Catalytic effects of Zn-Cu-TiO 2 on cyanide destruction with Ozone/UV systems in silver mill / 36 International October Conference of Mining and Metallurgy // Belgrad, P Белоусов А.М. Оборотное водоснабжение на обогатительных фабриках цветной металлургии / А.М. Белоусов, Г.С. Бергер. М: Недра, с. 8 Запуск пастового сгустителя диаметром 45 м. Обогащение руд С. 40. А.П. Мирошникова, Р.А. Арабаев, Г.К. Арабаева ДГП ВНИИцветмет, Усть-Каменогорск, Казахстан КУЧНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ МОНТМОРИЛЛОНИТОВЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД Метод кучного выщелачивания (КВ) получил широкое распространение в мировой практике извлечения золота в гг. прошлого столетия. В Казахстане первая установка была пущена на Васильковском ГОКе в 1991 году. В России первые установки были пущены на Урале на отвалах ЗИФ ОАО «Южуралзолото» (ООО Колорадо ) в 1993 году и в Хакассии на Майском месторождении (старательская артель «Саяны») в 1994 г. При использовании кучного выщелачивания возможно вовлекать в отработку не только крупные месторождения бедных руд, но также и вскрышные породы, техногенное золотосодержащее сырье и небольшие по запасам месторождения, расположенные в малоосвоенных районах. В настоящее время значительная часть получения золота приходится на технологию кучного выщелачивания [1]. Процесс КВ низкосортных золотосодержащих руд совершенствуется в следующих направлениях: использование новых агентов выщелачивания (помимо цианидов); интенсификация эксплуатации куч; применение новых способов формирования штабеля. Объектом исследований являлась проба монтмориллонитовой золотосодержащей руды, в которой находится 1,0 г/т золота, <2,0 г/т серебра, 0,006% меди, <0,01% свинца, <0,01% цинка, 4,51% железа, 57,90% двуокиси кремния. Руда представлена глинисто-щебенистой корой выветривания и состоит из смеси глинистого материала с включением пропластков коренных пород. Золото, в основном (45,81%), сосредоточено в тонких классах; 43,69% золота находится в свободной форме, причем преобладают размеры зерен золота мкм; в сростках находится 44,66%. Для характеристики минерального состава глинистой составляющей пробы использовались дебаиграммы снятые с помощью рентгеновского дифрактометра «Дрон-3». При этом в качестве исходных проб использовались разновидности глинистого материала отличающиеся по окраске. Результаты минералогических исследований (первая цифра обозначает отношение d/n(межплоскостное расстояние), вторая цифра J (интенсивность): глина желтая 1 Монмориллонит: 9,5 (10); 6,4 (3); 3,18 (6); 2,55 (8); 2,47 (4). 2 Серицит: 9,96 (10); 3,32 (10); 3,22 (8); 2,56 (10). 58

59 Работа выполнена под руководством ведущего научного сотрудника лаборатории благородных металлов и флотореагентов ДГП «ВНИИцветмет», профессора Борцова В.Д. 3 SiO 2 : 3,34 (10); 1,539 (9); 1,38 (8). глина белая 1 Серицит: 9,96 (10); 4,97 (8); 3,95 (2); 3,86 (6); 3,44 (8); 3,32 (10); 3,22 (8); 2,99 (8); 1,99 (6). 2 SiO 2 : 4,24 (5); 3,34 (10); 1,539 (9). Таким образом, эти разновидности глины резко отличаются по минеральному составу. Если желтые глины включают монтмориллонит, серицит и SiO 2, то белая глина состоит в основном из серицита и SiO 2. В белой глине отмечаются чешуйки серицита размером около 1-3 мм и менее. По характеристикам дифракционные картины серицита и SiO 2 желтых и белых глин различаются между собой, что свидетельствует о некотором отличии параметров их кристаллических решеток. Пробы представлены следующими породами: Серицит-кремнистая порода, цвет бурый, текстура полосчатая, сланцеватая. Полосчатость обусловлена характером распределения преимущественно серицитовых и кремнисто-кварцевых прослоев, а также полосчатым характером степенью пропитки гидроокислами железа. Кварцевокремнистые полосы (прослои) составляют от 50 до 70%. На их фоне выделяются линзы, слойки, сложенные кварцево-кремнистым агрегатом. Размер гнезд, пятен из кремнистого вещества от 0,1 до 0,3 мм, мощность линзочек из серицита от 0,05 до 0,15 мм, длина 0,5 1 мм. Мусковит-кварцевая рассланцованная порода. Текстура полосчатая, сланцеватая, плойчатая. Полосчатость обусловлена особенностями локализации основных породообразующих минералов. Выделяются полосы следующего минерального состава: Полосы, сложенные зернами кварца размером 0,05-0,15 мм и прожилками кварца, сложенных продолговатыми зернами размером до 0,4 0,8 мм. Прожилки характеризуются переменной мощностью от 0,5 до 1,2 мм. Зерна кварца часто с волнистым погасанием. В строении полос принимает участие также нераскристаллизованное кремнистое вещество в виде сложнопостроенных линзочек размером от 0,05 0,1 до 0,25 0,6 мм. Зерна кварца, кремнистого вещества, линзы и прожилки цементируются гидроокислами железа. Изредка среди гидроокислов железа отмечаются чешуйки серицита. Иногда существенно серицито-кварцевый агрегат по сланцеватости сменяется полосами, линзами, сложенными мусковитом. Полосы, сложенные преимущественно мусковитом с небольшой примесью (не более 1-3 %) зерен кварца. Структура гранолепидобластовая. Субпараллельная ориентировка зерен мусковита формирует сланцеватую текстуру, а изогнутость элементов сланцеватости делает ее плойчатой. Мусковит местами пропитан гидроокислами железа. Серицит-мусковит-кремнистая порода. Состав породы: серицит, мусковит, кремнистое вещество, гидроокислы железа. Текстура полосчатая, сланцеватая. Полосчатая текстура формируется полосчатым распределением основных породообразующих минералов и особенностями распределения гидроокислов железа. Полосы, сложенные гидроокислами железа, содержащие включения кремнистого вещества в виде линз, прожилков, гнезд, составляющие цепочки и редкие субпараллельные кулисообразно расположенные линзы из мусковита и серицита, иногда с включениями микрозерен кварца. Полосы, состоящие преимущественно из кремнистого вещества и зерен кварца, образованных по кремнезему. Для полосы характерна гранобластовая структура. Гидроокислы железа, составляющие % площади просмотренных шлифов, образуют петли, тонкие (0,1-0,2 мм) прослойки из серицита или мусковита, разделяют параллельно сланцеватости полосы преимущественно кремниевого состава на отдельные зоны. Вдоль этих границ развиваются гидроокислы железа в виде прожилков мощностью 0,05-0,1 мм. Среди кремнистых полос отмечаются чешуйки серицита. Кремнистая порода (кремнистый сланец). Текстура полосчатая. Основная масса породы состоит из цементированного гидроокислами железа кремнистого вещества. В этой однородной 59

60 массе развиты полосы, состоящие из сближенных прослоев, цепочек, образованных линзами, прожилками сложенных зернами серицита, мусковита, часто содержащими микрозерна кварца. Мощность таких прослоев, прожилков и линз колеблется от 0,3 до 0,6 мм. Длина их достигает до 1-5 мм. Структура в этих образованиях преимущественно лепидогранобластическая. Характеристика дебаиграммы твердых массивных образований: Серицит-мусковитовые 1 Монтмориллонит: 9,5 (10); 6,4 (3); 4,42 (8); 3,18 (6); 2,55 (8); 2,47 (4); 2,13 (3); 1,69 (6); 1,45 (8); 1,285 (6). 2 Серицит (мусковит): 9,96 (10); 4,97 (8); 4,47 (10); 4,11 (4); 3,32 (10); 2,77 (6); 2,38 (6); 2,185 (4); 2,13 (6). 3 SiO 2 : 4,24 (5); 3,34 (10); 2,45 (5); 2.28 (5); 2,23 (4); 2,123 (5); 1,975 (4); 1,813 (9); 1,668 (5); 1,450 (4). Существенно-кремнисто-кварцевые 1 Монтмориллонит: 11,5 (10); 6,67 (4); 4,45 (8); 3,87 (1); 3,13 (2); 1,495 (10). 2 SiO 2 : 4,24 (5); 3,39 (10); 2,45 (5); 2,28 (2); 2,24 (2); 2,12 (5); 1,83 (9); 1,668 (5); 1,539 (9); 1,332 (9); 1,226 (5). Кремнистое вещество, микрозерна кварца сцементированные гидроокислами железа 1 Монтмориллонит: 9,5 (10). 2 SiO 2 : 4,24 (5); 3,34 (10); 2,28 (5); 2,231 (4); 2,125 (5); 1,975 (4); 1,81 (9); 1,285 (6). Серицит-кремнистая масса, пропитанная гидроокислами железа 1 Монтмориллонит: 9,5 (10). 2 Серицит: 4,97 (8); 4,47 (10); 4,11 (4); 3,75 (8); 3,32 (10); 3,22 (8); 2,99 (8); 2,58 (4); 2,38 (6); 2,06 (2); 1,99 (6); 1,64 (6). 3 SiO 2 : 4,24 (5); 3,34 (10); 1,975 (4); 1,813 (9). Сопоставление особенностей дебаиграммы глин и твердых массивных пород свидетельствуют о значительной разнице параметров кристаллических решеток одноименных минералогических образований. Они отображают как генетические особенности минеральных образований, так и их технологические свойства. Вариация этих характеристик и определяет распределение золота в различных классах крупности. Содержание рудных минералов в описанных выше породах колеблется от 5 до 15%. Они представлены преимущественно гидроокислами железа гётитом и лепидокрокитом. Следует отметить, что в настоящее время актуальной является практика процессов КВ с окомкованием шламистых и глинистых фракций перерабатываемых руд с добавками поверхностноактивных веществ, позволяющих вовлечь в переработку большое количество объектов, для которых в силу затруднения фильтрации выщелачивающего раствора невозможно использование традиционных технологий. Кроме того, использование дробленых руд и тонкодисперсных продуктов обогащения обеспечивает значительное увеличение скорости растворения золота за счет интенсификации процессов массообмена. Этому способствует пористая структура окатышей и их сравнительно высокая устойчивость в условиях выщелачивания [2]. Качество агломерации оказывает очень большое влияние на процесс выщелачивания золота, поскольку повышает фильтрационную способность материала, уложенного в штабель. Особенно это важно для высоких штабелей. Агломерация позволяет равномерно распределить раствор внутри штабеля руды и этим самым повысить эффективность извлечения золота [3, 4]. В практике работы с окисленными монтмориллонитовыми рудами отмечается склонность отдельных образцов руд к набуханию и пептизации. Так как в руде преобладают глинисто-слюдистые минералы, то набухание и пептизация, как правило, связаны с преобладанием в решетке глинисто-слюдистых минералов, одновалентных катионов натрия и калия, замена которых на катионы кальция способствует сжатию решетки. Способность породообразующих минералов к катионному обмену может оказать влияние на физико-механическое состояние руды. При цианировании окомкованной руды может иметь место обратный процесс замены Ca 2+ на Na +, способствующий разрушению окатышей и усадке руды в процессе кучного выщелачивания. Количество связующего портландцемента, количество влаги добавляемой к смеси, время выдержки смеси имеют особо важное значение при агломерации руды. Агломерированная руда 60

61 позволяет увеличить удельную скорость перколяции растворов с 0,005 до 25 м 3 /м 2 ч т.е. в 5000 раз сокращает время выщелачивания [1]. Для оценки эффективности кучного выщелачивания агломерированной глинистой руды был выполнен ряд экспериментов с целью определения оптимального режима агломерации. В качестве связующих добавок применялись портландцемент 400, портландцемент ПЦ 500ДО (ГОСТ ), известь. Для окатывания гранул использовался лабораторный барабанный гранулятор. Портландцемент и известь подаются на тонну сухого исходного материала. Количество цемента добавляемого в процесс обеспечивает уровень щелочности, необходимой для цианидного выщелачивания. Для создания необходимой влажности гранул используются вода. Вода в агломераторах распыляется каплями или грубым разбрызгиванием. Добавление большего, чем требуется количества воды отрицательно скажется на размере и прочности окатышей. В барабанном агломераторе происходит перекатывание материала, что позволяет добиться наиболее эффективного окомкования. Чем больше время нахождения сырья в барабане, тем больше прочность и размер окатышей [1]. Фирма Саратога Майнинг (США) запатентовала и использует метод агломерации с применением в качестве связующего материала известковую пыль цементных заводов. Стоимость этого связующего (отхода цементной промышленности) в шесть раз меньше стоимости портландцемента [1]. Тестами по перколяции были определены степень падения высоты слоя руды в колонне (диаметр 80 мм, высота 500 мм) и скорость перколяции раствора через руду для агломератов при различных расходах цемента и извести на агломерацию. Результаты этих тестов показали, что более высокую скорость перколяции обеспечивает режим агломерации с расходом цемента ПЦ 500 ДО 20 кг/т и извести 10 кг/т. Выщелачивание агломерированной руды различной крупности выполнялось на установке колонного типа при скорости орошения 10 л/час м 2 и концентрации выщелачивающего цианидного раствора 0,05%. Колонными тестами установлено, что наиболее высокое извлечение золота в продуктивный раствор 65,72% обеспечивает агломерация руды (крупность -25,0+0,0 мм) с расходом цемента ПЦ 500 ДО 30 кг/т и извести 10 кг/т. Однако, для практического применения может использоваться режим с расходом цемента ПЦ 500 ДО 20 кг/т и извести 10 кг/т, поскольку разница в извлечении невелика (1,13%), но цемента расходуется на 33% меньше. Сравнение результатов выщелачивания с использованием портландцемента различных марок показало, что более предпочтительным является режим агломерации с портландцементом ПЦ 500 ДО (20 кг/т) за 7 суток в продуктивный раствор извлекается 63,34% золота, а с портландцементом ,8% за 16 суток. При моделировании процесса КВ на установке камерного типа (вес агломерированной руды 40 кг) был принят следующий режим агломерации руды: расход ПЦ 500 ДО 20 кг/т; известь 10 кг/т; влажность гранул 19,2%. Результаты кучного выщелачивания окисленной руды (содержание золота 1,0 г/т) показали, что при выщелачивании руды раствором цианида с концентрацией 0,05% в продуктивный раствор извлекается: за 10 суток 56,78% золота; за 25 суток 68,21% золота, начиная с 12-х суток продуктивные растворы становятся бедными. Таким образом, окисленные монтмориллонитовые золотосодержащие руды сложного состава могут достаточно эффективно перерабатываться методом кучного выщелачивания с использованием агломерации. Список использованных источников: 1 Котляр Ю.А., Меретуков М.Л., Стрижко Л.С. Металлургия благородных металлов. М. Издательство МИ- СИС, с 2 Кучное выщелачивание золотосодержащих руд с применением окамкования / Пинигин С.А., Фатьянов А.В.// Обогащение руд с.20 3 Кривцов А.И. Справочник «Кучное выщелачивание золота, зарубежный опыт и перспективы развития». /А.И. Кривцов, Б.С. Ужкенов // : Москва-Алматы, с 4 Пинигин С.А. Рудоподготовка для кучного выщелачивания при обогащении тонкозернистого золотосодержащего сырья с использованием йод-иодидной системы: Автореф.дис.на соиск.уч.степ.канд.техн.наук /Пинигин С.А. Чит.гос.ун-т, Чита, 2004, 24с., ил. Библ.12. Рус. 61

62 Галиев С.Ж. 1, Бояндинова А.А. 1, Адилханова Ж.А. 2, Фарахов К.А. 2 1 АО «Казахстанский институт развития индустрии», Астана, Казахстан 2 - Институт горного дела им. Д.А. Кунаева РГП «НЦ КПМС РК» МИНТ РК, Алматы, Казахстан Определение показателей функционирования горно-транспортного комплекса при применении автоматизированной системы диспетчеризации В настоящее время в мировой практике широко распространены системы диспетчерского контроля и управления транспортными средствами. Эти системы используются на наземных подвижных объектах автомобильного и железнодорожного транспорта, воздушных и морских судах. Внедрение систем позволяет дисциплинировать работу персонала, снизить потери, связанные с вынужденными простоями техники, оптимизировать проведение плановых ремонтов и технического обслуживания. Оценка мирового опыта использования автоматизированных систем мониторинга транспорта показывает, что внедрение подобных систем позволяет повысить эффективность использования автотранспорта на 20 30%. В итоге наблюдается существенное сокращение расходов, а следовательно, повышение доходности предприятия [1]. Подобные системы применяются и на предприятиях, занимающихся освоением месторождений твердых видов полезного ископаемого открытым способом, использующие в основном технологическом процессе автомобильный и железнодорожный транспорт. Автоматизированные системы диспетчеризации горно-транспортных работ (АСД ГТР) на карьерах способны обеспечить эффективное решение прикладных задач, связанных не только с диспетчерским управлением, но и инженерным надзором, а именно: - управление объемом и качеством добычи полезных ископаемых, производством вскрышных работ; - рациональное использование рабочего времени и производительности оборудования; - контроль выполнения плана горных работ; - организация планового ремонта и обслуживания горно-транспортного оборудования и транспортных коммуникаций. При эксплуатации АСД ГТР появляется возможность более эффективно решать задачи оперативного управления работой карьера, в том числе задачи оптимизации грузопотоков, поддержания требуемого содержания полезных компонентов в руде на складах, а также управление заправками. Кроме того, появляется возможность объективной оценки деятельности служб и участков предприятия, что положительно влияет на трудовую и технологическую дисциплину персонала. Основная цель АСД ГТР «АДИС», разработанной в Институте горного дела им. Д.А. Кунаева [2, 3], заключается в бесперебойном обеспечении руководства и соответствующих управляющих подразделений предприятия оперативной и долгосрочной (от часа до года и более) достоверной информацией о работе технологического комплекса. На основе первично получаемой информации (координаты месторасположения объектов в карьерном пространстве и время их фиксации) в режиме реального времени рассчитываются производные данные о пробеге автосамосвалов, времени рейсов, времени движения и простоев оборудования и т.д. Производная информация также подразделяется по уровням их получения. Например, по количеству рейсов вычисляется объем перевезенной горной массы и далее грузооборот, расход топлива, расстояние откатки и т.д. Алгоритм расчета вышеозначенных показателей функционирования горнотранспортного комплекса приведен на рис. 1. Работу алгоритма можно поделить на 5 этапов. На первом этапе происходит обнуление переменных-счетчиков (блоки 1-2). Второй этап предназначен для установки начальных значений для каждого события из всех имеющихся. Блок3 данный блок отвечает за перебор событий, от первого до последнего события. Блок 4 происходит изменение каждого события, т.е. каждое событие получает начальные значения некоторых параметров, а именно: - нулевое направление (pdnull) - значение ekunload/ekload+- - нахождение на пункте разгрузки false - нахождение на пункте погрузки false - потенциальный ключевой пункт -1 62

63 Третий этап (блоки 5-14). Здесь определяются ключевые пункты, из которых состоят «пары» - пункты погрузки и пункты разгрузки. Используя последовательный перебор всех произошедших событий от первого до последнего, находится «ключевой пункт» - событие разгрузки. Для того чтобы найти второй ключевой пункт (парный, уже найденному ключевому пункту), запускается перебор событий от ключевого до первого события пока не находится второе (парное) ключевое событие. В случае обнаружения «пары» устанавливаются необходимые метки для события на разгрузочном и погрузочном пунктах соответственно. Для события разгрузки признак PriorKeyIndex получает значение номера парного события погрузки. А признак PriorKeyIndex события погрузки получает значение -1. в данном же блоке определяется тип перевозимой горной массы. В случае если транспортируется руда, то событие разгрузки получает качественные характеристики события погрузки. Когда найдены оба ключевых пункта, запускается перебор событий для поиска предыдущего события разгрузки. Блок 5 перебор событий от первого до последнего события. Блок 6 каждое событие проверяется условием на наличие необходимой метки. Блок 7 в случае, если событие прошло предыдущее условие, то запускается перебор событий от текущего события до первого. Блок8 событие проверяется на наличие метки ekload. n EventsCount PKI PriorKeyIndex PD PriorDirection (Í àï ðàâëåí èå î ò òî êè ï ðåäûäóù åãî ñî áûòèÿ) Í à àëî 1 10,11 19 Î áí óëåí èå ï åðåì åí í ûõ 2 (event,k) j i.pki > -1 (events,i) 0.. n-1 3 k - 13 IsKeyUnloading Punkt 12 Äà AIsExist = False 21 Èçì åí åí èå n-îãî ñîáûòèÿ 4 Äà j.pki = k 14 24,26, (events,j) i.pki+1....i (events,i) n-1 23 not AIsExist j<>ekoutage j<>ekload 25 6 i - ekunload 7 17,29, 30 (events,i) 0.. n Äà 24 j.pd=pdunloading Äà (events,j) 12 5 i i - 16 IsKeyUnloading Punkt Äà j - ekload 8 12 (events,j) i.pki+1..i Äà i.pki = j j.pki= -1 9 i.pd =pdloading not AIsExist (j=ekoutage OR j=ekload) Äà i,j- IsMineralWealth j.pd=pdunloading j.pd=pdnull Äà i:=êà.õàðàêòåððèñ òèêè(j) i - 19 IsKeyLoadingPu nkt Äà not AIsExist Äà i.pd=pdunloading i.pd=pdnull Рисунок 1, лист 1 63

64 n EventsCount PD PriorDirection (Í àï ðàâëåí èå î ò òî êè ï ðåäûäóù åãî ñî áûòèÿ) BI BlockIndex (Èí äåêñ ÁÓ) Gx -Óäåëüí û é ðàñõî ä òî ï ëèâà, ã/ò*êì ,48, 50,51 AISAutoRoads (events,i) 0..n Ðàñ åò ï àðàì åòðî â 52 pdloading i.pd 41 Ðàñ åòí û å äàí í û å ï î í àï ðàâëåí èþ äâèæåí èÿ 42 FCalcLoadingSm+ =dsm FCalcLoadingTsec +=dtsec ALM+=dSm n>0 52 n-1.iskey UnloadingPunk t 53 ADISDispatcher.A ddunloaded( ) 33 i>0 Äà dtsec=ðàñ åò dtsec=0 36 dsm=0.0 pdunloading else 45 i.iskeyloading Punkt 43 FCalcUnloadingTs ec+=dtsec 44 FCalcNullSm+= dsm FCalcNullTsec+= dtsec Ðàñ åòí û å äàí í û å ï î ï óí êòàì è ï ðî ñòî þ _CalculateUnl oadingpunkte vents _CalculeteEx cavators _CalculeteAut os i>0 37 AIsAutoRoads i.bi>-1 i-1.bi>-1 Äà dsm=ðàñ åò FCalcSm+=dSm FCalcGx= Gx Äà FCalcPunktTsec[e kload]+=i.blockts ec ALM := ADISDispatch er.foncalcul ated(self) I.IsKeyUnloadi ngpunkt Äà ðàñ åò I.Kind=[ekPere 49 smenka,ekazc,ekfood,ekat C,ekRemont,e kpump,ekouta ge] Äà FCalcPunktTsec[E vents[i].kind]+= I.BlockTsec 57 FCalcPunktTsec[e koutage]+= I.BlockTsec êîíåö 58 Рисунок 1, лист 2 - Алгоритм определения вышеозначенных показателей функционирования горнотранспортного комплекса Блок 9 - в случае, если событие успешно проходит предыдущее условие, то событие с меткой ekunload получает номер (привязывает) события с меткой ekload, а событие с меткой ekload получает значение -1. Блок10 условие проверки типа перевозимой горной массы. При прохождении блока 10 в следующем блоке событию разгрузки присваиваются качественные характеристики события погрузки. В блоке 12 осуществляет перебор событий от текущего до первого. 64

65 Блок 13 осуществляет проверку события, происходит ли событие на разгрузочном пункте. В случае успешного прохождения данного условия, в следующем блоке необходимым параметрам присваивается номер текущей смены. Четвертый этап (блоки 15-30) предназначен для определения направления объекта текущего события. Осуществляется перебор событий, при обнаружении события на пункте разгрузки, для всего направления движения между пунктом погрузки и данным пунктом устанавливается грузовое направление. При обнаружении события на пункте погрузки, для направления между предыдущим пунктом разгрузки и данным пунктом устанавливается порожняковое направление при условии, что данное событие не является простоем или погрузкой. Нулевое направление присваивается согласно общепринятым технологическим параметрам. Блок 15 перебор всех событий от первого до последнего события. Блок 16 - осуществляет проверку события, происходит ли событие на разгрузочном пункте. Блок 17 перебор событий от события погрузки до текущего события. Блок 18 всем событиям, которые входят в предыдущий цикл присваивают метку грузового направления. Блок 19 - осуществляется проверка события, происходит ли событие на погрузочном пункте. Блок 20 проверка события на наличие привязки. Блок 22 перебор событий от события погрузки до текущего события (события разгрузки). Блок 23 проверка, не является ли событие простоем или погрузкой. Блок 24 - всем событиям, которые проходят предыдущее условие, присваивают метку порожнякового направления. Блок 25 условие пройдет успешно в случае, если событие является простоем либо погрузкой. Блок 26 в случае успешного прохождения предыдущего условия событию ставится метка порожнякового направления. Блок 27 - в случае, когда условие блока 25 не выполняется, событию присваивается нулевое направление. Блок 28 проверка логической переменной AIsExists. Блок 29 - в случае успешного прохождения предыдущего условия событию ставится метка порожнякового направления. В противном случае в блоке 30 всем событиям от текущего до предыдущего присваивается нулевое направление. Пятый этап (блоки 31-58) этап расчета технологических показателей. В процессе перебора событий вычисляются: - время движения между событиями; - расстояние между событиями; - расчетные данные по направлению движения; - расчетные данные по пунктам и простоям. Блок 31 логическая переменная AIsAutoRoads получает значение. Блок 32 перебор событий от первого до последнего события. Блок 33 условие, что текущее событие не первое в данной смене. При успешном прохождении данного условия в следующем блоке осуществляется расчет времени движения, в противном случае в блоке 35 осуществляется обнуление переменных. Аналогично осуществляется расчет расстояния движения и удельного расхода топлива (блоки 36-40). Блок 41 предлагает выбор относительно определенного выше направления. В последующих блоках определяются расстояние и время движения в грузовом, порожняковом и нулевом направлениях, а также грузооборот за смену. В блоках определяется продолжительность погрузки, разгрузки, а также определяются тип и продолжительность технологических простоев (пересменка, заправка, подкачка шин, обед и т.д.). Блок52 уловите, которое выполнится, когда с начала смены уже были какие-либо события, и предыдущее событие происходило на пункте разгрузки В блоках осуществляется расчет технологических показателей функционирования по перегрузочным складам, горному и транспортному оборудованию. 65

66 Таким образом, представленный алгоритм расчета технологических показателей функционирования горно-транспортной системы карьера при применении автоматизированной системы диспетчеризации горно-транспортных работ позволяет осуществлять достоверный и оперативный расчет показателей, обеспечивающих пользователей в режиме реального времени сведениями о состоянии горно-транспортного комплекса, выполнении плановых показателей и др. По каждой единице оборудования пользователь владеет информацией об объеме перевезенной горной массы (руды, породы и в целом), грузооборот, средневзвешенные показатели высоты подъема горной массы и расстояния откатки, коэффициенты использования пробега и времени смены, время работы и простоя оборудования. Кроме этого, по каждому автосамосвалу, вышедшему на смену, представляются такие сведения, как: средняя загрузка и коэффициент использования грузоподъемности, количество рейсов, степень выполнения плановых показателей, среднетехническая и эксплуатационная скорости передвижения машины, общий пробег, его значения в грузовом и порожнем направлениях, практически вся информация о расходе топлива (общий, в работе, в простое, в нулевых рейсах и без груза, а также удельные показатели), время пребывания машины в различных состояниях (в движении с грузом и без груза, в нулевых пробегах, пребывание под погрузкой и разгрузкой), среднее время рейса, время простоя, а также ряд второстепенных показателей (время на заправку, на обеденный перерыв, на пересменку, пребывание в аварийном состоянии). В приложении к нему дана информация по грузопотокам. В ведомости указывается номер экскаватора, где погружена порода, номер перегрузочного склада, на котором разгружался автосамосвал, высота горизонта, на котором они находятся, расстояние откатки и высота подъема горной массы, объем перевезенной породы. Таким образом, пользователь имеет достоверную информацию о ведении горно-транспортных работ, выполненных конкретной единицей оборудования за смену. Список использованных источников: 1. Системы мониторинга транспорта. //Virage г. 2. Галиев С.Ж., Жусупов К.К., Татишев Е.Н., Бояндинова А.А. и др. Автоматизированное корпоративное управление геотехнологическими комплексами на открытых разработках. Алматы, с. 3. Шабельников Е.А. Разработка методического обеспечения автоматизированной диспетчеризации горнотранспортного комплекса на карьерах: дисс.... канд. техн. наук. Алматы, с. 66 Пашков С.В., Алимова И.Р. Северо-Казахстанский государственный университет им. М. Козыбаева, Петропавловск, Казахстан ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ И НАГРУЗОК НА ЭКОСИСТЕМЫ ЛЕСОСТЕПНЫХ ЛАНДШАФТОВ СЕВЕРНОГО КАЗАХСТАНА Юг Западной Сибири, имеющий высокую степень преобразованности природных систем, нуждается в специальных эколого-географических исследованиях. Особенно актуальны они для территорий, обладающих уникальным природно-ресурсным потенциалом. Для Северо- Казахстанской области (СКО) таковыми являются лесостепные районы. Географическое положение, благоприятные природные условия и богатство природных ресурсов (в первую очередь, земельных) исторически обусловили активное заселение и сельскохозяйственное освоение лесостепной зоны. Разнообразные, обладающие высоким экологическим потенциалом ландшафты лесостепной зоны давно вовлечены в хозяйственную деятельность человека: на современном этапе они развиваются в условиях высокого демографического и техногенного давления. В регионе преобладают модифицированные и трансформированные ПТК, по своей структуре и особенностям функционирования сильно отличающиеся от естественных. В таких условиях глубокая всесторонняя экодиагностика становится основой прогноза ландшафтно-экологического состояния региона и управления природопользованием.

67 Для проведения эколого-ландшафтного районирования территории лесостепи СКО, определения экологических показателей устойчивого развития первоначально необходимо установить современные антропогенные нагрузки и степень антропогенной трансформации основных видов ландшафтных комплексов. В отличие от хорошо разработанной методики географического изучения ПТК, методы исследования современных ландшафтов в условиях техногенного влияния развиты еще недостаточно. Какая-либо единая система сбора данных, необходимых для анализа и оценки пространственных закономерностей, существующих антропогенных нагрузок, практически отсутствует. При проведении эколого-географического анализа на мезорегиональном уровне, возникла необходимость в сопоставлении границ ландшафтных мезорегионов (лесостепных провинций и подпровинций) и районов СКО. Лесостепные подпровинции СКО в общем плане совпадают с территориями районов: южная лесостепь Кызылжарский, Мамлютский и район М. Жумабаева; колочная лесостепь Жамбылский, Есильский, Аккайынский, Шал акына. В официальной статистике данные административные образования объединены в зональную природнохозяйственную группу лесостепные районы СКО [1]. Весь обработанный в работе материал собирался в ее границах, а затем интерполировался на территории, соответствующие зональнопровинциальной структуре. Еще одна сложность в характеристике современного состояния геосистем определение перечня критериев для экологической оценки состояния геосистем и расчета антропогенной нагрузки. Универсального списка сегодня не существует: набор их зависит от уровня исследования и своеобразия изучаемой территории. Анализ трансформирующего воздействия для исследуемой территории проводился по 18 показателям влияния хозяйственной деятельности на ландшафты, позволившим делать некоторые выводы по состоянию природной среды в рамках административных образований. Отобранные для анализа показатели были объединены в четыре группы: 1) демографические (базовая группа), 2) показатели стабильности природной среды; 3) индустриальной освоенности и 4) сельскохозяйственной освоенности. Расселение людей и хозяйственное освоение территории две стороны единого исторического процесса, в котором следует различать еще одну составляющую, а именно трансформацию природных ландшафтов под влиянием человеческой деятельности. Ландшафты и региональные системы мезоуровня одновременно подвергаются многообразным антропогенным нагрузкам, сложно сочетающимся во времени и пространстве (интегральным нагрузкам). Демографические данные в этой ситуации являются косвенными показателями, имеющими наибольшее интегральное значение. С их величиной, как правило, согласуются уровень освоенности территории, интенсивность хозяйственной деятельности и антропогенного воздействия на ландшафт. Вторая группа показателей лесистость территории, площадь земель, не занятых в производстве, площадь водных ландшафтов и величина овражной эрозии (число оврагов на 1000 км 2 ) это показатели состояния природы. Они дают представление о «качестве» природной составляющей природно-антропогенных геосистем, Неиспользуемые земли (это в основном гослесфонд, госземзапас, неудобные земли) и земли под водой это фактически экологический резерв, буферные территории; лесистость (и еще чаще ее динамика) рассматривается как показатель стабильности ландшафтов региона. Наибольшая трансформация ландшафтов связана с воздействием техногенного фактора на природные комплексы и их компоненты. В третью группу сведены величина забора воды из всех источников, выбросы в атмосферу загрязняющих веществ, плотность автодорог с твердым покрытием, число карьеров на 1000 км 2. Большой объем опасного техногенного вещества, значительное преобразование рельефа, водного баланса территории связаны со строительством и эксплуатацией автомобильных дорог. Их линейная конфигурация, тесная связь с сетью населенных пунктов при расчете суммарной нагрузки позволяют рассматривать плотность автодорог отдельно, условно выделив его из группы показателей индустриального освоения территории [2]. Наиболее представительная четвертая группа включает 7 показателей агроприродопользования: доля пашни, сенокосов, пастбищ и мелиорируемых земель в районе, количество голов скота, внесение минеральных удобрений и эродированность земель. Первая подгруппа включает 67

68 нагрузки, связанные с растениеводством. Их расчет проводился по угодьям с использованием специальной формулы, учитывающей долю данного угодья в площади района и коэффициент глубины трансформации, который изменяется от 2 до 0,2. Коэффициенты ранее использовались для проведения подобных расчетов [3]. Глубокая трансформация ландшафтов на мелиорируемых землях, где осуществляется регулирование водно-физических свойств почвы, управление агрофитоценозами, планирование поверхности имеет весовой коэффициент 2. Далее идет пашня 0,9, пастбища 0,5, сенокосы 0,4. Умножение доли данной категории земель (в процентах от общей площади района) на коэффициент глубины трансформации и дает балльную оценку, рассчитанную для каждого района. Полученные показатели обеспечили сравнимость трансформирующих воздействий разных отраслей сельхозпроизводства. Вторая подгруппа агроприродопользования качественные показатели. Распределение внесения минеральных удобрений условно отражает трансформацию геохимического фона обрабатываемых земель, а показатель эродированности изменение свойств почвы. Количество условных голов скота на 1га пастбищ и сенокосов характеризует вклад животноводства в трансформацию геосистем. Все показатели были сведены в матрицу, которая в общем виде отражает множественность и полифункциональность взаимодействия в системе «население-природа-хозяйство» региона. В таблице представлены баллы и относительные величины, учитывающие антропогенную составляющую в функционировании ландшафтов. Сравнимость их в рамках административных районов обеспечивается отнесением показателей к сопоставимым площадям. Расчет антропогенных нагрузок по административным районам осуществлялся на основе методики оценки воздействий хозяйственной деятельности. Статистическая обработка матрицы позволила выявить три фактора, в общем виде определяющих антропогенные нагрузки по административным районам. Это демографический фактор и факторы влияния промышленности и сельского хозяйства. Каждый из них рассчитывался суммированием нескольких наиболее тесно взаимосвязанных и взаимообусловленных показателей, независимо от их групповой принадлежности. Результаты анализа распределения базового показателя (величина демографического давления) свидетельствуют, что в условиях наибольшего «пресса» функционируют ландшафты южной лесостепи, на территории которых находится областной центр с крупными транспортными развязками (Мамлютский, Кызылжарский и район Магжана Жумабаева). В пределах этой подзоны наиболее высокое демографическое давление испытывают пойма р. Ишим и озерные геосистемы, исторические являющиеся центрами притяжения населения районов лесостепи СКО [там же]. На территории южной лесостепи исторически сложилась концентрированная плотноячеистая система поселений (с момента закладки крепостей и редутов «Горькой Линии»), отличающаяся высоким показателем людности населенных пунктов. Поэтому демографическая нагрузка на эти территории повышенная. Таблица Оценочная матрица воздействий и нагрузок на экосистемы административных районов Северо-Казахстанской области 68

69 Показатели антропогенной трансформации 1. лесистость, % от общей площади 2.не используемые в с/х от общей площади 3. водные ландшафты. % о общей площади 4. количество оврагов на 1000 кв.км. 5. плотность населения, чел. на кв.км. 6.плотность поселений на 1000 кв.км. 7. плотность крупных поселений (свыше 500 чел. на 1000 кв.км) 8.забор воды из всех источников, млн.куб. м в год 9.выбросы в атмосферу загрязняющих веществ, т на кв. км 10. плотность автодорог с твердым покрытием, км на 10 кв.км 11.число карьеров на 1000 кв. км 12.доля пашни в районе, баллы 13.доля сенокосов в районе, баллы 14.доля пастбищ в районе, баллы 15. мелиорируемые земли, % от сельхоз. угодий 16.количество голов скота на кв.км 17. внесение минеральных удобрений, тонн действ. в-ва/га 18.эродированность земель, % от сельхоз. угодий Интегральный показатель хозяйственного воздействия и суммарный показатель состояния природы положены в основу определения остроты экологической ситуации на территории лесостепи СКО. Предложена следующая градация количественных показателей для разной остроты экологической ситуации: интегральный показатель (ИП) составляет менее 40 баллов, показатель состояния природы (СП) - более 60 - нормальная; ИП от 40 до 60 баллов, СП - от 45 до 60 - удовлетворительная; ИП от 60 до 80 баллов, СП - от 30 до 45 - напряженная; ИП от 60 до 80 баллов, менее 30 - конфликтная; ИП более 80 баллов, СП - менее 30 критическая. Критических величин достигли нагрузки на природные системы в Кызылжарском районе. Это самый северный район, находящийся в долине Ишима и испытывающий наибольшее влияние г. Петропавловска. Экологическую ситуацию в Мамлютском и Магжана Жумабаева районах рассчитанные результаты позволяют считать кризисной. Высокий уровень сельскохозяйственного освоения характеризует эти южнолесостепные территории. Данные районы, располагающиеся вдоль Транссибирской магистрали, являются осью концентрации населения и производства, железная дорога определяет повышенный уровень нагрузок на геосистемы указанных территорий. В условиях среднего демографического давления и хозяйственного освоения функционируют приишимские лесостепные районы - Есильский, Шал акына. Уровень хозяйственного воздействия и демографического давления на ландшафты в границах Аккайынского, Айыртауского, Акжарского районов можно охарактеризовать как умеренный. Территории этих двух групп относятся к группе районов с удовлетворительной экологической ситуацией [4]. Прогноз дальнейшего развития лесостепных геосистем, разработка программы рационального природопользования, с учетом сложившихся в регионе экологических ситуаций, возможна только на основе эколого-ландшафтного районирования, которое, наряду с оценочными показателями, будет учитывать особенность ландшафтной структуры территории, возможности ее экологического потенциала, временной фактор в развитии антропогенных ландшафтов СКО. Литература: 1. Северо-Казахстанская область. Статистический ежегодник за 2010 год. Петропавловск, с. 2. Кочуров Б.И. Экодиагностика и сбалансированное развитие: Учебное пособие. Москва Смоленск: Маждента, с. 3. Пашков С.В. Эколого-экономические аспекты развития сельского хозяйства Северо-Казахстанской области. Учебное пособие. Петропавловск: СКГУ, с. 4. Пашков С.В. Агротрансформация лесостепных ландшафтов Северо-Казахстанской области// Теоретические и прикладные вопросы современной географии. Томск, С

70 70 Иванов Кирилл Сергеевич НПК «Механобр-техника», Санкт-Петербург, Россия ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДОВ СТОХАСТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ РАЗРАБОТКИ ВИБРАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ Развивающиеся методы численного моделирования позволяют решать все более широкий спектр задач, которые ранее не могли быть исследованы достаточно точно универсальными методами. Параллельными курсами с алгоритмами компьютерного моделирования совершенствуются и методики численной оптимизации. В последнее время с помощью совместного использования этих подходов удалось выработать универсальные методы для решения ряда, в первую очередь, инженерных задач, не допускающих аналитического исследования. Примером области, в которой применение сочетания этих двух подходов может предоставить определенные преимуществ, является ряд задач вибрационной обработки сыпучих материалов. Процессы, происходящие в сыпучей среде при воздействии вибрации, определяются в основном специфическими ударными взаимодействиями, силами трения и прочими силами, возникающими в областях контакта частиц материала друг с другом и с деталями конструкции, а также силами, возникающими из-за взаимодействия частиц материала с окружающей их средой. Даже в случае рассмотрения отдельной частицы, специфика этого спектра взаимодействий существенно затруднил бы аналитическое исследование ее поведения. По этим причинам классические модели сыпучей среды, разработанные для, например, изучения процесса грохочения, рассматривали сыпучий материал как единое целое, феноменология таких моделей обыкновенно базировалась на технологических параметрах. Расплатой за это недетальное рассмотрение служила узкая применимость аналитических моделей. Фактически, частная аналитическая модель, как правило, применима только для одного конкретного типа устройства, для которого она была создана. В связи с этим, данные модели при поиске оптимальной конфигурации устройства, взаимодействующего с сыпучей средой, применимы, только если принципиальная схема конструкции не меняется. Вследствие этой особенности классических аналитических подходов, разработка новых устройств, в особенности, устройств отличной от стандартной конфигурации, базировалась, в первую очередь, на интуиции и опыте конструкторов, а удачные образцы со временем вытесняли менее эффективные модели. Зародившиеся еще в семидесятые годы двадцатого века универсальные методы компьютерного моделирования, такие как методы семейства конечных и дискретных элементов, подготовили почву для существенного изменения методики расчета и разработки новых устройств. И если в первые десятилетия после своего появления они были слишком ресурсоемкими для широкого применения, то к девяностым годам двадцатого века картина несколько изменилась, а к настоящему времени численные методики решения ряда задач стали настолько эффективными, что практически не требуют временных затрат. Стоит отметить, что хотя подобные методы и отличаются универсальностью и эффективностью, применение их для усовершенствования существующих и разработки новых устройств сопряжено с определенными трудностями. Дело в том, что эти методы базируются на феноменологии очень «низкого» уровня, по большому счету - на основных законах механики. Результаты частного применения подобных методов еще не устанавливают никаких связей или зависимостей между технологическими параметрами исследуемых устройств и характеристиками их работы, а только демонстрируют работу конкретной конфигурации при конкретных же условиях. Именно в этих обстоятельствах свою роль начинают играть методы стохастической оптимизации. Не имея представления о функциональных зависимостях между параметрами устройства и характеристиками его работы, но зная - каких показателей нужно достичь, разработчики могут находить с помощью методов стохастической оптимизации наилучшую конфигурацию. Для этого, необходимые условия задаются в качестве целевой функции алгоритма стохастической оптимизации и вычисляются с помощью численной модели.

71 В настоящее время непрерывно растет количество публикаций, демонстрирующих преимущества совместного использования эффективных компьютерных моделей и вероятностных методов оптимизации. Охвачен широкий спектр задач: от инженерных в области сопротивления материалов [1] до прогнозирования отказов оборудования. Аналогичный подход был применен в НПК «Механобр-техника» при исследовании задачи вибрационного грохочения. Исследования начались с применения метода дискретных элементов [2], однако, для сокращения временных затрат была разработана упрощенная методика моделирования. С помощью разработанной модели [3] был создан алгоритм автоматического поиска оптимальных параметров грохота [4]. Построенная модель процесса грохочения базировалась на классических подходах, таких как представленные работах [5], и является, по сути, дальнейшим обобщением подхода, предложенного в [6]. Однако аналитические соотношения применяются локально для каждой виртуальной ячейки (рис. 1), на множество которых разбит слой материала на поверхности сита. Это позволяет обойти ряд ограничений, возникающих при применении чисто-аналитических моделей. Рис. 1. Слева схема представления материала на поверхности сита в виде набора ячеек, продольное сечение, справа то же сечение, результат выполнения программы Построенный на базе этой модели алгоритм и программа принимают на входе следующие технологические параметры грохота: параметры сита, такие как живое сечение, размер отверстий, длина и ширина, параметры динамики материала скорость его продвижения по ситу (была составлена дополнительная программа, вычисляющая этот параметр по характеристикам материала и вибрации), скорость прохождения материала через отверстия сита, и толщину слоя материала под питателем (этот параметр также поддается вычислению по характеристикам), кроме того программа принимает насыпную плотность материала и коэффициенты трения материала о рабочие поверхности (в случае необходимости вычисления скорости вибрауионного перемещения). Для обрабатываемого материала также задается его гранулометрический состав, который вводится в виде пяти узких классов, для каждого из которых задан средний размер частиц и массовая доля этого класса в питании. На выходе получаются извлечения для узких классов, а также диаграмма распределения различных классов крупности в слое материала на поверхности сита. К достоинствам представленной модели можно отнести ее вычислительную простоту, относительную точность результатов, а также гибкость - каждая модель частного процесса, возникающего в сыпучей среде, введенная в данную общую схему, может быть легко изменена. В частности, введенные на данный момент как протекающие равномерно с постоянной скоростью процессы сегрегации и перемешивания могут быть представлены и с помощью более точных моделей. Данная модель прошла экспериментальную проверку, более подробный ее обзор также представлен в [7]. Представленная модель была использована для создания программы автоматического поиска оптимальных параметров грохота. В качестве метода оптимизации был использован так называемый алгоритм роя частиц [8]. Этот алгоритм, набирающий популярность в последнее время, основывается на имитации поведения стаи птиц или роя насекомых, занятых поиском оптимального положения. В общих чертах этот алгоритм можно описать так: в пространстве 71

72 параметров задается область поиска. В случае оптимизации параметров грохота, эта область задается в виде диапазонов допустимого изменения технологических параметров устройства, таких как, например размеры сита и его живое сечение, размеры отверстий, характеристики вибрации. Эти параметры являются входными для описанной выше модели процесса грохочения. Задается целевая функция, эта функция должна быть выразима через выходные параметры модели процесса грохочения: в частности, в качестве целевой функции может быть использована эффективность извлечения одного или нескольких классов. Далее область поиска заполняется случайным образом равномерно распределенными точками. Каждая точка берется в качестве начальных координат представителя стаи. Также для каждого представителя стаи случайным образом задается начальная скорость. Кроме того, запись каждого представителя стаи несет информацию об оптимальном положении, в котором он побывал. По умолчанию, это поле заполняется начальными координатами. Также хранится и наилучшее положение, среди известных всем представителям стаи. В процессе дельнейших итераций обновляются координаты «частиц» и их скорости. Положения пересчитываются в соответствии со скоростями, а скорости, также пересчитываемые на каждой итерации, подвержены ряду влияний: частицы в определенной степени стремятся сохранить направление своего движения, в то же время, вернуться в наилучшее из тех положений, в которых она побывала, а также двигаться к общему для всей стаи наилучшему положению. Степени влияния индивидуального и коллективного знания задаются рядом коэффициентов, выбор которых представляет отдельную трудность. При разработке программы, этот выбор был произведен по методикам, предложенным в [9]. Итерации продолжаются до тех пор, пока не будет выполнен критерий остановки. В реализации описываемой программы таким критерием служило количество итераций, то есть, процесс оптимизации был ограничен по своей продолжительности. Результаты тестовой прогонки программы представлены на рис. 2. а) б) в) Рис. 2. Результат применения метода роя частиц совместно с представленной моделью грохочения. Области сгущения содержат оптимальные сочетания параметров а) живое сечение и диаметр отверстия сита, б) длина и ширина сита, в) скорость движения материала по ситу и толщина слоя материала под питателем Составленная таким образом программа, даже с учетом возможной ограниченной применимости используемой в ней математической модели процесса грохочения, может послужить эффективным инструментом для выбора предварительных технологических параметров разрабатываемых классических грохотов. Дальнейшее уточнение конструкции можно производить, применяя натурные эксперименты и более точные методы типа дискретных элементов, однако, очевидно, начать с применения дискретно-элементных алгоритмов практически невозможно, поскольку они отличаются высокой ресурсоемкостью и непригодны для проведения серий из большого числа симуляций. Таким образом, представленный подход может оказаться эффективным инструментом при конструировании классических вибрационных грохотов. Список использованной литературы: 1. T-H. Kim, I. Maruta, T. Sugie, A simple and efficient constrained particle swarm optimization and its application to engineering design problems, Journal of Mechanical Engineering Science, 2010, vol 224, No C2, pp

73 2. Феоктистов А.Ю., Каменецкий А.А., Блехман Л.И., Васильков В.Б., Скрябин И.Н., Иванов К.С. Применение метода дискретных элементов для моделирования процессов в горнометаллургической промышленности // Записки Горного института Т С 3. Ivanov K.S. Optimization of Vibrational Screening Process //Proc. Vibration Problems ICOVP 2011, Technical University of Liberec. 2011, PP Иванов К.С. Возможный подход к моделированию процесса грохочения и метод автоматической оптимизации параметров грохота, труды конференции HTFR G. Ferrara, U. Preti, G.D. Schena.: Modelling of screening operations. Intern. J. of Mineral Processing. 22, 1-4, 1988, pp Вайсберг Л.А., Рубисов Д.Г.: Вибрационное грохочение сыпучих материалов. Механобр, 1994, 47 с. 7. Ivanov K.S. Modeling and optimization of vibrational screening process //Proceedings of the XXXIX International Summer School Conference APM St. Petersburg (Repino), July 1-5, СПб., 2011, PP Kennedy J., Eberhart R.: (1995). Particle Swarm Optimization. Proceedings of IEEE International Conference on Neural Networks. IV, 1995, pp Pedersen M.E.H.: Good parameters for particle swarm optimization. Technical Report HL1001 (Hvass Laboratories) Асанов А., Шилібек К.К. М.Х.Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті, Тараз, Қазақстан СУДА ЕРИТІН ПОЛИМЕРЛЕРДІҢ ТОПЫРАҚТЫҢ ЭЛЕКТРЛІК ҚАСИЕТІНЕ ӘСЕРІН АНЫҚТАУ Топырақтағы электрокинетикалық қасиет зарядтардың бар болуымен түсіндірілетіні бізге белгілі [1-3]. Бұл заряд дисперсиялық ортаның белгілі бір белгінің иондарының сайланбалы адсорбциясына немесе бөліктерді құратын молекулалардың диссоциациялануына негізделген. Дисперсиялық фаза және дисперсиялық орта шекарасындағы электрокинетикалық қасиеттерді зерттеу коллоидтық бөліктердің айналасында теріс таңбалы зарядтардың екі қабатты электр қабатының пайда болатындығы туралы ойға әкеледі. Екі фаза арасындағы потенциалдар айырмасы Фрейндмех [4] бойынша қарапайым термодинамикалық потенциал деп аталады, ал иондардың адсорбцияланатын және диффузиялық қабатының шекарасында туатын потенциал электрокинетикалық потенциал (ξ) деп аталады. Бұл екі потенциал бір-бірінен қатты ерекшеленеді. Ол былай түсіндіріледі: бір фаза басқасына қарағанда сырғыса, онда сырғанақ сұйықтың қатты беті бойынша емес, осы бетке тікелей байланысты жұқа қабаты бойынша өтеді. Электрокинетикалық потенциал диффузиялық қабаттың дамуымен байланысты. Диффузия қабаты көп болған сайын потенциал шамасы ξ көп болады. Сондықтан электрокинетикалық потенциал коллоидтық бөлшектің беріктігі ретінде қарастырылады. ξ потенциал шамасы көптеген факторлар функциясы, тікелей алғанда ерітіндідегі және коллоидтардың екі қабатты электрлік қабатындағы иондардың саны мен құрамына жоғары дәрежеде байланысты. Жетіспеген жағдайда электролиттерді қосқанда жекелей учаскелердегі ξ потенциалдың азаюынан түйіршіктеу жүреді, ал қалған учаскелерде үлкен диффузиялық қабық пен потенциалдың- ξ үлкен шамасы сақталынады. Мұндай жағдайда барлық соқтығысуларда агрегация жүрмейді. Заряды бар учаскелер бірін-бірі тепкенде жинақы құрылымға жабысуы болмай «торлар» мен қуыстар қалыптасады. Сондықтан, барлық жүйеде осындай құрылымның түзілуі байқалады. Олар броундық қозғалысын тоқтатып, аққыштығын жояды. Электролиттердің саны көбейген сайын ξ- потенциал кеми түседі. Бұл кезде диффузиялық қабат тартылып бөліктер кез-келген қақтығысуларда жабысуға бейім болады, сонда көлемді тұнба түрінде түсетін компактілі (жинақы) агрегаттар түзіледі. Зертханалық жағдайда қарапайым технологиямен малейн қышқылы мен акриламидтің сополимерлену өнімін және полиакрилнитрилді гидролиздеудің тиімді тәсілімен алынған МҚАА- 3-К, ГПАН-К [5-6] және бұрыннан мәлім К-4 және ПАА суда еритін полимерлердің топырақтың электрлік қасиетіне әсерін анықтау үшін зерттеулер жүргіздік. МҚАА-3-К, ГПАН-К, К-4 және ПАА суда еритін полимерлер полиэлектролитті болып табылады және оның коагулияциялаушы икемділігі макромолекуладағы иондалған топтың көп 73

74 болуына байланысты [4,7,8]. МҚАА-3-К, ГПАН-К, К-4 және ПАА полимер препаратының топырақ суспензиясы сүзінділерінің меншікті электроөткізгіштік шамасына әсерін анықтауды қарапайым Кольрауш [9] әдісімен жүргіздік, ал электрокинетикалық потенциал шамасын (ξ) анықтауды электроосмоспен жүргіздік. Өлшеулер келесі түрде жүргізілді: алынған топырақтың (бақылау) немесе МҚАА-3-К, ГПАН, К-4 және ПАА суда еритін полимерлермен өңделген 1 г топыраққа 100 см 3 дистиллденген су құйдық, оны шайқап келесі күнге қалдырдық. Содан кейін суспензияның аз көлемін сүздік және сүзіндідегі меншікті электрөткізгіштікті анықтадық. Электрокинетикалық потенциалын анықтау үшін азғана ерітіндісі бар тұнбаны осы ерітіндімен суланған, сүзгімен жамылған түбі тесік аспап стаканына құйдық. Тұнба алдыменен сусорғы сорғышының көмегімен сорылады, содан кейін 30 минут аралығында центрифугаладық ( айн/мин). Осындай жолмен дайындалған мембрана өзі арқылы сұйықтық жіберген жоқ. Жинақталған аспапты сүзінділермен толтырдық. Түтіктегі сұйықтықтың қозғалу жылдамдығын өлшеу градиенттің тұрақты потенциалы мен температурасында жүргізілді. Ортаның электрөткізгіштігіне электросмос жылдамдығының әсері ескерілді. Электрокинетикалық потенциал шамасы Гельмгольц-Смолуховский формуласы бойынша [9] есептеледі: Мұндағы: - электрокинетикалық потенциал, В h - жабысқақтық коэффициенті, 200 С шамасындағы су ерітінділері үшін 0,01; a -сұйықтың меншікті жылу өткізгіштігі, кері омдар; u - ерітіндінің көлемдік жылдамдығы, см3 /мин; i -ток күші, ампер; диэлектрлік тұрақты, су жүйесі үшін = 81. Меншікті электр өткізгіштікті және ξ- потенциалды анықтау нәтижелері кестеде келтірілген. Кестеден көріп отырғанымыздай МҚАА-3-К, ГПАН-К, К-4 және ПАА суда еритін полимерлердің концентрациясы жоғарылағанда меншікті электрөткізгіштігімен салыстырғанда ұлғаяды, бірақ көп емес. Бұл, полимер препараттарымен өңделген мұндай топырақтағы фильтраттарда бос электролиттер саны көбейеді. Осы кестеден, суда еритін полимерлердің 1,50 г/1000г топыраққа ерітіндісінде электрокинетикалық потенциал шамасы МҚАА-3-К, ГПАН-К, К-4 және ПАА суда еритін полимерлермен өңделмеген топырақтың электрокинетикалық шамасына қарсы азғана азаятындығын көреміз. Сол себепті, полимер препараттарының әсерінде топырақта түйіршіктелу ең басты Н-байланысы, полимерлердің түзетілген фибриллді «өткелдері» көмегімен жүзеге асады. Полимер препараттарының концентрациясы, г/дл χ менш, 10-4 Ом - см - χ Δχ χ χ ξ- потенциал, мв МҚА А-3-К 0,000 7,00 0,00 9,87 0,00-5,70 0,010 7,38 0,38 10,71 0,84-5,52 0,025 7,73 0,73 10,81 0,94-5,48 0,050 8,08 1,08 10,91 1,04-5,55 0,100 8,65 1,65 10,97 1,10-5,44 0,250 9,06 2,06 11,10 1,23-5,30 0,500 9,22 2,22 11,19 1,32-5,25 ГПАН-К 0,000 7,00 0,00 9,87 0,00-5,70 0,010 7,37 0,37 10,68 0,81-5,12 0,025 7,70 0,70 10,79 0,92-5,39 74

75 0,050 8,04 1,04 10,87 1,00-5,68 0,100 8,58 1,58 10,92 1,05-5,57 0,250 8,97 1,97 11,05 1,18-5,29 0,500 9,12 2,12 11,13 1,26-5,15 К-4 0,000 7,00 0,00 9,87 0,00-5,70 0,010 7,32 0,32 10,57 0,70-5,31 0,025 7,61 0,61 10,66 0,79-5,59 0,050 7,90 0,90 10,74 0,87-5,88 0,100 8,38 1,38 10,79 0,92-5,52 0,250 8,72 1,72 10,90 1,03-5,12 0,500 8,85 1,85 10,97 1,10-5,00 ПАА 0,000 7,00 0,00 9,87 0,00-5,70 0,010 7,88 0,88 9,95 0,08-5,43 0,025 7,95 0,95 10,10 0,23-5,50 0,050 8,05 1,05 10,25 0,38-5,48 0,100 8,17 1,17 10,32 0,45-5,42 0,250 8,33 1,33 10,40 0,53-5,35 0,500 8,42 1,42 10,48 0,61-5,30 Кесте МҚАА-3-К, ГПАН-К, К-4 және ПАА суда еритін полимерлердің топырақ сүзінділерінің меншікті электрөткізгіштік және электрокинетикалық потенциал шамасына әсері Қолданылған әдебиеттер тізімі: 1. Почвоведение/ И.С.Кауричев, Л.Н.Александрова, Н.П.Панов и др.; Под ред. И.С. Кауричева. 3-е изд., перераб. И доп. М.:Колос, с. 2. Почвоведение. Под ред. А.С. Фатьянова, С.Н. Тайчинова. М., «Колос», С с., 3. Агрохимия. Под ред. Акад. В.М.Клечковского и проф. А.В. Петербургского. Изд. «Колос», М.: с. 4. Качинский Н.А. Физика почв, ч. 1 и 2. Высшая школа, 1965, Патент РК Способ получения водорастворимого полимера-структурообарзователя почв /А.А.Асанов, К.К.Шилибек, А.А.Асанов; опуб , БИ 5 6. Пред. Патент РК Способ получения водорастворимого полимера-структурообарзователя / А.А.Асанов, А.О.Айдарова, А.А.Асанов, К.К.Шилибек; опуб , БИ 9 7. Орлов Д.С. Химия почв. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1985 (Возбуцкая А.Е. Химия почвы. М., 1964) 8. Вершинин П.В. Об искуственных почвенных структурообразователях // Почвоведение Путилова И.Н. Руководство к практическим занятиям по коллоидной химии М Данияров Нурлан Асылханович, Балабаев Оюм Темиргалиевич, Смагулов Айдос Еркинович, Абетов Думан Багланулы Карагандинский государственный технический университет, Караганда, Казахстан К ВОПРОСУ ОЦЕНКИ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ При эксплуатации машин и оборудования промышленных предприятий неизбежно возникают повреждения или нарушения работоспособности их элементов даже при отсутствии дефектов изготовления и соблюдении правил эксплуатации. Это обусловлено особенностями про- 75

76 изводств: высокой коррозионной активностью технологических сред, высокими температурой, давлением и скоростью технологических потоков, наличием переменных температурных деформаций и сложного напряженного состояния металла [1]. Контроль параметров технического состояния машин и оборудования позволяет прогнозировать моменты наступления отказов. В соответствии с ГОСТ отказом машин и оборудования считается нарушение его работоспособного состояния. Если машины и оборудование после отказа или технического освидетельствования не подлежит восстановлению, то такое состояние называют предельным состоянием. Нецелесообразность восстановления машин и оборудования, имеющего повреждения, может быть обусловлена как технико-экономическими показателями, так и нарушениями установленных требований безопасности (экологии). Признаки предельного состояния, установленные в нормативно-технической документации, называются критериями предельного состояния [2]. Остаточным ресурсом называют запас возможной наработки машин и оборудования после момента контроля его технического состояния (или ремонта), в течение которого обеспечивается соответствие, требованиям НТД всех его основных технико-эксплуатационных показателей и показателей безопасности [2]. Остаточный ресурс объекта устанавливается на основе совокупности имеющейся информации прогнозированием его технического состояния по определяющим параметрам до достижения предельного состояния [3]. Любой инженерный расчет предполагает определенный порядок, который систематизирует выполняемые операции, и для получения качественных и достоверных результатов алгоритм расчета разработанной методики введен в созданную для этих целей компьютерную программу для ЭВМ «Методика оценки остаточного ресурса машин и оборудования промышленных предприятий». Основные технические характеристики компьютерной программы: размер программы 685 КБ ( байт); язык программирования: Delphi 7; тип реализующей техники: процессор MHz и выше; оперативная память не менее 128 Mb; 700 Mb для установки операционной системы и АИС; видеоподсистема (видеоадаптер и монитор) обеспечивающая работу в разрешении 800х600 точек при 16 битной глубине цвета с частотой регенерации не менее 85 Гц. В программе определяются остаточный ресурс и износ машин и оборудования промышленных предприятий, установление которых включают два последовательных этапа. Первый этап состоит из: - запуска программы, после нажатия команды «ЗАПУСК ПРОГРАММЫ»; - ввода исходных данных (рисунок 1). 76 Рисунок 1 Диалоговое окно «Ввод исходных данных»

77 Если в документации отсутствует назначенный срок службы (ресурс) диагностируемых технических устройств, то принимается срок эксплуатации аналогичного технического устройства. Сроки службы (ресурс) вновь создаваемых технических устройств устанавливаются в проектноконструкторской документации [3]. Рисунок 2 Диалоговое окно «Результаты оценки остаточного ресурса» При окончании срока эксплуатации, установленного в нормативной, конструкторской и эксплуатационной документации, дальнейшая эксплуатация машин и оборудования промышленных предприятий, без проведения экспертизы и работ по продлению срока безопасной эксплуатации не допускается. В связи с этим, использование компьютерной программы для ЭВМ, позволяющей оценивать остаточный ресурс машин и оборудования, позволит повысить эффективность эксплуатационной работы промышленных предприятий в соответствие с требованиями промышленной безопасности. Литературные источники: 1. РД Методические указания. Прогнозирование остаточного ресурса оборудования по изменению параметров его технического состояния при эксплуатации. 2. ГОСТ Межгосударственный стандарт. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. 3. Методические рекомендации по проведению экспертизы промышленной безопасности. Согласован приказом Комитета по государственному контролю за чрезвычайными ситуациями и промышленной безопасностью от г. 15. Астана-2010 г. Қоқаев Ө.Ш., Әліпбаев Ж.Р., Тасжүрекова Ж. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті, Тараз, Қазақстан АВТОМОБИЛЬ-ЖОЛ КЕШЕНІНІҢ ДАМУЫ ЖӘНЕ ОНЫҢ ЭКОЛОГИЯЛЫҚ мәселелері Автомобиль-жол кешенінің (АЖК) дамуының өзекті мәселелерінің бірі оның қоршаған ортаға әсері, соның ішінде, АЖК-ның қоршаған ортаға кері әсерін азайту болып табылады. Сол себептен АЖК жүйелерінің даму пропорцияларын негіздеу мәселесін экологтармен барынша 77

78 толық зерттелген қоршаған орта элементі ретінде қабылданатын атмосфералық ауаға АЖК-нің зиянды әсерін төмендету тұрғысынан қарастырады. Осы тұрғыдан қарастырғанда, АЖК қызметі мен дамуының тиімділігінің жалпы көрсеткіші ретінде АЖК жүйесін тұйықтайтын автомобиль көлігінің жұмысы салдарынан туындаған экологиялық-экономикалық шығын алынады. Автомобиль көлігінің атмосфераны ластауы салдарынан туындаған бұл шығын АЖК даму пропорцияларын негіздеу мәселесі шешілгеннен соң өзінің мүмкін минимальді мәніне ұмтылуы тиіс. Басқаша айтқанда, бұл мәселені шешу нәтижесі экологиялық-экономикалық шығынды төмендетуге мүмкіндік беретін АЖК-ның пропорцияларын негіздеу сапасын жақсартудың бағытын көрсетуге тиіс. Сөз жоқ, АЖК қызметі мен дамуының тиімділігіне мұндай тұрғыдан келу пропорциялардың тек экологиялық-экономикалық тиімділігін бағалауға ғана мүмкіндік береді, яғни өте «тар», шектеулі бағыт болып келеді. Дегенмен де, бұл бағыт дұрыс бағыт деп саналады, себебі тиімділіктің мүмкін критерийлерінің бірі бойынша АЖК-ны тиімді ету жағдайларын туғызады. Оның көмегімен алынған экологиялықэкономикалық тиімділіктің бағасы жалпы экономикалық тиімділік бағасына кіруі мүмкін. Бұл, сәйкесінше, жалпы бағаның сапасын жоғарылатады. АЖК-дағы кешеннің ішкі элементтерін бір-бірімен байланыстыратын, сонымен қатар бүкіл кешенді сыртқы ортамен байланыстыратын әртүрлі пропорциялар тиімді деңгейде болуы қажет. Олардың біріншілерін «жеке», ал екіншілерін «ортақ» пропорциялар деп атауға болады. Соңғылары АЖК дамуының тиімділік деңгейін әлеуметтік-транспорттық қажеттіліктер максимальді қанағаттандырылатындай және олардың сапасы жоғары болатындай етіп қамтамасыз етуі тиіс. Сөз жоқ, мұндай деңгейді қамтамасыз етуде жеке пропорциялар, соның ішінде автомобиль көлігінің қозғалыс паркінің көлемі мен мемлекет аймақтарының автомобиль жолдары жүйесі арасындағы қатынас маңызды рөл атқарады. Басқаша айтқанда, аталған пропорциялардың барлығы бір-бірімен өзара байланысқан болуы керек, тек сол жағдайда ғана АЖК тиімді қызмет етеді. Экологиялық тұрғыдан қарастырылып отырған АЖК-ның даму пропорцияларын негіздеу зерттеліп отырған мәселені «макробағытпен қарастыратынын», яғни сұрақтың аймақтық деңгейде зерттеуін көздейтінін айта кеткен жөн. АЖК-ның қоршаған ортаға әсер ету мәселесін мұндай тұрғыдан қарастырудың альтернативасы «микробағытпен қарастыру» болып табылады. Бұл бағыт мәселені қоршаған ортаға әсер ету нысаны есебінде, сәйкесінше көлік ағыны қозғалатын автомобильді жол бөлшегін зерттеу нысаны ретінде қарастыруды көздейді. Зерттеу нысаны АЖК пропорциясы болғанда, мұндай бағыт қолданылмайды, себебі бұл бағыт пропорцияларды қабылдауға мүмкіндік бермейді. Бірақ, кей жағдайларда, мысалы, қоршаған ортаға әртүрлі қоғамдық-территориалды ұйымдардың немесе жол қозғалысы ұйымдарының әртүрлі жүйелерінің әсерін зерттегенде, микробағыт қабылданатын шешімдердің әлдеқайда жоғары нақтылығын қамтамасыз ете алады. АЖК-ның даму пропорцияларын негіздеу мәселесі кешенде қалыптасатын көптеген қатынастарды қарастыратынын ескерсек, бұл мәселені сипаттау өзара байланысқан көрсеткіштер жүйесі көмегімен жүзеге асатынын айтуға болады. Бұл жүйеге кіріспе ретінде кешенге қатысты сыртқы ортаның сипаттамалары алынуы керек, олар аймақтық-шаруашылық салаларының материалдық көрсеткіштері қызметін атқарады. Мұндай салалардың негізгі тобын өнеркәсіп, ауыл шаруашылығы және құрылыс құрайды. Осы салалар қоғамның көліктік сұраныстарының үлкен бөлігін қалыптастырады. АЖК-ның даму пропорцияларын негіздеу мәселесінің көрсеткіштері жүйесінің қорытындысы ретінде кешеннің қоршаған ортаға (атмосфералық ауаға) тигізетін экологиялық-экономикалық шығыны қабылданады. Яғни қарастырылып отырған мәселе ауқымында, аталған жүйенің нәтижелік көрсеткіші ретінде аймақтық автокөлік құралдарының жанармай шығыны алынуы тиіс. АЖК даму пропорцияларын негіздеу мәселесі бұл экологиялық-экономикалық тұрғыдан қарағанда кешеннің тиімді жағдайын анықтау мәселесі болып келеді. Оның әр жағдайы АЖКның белгілі бір уақыт бөлігіндегі сипаттамасын білдіреді. Бұл жерде қозғалыс паркінің дамуы мен автомобиль жолдары жүйесінің деңгейлері арасындағы пропорция зерттелетіндіктен, мәселе қаралатын уақыт аралығында күнтізбелік жыл қабылдануы тиіс. Мұндай масштабқа статикалық есеп жүйесінде автомобиль көлігінің қозғалыс паркі мен автомобиль жолдары жүйесі бойында болатын өзгерістердің жылдық қорытындысы ретінде тіркелетіндігі негіз болып отыр. 78

79 Сонымен, АЖК дамуының пропорцияларын негіздеу мәселесі көрсеткіштері жүйесінің қорытындысы болып «жылдық жанармай шығыны» алынуы тиіс. Бұл жүк автомобильдері, автобустар, жеңіл автомобильдер және мотоциклдер секілді барлық көлік құралдары шығындайтын жанармай мөлшері болуы керек. Бірақ та, әдістемелік тұрғыдан қарағанда (АЖК даму пропорцияларын негіздеу әдістемесін құрастыру кезінде) автокөлік құралдарының аймақтық паркін жоғарыда аталған құралдардың кейбірінен, тіпті бір тобынан шектеу үлкен қателік деп саналмайды. Қарастырылатын мәселенің көрсеткіштер жүйесіне автомобиль көлігінің бір тобының сипаттамасын енгізу оған басқа топ сипаттамасын қосу әдісінен ерекшеленбейді деп айтуға болады. Сонымен қатар, көлік ағындағы құралдардың әртүрлі топтары өлшемдерінің арасында статистикалық өзара байланыс бар екенін естен шығармаған жөн. Мұндай байланыстар автомобиль жолдардағы қозғалыстың құрамы мен үздіксіздігін талдау кезінде байқалған. Осы байланыстарды есепке ала отырып, қарастырылып отырған мәселенің көрсеткіштер жүйесіне қосымша көлік құралының кез-келген тобын енгізуге болатындығын айта аламыз. Қоршаған ортаға тек аймақта жұмыс істейтін автокөлік құралдары ғана емес, сонымен қатар жол-жөнекей өтетін автокөлік құралдары да зиянды әсерін тигізеді. Транзитті автомобильдердің қозғалыс көлемі бұл аймақтың шаруашылық даму деңгейіне, сонымен бірге басқа көршілес аймақтардағы өндірістің концентрациясына, мамандануына және кооперирлануына тәуелді болып келеді. Бірақ та, транзиттік көлік ағыны аймақтың жол жүйесінің дамуына қосымша талаптар қояды. Осыған байланысты АЖК даму пропорцияларын негіздеу мәселесінде ішкі-аймақтық ағын сияқты бұл ағынды да ескеру қажет. Қолданылған әдебиеттер тізімі: 1. Иносэ Х.,Хама Т.Управление дорожным движением.-м.:транспорт,1983,248 б. 2. Матвеев Ю.А. и др.прогнозирование и управление экологической безопасностью при реализации сложных технических проектов.-м.:издательство МАИ,2005. Қоқаев Ө.Ш., Әліпбаев Ж.Р., Бегалиева Д.М. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті, Тараз, Қазақстан Тараз қаласының АВТОМОБИЛЬ-ЖОЛ КЕШЕНІ ЖӘНЕ ОНЫҢ қала ЭКОЛОГИЯСЫНА ӘСЕРІн зерттеу Соңғы жылдары Жамбыл облысының автомобиль-жол кешенінің (АЖК) қарқынды дамуы атмосфералық ауаның, судың, топырақтың ластануына, шу мен дірілдің көбеюіне, жердің сужылулық режимінің бұзылуына әкеліп соқты. АЖК-ның өзара әсерлесетін элементтерінің біріне қызметі әлеуметтік өндіріс пен оны орналастыру нәтижелеріне тікелей тәуелді болып келетін автомобиль көлігі жатады. Автомобиль парктерінің жаппай көбеюі экологиялық проблемалардың шиеленісуіне әкелетіні белгілі. Бұл мәселелер автокөліктердің орташа жасының жоғары болуынан, пайдалануда жүрген автомобильдердің техникалық-пайдалану көрсеткіштерінің төмендігінен қиындай түсті. Бұл жағдай жанармай шығындалуына және атмосфераға ластаушы заттардың көптеп тасталуына әкеп соғады. Көлік құралдарының қарқынды ескіруі жалпы автомобиль көлігінің негізгі өндірістік қорының тозуының 75 %-ын құрайды. Соңғы жылдардағы әлемнің ірі қалаларының ластануының 80 %-ын автокөлікпен ластану құрайды (Тараз қаласында 58%). Тараз қаласының бір тұрғынына шаққандағы ластаушы заттардың жылдық орташа көрсеткіші 105 кг/жыл болып келеді. Іштен жану қозғалтқыштарының пайда болғанынан бастап өндіріс құрылымы, технологиясы және автомобиль қозғалтқыштарын пайдалану біртіндеп дамуда, соңғы уақытта бұл үрдіс бәсеңдеген жоқ, керісінше, қарқыны күшейе түсті. Мұның екі себебі бар. Бір жағынан, сапалы, қолайлы динамикалық автомобильдерге деген жоғары тұтынушылық сұраныс, энергетикалық дағдарыс, автокөлік құралдарында жанармайды үнемдеу талаптарының қатаңдануы, 79

80 пайдаланылған газдардағы улы заттарды қатаң заңмен реттеу сияқты әлеуметтік факторлар өте қатты әсер етті. Екінші жағынан, іштен жану қозғалтқышының дамуына қазіргі заманғы ғылыми әдістердің, электроника мен жаңа материалдардың кең қолданыс табуы негізінде жасалған жоғары технологиялар аймағындағы жетістіктер әсер етті. Іштен жану қозғалтқышындағы пайдаланылған газдың құрамында 500-ден астам компоненттер бар. Олардың өмір сүру ұзақтығы бірнеше минуттан 4-5 жылға дейін созылуы мүмкін. Автомобиль көлігінің атмосфераны ластауы көбінесе пайдаланылған газдардың автомобильді қозғалтқыштың шығару жүйесі арқылы өтуі кезінде, сонымен қатар кейбір жағдайларда қозғалтқыш картерінің желдеткіш жүйесі арқылы өтетін картерлік газдар есебінен және жанармаймен толтыру кезінде, пайдалану үрдісінде қозғалтқыштың (бактың, карбюратордың, сүзгіштің, құбыр тізбектерінің) қоректендіру жүйесінен бензиннің көмірсутегілік булануы есебінен болады. Бензинді қозғалтқышты автомобильдің пайдаланған газының улы компоненттеріне көміртегі оксиді, азот оксиді, көмірсутегі және күкірттік қоспалар жатады. Бір автомобиль жылына пайдаланған газбен бірге шамамен 800 кг улы газ, 40 кг азот оксиді және 200 кг жуық әртүрлі көмірсутектер шығарады. Қазіргі танда пайдаланған газдарды жою мен улылықты төмендетуге көп көңіл бөлінуде және бұл бағытта ғылыми-зерттеу жұмыстары мен техникалық бағдарламалар жасалуда. Оңтүстік аймақтың өндірістік-автокөлік кешенінің қызметі мен даму үрдістерін статистикалық талдау облыстың басқа қалаларымен салыстырғанда Тараз қаласында өнеркәсіптің өте тез қарқынмен дамып жатқанын көрсетті. Мұны сызықтық трендтерге қатысты регрессия коэффициентті көрсетеді. Дегенмен, АЖК-ның даму пропорцияларын негіздеу үшін автомобиль көлігі қызметтерін өндірістік қажеттілік есебінен, тек қана сызықтық тренд көрсеткіштерімен шектелмеуі керек. Жамбыл облысының жол көше тораптарындағы АЖК даму пропорцияларын негіздеу әдістемесімен тәжірибелер жасалды. Әр серияда бес тәжірибеден жүзеге асырылды. Тәжірибенің бір сериясының екінші сериядан айырмашылығы автомобиль жолдары жүйесінің тығыздығы (АЖТ) немесе автомобильдің орташа жүккөтергіштігі (АОЖ) сияқты бастапқы көрсеткіштерді өзгерту арқылы қамтамасыз етілді. Серия ішіндегі тәжірибелер бірбіріне қозғалыс құрамның пайдаланылуының үздіксіздігімен, яғни КПК ( «келісілген» жүк автокөліктері паркін пайдалану коэффициенті) және СПК («сағаттық» жүк автотранспорты паркін пайдалану коэффициенті) арқылы ерекшеленеді. Өткізілген есептерге негізделіп келесідей қорытындылар алынды: 1. Автомобиль жолдары тығыздығының өсуі автомобиль көлігінің атмосфералық ауаға тигізетін әсерінен туындайтын экологиялық шығынның төмендеуіне әкеп соғады: Жамбыл және Төле би даңғылдарындағы жолдар тығыздығы 5,25 %-ке өскенде, экологиялық шығын 0,5 % төмендеді. Яғни, экологиялық шығынды 1% төмендету үшін жол жүйесі тығыздығын 10,4 %-ке арттыру керек. Төмен АЖТ көрсеткіші байқалатын Сәтбаев көшесінің жолдарында АЖТ-ның 16,2%-ке өсуі шығынның 40,5% төмендеуіне әкелді, көрініп тұрғандай, жолдың шығынын 1% азайту үшін жүйе тығыздығын не бары 0,4 %-ке жоғарылатса болғаны. Бұдан автомобиль жолдары жүйесінің тығыздығы тығыздық жоғары болғанға қарағанда АЖТ көрсеткішін арттыру экологиялық жағынан тиімдірек екенін көреміз. 2. Қарастырылып отырған көшелерге автомобильдің орташа жүккөтергіштігін арттыру экологиялық тұрғыдан тиімді емес, себебі ол экологиялық шығынның өсуіне ықпалын тигізеді. Жамбыл және Төле би даңғылдарында бұл көрсеткіштің 25,7 %-ке өсуі шығынның 55,3 %-ке артуына әкеп соқты, яғни жүккөтергіштің әрбір қосылған 1 %-і қоршаған ортаға 2,1 % қосымша зиян алып келеді. Сәтбаев көшесінде қосылған жүккөтергіштікке 2,6 % қосымша шығын сәйкес келеді. Бұл төмен тығыздықты көшелерде жоғары тығыздықты көшелерге қарағанда автомобильдің орташа жүккөтергіштігінің өсуі үлкен экологиялық шығындарға әкеп соғатынын көрсетеді. 3. Бір көшедегі автомобиль көлігінің жолаушы-айналымы жылдар бойынша өзгеруіне қарамастан барлық есептік тәжірибелерде тұрақты болып қалады. Бұл бұрын жасалған (мәселені ақпаратпен қамтамасыз ету кезінде) жолаушы автокөлігінің көліктік жұмыс көлемінің жоғары тұрақтылығы туралы қорытындыға сәйкес келеді (автомобиль жолдары жүйесінің тығыздығы өзгергенде автобустардың бағыттық жүйесі бірден емес, жалғасатын сатылар арқылы өзгереді). 80

81 4. Жасалған тәжірибелер мен алынған нәтижелерді статистикалық талдау нәтижесінде экологиялық шығынның автокөліктің атмосфералық ауаға зиянды әсеріне статистикалық тәуелділігі алынды. Қолданылған әдебиеттер тізімі: 1. Экологическая безопасность транспортных потоков / Под ред. А.Б.Дьякова М.:Транспорт, с. 2. Денисов В.В. и др. Экология города.- М.: Изд.центр «МарТ»,2008 Аукажиева Жанар Муратовна, Мусанова Мадина КазНТУ имени К.И.Сатпаева, Алматы, Казахстан СИСТЕМНО-ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ МЕСТНОСТИ Проблема разработки (или усовершенствования) математических моделей, адекватных и оптимальных для конкретной отрасли производства, тесно связана с понятием «системное моделирование», концепции и методы которого служат теоретико-методологической основой эффективности процесса моделирования в целом. Оно является одним из наиболее интегрированных научных направлений в науке. Идея создания универсальной в единственном числе оптимальной супермодели поскольку пока не осуществляется, системное моделирование остается самым прогрессивным и мощным средством системологии на сегодня и в перспективе. В системном моделировании открываются широкие возможности для применения композиционного подхода. Его главные отличия от системы моделей состоят в следующем. Во-первых, локальные критерии оптимальности отражают внутренние процессы подсистемы, а не выводятся из глобального критерия; во-вторых, эти локальные критерии априорно не сводятся в глобальный критерий оптимальности. Подсистемы ориентируются на собственные интересы, но предусматривается обязательная согласованность их интересов, включая интересы центральной подсистемы, т.е. осуществляется оптимальное сочетание интересов подсистем. Важным классом моделей композиционного типа являются модели взаимодействия подсистем с локальными критериями оптимальности, в которых оптимум получается в результате согласования интересов. Системно-информационное моделирование является прогрессивным шагом (механизмом) в пути концептуально-методологического развития слияния системного моделирования с информационными моделями. Системно-информационную модель местности следует понимать как искусственно создаваемый (человеком) объект топографического поля местности, который воспроизводит этот изучаемый натурный объект так, что его изучение способно давать новую информацию об этом объекте. Поскольку моделирование есть особая форма осреднения, эта модель обеспечивает возможность исследования некоторых свойств системы не непосредственно, а опосредованно. Это достигается путем изучения других, более доступных для исследования создаваемой системноинформационной модели, сходной с натурным объектом (оригиналом) топографическим полем земной поверхности. Название системно-информационная модель местности «СИММ» объединяет характерные геометрические и структурные особенности, присущие топографо-геодезическим и другим геометрическим моделям. Сущность этого модельного термина содержит принципы аналогии, определенно подтверждающих тесную связь ее с известными моделями такими как: графоаналитическими, горно-геометрическими, топографическими, аналитическими, графическими, структурными моделями. При этом следует отметить, что системно-информационное исследование не состоит в противоречии с чисто аналитическими и другими традиционными математическими методами исследования, а наоборот, обеспечивает полноту охвата прогрессивных подходов и методов, создания геометрического и структурного образа в единое системно-информационное структурно-геометрическое целое. Под системно-информационной моделью топографического поля местности следует понимать «единую целостную структуру с единым целевым ориентиром, комплексированную из систем различных моделей, выбранных исходя из объективной со- 81

82 вокупности их воздействий на эффективность моделирования (местности), обеспечивающую полноту, достоверность и оптимальность преобразования для достижения поставленной цели». В основу построения системы моделей, используемых при системно-информационном моделировании местности положен композиционный подход. В качестве условий, описывающих функционирование отдельных подсистем системно-информационной модели местности принимаются характерные особенности (закономерности, тенденции, способы, технологии и т.д.) отдельных моделей, входящих в состав этой системы моделей. Эти особенности вытекают из назначения и функций каждой модели и формируются исходя из поставленной цели системного моделирования местности. В качестве координирующих условий, связывающих моделей (подсистем), входящих в состав системно-информационной модели, принимаются регуляционные механизмы, регулирующие взаимодействия между этими моделями, основанных на концепции и цели системного моделирования местности. В них учитываются информационные, параметрические и структурные связи, целенаправленность и значимость действия их, выявляемого в ходе системного направленного ориентирования процесса моделирования местности. В процессе формирования структуры природно-искусственной системы «топографический массив местности», имеет место сопряжения двух подсистем, сопровождающиеся переходом статистических и геометрических представлений к динамическим информациям, связанным с прикладным применением результатов моделирования по их назначениям. В результате системно-информационного моделирования на статичном уровне осуществляется преобразование относительного разнообразия присущего для местности, которое отображается в научно-производственной динамичной форме с помощью системы графоаналитических моделей. Системно-информационная модель местности как одна из вариантов системного моделирования в целом, носит искусственный характер, что вытекает из целенаправленности ее функционирования, управляемого человеком. Это значит, в ней может быть решено конечное множество задач с определенной точностью обеспечения достижения поставленной цели. Поэтому в создаваемой системно-информационной модели стержневым моментом является связь информации с целями модели. При этом следует различать цели состава, структуры и свойства, по оценкам которых появляется возможность определения иерархии функционирования изучаемой модели. Описание системно-информационной модели местности следует проводить в трех этих разрезах: состава, структуры и свойства. Под информационным составом системно-информационной модели местности будем понимать состав иерархии задач, типы целей, качественные формы проявления и формы преобразования информации. Информационная структура включает структуры методических механизмов, переработки, преобразования и передачи информации всей модели, а также различные формы отношений между подсистемами. К информационным свойствам относятся оценки особенности функционирования модели в отношении заданных целей; ценность и стоимость (эффективность) информации; преобразующие динамические характеристики процессов преобразования информации. При этом состав, структура и свойства информационного массива модели ориентируются и регулируются исходя из задач, предназначенных для каждого из них при моделировании. Они могут совершенствоваться и разбиваться в ходе модельных операций. Таким образом, функционирование системно-информационной модели основывается на поставленных задачах для моделирования объекта и имеет иерархическую форму, что вытекает из особенности объекта. Для обоснования структуры системно-информационной модели были выделены высшие, средние и низшие уровни иерархии ее функционирования (развития). На высшем и среднем уровне размещены элементы с выделением взаимосвязи их между собой, а на низший уровень иерархии представлены участками технологических процессов моделирования и ее реализации. Наряду с ними использованы градации ее по видам исполнительного обеспечения цели (задачи), узлов и отдельных информационных элементов, для которых присущи преобразовательные функций, а также учитываются вещественные, экономические и информационные аспекты выполняемых задач и исследуемых процессов. Структура предлагаемой системно-информационной модели местности состоит из трех основных уровней. Центральное место отведено базовой основе, в состав которого входит 6 от- 82

83 дельных компонентов (этапов): качественное описание, включая концептуальные основы (подхода) к формированию замысла и логической структуры модели; назначение, цель (задачи) и общий диапазон функционирования модели; выявление характера связей между целевыми задачами (или назначениями); технология создания информационного массива местности (виды и способы съемочных работ, инструменты и т.д.); описание параметров съемок (геодезические основы, масштабы густоты и количества измерительных точек и т.д.). Медведев Е.И., Молчанов В. П. Дальневосточный геологический институт ДВО РАН, Владивосток, Россия САМОРОДНОЕ ЗОЛОТО АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ УГЛЕНОСНЫХ ВПАДИН ЮГА ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА В последнее время пристальное внимание уделяется изучению благородных металлов в высокоуглеродистых породах. Одним из таких, объектов являются Угленосные Вадины Павловского, буроугольного месторождения, расположенного на юге Приморского края. В геологическом строении месторождения принимают участие верхнепалеозойские гранитоиды, кайнозойские отложения, литологические отложения неогенового и четвертичного возраста. Бурые угли дислоцированы в слабосцементированных песчаниках (с аутигенными вивианитом и сидеритом) и в аргиллитах павловской свиты. Угленосная пачка залегает на гравеллитах и песчаниках и перекрывается аргиллитами и алевролитами. Отложения павловской свиты лежат на палеозойских эффузивах терригенных породах, известняках, гранитоидах, и с размывом перекрываются терригенными образованиями суйфунской свиты. Последнюю слагают песчано-галечно-гравийные отложения с линзами глин общей мощностью до 240 м. Четвертичные отложения - глины, пески с галькой залегают с незначительным угловым несогласием на породах неогенового возраста. Мощность их колеблется от 2-3 до 20 м, составляя в среднем 9,0 м. В целом разрез аллювиальных отложений представлен слоями в следующем виде (сверху вниз): 1 Глины полиминеральные, легкоплавкие. Мощность м. 2. Ил (линзовидное залегание) мощность 0,2-1,5 м. 3. Пески полевошпатово-кварцевые, илистые средне и крупно-зернистые. Мощность 4,0-8,0 м. 4. Галечники и песчано-галечниковые отложения, значительно илистые. Мощность 2,0-4,0 м. Полученные нами геохимические данные (табл. 1) свидетельствуют о резко (в раз по отношению к фону) повышенных содержаниях благородных металлов (БМ) в рыхлых породах Павловского разреза. Табл. 1 Содержание БМ (г/т) в рыхлых отложениях Павловского месторождения угля., пробы Порода Au Pt Pd Au+Pt+Pd 1 песок 0,01 0,18-0,19 2 песок 0,02 0,19-0,21 2а песок 0,02 0,29-0,31 3 песок 0,33 0,37 0,08 0,78 3а песок 0,09 0,48-0,57 4а песок 0,09 0,08-0,17 4б песок 0,05 0,03-0,08 4в глина 0,08 0,22-0,3 4г ил 0,39 0,31 0,22 0,92 5 глина 1,5 0,2-1,6 6 глина 0,14 0,4 0,13 0,67 7 угл. глина 1,0 0,1 1,2 2,3 83

84 Минералого-геохимические исследования проводились оптическим, химическим, рентгенодифракционным и локально-спектральным анализами. Для определения содержаний золота использовался нейтронно-активационный метод. Облучение проб (растворов и твердых образцов) проводилось с применением источника нейтронов на основе Cf Изменение активности облученных проб проводилось на гамма-спектрометре с полупроводником Ge (Li) детектором. Для выявления полного спектра полезных компонентов применялись количественный (11 элементов) и полуколичественный (22 элемента) спектральные анализы. Диагностика минералов осуществлялись методами сканирующей электронной микроскопии (ЕVO-50) и локального микроспектрального анализа (JEOL 8100). В задачи исследований входило изучение форм нахождения золота в породах вскрыши угольных пластов Павловского месторождения. Для этого в пределах техногенных скоплений производился отбор крупнообъемных проб рыхлых пород (весом до кг). Материал проб в лабораторных условиях проходил стадии расситовки, гравитационного обогащения с использованием технических средств, вплоть до концентрационного стола. Затем из полученного концентрата на серийных магнитном и электромагнитном сепараторах выделялись минералы магнитной, электромагнитной и неэлектромагнитной фракций. Основу электромагнитной фракции, составляющую большую часть тяжелой фракции шлиха, составляет ильменит. Неэлектромагнитная фракция в сущности представляет собой смесь эпидота, рутила, анатаза, граната, а также касситерита, пирита, самородных металлов (Au, Pt, Pd, Cu, Fe, Pb) и интерметаллидов (Cu-Sn, Fe-Cr, Au-Pd, Au-Pd-Ni, Au-Cu -Hg). Значительные объемы опробования рыхлых отложений позволили получить весьма представительную выборку частиц благородных металлов для исследований. При этом было установлено, что благороднометальная минерализация, присутствующая в породах вскрыши угольных пластов, характеризуется многообразием форм выделения в виде самородных элементов, твердых растворах и интерметаллических соединений. По особенностям химизма все исследованные образцы можно разделить на две группы. В первую из них, серебристую, входят частицы золота пробностью свыше 900. Вторая группа объединяет различные по составу соединения золота и металлов платиновой группы (Au-Pd, Au-Pd-Ni, Pt-Pd). Анализ морфологических особенностей зерен золота первой группы показывает, что преимущественным развитием пользуются чешуйчатые и тороидальные частицы реже (рис. 1). Рис. 1 Морфология частиц золота пород вскрыши угольных пластов. а, в, - пластинчатое; б, г - тороидальное. 84

85 Реже отмечаются комковидные зена. В гранулометрическом составе золотин преобладают мелкие и тонкие классы. Изредка отмечается золото средней крупности. Распределение частиц (рис. 3) одномодальное с максимумом в интервале (+0,1-0,25 мм) Окатанность золотин довольно высокая. Нередко наблюдаются полуокатанные и неокатанные частицы. Признаки механического истирания обычно выражены плохо Частота встречаемости, % <0,1 0,1-0,2 5 0,2 5-0,5 0,5-1,0 1,0-2,0 Размер (мм) Рис.3 Распределение самородного золота по классам крупности. По результатам микрозондового анализа частиц металла выясняется, что среди элементовпримесей доминируют серебро, медь и ртуть, хотя зачастую содержания золота достигают 100%. Серебро достигает в отдельных случаях мас.%, медь и ртуть до 1,0 мас.%. Среди обособлений второй группы довольно широко распространены частицы палладистого золота (Au-Pd). Размер их редко превышает 0,1 мкм. В отдельных случаях отмечаются небольшие выделения интерметаллидов золота, палладия и никеля (Au-Pd-Ni), состав их варьируется в широких пределах. Присутствие золото-палладиевых и золото-палладий-никелевых соединений позволяет предполагать о мантийном источнике рудоносного флюида, участвовавшего в их формировании. В пользу этого предположения может послужить обнаружение [3, 4] на поверхности зерен алмазов пленки золото-палладиевого состава. К редким находкам относится небольшие зерна самородных платины и палладия. Авторами [6] в делювиальных и аллювиальных отложениях Фадеевского узла, расположенного вблизи от изученного объекта, обнаружено шлиховая ассоциация ильменита с киноварью, Pd, Cu, Hg содержащим золотом, платиноидами, самородными металлами (Pb, Fe, Cu, Zn), интерметаллическими соединениями (Pb-Sn, Fe-Cr) - практически тот же спектр минералов, что и в тяжелой фракции пород вскрыши Павловского месторождения Для объяснения причин появления благороднометальной минерализации в породах вскрыши угольных пластов предлагается рассмотреть гипогенную модель. Она основана на предположении об эндогенной природе ассоциации ильменита с золотом, палладием и платиной, пространственно совпадающей с глубинными (мантийного заложения) разломами, по которым осуществлялась дегазация жидкого ядра Земли. Рядом исследователей установлено [8, 9], что формирование самородных металлов и интерметаллидов в зонах глубинных разломов тесно связано с особенностями развития магматических процессов и флюидного режима и сопряжено с эндогенным рудообразованием. В пределах различных структур земной коры выявляются различные ассоциации самородных металлов и интерметаллидов широкого спектра, в которые входят, кроме золота, палладия и платины, Fe, Ni, Co, Cr, Mn, Pb, Zn, Cd, Sb, Cu, Sn, Bi, Al, C, оксиды, нитриды и цианиды металлов, купростибит, теллурическое Fe, цинкистая Cu и др. По-видимому, по участкам проявления минералов золото-палладиевого состава можно распознавать разломы глубинного заложения, используемые в качестве путей движения металлоносных флюидов. В таком случае, находка соединений Au-Pd и Au-Cu-Hg в рыхлых отложениях Павловского месторождения и Фадеевского узла можно рассматривать, как свидетельство 85

86 глубинной дегазации Земли, проявляющейся в процессе тектоно-магматической активизации в осадочном чехле окраины Ханкайского террейна. Значительный интерес представляет факт обнаружения в вскрышных породах тороидов золота (мелких хорошо окатанных округлых частиц). Согласно представлениям [10], золото такой формы имеет эоловую природу. Оно характеризуется специфичным бугорчато-ямочным рельефом поверхности и пленочно-пористым строением, обусловленным механизмом его формирования стохастической бомбардировкой (микроковкой) золота песчаными частицами под действием ветра. Механизм появления специфичного золота с повторными пластическими и разрывными деформациями может быть и иной. По мнению [7], тороидальное золото образуется в результате осаждения на геохимических барьерах (глинистые породы, гидроокислы железа и др.). Так, в Республике Коми похожее золото встречается в аллювиальных четвертичных осадках Сысольской впадины и песчано-гравийных отложениях дна озера Тыдвад [1, 2], на Урале в мезазойско-кайнозойских отложениях Верхнекамской впадины [7]. Эоловое золото обнаружено и в россыпях европейской части России [11]. Элементы такого рельефа и строения видны и у многих изученных нами частиц золота. Появление золота тороидального облика, вероятно, можно рассматривать как свидетельство длительной флюидной дегазации Земли по зонам глубинных разломов, проявляющейся в процессе тектоно-магматической активизации в осадочном чехле Ханкайского террейна и его окраин [5]. Литература: Глухов Ю.В., Лютоев В.П., Филиппов Н.В. и др. Золото аллювиальные отложения юга Республики Коми // Сыктывкарский минералогический сборник. 32. Сыктывкар С Глухов Ю.В., Бушенев А.А., Филиппов В.Н. и др. Золото озера Тыдвад тороидального облика // Геология и минеральные ресурсы европейского Северо-Востока России, Сыктывкар Т. 2., С Макеев А.Б., Дудар В.А. Минералогия алмазов Тимана. СПб.: Наука, с. Макеев А.Б., Осовицкий Б.М., Черепанов Е.Н. и др. Кристаллография и состав минералов-спутников месторождений алмаза Рассольнинское и Волынка (Полюдов кряж, Пермская область) // Геология рудных месторождений Т С Молчанов В.П., Ханчук А.И., Медведев Е. И. Плюснина Находки наноструктур природного ртутистого золота на поверхности кристаллов ильменита Фадеевского рудно-россыпного узла // ДАН, Т С Молчанов В.П., Ханчук А.И., Медведев Е. И. Плюснина Уникальная ассоциация природной амальгамы золота, киновари, самородных металлов и карбидов фадеевского рудно-россыпного узла, приморье // ДАН, Т С Наумов В.А., Илалтдинов И.Я, Осовецкий Б.М. и др. Золото Верхнекамской впадины // Кудымкар.: Коми- Пермяцкое книжное издательство, с. Озерова Н.А. Ртуть и эндогенное образование. М.: Наука с. Середин В.В. Au-PGE минерализация на территории Павловского буроугольного месторождения Приморья // Геология рудных месторождений С Филлипов В.Е., Никифорова З.С. Формирование золота при воздействии эоловых процессов. Новосибирск: Наука с. Nikiforova Z.S. Problems of the formation of Eolian Gold Placers on the East European Platform // Lithology and Mineral Resources, Vol Pp Е.Б. Утепов, М.К. Малгаждарова, А.Т.Мадижанова, Ш.Б.Егемова КазНТУ имени К.И.Сатпаева, Алматы, Казахстан ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕМПФИРУЮЩИХ СВОЙСТВ ЧУГУНОВ Бурное развитие науки и техники, рост мощностей и скоростей работы машин и механизмов приводят к наибольшему усилению шумов и вибраций, являющихся одними из основных факторов, определяющих условия труда и отдыха. В настоящее время шум стоит на одном из первых мест по значимости среди факторов загрязнения окружающей среды, после загрязнении воздушной среды. Согласно исследованиям, уровень шума воздействующего на человека удваивается каждые 10 лет [1]. 86

87 Проблема шума является одной из острейших проблем развития современной цивилизации. Неблагоприятное акустическое воздействие в той или иной мере ощущает почти каждый второй житель нашей планеты [2]. И сейчас акустическое загрязнение среды оказывает на человека не меньшее влияние, чем разрушение озонового слоя или кислотные дожди. Источником шума является любой процесс, вызывающий местное изменение давления или механические колебания в твердых, жидких или газообразных средах. Действие его на организм человека связано главным образом с применением нового, высокопроизводительного оборудования, с механизацией и автоматизацией трудовых процессов: переходом на большие скорости при эксплуатации различных станков и агрегатов. Источниками шума могут быть двигатели, насосы, компрессоры, турбины, пневматические и электрические инструменты, молоты, дробилки, станки, центрифуги, бункеры и прочие установки, имеющие движущиеся детали. Кроме того, за последние годы в связи со значительным развитием городского транспорта возросла интенсивность шума и в быту, поэтому как неблагоприятный фактор он приобрел большое социальное значение. Обзор современных работ показывает, что шум в окружающей среде это очень большая проблема [3, 4]. Уровень звуковой мощности горно-металлургического оборудования, генерирующего ударный шум, характеризуется величинами, приведенными в таблице 1 [5]. Таблица 1 Уровни звукового давления горно-металлургического оборудования [5] Уровни звукового давления, дб, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц Наименование оборудования Уровень звука, дба Допустимые уровни звукового давления на рабочих местах Молотковая дробилка ДР Дробилка четырехвалковая (УЗТМ) Инерционный грохот коксовый Пластинчатый конвейер Молот поковочный (Q=5 т) Участок штамповки труб Горная промышленность Погрузочная машина Одной из поставленных задач работы является разработка новых демпфирующих металлических материалов на основе железа. В связи с этим путем добавления легирующих элементов (хрома) в химический состав стандартных серых чугунов были получены новые чугуны с повышенными демпфирующими свойствами. Принципы легирования сплавов в работе основа- 87

88 ны на изучении диаграмм состояния Fe-C, Fe-Cr. Диаграммы состояния определяют в условиях равновесия фазовый состав сплава в зависимости от температуры и концентрации компонентов и позволяют качественно характеризовать многие физико-химические, механические и технологические свойства сплавов. В качестве объекта исследования выбраны серые чугуны, потому что почти 95 % чугунных отливок, производящих в СНГ, изготавливают из серого чугуна. Это объясняется тем, что серый чугун имеет хорошие литейные свойства, а главное состоит в том, что серый чугун самый дешевый литейный материал. В качестве основных металлических шихтовых материалов использовали чушковые чугуны, чугунный лом, ферросплавы и отходы собственного производства. Литье производилось в кокиль. Литье в кокиль по сравнению с песчаной формой имеет ряд преимуществ: относительную долговечность формы и ускоренное охлаждение в ней отливки, резкое сокращение или практически полное исключение расхода формовочных материалов; увеличение съема с формовочной площадки в 2-6 раз, повышение производительности труда в 1,5-6 раза, уменьшение шероховатости поверхности, повышение точности отливок, увеличение плотности отливок, уменьшение размеров прибылей и часто даже их устранения. Плавку производили в индукционной печи. Одной из важнейших физических характеристик, оказывающих влияние на демпфирующие свойства исследуемых сталей и чугунов, является модуль упругости. Значение модуля нормальной упругости находили из соотношения [6]: (6) где G - модуль сдвига; µ - коэффициент Пуассона. Определение модуля сдвига G осуществляли по методу крутильных ко лебаний, который сводится к определению частоты собственных колебаний образца: (7) где - постоянная величина; L M - длина образца, м; d - диаметр образца, м; T - период собственных колебаний образца, с. Жесткость образцов (пластины 50x50x5 мм) определяли по формуле: (8) где h - толщина, мм; Е - модуль Юнга, кгс/мм; µ - коэффициент Пуассона. (9) Измерение модуля сдвига производили на установке, принципиальная схема которой показана на рисунке 1. 88

89 1 капроновая нить; 2 рамка; 3 стержень; 4 электромагниты; 5,7 цанговые зажимы; 6 образец; 8 реостат; 9 груз; 10 печь; 11 терморегулятор; 12 оптическая система; 13 генератор Рисунок 1 - Схема прибора для измерения модуля сдвига и внутреннего трения при свободных и вынужденных колебаниях [6] Определение механических характеристик разработанных сплавов проводили стандартными методами [7, 8]. Измерение твердости осуществляли на приборах Бринелля и Роквелла. Металлографические изучение микроструктуры производили при 300-кратном увеличении. Размер зерна определяли согласно ГОСТ Определение не металлических включений проводили методом Л (варианты Л1 Л2) - линей ным подсчетом включений согласно ГОСТ [9]. Для некоторых спла вов механические характеристики (С тв ) определяли расчетным способом. Методы обработки данных наблюдений базируются на математической статистике. В настоящей работе обра ботку экспериментальных данных проводили по методу наименьших квадратов [10]. Объектом исследования были выбраны стандартные серые чугуны марок СЧ20, СЧ15, СЧ10, СЧЦ1, СЧЦ2, которые используются для изготовления фасонных отливок и стандартная сталь Ст.45, а также новые демпфирующие сплавы чугуна ЕА-1, ЕА-2 и ЕА-3, легированные хромом. Демпфирующие свойства этих чугунов и сплавов неизвестны. В работе исследованы акустические (уровень звука, уровень звукового давления) и вибрационные (уровень виброускорения, общий уровень виброускорения) характеристики стандартных марок чугунов, сталей и новых выплавленных сплавов. Поставлена задача, оценить акустические, вибрационные и демпфирующие характеристики стандартных серых чугунов и новых демпфирующих. Исследование проводили на специальном устройстве по комплексному исследованию акустических и вибрационных свойств твердых образцов стали и чугуна. Шум фиксировали прибором «ОКТАВА101А», а вибрацию шумомером фирмы «Bruel&Kjær» модели

90 Измерение демпфирующих характеристик (внутреннее трение, логарифмический декремент, относительное рассеяние) осуществляли с помощью запоминающего осциллографа С-18. Измерение механических характеристик исследованных материалов (модуль Юнга, модуль сдвига, жесткость образцов, твердость) проводили стандартными методами. Металлографическое изучение микроструктуры осуществляли на микроскопе МИМ-7 при 300 кратном увеличении. По выборочным параметрам распределения произведена статистическая оценка экспериментальных данных акустических характеристик образцов из серого чугуна СЧ20 и СЧ15. Заключение. По статистической оценке определены: математическое ожидание, дисперсия, средеквадратичное отклонение, асимметрия, экцесс, а также доверительные интервалы генеральных параметров распределения образцов серого чугуна СЧ20 и СЧ15 при соударении с шарами-ударниками разных диаметраов (9,5; 12,7; 15,3 и 18,3 мм). Выборочные параметры экспериментальных данных акустических характеристик определяли для каждой частоты (1000, 2000, 4000, 8000, и Гц соответственно). Определены доверительные интервалы генеральных параметров распределения: математического ожидания, дисперсии, асимметрии, экцесса. построены наиболее адекватные доверительные интервалы генеральных параметров распределения. Список использованных источников: 1. Langley John M. Noise. The third pollution 29 th Electrical Furnace 1 Langley John M. Noise. The third pollution 29 th Electrical Furnace Conference, Toronto Meet, 1971, Proc. vol. 29. New. York. 1972, Р Утепов Е.Б., Утепова А.Б., Ерконыр А.К. и др. Влияние производственного шума на организм человека //Сборник научных трудов «Безопасность жизнедеятельности (охрана труда, защита человека в чрезвычайных ситуациях, экология, валеология, токсикология, экономика и организация производства)», Алматы, 2005, Вып. 2, c Kuwana Sonoko. Nihon on Kyo gakkaishi = J Acoust. Jap , 11- C Akamamsu Katsuji. Nihon on Kyo gakkaishi = J. Acoust. Soc. Jap , 11 C Лагунов Л.Ф., Осипов Г.Л. Борьба с шумом в машиностроении. М.: Машиностроение, с. 6. Криштал М.А., Головин С.А. Внутреннее трение и структура металлов. М.: Металлургия, с Испытание материалов. Справочник Х. Блюменауэр, Х. Ворх, И.Гарц и др. Под ред. Х. Блюменауэра, пер. с нем. М.: Металлургия, 1979, 448с. 8. Общетехнический справочник /Е.А. Скороходов, В.П. Законников, А.Б. Пакнис и др. Под общ. ред. Е.А. Скороходова 3-е изд. Перераб. и доп. М.: Машиностроение, с. 9. ГОСТ Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений. М.: Госстандарт, Керженцев В.В., Деденко Л.Г. Математическая обработка и оформ-ление результатов эксперимента. М.: МГУ, с Ақмади Әсел Ақмадиқызы Ақтөбе мемлекеттік педагогикалық институты, Ақтөбе, Қазақстан АҚТӨБЕ ОБЛЫСЫНЫҢ МИНЕРАЛДЫ РЕСУРСТАРЫ Республиканың минералдық-шикізат кешені ел экономикасының басым салаларын қажетті шикізат базасымен қамтамасыз ете алады, Қазақстанды тұрақты даму жолына алып шыға алатын «локомотив» болады. Қазақстан мыс, уран, титан, ферроқорытпа және болаттың әлемдік нарығында стратегиялық рөлге ие бола отырып, Еуроазия субконтинентінде хромды шығару бойынша монополист болып табылады, темір, марганец, көмір және алюминийдің өңірлік нарығына едәуір ықпалы бар. Тасымалдау мәселелерінің шешілуімен, Қазақстан мұнай қорларын тиімді пайдаланып, әлемдік мұнай нарығында лайықты орынға ие бола алады. Жер байлықтары бұл биосфераның минералдық негізі, табиғаттың бірінші құрылымды бөлігі. Жер байлықтарының бастысы пайдалы кендер. Пайдалы кендерге барлық табиғи

91 минерал байлықтары жатады. Олар өнделген күйде немесе мол бірінші табылған күйінде пайдаланылуы мүмкін. Мысалы, пайдалы тастар, отындық материалдар сол күйінде пайдаланылады, ал мыс, қорғасын, темір т.б. қазбалы байлықтап өндегеннен кеін ғана кәдеге жарайды. Көптеген табиғат ресурстары жердің сыртқы қабатында жатады. Минералды ресурстар суда да болады. Мысалы, сулардан фосфорды, калиді, магнийді, темірді т. б. өндіруде пайдаланылмай жатқан мүмкіндіктер мол. Минералды кен ресурстары өздерінің, табиғи сапасына және пайдалану 1) Отын-энергетика ресурстары мұнай, газ, көмір, жанатын сланец, торф, уран т. б. 2) Кен ресурстары темір және марганец рудалары, хромит, боксит, мыс, қорғасын-мырыш, никель, вольфрам, молибден, қалайы, бағалы металл рудалары т.б. 3) Тау-химия шикізаттары апатит, фосфорит калий, магнезий, ас түзы, күкірт, барий, тау рудалары, және иод қоспалары бар ерітінділер т. б. (4-сурет). 4) Табиғи құрылыс материалдары, минералды руда емес табиғи қазбалар мрамор), гранит, азот, тау хрусталы, корунд, алмаз т. б. 5) Су минералды ресурстары жер асты тұщы сулары мен минералды сулар жылдары жүзіндегі минералды ресурстар өндіру 252,8 млр; болды, оның ішінде көмір - 128,4 млрд т, мұнай конденсатын қоса есептегенде) 67,3, темір рудасы 26,2 млрд т, табиғи газ - 30,8 трлн м3 болды. Сонғы жылда минералды шикізатты өндіру қарқыны бұдан 100 жыл бүрынғы мөлшерінен асып түсті. Мұның.өз көптеген региондардың экологиялық жағдайының нашарлауына әкеліп соқтырды. Дүние жүзінде жыл сайын жер қойнауынан 100миллиард тоннадан астам руда түрлері, құрылыс материалды көмір, мұнай т. б. өндіріледі. Осы өндірілген шикізаттардан 850 млн тонна металл түрлері қорытылып 100 млн тоннадан астам тыңайтқыштар, 4 млн: тонна түрлі улы қосылыстар, 50 млн тоннаға жуык, синтетикалық материалдар алынады. Ақтөбе облысы бірегей минеральды-шикі затқа бай. Пайдалы қазба байлықтардың негізгі түрлері: хром, мұнай, мұнай-газ конденсаты, қоңыр көмір, никель, мрамор, мыс рудасы, хромиттер, фосфориттер, құм-қиыршық тастары, кірпіш балшығы, гипс, әк у тастары. Ақтөбе облысы хром өндіру жөнінен дүние жүзінде алдыңғы орында (Хромтау ауданы, Оңтүстік-Кемпірсай рудный ауданы) және Қазақстан Республикасында никель кенін шығаратын жалғыз аймақ болып табылады. (Кемпірсай тобы, рудадағы негізгі өндірістік компоненттер никель мен аралас кобальт). Ақтөбе облысы аумағында - Мұғалжар, Темір және Байғанин аудандарында Қазақстандағы 10% барланған және 30% шамасында болжамды көмірсутегі қоры бар деп негізделеді. Ең ірі кен орындары Жаңажол мен Кеңқияқ. Қарғалы ауданында шикізат пен энерготасушылардың ішкі қажеттіліктерінің көпшілік бөлігін қамтамасыз ететін қоңыр көмірдің қоры сақталған [1] Аймақта жүзден аса кеңінен таралған пайдалы қазбалар кен орындары зерттелді. Олардың негізгі үлесі Хромтау (24%) және Мұғалжар (18%) аудандарында, сондай-ақ, Ақтөбе қаласында орналасқан (21%). Ақтөбе облысы көмірсутегі және минералды шикізатты өндіру есебінен, өңірдің бірінші кезекті салаларын (құрылыс индустриясы, химиялық өнеркәсіп, машина жасау, ауыл шаруашылық өнімдерін өңдеу) дамытумен қатар қарқынды өңдеу өнеркәсібінің есебінен және Қазақстанның Батысында көлік-логистикалық орталығын дамыту есебінен қолайлы бизнес-ортасы бар тіршілік сапасы деңгейінің тұрақты өсу орталығына айналады. Облыстың негізгі минерал ресурстарының жіктелуі төмендегідей көрсетілген: 1 кесте Аты Кенді пайдалы Кенсіз пайдалы Жанғыш пайдалы қазбалар қазбалар қазбалар 1 Пайдалы қазбалар Никель мыс рудасы, хром, титан, цирконий Фосфорит, гипс, ізбестас, мәрмәр, кірпіш сазы Мұнай, газ, қоңыр көмір 91

92 Хромит рудаларының пайда болуы генетикалық тұрғыдан Кемпірсайдағы вулканогендік жыныстар алқабымен тығыз байланысты. Солтүстік Кемпірсай тобындағы кен орындарының хром тотығы мөлшері 29% - 52% - ке жетеді. Ал Оңтүстік Кемпірсай тобындағы кен орындарының рудасында хром тотығы молырақ 45%-63% онымен қоса басқа элементтер де бар. Ондағы кендер бірнеше топтарға бөлінеді, соның ішінде Жарлыбұтақ (Алмаз, Жемчужина, Миллионное, т.б.); Дөң (Гигант, Спутник, геофизикалық т.б.); Жалғызағаш (Қазақстанның 40 жылдығы, Жастар т.б) топтары бар [2]. Никельдің едәуір қоры Мұғалжар таулы ауданында үгілген тау жыныстары қыртысында шоғырланған. Никельдің 40-тан аса ірі кені Ақтөбе облысындағы Кемпірсай кен орнының үгілу қыртысындағы Бүрақтал кеніштеріне де шоғырланған. Қостанай облысындағы Аққара, Ақтау кендерінің қоры мол, сапасы жоғары. Никель кен орындары Ңарағанды, Шығыс Қазакстан облыстарында да бар. Минералды ресурстарды тиімді және ұтымды пайдалану Қазақстан Республикасы үшін маңызды мәселелердің бірі. Өндіріс орындарынан шығарылған техногенді қалдықтарды кәдеге жарату арқылы еліміздегі қалдықсыз технологияны дамытумен бірге, экологиялық мәселелерді шешуге де жол ашу қажет. Сондықтан өндіріс қалдықтарын өңдеу арқылы пайдаға асыру және оларды құрылыс материалдарын алу үшін шикізат көзі ретінде пайдалануды қолға алу керек [3]. Пайдаланылған әдебиеттер: 1. Хром Казахстана. М., «Металлургия», Казахстан возможности инвестиций в минерально сырьевой сектор. Алматы, Ақтөбе облысының географиялық мәселелері (ғылыми тақырыптық жинақ). Ақтөбе, Кокаев У.Ш., Байдарбеков М.У. Нурбайев А.О. Таразский государственный университет имени М.Х. Дулати, Тараз, Қазақстан экологическая Оценка влияния железнодорожного транспорта на окружающую среду Транспорт жизненно важен как для экономики, так и для социального благополучия. Он необходим для производства и распространения товаров и услуг, так же как и для торговли и регионального обслуживания. Транспорт сделал возможным достижение масштаба производства и привел к увеличению конкуренции. Современные тенденции в дорожном и железнодорожном транспорте ведут к перегруженности, загрязнению, потере времени, повреждению здоровья, опасности для жизни и общей экономической потере. Транспорт экологически не нейтрален, но виды транспорта имеют различную степень влияния на окружающую среду. Выбросы транспорта - главным образом дорожного и воздушного - представляют очень высокую долю всех выбросов: более 90 % всех свинцовых выбросов, более 50 % всех выбросов NO 2 и более 30 % всех летучих органических составляющих. Транспорт выделяет 22% всех выбросов СО 2. Производственная деятельность железнодорожного транспорта оказывает воздействие на окружающую среду всех климатических зон и географических поясов нашей страны. Но по сравнению с автомобильным транспортом неблагоприятное воздействие на среду обитания существенно меньше. В первую очередь это связано с тем, что железные дороги - наиболее экономичный вид транспорта по расходу энергии на единицу работы. Кроме того, транспортный сектор рассматривается как наибольший вкладчик в проблему шума. Оптимизация видов транспорта и инфраструктурных возможностей, сетей и инвестиций может служить частным интересам, интересам национальной экономики и защите окружающей среды одновременно.

93 Экономика Республики Казахстан выдвигает железнодорожный транспорт на первый план в общей транспортной системе. Он принимает на себя основную часть потоков массовых грузов (угля, руды, нефти, металла и зерна). На его долю приходится около 90 % грузооборота республики. Согласно официальным статистическим данным (за 2010 год) в суммарном грузообороте всех видов транспорта железнодорожный транспорт составляет 58 %, а в пассажирообороте 54%. Эксплуатационная длина железных дорог Казахстана превышает 13,6 тыс. км, включая 4,7 тыс. км (34,5%) двухпутных и 3,8 тыс. км (27,9%) электрифицированных линий, развернутая длина главных путей 18,4 тыс. км, а станционных и специальных 6,3 тыс. км [3]. Железнодорожная сеть внутри Республики развита неравномерно: в центральных и северных регионах находится 5,7 тыс. км (42 %) эксплуатационной длины железных дорог, тогда как в восточных, западных и южных регионах она составляет 2,46 тыс. км, 2,1244 тыс. км и 2,2 тыс. км соответственно. Через территорию Казахстана проходят пути сообщения, соединяющие государства Средней Азии и Западно-Сибирский, Уральский и Поволжский регионы Российской Федерации. На транспорт республики возложены огромные задачи - обеспечение не только внутриреспубликанских, но и международных сообщений с государствами ближнего и дальнего зарубежья. Удачное географическое расположение внутри Евроазиатского континента, стабильная внутриполитическая обстановка и развивающаяся экономика создали необходимые предпосылки для формирования развитой транспортной сети. На рисунках 1 и 2 приведена динамика изменении данных по перевозке грузов и грузооборот по железнодорожному транспорту. В таблице 1 приведена динамика изменении транспортных средств РК по железнодорожному транспорту. Развитие транспортной сети республики важнейшая хозяйственная задача и один из приоритетов стратегии экономического развития страны на ближайшие десятилетия. Также развитию транспортного потенциала способствует быстрый рост товарообмена между странами Европы и Азиатско-Тихоокеанского региона. Следует отметить, что рост экономики стран Центральной Азии и Китая сопровождался активным развитием транспортных связей. Объемы внешней торговли Китая со странами Евросоюза (ЕС) увеличится, по прогнозам, к 2011 году до 153,2 млрд. долларов США. Таблица 1 Динамика изменения железнодорожных транспортных средств Наименование Годы транспортных средств Подвижной состав, тыс.ед В том числе: паровозы тепловозы электровозы Грузовые вагоны Пассажирские вагоны млн. тонн Рисунок 1 Перевозка грузов по железнодорожному транспорт 93

94 млрд. ткм Рисунок 2 Грузооборот по железнодорожному транспорту Казахстан для дальнейшего экономического развития и активного внедрения в процесс международного сотрудничества должен использовать преимущества своего географического положения и направить все усилия для развития транзитного потенциала страны. Основная доля транзитных перевозок через Казахстан приходится на страны ближнего зарубежья. В существенной степени это является следствием роста торгового оборота между Россией и государствами Центральной Азии. Поскольку данные страны поставляют друг другу преимущественно сырьевые ресурсы, то для экономики Казахстана важно развивать транзитный потенциал в целях привлечения новых объемов перевозок. Прогноз показывает рост международных перевозок в евроазиатском направлении. Интеграция новых рыночных структур в европейскую экономику породила необходимость создания соответствующей транспортной инфраструктуры. Экологические преимущества железнодорожного транспорта состоят главным образом в значительно меньшем количестве вредных выбросов в атмосферу на единицу выполненной работы. Основным источником загрязнения атмосферы являются отработавшие газы дизелей тепловозов. В них содержатся окись углерода, окись и двуокись азота, различные углеводороды, сернистый ангидрид, сажа. Содержание сернистого ангидрида зависит от количества серы в дизельном топливе, а содержание других примесей - от способа его сжигания, а также способа наддува и нагрузки двигателя. Высокое содержание вредных примесей в отработавших газах дизелей при работе в режиме холостого хода обусловлено не только плохим смешиванием топлива с воздухом, но и сгоранием топлива при более низких температурах. Железнодорожный транспорт - крупный потребитель воды. Несмотря на почти полную ликвидацию паровой тяги, водопотребление на железных дорогах из года в год увеличивается. Это вызвано ростом протяженности железнодорожной сети и объемов перевозок, а также увеличением масштабов жилищного и культурно-бытового строительства. Следует ожидать, что производственно-бытовое потребление воды будет увеличиваться и в дальнейшем, поскольку с каждым годом растет число локомотивных и вагонных депо, пунктов подготовки грузовых и пассажирских вагонов к перевозке, промывочно-пропарочных станций, пунктов экипировки рефрижераторных поездов. Вода участвует практически во всех производственных процессах: при обмывке и промывке подвижного состава, его узлов и деталей, охлаждении компрессоров и другого оборудования, получении пара, используется при заправке вагонов, реостатных испытаниях тепловозов и т. д. Часть потребляемой воды расходуется безвозвратно (заправка пассажирских вагонов, получение пара, приготовление льда). Объем оборотного и повторного использования воды на предприятиях железнодорожного транспорта пока составляет лишь около 30%. Один из создателей паровоза - Стефенсон радовался громкому дыханию своего детища. Изобретатель полагал, что мощный шум, символизируя силу и скорость, привлекает людей. Времена изменились. Сегодняшний идеал - скоростной локомотив, шумящий не громче, чем старинный дилижанс на проселочной дороге. Шум от поездов вызывает негативные последствия, выражающиеся прежде всего в нарушении сна, ощущении болезненного состояния, в изменении поведения, увеличении употребления лекарственных препаратов и т. д. Нарушение сна может иметь различные формы: удлинение периода за-

95 сыпания, пробуждения во время сна, ухудшение качества сна, т. е. переход от глубокого сна к более легкому, поверхностному. Мгновенные прерывания сна учащаются с увеличением частоты и силы звука. При равном акустическом показателе шум от поездов вызывает в 3 раза меньше нарушений сна, чем шум от автомобилей. На сон влияет не только уровень шума, но и число его источников. Восприятие шума поездов зависит от общего шумового фона. Так, на заводских окраинах городов он воспринимается менее болезненно, чем в жилых кварталах. Шум от вокзалов и особенно сортировочных станций вызывает более негативные последствия, чем шум от обычного движения поездов. Шум железной дороги заглушает человеческий голос, он мешает при просмотре и прослушивании теле- и радиопередач. Как показали результаты анкетирования, шум поездов в большей степени препятствует восприятию речи, чем шум от автомобильного движения. Это объясняется, прежде всего, продолжительностью шумового эффекта, вызываемого движением поезда. Шум может стать причиной стрессового состояния, характеризующегося повышением активности центральной и вегетативной нервной систем. О приближении пассажирского и тем более грузового поезда известно задолго до его появления - по шуму, знакомому всем перестуку колес, железному лязгу. Через города и поселки, по берегам тихих рек, заповедным местам днем и ночью идут составы. И это отнюдь не благотворно воздействует на людей, животный мир природы и даже на ее растительный наряд. Исследователями получены характеристики шумов всех категорий поездов в зависимости от скорости и интенсивности их движения, данные по шуму грузовых дворов и станций, депо, тяговых подстанций и других объектов железнодорожного транспорта. Шум поезда слагается из шума локомотива и вагонов. При работе тепловозов наибольший шум отмечается у выпускной трубы двигателя, где уровни звукового давления достигают дба. Даже на расстоянии 50 м от оси крайнего пути наружный шум тепловоза составляет дба. Основным источником шума вагонов являются удары колес на стыках и неровностях рельсов, а также трение поверхности катания и гребня колеса о головку рельса. Качание колес по сварному рельсу без выбоин и волнообразного износа приводит к образованию шума в широком диапазоне частот. При этом уровни и частотный спектр шума зависят от состояния рельсового пути и колес, а также от возбуждаемых в них колебаний. Дефекты поверхности рельсов вызывают вибрации и удары, снижают устойчивость рельсов и верхнего строения пути в целом, приводят к износу подвижного состава и повышению уровня шума на величину до 15 дба. Стыки рельсов вызывают ударный шум с повышением его уровня до 10 дба. К таким же результатам приводят различные неровности, выбоины и нарушения кривизны поверхности катания и гребня колес. При движении в кривых малого радиуса иногда возникают скрежущие шумы. Такие же шумы наблюдаются и при пользовании дисковыми тормозами. Существенное значение имеют шумы, вызываемые работой двигателей локомотивов. Шум, создаваемый электровозом, обычно не превышает уровень шума, производимого вагонами. Наиболее шумящими агрегатами являются вентиляторы. Тепловозы, двигатели которых оборудованы глушителями на впускных и выпускных трубопроводах и звукоизолирующими покрытиями, не вызывают значительных шумов. Шумы возникают также от ударов в ходовых частях, от дребезжания тормозных тяг, колодок, автосцепки и др. При движении поезда со скоростью км/ч по рельсам, уложенным на деревянных шпалах, звуковое давление у колес составляет дб, а по рельсам, лежащим на железобетонных шпалах, - всего на 1-2 дб больше. В зависимости от скорости движения шум возрастает в среднем для пассажирских поездов на 0,37 дб, для грузовых на 0,3 дб и для локомотивов на 0,23 дб при увеличении скорости на 1 км/ч. Уровни звука от пассажирских, грузовых и электропоездов при скорости движения км/ч составляют дба. Высокий уровень и среднечастотный характер колесного шума поезда по санитарной оценке весьма неблагоприятны и требуют эффективных мер его снижения. Однако применяемые на практике методы и приемы пока не дают заметного эффекта. Так, общее снижение шума в результате укладки бесстыкового пути и установки резиновых прокладок между рельсами и шпалами составляет всего 6-12 дба. В то же время волновой износ рельсов повышает шум на 20 дба. Резиновые прокладки в колесах на железнодорожном транспорте не применяются. 95

96 Список использованных источников: 1. Стратегия индустриально-инновационного развития Республики Казахстан на годы. Указ Президента РК 1096 от года. - Астана: Атамура, С Концепция государственной транспортной стратегии республики Казахстан на период до 2015 года. Постановления Правительства РК 801 от года. - Астана: Атамура, С Экологический кодекс Республики Казахстан. Кодекс Республики Казахстан от 9 января 2007 года 212-III. // Ведомости Парламента Республики Казахстан С Акбасова А.Ж., Уразбеков А.К., Бектенов М.Б. Оценка влияния объектов железнодорожного транспорта на окружающую среду. //Вестник НИИ развития путей сообщения С М.Болбас, Е.Л. Савич, Г.М. Кухаренок, Л.Н. Поклад. Экология и ресурсосбережение на транспорте. Минск стр. 96 Бовина О.Н. ПГПИ, Павлодар, Казахстан ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ АСПЕКТ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПОТЕНЦИАЛА РЕГИОНА (НА ПРИМЕРЕ ПАВЛОДАРСКОЙ ОБЛАСТИ) В современном мире любой экономический объект является частью глобальной системы мирового хозяйства и неотделим от нее. И каждый объект имеет свое отношение к природным и экономическим данностям, которые являются предпосылками его хозяйственного развития. В основе развития производственного потенциала Павлодарской области лежит его географическое положение (физико-, экономико-, эколого-географическое), так как именно оно определяет отношение региона к природным и экономическим данностям. Экономико-географическое положение приобретает наибольшую актуальность, особенно в связи развитием научнотехнической революции. Но помимо экономических и природных параметров в настоящее время приходится учитывать и экологический фактор развития производства. Вследствие чего возникает необходимость оценивания геоэкологических основ развития производственного потенциала регионов, то есть зависимость не только от природных, экономических и социальных воздействий и явлений, но и учет этих воздействий на окружающую среду. В настоящее время в нашей республике продолжает расти разрыв между опережающим развитием экономики и способами охраны природной среды. Техногенный тип развития общества вызывает чрезмерное использование природных ресурсов. Хозяйственное изменение природы часто влечет за собой негативные последствия для хозяйственной деятельности самого человека. Возрастает необходимость оценки влияния человека на окружающую среду, ущерба, который несет природа, и само население. По Алаеву географическое положение территории можно рассматривать и как условие, и как фактор регионального развития [1]. Для Павлодарской области факторами регионального развития будут являться минеральные, агроклиматические, водные ресурсы, дешевая электроэнергия, трудовые ресурсы, железнодорожные магистрали. Условиями близость границы с Российской Федерацией, железнодорожные магистрали, связывающие Россию и Казахстан, обуславливают выход к потребителю, трансграничная река Иртыш (связывающая три страны Россию, Казахстан и Китай). Именно совокупность этих факторов и условий будут являться потенциалом регионального развития. Производственный потенциал будет включать в себя те факторы, которые влияют на развитие хозяйства области. Но нашей задачей является выявить не только производственные возможности области, но и те географические особенности местности, которые могут оказать определенное влияние на развитие производства. При изучении географического особенностей местности приходится отталкиваться от результатов влияния географического положения на развитие данного объекта, то есть от анализа пространственных связей, хотя географическое положение это отнюдь не сами связи, а их предпосылка.

97 Другое затруднение происходит от того, что на связи (экономические и внеэкономические) объекта влияет не только одно географическое положение. Элиминировать влияние других факторов и вычленить влияние географического положения на объект одна из трудно разрешимых методических проблем. Помимо отношения выделяют и другие главные неотъемлемые свойства географического положения: - потенциальность это фактор, предпосылка и одновременно следствие развития связей, разделения труда, а также развития самого района. - дистанционность, то есть без указания на значение расстояния между объектами невозможно содержательно характеризовать географическое положение. Экономико-географическое положение это положение каких-либо объектов в экономическом и социальном пространстве, относительно других объектов, которые при этом оказывают на него какое-либо экономическое влияние. Естественные географические условия Павлодарской области определили ее место и роль в народно-хозяйственном комплексе Казахстана и, в свое время, СССР [2]. Среди географических особенностей Павлодарской области, влияющих на хозяйственную деятельность, расселение населения и формирования среды обитания в целом, обращают на себя внимание, прежде всего следующие факторы: - Павлодарская область находится в северо-восточной части республики, проходящие через ее территорию железнодорожные, автомобильные, водные магистрали определяют ее стратегическое положение в регионе как связующее звено между развитыми регионами Казахстана и России: Центральным и Восточным Казахстаном, Уралом, Западной Сибирью, Кузбассом и Алтаем. Такое выгодное положение к сухопутным транспортным путям дает большой потенциал для области и для страны в целом. Это позволяет здесь развивать многие экспортноориентированные производства. По железной дороге уголь Экибастуза, продукция металлургии доставляются в Россию и далее в Европу, Азию; по проводам ЛЭП электроэнергия уходит в соседние районы Урал, Сибирь, Алтай, Центральный и Южный Казахстан. Нефтепровод обусловил создание нефтехимических производств. Воздушный транспорт связывает область со всем миром; Участок железнодорожной магистрали Астана (в то время Акмола) Павлодар создал в свое время условия для разработки Екибастузского бассейна, освоения Бозшакольских медных руд и Майкубинского угольного бассейна. Это ускорило формирование крупного Павлодар- Екибастузского территориально-промышленного комплекса (ТПК); - наличие значительных ресурсов полезных ископаемых углей Экибастузского и Майкубенского бассейнов, полиметаллических руд Бозшакольского месторождения, минеральных солей, флюсовых известняков и другие, создают основу мощного промышленного потенциала; - преимущественно равнинная степная территория, плодородие почв, наличие водных ресурсов, умеренный климат благоприятствуют развитию сельского хозяйства и расселению населения [3]. Оптимальное сочетание и размещение производств на земле Павлодарского Прииртышья образует крупнейший в стране территориально-производственный этого комплекс, связующий узел между Центральной Азией и Сибирью. Основа комплекса крупные экспортноориентированные компании, производящие уголь, электроэнергию и тепло, глинозем и ферросплавы. Богатейшие залежи полезных ископаемых, выгодное транспортно-географическое положение, большие запасы воды позволяют и дальше развивать промышленность региона. Ресурсный потенциал области очень высок. Несмотря на это, экономика области остается открытой для многих других производств химической промышленности, наукоемких отраслей машиностроительного комплекса, так как здесь наблюдается немалый потенциал высококвалифицированных трудовых ресурсов. Однако с другой стороны существуют геоэкологические факторы, которые оказывают существенное влияние на устойчивость ландшафтов области это преобладание антициклональной погоды, уклон рельефа с юга на запад, обусловивший сток в сторону Российской Федерации, а также преобладание северо-западных ветров, которые также разносят загрязнения, как по территории области, так и в сторону России. 97

98 В горнодобывающей промышленности давно следует переходить на рациональное использование и добычу полезных ископаемых. Естественно, что полностью отказаться от добычи полезных ископаемых экономика области пока еще не способна, но применение ресурсосберегающих технологий, вторичная переработка вскрышных пород, рекультивация земель позволит приостановить деградацию ландшафтов. Такие же проблемы наблюдаются и в топливноэнергетическом комплексе [4]. В Городе Павлодаре находятся ТОО «Павлодарский перерабатывающий завод шламовых отходов» и АО «ЭМЭКО», являющиеся уникальными по своим технологическим решениям (в технологических процессах используется до 96% отходов). Основным сырьем для данных предприятий служат зола, образующаяся при сжигании высокозольных углей, и бокситовые шламы АО «Алюминий Казахстана». Освоен выпуск 14 видов строительных изделий и материалов. Однако введение полных мощностей сдерживается недостатком оборотных средств. Эту проблему может решить льготное кредитование для этих предприятий. Энергетическая политика, базирующаяся на альтернативных вариантах, структурной перестройке экономики, не означает, конечно, отказа от разработки новых месторождений, строительства новых электростанций. Там где есть такая потребность и возможности экономии энергоресурсов незначительны, их необходимо создавать. Одним из выходов решения энергетической проблемы области является использование альтернативных источников энергии. Для нашей области, учитывая географические особенности местности, наиболее актуальными будут являться энергия солнца и ветра. Для построения таких станций есть все природные возможности большое количество солнечных дней (вследствие преобладания антициклональной погоды), а также постоянные ветра. Предприятия металлургического производства не ориентированы на выпуск конечной продукции. В перспективе развития металлургического комплекса необходима ориентация на выпуск металлопроката. Также предприятия металлургии оказывают дестабилизирующее влияние на окружающую среду это тепловое загрязнение атмосферы, выбросы газов и канцерогенных веществ. В области действуют химические и нефтехимические производства. Но ассортимент продукции химической промышленности невысок, и зачастую не выдерживает конкуренции по цене и качеству с импортными материалами. Нефтехимическая промышленность располагает большим перечнем отраслей, но лишь немногие из них получили свое развитие в области. Это объясняется недостаточным развитием технологий для производства новых материалов в химической промышленности. Агропромышленный комплекс один из основных в экономике области. Именно агропромышленный, металлургический комплексы и теплоэнергетика «утяжеляют» структуру экономики, определяют приоритет первичной экономики. Низкая эффективность использования природных ресурсов, высокая природоемкость экономики во многом определяется современным состоянием АПК и ТЭК. АПК в настоящее время находится не в самом лучшем положении и больше приносит потерь, чем выгод. В большинстве случаев это связано с деградацией земель. Важная причина создавшегося положения состоит в недооценке экологического, природного фактора в развитии сельского хозяйства. Нерациональное использование плодородных земель привело к деградации пашни, опустыниванию, ветровой эрозии, нарушению естественного плодородия почв. Все это в совокупности с географическими особенностями ландшафтов области легким механическим составом горной породы, разреженной растительностью, малым увлажнением вкупе с высокой испаряемостью приводит к деградации земель [5]. Сельское хозяйство области переживает не самые лучшие времена, в большинстве случаев терпит только экономические убытки. В связи с этим необходимо взять курс на интенсификацию АПК, проводить мелиорации, продолжать рассаживать и поддерживать существующие ныне лесополосы. Наиболее приоритетными областями экономики являются развитие машиностроения, легкой и пищевой промышленности. Машиностроение является одним из приоритетных хозяйственных комплексов. В данное время в области преобладают предприятия по обслуживанию сельскохозяйственного машиностроения, производство различной техники для обслуживания пищевой промышленности и производстве товаров народного потребления. 98

99 Совершенно новыми и приоритетными отраслями машиностроения считается электронное машиностроение. Для организации такового требуются определенные природные условия: сейсмическая устойчивость рельефа, его абсолютная высота, уровень квалификации трудовых ресурсов. Все это в нашей области имеется. Определенные трудности стоят в приобретении технологий. Производственные мощности по изготовлению товаров народного потребления на предприятиях сохранены, что при определенных условиях позволит восстановить выпуск, а также развить производство новых видов продукции с улучшенным качеством и потребительскими свойствами. Развитие легкой и деревообрабатывающей промышленности региона определяется рыночной целесообразностью и частной инициативой предпринимателей. Но здесь также сыграет свою роль законодательство по охране окружающей среды и усиление работы государственной санэпидемиологической службы. На современном этапе развития общества при оценке производственного потенциала необходимо учитывать влияние общества на природную среду. Поэтому при разработке новых технологий в промышленном секторе экономики следует взять курс на устойчивое развитие, экологизацию экономики, рациональное природопользование. Но помимо этого, прежде всего, нужно воспитать человека, который поймет необходимость сохранения природы. Здесь важное значение приобретает экологическое образование и воспитание подрастающих поколений, которое призвано выполнять две стратегические задачи вооружать необходимым минимумом знаний и умений в этой области и формировать убеждения учащихся в необходимости охраны окружающей среды. 1. Алаев Э.Б. Социально-экономическая география. Понятийно-терминологический словарь. Москва, с. 2. Экономическая и социальная география СССР/ Под ред. Рома В.Я. Том 2. Москва, с. 3. Акишев А.А. Социально-экономическое развитие Павлодарской области в гг. Павлодар, с. 4. Исмагулова Г. Эколого-экономические проблемы энергетики и пути их решения// Саясат: экология. 1,2004. с Система ведения сельского хозяйства Павлодарской области: Рекомендации. Павлодар, с. Боранкулова Г.С. Таразский государственный университет им. М.Х.Дулати, Тараз, Казахстан ВАРИАНТНОСТЬ УТИЛИЗАЦИИ ДОМЕННОГО ШЛАКА ТАРАЗСКОГО МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ЗАВОДА Остающиеся после переработки доменные шлаки представляют собой техногенное сырье, которое при рациональном использовании является полезным сырьем. Основными факторами, обуславливающими необходимость использования доменных шлаков, являются рост потребности в минеральном сырье, истощение наиболее богатых и доступных природных сырьевых материалов, а также их негативное влияние на окружающую среду. Одним из путей снижения отрицательного воздействия на окружающую среду и сбережения природных ресурсов является повышение комплексности использования доменного шлака. При этом одновременно решаются вопросы экономии природного минерального сырья за счет использования вскрышных пород, высвобождения земельных угодий, изъятых под отвалы, снижения загрязнения окружающей среды твердыми и пылевидными отходами производства, загрязнения подземных вод, уменьшение капитальных вложений на освоение новых месторождении природного сырья. Одним из рациональных путей переработки доменного шлака является использование их для получения портландцемента, шлакопортландцемента, шлакощелочные вяжущие, в которых остро нуждается строительный комплекс. При использовании доменного шлака окружающей среде причиняется определенный экологический ущерб. Он возникает обычно в процессах добычи, транспортировки, переработки добываемой минеральной массы (рисунок 1) 99

100 Рисунок 1 Основные факторы негативного воздействия на окружающую среду при переработке природного сырья. Поэтому при рассмотрении экологической целесообразности утилизации твердых отходов необходимо дать сравнительную оценку принимаемых решении путем количественной оценки в стоимостных единицах В настоящей работе проводится сравнительный анализ эффективности трех направлений использования доменного шлака: I получение портландцемента и шлакопортландцемента, шлакощелочных вяжущих и II закладки выработанного пространства, III устройство дорожного полотна. Для проведения сравнительного анализа трех направлении утилизации ДШ выполнена количественная оценка ущербов наносимых окружающей среде (тенге) (таблица 1). Таблица 1 Сравнение вариантов Вариант Наименование работ Вид воздействия на окружающую среду Базовый Хранение природ-ного сырья Отторжение территории Загрязнение окружающей среды (воздуха, воды, поч-вы) Величина ущерба Разработка карьера Отторжение территории карьера Пыление при добыче и пере-работке погрузочно-разгру-зочных работах. Выхлопы при добыче и пере-работке сырья. Выхлопы автотранспорта. Отторжение территории Вариант I Разработка отвала Пыление при разработке отвалов Выхлопы автотранспорта Вариант II Закладка выработанного под-земного пространства Разработка отвала Транспортирование Пыление при разгрузке отвала Выхлопы автотранспорта

101 Вариант III Использование отходов для отсыпки до-рожного по-лотна Разработка отвала Пыление при разгрузке отвала Выхлопы автотранспорта Ниже приведены значения предотвращенного ущерба по вариантам I и II, III: Э 1 = = т; Э 2 = = т; Э 3 = = т. Как показали, расчеты величины предотвращенного ущерба по трем вариантам они имеют положительное значение, что свидетельствует об эффективности первого направления утилизации. Сравнение расчетов показывает, что утилизация доменного шлака для получения портландцемента и шлакопортландцемента, шлакощелочных вяжущих экологически и экономически выгодно и является более предпочтительной, чем их использование в качестве закладки выработанного пространства. Литература: 1. Горшков В.С., Александров С.Е. Комплексная переработка и использование металлургических шлаков в строительстве.- М., Строиздат. 1985г с. 2. Боженов П.И. Комплексное использования минерального сырья и экология. М.: Изд-во АСВ, с. А. В. Яковлев, Е. С. Бусаргина Институт горного дела УрО РАН, Екатеринбург, Россия ИЗУЧЕНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ЗАПАДНОГО КАРЬЕРА ОАО «ЕВРАЗ КГОК» ДЛЯ ОЦЕНКИ УСЛОВИЙ ЗАОТКОСКИ УСТУПОВ КАРЬЕРА Разработка месторождений полезных ископаемых открытым способом связанна с необходимостью обеспечения безопасных условий ведения горных работ, в частности, устойчивости бортов карьера. Одной из основных проблем карьеров является правильное определение параметров их отработки, обоснованный выбор результирующего угла откоса. Этот результирующий угол откоса должен обеспечивать необходимую безопасность ведения работ и в то же время обеспечивать минимальные затраты на разработку полезных ископаемых открытым способом. Одним из наиболее действенных путей для решения этих задач является увеличение углов наклона бортов карьера, достигаемое увеличением высоты и углов откоса уступов, поставленных в предельное положение. Изучение структурно-тектонического строения прибортовых массивов Западного карьера Гусевогорского месторождения, разрабатывающего ОАО «Евраз КГОК», было проведено в ходе инженерно-геологических исследований, проведённых с целью изучения строения массива пород на различных горизонтах и прогнозной оценки условий заоткоски ниже зоны погашенных уступов. Гусевогорское месторождение расположено на восточном склоне северной части Среднего Урала в двадцати километрах восточнее Главного Уральского водораздела в административных границах Нижне-Туринского района Свердловской области. Данное месторождение, на базе которого работает Качканарский горно-обогатительный комбинат, представлено восемью залежа- 101

102 ми, а в 1,5 километрах на западе от Гусевогорского месторождения расположено Собственно - Качканарское месторождение. Район Гусевогорского месторождения сложен в различной степени метаморфизованными вулканогенно-осадочными и вулканогенными породами нижнего палеозоя, слагающими западное крыло Тагильского прогиба (рис.1). Осадочно-вулканогенный комплекс прорван интрузивными образованиями Главного габброидного пояса, представленного на широте района Качканарским интрузивным массивом и сопровождающими его дунитами. Нижние части изученного разреза района сложены метаморфизованными песчаниками, кварцитами, филлитовидными и зеленными вулканогенными сланцами. 102 Рис. 1. Схематическая геологическая карта Качканарского массива Палеозойские образования перекрыты мезозойскими корами выветривания. Аллювиальные образования фиксируются локально в пределах мезозойских депрессий. Широкое развитие имеют четвертичные образования, представленные делювиальными суглинками. Аллювиальные глины, галечники и пески слагают долины рек. Структурное строение прибортовых массивов карьера непосредственно зависит от тектонического строения всего Гусевогорского месторождения. Гусевогорское месторождение является восточной окраиной Качканарского массива и с востока ограничено крупным крутопадающим на восток тектоническим нарушением. С запада месторождение от смежного массива также отсекается тектонической зоной. Западная залежь отделена от остальных залежей месторождения мощным субмеридиональным нарушением. Тектонический блок, в котором она расположена, сложен, в основном, габбро, среди которых имеется раздув пироксенитов. По геологическим данным рудное поле Западной залежи рассечено тремя протяженными нарушениями, ориентированными в направлении юго-запад северо-восток. Для залежи характерно северо-восточное простирание основных структурных элементов. Падение пород юго-восточное под углами В целом массив Западной залежи имеет довольно сложную блоковую структуру, выделяют как крупно- и среднеблочные, так и мелкоблочные участки. По трещинам почти повсеместно фиксируются подвижки. Полевые исследования за строением прибортовых массивов в нижней зоне погашенных уступов были проведены по всему периметру Западного карьера с помощью горного компаса, лазерного дальномера и цифрового фотоаппарата. В ходе наблюдений были картированы единичные трещины и системы трещин, их ориентировка в массиве и заполнитель, а также были выявлены типы встречающихся тектонических нарушений и гравитационные процессы, происходящие на изучаемой территории (оползни, осыпи и обрушения уступов). После камеральной обработки данных инженерно-геологических исследований приботовых массивов Западного карьера было прослежено распространение трещиноватости по каждому борту карьера, а также были выделены участки бортов карьера с одинаковыми условиями заоткоски уступов и данны рекомендации по углам заоткоски уступов Западного карьера, которые были рассчитаны в соответствии с методикой ВНИМИ по формуле по формуле:

103 , где Н высота уступа, м; C n сцепление по поверхности ослабления, т/м 2 ; α угол откоса уступа, град.; ϕ n угол трения по поверхности ослабления, град.; γ плотность пород, т/м 3 ; β угол падения поверхности ослабления в сторону выработанного пространства карьера, град. Для расчетов устойчивых углов откоса уступов (табл.1) были приняты наиболее низкие прочностные характеристики поверхностей ослабления, которые с учетом коэффициента запаса n = 2 составляют: C n = 5 т/м 2 ; ϕ n = 15. Таблица 1. Расчетные устойчивые углы откоса уступов высотой 30 м и 15 м при различных углах падения поверхности ослабления Угол падения поверхности Угол откоса уступа (α), град ослабления (β), град При высоте уступа 30 м При высоте уступа 15 м В общем строение прибортовых массивов Западного карьера имеет довольно сложное строение в связи с тем, что участки с крупноблочным строением находятся рядом со среднеблочными и мелкоблочными участками. В бортах карьера встречаются крутопадающие тектонические трещины, имеющие довольно неравномерное распространение, и трещины, которые можно отнести по протяженности и заполнителю к вторичным трещинам сдвига. Для условий Западного карьера наибольшее влияние на устойчивость уступов оказывают трещины и нарушения с углами падения в сторону выработанного пространства карьера 40-60, имеющие низкие прочностные свойства. Западный борт Западного карьера. На основе инженерно-геологического описания скважин по архивным материалам Качканарского ГОКа и наблюдений, полученных в ходе исследований, западный борт представляет собой крупно- и среднеблочный массив с падением трещин в массив под углом 35 90º. По поверхности трещин развиты выходы подземных вод. Так же на участке наблюдаются плагиоклазитовые жилы с падением в массив. В целом данный борт является весьма устойчивым, и дальнейшая заоткоска возможна под углом до 80 º с хорошим прогнозируемым качеством; встречающиеся тектонические нарушения должны учитываться при заоткоске борта карьера с целью предотвращения возможных осыпей и обвалов. Для данного участка, на котором выявленные системы трещин имеют углы падения в выработанное пространство карьера не менее 60, уступы высотой 30 м и 15 м следует оформлять под углом 68 и 75 соответственно. Таким же образом следует оформлять участок северного и северо-восточного борта, который представлен средне- и крупноблочным массивом с трещинами, падающими в карьер под углом более 60, и тектоническими нарушениями, не оказывающими влияние на устойчивость уступов. Все эти участки объединены в зону Ι (рис. 2). Южный борт Западного карьера. Представляет собой средне и крупноблочный массив с развитыми системами трещин, падающими под углом 30 в массив и под углом до 80 в карьер. На участке встречаются тектонические зоны дробления с падением на север в массив, по которым наблюдается сильное обводнение. Южный борт Западного карьера является весьма устойчивым и требующим качественную заоткоску 30-метровых уступов под углом 60 и 15-метровых уступов 70. Но в любом случаи за 103

104 состоянием устойчивости массива необходимы наблюдения в связи с наличием тектонических нарушений и трещин, падающих в массив. Таким образом южный борт Западного карьера относится ко II зоне районирования карьера по условиям заоткоски уступов (рис.2). Восточный борт Западного карьера. Представляет собой массив горных пород участками крупно- и среднеблочный с трещинами, падающими в массив под углом 35-80º и залеченными плагиоклазитом и глинкой трения. Также в борту имеются участки мелкоблочного массива, разбитые тектоническими нарушениями, залегающими под углом падения 40-70º в карьер. По тектоническим нарушениям и поверхностям трещин имеются выходы подземных вод местами с довольно большим дебитом. Восточный борт Западного карьера по условиям заоткоски уступов можно отнести к зоне III с расчетными устойчивыми углами откосов 15-метровых уступов 60 и 30-метровых уступов 48º. Рис. 2. Зоны Западного карьера ОАО «Евраз-КГОК» с различными условиями заоткоски уступов. В целом, несмотря на довольно сложное структурно-тектоническое строение прибортовых массивов и развитую трещиноватость, поставленные в предельное положение уступы имеют высокое качество заоткоски и редкие участки осыпей и локальных обрушений верхней части уступов. Также в карьере наблюдаются тектонические зоны дробления и рассланцевания, в которых могут наблюдаться локальные обрушения верхней части уступов. Таким образом, по результатам инженерно-геологических исследований проведена оценка трещиноватости массива Западного карьера и даны рекомендации по углам заоткоски уступов на предельном контуре карьера, а также выявлены неблагоприятные участки, на которых возможно развитие локальных обрушений верхней части уступов. 104

105 А.Т. Калбаева, С.Д. Куракбаева, А.М. Бренер Южно-Казахстанский Государственный университет им. М.Ауезова, Шымкент, Казахстан МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЛЬТРАЦИИ ЧЕРЕЗ ДАМБУ С ПРОРЫВАМИ В ОРТОТРОПНЫХ СРЕДАХ Проблемы контроля за фильтрацией жидкости через гидротехнические сооружения очень важны для определения конструкции и размеров этих сооружений. А именно, при проектировании плотин, как бетонных, так и деревянных, земляных. Вода фильтруется под основаниями этих сооружений, через закладные части и в обход их примыканий - в берегах. Фильтрационный поток оказывает давление на сооружения, вымывает под ними грунт и способствует распространению вредных примесей. Изучение аварий гидротехнических сооружений приводит к выводу, что большая их часть происходит за счет разрушительного действия фильтрации. Поэтому чрезвычайно важно иметь методы, позволяющие сделать правильный прогноз фильтрации и определить меры борьбы с ней. Дамбы строятся из различных материалов: железобетон, валуны, сталь. Недостатки, допущенные при проектировании, приводят к расходам, связанным с постоянным обслуживанием. Дамбы могут быть водонепроницаемыми или пористыми, чтобы позволить воде проникать после того, как энергия волны была рассеяна. В данной статье рассмотрен процесс фильтрации воды через дамбу с учетом прорывов в случае ортотропной среды. В работе [1] среда дамбы была принята однородной и изотропной, поэтому задача сводилась к решению уравнения Лапласа относительно потенциала скорости течения u в теле дамбы: u = 0 (1) с граничными условиями: q=0 на непроницаемой границе (поверхность AF на рисунке 1) (2) u=const на поверхностях ABC и EF пористой среды (3) u = x 2 на фильтрующей поверхности DE (4) u = x 2 и q=0 на свободной поверхности СD (5) где q= u - поток n Плоскость отсчета ABC: u=h c, CD: u = x2, q=0, DE: u = x2, EF: u=h E, AF: q=0 Рисунок 1 - Схема грунтового блока дамбы с граничными условиями На рисунке 1 приведена схема грунтового блока образующего дамбу, показаны уровни воды в водоеме и после фильтрации через блок, а также граничные условия для каждого участка границы грунтового блока, в том числе и для свободной границы CD (иногда будем называть свободной поверхностью). 105

106 j= 1, 6 q j =0, j= 7, 9 u j =0.1, j= q j =0, u j =x 2 j= u j =0.5 Рисунок 2 - Схема расположения граничных элементов для грунтового блока Для численного решения задачи использовали метод граничных элементов, хорошо ранее зарекомендовавший себя для решения подобных задач [2]. Для реализации метода граничных элементов вся граница грунтового блока разбита на 24 граничных элемента, как показано на рисунке 2. Для простоты, не теряя физической сущности процесса, грунтовый блок плотины был принят в виде прямоугольной трапеции. Высота верхнего и нижнего бьефов составила соответственно 0,5 и 0,1 относительно поверхности отсчета. При численном расчете этой задачи начальное положение свободной поверхности задается произвольным образом. Затем в процессе решения положение свободной поверхности уточнялось на каждой итерации до необходимой точности. Окончательное положение свободной поверхности получено после 6-ой итерации. С практической точки зрения интересными представляются случаи нарушения герметичности перегородки с последующей фильтрацией воды через дамбу. Были изучены различные комбинации частичных прорывов перегородки. На рисунке 3 показаны некоторые из таких возможных случаев прорывов: а) прорыв сверху перегородки; б) прорыв снизу перегородки; в) прорыв в центре перегородки. а) прорыв сверху б) прорыв снизу в) прорыв в центре - непроницаемая перегородка, отверстие Рисунок 3 - Различные комбинации частичных прорывов дамбы Схема грунтового блока дамбы в рассматриваемых случаях на рисунке 3 показана на рисунке 4. а) прорыв сверху б) прорыв снизу в) прорыв в центре - непроницаемая перегородка, отверстие Рисунок 4 - Схема грунтового блока при течении через дамбу с прорывами 106

107 В данной статье исследовано изменение положения свободной границы в случае ортотропной среды, т.е. когда коэффициенты фильтрации зависят от направления течения в пористой среде. Такой случай является довольно распространенным в реальных условиях. Разрешающее уравнение в осях координат, связанных с направлением ортотропии, можно записать для двумерного случая в виде 2 2 u u, k1 + k2 = x x где 1 2 k - характеристики среды в направлении i-й оси ортотропии. i Фундаментальным решением этого уравнения является функция * = 1 1 l n [2]. ( k k ) r( x, x) Некоторые результаты расчетов показаны на рисунках 5,6,7. Применив вышеуказанный метод решения задачи в случае прорыва дамбы сверху перегородки (рисунок 4 а), получили (рисунок 5), что при фильтрации воды через дамбу без перегородки свободная поверхность оказалась выше, а значит, смачивание грунта происходит больше, чем при прорыве сверху перегородки в случае ортотропной среды, самое наименьшее смачивание происходит при прорыве сверху перегородки в случае изотропной среды. u фильтрация воды через дамбу для изотропной среды, - прорыв сверху перегородки для изотропной среды, - k 1 =0.075, k 2 =0.25 прорыв сверху перегородки для ортотропной среды, - k 1 =0.4, k 2 =0.8 прорыв сверху перегородки для ортотропной среды Рисунок 5 - Сравнение расчетных результатов для потенциала скорости фильтрации воды через дамбу без перегородки и прорывом сверху перегородки для ортотропной и изотропной среды При фильтрации воды через дамбу при прорыве в центре перегородки (рисунок 4в) в случае ортотропной среды при коэффициентах k 1 =0.4, k 2 =0.8 на расстоянии от 0 до 0,2 см свободная поверхность оказалась выше, а значит, смачивание грунта происходит больше, чем при прорыве в центре перегородки в случае изотропной среды, а на расстоянии от 0,2 до 0,7 см наоборот (рисунок 6). - прорыв в центре перегородки дамбы для изотропной среды, - k 1 =0.075, k 2 =0.25 прорыв в центре перегородки для ортотропной среды, - k 1 =0.4, k 2 =0.8 прорыв в центре перегородки для ортотропной среды Рисунок 6 - Сравнение расчетных результатов для потенциала скорости при фильтрации через дамбу с прорывом в центре перегородки для ортотропной и изотропной среды 107

108 При фильтрации воды через дамбу при прорыве в центре перегородки (рисунок 4б) в случае ортотропной среды при коэффициентах k 1 =0.075, k 2 =0.25 смачивание грунта происходит больше, чем при прорыве в центре перегородки в случае изотропной среды (рисунок 7). - прорыв в центре перегородки дамбы для изотропной среды, - k 1 =0.075, k 2 =0.25 прорыв в центре перегородки для ортотропной среды, - k 1 =0.4, k 2 =0.8 прорыв в центре перегородки для ортотропной среды Рисунок 7 - Сравнение расчетных результатов для потенциала скорости при фильтрации через дамбу с прорывом снизу перегородки для ортотропной и изотропной среды Результаты моделирования и проведенных численных экспериментов подтверждают возможность адаптации метода граничных элементов при расчетах фильтрации через сплошные дамбы и дамбы с прорывами для случаев сложных, неоднородных сред. Это открывает перспективы для адекватного описания процессов фильтрации через дамбы в условиях, приближенных к реальным. Литература: 1. Калбаева А.Т., Бердалиева Г.А. Численное исследование фильтрации жидкости через дамбу с водонепроницаемыми закладными элементами // Сборник научных трудов аспирантов, магистрантов, стажеров-исследователей ЮКГУ им. М.Ауезова. - Шымкент, C Бреббия К., Телес Ж., Вроубел Л. Методы граничных элементов. М.: Мир, с. 3. Калбаева А.Т., Куракбаева С.Д., Серимбетов М.А.Применение метода граничных элементов для решения задач фильтрации воды через дамбу // Наука и образование Южного Казахстана (81). С Коровицкая Е.В. Учреждение Российской академии наук Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток, Россия ГАЗО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УГЛОВСКОГО БУРОУГОЛЬНОГО БАССЕЙНА ПРИМОРСКОГО КРАЯ Угловский буроугольный бассейн объединяет Артемовское и Тавричанское буроугольные месторождения. Оба месторождения в настоящий момент ликвидированы, но, несмотря на это, свободные выходы газа на поверхность, в рассматриваемом районе, по-прежнему представляют большую опасность для жизнедеятельности людей. Артемовское буроугольное месторождение расположено в юго-восточной части Угловского буроугольного бассейна. Основной состав природного газа в скважинах определяется содержанием СН 4. Наиболее сильные свободные проявления газа отмечены в северо-западной части Артемовского буроугольного бассейна (скв. 36), в районе стволов шахты Амурская. Метаноносность угольных пластов достигает 5-7 м 3 /т. На поле шахты Подгородненка, расположенной несколько южнее Угловского угольного бассейна, при бурении скв. 160 наблюдалось выделение газа. В составе газа содержание метана от 60 до 90 %. Метаноносность на глубине м 108

109 составляет 5-10 м 3 /т. Содержание метана в местах самопроизвольных выбросов газа составляет от 60 до 90 %. В районе залежей угля на Артемовской площади наблюдаются очень высокие концентрации метана: в приземном слое атмосферы до 2 ррт; содержание метана в воздухе над зал. Угловое достигало 10 ррт; в подземных водах - до нл/л, в наземных водах - до 434 нл/л и в морских водах зал. Угловое - до 2470 нл/л [2]. В результате проведенных в 2005 г. эколого-газовых исследований на площади горных отводов шахт Артёмовского района было выделено пять газо-геохимических полей с аномальными и потенциально опасными концентрациями метана в подпочвенном слое (превышающими 0,05 %) и с максимальными концентрациями метана до %, и 5 газо-геохимических полей с аномальными концентрациями углекислого газа в подпочвенном слое (превышающими 2 %). Кроме того, в Артёмовском районе установлено 18 газо-геохимических полей с потенциально угрожаемыми концентрациями метана от 0,02 до 0,05 %. Расположение этих полей приурочено к местам выходов под наносы тектонических нарушений, имеющих связь с отработанными пространствами, зонам трещиноватых пород, выходов под наносы угольных пластов, в том числе отработанных на этих площадях и подработанных на выходах сближенных пластов. Тавричанское буроугольное месторождение находится на территории Надеждинского района Приморского края РФ, расположено вдоль западного берега Амурского залива и ограничено на западе, северо-западе долиной р. Раздольная. Ликвидация шахт предопределила перераспределение газов в угленосной толще и формирование в пределах заселённой территории посёлка Тавричанка мощного газоопасного объекта. Наличие мощного газового потенциала (более 900 млн. м 3 метана [1]), низкая газопроницаемость угленосной и перекрывающей толщи (надеждинская глинистая свита выполняет функцию «экрана» для газа) предопределяет долгосрочность процесса дегазации породной толщи и выработанного пространства. Без применения принудительной дегазации решение проблемы - стабилизации газодинамического равновесия было бы невозможно. Поэтому в 2003 г на площади горного отвода шахты «Капитальной» были пробурены и введены в действие 5 газо-дренажных скважин, которые за период с 2003 по 2005 года дегазировали более 6 млн. м 3 метана [1]. По данным проведенных подпочвенно-газовых исследований 2005 г. на площади горных отводов шахт выделяются газо-геохимических поля с аномальными концентрациями метана и углекислого газа в подпочвенном слое. Расположение этих полей приурочено к местам выходов под наносы тектонических нарушений, имеющих связь с отработанными пространствами; зонам трещиноватых пород; выходов под наносы угольных пластов, в том числе отработанных на этих площадях и подработанных на выходах сближенных пластов. В подпочвенном слое объёкта работ установлены тяжелые углеводородные (ТУ) газы, представленные гомологическим рядом от этана до бутана, включительно. Суммарные концентрации ТУ изменяются от 0,00000 до 0, ,1337 %. Отсутствие их в пробах ранее проведённых подпочвенно-газовых съёмок (до 2005 г.) позволяет сделать вывод, что с 2005 г. происходит интенсивная дегазация и миграция газов глубоких горизонтов шахты Капитальной и газов подстилающих отложений. Наличие гелия в составе подпочвенного газа и свободного газа, газирующих газо-дренажных скважин, также свидетельствует о газовой разгрузке глубоких горизонтов шахты и, вероятно, подстилающих угленосную толщу газоносных отложений. Замеры газа в газодренажных скважинах Тавричанского месторождения проводились ежегодно до 2008 г. В 2003 г. по всем скважинам наблюдались повышенные концентрации метана до 68 % и углекислого газа до 22 %. С 2003 по 2008 гг. концентрация СО 2 изменялась не значительно и находилась в пределах %. В последние годы по скв. 7к-гд1 наблюдается стабилизация газодинамического режима. По скв. 8к-гд2 концентрация метана и углекислого газа с 2006 по 2008 год уменьшается. По скв. 9кгд3, наоборот наблюдается увеличение концентрации газов, это связано с тем, что в настоящее время началась газовая разгрузка глубоких горизонтов шахты и подток газа из ниже лежащих подстилающих угленосных и газоносных кайнозойских отложений. Газоперенос природного газа осуществляется по зонам крупных тектонических нарушений и трещиноватым породным зонам, образованными ими. Данный вывод также подтверждается появлением в газовых пробах, отобранных из скважины 7к-гд1 в 2005 году, гелия в концентрациях до 0,09 %, имеющего глубинный генезис. 109

110 В июле 2011 г. были проведены газо-геохимические исследования в районе Тавричанского буроугольного месторождения. Был выполнен отбор 8 проб свободного газа из 5 газодренажных скважин, 9 проб подпочвенного газа и 2 проб воды из гидрогеологической скважины, расположенной недалеко от газодренажной скважины 9 к-гд в районе наклонного ствола шахты 4. Полученные результаты показали, что максимальные концентрации метана до 65,4% и углекислого газа до 16 % наблюдаются в скважине 9 к-гд3, в скв. 7к-гд1 концентрации достигают 25 % и 6,7 % соответственно. По другим скважинам концентрации минимальные. Кроме того в скважинах 9 к-гд3 и 7к-гд1 наблюдаются высокие концентрации этана и пропана. При сравнении полученных новых результатов с данными предыдущих лет можно заключить, что концентрации метана и углекислого газа в свободном газе газодренажных скважин 7 к-гд1 и 8 к-гд2 значительно снизились, а в скважине 9 к-гд3 остались на уровне 2008 г. Кроме того, как показал анализ проб воды из гидрогеологической скважины, расположенной рядом со скв. 9к-гд, концентрация метана 11,15 мл/л превышает фон в несколько раз, это подтверждает сделанный ранее вывод о том, что в настоящее время продолжается газовая разгрузка глубоких горизонтов шахты и подток газа из ниже лежащих подстилающих угленосных и газоносных кайнозойских отложений. Максимальные концентрации углекислого газа до 11,73 % отмечены в точке с координатами 43 20,353 N и ,246 E, по остальным точкам наблюдаются повышенные концентрации СО 2 (более 1 %). Все эти точки попадают в зоны с аномальными газо-геохимическими полями по углекислому газу, выделенные ранее. По концентрации метана и содержанию в пробе углеводородных газов (этана, пропана) максимум наблюдается в пробе отобранной недалеко от скважины 9 к-гд3. Концентрации там составляют: по метану - 0,2337 %, по этану - 0, % и по пропану - 0, %. В пробах, отобранных в районе скв. 7 к-гд1, концентрации метана также повышены по сравнению с фоном. Проведенные исследования показывают, что на Тавричанском буроугольном месторождении по-прежнему сохраняется не благоприятная в экологическом отношении обстановка, связанная с выходами шахтных газов на поверхность. Газ поступает из угольных пластов и пород мезозойского фундамента. Интенсивная тектоническая нарушенность угольных пластов способствует вытеснению газа из нижележащих слоев на поверхность. Водообильность отложений низкая, но затопление шахт привело к вытеснению газа из пород. В составе природного газа угольных пластов, вмещающих пород, подстилающих отложений, газовой фазы подземных вод и свободных газопроявлений установлены: метан, тяжелые углеводородные газы, углекислый газ, гелий, азот и кислород с аргоном. Наиболее вероятные пути выхода подземных газов на поверхность: по ликвидированным вскрывающим выработкам, действовавшим на момент остановки шахты; по ранее ликвидированным выработкам и шурфам кустарных шахт; по незатампонированным или плохо затампонированным геологоразведочным скважинам; в районе выхода отработанных под наносы пластов угля, а также в районе подработанных на выходах сближенных пластов; по нарушениям вне контура распространения надеждинской свиты, выходящим под наносы и имеющим связь с отработанными пространствами, а также в акваторию Амурского залива. По результатам опробования на территории полей шахт Тавричанского буроугольного месторождения подтвердились высокие концентрации метана и углекислого газа в зоне ранее установленных аномальных газо-геохимических полей с концентрацией СН 4 в подпочвенном слое более 0,05 % и концентрацией СО 2 в подпочвенном слое более 2 %. Наблюдения по газодренажным скважинам показали, что в настоящее время продолжается газовая разгрузка глубоких горизонтов шахты и подток газа из ниже лежащих подстилающих угленосных и газоносных кайнозойских отложений. Наибольшую опасность для жизнедеятельности людей представляют скопления метана и углекислого газа, так как СН 4 взрывоопасен, а СО 2 приводит к затруднению дыхания и даже к гибели. Кроме того, метан и углекислый газ, являясь тепличными газами, оказывают большое влияние на глобальные климатические процессы, тем самым воздействуя на всю планету в целом. Рост температуры воздуха будет сопровождаться изменениями средних показателей климата, которые приведут к повышению частоты редких, катастрофических событий, таких как тропические циклоны, штормы, засухи и.т.д. Что мы уже и наблюдаем во всем мире. Для снижения экологической опасности, связанной с выходом шахтных газов на поверх- 110

111 ность, рекомендуются проводить следующие мероприятия: сооружение водоотливных комплексов на определенных горизонтах затапливаемых шахт с тем, чтобы разгрузить шахтные воды в речную сеть; бурение дополнительных скважин, чтобы сделать выход газа организованным; регулярные проветривания помещений; непрерывный контроль газовой обстановки; информирование населения о состоянии окружающей среды в районе их проживания; утилизация метана, посредством использования его как нетрадиционное углеводородное сырье. Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ (МК ) и Государственного контракта Литература: 1. Гресов А.И. Отчет по результатам экологического обследования полей шахт «Капитальная» и 5 Тавричанского района. Владивосток, ПримЦЭМ, 2005 г. 2. Мишукова Г.И., Обжиров А.И., Мишуков В.Ф. Метан в пресных и морских водах и его потоки на границе вода атмосфера в Дальневосточном регионе. Владивосток: Дальнаука, с. Каражанов А.А. Таразский государственный университет имени М.Х.Дулати, тараз, казахстан использование геометрических преобразований при проектировании каналовых поверхностей туннелей Одним из основных направлений исследования начертательной геометрии является развитие теории геометрических преобразований с целью применения в решении научных и технических задач, связанных сложными геометрическими формами. Поверхность подземной выработки является сложной криволинейной поверхностью каналового типа [1,2]. Каждое сечение (m о ) которой вычерчивается по наперед заданным параметрам, например, высотой h и шириной a (рисунок 1). В известных нам методах сечение m о туннеля вычерчивается из дуг кривых 2-го порядка как сплайн первого порядка гладкости, что является неудобным при выполнении дальнейших инженерных расчетов. В данной работе предлагается описать сечение m о туннеля одним уравнением как замкнутая кривая. Для этого используем метод квадратичного преобразования Г 2, задаваемого уравнениями: (1) где х 1, у 1 координаты точек образа (сечения m о ); х, у координаты точек прообраза (окружности m); R параметр. Сущность предлагаемого метода заключается в следующем: 1) задаются параметры сечения m о туннеля, например, a и h; 2) на чертеже проводим координатные оси ОХ и ОУ, построим гиперболу τ для R = h; 3) построим прообраз эллипс m, где горизонтальная ось АЕ = h, вертикальная ось ВС = a; 4) на прообразе m отметим точку В; 5) точка В преобразуется в точку В 1 графическим способом (рисунок 1) или аналитическим способом с использованием уравнения (1); 6) прообраз m преобразуется в образ m о ; 7) определяется уравнение образа m о в виде: ( x y R 0,5n) + y (0,5a 2 ) = 0 (2) 111

112 8) можно управлять формой сечения m о непрерывно изменяя значения параметров a, h и формы прообраза m; 9) для построения других сечений туннеля используем заданные графики изменения значений параметров a и h (рисунки 2 и 3); Здесь l длина туннеля. А также будет задан план расположения туннеля. Рисунок 1. Схема построения сечения туннеля Рисунок 2. Закон изменения параметра h 112

113 Рисунок 3. Закон изменения параметра a Алгоритм конструирования сечения поверхности подземной выработки имеет следующий вид: 113

114 Программная реализация изложенного выше метода конструирования каналовой поверхности туннелей разработана на алгоритмическом языке CИ, которая позволяет построить на графопостроителе требуемое сечение туннеля по его длине, что автоматизирует работу конструкторамаркшейдера. Список использованной литературы 1. Ермаков А.В. Кремоновы преобразования пространства в конструиро-вании рациональных каркасных поверхностей: автореф....канд.техн.наук: М.: МТИПП, с. 2. Завьялов Ю.С.,Леус В.А., Скороспелов В.А. Сплайны в инженерной геометрии. - М.: Машиностроение, с. 3. Конакбаев К.К. Конструирование обводов из дуг уникурсальных циркулярных кривых посредством кремоновых инволюций. автореф....канд.техн.наук: М.: МТИПП, с. 4. Манеевич В.А. К теории многозначных точечных соответствий /Труды МИИТ: Вопросы дифференциальной, синтетической прикладной геометрии. М.: с Фролов С.А. Методы преобразования ортогональных проекций. М.: Машиностроение, с. 114 Какимжанов Е.Х. әл-фараби атындағы ҚазҰУ, Алматы, Қазақстан ТОПЫРАҚТЫҚ-ГЕОМОРФОЛОГИЯЛЫҚ КАРТАНЫ ГЕОАҚПАРАТТЫҚ КАРТОГРАФИЯ ЖҮЙЕСІ НЕГІЗНДЕ ҚҰРАСТЫРУ ҰСТАНЫМДАРЫ Қазіргі заманда антропогендік ландшафттар жер бетіндегі құрлықтың басым көпшілігін алып жатыр. Бұларға адам баласының тікелей әсер етіп, тіршіліктері мен қауымдарының қажеттеріне пайдаланатын территориялар жатады. Олар: егістік, жайылымдар, пайдаланатын ормандар, пайдалы қазбалар орналасқан аумақтар, құрылыстар, т.б. Егер, планетамыздағы табиғи ландшафттардың көлемі 20 пайыз болса, антропогендік нұсқасы 60 пайыздан астамын алып жатыр. Көлемі жағынан өте ауқымды бұл ландшафттар жүйесі жан-жақты зерттеліп, жүйелей жіктеліп, сипатталған [1]. Олар: қалалық, техногендік, рекрациялық, жайылымдық, орман және су шаруашылық, медециналы-географиялық, агроландшафттық болып бөлінеді. Бұл тізімге қарағанда бірден көзге түсетіні әр-қайсысының ерекшеліктері олардың атауларынан байқалатын тәрізді. Қазіргі таңда Қазақстан ғалымдары бұл бағытта жаңа әдіснамалық тәсілдер жасауларына тура келеді [2, 3,4,]. Ландшафттарға бейімделген егіншілік пен мал шаруашылғын қалыптастыру үшін ең алдымен белгелі бір аймаққа физикалық география тұрғысынан талдау жасау қажет. Ол үшін ең алдымен ландшафттық карталарды құрастырылады. Осы еңбекте назарларыңызға ландшафтық карта құрастыру кезіндегі топырақтық-геоморфологиялық картаны геоақпараттық картаграфиялық жүйемен жасау әдістемесін ұсынып отырмыз. Жұмыстың мақсаты Жамбыл облысындағы Талас ауданының көлемінде топырақ пен жер бедерінің ерекшеліктерін ескере отырып, ауданның топырақтық-геоморфологиялық картасын құрастыру. Аудан Жамбыл облысының оңтүстік-батысында орналасқан. Жер көлемінің аумағы 12,2 мың км². Орталығы Қаратау қаласы. Тараз қаласынан солтүстік батысқа қарай 105 км жерде орналасқан. Ірі масштабты геоақпараттық картографиялық жүйенің әдістерін тереңдете толықтырып вертуальды геосуреттер мен 3 өлшемді үлгілерді құрастыру үшін ақпараттық бағдарламаларға қол жеткізу керек. Бұл жұмысты жаңа технологиялық кеңістіктегі талдау (анализ) және далалық зерттеу мәліметтері мен әр түрлі ірі масштабтағы деректерді үйлестіре отырып іске асырылады. Осы арқылы Жамбыл облысныдағы Талас ауданының ірі масштабты геоақпараттық картографиялау бірнеше кезеңдерден тұрады:

115 барлық картографиялық деректерді сандық үлгіге айналдырып, топонегіздегі Гаусс- Крюгер проекциясына байлау; біртектілі геомәліметтер базасын құру және картографиялық ақпараттар мен далалық зертеу мәліметтерін біріктіру; 1: масштабтағы топографиялық картаның [5] биіктік бойынша мәлеметтері мен далалық зерттеулер негізінде бедердің сандық үлгісін (БСҮ) құрастыру; бедердің сандық үлгісі мен далалық зерттеулерді негіздей отырып геоморфологиялық картаны көрсету; Талас ауданының 1: масштабтағы топырақ картасы [6] мен 1: масштабтағы геоморфологиялық картаны қабаттастыру нәтижесінде топырақтық геоморфологиялық картаны құрастыру. Геоақпараттық картаграфиялауды қамтамасыз етуде ArcGIS 9.2 бағдарламалық нұсқасы қолданылды. Талас ауданының жер бедері компьютерлік мәлеметтер базасында әрбір үшбұрыш кестесінің биіктігі ғана емес, олардың еңкіштік бұрышы мен беткей экспозициясы тұралы ақпараттар сақталып TIN-де көрсетілді. БСҮ құрастыру геоморфологиялық көрсеткіші бар бедердің тақырыптық карталарын құрастыруға негіз болды. Статистикалық талдау мақсатында алынған тақырыптық картаны, GRID форматындағы растырлық картаға айналдырамыз. ArcScene ArcGIS бағдарламсында БСҮ негізінде Талас ауданының үш өлшемді моделі құрастырылды (1- сурет). 1- сурет. Талас ауданының үш өлшемді үлгісі Топырақтық-геоморфологиялық карталарды құрастырудың әдістемелері, негізінде қалыптасқан (танымал) негізгі үш әдіс бар: типологиялық, генетикалық және функциональдік [7]. ArcGIS бағдарламасы арқылы қабаттау нәтижесін алу үшін, Stand, Fishbuf, Roadbuf, Oldgrow қабаттарын бір-біріне үйлесімді етіп сәйкестендіру қажет. Қабаттап талдау нәтижесін алу үшін Roadbuf пен Fishbuf-ты, сондай-ақ, Stand және Oldgrow операцияларын біріктіру арқылы жүргізіледі. Бірақ, біз қабаттастыру шеберлік жұмысын алу үшін, Roadbuf пен Fishbuf операцияларын біріктіру арқылы жүзеге асады. Қабаттау нәтижесінде Overlay3 атты қабатты талдау үшін құрылады. Осы арқылы 1: масштабтағы топырақтық-геоморфологиялық картаны құрастырамыз. Бұл келесідей операциялардың көмегімен алынады: Осы талдаулардың нәтижесінде 1: дық масштабтағы Жамбыл облысындағы Талас ауданының топырақтық-геоморфологиялық картасын құрастыруды аяқтаймыз (2 - сурет). 115

116 Сурет - 2. Талас ауданының топырақтық-геоморфологиялық картасы Осы жасалған картаны талдау арқылы бедерлердің типтерін, геоморфологиялық және топырақ бірліктерін топтастыру мүмкіндіктері туындайды (1 - кесте). 1 кесте. Талас ауданы бойынша топырақтық-геоморфологиялық бірліктер Бедер типі Геоморфологиялық бірліктері Топырақ бірліктері Орта және аласа таулар (абсолюттік биіктігі м) Тау алды жазығы (абсоюттік биіктігі м) Жазықтар (абсолюттік биіктігі м) Орта биіктіктегі тау Аласа биіктіктегі тау Тау алды жазығындағы жонды төбелер Тау алды жазығындағы адырлы төбелер Тау алды жазығындағы жондыдалалы төбелер Денудациялық пенепленді жазықтар Денудациялық тегістелу бет Аккумулятивті көлдік-аллювиальды жазық Аккумулятивті аллювиальды жазық Қошқыл қара қоңыр топырақ Қара қоңыр топырақ Қара қоңыр топырақ Сұр қара қоңыр топырақ Сұр қара қоңыр топырақ Сұр қоңыр топырақ Сұр топырақ Сұр шалғынды топырақ Сұр топырақ Ашық сұр топырақ Шалғынды қоңыр топырақ Шалғынды сұр топырақ Шалғынды ашық сұр топырақ Шалғынды сұр топырақ 116

117 Өзен аңғарлары Құмдар Өзен жайылмысы Жайылма алды терраса кешендері Тұзды күмбездер Шалғынды топырақ Сорланған және сортаңданған топырақ Шалғынды сұр топырағы Сортаңданған топырағы Сорланған топырағы Сортаңданған топырағы Сорланған топырағы Дөңді - Ұяшықты- дөңді - Ұяшықты- қырқалы - Кестеде көрсетілгендей, бұл мәліметтерді толық көрсетуге тырыстық. Сондықтанда қосымша баяндауды жөн көрмедік. Жоғарыда көрсетілген ақпараттардың негіздерінде БСҮ және Талас ауданының үш өлшемді үлгісі және топырақтық-геоморфологиялық карталары құрастырылды. Аталған тақырыптық карталарды құрастыру барысында компьютерлік ГАЖ-дың бағдарламалық технологияларына салыстырмалы талдаулар жасап, олардың ішіндегі біздің мақсатымызға сәйкес келетін оңтайлы нұсқаларын таңдап алдық. Нәтижесінде карталардың қағаз бетіндегі нұсқаларын шығарып, электрондық нұсқасын компьютерде сақтау жағдайларын іске асырдық. Пайдаланылған әдебиеттер тізімі Кирюшин В.И., Иванов А.Л. Методическое руководство по агроэкологической оценке земель, проектированию адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий. Москва, Кененбаев С.Б. О возможности формирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия в Казахстане. ІІ-ая Международная конференция молодых ученных и аспирантов «Актуальные проблемы земледелия и растениводства». Алмалыбак, 2005, с Иорганский А.И., Балгабеков К.Б., Амангалиев Б.М., Попыкин А.П. Совершенствование систем земледелия на ландшафтной основе. Вестник селскохозяственной науки Казахстана. Бастау, 2004, 6, стр Куришбаев А.К., Азаров Н.К. Приемы защиты почвы с учетом агроландшафта территории землепользования. «Проблемы экологии АПК и охрана окружающей среды» / Материалы 3-й Международной научно-технической конференции. Усть-Каменогорск, 2000, стр Топографическая основа масштаба 1: РГП РК«Картографо-геодезический фонд». Почвенная карта Жамбылский областий, Талаского района масштаба 1: Институт агрохимия и почвоведения им. У.У.Успанова. Хрюкин В.Т., Ряховский В.М., Гершаник С.Ю., Швачко П.А., Бондаренко Г.Е., Швачко Е.В., Чесалова Е.И. Геоимформационные технологии как основа Геолого-геофизических моделей. Напримерах: «Геодинамический Глобус» и метаноугольные местораждения Южного Кузбаса. Iternational conference GIS in Geology 2002, с Аукажиева Ж.М. КазНТУ им. К.И.Сатпаева, Алматы, Казахстан СИСТЕМНО-КЛАССИФИКАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ИНФОРМАЦИОННОГО МАССИВА ТОПОГРАФИЧЕСКОГО ПОЛЯ МЕСТНОСТИ При крупномасштабных съемках требуется учитывать на ряду с потребностями в топографических планах и информационных нужд по ним. В настоящее время широко поставлены исследования по выявлению оценке так называемой в области информатики - информационной потребностей. В отличие от потребности в широком смысле этого слова, информационная потребность 117

118 понимается как определенная форма отношения человека к предмету потребности-информации выражающуюся в стремлении использовать информации в качестве воспроизводимого продукта труда, так и информацию как отражение объективной реальности существующего мира для поддержания основ общественного процесса жизни. При этом следует подчеркнуть, что информационные потребности являются основным определяющим фактором при построении различных систем информационного обслуживания и его отдельных составляющих подсистем. Информационными потребностями в сфере геодезии следует понимать как определенную форму профессионального интереса к картографическим материалам и другим продуктам, путем преобразования которые используются при решении научных, производственных, общественных и других хозяйственных задач различной важности, включая задач государственного значения. Проблема является вопрос об оптимальности необходимого уровня информации в соответствии с потребностями потребителей в крупномасштабных топографических съемках и планах. Это значит, информация должна быть неизбыточным и оптимальным, поскольку любое отклонение ее уровня от этого положения непосредственно вызывает неоправдываемые потери затрат, средств, времени. В этом смысле справедливыми являются высказывания «слишком большое количество информации, также не выгодно, как и слишком малое», «или необходимый кратчайший путь между западнями Переупрощения и болотом Переусложнения». Следовательно, необходимо установить такие значения параметров топографических съемок, использование которых обеспечивало бы эффективности создания топографических планов при минимальных сроках, затратах и средств исходя из требуемого уровня потребностей. Как принято на практике, информационной потребности выражает в числовой форме, как более эффективной, чем описательной, а определение ее осуществляется прямыми (анкетирование, интервьюирование, наблюдения, опросы, предварительные, заказные формы и т.п.) и косвенными (изучение материалов, косвенно связанных с данной информацией и т.п.) методами с привлечением компьютерных мониторингов и базы информационных данных. Тем более приобретают важное научное значение задачи определения оптимальны параметров (масштаба, высот сечения рельефа и т.д.) топографически съемок, которые комплексируются с направлением развития топографо-геодезического производства. Важность решения этой проблемной задачи обуславливает необходимости учета различных факторов и показателей, влияющих на формирование самой информации в различных ситуациях топогеодезических работ. Известно, что понятие информации не только центральное понятие теории информации, но также и одно из фундаментальных понятий кибернетики. И, тем не менее, она до сих пор не имеет точного определения. Слово «информация» переводится как «определяемое», «точнее». С точки зрения кибернетических систем, понятия информации даются в различных трактовках. К примеру, в работе «информация является свойством всех материальны объектов. Это означает, что она пронизывает все атрибуты и другие свойства материи. Атрибуты и свойства материи отражаются познающим субъектом (или «кибернетической системой»), и, значит ему от объектов познания передается информация». Или «информация преобразование одного сообщения информационной ассоциации в другое сообщение той же ассоциации». В некоторых случаях информация подразумевается как содержание сигналов, поступающих в кибернетическую систему из окружающей среды, которое может быть использовано системой для цели управления. При этом известно, то понятие «информация» имеет смысл лишь в сочетании с понятием «управление». Каждой форме отражения присущи свои специфические информационные процесс. Информация непосредственно связана с отражением как атрибутом материи, но он не материя, а свойство организованной материи, т.е. сама информация не является материальной. Категорией к последним определениям понятия информации относится определение, основанное на смысле (сущности) организованности, по которому информация подразумевается как атрибут материи, выступающий, с одной стороны, как характеристика организованности материи, а с другой как средство организации. Здесь, следует учесть, что богатое по своему содержанию понятие «организация» обычно сводится к установлению тождества между стати- 118

119 стическим количеством информации и упорядоченностью или организованностью и причем два последних понятия отождествляются. Анализ и обобщение этих видов определений сущности информации, применительно к условиям формирования процесса получения информационных данных о местности, представляется целесообразным заключить, что информация выступает как своего рода методологическая основа для обобщения и упрощения, т.е. она рассматривается как форма упрощения данных, приводимой (с помощью моделей) к виду удобной для реализации. При этом материальным объектом выступает реальная местность и от нее передаются все его атрибуты и свойства в форме различных видов информации. Местность является неисчерпаемым источником информации и для него характерны бесконечное разнообразие объектов. Следовательно, суть моделирования местности сводится к уменьшению разнообразия, присущего его объектам. Это значит, модель будет содержать лишь некоторое количество информации о местности, ограниченные снизу и сверху, т.е. информация по объекту, заключения в модели, будет находиться в некотором диапазоне. Разнообразие является существенным признаком содержания понятия информации и не является информацией. Таким же признаком является и отражение, с которым всегда связана и информация. С точки этих свойств информации на практике топографо-геодезических работ имеет место такое определение, что «информация самом общем случае - это разнообразие, которое один объект содержит о другом, это взаимное, относительно разнообразие». С позиции теории отражения информация может быть представлена как отраженное разнообразие. Как видим, здесь понятие информация, как отраженное разнообразие, связывается с философскими категориями различия и отражения. Применительно к специфике и другим условиям образования (формирования) информации о местности с учетом различных аспектов практики получения и реализации ее в процессе топогеодезических работ и основываясь на отдельные существенные моменты, отраженных на известных вышеприведенных определениях информации, понятия информации нами формирована, в более конкретной форме. Такое определение гласит что «информация о местности это ее атрибут, относительное разнообразие на базовом, статичном уровне формирования, которое топографически преобразована и отображено в виде геометризованных и упорядоченных форм проявления, а динамичном уровне в модельной форме проявления операционного преобразования, усовершенствованной для реализации». Здесь выделение статичного и динамического уровня иерархии преобразования информации соответствует характеру источников проявления ее видов, т.е. по стадиям формирования геометризованных топографических планов (рельефа, контурные, предметные и т.д.) и построения модельно-методических механизмов (система моделей и сочетающих их оценок) на основе операционного преобразования натуральных базовых данных (съемки и измерений) реальной местности. Под геометризованно упорядоченными формами проявления информации подразумевается признаки (характеристики) рельефа, отдельных оконтуренных контуров и участков земной поверхности, а также внемасштабных и масштабных предметов местности, фиксированных условными знаками на топографических и других изолинейных графиках (ланах, карт, и. т. д.). Эти элементы- объекты как носители информации носят дискретный характер образования, поскольку определяются в некоторые фиксированные моменты конечно и четно, составляя дискретные ряды. А, информационные их показатели (отметки, размеры площадей, длины и др.) имеет непрерывно дискретную природу проявления. Результирующие модельные формы проявления представляют собой виды информации, которые получаются путем преобразования или трансформации первичной топографической информации в «усовершенствованные» новые формы, значения которых может быть установлены динамично для любых моментов времени в каком-то его интервале (непрерывно). Следует учесть, что в реальности информация, получаемая из модели местности, является инвариантом информации, содержащей в натуре местности. Но, в них, как правило, отображается общее разнообразие, как для местности, так и для модели. Процесс получения информации с моделей местности заключается в изучении их с помощью различных способов и средств для из- 119

120 мерений по топографическим планам, аэрофотосъемкам, стереомоделии космическим съемкам. В целом информация, получаемая по моделям, адекватно отображает объективную реальность, фиксирует разнообразия, ей присущи специальные формы представления в виде специальных документах. В разных литературных источниках и на практике выделяют информацию научную, специальную и топографическую. Научную информацию о местности получают с помощью его моделей, а специальную для использования специальных целей, исходя из назначения моделей. Информацию о местности для выполнения крупномасштабных топографических съемок называют обычно топографической. Всем этим информациям, как правило, присущи объективная и субъективная неопределенность. Объективная неопределенность вытекает из изменении происходящих в следствие деятельности человека иди действия силы природы. Субъективная неопределенность обусловлена влиянием различных погрешностей, что приводит к искажению модели местности и разнообразия его контуров. Информационному массиву местности присущи информация по статичной и динамичной формой проявления, соответственно выступающей, операционной и результирующей роли при моделировании с различной степенью действия. Сочетаемость этих двух форм проявления информации о местности в виде пассивных и активных действий позволяет накопить полезные информации, повысить эффективность модельно- методических механизмов операции преобразования и установить ассоциативные и другие связи в процессе моделирования местности. К осведомляющей форме проявления информации о местности следует относить совокупности дискретно-непрерывных информации, объективно характеризующих состава, свойств и структур информационного массива местности, получаемых как от статичных, так и динамичных источников информации. Преобразующей будем считать совокупности информации, по которой осуществляется трансформация первичную форму в новую модельно-усовершенствованную форму проявления информации, и тем самым, которая служит отправной причиной основой для изменения состава, свойств и структур информационного массива. Операционная информация - есть информация, полученная в результате операционного преобразования с помощью выбранных моделей и оценок, а результирующая информация результирующее преобразование последовательных информации по информассивному массиву. Основным и стержневым механизмом (рычагом) проявления, представления и получения информации является последовательного преобразования информации. Следовательно, преобразование есть процесс или операция, в результате которого одна из форм информации трансформируется (превращается) в другую форму информации. Иначе говоря, преобразование это последовательное модельное формообразование первичной базовой информации о местности в новую форму более совершенную и эффективную для реализации. Здесь замена обычных понятий: «операционное преобразование» и «трансформационное преобразование» на понятие «модельное формообразование» представляется более объективным применительно к условиям моделирования местности. По результатам анализа и обобщения, различных научно-прикладных аспектов определения, образования и получения информации о местности разработана системная классификация форм проявления и представления информации о местности. По качеству и форме проявления и представления информации с учетом ее связи в классификации выделены шесть видов информации: объективная полезная, объективная пустая, субъективная вредная и семантическая, синтаксическая, прагматическая. Структурное разделение информации по виду проявления представлено с тремя группами-подсистемами: по форме образования, по полноте отображения, по свойствам источника информации, которые соответственно структурированы с 12-ью элементами. Проявление информации по форме образования составляет 4-х видов элементов: осведомляющая, преобразующая, операционно-трансформирующая, результирующая; по полноте отображения: полная, неполная, текущая, комплексно накапливаемая; по свойствам источника: о детерминированных свойствах, о вероятностных свойствах, о метах неопределенности, о смешанных результатов. 120

121 М.К. Карибаева Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, Усть-Каменогорск, Казахстан ЭКОЛОГО ЭКОНОМИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДОЙ В настоящее время многие страны испытывают острый недостаток пресной воды, обусловленный интенсивным развитием промышленности и сельского хозяйства, приведшим к резкому росту потребления воды и увеличению загрязнения окружающей среды. Дефицит пресной воды усугубляется не только ростом водопотребления, но и ухудшением качества природных водоисточников в результате поступления в них сточных вод. По данным Министерства здравоохранения Республики Казахстан, современное состояние систем водоотведения обусловили недостаточное санитарно-эпидемиологическое благополучие населения Республики Казахстан. Так, качество воды из открытых водоемов 1-категории, используемых для централизованного водоснабжения населения в целом по республике по санитарно-химическим показателям по сравнению с 2009 годом ухудшилось, из 1989 проб воды, не отвечало нормативам 151 или 7,6%, по микробиологическим показателям 4,5%.По-прежнему, в Кызылординской области остается высокий уровень загрязненности водоемов - 95,8%, Западно-Казахстанской области - 22,4%, Акмолинской - 16,9%, Южно-Казахстанской - 8,5%. Качество воды подземных водных объектов значительно выше, чем поверхностных, поэтому их использование в качестве источников питьевого водоснабжения предпочтительнее. Несмотря на это, значительная часть населенных пунктов практически не использует подземные воды для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения. В республике, по данным Комитета геологии и недропользования Министерства индустрии и новых технологий Республики Казахстан, по состоянию на 1 января 2009 года разведано 1282 месторождения подземных вод, находящихся на государственном балансе. Разведанные эксплуатационные запасы питьевых вод более чем в 2 раза превышают суммарную потребность республики и составляют 1,12 м 3 в сутки на человека. Вместе с тем, освоение разведанных запасов подземных вод осуществляется низкими темпами, а в последние годы в ряде регионов республики почти полностью приостановлено. Многие месторождения подземных вод не используются на протяжении лет, а в отдельных случаях задержка с вводом их в эксплуатацию достигает лет. Поэтому, разведанные запасы не в полной мере обеспечивают потребности населения в питьевой воде. Кроме того, в настоящее время из общего количества разведанных месторождений (1282) эксплуатируется всего 402 месторождения (объем извлекаемой воды 2,0 млн. кубометров в сутки), что составляет 56 % в общем балансе питьевого водопотребления населения. Размещение эксплуатационных скважин зачастую не отвечает расчетным схемам, отсутствуют наблюдательные сети, что может привести к истощению запасов месторождений подземных вод. Обостряющаяся водохозяйственная обстановка в Казахстане из-за сброса загрязненных стоков в водные объекты и нерационального использования воды наносит огромный экономический ущерб. Нарастающая деградация природных вод требует решительных действий и специальных целевых программ по их спасению. В последние годы в нашей стране участились случаи неблагоприятных экологических происшествий, связанных с биологическим и химическим загрязнением природных вод, используемых для хозяйственного и питьевого водоснабжения Экологические происшествия явились следствием того, что в период проведения либеральных экономических реформ и до сего времени был ослаблен контроль за степенью загрязнения природных вод со стороны надзорных ведомств и организаций частые экологические чрезвычайные происшествия были вызваны и объективными причинами, ведь многие опасные химические, промышленные производства, очистные сооружения производственных и бытовых сто- 121

122 ков, защитные, гидротехнические, транспортные системы создавались в е годы прошлого века, и большая часть их нуждается в реконструкции. На этих объектах часто происходили аварии, выбросы загрязняющих веществ и стоков, разрывы трубопроводов, сход грузовых поездов с цистернами ГСМ, химикатов и так далее с разливами их содержимого по площади водосборов водных объектов. Чтобы переломить череду неприятных экологических событий, необходимо изменить отношение всех заинтересованных ведомств и организаций к экологическим проблемам охраны природных вод, а также провести ряд технических и научных работ. Как представляется, они должны состоять в следующем: улучшение работы организаций и ведомств, контролирующих качество природных вод, достаточное обеспечение их финансовыми и материально-тоническими ресурсами, в том числе современным лабораторным оборудованием, позволяющим проводить экспресс-анализы химического и биологического со става воды при чрезвычайных ситуациях, связанных с загрязнением природных вод. Большое внимание должно уделяться реконструкции старых очистных сооружений строительству новых, особенно в крупных населенных пунктах и городах. Для более четкого представления о глубинных гидродинамических и гидрогеохимических процессах необходимо создание постоянно действующей геофильтрационной модели по отдельным регионам». Обостряющаяся водохозяйственная обстановка в Казахстане из-за сброса загрязненных стоков в водные объекты и нерационального использования воды наносит огромный экономический ущерб. Нарастающая деградация природных вод требует решительных действий и специальных целевых программ по их спасению. Также в Республике Казахстан реализуются государственные программы с целью обеспечения населения качественной питьевой водой и услугами водоотведения. Программа «Ақ бұлақ» по обеспечению населения качественной питьевой водой и услугами водоотведения на годы разработана в целях реализации Послания Президента Республики Казахстан «Построим будущее вместе!» и в соответствии со Стратегическим планом развития Республики Казахстан до 2020 года, утвержденным Указом Президента Республики Казахстан от 1 февраля 2010 года 922. Несмотря на определенные улучшения в обеспечении питьевой водой, на сегодняшний день значительная часть населения республики все еще не обеспечена водой соответствующего качества и в полном объеме. В этой связи, Программа предусматривает предотвращение загрязнения водных источников неочищенными сточными водами, вовлечение частного капитала в сферу водоснабжения и водоотведения, обеспечение эффективной и рентабельной деятельности эксплуатационных предприятий и организаций, модернизацию систем водоснабжения и водоотведения, максимальное использование подземных вод для обеспечения населения питьевой водой и повышение качества проектно-изыскательских работ в водохозяйственной сфере. Одним из системных подходов при реализации Программы будет организация должного взаимодействия и координации действий между центральными государственными органами и местными исполнительными органами, потенциальными инвесторами, научными институтами, неправительственными организациями, эксплуатационными предприятиями. Реализация мероприятий Программы позволит обеспечить население Республики Казахстан качественной питьевой водой и увеличить охват услугами водоотведения. В 2010 году завершилась реализация отраслевой программы «Питьевая вода» на годы, утвержденной постановлением Правительства Республики Казахстан от 23 января 2002 года 93. Мероприятия данной Программы были направлены на достижение следующих показателей в части обеспечения питьевой водой сельского населения: увеличение численности населения, использующего воду централизованных источников водоснабжения в целом по стране на %; увеличение уровня водообеспеченности в целом до 80 %. В рамках Программы всего построены, реконструированы и капитально отремонтированы километров водопроводов и сетей питьевого водоснабжения, улучшено водоснабжение в населенных пунктах, с численностью более 3,5 млн. человек сельского населения. Несмотря на определенные позитивные результаты реализации Программы, проблема 122

123 обеспечения водой населения до настоящего времени сохраняется. Позитивные изменения в обеспечении населения питьевой водой создадут удовлетворительные социально-бытовые и санитарно-эпидемиологические условия жизни и, в конечном итоге, положительно скажутся на физическом и духовном здоровье населения страны М.К. Карибаева Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, Усть-Каменогорск, Казахстан ТЕХНОГЕННАЯ НАГРУЗКА НА ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ И ВОДОЗАБОРЫ ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКОЙ ОБЛАСТИ Глобальные проблемы развития направлены на объединение усилий стран в поисках путей к устойчивому развитию. Казахстан поддерживает эти инициативы и проводит политику по внедрению принципов устойчивого развития в процесс реформирования всех секторов экономики. Важными составляющими устойчивого развития являются формирование и реализация экологической политики, как на национальном, так и на региональном уровнях. Процесс разработки и последующей реализации экологической политики происходят в сложной политической, экономической и социальной обстановке. В настоящее время водные объекты интенсивно загрязняются предприятиями горнодобывающей, металлургической и химической промышленности, коммунальными службами городов и представляют реальную экологическую угрозу. Наиболее загрязнены реки Иртыш, Нура, Сырдарья, Или, озеро Балхаш. Загрязнению подвержены также подземные воды, являющиеся основным источником питьевого водоснабжения населения. Мировой опыт показывает, что основой успешного решения экологических проблем и предотвращения экологических катастроф является экологизация социально-экономической системы любого государства. Несбалансированность между антропогенной нагрузкой на водные объекты и их способностью к восстановлению привела к тому, что экологическое неблагополучие стало характерно практически для всех крупных речных бассейнов, а недостаточное финансирование нужд водного хозяйства стало причиной крайне неудовлетворительного (местами аварийного) технического состояния водохозяйственных объектов и серьезного обострения проблем снабжения населения питьевой водой. Деятельности промышленных предприятий сопутствует образование отходов и стоков в различной степени токсичных. В зависимости от конкретных гидрогеологических условий территорий размещения предприятий и накопителей отходов (стоков) степень негативного воздействия их на подземные воды, являющиеся основным источником водоснабжения в ВКО, различна. Выделены три основных критических участка в Восточно-Казахстанской области загрязнения подземных вод, это территория Северного промузла г.усть- Каменогорска, Риддерский горно-металлургический комплекс, участок загрязнения подземных вод авиационным керосином в г.семипалатинске. Территория Северного промузла г.усть- Каменогорска расположена на площади развития аллювиального водоносного горизонта, эксплуатируемого для водоснабжения города. Водоносный горизонт не защищен от возможного загрязнения с поверхности водоносные гравийногалечники залегают под слоем проницаемых макропористых, часто лессовидных, суглинков, мощностью от 5 до 10 м, реже более. Мощность горизонта от 20 до 100 м, фильтрационные свойства и водообильность высокие. Площадь развития горизонта совпадает, в основном, с современной долиной рек Иртыш и Ульба. До строительства промпредприятий металлургического комплекса подземные воды в районе Северного промузла (в 1939 г.) имели минерализацию мг/дм3, гидрокарбонатный кальциевый состав, содержание сульфат-иона мг/дм3, рн 7,2-7,5 и эксплуатировались локальными водозаборами [5]. В гг. в 5 скважинах на территории промплощадки АО «УМЗ» опробованы подземные воды с минерализацией мг/дм3; рн 7,2-7,4; состав гидрокарбонатный кальциевый; содержание сульфат-иона мг/ 123

124 дм3; нитратов 6-32 мг/дм3; жесткость 4,5-9,1 мг-экв/дм3; свинец от нет до 0,08; медь от нет до 0,02; мышьяк от нет до 0,005; цинк от нет до 3,0[6]. В сводном отчете [2] по гидрогеологической изученности района г. Усть-Каменогорска, отмечается, что подземные воды аллювиального водоносного горизонта на правобережье рек Иртыш и Ульба соответствуют требованиям к питьевой воде за исключением территории промплощадки УК СЦК. В пределах промплощадки воды из пресных гидрокарбонатных переходят в солоноватые сульфатно-хлоридные с минерализацией мг/дм 3 и до 3000 мг/дм 3 (скважина 17 у электролитного цеха 1). Содержания токсичных веществ составляют, мг/дм 3 : медь 0,04-1,2; свинец 0,45-1,88; цинк 0,8-370; мышьяк 0,05-0,16; сульфат-ион Реакция воды кислая, рн 4,0-6,5. С удалением от промплощадки на 0,5 км в районе водозабора «Стройплощадки» минерализация подземных вод уменьшается до мг/дм 3 ; содержание сульфат-иона мг/дм 3 ; меди нет; цинка от нет до 1,0; свинец 0,022-0,5; мышьяк 0,001. Вода нейтральная, рн 6,5-7,2. В 1,5 км от промплощадки, на водозаборе квартала, подземные воды имеют минерализацию 310 мг/дм3; рн 7,4; содержание сульфат-иона 94 мг/ дм 3 ; (содержание металлов не определялось). В 1966 г. на водозаборе станции Защита подземные воды имели минерализацию 548 мг/дм 3 ; рн 7,4; содержание сульфат-иона 171 мг/дм 3 ; медь и свинец не обнаружены [4]. При проведении в 1991г. оценки экологического состояния г. Усть- Каменогорска Комитетом общественной экспертизы СССР, выполнена оценка состояния подземных вод на территории города [3]. Водозабор «Стройплощадки» к этому времени был закрыт из-за высокой степени загрязнения подземных вод. Вода водозабора квартала имела минерализацию мг/дм 3, содержания нормируемых компонентов, мг/дм 3 : сульфат-ион ; нитраты 30-45; свинец 0,02-0,05; селен 0,07-0,12; кадмий от менее 0,001 до 0,006; суммарная степень загрязнения компонентами санитарно-токсикологического воздействия ПДК питьевых норм. Водозабор квартала был закрыт в 1994 г. Водозабор станции Защита в 1991г. эксплуатировал подземные воды ссухим остатком мг/дм 3. Содержания, мг/дм 3 : сульфат-иона , нитратов 10-90; свинца от менее 0,025 до 0,05; кадмия от менее 0,001 до 0,006. Сумма ПДК по санитарно-токсикологическим показателям 1,2-6,7; по органолептическим 2 ПДК. В 1991г. зафиксировано периодическое загрязнение подземных вод Октябрьского водозабора кадмием (до 3,0 ПДК) и ртутью (до 6,4 ПДК). В период гг. [7] на территории Северного промузла фиксируется стабильно высокое загрязнение подземных вод, оказывающее негативное влияние на подземные воды всего правобережья рек Иртыш и Ульба. На промплощадках АО «Казцинк» и АО «УМЗ» суммарные 68 концентрации токсичных компонентов 1 и 2 класса составляют от 5-10 до ПДК. Основными загрязняющими компонентами являются, в ед. ПДК питьевых норм: кадмий до 18300; таллий до 2750; литий - до 633; фтор до 30; бериллий до 143; мышьяк до 4; свинец до 11; селен до 6. Суммарные концентрации компонентов 3 и 4 классов токсичности составляют от 1-10 до ПДК питьевых норм. Основные загрязняющие компоненты марганец, цинк, аммоний, нитраты, сульфат-ион. Водозабор станции Защита из-за низкого качества добываемой воды был закрыт в 2001 г. В воде Октябрьского водозабора в этот период отмечается единичные превышения ПДК питьевых норм по кадмию (до 1,7 ПДК), повышенные содержания свинца, нитратов. Октябрьский водозабор (3 км от южной границы Северного промузла) испытывает потенциальную угрозу нарастающего загрязнения и требует к переноса к югу в прибрежную зону р. Иртыш. Риддерский горно-металлургический комплекс оказывает интенсивное воздействие на поверхностные воды рек Филипповка, Тихая и Ульба, являющиеся источником инфильтрационного питания подземных вод водозаборов Тишинский в г. Риддер и Северо-Атамановский, Ново- Согринский, Атамановский в г. Усть-Каменогорске. Донные илистые осадки р. Ульба на протяжении более 60 км от Ульбинской ГЭС до г. Усть-Каменогорска (п. Каменный карьер) характеризуются высоким накоплением компонентов полиметаллического комплекса, вплоть до уровня их содержания в хвостохранилищах Риддерского ГОКа [8]. По данным мониторинга РГОК АО «Казцинк» за гг. на Тишинском водозаборе в воде р. Тихой периодически с превышением питьевых норм фиксируются, единиц ПДК: мышьяк до 3,4; марганец до 3,2; кадмий до 120; таллий до 8; свинец до 1,5; тел- 124

125 лур до 1,0. В отдельных пробах на водозаборе выявлены концентрации кадмия и свинца, превышающие ПДК. При сохранении существующей схемы эксплуатации прессинг техногенного загрязнения на водозабор будет возрастать, качество воды снижаться. В створе Северо-Атамановского водозабора в водах р.ульба за период гг. [9] периодически с превышением ПДК фиксируется кадмий (1-5,4ПДК), марганец (2,2-2,6ПДК) и железо (1,2-1,5ПДК). В ближайшей к реке эксплуатационной скважине 8а концентрации кадмия в добываемой воде постоянно составляют 0,7-1ПДК, периодически повышается концентрация свинца до 0,9ПДК питьевых норм. При сохранении существующей техногенной нагрузки на водные ресурсы ожидается снижение качества воды Северо-Атамановского водозабора. Участок загрязнения подземных вод авиационным керосином в г.семипалатинске расположен на площади развития маломощного аллювиального горизонта (от первых метров до 10м), с затрудненным водообменном, дефицитом питания (осадков), слабой дренированностью. В этих условиях подземные воды маломинерализованные с минерализацией г/дм 3, преимущественно сульфатного состава. Подземные воды не перспективны для водоснабжения, эксплуатационные водозаборы расположены в пределах современной долины р.иртыш ниже по течению от «керосинового озера». Загрязнение вод водозаборов нефтепродуктами не зафиксировано. Загрязнение проявилось в начале 80-х годов появлением авиакеросина в колодцах частного сектора на расстоянии до 300м от склада ГСМ [1]. Выполненными в гг. гидрогеологическими работами оконтурена площадь загрязнения керосином 0,42 км2, жидкая фаза керосиновой линзы на поверхности подземных вод и сорбированная породами оценена равной 6500 тонн. Участок загрязнения расположен в 1,5км от р.иртыш. По результатам Государственного мониторинга подземных вод на участке керосинового загрязнения в гг., продвижение границы керосиновой линзы к р.иртыш за 15 лет ( гг.) составило около 0,3 км. Родники дренирующие подземные воды ниже по потоку от очага загрязнения на урезер.иртыш визуально не загрязнены нефтепродуктами. Химические анализы показывают концентрации нефтепродуктов в воде родников 0,0-0,06 до, периодически, 0,1-0,95 мг/дм3 (до 9,5ПДК питьевых норм), что вероятно связано с точностью анализов и «чистотой» отбора проб. В ближайшее время угрозы водозаборам и месторождениям подземных вод ниже по долине р.иртыш нет. Для контроля скорости продвижения нефтепродуктов и объема их в подземном потоке на участке необходим системный мониторинг, результаты которого позволят оценивать степень угрозы «керосинового озера» водным ресурсам. Список использованной литературы: 1. Андрусевич В.И. Проект «Очистка керосинового загрязнения подземных вод в г.семипалатинске в районе военно-воздушной базы», НППФ ГИДЭК», 2000 г. 2. Баранова М., Белоколоцкий А. Сводный отчет по гидрогеологической изученности района г.усть- Каменогорска, 1958 г., Казгипроцветмет. 3. Белянин В.И. «Экспертное заключение о состоянии подземных вод г.усть-каменогорска по состоянию на г., Комитет общественной экспертизы СССР, 1991 г. 4. «Заключение по скважине 577, пробуренной для водоснабжения поселка станции Защита», «КазГИИЗ», 1966г. 5. Костин В.П. «Гидрогеологические условия водоснабжения и канализации Усть-Каменогорского полиметалл-комбината», 1939 г., Центроспецстройпроект. 6. Моисеенко М., Щетников Ю.И. «Отчет о гидрогеологических изысканиях источника промводоснабжения предприятия п/я 10», Казгипроцветмет, 1959 г. 7. Сапаргалиев Е.М. и др. Отчет по теме «Проведение комплексного геоэкологического исследования территории и здоровья населения г.усть- Каменогосрка», ТОО «Экосервис», 2004 г. 8. Сергийко Ю.А. Отчет «Геохимическое опробование донных осадков рек и водоемов ВКО», ПГО «Востказгеология», 1992 г. 9. Шишкина Г.Н. «Рабочая программа на проведение добычи подземных вод на участках водозаборов «Северо- Атамановский» и «Нижне- Согринский» в г.усть-каменогорске ВКО на гг.», ГКП «Оскемен-Водоканал», 2005 г. 125

126 Букейханова С. С. Горный институт КазНТУ им. К.И. Сатпаева, Алматы, Казахстан ПРИНЦИПЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ВЫБОРЕ ГРАНИЦ КАРЬЕНЫХ ПОЛЕЙ И ГЛАВНЫХ ПАРАМЕТРОВ КАРЬЕРА Во второй половине ХХ века на смену индустриального этапа развития человечества пришел новый информационный этап. Информатизация это процесс создания, развития и всеобщего применения информационных технологий, способов и средств, обеспечивающих достижение и поддержание высокого уровня существования человечества и кардинального улучшения качества его труда и условий жизни. Она занимает ключевое место в стратегическом ресурсе общества, и в том числе в науке, экономике, культуре, медицине, и образовании. Бурный рост информатики органически связан с успехами развития точных фундаментальных наук и, прежде всего, математики, физики, средств вычислительной техники, системотехники, систем передачи и использования информации, а также необходимости ее обработки и хранения [1]. Вместе с развитием информатики в последние десятилетия сформировалась и развивается как ветвь информатики в области наук о Земле геоинформатика. Она изучает законы, закономерности и процессы, происходящие в недрах и на поверхности Земли; природные и искусственные технические и социально-экономические геосистемы, отношения в них и между ними в объектах при недропользовании. Геоинформатика описывает, регистрирует, идентифицирует, систематизирует, анализирует, исследует, преобразует, моделирует, оптимизирует, данные, системы знания, относящиеся к прецедентам, классам, объектам и процессам геосистем. К основным объектам геоинформатики относятся геологические, горнотехнические и перерабатывающие минеральное сырье технологические комплексы; автоматизированные технологии поиска, оценки, прогнозирования запасов ресурсов и месторождений полезных ископаемых; системы автоматизированного проектирования карьеров, технологические комплексы стратегического перспективного, годового, квартально месячного и недельно суточного планирования и управления технологиями и технологическими процессами горных и перерабатывающих минеральное сырье предприятий, а также создание их программно-функциональных комплексов, обеспечивающих и функционирование систем и объектов различного масштаба, класса и назначения при недропользовании [2,3] Они реализуются с использованием геоинформационных методологий, технологий и автоматизированных систем. Проблемы выбора способа разработки месторождения находятся в центре внимания, как ученых, так и проектировщиков. Этой проблеме посвящены многочисленные труды таких специалистов как академики Н.В, Мельников, В.В. Ржевский, К.Н. Трубецкой, профессоры А.И. Арсентьев, В.С.Хохряков, М. Г. Новожилов, Б.П. Юматов, В.Г. Шитарев, Д.Г. Букейханов, Б.Ж. Бекмурзаев, С.В. Корнилков, Ю.И. Лель. В.Г Секисов, В.Г. Близнюков и многих других [4,10]. В работе [11] изложена история развития науки и методов установления границ между открытыми и подземными способами разработки месторождений полезных ископаемых за последние 65 лет начиная с середины ХХ-го века в странах СНГ. В ней отмечается, что до 60-ых годов прошлого столетия шло совершенствование методов, основанных на сравнении предварительно рассчитанных граничных коэффициентов вскрыши с коэффициентами (вскрыши средним, контурным, усредненным по этапам разработки эксплуатационным и т. п.), полученными при горно геометрическом анализе месторождений и (или) различных вариантов карьерного поля. После 60-х годов развиваются методы, разработанные на основе анализа эффективности капитальных вложений и сроков их окупаемости, себестоимости добычных и вскрышных работ, суммарной прибыли и других технико-экономических показателей с учетом прогресса техники и технологий и фактора времени. В последнее время стали появляться работы, в которых при 126

127 установлении границ карьерных полей совместно рассматриваются технологии вскрытия карьерных полей, направления развития и режима горных работ и порядка разработки, карьерных полей по очередям (этапам) с учетом применения перспективных систем разработки и высокопроизводительного горнотранспортного оборудования на основных и вспомогательных процессах и технико-экономических показателей и прежде всего капитальных вложений и анализа динамики формирования себестоимости во времени и пространстве в процессе развития горных работ. Выбор глубины карьера, границ карьерных полей, и обоснование его производственной мощности является одной из важнейших технологических и экономических проблем сегодняшнего дня открытой разработки месторождений полезных ископаемых. Для решения этой проблемы в работе [6] предложен новый прядок расчетов при определении границ карьерного поля, и главных параметров карьера, при котором уже на первом шаге рассматриваются варианты конечных границ карьера, а затем в выбранных границах рассчитываются и принимаются квазиоптимальные варианты производственной мощности карьера А р и далее по результате технико-экономических расчетов принимается оптимальное значение А опт на основании которого рассчитывается срок отработки карьерного поля Т i. Полученные параметры Н опт и А опт строго говоря, нельзя признать оптимальными. Об этом говорят и сами авторы. Далее они предлагают, что для принятия достаточно обоснованных решений уже на первом шаге необходимо в каждом оцениваемом варианте глубины принимать несколько вариантов А р. Другими словами, целью становится не оптимизация отдельных параметров, а оптимизация их взаимозависимых сочетаний. В общем виде задачи такого класса могут быть записаны в виде соотношения: Оpt(H i, A i, T i, Z i, K i, T ок ) ЧДД max. Далее авторы указывают, что предложенный метод оптимизации сочетания параметров приемлем на первоначальных этапах освоения месторождений. В настоящее время, наиболее эффективным инструментом для решения таких задач, может быть принят метод моделирования с использованием методологии объектно-ориентированной технологии. При этом наборы конкретных задач, в каждом конкретном случае, зависят от сложности самого месторождения, горнотехнических и финансово - экономических условий, а также спроса и цен на данный вид сырья на рынках. В текущий век информатизации общества, решение этой проблемы целесообразно осуществлять в рамках систем автоматизированного проектирования карьеров и (или) систем стратегического планирования горнотранспортных работ и т.п. с использованием их программно функциональных комплексов, их отдельных подсистем, агрегатов и объектов или обособленных моделей решения определенного класса задач. Так, например, в системе автоматизированного проектирования карьеров эта проблема решается подсистемой выбора глубины, границ карьерных полей и главных параметров карьера в тесном взаимодействии с подсистемами системы. Эти подсистемы в свою очередь тесно взаимодействуют с программно функциональными комплексами системы геоинформационной базы данных, математического моделирования месторождения и развития рабочей зоны карьера, определения и анализа технико-экономических показателей и разработки смет. Примером такой системы может служить система автоматизированного проектирования, изложенная в работах [10], которая представляет собой двухуровневую систему, на верхнем уровне которой расположена подсистема «Координатор», обеспечивающая стратегию, взаимодействие и управление процессами проектирования и формирования информационных потоков при решении отдельных её задач с приоритетом принятия решений, на нижнем проектирующие подсистемы: «Контур», «Система разработки», «Направление развития горных работ», «Обоснование производственной мощности», «Грузопоток и вскрытие», «Технологические схемы и оборудование», «Поверхность и генплан», «Выемочно-погрузочные работы», «Транспортные комплексы», «Отвалообразование», «Формирования качества продук- 127

128 ции», «Охрана окружающей среды», которые взаимодействуют с обеспечивающими подсистемами «Математическое моделирование месторождений и карьера», «Базы данных» и «Графика» (Рис 1). В рамках этой системы создавалась подсистема «Контур» предназначенная для выбора рациональных границ карьерного поля и определения главных параметров карьера (Рис 2). Для исследования проблем сложных систем и компьютерных технологий их моделирования, была разработана объектно-ориентированная методология, а также унифицированный язык моделирования UML (Unified Modeling Language), обеспечивающие построение комплексов моделей сложных систем и перевод моделей в реальный программный продукт (комплекс) [13-17]. В последние десятилетия эта методология успешно используется и поставлена на вооружение ведущих научных и производственных объединений, корпораций и компаний всего мира, ведущих исследования в области разработки компьютерных технологий сложных динамических систем. Объектно-ориентированная методология базируется на понятиях субъекты, требования и прецеденты, классы и объекты и отношения ассоциация, обобщение, агрегация и композиция между ними, модели и процессы и их программная их поддержка. Значительная часть объектно-ориентированной технологии, а также унифицированный язык UML и унифицированный процесс RUP акцентированы на моделирование, при котором для установления требований и ограничений для разрабатываемой системы субъектов можно использовать различные подходы и технологии. При моделировании требований субъектов работа с потоком определения требований начинается с самого начала разработки системы и включает стадии выявления субъектов и прецедентов, их детализации и построения моделей требований и прецедентов. При этом существуют два основных типа требований функциональные, которые определяют поведение системы и нефункциональные определяющие особые свойства и (или) ограничения, накладываемые на систему. Чтобы досконально рассмотреть и выработать требования необходимо установить все функциональные и нефункциональные требования, определить их приоритеты и отобразить функциональные требования в прецедентах. Требования могут быть обязательными, важными, не обязательными и требований в виде пожеланий. Каждое требование может иметь свои атрибуты, которые дополняют информацию о требовании метаданными. Важным атрибутом системы являются атрибуты определяющие степень важности и приоритеты требований. Прецедент представляет собой целенаправленное сотрудничество между системой и действующим субъектом и то, что субъект может сделать с системой в пределах зафиксированных отношений между ними. Формирование требований, обычно выполняются при выяснении непосредственных пользователей системы и других заинтересованных сторон или систем (аппаратных устройств) с которыми предусматривается взаимодействие данной системы, а также правовые и регулирующие ограничения и коммерческие условия функционирования системы. При моделировании прецедентов устанавливаются потенциальные границы (контекст), системы, выявляются и идентифицируются субъекты, выявляются и определяются прецеденты и устанавливаются взаимосвязи моделей требований и прецедентов, документируются основной и альтернативные потоки, условия их ветвления, предусловия, постусловия, а также условия расширения прецедентов. В UML широко используются шаблоны для спецификации прецедентов, который включает: имя прецедента; постоянный идентификатор; краткое описание цели прецедента; предусловия (ограничения) при которых прецедент мог осуществиться; описание шагов выполнения прецедента (основной поток событий); постусловия, которые должны выполняться по окончанию прецедента, а также условия ветвления и функционирования альтернативных потоков по отно- 128

129 Рис. 1. Структурная схема системы автоматизированного проектирования открытых горных работ. 129

130 шению к основному потоку. При отображении требований устанавливаются взаимосвязи между моделью требований и моделью прецедентов. Одной из наиболее важных первостепенных проблем при создании любого програмнофункционального комплекса большой и сложной системы является создание правильной концептуальной модели. Целью концептуализации является установление основных требований к системе (технологии) и проверка целесообразности создания такой системы. Процесс разработки концептуальной модели системы заключается в последовательном создании прототипов и опробование концепции. Концептуальная целостность системы, представленная архитектурой, приобретает свои очертания в соответствии с требованиями потребителей. При этом работа должна состоять из трех этапов разработки хорошей архитектуры системы, которая должна быть, во-первых, полезной, во-вторых, реализуемой, а в-третьих выполнимой. Процесс создания программного обеспечения системы автоматизированного анализа и проектирования целесообразно организовывать, разграничивая его на макро- и микропроцессы. Макропроцессы рассматривают и задают направляющие рамки для микропроцессов. При этом они включают: исследования по установлению сущности требований к системе (технологии); разработку модели требуемого поведения системы (анализ); проведение исследований и разработку архитектуры системы для реализации; итеративное выполнение всего процесса реализации; сопровождение и управление в ходе опытной эксплуатации моделей и системы в целом. При этом на каждом этапе последовательного развития системы, которые выстраиваются шаг за шагом, и каждая новая версия содержит функциональность предыдущей плюс новые функции. Микропроцесс обычно предусматривает итерационный прядок при анализе абстракций, выделении и формировании классов и объектов системы и их уточнение на каждой итерации, семантику классов и объектов, выявление связей межу классами и объектами, спецификации интерфейсов и реализации классов и объектов. Карьер как всякая большая и сложная динамическая система предназначен для разработки месторождений твердых полезных ископаемых и обладает пятью признаками сложных систем и имеет структуру классов («is a») и структуру объектов («рart of»). Эффективность освоения месторождения путем анализа и синтеза требований субъектов, прецедентов, абстракций, классов и объектов, построения и реализации процесса систем автоматизированного проектирования и планирования, предусматривает декомпозицию системы на структурные единицы целостности - компоненты систем. При этом компоненты модели могут располагаться на разных уровнях иерархии. Например, архитектуру системы САПР - ОГТ представлена в виде двухуровневой иерархической модели (Рис1), на верхнем уровне которой расположена подсистема «Координатор», в функции которой входит координация и управление процессами решения задач проектирования, анализа результатов выполненных расчетов каждым i - м оператором ( системой, агрегатом, объектом) i= 1, I и i I и их оценки. При успешном решении каждой i-ой задачи системы «Координатором» формируется входная информация для решения следующей i +1 проектной задачи следующим оператором. Процесс продолжается до момента завершения решения всех I задач системы, подготовки и вывода результатов. На втором уровне иерархии расположены активные и неактивные компоненты системы, подсистемы, агрегаты и объекты. В РГП «НЦ КПМС РК» в течение длительного периода выполняются исследования по разработке методологии создания системы автоматизированного проектирования карьеров и стратегического планирования горных работ. Разработаны принципов и научно-технические основ создания систем автоматизированного проектирования карьеров на базе объектноориентированной методологии, обеспечивающей оптимальные либо наиболее предпочтительные проектные (планировочные) решения, качества которых соответствуют мировые стандарты разработана концептуальная модель подсистемы выбора границ карьерных полей и главных параметров карьера, выполнены работы по созданию программных средств и их тестированию. 130

131 131

132 Литература 1.Денисов Г.А., Каменецкий М.И., Остапенко Прикладная наука и инновационная деятельность. М.: Диалог- МГУ, с. 2. Вирт Н. Алгоритмы и структура данных.- М.: Мир, Ржевский В.В., Новожилов М.Г., Юматов Б.П. и др. Научные основы проектирования карьеров. М.: Недра, с. 4. Арсентьев А.И. Определение производительности и границ карьеров. - М.: Наука,, с. 5.Арсентьев А.И. Вскрытие и системы разработки карьерных полей. М.: Недра, 1981, 278 с. 6. Хохряков В, С. Проектирование карьеров. М.: Недра, с. 7. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. М.: Недра, с. 8. Ржевский В.В. Проектирование контуров карьеров. М.: Изд-во по черной и цветной металлургии с. 9. Букейханов Д.Г. Определение границ карьеров по этапам при комплексном использовании недр// Комплексное использование минерального сырья. Алма-Ата, с Букейханов Д.Г., Джарылкаганов У.А., Съедин В.Ф. и др. Комплексная переработка минерального сырья Казахстана, Состояние, проблемы, решения. Том 9. Информационные технологии в миенерально-сырьевом комплексе. - Алматы, 2008, 672 с. 11. Арсентьев А.И., Полищук А.К. Развитие методов определения границ карьеров. М.: Недра, с. 12. Хохряков В.С., Корнилков С.В., Лель Ю. И., Стариков А.Д., Терехина Ю.В. Новое в теории оптимизации проектирования открытых горных работ. Известия вузов. Горный журнал, С Grady Booch, James Rumbaugh, Ivar Jacobson. The Unified Modeling Language Usere Guide. Addison-Wesley Publshing Company/ 2007, 496с. 14. Ian Graham. Object-Oriented Methods. Principles & Praclion. Addison-Wesley Publshing Company p. 15. Nerry Quatrani, Jim Palistrant. Visual Modelling with IBM Rational Software Archinect UML. KUDITS PRESS, Copyright Ivar Jacobson Ivar, Christerson M.,Jonsson P., and Overgaard G/ Object-0riented Software Engineering: A Use Case Driven Approach.Reading, MA: Addison-Wesley, Jim Arlow and Ila Neustadt/. UML and the Unified Process. Practical Object-Oriented Analysis and Design/ Addison-Wesley, 2005 pp Иманкулова А.Т. РГП «Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан», Алматы, Казахстан ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПЛАНИРОВАНИЯ ОСВОЕНИЯ НЕДР В статье проводится обзор существующих геоинформационных систем проектирования и планирования освоения недр в мире, описание их основных подсистем, объектов, методов. Также рассматривается состояние подобных разработок в НЦ КПМС РК, сопутствующие им проблемы и пути развития в дальнейшем. Современный мировой уровень компьютерных технологий в области проектирования освоения недр определяется последними версиями геоинформационных интегрированных систем, которые поставляют на международный рынок полтора десятка специализированных, фирм США, Австралии, Канады и т.п. Существующие системы SURPAC, DATAMINE, MICROMINE и т.д. решают на высоком уровне многие задачи проектирования и планирования горных работ. Со значительным отставанием такие системы разрабатываются в России, Казахстане и других республиках СНГ. Но есть работы, которые указанные системы еще не автоматизировали. Опыт и уровень знаний старшего поколения ученых и проектировщиков стран бывшего СССР не ниже мирового, что позволит создавать автоматизированные системы проектирования и планирования горных работ в сотрудничестве со специалистами нового поколения не ниже мирового уровня. Так, начиная с 2000 года, был составлен ряд проектов разработки месторождений открытым способом по заказам совместных предприятий, где преобладают английские, канадские и австралийские инвесторы. Лаборатория участвовала в моделировании нескольких месторождений геостатистическими методами SURPAC, DATAMINE, MICROMINE. Все это дало возможность

133 сравнивать и установить, что требования к процессам моделирования месторождений и нормы проектирования карьеров у западных систем и специалистов никак не ниже отечественных, а доверительность результатов использования программных систем довольно высока. Одной из основных технологий интегрированной САПР ОГР является геоинформационная методология поддержки принятия реше ний, отличающиеся подготовкой информации (моде лей) для уменьшения неопределенности и разработки прогнозных оценок, на основе которых впоследствии будет приниматься решение [1]. Поэтому при рассмотрении САПР как аналитической системы для поддержки принятия решений следует иметь в виду дополнительную возможность, которую она предоставляет лицу, принимающему решение. В теории принятия решений выделяют три уровня принятия решений: стратегический (высший), тактический (средний), операционный (низший). Методы подготовки принятия решений применяются в основном на тактическом уровне. Кроме того, в отличие от набора альтернатив A1, A2, A3,..., которые можно получить в не геоинформационных системах, САПР ОГР дополнительно обеспечивает набор визуальных средств поддержки принятия решений B1, В2, ВЗ, которые также относятся к технологиям подготовки решений. К числу таких средств относятся тематические трехмерные модели месторождения и горных работ, которые содержат не только изобразительные характеристики, но и метрические. Метрические характеристики служат основой для точных расчетов и соответственно для количественных оценок того или иного решения. Исходной информацией для геоинформационного моделирования месторождений полезных ископаемых служат топографические планы, данные по скважинам геологической и эксплуатационной разведки, геологические планы и разрезы [2]. Для каждого вида опробования (скважины, канавы, траншеи, опробованные подземные выработки) создаются отдельные таблицы. Обязательными для создания модели месторождений как в LORN так и в SURPAC являются следующие таблицы баз данных по скважинам: устьев скважин, инклинометрии, данных опробования (рисунок 1). Номер скважины рекомендуется вводить в текстовом формате с использованием всех букв и символов, которые используются в первичной документации. Рисунок 1 Вид программы «Выделение кондиционных пересечений» комплекса LORN После номера скважины обычно следует несколько полей, определяющих принадлежность выработки к тому или иному горизонту, рудному телу, подсчетному блоку и т.д. Количество полей, характеризующих 133

134 качество руды, не ограничивается, интервал опробования, как правило, у них должен быть одним и тем же. Число таких таблиц может быть создано столько сколько необходимо. Таблицы создается каждый раз, когда в данной выработке появляется дополнительная информация, но ее интервалы изменения не должны совпадать ни с одной из имеющихся таблиц. В результате работы программы формируется единый файл с трехмерными координатами каждой пробы, который можно просматривать в трехмерном виде с использованием трехмерной цветной графики и использовать в других задачах, в том числе и для оконтуривания рудных тел разных типов в интерактивном режиме (рисунок 2). Рисунок 2 Трехмерное представление файла скважин с каркасными моделями рудных тел двух типов в SURPAC Следующий шаг анализ распределений исследуемых величин, и прежде всего содержания полезных компонентов в руде, где предварительно все пробы приводятся к одинаковой длине с получением композированного массива проб. Проводится геостатистическое исследование месторождения (вариограммы, их пороги и зоны влияния). Исследовательский этап обычно состоит из двух стадий. Сначала необходимо определить степень анизотропии массива, для чего полезно сопоставить на одном чертеже вариограммы для основных направлений анизотропии (рисунок 3). Как правило, эти вариограммы отличаются только величиной зоны влияния проб. Для точной оценки анизотропии важно установить направления, в которых зона влияния максимальная и минимальная, и согласовать эти результаты с геологическими данными. 134 Рисунок 3 Вариограммы для основных направлений анизотропии Поведение в начале (эффект самородка и наклон вариограммы) играет критическую роль в подборе модели вариограммы; оно также имеет огромное значение для результатов кригинга и

135 стабильности его системы уравнений. Наклон можно оценить по первым трем - четырем значениям вариограммы; эффект самородка - экстраполяцией кривой вариограммы в начало системы координат. Первое значение вариограммы для надежности вычисляется по возможно большему количеству пар точек. Зону влияния обычно можно оценить визуально. Порог характеризуется значением, где вариограмма стабилизируется (становится горизонтальной). Для стационарных переменных порог совпадает с общей дисперсией проб, но иногда это не верно, так как в исходных данных присутствуют тренды большой протяженности. Если присутствует более одной зоны влияния (несколько структур), то вспомогательные зоны можно различить визуально в местах, где вариограмма меняет кривизну. В общем, хорошую модель можно получить как сумму двух или трех единичных моделей. Обычная технология оценки запасов минерального сырья предусматривает создание блочных моделей рудных тел и/или месторождений, которые иногда могут быть построены без определения каких-то геологических границ (рудных тел, зон и т.п.) и распространяться на все пространство месторождения. Но в большинстве случаев все рудные тела, зоны, литологические типы пород, поверхности тектонических нарушений и т.д. предварительно оконтуриваются с помощью каркасных (триангуляционных) моделей поверхностей или замкнутых объемов. Чаще всего замкнутыми объемами ограничивают рудные тела и зоны. Решение о том, что включить в состав каркасных моделей, принимает геолог, хорошо знающий данный объект. Обычный набор каркасов для модели: - Рудные тела и/или зоны; части зон, разделенные тектоникой - Специально выделяемые районы месторождения с высокими (или низкими) содержаниями - Безрудные зоны внутри рудных тел - Ограниченные в пространстве объемы литологических разностей пород и т.п. - Подсчетные блоки руды с утвержденными ГКЗ запасами. Для того чтобы получить каркасную модель нужно предварительно создать некоторое множество замкнутых 2-х мерных или 3-х мерных периметров, а затем объединить их в каркас. Обычно с геологических планов и разрезов вводятся: контуры рудных тел (рисунок 2), зон; контуры подсчетных блоков и т.д. Сечения могут быть вертикальные, горизонтальные или наклонные. Чаще всего оконтуривание делается на вертикальных сечениях. Кроме замкнутых пространственных объектов необходимо строить каркасы разнообразных поверхностей, которые нужны для моделирования положения горных работ (рисунок 4), топографии, литологии, гидрогеологии, тектонических нарушений и т.д., а также для проектных и планирующих процедур. Рисунок 4 Положение горных работ карьера в 3D-изображении в программном комплексе LORN 135

136 Простейший тип трехмерной модели месторождения это прямоугольная пространственная решетка (рисунок 5), где каждая ячейка имеет одинаковую ориентацию и содержит единственную характеристику для каждой переменной. Это наиболее общий тип модели, используемый в большинстве горных систем, потому что его структура наиболее удобна для эффективного применения в компьютерных расчетах. Поэтому используется именно этот тип модели. Значение характеристики в ячейку заносится обычно одним из методов: ближайшего района, обратного расстояния, кригинга [2, 3, 4]. Рисунок 5 трехмерная модель месторождения, раскрашенная по содержанию компонента в блоках Основное отличие от указанной системы оптимизация в нашей системе производится в основном на секторных моделях карьера. Развитие компьютерной техники, геоинформационных технологий, языков программирования, в том числе и трехмерной графики, интернет сообщества программистов, повышение качества знаний молодых казахстанцев позволяет надеяться, что через два года программный комплекс LORN, который в течении многих лет обеспечивал проектировщикам возможности компьютерных технологий, будет доработан нашими специалистами, как можно ближе до возможностей SURPACа, а возможно в чем то и превзойдет, особенно по цене и простоте использования. Литература: 1. Д.Г. Букейханов, Б.Ж. Бекмурзаев, А.Иманкулова. Подготовка решений в геоинформационной системе автоматизированного планирования открытых горных работ // Промышленность Казахстана. 2, С Д.Г. Букейханов, Б.Ж. Бекмурзаев, Джарлкаганов У.А., В.Ф. Съедин и др. Система автоматизированного проектирования карьеров //Комплексная переработка минерального сырья Казахстана (состояние, проблемы, решения). Том 9. Информационные технологии в минерально-сырьевом комплексе. - Алматы, 2008 г. 3. Матерон Ж. Основы прикладной геостатистики. -М.: Мир, с. 4. Давид М. Геостатистические методы при оценке запасов руд: Пер. с англ.- Л.: Недра, с.- Пер. изд., Нидерланды,

137 Абнасиров Қуаныш Кенжегулович Жәңгір хан атындағы Батыс Қазақстан аграрлық техникалық университетінің, Орал, Қазақстан ЖАҢАЖОЛ КЕНОРНЫНДА ҰҢҒЫЛАРДЫ КОМПРЕССОРСЫЗ ГАЗЛИФТ ТӘСІЛІМЕН ИГЕРУДІҢ ТИІМДІЛІГІ Мұнай өнеркәсібі еліміздің экономикасында басты орындарының бірі болып табылып, әсіресе энергетикалық саласының дамуына ерекше зор үлесін қосады. Жалпы, мұнай өнеркәсібі ауыр және жеңіл өнеркәсіптердің, ауылшаруашылығының және траспорттың дамуын жеделдетеді. [1, 23] Қазақстан Республикасы - мұнайгаз және газконденсат кен орындарына бай мемлекеттердің бірі. Ал, басым көпшілігі Республиканың батыс бөлігінде орналасқан, соның бірі Жаңажол кен орны болып табылады. Жаңажол кен орны 1981 жылдан бастап өндірістік игерілуге берілді. Қабаттан келетін немесе жер үстінен нығыздалып айдалынатын газ, ұңғы газлифтілі әдіспен пайдалану мерзімінде ұңғы өнімінің ағынына қосылып беріледі. Бұл кезде газсұйық қоспасының тығыздығы кішірейіп ұңғы түбіндегі қысым берілген өнім шығының алуды және жинақ пункітіне тасымалдауға жететіндей болады. Компрессорлы және компрессорсыз, газлифтілі пайдалану әдістерді ажыратамыз. Бірінші жағдайда агент компрессорлық станцияларда сығылып (нығыздалып) дайындалады, ал екінші жағдайда агент ретінде кен орынның газы, табиғи қысыммен беріледі. Компрессорсыз газлифт қондырғысы компрессорлы газлифт қондырғысынан айырмашылығы - ол компрессорлы стансиясының жоқтығы және сол жерде табиғи газ қабатының барлығы. Егер мұнай кен орнының қасында немесе оның аланыңда жеткілікті газды қорымен және жоғары қысымымен газ қабаттары болса, онда газлифтке арналған газды, газ ұңғыларынан алып, пайдалануға болады. Газ ұңғыдан 1 жоғары қысыммен кептіру пунктісіне 2 түседі, онда ол гидроциклонды сепараторлардан және конденсатжинағыштардан өтеді. Жартылай кептірілген газ әріқарай қыздырғышта 3 орнатылған жылантүрдегі құбырларға келеді. Бұл жерде газ градус температурасына дейін қыздырылады. Қыздырылған газ тарату батареясына 4 бағытталады, ал содан кейін газлифттік желісімен 5 пайдалану мұнай ұңғысына 6 түседі. Осы ұңғылардан шыққан мұнайгаз қоспасы газ айырғыштан 7 өтіп газжанармай зауытына немесе отындық желісіне бағыттталады. Сұйықтық газйырғыштардан ыдысқа 8 түседі. (Сурет 1) Сурет 1 Компрессорсыз газлифт ұңғының сұлбасы (схемасы) 137

138 Компрессорсыз газлифтілі әдіске тағыда ұңғы ішіндегі газлифт әдісі жатады. Бұл әдісте, мұнайды көтеру үшін, осы ұңғының тесіп ашқан газды қабатың газ энергиясы қолданылады. Үздіксіз немесе мезгіл-мезгіл пайдалану режимдерін айырамыз. Мезгіл-мезгіл пайдалану режимінде ұңғы бір мезгіл тоқтатылады бұл уақыттың арасында сұйық көтергіште жиналғаннан кейін ұңғыға қысыммен агент беріліп, жер бетіне мезгіл-мезгіл үрленіп шығарылады. [3, 15] Газлифтілі пайдалану әдісінің басқа механизацияланған әдістерден ерекшілігі келесіде: құрал-жабдықтарының және оларды қолданудың қарапайымдығы; жөндеу аралық мерзімінің біраздылығы; пайдалану коэффициентінің және сұйықты шығару (өнімінің) шығымының молдығы (бірнеше ондық өлшемінен 1800 м/тәул-ке дейін); көлбеу ұңғыларда пайдалану мүмкінділігі; ұңғы өнімінде газдың болғанында немесе құмның болғанына қарамастан әдісті қолдану мүмкіндігі. Әдістің жетіссіздіктеріне келесілер жатады: алғашқыда газ бөлетін жүйелерді немесе компрессорлық стансия салу үшін күрделі қаржыландырудың көп мол болғандығы; түптегі қысым аз болған жағдайда, пайдалы әсер коэффициентін (ПӘК) аз болғандығы; меншікті энергия шығынынын үлкендігі. Сондықтан, газлифтілі әдісті қабат қысымы және көлемі үлкен кен орындарда, өнімділік коэффициенті біршама үлкен ұңғыларда, пайдаланған жөн. Сурет 2 Газауалық көтергіштердің түрлері 1) Бірқатарлы құбырсақиналары арқылы жұмыс агенті айдалатын (2б сурет); 2) Егер ұңғы өнімі үлкен шығымды және оның ішінде тоттану әрекетіне немесе құбірлар сақинасында жиналып қалатын түздар мен асфалтты-шайырлы заттар болмаған жағдайдабірқатарлы, СКҚ бойымен агент айдалатын (сурет 2в); 3) Екіқатарлы ұңғыдағы бегітілген құбырда саңылақ болғанда немесе құм болғанда (сурет 2а). Егер де, сығылған газ берілетін СКҚ-ға құм келетін болса, ол құбырға диаметрі кішірек құйыршық (хвостовик) бегітіліп жіберіледі (сурет 3). Бұл қүйыршық қоспаның қозғалу жылдамдығын құбыр тізбегінің басында ұлғайтып, құм мен судың ұңғы түбінде жиналмай сыртқа шығуын қамтамасыз етеді. 138

139 Сурет 3 Екіқатарлы көтергіштің схемасы L көтергіштің ұзындығы; h көтергіштің динамикалық деңгейге бататын тереңдегі Сурет 4 Ұңғыны жұмысқа жіберу схемасы Мұнай өнімін алу үшін үздіксіз газлифтілі әдісінде, сығылған газды жер үстінен айдау үшін қолданылып, пайдалынылатын Л-типті (тік ұңғылар үшін), ЛН-типті (көлбеу бағытты ұңғыларға арналған) қондырғылар газды сақиналар (кольцевое) арқылы айдап беретін бірқатарлы көтергіштер қабылдау клапанымен пакермен және сильфонды Г-типті клапанымен жабдықталады. Соңғы жабдықтар арқылы ұңғыны автоматты түрде жіберіп, керекті режимде пайдалану үшін қолданылады. Мұнда: h 1 статикалық деңгейге дейін көтергіш құбырларды түсіру тереңдігі; h 2 айдау мезгілдегі сұйықтықтың көтерілу биіктігі; h динамикалық деңгейге дейін көтергіш құбырлардың бату тереңдігі. 2.4а суретте ұңғының жұмыс істемей тұрған жағдайы көрсетілген. Бұл жағдайда көтергіш құбырларда және екі сақиналы кеңістіктерде сұйықтықтың деңгейі бір 139

140 биіктікте жатады. Оны - статикалық деңгей деп атайды. 2.4б суретте ұңғыға газды немесе ауаны екі құбырлар аралығына айдау жағдайы келтірілген. Бұл кезде әлі ұңғы жұмыс істемейді. 2.4в суретте айдалған газ көтергіш құбырлардың түбіне жетіп, оның ішіндегі мұнайды газдаған жағдайы келтірілген. Осы кезде ұңғы жұмысқа жіберіледі, яғни мұнайгаз қоспасы көтергіш құбырлардан атқылайды. Ұңғыларды газлифтілі пайдалану кезінде клапандарды орналастыру есебі Компрессорлы көтергіштің сақиналы жүйесіне клапандарды орналастыру есебі Г.В.Исаков және А.П.Крыловтың У-1-М конструкциясы бойынша есептеледі. [2, 154] Есептің берілгендері: ұңғы тереңдігі Н=3500м; пайдалану тізбегінің диаметрі D=0,168м; көтеру тізбегінің диаметрі d=73мм; көтеру тізбегінің ұзындығы L=3250м; сағадан бастағандағы статикалық деңгей h ст =650м; сұйық тығыздығы ρ=870кг/м 3 ; ұңғы сағасынан бастағандағы жіберу қысымы P=8МПа; ұңғының қалыпты жұмысы кезіндегі газ шығыны V=580м 3 /сағ. Бірінші клапанның орналасу орнын анықтаймыз:. Екінші клапанның орналасу орнын анықтау үшін номограмманы қолданамыз (5 сурет). Номограмманың жоғарғы көлденең осіндегі 860м нүктесінен V=660м 3 /сағ. қисығына тік сызық жүргіземіз. Алынған нүкте 6МПа жіберу қысымының нүктесінен төменде (а-нүкте). Сондықтан оңға қарай көлденең оське 6МПа нүктесіне дейін параллель жүргіземіз. 6МПа қысым тұсынын (б-нүкте) төменнен абцисса осінің бойынан в нүкетесін аламыз, ол құлаған қысым болып табылады Р 1 =4,8МПа. Екінші клапанды орналастыру тереңдігін мына формула бойынша анықтаймыз:, Р 2 =4,0 МПа; Қалған клапандарды да орнластыру осылайша жалғаса береді. Үшінші клапанның орналасу тереңдігі: Төртінші клапанның орналасу тереңдігі: Бесінші клапанның орналасу тереңдігі: Алтыншы клапанның орналасу тереңдігі: Жетінші клапанның орналасу тереңдігі:, Р 3 =3,5МПа;, Р 4 =3,2 МПа;, Р 5 =2,8 МПа;, Р 6 =2,0 МПа; 2010 жылдың І жарты жылдығында 17 ұңғыманы компрессорлы газлифтілі әдіспен пайдалануға ауыстыру жоспарланды, негізінде 18 ұңғыма ауыстырылды. Қосымша мұнай өндіру 14,855 мың.т құрады, жоспарда 10,928 мың.т болды. Бір ұңғыма бойынша орташа тәуліктік эффект 11,7 т/тәул құрады жылдың IV тоқсанынан бастап газлифтті игеру әдісі қолданып, сол жылдары 1 тонна тауарлы өнім құны теңге құрады. Мұнай мен газды жинау және тасымалдауға жұмсалған шығын 2247 мың теңге жұмсалу 140

141 көзделген еді. Шығын шығуының бір себебі: құбырларды қайта ауыстыру жөндеу жұмыстарынан болды. Осы 2010 жылғы мұнай және газ өндіру басқармасының жұмысының техника-экономикалық көрсеткіштерін талдай келіп «жақсы» деген қорытынды шығаруға болады. Оған 2010 жылғы бекітілген жоспардағы белгіленген коэффициенттермен, кейбір көрсеткіштер толық орындалған. Жаңажол кен орнында ұңғыларды пайдаланудың фонтанды тәсілінен газлифтілі тәсілге ауыстырудың тиімді екендігі дәлелденді. Жаңажол кенорнында КГЛ ұңғыларының саны жылдан жылға артуда, қазіргі таңда КГЛ ұңғылары кен орнындағы барлық ұңғылардың 50%-ға жуығын құрайды және жыл сайын арта береді. Зерттеудің қорытындысы бойынша 2007 жылы КГЛ ұңғыларының артуына байланысты газ жетіспеушілігі байқалуы мүмкін. Осы мәселеден шығудың бірден бір жолы ол донорлы газ беру технологиясын қолдану болып табалады. Жаңажол кенорнында газ ұңғыларының сағалық қысымы 15МПа-17МПа, ол газлифтілі ұңғыға газ айдау қысымына сәйкес келеді. Сондықтан донорлы газ беру технологиясын қолдануды ұлғайту керек. Газдың өзінің көмегімен газлифтілі пайдаланудың технологиясын қолдану, ол сұйықтықты газды горизонттағы ұңғы газының энергиясын пайдалану фонтанды ұңғының шығымын арттырады. Бұл технологияны мұнайлы горизонт пен газды горизонт бар болса және газды горизонттың энергиясы мен қысымы жоғары ұңғыларда қолдану қажет. Газды горизонт жер асты компрессоры тәрізді газлифтілі жүйеге жоғары қысыммен газ айдап тұрады. Ұңғымалардың тиімділігі мен төмен шығымын ескере отырып, ұңғымаларға кезеңмен газ айдау тәжірибесін жүргізу қажет. Бұл тәжірибе тұрақты шығым кезінде газ үнемдеуге өз септігін тигізеді деп ойлаймын жылы қабат қысымы төмен бір ұңғымада газлифтті клапанды тереңдету тәжірибесі жүргізілді. Клапанды 3260 м дейін табысты тереңдетіп, шығым көбеюінің жақсы жағдайы байқалды. Бұл тәжірибені де дамыта түскен дұрыс. Ұңғымаларды газлифтілі пайдалану Жаңажол кенорны үшін артық өнім алудағы бірден бір әдіс. Сондықтан да бұл әдісті әліде ғылыми тұрғыдан жетілдіре түсу қажет. Пайдаланылған әдебиеттер 1. Ғ.М.Нұрсұлтанов, Қ.Н.Абайұлданов «Мұнай және газды өндіріп, өңдеу», Алматы, 1999ж. 2. А.И.Ширковский «Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений» М., «Недра», 1987 г. 3. Годовой отчет НИИ ОАО «СНПС Актобемунайгаз» за год. Джуманов Бэйбит Манапович КазНТУ имени К.И.Сатпаева, Алматы, Казахстан РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ КВАЛИМЕТРИЧЕСКИХ КРИТЕРИЕВ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ СЕЛЕКТИВНОЙ ОТРАБОТКИ СЛОЖНОСТРУКТУРНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ В результате анализа источников, освещающих вопросов селективной выемки запасов по выемочным единицам [1, 2, 3] было установлено, что системными структурообразующими компонентами для построения геолого-технологической системы выбора зон развития выемки залежи являются квалиметрические оценочные критерии и их составляющие. В их числе: квалиметрические оценки сложности выемочных зон и изменчивости качествообразующих показателей; неоднородности типов и сортов руд; выходы товарной и сырой руды, отходы рудной массы, теряемых руд и разубоживающих пород, а также кондиционно-технологические пределы на качество руды; производительность, интенсивность и себестоимости добычи; точностные характеристики достоверности качественного состава. Сущность системы развития селективной выемки рудных залежей заключается в создании геолого-технологического выемочного условия для обеспечения равномерного развития выемки запасов для достижения максимально возможного качества с минимальными потерями и засо- 141

142 рением руд в режиме устойчивой стабилизации их уровня по мере добычных работ. Отсюда вытекает комплекс задач по обеспечению формирования оптимального выемочного пространства селективной рудовыемки по установленным внутриконтурным и приконтурным выемочным единицам рудника на базе создания рациональных параметров развития направления и фронта горных работ. Установлены два геолого-выемочного условия развития системы селективной выемки: во-первых, должна быть достигнута стабилизация наименьших выходов теряемых руд и разубоживающих пород при минимальных их значениях, второе достигнуть максимум сближения геологической и технологической поверхностей по мере отработки сложных приконтактных зон залежей. С целью рационального регулирования процессов снижения потерь и засорения руд и повышения качественных показателей по рекомендуемой системе квалиметрических критериев определены рациональные геолого-геометрические и геолого-технологические параметры, по которым обеспечивается эффективность технологии селективной выемки. К ним отнесены: 1) управляемые геолого-геометрические параметры: показатели разделения разновидностей руд и пород; кондиционно-браковочный предел на качество руды; допускаемые значения качества товарной и сырой руд, внутрирудные и приконтактные засорения породами; сложность приконтактной зоны; характеристический угол между технологической и геологической поверхностями; удельные градиенты теряемых и засоряющих пород, а также показатель развития мощности выемки рудного тела; 2) геолого-технологические параметры селективной выемки: высоты уступа и подступов, высота и ширине рабочей площадки экскаваторного забоя, мощности приконтактной зоны и рудного тела и приконтактных неровностей рудных микровыступов; высота и ширина развала взорванной горной массы. В качестве базовых исходных квалиметрических критериев регулирования развития выемочного пространства при выемке запасов руд рекомендуются: изменчивость признаков и сложность геолого-морфологического строения залежи; мощность фронта развития выемки запасов по приконтурным и внутрирудным участкам залежей; проектная и достижимая производительность добычи по руднику; нормативные подготовленные и готовые к выемке запасы по выемочным единицам рудника; плановые значения выходов теряемых руд и разубоживающих пород и техногенных отходов при добыче; плановые значения выходов природных типов и технологических сортов рудных продукций и товарная их значимость; технические условия и параметры реализации (поставки) рудных продукций и отдельные показатели требования потребителей; точностные характеристики достоверности базовых показателей - параметров. При перемешивании приконтактных разновидностей горной массы управляющем кондиционно-технологическим параметром разделения их в процессе выемочных работ, в сущности, является браковочное содержание в руде. Размер этого параметра перемешивания изменяется в разных пределах по мере отработки выемочно-контактных зон в пределе её мощности. Этот параметр как параметр управления процессом разделения перемешиваемых разновидностей горной массы служит кондиционно-нормативным критерием регулирования технологического уровня селективности отработки зон перемешивания - выемочно-контактных зон. Эта оценка связана с оптимальными значениями кондиционных качественных показателей, потерь и засорения руды в процессе добычи. Режим соблюдения равномерного выхода качества сырой руд и уровня его засорения пустыми породами при селективной выемке создается на основе разработанных аналитических оценок мощности развития выемки, градиентов потерь и засорения руд и сложности приконтактных зон. При экскавации взорванной разновидностей горной массы оптимальное их разделения осуществляется по кондиционно-техническим условиям их назначения. Эти параметры кондиционно-технологического разделения приконтактных разновидностей горной массы на теряемые вскрышные некондиционные горные массы, сырую разубоженную руду и товарную добычу при экскавации рекомендуется определять по формулам: 142

143 Здесь и соответственно: µ с.р >0; µ н.гм <0 (знак «-»). где - средние содержания соответственно по сырой руде и теряемой некондиционной горной массы, %; в - содержание во вмещающей породе, %; a б - оптимальное значение браковочного предела на качество руды, %. Здесь величины и представляют собой значение качества в сырой руде и некондиционной горной массе, которые принимают различные значения по мере динамики развития выемки рудного массиве по выемочно-контактной зоне. Весовым геолого-технологическим параметром технологической системы селективной отработки выемочных зон является степень сложности морфометрического их строения, которая непосредственно влияет на способ селективной рудовыемки. Показатель сложности приконтактных зон-зон образования потерь и засорения руд, через показатель изменчивости контакта выражается в виде: где - средние размеры мощностей соответственно рудного тела и засоряющих руд влияющих пород по приконтактным зонам, м. Показатель вариации взаимоуклонения технологической поверхности от геологической (V t ), подсчитываются по выражению Эмпирические значения этой величины устанавливается по приконтактным блокам, построенным на основе информации, полученной из пробуренных разведочных и эксплуатационных скважин. Показатель развития мощности выемки запасов руд отражает степень мощности контурного развития отработки запасов руд через протяженности и объемов их контуров по отдельным рудным телам или выемочным единицам (т/м 2 ): Показатель W P. B - может быть выражен через значений сложности выемочной зоны и изменчивости контакта в виде: Для оценки степени изменчивости контакта «руда-порода» принята модельная оценка в виде, где К - статистический параметр. Отношение объема извлекаемого запаса по выемочному участку сложностью к площади поверхности контакта рудного тела отражает степень развития линейных запасов выемки по выемочной единице. Использование значений коэффициента развития мощности выемки запасов по рудным телам с учетом уровня сложности в пределах отрабатываемых участков залежи позволяет стабилизировать их уровень при добыче. Предельные размеры потерь и разубоживания руд представляет собой объемов теряемых руд и разубоживающих пород по приконтактной зоне когда она соответственно отрабатывается без потерь (В 0 ) и без разубоживания (П 0 ): где В 0 и П 0 - значения размеров потерь и засорения руд, возникающие при отработке приконтактных зон соответственно без потерь и засорения по выемочной единице: - показатель изменчи- (3) (4) (5) (1) (2) 143

144 вости геологической поверхности контакта, дол.ед; t P. H, t Ï. H - средние значения приконтактных мощностей рудных и породных неровностей микровыступов, образуемых при зачистке контакта соответственно без потерь и без засорения, м. Критериями для сравнения работ при селективной являются удельные выходы потерь (q r ) и засорения (q З ) руд, представляемые как отношения объемов потерянной руды и засоряющей породы к площади геологической поверхности (S k ) рудного тела в пределах рабочего уступа карьера. Определение удельного выхода теряемых руд и засоряющих пород производится через значения породной части неровностей контакта ( t H. K ): (6) где - значения плотности соответственно руды и породы т/м; Н ус, β -значения высоты и угла падения уступа, м, град. Сравнение качества селективной отработки зон образования потерь и засорения руд - выемочно-контактных зон осуществляется с помощью удельных оптимальных и фактических значений удельных выходов потерь и засорения руд по формулам: (7) где - размеры оптимальных величин соответственно удельных выходов потерь и засорения руд по выемочному участку: - фактические размеры соответственно удельных выходов потерь и засорения руд по выемочному участку. Выводы 1 В условиях выемки запасов сложноструктурных залежей применение способов технологии селективной отработки их позволяет уменьшить размеров потерь, засорения и отходов руд, стабилизировать выходов качества добычи. 2 Методологической основой повышения эффективности селективной отработки залежи служит квалиметризованная система критериев развития выемочного пространства горных работ. 3 Рекомендуемые квалиметрические критерии в отличие от известных критериев учитывают геолого-геометрические, геолого-технологические и другие выемочные параметры, что обеспечивает эффективности использования ее при планировании и проектировании горных работ. Список использованных источников 1. Курманкожаев А. Проблемы системной технологии квалиметрического регулирования качественного состава рудных продукций. Монография. Алматы: Республиканская картографическая фабрика, с. 2. Арсентьев А.И. Бевз Н.Д., Сологуб Е.И. Исследования оптимального направления развития горных работ карьеров с помощью ЭЦВМ. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, 1996, Ещенко Е.Е. Аналитический расчет развития горных работ при разработке крутопадающих рудных тел правильной формы. В кн.: Сб. научных трудов КГРИ, г. 144

145 Какпанова А.К СКГУ им. М. Козыбаева., Петропавловск, Казахстан К вопросу о вековых колебаний уровня озер СЕВЕРО-КАЗАХСТАНСКОЙ ОБЛАСТИ Географические факторы современного климата за последние 200 лет были одинаковыми и близки к стабильным. Однако в течение этого отрезка времени климат Земли претерпевал некоторые изменения. Одним из возможных внешних факторов таких колебаний могла быть солнечная цикличность. Изменения температуры ритмичны. Ритмичность - одно из наиболее ярких и широко распространённых явлений, присущих ландшафтной оболочке, а вместе с тем и той географической среде, в которой существует человек. Начиная с суток, через сезоны и ритм года, через десятилетия и столетия к тысячелетиям и миллионам лет, ритмы - периоды и циклы неизменно сопровождают развитие ландшафтной оболочки, притом столь устойчиво и выражено, что внимание человека было привлечено ко многим из них, как это хорошо известно, ещё на самой низкой ступени его развития. XIX столетие сыграло большую роль в развитии представлений систематического характера о ритмических явлениях в истории Земли, в развитии ландшафтной оболочки. Причиной этого явился тот интерес, который постепенно укреплялся в науке к колебаниям климата в геологическом прошлом, и в частности к ледниковым эпохам. Так, примерно за 100-летний отрезок времени устанавливается 2 этапа глобальных изменений температуры, граница между ними середина 80-х годов ХIХ в. Крупные ритмы: превышает 50 лет, т.е. этот ритм больше 100-летней длительности. Более мелкий ритм летней длительностью. Изменения климата (циклы, ритмы) порядка 2000-летних ( летних), по результатам исследования А.В. Шнитникова, фиксирующихся такими же ритмами изменчивости общей увлажненности материков Северного полушария. Ритмичность устанавливается по изменению уровней степных озер Западной Сибири и Северного Казахстана, по морским и океаническим трансгрессиям и регрессиям и другим индикатором. Выделены этапы (эпохи) повышенной и пониженной увлажненности: 1 этап - на грани V-IVтысячелетий до н.э; 2 этап - от середины IV тыс. до середины III тыс. до н.э; 3 этап - вторая половина III тыс. - начало II тыс. до н.э; 4 этап - II тыс.- начало I тыс. до н.э., так называемая ксеротермическая фаза суббореального «периода»; 5 этап - середина и конец I тыс. до н.э; 6 этап - I тыс.н.э; 7 этап - середина и вторая половина II тыс.н.э.[1]. При обосновании многовековой изменчивости климата А. В. Шнитниковым показано, что с момента окончания ледникового периода, в последующий период - 12 тыс. лет назад - современность, получивший название «голоцен», климат и общая увлажненность материков Северного полушария изменялись циклически, в интервале лет. Всего за голоцен развивалось 6 макроклиматических циклов, в каждом из которых прохладно-влажная эпоха занимала лет, сменяясь тепло-сухой в лет, а затем переходной с продолжительностью лет [2]. Так, более длительные периоды уменьшения и увеличения объема водной массы и соответствующих изменений положения их уровня, связанны с большими засушливыми и влажными эпохами. Одной из вероятных причин многовековой изменчивости увлажнения материков А.В. Шнитников принимает ритм констелляции Земли, Солнца и Луны примерно такой же длительности летний ритмы увлажненности материков состоят из двух неодинаковых фаз: короткой ( лет, с переходным к следующей фазе этапом лет), быстро и энергично развивающиеся фазы, преимущественно прохладно-влажной, когда энергично распространяется океаническое и горное оледенение; повышение уровня озер, увеличение общей увлажненности материков; и из второй, медленно развивающейся, преимущественно сухой и теплой, когда отступает океаническое и горное оледенение, медленное усыхание, понижение уровня озер, частично их полное усыхание, уменьшение общей увлажненности материков [1]. Повышение увлажнения материков проходит более интенсивно и в сравнительно короткие периоды времени (около лет), засушливые стадии охватывают более длительное время 145

146 (более 1000 лет) и проходят более ровно. Наличие последних стадий вызвало у ряда исследователей, располагавших данными об изменениях уровня озер за сравнительно короткие промежутки времени (несколько столетий), представление о прогрессивном усыхании озер степных районов. При анализе многолетних колебаний уровня ряда озер обнаруживается связь с количеством атмосферных осадков, а связь с ходом температур воздуха не так ярко выражена [3]. Среди внутривековых циклов (в отличие от вековых и многовековых, из которых каждые представляют собой следствие разнородных закономерностей) различной длительности основная роль принадлежит известному циклу Брикнера. Э.А.Брикнер не назвал причины возникновения этого широко распространенного в природных явлениях циклах, однако в какой-то мере он склонялся к вероятности его происхождения как функции солнечной деятельности. Подлинная причина этого ритма не раскрыта и поныне; существуют различные точки зрения по этому вопросу. Представляется наиболее вероятным, что он возникает в результате «биения» двух крупнейших компонентов климата - температуры воздуха и атмосферных осадков в их многолетних рядах. Возникающие в результате такого «биения» циклические фазы повышенной увлажнённости или засушливости различной длительности влекут за собой изменения в условиях стока рек, обводнённости озёр, общей увлажнённости тех или иных территорий, изменчивости в условиях существования флоры и фауны и т.д. В частности, именно таким характером возникновения и развития брикнеровского цикла при различных условиях реакции на него подстилающей поверхности и при общей взаимозависимости компонентов ландшафтной оболочки объясняется и то обстоятельство, что, при повсеместной его распространённости, он, в основном, развивается асинхронно на различных территориях. При этом, однако, отнюдь не исключается самое различное соотношение фаз, вплоть до полной синхронности на территориях, весьма удалённых одна от другой [4]. Впервые Л. Берг и П. Игнатов высказали предположение, что колебания уровней озер имеют циклический характер и связаны с 35-летними климатическими циклами Брикнера. А.И. Воейков в 1901 году показал на ряде примеров, что колебания не согласуются с брикнеровскими периодами, что прибыль воды в озерах замечается в те годы, когда по Брикнеру должна быть ее убыль и наоборот, самое низкое положение уровня совпадает с наиболее влажным периодом брикнеровского цикла. Однако, в 1938 году Л.С. Берг писал, что за последние лет в природе не было и следа брикнеровских периодов. А.В. Шнитников, обобщив сведения об озерах из литературных источников, архивных документов и обработав материалы метеорологических станций, составил сводку режима озер за время с конца ХVII века [5]. Продолжительность циклов изменения объема водной массы озер и связанных с ними колебаний, по исследованиям А.В. Шнитникова, ограничиваются периодами в и лет, редко выходя из этих пределов. Причиной таких изменений уровня являются колебания количества атмосферных осадков, летних температур воздуха и связанного с последними испарения. Эти колебания водного режима озер не имеют определенной направленности и происходят около средней многовековой величины. На территории между уральскими горами и р. Обь, расположенной в степной зоне, тщательными исследованиями проведенными А.В. Шнитниковым, установлено несколько фаз внутривековых колебаний уровня озер длительностью от 19 до 47 лет (за период в 250 лет), хотя одна из них (19 и 20 лет), может быть является составной частью (вместе с соседней 31-летней) 51-летней, наиболее продолжительной фазы. В таком случае фазы близки к полуциклам (полуритмам) векового (80-90) цикла солнечной активности, а последние две совпадают примерно с 45-летним этапом глобального похолодания (вторая половина ХIХ - начало ХХ ст.). Отмечено, что подъем уровня озер происходит относительно быстро (в течение 4-8 лет), далее следует краткий (1-3 года) период неустойчивого максимума и продолжительный (12-15 и более лет) спад до времени самого низкого, тоже неустойчивого уровня, продолжающегося 6-8 лет. Так, за последние 2,5 столетия для равниной части Западной Азии характерно семь полных циклов типа брикнеровских, так же повсеместно развиваются циклы более короткие, длительностью 7-11 лет [1]. Например, озеро Шалкар бессточное, однако в многоводные эпохи, когда уровень его повышался на м (по сравнению с 1965 г), на западе оно приобретает сток в р. Иманбурлук. По результатам А.В. Шнитникова, за 8 лет, с 1964 по 1972 г., уровень озера понизился на 1.4 м, причем его усыхание происходит почти монотонно, хотя с различной интенсивностью. 146

147 Лишь в 1970 г. наблюдалось незначительное повышения уровня озера (на 8 см), сменившееся дальнейшим усыханием [6]. Согласно Л. А. Земляницыной, процесс усыхания в значительной мере зависит от направленного ухудшения водного режима грунтовых вод в котловине озера. В пределах озерных котловин равнинной территории грунтовые воды заключены в верхнечетвертичных и современных песчано-глинистых и суглинистых отложениях на глубине преимущественно 0-5 м. Так, наиболее выраженный максимум уровней озер и грунтовых вод их котловин за 20-летний период наблюдений относится к концу 40-х годов. Уровень озер и грунтовых вод в их котловинах колеблется в общем причинном ритме, однако амплитуды их колебания во времени и пространстве различны и зависят от степени удаленности того или иного разреза грунтовых вод самого озера [7]. Таким образом, изменчивости подвержены небольшие степные озера Северо-Казахстанской области. Оценивая изложенную теорию, особенно о внутривековой изменчивости климата, необходимо обратить внимание на то, что она формировалась на данных о изменении уровней наполнения бессточных озер засушливых территорий, как интегральном показателе изменений климата, который проявляется через баланс количества выпадающих осадков и величину испарения. Современная климатология и государственная система слежения за изменениями климата до сих пор не принимает во внимание фактор природной цикличности. Это вполне естественно - инструментальные данные: температура, влажность, осадки - недостаточно объективно отражают многолетние климатические тенденции. Замеры речного стока на крупных реках с неоднородной площадью водосбора еще более «затушевывают» картину. Да и период инструментальных измерений за имением климата - сравнительно не велик [2]. Помимо уровня озер, как непосредственного индикатора колебаний общей увлажненности их бассейнов, существуют и некоторые другие индикаторы, один из них общая минерализация воды. Так, на озерах Менгисер, Становое, Медвежье высокая минерализация связана с усыханием озер 1940 г., резкое уменьшение ее во второй половине и в конце 40-х годов, зависит от обводнения в 40-х годах, а затем вновь повышение минерализации со второй половины 50-х годов [6]. Эти изменения - результат изменения климата. Изменениями климата, М.Ф. Веклич называет его нестабильность, изменения, в том числе, направленные, колебательные, ритмичные, цикличные. А.А. Борисов по изменениями климата предлагает понимать такие его колебания, которые приводят к смене разных типов климата [1] Обосновывая факт существования 2000 летних циклов А.В. Шнитников особо акцентировал, что такие циклы существуют и в настоящее время. С этих позиций середина XIX века расценена им как принципиальный рубеж - окончания очередной прохладно-влажной климатической эпохи и начала тепло-сухой эпохи, которая развивается по настоящее время. Современный многовековой тренд потепления особенно заметно проявился в 70-е годы XIX века и в 30-е годы ХХ века. Кривенко С.Г, д.б.н, профессор, иллюстрирует развитие с конца XIX столетия полных двух «брикнеровских» цик лов климата и начало третьего. Первый цикл охватил время гг., составив 40 лет. Он проявился регрессией водоемов в гг., за которой в гг. последовало высокое обводнение, сменившееся тепло-сухим периодом гг. Последний ярко выраженный тепло-сухой период по силе проявления расценен как вековой. Второй цикл развивался в интервале гг., составив 32 года. Ознаменовался он прохладно-влажной фазой гг., затем - переходным по увлажнению перио дом гг., за которым последовали наиболее засушли вые гг. После этого наступила кратковременная, но мощ ная фаза повышенной увлажненности, охватившая в гг. Тоболо-Ишимскую, Барабинскую, Кулундинскую лесо степь и восточные районы Казахстана. В более южных райо нах Казахстана повышенная обводненность проявилась в гг. Третий цикл начался с тепло-сухой фазы гг. C гг. началось развитие вековой прохладно-влажной фазы, которая продолжается до настоящего времени и предположительно закончится в гг. Ориентировочная продолжительность цикла года. Прохладно-влажная фаза по силе проявления расценивается как вековая [2]. 147

148 Таким образом, рядом исследователей установлено наличие вековых колебаний уровня озер. Изменения и колебания уровней озеровидных водоемов могут происходить при изменениях объема водной массы этих водоемов или при нарушении горизонтального положения их поверхности, которые связаны с изменениями элементов водного баланса и денивеляциями - с движениями озерной воды (волнами, сгонами и нагонами, сейшами и др). Зависимость водного режима от характера внутривековых колебаний климата, дает возможность восстановить историю озер в прошлом (два-три столетия назад), но и предвидеть общие условия их будущего водного режима и развития, что имеет существенное значение для различных направлений хозяйственного использования территории Северо-Казахстанской области. Список использованной литературы: 1. Проблемы палеоклиматологии/ Веклич М.Ф.- Киев: Наук.думка, с. 2. Кривенко В.Г. Природная циклика наше планеты// Вестник Российской Академии естественных наук.- М., 3, с. 3. Богословский Б.Б. Озероведение. М: Изд. Моск. универ., с. 4. Шнитников А.В. Природные явления и их ритмическая изменчивость// Ритм. 1, с. 5. Овчинников Г.Д. О состоянии озер Северо-Казахстанской области. Уч. Записки. Вып.5 ч с. 6. Шнитников А.В. Из истории озер Северного Казахстана. В кн: Озера Казахстана и Киргизии и их история. Л.: Наука, с. 7. Земляницына Л.А. Грунтовые воды озерных котловин междуречья Ишим-Иртыш. В кн. Озера семиаридной зоны СССР. Л.: Наука, с. 148 Анибаев Ануар Жагыпарович Институт горного дела имени Д. А. Кунаева, Алматы Казахстан АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ВЫДЕЛЕНИЯ ИЕРАРХИЧЕСКИХ УРОВНЕЙ В СЛОЖНЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СЕТЯХ На сегодняшний день шахтные вентиляционные сети (ШВС) насчитывают более тысячи горных выработок, топология соединения которых является достаточно сложной. В связи с этим задачи анализа и расчета воздухораспределения в вентиляционной сети являются достаточно сложными и многовариантными. Поэтому вполне логично, при анализе и расчете воздухораспределения, применить методы уменьшения размерности ШВС. Одним из таких методов является метод декомпозиции графа ШВС на иерархические подграфы, опишем его. 1. Метод декомпозиции графа ШВС на иерархические подграфы. Рассмотрим любую ШВС в общем виде. Из работы [1] известно, что для продвижения воздуха по горным выработкам затрачивается энергия, величина которой определяется по формуле: (1) где η усреднённый коэффициент полезного действия источников тяги (в нашем случае вентиляторов); R j сопротивление j-ой горной выработки; Q j расход воздуха в j-ой горной выработки. Из работы [2] известно, что сопротивление ветвей R j являются случайными величинами на реальном отрезке времени, тогда и величина затрачиваемой энергии W также является случайной с некоторым законом распределения φ(w) в интервалах. Также в работе [2] были получены формулы выражающие величину энергоёмкости любой выработки, которая также является случайной величиной, и получена формула критерия неопределённости математической модели ШВС по энергоёмкости (энергетическому потенциалу). Анализ этой

149 формулы показывает, что данный критерий прямо пропорционален точности задания аэродинамических сопротивлений горных выработок и обратно корню квадратному из числа дуг графа вентиляционной сети ШВС, то есть. В данной работе также доказано, что это условие не противоречит физическому смыслу формирования энергетического потенциала ШВС. Авторами работы [3] рекомендуется принимать точность задания аэродинамических сопротивлений горных выработок δ из следующего ряда в зависимости от точности требуемых расчётов, т.к. чем менее точно в сторону увеличения R j и определённо мы знаем или можем замерить величины R j, тем больше прогнозируемый возможный расход энергии на продвижение воздуха по горным выработкам, но в то же время чем больше число горных выработок в ШВС, тем меньше неопределённость, так как она нивелируется за счет их числа N. В соответствии с работой [3] величина степени сильности дуг определяется как (2) где J = N j= 1 R j Q 3 j - энергетический потенциал ШВС; λ j степень сильности j-ой дуги. Исходя из выше сказанного и произведя необходимые действия, степень сильности j-ой дуги относительно энергетического потенциала ШВС определяется в виде: (3) В работе [2] данная формула приводится к следующему виду, так как 2 R Q = H имеем (4) Из этого следует, что величина степени сильности дуг любой горной выработки λ j определяется отношением величины депрессии этой дуги H j ШВС к суммарной депрессии всех дуг N ШВС. На основе выше изложенного в работе [2] приводится метод декомпозиции графа ШВС на иерархические подграфы. Опишем его с некоторыми доработками и программу, реализованную на его основе. 2. Принцип функционирования программы на основе данного метода. Известно, что топологию вентиляционной сети можно отразить в виде матрицы инциденций, где в строках отражаются ветви, а в столбцах узлы. На матрице в виде единицы со знаком «-» кодируется начало ветви выходящая из данного узла, а со знаком «+» кодируется конец ветви, входящий в данный узел. В [2] дан метод выделения иерархических уровней, выше он описан, исходя из критерия 149

150 минимизации входящей суммы произведений в формулу мощности, т.е. N j= 1 R j Q j 3 min. (5) Опишем предложенный метод, с некоторыми доработками, используемый в автоматизированной системе выделения иерархических уровней в сложных вентиляционных сетях. Выше изложены теоретические предпосылки предложенного метода. Данный метод основан на последовательном исключении ветвей с наименьшим λ j (степень сильности j-ой дуги), так как такие ветви имеют наименьшее влияние на общую характеристику сети. Но в связи с тем, что при расчётах вентиляционных сетей λ j не вычисляется то в данном источнике также выведены неравенства исходя из которых метод можно применить рассчитывая критические значения депрессий требуемого иерархического уровня. На основе данного метода нами была разработана программа, позволяющая выделять иерархические уровни графа вентиляционной сети. В программе при формировании матрицы инциденций анализируется топология сети. В матрице формируются столбцы с номерами узлов и строки с номерами ветвей. Затем на пересечении строки и столбца согласно анализируемой сети ставится «-1» если данная ветвь выходит из узла и «+1» - если входит. В случае если данные условия не выполняются, то пересечение строки и столбца остаётся пустым (табл. 1 и рис. 1). Таблица 1. Матрица инциденций упрощенной сети шахты 86/87, Караганда узла H ветви , , , , , , , , , , , , , , , ,41 После окончания формирования матрицы производится её проверка. Исходя из физических свойств сети, формируются следующие правила: 1. в строке может быть только два значения «-1» и «+1», так как ветвь имеет только начало и конец; 2. в столбце необходимо иметь по меньшей мере три значения величин разного знака, т.к. условием формирования узла является пересечение как минимум двух выработок при котором по меньшей мере происходит образование трёх отрезков. В случае, если имеется столбец со зна- 150

151 чениями одного знака, то данная вершина является «висячей». В данном случае матрица сформирована неправильно, либо сеть является неполной. После проверки правильности формирования матрицы вычеркивается строка (ветвь) с минимальной депрессией. После данной операции могут появиться «висячие» вершины, в таком случае если в «висячей» вершине значения со знаком «-» то данный узел вычёркивается и переносится в узел из которого начинается вычеркнутая ветвь. В случае значений со знаком «+» то данный узел также вычеркивается, а значения переносятся в узел (столбец) куда входит вычёркнутая ветвь (строка). Затем путём выбора номера иерархического уровня и выбора из выпадающего списка, величины точности определения величин аэродинамических сопротивлений в относительных единицах (численные значения даны выше), рассчитываются критические значения депрессий для данного иерархического уровня. Затем из исходной матрицы инциденций последовательно вычеркиваются строки (ветви) со значениями меньшими критического значения депрессии данного подграфа. При этом существует вероятность образования «висячих» узлов (столбцов), в таком случае необходимо произвести перенос висячей вершины согласно выше описанному правилу. Данный процесс продолжается до тех пор, пока в матрице не останется ветвей (строк) величина депрессии которых меньше критического значения депрессии данного иерархического уровня. Оставшиеся ветви (строки) и узлы (столбцы) будут составлять подграф иерархического уровня анализируемой сети. Окно автоматизированной системы выделения иерархических уровней. Рисунок 1. После окончания формирования иерархического уровня, исходя из правила формирования матрицы инциденций, формируем графическое изображение полученного подграфа иерархического уровня. Описанные действия по выделению первого иерархического уровня выше представленной сети отражает рисунок 2, а матрицу инциденций полученную в ходе описанных действий таблица

152 Таблица 2. Матрица инциденций при δ= 0,1 (Н1кр=19,20) узла Н ветви , , , , ,11 Окно программы с выделенным иерархическим уровнем. Рисунок 2. Таким образом, описанная программа позволяет упростить топологически сложную ШВС при помощи выделения иерархических подуровней в зависимости от требуемой точности. По мнению авторов, применение данной программы удобно при анализе различных мероприятий проводимых в ШВС, а также при определении режимов совместной работы вентиляторов главного проветривания. Литература. 1. Абрамов Ф.А. и др. «Расчёт вентиляционных сетей шахт и рудников» «Недра» Москва 1972 г. 2. Рогов Е.И., Рогов С.Е., Рогов А.Е. «Начала основ теории технологии добычи полезных ископаемых» Алматы 2001 г. 3. Рогов Е.И., Банкин С.С., Рясков Е.Я. «Надёжность проветривания угольных шахт» «Наука» Алма-Ата 1975 г. 152

153 Егембердиев Р.И. ДГП «Институт горного дела им. Д.А.Кунаева» РГП «НЦ КПМС РК» МИНТ РК, Алматы Казахстан ПЕРСПЕКТИВНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЯ КОНВЕЙЕРНОГО ТРАНСПОРТА Опыт эксплуатации конвейеров подтверждает главные достоинства конвейерного транспорта - высокий уровень производительности труда, достигаемый путём автоматизации работы оборудования, возможность транспортирования груза на большие расстояния и низкие производственные затраты. Конвейер является одним из основных средств непрерывного участкового и магистрального транспорта на угольных шахтах, разрезах и рудниках. Применение ленточных конвейеров постоянно возрастает в связи с ростом грузопотоков и расстояний транспортирования, что привило к необходимости создания высокопроизводительных ленточных конвейеров большой длины и мощности в одном ставе. Достаточно высокие капитальные затраты на приобретение конвейеров компенсируются низкими эксплутационными расходами. Себестоимость единицы перевозимого груза ленточными конвейерами ниже, чем у других транспортных средств, применяемых для перевозок груза на то же расстояние. Тесная связь транспортирующих машин с общим технологическим процессом производства обусловливает высокую ответственность их работы и назначения. Поэтому конвейеры должны быть надежными (безотказными), прочными, удобными в эксплуатации и способными работать в автоматических режимах. Современное развитие горнодобывающей отрасли обусловливает развитие конвейерного транспорта по следующим направлениям: - создание машин для поточного транспортирования горной массы от начального до конечного пунктов по прямолинейной и сложной пространственной трассе большой протяженности; - повышение производительности конвейерных установок путем выбора наиболее рациональной формы грузонесущего элемента конвейера и увеличения скорости движения грузонесущего полотна; - повышение надежности машин и упрощение их обслуживания путем снижения числа роликоопор и подшипников; - снижение металлоемкости и габаритных размеров за счет новых конструкций конвейерных систем и их узлов, а так же путем применения монорельсовых направляющих. При решении задачи рационального выбора типа конвейера, обеспечивающего наибольший технический и экономический эффект, необходимо учитывать следующие факторы: свойства транспортируемых грузов; расположение пунктов загрузки и разгрузки, а также расстояние между ними; потребную производительность машин; требуемую степень автоматизации производственного процесса, обслуживаемого проектируемой транспортной установкой; способ хранения груза в пункте загрузки. С другой стороны следует отметить, что при добыче полезных ископаемых открытым или подземным способом основными источниками загрязнения окружающей среды являются погрузочно-разгрузочные и транспортные операции. Ленточные конвейера имеют открытую верхнюю поверхность, в связи с чем, при движении часть насыпного груза выветривается, что и загрязняет окружающую среду. Кроме этого, повышение производительности транспортного средства и увеличение дальности транспортирования связано с увеличением мощности тягового привода, его габаритами и потребляемой электроэнергией. В последние годы в ряде стран ведутся работы по созданию транспортных средств, в которых за счет замкнутого пространства пылеобразующие частицы не связаны с окружающей средой и не являются источником экологического загрязнения. Одним из таких транспортных средств являются трубчатые ленточные конвейера (ЛТК). 153

154 Разработкой конструктивных параметров и эксплуатацией ЛТК в разное время занимались зарубежные фирмы Koch в Германии, Noyes - Франция, Nova - Италия, Dosco - Великобритания, Simplicity - Индия, Krupp Robins - США, Yong Poony - Корея. В таблице 1 представлены данные по эксплуатации ленточных трубчатых конвейеров в условиях некоторых промышленных предприятий, преимущественно в Индии, где этот вид транспорта весьма распространен. Таблица 1 Эксплуатационные характеристики ЛТК Место установки (предприятие), страна Indo gulf, Индия Длина конвейера,м Диаметр трубы,мм Производительность т/ч Транспортируемый груз Медный конценрат Начало эксплуатации Февраль 1999,модерн Размер транспортируемого куска,мм Швеция 2х Уголь Сoromandel, Индия Hindalco, Индия Tadiparti, Индия Richard Bay, ЮАР Vedanta Alymina, Индия Горный фосфат 80 Февраль х Уголь Март Шлак Декабрь Горный фосфат Руды кальция и алюминия Сначала ЛТК применялись для транспортирования цемента, зерна и других сыпучих и пылящих материалов, но в последние годы они стали успешно применяться и в горнодобывающей промышленности, в том числе в подземных условиях эксплуатации. Трубчатый ленточный конвейер германской фирмы Koch установлен в швейцарских Альпах для транспортирования от карьера вниз под углом 29 гравия, песка и щебня, необходимого для строительства железнодорожного полотна в долине. Производительность конвейера приблизительно 500 т/ч, длина 208 м. Установленный ЛТК значительно сократил транспортные расходы, заменив автомобильный транспорт, маршрут которого пролегал по территории жилых районов, оказывая негативное воздействие на состояние окружающей среды. Индийская фирма India Jindal Steel and Power Ltd добывает железную руду в г. Барбиле, штат Дхаркханд (Индия) в руднике, расположенном на высоте 700 м. над уровнем моря, где стоят два трубчатых конвейера длиной 1500 м. каждый, предназначенных для транспортирования дробленой руды вниз к пункту перегрузки на железнодорожный транспорт. В России для транспортирования насыпных грузов ленточные трубчатые конвейера нового поколения изготавливает компания Конвейер групп. Разработанные и производимые этой компанией ЛТК выгодно отличаются повышенными эксплуатационными свойствами. Особо стоит отметить, что ЛТК работают на гладкой ленте российского производства [1]. Однако, основными недостатками существующих до сегодняшнего дня конструкций ЛТК являются: дорогостоящее ленточное полотно, затраты на замену которой сопоставимы с ценой самого конвейера; значительное число роликоопор и подшипников, существенно снижающих 154

155 надежность транспортной системы; осуществляют транспортировку груза мелкой фракции; большая металлоемкость. Кроме этого, трубообразная лента в процессе своего движения внутри кольцевых роликоопор испытывает усилия вращательного момента, которое приводит к возрастанию коэффициента сопротивления движению и нагрузок на ролики, повышенному износу ленты, росту энергопотребления [2]. В ДГП «Институт горного дела им. Д.А.Кунаева» ведутся работы по созданию ленточных трубчатых конвейеров, основным отличием которого от существующих ЛТК является движение ленточного полотна без роликоопор по монорельсовому пути. Кроме этого, в качестве привода используются линейные электромагнитные привода с внешним С-образным магнитопроводом, которые размещаются вдоль пути транспортирования [3]. Разрабатываемая конструкция трубчатого конвейера позволит: за счет отсутствия роликоопор, ограничивающих загрузочное пространство ленточного полотна, увеличить кусковатость перевозимой горной массы; при применении монорельсовых направляющих существенно уменьшить потери кинетической энергии на перемещение грузонесущей ленты, а также в совокупности с отсутствием роликоопор значительно снизить металлоемкость транспортной системы. Применение в качестве тягового органа линейного электромагнитного привода даст возможность увеличить дальность транспортирования и использовать этот транспорт для крутонаклонной доставки горной массы из глубоких карьеров. Работа трубчатого конвейера с электромагнитным линейным приводом заключается в следующем. На загрузочном пункте с помощью питателя осуществляется погрузка горной массы на развернутое ленточное полотно. Лента на своих боковых торцах имеет направляющие ролики, при помощи которых под действием линейного электропривода груженое ленточное полотно, перемещаясь по специальным копирам, из плоского состояния превращается в трубчатую форму. Выходя из погрузочного пункта, поскольку специальные ролики сходятся, грузонесущее полотно начинает перемещаться по монорельсовому пути под действием электромагнитных сил линейных приводов. В пункте разгрузки происходит разворачивание трубчатой формы ленты, в результате чего она принимает характерную форму для обычного конвейера и транспортируемый материал разгружается. На рисунке 1 представлен ленточный трубчатый конвейер на монорельсовом ходу с электромагнитным приводом для транспортировки среднекусковой горной массы с цепной подвеской ленточного полотна. 1-монорельс, 2- электромагнит, 3-внешний подвижный магнитопровод, 4-корпус тележки, 5-лента, 6-несущая рама конвейера. Рисунок 1- Ленточный трубчатый конвейер для транспортировки крупнокусковой горной массы: 155

156 На рисунке 2 показан ЛТК для транспортирования горной массы со свернутым в трубу ленточным полотном в двух видах исполнения монорельсового пути. 1-направляющие, 2-электромагнит, 3-внешний подвижный магнитопровод, 4-корпус тележки,5-замок корпуса, 6-лента. Рисунок. 2 Ленточный трубчатый конвейер для транспортирования горной массы: Выводы Несмотря на достаточно высокую стоимость трубчатых ленточных конвейеров, а также более высокий коэффициент сопротивлению движению ленты и меньшую производительность по сравнению с обычными ленточными конвейерами, область применения ЛТК в ближайшие годы будет расширяться, а их количество увеличиваться, поскольку требования по экологической безопасности к процессу транспортирования и вопросы охраны окружающей среды в Казахстане приобретают важное значение. Одно из направлений, повышающих эффективность ленточных трубчатых конвейеров, связано с разработкой конструкций ЛТК без использования роликоопор с перемещением ленточного полотна по монорельсовому пути. Для расширения функциональной возможности, например для осуществления бесперегрузочной доставки горной массы с глубоких горизонтов, предлагается использование в качестве тягового привода линейные электромагнитные привода, стационарно размещенные вдоль пути перемещения ленты. Список литературы 1. Галкин В.И. Особенности эксплуатации трубчатых ленточных конвейеров.//горное оборудование и электромеханика С Дмитриев В.Г. Вращательное движение ленты трубчатого конвейера на прямолинейных участках трассы.// Горный журнал С Едыгенов Е.К. Основы теории конвейерных поездов с электромагнитным приводом для открытых горных работ. Алматы: Фонд «ХХI век» с. 156

157 Жунусова С.С., Ускенбаева А.М., Мамаева А.А. ЦНЗМО «Институт металлургии и обогащения», Алматы, Казахстан НАНОСТРУКТУРИРОВАНИЕ И МОДИФИЦИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПОСЛЕ МИКРОПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ В РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТАХ Разработка новых экологически чистых технологий нанесения высокоэффективных и надежных покрытий для защиты и упрочнения металлических изделий, является сегодня одной из самых актуальных задач современной науки и техники в связи с ростом жесткости условий эксплуатации, агрессивности применяемых технологических сред и соответственным повышением требований к конструкционным материалам. В связи с этим одной из первоочередных задач является максимальная экономия металла и его защиты от преждевременного физического разрушения [1-5]. Большинство методов получения модифицированных наноструктурированных поверхностей на конструкционных материалах являются перспективными и интенсивно развиваются в настоящее время. Эффективным и распространенным способом защиты металлов от коррозии является нанесение защитных покрытий. Микроплазменная обработка вид поверхностной обработки направленная на получение прочного и износостойкого слоя на поверхности металлических материалов. Отличительной особенностью микроплазменной обработки является участие в процессе формирования покрытия поверхностных микроразрядов, оказывающих весьма существенное и специфическое воздействие на формирующееся покрытие, в результате которого состав и структура получаемых слоев меняются. Процесс формирования покрытия идет в водных растворах электролитов, покрытие формируется по всей поверхности изделия любой конфигурации и во внутренних его полостях, куда имеется доступ электролита [1]. Были исследованы разряды на поверхности стального катода в электролитах CuSO 4 и NiSO 4 с соотношением 1:1, при различных напряжениях тока и времени (рисунок 1). Микроплазменную обработку проводили при концентрациях 5,10,20,30,40,50г/л при напряжениях тока от 50 до 200В. Анализ осциллограмм позволил установить закономерность изменения силы тока от процессов, протекающих на границе раздела электрода и электролита. Во всех концентрациях электролита в момент включения обнаружены появление скачков микроплазменных разрядов с увеличением значении силы тока. Наблюдаемый эффект объясняется изменением вклада ионизации атомов Cu и Ni в баланс зарядов микроплазмы. А с течением времени значение тока постепенно уменьшается. При низких напряжениях (50В) в электролитах всех концентраций наблюдается слабое осаждение слоя. А при высоких концентрациях электролитов значение силы тока значительно выше по сравнению с электролитами, где концентрация ниже. Рисунок 1 Микроплазменная обработка стальных образцов в смешанных электролитах сернокислых меди и никеля в пропорции 1:1 при различных напряжениях тока и продолжительности воздействия. 157

158 В макроструктуре образцов можно увидеть, такую интерпретацию, чем больше напряжение и концентрация электролитов, тем плотнее покрытия на поверхности стального катода которые представляет собой однородную перлитно-ферритную структуру (рис. 2). В результате высокой скорости микроплазменного нагрева с увеличением напряжения до 150В формируется мелкозернистая структура, из которой при охлаждении, в свою очередь, образуется мелкокристаллический мартенсит. Микроструктура упрочненной поверхности образца представляет собой мелкозернистую мартенситную структуру [2]. Рисунок 2. - Макроструктура поверхности стальных образцов после микроплазменной обработки в смешанных электролитах сернокислых меди и никеля: а)50в; б)100в; в)150в. Были проведены коррозионные испытания для стальных образцов после микроплазменной обработки в смешанных электролитах сернокислых меди и никеля. Коррозионные испытания проводили весовым методом измерения скорости коррозии. В качестве коррозионной среды выбран 3% раствор хлорида натрия. Взвешивали образцы с помощью аналитических весов до испытания и после, в определенных промежутках времени. Полученные результаты приведены в таблице Таблица 1. Изменение массы образцов после коррозионных испытаний в различных промежутках времени. (грамм) m m 1 m 2 m 3 0 через через через Исх.масса, 5 часов 10 часов 15 часов Напряжение, В m 4 через 20 часов m 5 через 25 часа , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,8284 Результаты глубинного показателя коррозии приведены в таблице 2: Таблица 2. Глубинный показатель коррозии (мм/год) Напряжение, В П, через 5 час П, через 10 час П, через 15 час П, через 20 час 100 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , В макроснимке образцов можно увидеть изменение образцов после микроплазменной обработки и коррозионного испытания. В таблице 3 приведены макроснимки стального катода после микроплазменной обработки и после испытании на коррозию в 3% растворе хлорида натрия. Как видно из рисунков поверхность образцов после коррозионных испытаний покрываются ярко бурым цветом.

159 Рисунок 3. Макроснимки образцов после МПО и коррозионного испытания. Макроснимок после МПО Макроснимок после коррозии В таблице 4 представлена микроструктура образцов после коррозионных испытании в различных промежутках времени. Микроструктура стального катода после микроплазменной обработки при напряжении 100 В и после коррозионного испытания с продолжительностью 5 часов имеет ферритно перлитную структуру. Микроструктура образцов, обработанные при напряжении 150В в некоторых местах имеют сетки прослоек цементита, в этих местах с увеличением времени продолжительности коррозионного испытания до 25 часов образуется межкристаллитная коррозия. После микроплазменной обработки стального катода при напряжении 200В микроструктура образцов после коррозионных испытании в различных промежутках времени имеют в некоторых местах поверхности локальную интенсивную коррозию. При дальнейшем увеличении напряжении до 250В микроплазменной обработки стального катода, на поверхности наблюдается равномерная коррозия красно-бурого цвета. Таблица 3. Микроструктура образцов после коррозионного испытания в различных промежутках времени. U, В после 5 часов после 10 часов после 15 часов после 20 часов Таким образом, по проведенным коррозионным испытаниям и по расчетам выше приведенных формул, стальные катоды по десяти бальной шкале коррозионной стойкости имеют III-й балл стойкости, и скорость коррозии лежит в пределах значении от 0, до 0,

160 мм/год, соответственно по ГОСТу и относится по группе стойкости к «стойким». Для исследования износостойкости никелевых покрытий полученных микроплазменной обработкой использовали сконструированный стенд 2С132, где определяли условный коэффициент трения. Осевая нагрузка и коэффициент трения регистрируется тензодатчиком, температура термопарой. Регистрируемые параметры записываются и обрабатываются с использованием ПК в реальном времени. Программное обеспечение при испытании позволяет фиксировать момент трения, осевую нагрузку и температуру в реальном времени. При испытании на трение для никелевых покрытии, при скорости вращения 250об/мин при нагрузке 1 кн, коэффициенты трения снижаются, но при этом повышается задиростойкость, так как за установленное время не было задира. Но при увеличении скорости вращения до 355 об/мин (рис. 3) за очень короткое время был задир, а также температура и коэффициент трения увеличились. Рисунок 3 Зависимость коэффициента трения-скольжения от времени и температуры при нагрузке 1 кн и 250 об/мин для образцов с никелевым покрытием ( Т С, µ, условный коэффициент трения) Рисунок 4 Зависимость коэффициента трения-скольжения от времени и температуры при нагрузке 1 кн и 355 об/мин для образцов с никелевым покрытием ( Т С, µ, условный коэффициент трения) Таким образом, на поверхности катода есть возможность получения покрытий без применения сложного и экологически вредного оборудования; высокой микротвердостью (до 2500 МПа) и соответственно с высокой коррозионной стойкостью и износостойкостью покрытий. Режимы и время обработки наряду с материалом подложки, являются определяющим фактором процесса микроплазменной обработки, существенно влияющим на состав, структуру и свойства получаемых покрытий. Многофункциональность покрытий полученных микроплазменной обработкой способствует их применению в самых различных отраслях промышленности, причем номенклатура обра- 160

161 батываемых деталей постоянно увеличивается. Тем не менее, возможности метода исследованы еще далеко не полностью. Список литературы 1. Паничкин А.В., Мамаева А.А., Жунусова С.С., Кшибекова Б.Б. Влияние режимов микроплазменной обработки на структуру и механические свойства стального катода. Труды IV международной конференций «ДЕФОР- МАЦИЯ И РАЗРУШЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ И НАНОМАТЕРИАЛОВ» DFMN Москва 2011., С 2. А.А. Мамаева, А.В.Паничкин, С.С.Жунусова, Г.М.Ибраева, А.М.Ускенбаева. Исследование структуры и свойств стального катода после микроплазменной обработки в электролитах сернокислого никеля. Труды 3 Международной научной конференций ФИЗИКА И ФИЗИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИ- ВЫ РАЗВИТИЯ. Кыргызская Республика, Бишкек 2011, С Мамаева А.А., Паничкин А.В., Жунусова С.С., Ибраева Г.М., Ускенбаева А.М., Кшибекова Б.Б. Исследование структуры и свойств стального катода после микроплазменной обработки в электролитах сернокислой меди. //Сборник докладов Международного молодежного форума «ПОСТИНДУСТРИАЛЬНЫЙ МИР: НАУКА В ДИА- ЛОГЕ ВОСТОКА И ЗАПАДА» Усть-каменогорск, 2011г.С Мамаева А.А., Паничкин А.В., Жунусова С.С., Ускенбаева А., Кшибекова Б.Б. Исследования структуры и механических свойств CuNi покрытий на поверхности стального катода, после микроплазменной обработки. Труды 7ой Международной научной конференции «СОВРЕМЕННЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ. ФИЗИКИ И ФУНДАМЕНТАЛЬ- НОЕ ФИЗИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ» СДФФФО-7. Алматы.-2011г., С Антропов Л.И. Теоретическакя электрохимия 3 изд Москва Омарова С.А.; Космухамбетов А. Р. Валишевская Т.Ю. ДГП ГНПОПЭ «Казмеханобр», Алматы, Казахстан ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ АЛУНИТА КОМБИНИРОВАННЫМ СПОСОБОМ Различными исследователями выполнены работы по извлечению Al 2 O 3 из алунита с использованием комбинированных пиро-гидрометаллургических технологии. Алунит представляет собой основной сульфат алюминия и калия (K 2 SO 4 AL(SO 4 ) 3 2Al 2 O 3 6H 2 O) в состав которого может входить и натрий. Алуниты образова лись под действием природных сернокислых вод на силликаты. Минералы, входящие в состав породы очень тесно взаимно прорастают, поэтому для отделения алунита при обогащении нужно тонкое измельчение породы. Об обогащении алунитовой руды мало литературных данных, вероятно потому, что ее можно выгодно перерабатывать другими способами. Известно, что природный алунит не растворим в разбавленном аммиаке или серной кислоте, а обожженный хорошо выщелачивается ими. На этом свойстве алунита основаны способы переработки его на глинозем и другие ценные продукты. Изучалась возможность переработки предварительно обожженного алунита гидрохимическим способом с использованием в качестве растворителя разбавленной соляной кислоты. В лаборатории гидрометаллургических процессов ДГП ГНПОПЭ «Казмеханобр» были проведены тестовые испытания геологической пробы алунитовой руды. Химический состав которой приведен в таблице 1 Таблица 1 Средний химический состав алунитовой руды Наименование Содержание, % Наименование Содержание, % Al 2 O 3 16,17 Na 2 O 0,93 SiO 2 48,10 K 2 O 2,00 Fe 2 O 3 5,27 SO 3 1,15 FeO 1,00 S 12,20 MgO 1,33 H 2 O + 4,21 CaO 2,51 H 2 O - 2,50 161

162 Были проведены серии опытов по выщелачиванию предварительно обожженной алунитовой руды в солянокислой среде при различных концентрациях и соотношении Т:Ж. Перед испытаниями руда измельчалась до кл - 0,074мм и проходила термическую обработку. Методика проведения исследовании. Опыты по выщелачиванию алунита проводились в закрытом реакторе с перемешивающем устройством и термоподогревом. Температура во всех опытах поддерживалась C. Продолжительность эксперементов составляла 1-3 часа. Концентрация соляной кислоты варьировалась в сторону уменьшения от 224 г/дм 3 до 53 г/дм 3. Условия проведения опытов с алунитовой рудой и их результаты представлены в таблице 2. Таблица 2 Условия проведения и результаты эксперементов Опытов Время, час Условия опытов t, С Конц. HCl, W кека, % Содержание в кеке,% Степень извлечения в жидкую фазу, % Al O Al O Т:Ж г\дм : ,70 1,39 96, : ,54 1,53 96, : ,75 1,51 95, : ,01 2,46 92, : ,00 1,45 96, : ,99 1,78 94,79 Из таблицы 2 следует, что при постоянном соотношении Т:Ж=1:5 с уменьшением концентрации соляной кислоты от 218 г/дм 3 до 126 г/дм 3 степень извлечения Al 2 O 3 в жидкую фазу из обожженного алунита на уровне 96%. При дальнейшем понижений концентрации соляной кислоты она снижается. В то же время полученные данные показывают, что при изменении соотношений Т:Ж=1:5, 1:3, 1:2 оптимальным является соотношение Т:Ж=1:3, при котором степень извлечения Al 2 O 3 в жидкую фазу составила 96,1 %. После перевода Al 2 O 3 в солянокислый раствор были проведены исследования по отделения Fe 2 O 3 и получению гидроксида алюминия. Был получен алюминевый концентрат в виде Al(OH 3 ), содержащий Al 2 O 3-65,29%, потери при прокаливании его составили 34,35%. При пересчете на прокаленный продукт полученный глинозем имеет следующее содержание: Al 2 O 3-99,6%. Кроме того был получен Fe-содержащий продукт: с содержанием Fe 2 O 3-38,82%, п.п.п- 35,68%. При пересчете на прокаленный продукт содержание основного вешества составило: Fe 2 O 3-60,35%. Выполнены эксперементы по регенерации HCl методом термоконверсии и химической регенерации. Было установлено, что степень регенерации HCl составляет не менее 96,7%. Так же проведен опыт по выщелачиванию предварительно обожженного алунита в NaOH с концентрацией 230 г/дм 3 в течении 6 часов при соотношении Т:Ж=1:3 и t=80-90 С. Степень извлечения Al 2 O 3 в жидкую фазу составила 89,93%, а SiO 2-6,92%. ВЫВОДЫ 1. Проведены эксперементы по выщелачиванию обожженной алунитовой руды в соляной кислоте при различных концентрациях HCl и соотнощении Т:Ж. 2. Определены оптимальные условия выщелачивания алунита с HCl : соотношение Т:Ж=1:3; концентрация соляной кислоты равна 218 г/дм 3. При таких условиях степень извлечения обожженного алунита в жидкую фазу составляет не менее 96%. 3. В ходе опытов был получен алюминевый концентрат который имеет следующее содержание: Al 2 O 3-99,6%. 162

163 4 Так же был получен Fe-содержащий продукт в котором содержание основного вешества составило: Fe 2 O 3-60,35%. 5. Степень регенерации растворителя HCl составило 96,7%. 6. В результате опытов установлено, что солянокислое выщелачивание алунита по сравнению с щелочным более эффективно по извлечению Al 2 O 3 в жидкую фазу и по техникоэкономическим показателям. Список литературы 1. С. С. Смирнов-Верин. Алуниты и их использование, ОНТИ, Г.В. Лабутин. Легкие металлы 9, Б.Х. Янгитилавова, И.В. Баязитова, Ю.А. Мартьянов ДГП ГНПОПЭ «Казмеханобр», Алматы, Казахстан ГИДРОЦИКЛОНЫ В ОБОГАЩЕНИИ В отечественной практике для расчета объемной производительности гидроциклона Q используется формула А.И. Поварова Где Q объемная производительность, л/мин; d пит, d сл эквивалентный по площади диаметр питающий и сливной насадки, см; g ускорение силы тяжести 9,8 м/сек 2 ; Н давление перед гидроциклоном в атмосферах или в кгс/см 2 ; При преобразовании формулы 1 в виде (где площадь входного отверстия в гидроциклоне) и применяя размерности СИ получим производительность гидроциклона без гидравлического сопротивления сливной насадки в пять раз выше рассчитанной по формуле 1. Это положение было проверено на Кентауской обогатительной фабрике на местных рудах. Остановлена половина работающих гидроциклонов, входная скорость повышена с 5 до 10 м/с, во второй стадии измельчения без снижения переработки уменьшено количество работающих мельниц вдвое при снижении конечной крупности измельчения на 10 % абсолютных по содержанию готового класса минус 74 мкм. Рассмотрим причины не использования предлагаемой классификации с безнапорной разгрузкой слива на обогатительных фабриках РК. Для свободной разгрузки слива должен быть перепад высот между гидроциклоном и сливной емкостью. Не всегда это возможно: нельзя поднять гидроциклоны из-за передвижного крана и опустить сливную коробку из-за нарушения самотечного транспорта слива в последующую операцию. Кроме того, в инструкции «Механобра» по эксплуатации гидроциклонов рекомендуется веерная разгрузка песков. По нашему режиму в этом случае происходит подсос воздуха через песковую насадку с нарушением классификации. Кроме того, разгрузка густых песков «колбасой» вызывает опасение у обслуживающего персонала запесочивание не только гидроциклонов, но и всего нагнетающего трубопровода. Наконец иностранные фирмы такие как «Кребс», специализирующиеся по выпуску и применению гидроциклонов категорически возражает против сифонной разгрузки слива. 163

164 Измененный режим классификации меняет характер измельчения, транспорта пульпы и флотации, освоение его на фабриках сложно и должно проходить с участием молодых сотрудников НЦ КПМС РК, набирающих необходимые профессиональные навыки. Для классификации при высоких входных скоростях необходимо исключить из питания крупнокусковой материал, так и не произошло на Балхашской обогатительной фабрике, где этого не было сделано при отсутствии реечных классификаторов, входные насадки увеличены, а входная скорость снизилась до 1м/с и как следствие производительность измельчения сократилась втрое. При входной скорости 10 м/с и общем давление 1кГс/см 2 50% общего давления переходит в полезный скоростной напор против обычного 1-2 %. Таким образом, измененная классификация в гидроциклоне повышает плотность пульпы в мельнице, которая налипает на стержни или шары (шары не стукаются друг о друга и не происходит толчения «воды в ступе»). Густая пульпа увеличивает пропускную способность мельницы при уменьшении циркулирующей нагрузки, можно использовать мельницы с центральной разгрузкой при увеличенном диаметре горловины. Скрап циркулирует в цикле измельчения, не 164

165 попадая в насосы. Аэрация пульпы при разрежении позволяет за счет флотоклассификации отказаться от стадиальности и заменить механические флотомашины чановыми. Схема установки приведена рис.1. Уменьшение переизмельчения позволяет не только достичь в промышленных условиях лабораторные показатели, но их превзойти за счет обескислороживания пульпы. Упрощается схема гравитационного выделения тяжелых полезных минералов в типовых аппаратах. При вакуумировании пульпы или воды в гидроциклоне создается неравновесная система. Это при наложении магнитного поля создает стабильный, но незначительный эффект при флотации и более значительный при изменении структуры осадка солей на трубопроводах. Значительный эффект получен при обработке технической воды при горной добыче урановой руды с закладкой известью выработанного пространства. Из-за наличия в воде радона склонного к образованию клатраных соединений эффект от обработки значительный; вдвое сокращается расход извести. Другое возможное применение гидроциклонов при магнитном обогащении железных руд. Обычная схема обогащения включает классификацию в гидроциклоне перед магнитной сепарацией с направлением песков в мельницу, а слива на магнитную сепарацию. Недостаток мелкие свободные зерна магнетита уходят в слив, минуя обогащение. Предлагается весь продукт с предварительным сгущением в магнитном гидроциклоне направить в мельницу, а разгрузку мельницы на магнитный сепаратор. При обогащении полиметаллических руд по цианидной технологии вакуумирование пульпы в гидроциклоне при медно-свинцовой флотации усиливает депрессию цинковых минералов, а при цианидной селекции медно-свинцового концентрата усиливает депрессию меди. При бесцианидной технологии происходит обескислороживании пульпы, что уменьшает растворимость медных минералов и и не происходит активация цинка. На некоторых рудах отмывка шламов при высоких скоростях в гидроциклоне м/с обеспечивает небольшие потери в сливе ценных компонентов, что в дальнейшем облегчает флотацию по стандартному режиму. Но самой важной разработкой является гравитационное выделение благородных металлов, с ожидаемым извлечением их в продукт до 80%, с последующей их дофлотацией,либо отдельно либо вместе с медными минералами на обескислороженной пульпе в чановых флотомашинах. Приложение Давление водяного столба скоростной напор V V - входная скорость При подсчете входной скорости объемную производительность /ч переводят в /с делят /с Размер насадок переводят в дм. Входная скорость определяется делением Q L л/с на площадь входного сечения L. Получится скорость L. Делится на 10 и получается м/с Скорость в гидроциклоне при конечной классификации должна быть не менее 10м/с. Литература: 1. Мартьянов Ю.А., Клец А.Н., Баязитова И.В., Янгитилавова Б.Х. «О возможности повышения эффективности процесса обогащения на горнорудных предприятиях РК», ДГП ГНПОПЭ «КАЗМЕХАНОБР», Ю.А.Мартьянов, И.В.Баязитова, А.А.Жарменов, В.А.Козлов, А.М.Алимжанова. «Совершенствование рудоподготовки на обогатительных фабриках», ДГП ГНПОПЭ «КАЗМЕХАНОБР»,

166 Орналиев К.А., Абен Е., Кожабекова Л.Е. Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева, Алматы, Казахстан ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ УГЛЕРАЗРЕЗОВ ПРИ ПЕРЕХОДЕ НА ГЛУБОКИЕ ГОРИЗОНТЫ Применение поточной технологии добычи угля на разрезе «Восточный» Экибастузского бассейна с постоянной углубкой горных работ позволило сохранить высокую производительность роторных экскаваторов по сравнению с их использованием в комплексе с железнодорожным транспортом. Полная конвейеризация транспортирования угля до поверхностного усреднительно-погрузочного комплекса обеспечила автоматизированную работу добычного комплекса, снизило амплитуду колебаний зольности товарного угля, улучшило его качество за счет усреднения из различных забоев непосредственно в процессе транспортирования. По сравнению с ремонтом железнодорожного транспорта ремонт конвейеров менее сложен и трудоемок, а обслуживание значительно проще. Обоснование применения конвейеров для транспортирования угля на разрезе «Восточный» выполнено институтом «Карагандагипрошахт» совместно с УкрНИИпроектом и ИГД им. Д.А. Кунаева. Особенностями применения конвейерного транспорта для перемещения добытого угля на разрезе при разработке наклонных пластов являются необходимость демонтажа и переноски конвейеров на каждый новый горизонт и постоянная углубка открытых траншей для конвейерных подъемников. Стационарный борт со стороны лежащего бока залежи имеет угол откоса 10-20, вскрытие угольных горизонтов производилось крутыми траншеями, в которых разместили угольные подъемники. Схема вскрытия обеспечивала независимую транспортную связь каждого добычного экскаватора с дневной поверхностью. Добычной фронт длиной 2,8 км вскрыт тремя крутыми траншеями, в которых расположены четыре подъемных конвейера: в центральной траншее два подъемных конвейера, а в южной и северной по одному (рис. 1). Через центральный подъемник уголь выдается с верхнего отрабатываемого добычного уступа, а через два фланговых с нижнего. Добычной фронт нижнего уступа в центре поля разделен целиком, на котором установлены соединительные конвейеры. Добыча угля производится роторными экскаваторами SR s (k)-2000 c применением забойных перегружателей BR s (k) Нарезка нового угольного уступа высотой 25 м в основном производится этим роторным экскаватором в комплексе с межуступным (AR s (k) ) и забойным перегружателями. На разрезе реализована усовершенствованная одноуступная (двухподуступная) технологическая схема с одним транспортным горизонтом с разделением фронта добычных работ на четыре блока одинаковой длины. С передвижкой забойного конвейера в новое положение наращивается соединительный конвейер, что исключает их перемонтаж для изменения направления транспортирования угля. Наклонные траншеи для угольных подъемников имеют уклон в 15. В зоне пересечения траншей с нижними бровками уступов стационарного борта дно их заглублено на 3-5 м относительно отметок рабочих горизонтов. По условиям технологии горных работ дно траншеи подъемника не выводится на рабочую площадку добычного горизонта, а заглубляется под углом 15 настолько, чтобы подходящие соединительные конвейеры оказались вне торцовой части траншеи. Транспортирование угля на поверхность от роторных экскаваторов SRs(k)-2000 производится по четырем конвейерным линиям системой забойных, соединительных и подъемных конвейеров. Передвижка забойных конвейеров осуществляется после отработки двух экскаваторных заходок шириной м, а их переукладка после отработки запасов пластов 3, 2 и 1 по горизонту через 3-4 года. Направление отработки угля принято от почвы пласта 3 к кровле пласта 1 с подвиганием фронта добычных работ вкрест простирания угольных пластов горизонтальными слоями при высоте уступа 25 м. 166

167 Рис. 1. Поточная технология добычи угля на разрезе «Восточный» Дозированная непрерывная погрузка вагонов осуществляется на поверхностном усреднительно-погрузочном комплексе. Стабильность качества угля обеспечивается за счет равномерной отработки низкозольных пластов 1, 2 и высокозольного пласта 3, соответственно по верхнему и нижнему добычным подуступам. Выдача угольной массы пласта 3 на поверхность осуществляется через северный и южный подъемники, пластов 1 и 2 через центральный, уголь к которому подается по соединительным конвейерам, расположенным на временном целике. Отработка этого целика предусмотрена на соединительный конвейер, укладываемый для транспортирования угля пластов 1 и 2 с правого крыла разреза. При отработке пласта 3 движение лент забойных конвейеров каждого комплекса встречное по направлению к соединительным конвейерам северного и южного подъемников. При переходе добычных работ на пласты 1 и 2 необходима смена направлений средних забойных конвейерных ставов для работы забойных конвейеров каждого из двух комплексов в одном направлении к соединительным конвейерам центрального подъемника. Для обеспечения принятой двухподуступной схемы следует иметь минимальное опережение по глубине левого крыла разреза на один горизонт. Одноуступная технология добычных работ без разделения на подуступы обеспечивает относительно простую схему конвейерных линий при минимальной длине забойных конвейеров (2800 м). Расстояние транспортирования угля при этом наименьшее. При данной схеме создаются необходимые условия для высокой концентрации добычных работ, все четыре экскаваторных блоков располагаются на одном горизонте при годовом подвигании добычного фронта работ 340 м. Однако из-за малой длины экскаваторных блоков подготовка новых горизонтов осуществляется в стесненных условиях и при более высоком коэффициенте вскрыши. При двухуступной технологии схема конвейерных линий усложняется из-за увеличения длины забойных конвейеров до 5600 м, а размещение четырех экскаваторных блоков на двух горизонтах затрудняет подъезд автотранспорта. К недостаткам этой технологии следует также отнести смену направлений транспортирования горной массы при переходе от отработки пласта 3 на отработку пластов 1 и 2, необходимость отработки целиков под соединительные конвейеры к центральному подъемнику. В то же время, при отработке двумя уступами снижается текущий коэффициент вскрыши, сокращаются темпы годового подвигания добычного фронта до 170 м, повышается срок службы горизонта, возрастают вдвое готовые к выемке запасы. Выбор двухподуступной технологической схемы на один транспортный горизонт обуслов- 167

168 лен возможностью перехода в процессе эксплуатации на любую схему отработки пластов без изменения стационарных подъемников и поверхностного комплекса. Это позволяет иметь резерв фронта добычных работ, а также смягчить жесткую зависимость процессов добычи и подготовки новых горизонтов (с учетом монтажа и демонтажа конвейеров). Технология ведения горных работ с применением конвейерного транспорта по принятой технологической схеме предусматривает взаимоувязывание работ по подготовке и отработке новых горизонтов, отработке межблочных целиков, углубке траншей под угольные подъемники, монтажу и демонтажу конвейерных линий. Нарезку новых горизонтов в почве пласта 3 по угольной массе осуществляют экскаваторами типа SRs(k)-2000M. Роторный экскаватор после отработки части запасов на основном горизонте переводят на нарезку нового горизонта и затем им же в комплексе с межуступным перегружателем производят погрузку угля на находящиеся в том же положении забойные конвейеры вышележащего основного горизонта. Это позволяет совместить погрузку угля одним роторным экскаватором на забойные конвейерные линии без изменения их положений, сократить работы по монтажу и демонтажу конвейеров, а также создать запас времени (более года) для углубки траншей под угольные подъемники и монтажа новых конвейерных линий на новом горизонте. Начало нарезки нового добычного горизонта определяется подвиганием фронта работ от стационарного борта на расстояние, обеспечивающее ее нарезку, и углами падения почвы пласта 3. При нарезке новых горизонтов роторными экскаваторами в комплексе с перегружателями происходи заметное снижение производительности экскаваторов (до 30%). Углубку траншей для подъемников осуществляют экскаваторами ЭКГ-6,3У с использованием автомобильного транспорта. В связи со значительными постоянными затруднениями по выполнению требуемых объемов выемки вскрышных пород и возросшей потребностью в энергетическом угле принято решение произвести реконструкцию горно-транспортной схемы и на вскрышных работах разреза «Восточный». Для приведения в соответствие вскрышных работ интенсивному производству добычи угля по поточной технологии в 2010 году на разрезе внедрена циклично-поточная технология (ЦПТ) выемки вскрышных пород (рис.2). Повышение надежности технологической схемы вскрышных работ в переходной период реализации циклично-поточного вскрышного комплекса (ЦПВК), ликвидация отставания по вскрыше и сокращение срока освоения проектной мощности по углю потребовали изысканий резервов по повышению эффективности применения экскаваторно-автомобильных комплексов на период проведения пуско-наладочных работ на двух линиях циклично-поточного вскрышного комплекса и реализации проектной их мощности. Под руководством ведущих ученых кафедры открытых горных работ КазНТУ им. К.И. Сатпаева [1] отработку вскрышных уступов экскаваторно-автомобильными комплексами (ЭАК) предложено производить поперечными заходками по двухподуступной схеме с изменяющимся уровнем рабочей площадки и сооружением временных автосъездов для отработки верхних подуступов в торцах разреза. Первоначально с одного из флангов карьерного поля до его середины экскаватороммехлопатой на всех уступах производится отработка верхнего подуступа (рис. 2). Грузотранспортная связь с транспортной бермой уступа обеспечивается сооружением экскаватором временного автосъезда в одном из торцов разреза. Для уменьшения количества автосъездов выемка блоков-панелей осуществляется поперечными заходками. На рис. 3 показано, что на каждом уступе практически одновременно первоначально отрабатываются верхние подуступы, после чего производится выемка нижних подуступов. Применение поперечных заходок создает наиболее безопасные условия эксплуатации большегрузных автосамосвалов, увеличивает скорость их передвижения по временным автодорогам, упрощает схему их подъезда к экскаваторам под погрузку, позволяет между подуступами и уступами оставлять только предохранительные бермы. 168

169 Рис. 2. Развитие горных работ на разрезе «Восточный» после внедрения ЦПТ на вскрыше 1 временные автосъезды; 2, 3 постоянные автосъезды соответственно ниже и выше горизонта размещения ДПП; 4 направление грузопотоков автовскрыши к ДПП Рис. 3. Схема грузотранспортной связи с верхними подуступами блоков-панелей 169

170 В торцах разреза через каждые 30 м предусмотрены транспортные бермы. На горизонте +50 м с обоих флангов разреза размещены дробильно-перегрузочные пункты (ДПП) ЦПВК. Грузотранспортная связь рабочих горизонтов верхних и нижних подуступов с площадкой размещения ДПП осуществляется последовательно через транспортные бермы и систему постоянных автосъездов. В результате изыскания резервов по повышению эффективности применения ЭАК на период проведения пуско-наладочных работ на двух линиях циклично-поточного вскрышного комплекса и реализации проектной их мощности впервые разработаны: - интенсивный инновационный способ последовательной двухподуступной отработки высоких уступов поперечными заходками с изменяющимся уровнем рабочей площадки с обоих флангов карьерного поля экскаваторно-автомобильными комплексами при внедрении ЦПТ в нижней части вскрышной зоны на наклонных месторождениях с поточной технологией добычи угля. Сооружение временных автосъездов в торцах разреза для отработки верхних подуступов позволит практически отказаться от их формирования на рабочем борту, что наряду с отработкой блоков-панелей поперечными заходками значительно уменьшает объем горно-капитальных работ - при ширине блока-панели 70 м как минимум в 4,7 раза; - метод оптимизации положения рабочей зоны по этапам отработки при наклонном падении угольных пластов, позволяющий обосновать конструкцию вскрышной зоны при поточной технологии добыче угля и высоту уступов, отрабатываемых ЭАК; - целесообразные для переходного периода внедрения ЦПТ на вскрышных работах схемы перегрузочных пунктов для комбинированного автомобильно-железнодорожного транспорта при организации временного концентрационного горизонта на границе применения экскаваторно-железнодорожных и экскаваторно-автомобильных комплексов; - методика обоснования ширины блоков-панелей, отрабатываемых ЭАК поперечными заходками с изменяющимся уровнем рабочей площадки, во взаимосвязи с интенсивностью развития рабочей зоны с соблюдением соразмерного подвигания частей вскрышной зоны относительно временного концентрационного горизонта при рациональном шаге переноса перегрузочных пунктов. Список литературы 1. Rakishev B., Moldabayev S. Optimization of the Working Zone at the Inclined Coal Deposits // Proceedings of the Twentieth International Symposium on Mine Planning and Equipment Selection MPES Almaty, S А.В. Синченко, И.Л. Байлагасова Научный руководитель: д.т.н., проф. А.Е. Воробье Российский университет дружбы народов, Москва, Россия грязевой вулканизм в Каспийском регионе КАК ПЕРВИЧНЫЙ ФАКТОР ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ Грязевые вулканы приурочены к наиболее активным тектоническим зонам поясов с непрерывным и интенсивным накоплением мощной толщи молассовых формаций (слой земной коры, состоящий из рыхлого песчаника). Именно в таких областях происходит больше всего землетрясений. Часто извержения грязевых вулканов происходят при наличии крупных скоплений газа и аномально высоких пластовых давлениях [4]. В статье рассмотрены грязевые вулканы в области Каспийского моря. Грязевые вулканы в пределах Южно-Каспийской впадины сконцентрированы в основном в бортовых и прибортовых частях и приурочены к антиклинальным зонам, осложненным продольными разрывами. Продольные разрывы представляют собой очаги разгрузки пластовой энергии всего мезокайнозойского комплекса.

171 Каспийский регион и территория Азербайджана являются уникальным местом развития грязевого вулканизма. По интенсивности проявления и разнообразию грязевых вулканов эта территория не имеет аналогов в мире. Грязевулканические проявления наиболее развиты на западном, относительно крутом, борту Южно-Каспийской впадины, окаймляющем область максимальной мощности как всего осадочного чехла, так и плиоцен четвертичного комплекса. Здесь на каждые 100 км 2 приходится до 6-8 самостоятельных грязевых вулканов Азербайджанские вулканы называют «янардаг» (горящая гора), «пильпиля» (терраса), «гайнача» (кипяток), «боздаг» (серая гора). В пределах Южно-Каспийской впадины всего зафиксировано 270 грязевулканических проявлений, в том числе 218 на суше и 52 в акватории моря (рис. 1). Рис. 1. Карта расположения грязевых вулканов Южно-Каспийского бассейна. Некоторые вулканы активны и в мелкой воде, они раскрывают свое присутствие, взметая пар и осколки породы высоко над поверхностью моря. Многие другие лежат на таких больших глубинах, что огромный вес воды над ними предотвращает взрывчатый выход пара и газов, хотя они могут быть обнаружены с помощью гидрофонов и обесцвечиванию воды из-за вулканических газов. Даже большие подводные извержения не нарушают океанскую поверхность. Из-за быстрого эффекта охлаждения воды по сравнению с воздухом подводные вулканы часто формируют крутые столбы на их вулканических жерлах по сравнению с поверхностными вулканами. В определенное время они могут нарушить океанскую поверхность в виде новых островов. Эллипсоидная (подушечная) лава - это распространенный вулканический продукт подводных вулканов. Морские грязевые вулканы в геологической истории развития Каспийского моря, да и в современной его истории имеют важное значение [3]. Деятельность вулканов в морских условиях приводит к созданию новых элементов рельефа. Продукты их выноса принимают участие в формировании микрорельефа окружающих участков дна моря, влияют на его динамику и состав донных осадков. Морские вулканы, также как и наземные, приурочены к крупным продольным и поперечным нарушениям и расположены в различных частях антиклинальных поднятий (свод, крылья, 171

172 периклинали), которые перекрыты грязевулканической брекчией [3]. Грязевулканическая брекчия существенно влияет на качество проведения геофизических работ. Возможно, что целый ряд подводных грязевулканических проявлений и даже бурных извержений, в частности в глубоководной ванне Южного Каспия (на глубине более 200 м), остались незамеченными [2]. Здесь сейсмическими работами в плиоцен-четвертичном этаже выявлено около 80 сильнодислоцированных локальных поднятий, подавляющее большинство которых выражено в рельефе дна моря. В Бакинском архипелалаге на 12 вулканах (общее их число 61) зафиксировано 57 извержений. Известно, что в акватории Каспия было зафиксировано самое раннее по времени извержение в начале XIX века, в 1810 году на островных вулканах Гил и Харе-Зиря. Именно с этого года начата фиксация извержений грязевых вулканов в Азербайджане. Притом, наибольшее количество извержений зафиксировано на вулканах: о-в Харе-Зиря [5], о-в Гил и б-ка Чигил-дениз (3). Наиболее же интенсивные периоды извержений приходятся на , , и годы (рис. 2). Рис. 2 Извержения морских грязевых аулканов ( гг.). В скобках указано количество извержений: 1- Гызылбурун-дениз (1), 2- б-ка Абшерон (1), 3- б-ка Пильпиля Бузовнинская (7), 4- Палчыг пильпиляси (2), 5- Нефт Дашлары (4), 6- б-ка «1908 г.» (1), 7- б-ка «1933 г.» (1), 8 б-ка «1960» (1), 9- б-ка Бахар-дениз (9), 10- б-ка «1906 г» (1), 11- о-в Зенбил (2), 12- о-в Харе-Зиря (13), 13- о-в Гил (10), 14- о-в Гарасу (5), 15- о-в Санги-Муган (6), 16- б-ка Балыглы (2), 17- о-в Дашлы (2), 18- о-в Чигил (1), 19- б-ка Чигил-дениз (8), 20- б-ка Сабаил, (3) 21- б-ка Янан-Тава, (4) 22- б-ка Муган-дениз (2), 23 Кяпаз (1). На каждый год в Каспийском регионе приходится по 2-3 извержения грязевых вулканов. В период активизации грязевулканической деятельности количество извержений увеличивается. К примеру, в XX веке произошло более 5-ти извержений в 1953, 1987, 1988, 1926, 1969, 1970, 1989, 1986 [7] годах. Рекордным (16 извержений) оказался 2001 год. А всего за последние 2 столетия на 93 грязевых вулканах произошло 397 извержений, из них 84 морских. Грязевулканические проявления служат прямыми показателями нефтегазоносности недр, поэтому механизм образования грязевых вулканов и периодичность их извержения привлекали внимание почти всех исследователей. Современный грязевой вулканизм и гидратообразование свойственны нефтегазоносным подвижным областям альпийского складчатого пояса Особенно характерны эти явления для активных окраин мирового океана, где на одних и тех же площадях проявлены подводный грязевой вулканизм, диапиризм и зоны гидратообразования, а в сопочных отложениях грязевых вулканов присутствуют газогидраты метана [7]. 172

173 Литература 1. Алиев Ад.А., Грязевой вулканизм Южно-Каспийского нефтегазоносного бассейна. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. Киев, 3, С Алиев Ад.А., Гулиев И.С., Байрамов А.А., Сравнительный анализ проявления грязевого вулканизма на суше и в море (на примере Южно-Каспийской впадины). Мат-лы V Межд. Конф. «Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа» Москва, МГУ, С Алиев Ад.А., Гулиев И.С., Рахманов Р.Р., Каталог извержений грязевых вулканов Азербайджана ( гг.). Изд-во «Nafta-Press», 109 с. (на азерб. и англ. языках). 4. Воробьев А.Е., Синченко А.В. Грязевый вулканизм, как очаг периодической газогидродинамической разгрузки в акватории Каспийского моря // Материалы международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр». Москва (Россия) Котону (Бенин). М., РУДН С Гурьева З.И., Грязевулканический рельеф акватории Бакинского архипелага Каспийского моря и его изучение с помощью аэрометодов. В сб.: Опыт геолого- 6. Дадашев Ф.Г., Мехтиев А.А., Грязевые вулканы Каспийского моря. Изв. АН Азерб. ССР. Серия наук о Земле, 5, С Бочарова Р.И. Вулканические гряды Тамани характерная структура грязевулканических областей. budetinteresno.info/vulkan4.htm Байлагасова И.Л., Синченко А.В. Научный руководитель д.т.н., профессор Воробьев А.Е. Российский университет дружбы народов, Москва, Россия ПРОВЕДЕНИЕ ПОИСКОВО-РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ ПРИРОДНЫХ ГАЗОГИДРАТОВ В РОССИИ В последние десятилетия в связи с ростом активизации поисков альтернативных источников углеводородного сырья, интерес к проблеме газовых гидратов во всем мире резко возрос. Проявляемый в настоящее время интерес к этим соединениям вызван в первую очередь значительными запасами природного газа, который находится в земной коре в газогидратной форме[3]. Оценка запасов природного газа залегающего в виде газогидрата противоречива, однако, по самым скромным подсчетам, значительно превышает сегодняшние мировые запасы традиционного природного газа и составляет м 3. Только ресурсы природного газа в гидратах континентальной и шельфовой части России оцениваются в трлн. м 3 [7, 8, 10]. В настоящее время в мире обнаружено более 230 газогидратных залежей. Известно, что 98 % природных газогидратов являются аквамаринными и сосредоточены на континентальном склоне и шельфе Мирового океана. В основном, они приурочены к зонам различных разломов или конусам выноса рек, а также располагаются вблизи подводных грязевых вулканов. В России поисково-разведочных работ природных газогидратов до последнего времени не проводилось, но, опираясь на фактический материал, можно выделить основные объекты для таких исследований и дать оценку прогнозным газогидратным ресурсам. На территории континентальной России основные ресурсы газогидратного газа, оцениваемые в 400 трлн. м 3, связаны с нефтегазоносными провинциями, которые расположены в областях распространения многолетней мерзлоты. При этом первоочередным регионом для постановки поисково-разведочных работ на газогидраты в настоящее время являются месторождения Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции. Общие ресурсы гидратного газа в ее пределах оцениваются в 111 трлн. м 3 [6]. Ресурсы субаквальных газовых гидратов в арктическом, дальневосточном секторах, а также в южных морях, также обладают значительным потенциалом для промышленного использования [1, 2, 5, 7, 9]. Дальневосточный регион, представленный Беринговым и Охотским морями, обладает значительным потенциалом гидратов, чему способствуют благоприятные термобарические и геохимические условия. 173

174 Прогнозные запасы гидратного газа, приуроченные к юго-западной части Берингова моря, достигают 63 трлн. м 3, однако ограниченное количество фактического материала этой акватории с газогидратной точки зрения является основным недостатком для проведения поисковоразведочных работ. Отложения Охотского моря также содержат значительные геологические ресурсы гидратного газа более 17 трлн. м 3 газа. Но, в отличие от Берингова моря, Охотоморский регион достаточно хорошо изучен в настоящее время с газогидратной точки зрения, что позволяет наметить первоочередной полигон для проведения поисково-разведочных и опытно-методических работ на субаквальные газогидраты в западной части Охотского моря (район впадины Дерюгина) [6]. В Арктическом секторе прогнозы запасов газогидратов ограничены вследствие их мелководности, т.к. значительная часть всех ресурсов гидратного газа связана с областями континентального склона Северного Ледовитого океана и не имеет отношения к поддонным отложениям морей (море Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское моря). Прогнозные ресурсы гидратного газа в Баренцевом и Карском морях значительны, но крайне неравномерно распределены по площади и сосредоточены в нескольких глубоководных впадинах [6]. Среди южных морей можно выделить наиболее перспективное, обладающее значительными потенциальными ресурсами газогидратов Черное море, которое расположено в районе, близком к экспортным потребителям углеводородов. По разным экспертным оценкам, ресурсы гидратного газа в Черном море могут варьировать от 20 до 49 трлн. м 3 [2, 9]. В 2001 году во время реализации международного проекта «Байкал-бурение» были впервые обнаружены газовые гидраты в поверхностном слое донных отложений. В 2009 году ученые на специальном корабле смогли определить точные координаты 900-метрового подводного газового факела. В настоящее время прогнозные ресурсы гидратного газа в озере Байкал составляют около 1 трлн. м 3 [10]. Газовые гидраты крайне чувствительны к изменениям внешних параметров среды. Так, любые процессы, ведущие к снижению давления, либо повышению температуры, могут привести к превращению гидратосодержащих пород в разжиженную массу и к освобождению огромного количества газа [4]. Литература 1. Davie M. K. and B. A. Buffet, A Comparison of Methane Sources Using Numerical Model for the Hydrate Formation, in Proc. Fourth Int. Conf. Gas Hydrate. Japan, 2002, pp Васильев В.И., Попов В.В., Тимофеева Т.С. Вычислительные методы в разработке месторождений нефти и газа. Новосибирск, c. 3. Газогидраты // Наука и техника в газовой промышленности С Исаев В.П. Газовые гидраты Байкала. Международная конференция «Перспективы освоения ресурсов газогидратных месторожений». РГУ Нефти и Газа им. И.М. Губкина, Москва, Корсаков О.Д., Ступак С.Н., Бяков Ю.А. Черноморские газогидраты нетрадиционный вид углеводородного сырья. Геологический журнал, 1991, 5, С Леонов С.А., Перлова Е.В. Первоочередные объекты для постановки поисково-разведочных работ на природные газогидраты в России // Международная конференция «Перспективы освоения ресурсов газогидратных месторожений». РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, М., Мазуренко Л.Л., Соловьев В.А., Матвеева Т.В. Газовые гидраты Мирового океана // Газовая промышленность, спецвыпуск «Газовые гидраты», 2006, С Макогон Ю.Ф. Природные газогидраты: результаты и перспективы // Международная конференция «Перспективы освоения ресурсов газогидратных месторожений». РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, М., Соловьев В.А. Газогидратоносность недр Мирового океана. Газовая промышленность, 2001, 12, С Хлыстов О.М. Новые находки газовых гидратов в донных осадках озера Байкал / О.М. Хлыстов // Геология и геофизика. 2006, - 8. С

175 Ибраева Г.М., Сукуров Б.М. АО «ЦНЗМО» Национального научно-технологического холдинга «Парасат» МОН РК, Алматы, Казахстан ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФУЗИОННОЙ ЗОНЫ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ СИСТЕ- МЫ Al-Co, ФОРМИРУЮЩЕЙСЯ В ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ Жаропрочные сплавы системы Al-Cо используют для изготовления литых деталей газовых турбин, длительно эксплуатируемых при температурах до о С. Начало систематических исследований жаропрочных сплавов приходится на начало периода развития авиации, связанного с появлением реактивной авиации и газотурбинных двигателей. Жаропрочные материалы на основе алюминидов переходных металлов остаются перспективными конструкционными материалами для авиационной и космической техники, машиностроения и химической промышленности. Решение многих технических проблем в этой области базируется на применении жаропрочных сплавов на алюминиевой, титановой, железной, медной, кобальтовой и никелевой основах. Наиболее широкое применение в авиационных двигателях получили никелевые жаропрочные сплавы, из которых изготавливают рабочие и сопловые лопатки, диски ротора турбины, детали камеры сгорания и т.п. Тем самым алюминий-никелевые сплавы (Al-Ni), которые являются работоспособными при высоких температурах и окислительных средах, представляют собой аналоги в контексте данного исследования. В аналогичных структурных исследованиях в сплавах систем Al-Ni интерметаллид Ni 3 Al используется для изготовления штампов, применяемых для получения деталей из жаропрочных сплавов на никелевой основе методом изотермической деформации, например, дисков турбин газотурбинных двигателей, в агрессивных окислительных средах до температур 1100 о С, сохраняя высокие механические характеристики [1]. Поэтому наличие и поведение возможных интерметаллидов может оказаться перспективным направлением структурных исследований системы Al-Cо [1,4]. Одним из малоизученных вопросов касательно структуры Al-Cо сплавов является наличие интерметаллидов Al-Cо. С помощью метода диффузионных пар для бинарных систем имеется возможность предсказывать строение диаграммы состояния, строение фазовых областей диаграммы состояния. В нашем случае это особенно важно, поскольку при диффузии в бинарных системах образуются только однофазные слои, где профили концентраций и соответствующие фазовые границы теоретически соответствуют области существования интерметаллидов [4]. В случае Al-Cо расплав алюминия вокруг насыщенного алюминием твердого кобальта будет определяться значением концентраций (в расплаве), которые в свою очередь будут определяться диаграммой состояния [4]. Более того, метод контактного плавления диффузионных пар носит специальный характер и является производительным. Поэтому исследование закономерностей формирования структуры при контактном плавлении с целью получения материалов с заданными свойствами является актуальной задачей и с точки зрения развития метода. В данной работе цель состояла в том, чтобы изучить структуру, формирующуюся в диффузионной зоне Al-Cо, с тем, чтобы определить перспективы метода контактного плавления диффузионных пар для исследования фазового состава сплава. В данном эксперименте этот метод нашел свое применение, когда в качестве твердого материала выступил кобальт, а жидкого алюминий. Особенность приготовления образцов заключалась в том, что было использовано два способа. В первом случае в кобальтовый тигель на воздухе заливался жидкий алюминий, и получившуюся диффузионную пару остужали также на воздухе. Затем полученные заготовки помещались в высокотемпературной трубчатой печи для вертикального режима RHTV /С 40 и отжигались при заданных значениях температуры и времени в вакууме [2]. Скорость охлаждения образцов была нерегулируемой и определялась скоростью охлаждения вакуумной печи. Во втором способе кобальт был в середине диффузионной пары в алундовом тигеле, который размещался в откаченной и запаянной кварцевой ампуле. Во втором способе использовалась высокотемпературная камерная печь НТС 08/16. Температурно-временные параметры эксперимента регистрировались с помощью программы «Velleman» с высокой точностью. Скорость охлаж- 175

176 дения образцов была также нерегулируемой и определялась скоростью охлаждения ампулы на воздухе. Во всех случаях были использованы алюминий и кобальт в состоянии поставки марок АВ0000 и К0, соответственно [3]. Пятнадцать экспериментов по контактному плавлению пары «твёрдый кобальт-жидкий алюминий» проводились в интервале температур от 700ºС до 1300ºС со временем выдержки от 4 часов до 8 часов. После разделки образцов и приготовления шлифов исследования микроструктуры проводились на электронно-зондовом микроанализаторе JXA-8230 фирмы JEOL при ускоряющем напряжении 20 кв. Кроме микроанализа, была произведена съёмка продольного сечения образцов. Термодиффузия при высоких температурах ( ºС) в течение 5 часов привели к образованию однородных сплавов с дендритной структурой, характерной для литого состояния. 176 Рис. 1-Диффузионная зона Al-Cо (1000ºС) На границе контакта образуется диффузионная зона, состоящая из нескольких слоёв (обозначенные цифрами с 1 по 4), разделённых границами, в соответствии с рисунком 1. На рисунке 1 приведено продольное сечение образца заготовки, используемой для дальнейшей термической обработки. Анализ контраста изображения в обратнорассеянных электронах согласуется с содержанием кобальта в разных слоях. Применительно к данному рисунку более светлые слои отвечают более высоким концентрациям кобальта. Общая ширина этих слоёв составляет более 100 мкм, т.е. это слои интерметаллических соединений, которые образуются в температурной области диаграммы состояния [4]. На месте контакта компонентов образуются несколько слоев, имеющих несколько границ раздела. На рисунке 2 показаны области после различных температур обработки. Во всех микроструктурах на границе контакта наблюдается, по меньшей мере, три слоя, толщина каждой из которых меняется в зависимости от температуры обработки. Образовавшиеся слои являются, по-видимому, следствием протекания перитектических реакций со стороны кобальта согласно диаграмме состояния. Для уменьшения аппаратурных ошибок точки для энергодисперсионного микроанализа выбирались из участков, имеющих равномерный контраст, и отстающих от пор и микроцарапин. Статистическая погрешность в определении атомных концентраций практически не изменялась от образца к образцу и не превышала ± 0,05 ат.%.

177 а б в г Рис. 2-Микроструктуры сплавов алюминий-кобальт Рис.3-Типичный результат точечного энергодисперсионного анализа системы алюминийкобальт (1000ºС) С помощью точечного энергодисперсионного анализа, типичный результат которого приведен на рисунке 3, установлено, что слоистые области в образцах системы Al-Co в интервале температур ºС соответствуют интерметаллическим соединениям типа Al 3 Co, Al 13 Co 4, Al 5 Co 2, AlCo [4-7]. 177

178 Метод диффузионных пар для построения диаграмм состояния, основанный на исследовании изменения концентрации по сечению диффузионной зоны, образующейся изотермически в условиях квазиравновесия между двумя металлами, является ценным и перспективным, и по производительности превосходит классические методы. Применение двух методов подготовки диффузионных пар Al-Co позволяет выявлять особенности формирования структуры в зависимости от геометрического положения твердого кобальта в расплаве алюминия. Обнаруженные отклонения в фазовом составе диффузионной зоны при изотермических выдержках требуют совершенствование этой методики. Литература: Р.П.Элиот/Структуры двойных сплавов.// Издательство «Металлургия» Под редакцией И.И. Новикова и И.Л. Рогельберга - C Бокштейн Б.С. Диффузия в металлах. М.: Металлургия, с. 6. Лариков Н.Л., Фальченко В.М., Гейченко В.В. Некоторые закономерности диффузии в интерметаллических фазах. // Диффузионные процессы в металлах. - Тула, C Гегузин Я.Е, Кагановский Ю.С., Парицкая Л.Н., Солунский В.И. Кинетика движения межфазных границ при взаимной диффузии в двухкомпонентной системе.// Физика металлов и металловедение Т.47. С Болысбекова С.Т. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті, Тараз, Қазақстан «Амангелді» көмірсутегі кенорны аумағының физикогеографиялық және табиғи ауа райының жағдайына талдау «Амангелді» көмірсутегі кенорны Жамбыл облысының Мойынқұм ауданы аумағында, Тараз қаласынан солтүстікке қарай 180 км ара қашықтықта орналасқан. Географиялық жағдайында кен орны Мойынқұм құмдарының оңтүстік-батыс жағында орналасып, Шу және Талас өзендері аралығын қамтиды, оңтүстік-батыс жағынан Үлкен Қаратаудың жалғасы Кіші Қаратау тау етегі жазықтығымен ұштасады. Амангелді кен орны 1975 жылы ашылып, 1977 жылға дейін 17 ұңғыма бұрғыланған, 10 ұңғыманың төменгі визейлік тұнбаларынан газ ағыны алынып сақтауға қалдырылған (консервацияланған), ал бір ұңғыманың түбінен су шыққан. Бүгінде 18 ұңғыма іске қосылған. Қабаттағы газдың құрамындағы конденсаттың тұрақты маңызы, тұтқырлығы 2, 5, 6 ұңғымалардағы газды конденсатты және зертханалық зерттеулермен анықталған. Зерттеулер нәтижесінде анықталғаны төменгі персилік қабатымен салыстырғанда, төменгі визейлік қабатынан газ өндіру тиімдірек екені анықталған. Осы қабаттағы газдың қоры 2,5 есе көп, құрамында 80%-ке дейін көмірсутегі газы оның құрамында азоттың құрамы 8,5%- тен аспайды, ал гелий 0,1% төмен [3]. Қазіргі кезеңде әрбір ұңғымадан өндірілген газ манифольды станса арқылы газды кешенді дайындау құрылымына (ГКДҚ) келтіріледі, Джоуль-Томсон клапанында төменгі температуралы стансасында кептірілген газ сапасы жағынан қажетті тауарлы пайдаланатын сапасына жеткізіліп, жағатын газ түрінде магистральды газ құбырлы жүйесіне жіберіледі. Амангелді кен орнының географиялық координатасы 44º19' с.к., 71º19' ш.а [3]. Географиялық жағдайында, Мойынқұм жоталарының биіктігі шамамен 20 м болатын төбешіктермен батысқа қарай созылып жатыр. Құмдардың шекаралары солтүстік-батыс бағытында, оңтүстік және оңтүстік-шығыс жағында жатыр. Оның бойымен, жағалауында мал шаруашылығына қолайлы Талас өзені ағып жатыр[3]. «Амангелді» газ кен орны аумағының жоғарғы белгілері м деңгейінде жазықты болып келеді де, Тянь-Шань жағына қарай биіктей береді. Ең жақын елді мекен Талас өзенінен 70

179 км қашықтықта орналасқан Ойық ауылы. Мойынқұм ауданы орталығынан 190 км қашықтықта «Амангелді» кен орны арқылы өтетін облыс орталығы Тараз қаласымен Ақкөл, Ойық, Ұланбел ауылдарымен тасжол жалғастырып жатыр. Ең жақын орналасқан Жамбыл темір жол стансасы. Кен орнының аумағының құмдары тізбектелген жоталар мен Шу және Талас өзендерінің сағаларымен, солтүстік-батысқа қарай морфологиялық жазықтығы ылдыйлап, созылып жатыр. Аумақтың ауа райы күрт континенталды, ыстық, жазы ұзақ, құрғақты және қысы суық, аз қарды. Ауа райының осындай ерекшелігі Евразия құрлығының оңтүстігінде орналасқан жоталар болуымен ерекшеленеді. Сондықтан аймақтың құмды жер беті аккумулятивті эрозиялық және деннудациондыэрозиялық, былайша айтқанда жер беті желдің, судың, ауа райының құбылмалығы әсерінен оның құмды беті жалаңашталып тозығы жеткен. Ауа райының сипаттамасын анықтау үшін, ең жақын орналасқан «Ойық» ауа райын болжамдау метеорологиялық стансасының көпжылдық мәліметтері пайдаланылған. Ең ыстық шілде айының орташа айлық температурасы 26,2ºС, ең жоғарғы орташа температура 34,4ºС, абсолютті - 46ºС құрайды. Тәулік температурасының өзгерілуі 14-16ºС. Қыс мезгілінде ең төменгі температура суық қаңтар айының орта температурасы -8,2ºС, ал ең төменгі температура қаңтар айындағы -14,6ºС, ал абсолютті температура суық күндері -49ºС төмендейді[1-3] (кесте 1). Кесте 1 Ойық ауа райын бақылайтын стансасының әр айдағы және жылдағы орташа көрсеткіштері Айлар, жыл Аталуы I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Жыл Ауаның айлық және жылдық орташа температурасы, Т, ºС Ауаның орта жоғары температурасы, Т, ºС Ауаның орта төмен температурасы, Т, ºС Ауаның жылдық орташа салыстырмалы ылғалдылығы (%) Желдің айлық және жылдық орташа жылдамдығы (м/сек) -8,2-6,2 2,5 11,6 17,8 22,9 28,1 26,3 18,3 9,4 9,2-6,0 10,47-2,5-0,2 9,1 20,1 27,2 32,8 34,9 29,4 26,1 16,8 7,1-0,6 16,7-14,3-10,7-3,2-2,8 9,9 14,2 16,1 14,7 8,2 1,8-5,1-9,2 1, ,3 2,6 2,8 3,2 3,4 3,6 3,0 2,8 2,9 2,6 2,5 2,4 2,2 2,83 Ауаның ылғалдылығы. Ауаның салыстырмалы ылғалдылығы оның су буымен қаныққан дәрежесімен сипатталады да, ол жыл бойы кең аралықта өзгеріп тұрады. Салыстырмалы ылғалдық <30% және 80% жоғары болғанда қолайсыз болады. Осы аймақта жазды күні ылғалдылық 28-34%, ал ыстық күні 78-86% болады да, 153 күн ылғалдылық 30% төмен болады және 60,3 күн аралығында 80% жоғарылайды. Былайша айтқанда, экологиялық тұрғыдан бұл аймақта 213,3 күн жылына тұрақты тұрғындарға қолайсыз болады және кен орны аумағында жиі тұратын желдің негізгі бағыттары шығыс және батыс жаққа болады да, шығыс бағытында жиірек болады. Орта есеппен желдің жылдық жылдамдығы 2,8 м/сек болып, жаздың күні шаңды дауыл, ал қыс күндері суық боран соғып тұрады [3] (кесте 2). 179

180 Кесте 2 Климаттық, метеорологиялық жағдайлардың сипаттамасы және атмосферада ластанатын заттардың таралуын анықтайтын коэффициенттер Сипаттамалардың аталуы Шамасы Атмосфераның стратификациясына тәуелді коэффициент, А 200,0 Жер бедерінің коэффициенті 1,0 Жылдың ең ыстық айында ауаның орташа жоғарғы температурасы, Т, ºС 34,4 Ең суық айдың орташа төменгі температурасы, Т, ºС -13,3 Ортажылдық жел бағыты С 5 СШ 14 Ш 42 ОШ 6 О 3 ОБ 5 Б 15 СБ 11 Желсіз күндер 6 Көпжылдық бақылау нәтижесі бойынша қайталану ауытқуы 5% болғандағы желдің жылдамдығы, м/с 4,3 Мойынқұм ауданы ерекшелігі жауын-шашыны өте аз бір қалыпты емес мезгілінде барлық көлемнің 60%, жазды күндердегі жауын-шашын аз болғандықтан, топырақ бетінің ылғалдануына және мәдени шөптердің өсіп жетілуін септігін тигізе қоймайды. Қыс айларында жер бетінің қар жамылуы см аспайды, қардың тұрақты жатуы 2,5 айға созылады, оның құрамындағы судың құрамы мм жуық. Аудан аумағы Евразияның орта шамасында орналасқандықтан құрғақты болып, жылдық жауын-шашын бар болғаны 236 мм құрайды: жаз айларында 5-17 мм, қыста мм. Ауа - райының метеорологиялық жағдайларының сипаттамасы, ластағыш заттардың ыдырап таралуына әсер ететін басқа да көрсеткіштері кестеде келтірілген (СНиП ). Сурет 1 Ойық метеостансасының мәліметі бойынша жел бағыты «Амангелдігаз» ЖШС кәсіпорнының технологиялық үрдістері шығарылым құрамындағы зиянды заттардың қоршаған табиғи ортаға әсер ету деңгейі жоғарыда келтірілген бөлінген жер аумағының физико-географиялық және табиғи ауа райының жағдайына байланысты. Сондықтан келесіде қарастырылатын мәселелер арқауы техногендік шығарылымдардың көлемімен сапасына, олардың жер, су, жер бетіндегі топырақ құрамына әсерінен, олардан туындайтын экологиялық шығындарды зерттеп анықтау қажет. 180

181 Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 1. Зайцев В.А. Промышленная экология: учебное пособие / РХТУ им. Д.И.Менделеева. М.: с. 2. Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишов В.Н. Инженерная экология. Высшая школа. М.: Ғылым с. 3. Бишимбаев В.К., Тілегенов И.С. Экологические проблемы Каратау-Жамбылского территориальнопроизводственного комплекса. //Гидрометео-рология және экология. -Алматы, 1999, 1.- С Евлампиева Е.П. Семипалатинский государственный педагогический институт, Семей, Казахстан БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СВИНЦА В СИСТЕМЕ «ПОЧВА-ЛИШАЙНИК» НА ТЕРРИТОРИИ УГОЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ «КАРАЖЫРА» Изучение процессов нарушения природных территорий при освоении недр в аспекте влияния на окружающую среду активно с различных позиций. В первую очередь, разработка полезных ископаемых приводит к значительному техногенному нарушению земель, созданию отвалов, карьеров, полигонов, отстойников. Во вторых, возникшие на месте природного ландшафта техногенные образования изменяют эстетику местности. На находящихся под техногенным прессом землях большое значение приобретает изучение элементов-загрязнителей в системе почва-растение. Наибольшей металлоаккумулирующей способностью обладают лишайники, которые представляют собой своеобразную группу комплексных организмов. Их тело является симбиозом двух разных компонентов: гетеротрофного гриба (микобионта) и автотрофной водоросли (фикобионта), что приводит к возникновению целого ряда уникальных морфологических, биохимических особенностей. Поглощенные химические элементы сохраняются в организме лишайника на протяжении всей жизни и даже после смерти [1, 2]. Цель работы исследовать накопление и распределение валового содержания и форм соединений свинца в системе «почва-лишайник» угледобывающего месторождения «Каражыра». Месторождение угля «Каражыра» расположено в 130 км к юго-западу от г. Семей Восточно-Казахстанской области на землях бывшего Семипалатинского испытательного ядерного полигона, площадь его составляет 21,4 кв.км. Небольшое количество осадков и сильная засушливость климата обусловили формирование на участке месторождения угля почв светло-каштановой подзоны (рис. 1). 564,3 190,3 1122,1 светло-каштановые маломощные светло-каштановые среднемощные солонцы светло-каштановые мелкие лугово-светло-каштановые 1876,7 2815,1 луговые светло-каштановые Рисунок 1 Структура почвенного покрова района угольного месторождения «Каражыра» по площади генетических типов почв, га Агрохимические показатели исследуемых почв следующие: содержание гумуса 1,45%, рн Н2О 6,59, сумма поглощенных оснований 5,4 мг-экв на 100 г почвы, сумма полуторных оксидов железа и алюминия 3%, содержание илистой фракции 10,43, содержание физической глины 15,15%. Данные показатели, определяющие подвижность ТМ 181

182 в почве, позволили рассчитать важнейший показатель защитных возможностей почвы от загрязнения буферную емкость почвы (табл. 1). При оценке степени буферности в качестве опорной использовали систему градаций В.Б. Ильина [3]. Таблица 1 Буферные свойства светло-каштановой почвы гумуса Количество баллов, полученных за счет физической глины R 2 O 3 карбонатов Сумма баллов Степень буферности , ,5 средняя К комплексу источников, загрязняющих природную среду, относятся: добычные и вскрышные работы, которые ведутся в разрезе; прибортовой породный отвал, размещенный севернее разреза на расстоянии 1км; прибортовые склады угля (расходный и резервный), расположенные юго-восточнее существующего разреза у выездной траншеи; склад угля на железнодорожной станции 65 км на расстоянии 45 км северо-западнее разреза и котельная, обслуживающая вахтовый поселок. Технологические операции, связанные с добычей и переработкой угля на разрезе, сопровождаются загрязнением окружающей среды. В атмосферу в годы исследования выбрасываются: пыль угольная, пыль породная, окись углерода, углеводороды, сероводород и др. Средняя зольность угля данного месторождения равняется 15,7 %. Для осуществления поставленной цели было отобрано 150 почвенных проб, взятых в зависимости от угольного разреза в соответствии с розой ветров радиально по 8 маршрутным направлениям: север (делили на два направления: 1 и 01, т.к. здесь находится отвал вскрыши и проводятся погрузочные работы, которые являются наиболее интенсивными источниками пылеобразования на разрезе), юг, запад, восток, северо-запад, юго-запад, северо-восток, юго-восток на расстоянии 250, 500, 750, 1000, 1500, 3000 и 5000 м от источника загрязнения. Фоновые почвы отбирались с противоположной стороны от розы ветров (восток) на расстоянии 60 км от контура разреза. Отбор проб проводился строго в соответствии со стандартными методиками [4]. Сопряженно с пробами почв осуществлялся отбор лишайниковых образцов. Пробные площадки закладывались в соответствии с методиками, принятыми в фитоценологии, модифицированными для биогеохимических исследований. Содержание тяжелого металла в почвенных и растительных образцах определяли фотоколориметрическим химическим дитизоновым методом Г.Я. Ринькиса [5]. Весь экспериментальный материал был обработан вариационно-статистическими методами, описанными в руководствах Н.А. Плохинского [6]. Для извлечения кислоторастворимой формы ТМ применяли экстрагент 1 н. НСl, для экстракции ионообменной формы использовали ацетатно-аммонийный буфер (СН 3 СООNН 4 ) с рн 4,8, водорастворимой формы экстрагент бидистиллированная вода). Проведенные исследования показали, что аккумулирование свинца в почвах месторождения «Каражыра» зависит от направления от углеразреза (рис. 2). рн 54,8 46,1 24,2 20,3 34,5 16,4 20,4 29,3 26,3 С-1 С-01 Ю З В СЗ ЮЗ СВ ЮВ Рисунок 2 Среднее содержание свинца в почве в зависимости от направления от углеразреза «Каражыра», мг/кг 182

183 Установлено, что содержание (мг/кг) свинца в почве варьирует от 13,0 до 82,1. Средние концентрации свинца в почве месторождения (33,5 мг/кг) превышают фоновые значения (табл. 2) в 2,5 раза. Таблица 2 Показатели валового содержания свинца в почве углеразреза «Каражыра» Элемент Фон, мг/кг ПДК, мг/ кг Кларк к ср. Кларк литосф. Кларк почвы К с ср. Свинец 13,3 32 2, ,5 1,05 К о ср. При сравнении валового содержания химического элемента в почве исследуемого района с его кларком в литосфере было установлено, что свинец не образует в почвах значительных по интенсивности и контрастности аномалий по отношению к кларку. При сравнении средней валовой концентрации элемента с его кларком в почвах мира отмечается превышение в 3,4 раза (табл. 2). Установлена высокая степень загрязнения тяжелым металлом северной части области объекта исследования, что соответствует расположению прибортового породного отвала и погрузочного пандуса угля, а также розе ветров. Минимальные количества свинца сосредоточены в почве в восточном направлении. Максимумы концентраций тяготеют к промышленной площадке (250 м от источника загрязнения). Более локальные эпицентры установлены на расстояниях м от контура разреза (рис. 3). Рисунок 3 Содержание свинца в почве углеразреза «Каражыра» в зависимости от расстояния В качестве геохимических показателей, отражающих уровень загрязнения, были использованы коэффициенты концентрации (К с ) и опасности (К о ). К с показатель кратности превышения содержания загрязнителя в точке опробования над фоновым значением. К о отражает увеличение содержания элементов в исследованной почве в сравнении с ПДК. Выявлено, что превышения для среднего валового содержания свинца К с и К о нет (табл. 2). Однако, отмечено, что максимальное содержание элемента превышает принятые ПДК почв до 2,6 ПДК. Надежность прогноза состояния почв, нарушенных внешним воздействием, в частности, в результате воздействия открытой добычи угля, зависит от адекватности представлений о формах соединений тяжелых металлов в почвах. Важнейшей группой соединений химических элементов, для обеспечения экологических функций почв, являются подвижные соединения этих элементов. Кроме того, степень негативного действия металлов на живые организмы определяется не столько валовым их количеством, сколько содержанием мобильных соединений, находящихся в почве [7]. 183

184 Содержание кислоторастворимой, обменной и водорастворимой форм исследуемого металла в почве угольного месторождения представлено в таблице 3. Таблица 3 Содержание подвижных форм свинца в почве углеразреза «Каражыра», мг/кг Элемент Свинец Формы соединения Пределы колебаний содержание Среднее Фон кислоторастворимая 2,0-12,4 5,5 2,1 обменная 0,9-5,7 2,4 1,0 водорастворимая 0,15-0,99 0,43 0,15 ПДК Выявлено, что средняя концентрация кислоторастворимой формы свинца превышает фон в 2,6 раза; обменной формы в 2,4 раза, водорастворимой формы в 3,0 раза. Минимальное накопление подвижных форм соединений свинца в почве выявлено на юго-западе, максимальное в северном направлении. На долю кислоторастворимой формы свинца в среднем приходится 16,6 %; обменной формы 7,2 %, водорастворимой формы 1,5 % от его валового содержания (табл. 4). Таблица 4 Показатели подвижных форм свинца в почве углеразреза «Каражыра» Коэффициент Процент от K валового c (ср.) K o (ср.) подвижности, % пределы колебаний среднее кислоторастворимая форма 13,5-18,2 2,9 0,56 13,5-19,3 16,4 обменная форма 6,4-8,5 2,7 0,24 6,4-8,5 7,2 водорастворимая форма 1,0-2,0 3,2 0,04 1,2-1,3 1,2 Рассчитанные коэффициенты концентрации и опасности позволили установить, что среднее содержание К с кислоторастворимой формы свинца превышает фоновую концентрацию в 1,4 раза; обменной формы в 2,7 раза. Для К о изученных подвижных форм химического элемента превышений ПДК не отмечено. Проведенный анализ позволяет судить о высокой аккумулирующей способности исследуемого вида лишайника, что объясняется, прежде всего, биологическими особенностями растения и активным влиянием техногенной нагрузки. Установлено, что содержание свинца в Parmelia vagans, произрастающей в пределах санитарно-защитной зоны (СЗЗ м от контура разреза), с учетом всех направлений и расстояний, варьирует от 2,3 до 5,4 мг/кг. Средняя концентрация свинца в лишайнике составила 3,9 мг/кг, что соответствует 2,8 фоновым уровням. При сравнении полученных нами данных с показаниями В.В. Добровольского [8] было выявлено, что средняя концентрация свинца в лишайнике, произрастающего в санитарной зоне, в 3,1 раза превышает среднюю концентрацию этого химического элемента в растительности суши, которая составляет 1,25 мг/кг. Варьирование исследуемого химического элемента в лишайнике вида Parmelia vagans, произрастающего на почвах от контура разреза (250 м) до 5000 м с учетом всех направлений находится в пределах от 1,3 до 5,4 мг/кг, а среднее его содержание (3,3 мг/кг) превышает фон в 2,4 раза и в 2,6 раза превышает среднюю концентрацию этого химического элемента в растительности суши. Максимальное содержание свинца в Parmelia vagans обнаружено на расстоянии 250 м от контура разреза в северном направлении. По мере удаления от угольной разработки «Каражыра» накопление элемента в изучаемом растении закономерно снижается и на расстоянии 5000 м на юго-западе достигает фоновых значений (рис. 4). Приведенные в литературе факты о способности напочвенных лишайников отражать элементный состав почвы подтверждаются нашими

185 исследованиями о распределении металла в растении согласно размеченной розе ветров. Содержание свинца в растительных образцах, взятых от контура разреза до 5000 м с учетом всех направлений, уменьшается в своих значениях на 24,1 %. Рисунок 4 Содержание свинца в лишайнике Parmelia vagans в зависимости от расстояния от углеразреза «Каражыра» с учетом всех направлений По результатам исследований был рассчитан коэффициент биологического поглощения (КБП), который показывает отношение содержания элемента в золе растений к содержанию этого элемента в почве. В нашем случае, значения КБП у свинца согласно всем направлениям и расстояниям колеблются в пределах от 0,60 до 3,58, со средним значением 1,8. Исходя из полученных данных свинец по способности накопления в лишайнике, согласно классификации А.Н. Перельмана [9], относится к элементам сильного накопления. Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что доступность элементов в почве для изучаемого вида лишайника связана с биологическими особенностями, позволяющими регулировать их содержание в растении даже при сравнительно одинаковом содержании их в почве. Литература 1. Певзнер, М.Е. Горное дело и охрана окружающей среды / М.Е. Певзнер, А.А. Малышев, А.Д. Мельков, В.П. Ушань / М.: Изд-во МГУ, с. 2. Золотарева, Б.Н. и др. Лишайники индикаторы загрязнения среды тяжелыми металлами // Природа, С Ильин, В.Б. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях / В.Б. Ильин, А.И. Сысо / Новосибирск: Изд-во СО РАН, с. 4. Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды металлами. Москва: Гидрометеоиздат, с. 5. Ринькис, Г.Я. Методы ускоренного колориметреческого определения микроэлементов в биологических объектах. Рига: Изд-во АН ЛССР, с. 6. Плохинский, Н.А. Биометрия. М.: Изд-во Моск. Ун-та, с. 7. Ладонин, Д.В. Соединения тяжелых металлов в почвах проблемы и методы изучения // Химия почв, С Добровольский, В.В. География микроэлементов. Глобальное рассеяние. М.: Мысль, с. 9. Перельман, А.И. Геохимия. Москва: ВШ, с. 185

186 186 Андриц А.А.. Поболь А.И Белорусский национальный технический университет, Минск, Белоруссия Белорусский государственный университет, Минск, Белоруссия ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИННОВАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ ИНТЕГРАЦИИ НАУЧНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ Экономическая интеграция в пределах Таможенного Союза и ЕврАзЭС открывает возможности развития новых организационных форм сотрудничества научных организаций. Для развития научно-технической интеграции в рамках Таможенного Союза и ЕврАзЭС имеется объективная основа, включающая: - развитие в этих странах в прошлом подсистем науки и исследований, производства на основе разделения труда и взаимодополняющей специализации; - общую систему институтов, регулирующих межличностные взаимодействия, и отсутствие языковых барьеров; - накопленные профессиональные и научные контакты, особенно среди ведущих ученых, возглавляющих научные школы. Основные активы знаний, которые могут служить основой интеграции Беларуси в международную научно-техническую систему, включают: - научно-технологический потенциал, унаследованный из СССР в форме ведущих научных школ; - опыт развития импортзамещающих технологий или их адаптация к особенностям промышленной структуры страны, накопленный без привлечения прямых иностранных инвестиций, и в некоторых областях уже переросший в способность технологического экспорта; - личные контакты микроуровня, сети и схемы международного сотрудничества, развитые отдельными предприятиями и накопленный учеными в пространстве СНГ. Интенсификация международного сотрудничества способна не только увеличить доступ к недостающим знаниям и компетенциям, новым технологиям. Благодаря такому сотрудничеству создаются новые рабочие места для исследователей; стимулируется распространение неявных знаний и опыта взаимодействия; оно также служит базой для развития долгосрочных персональных сетей сотрудничества ученых и институциализированных форм сотрудничества между партнерскими организациями. Создание общего научно-технического пространства и совместного рынка коммерциализации результатов исследований и разработок (ИР) может позволить снизить транзакционные издержки научно-технического сотрудничества организаций и технологической торговли. Положительной тенденцией развития международного научно-технического сотрудничества (МНТС) Беларуси является накопление экономическими субъектами во время переходного периода тестовых организационных форм международного сотрудничества и, следовательно, возможность выбрать формы, наилучшим образом подходящие для специфических особенностей национальных инновационных систем; возникновение институциональных структур, занимающихся обслуживанием новых возможностей международного научно-технического сотрудничества (например, Национальный информационный Офис 7 Рамочной программы ЕС, опыт которого охотно копируется другими организациями) [1]. Примером успешного сотрудничества белорусских и российских научно-исследовательских институтов, университетов и частных некоммерческих организаций является программа Союзного государства России и Беларуси Бел- РосТрансГен, в рамках которой в феврале 2010 г. были достигнуты положительные результаты экспериментов по получению от генетически модифицированных коз биологически активного белка человеческого грудного молока лактоферрин, защищающего новорожденных от вирусов и микробов. Ежегодный объем спроса мирового рынка на лактоферрин составляет 5-6 млрд. долл. США [2]. В странах СНГ уже развивается ряд специализированных центров международного научнотехнического сотрудничества. Структурой макроэкономического уровня является Международный научно-технический центр по организационному, информационному и экспертному

187 обеспечению сотрудничества в инновационной сфере с государствами-участниками СНГ, объединяющий 11 организаций России, Украины, Казахстана, Азербайджана, Армении, Молдовы и Беларуси, который выполняет такие задачи, как «развитие сложившихся связей на основе соглашений о научно-техническом сотрудничестве, о совместном использовании научно-технических объектов, сотрудничестве в области образования, подготовки научных и научно-педагогических кадров и других соглашений; создание системы анализа и оценки информации о достижениях и тенденциях развития науки, техники и технологий в странах Содружества, подготовка прогнозно-аналитических материалов для проведения эффективной научно-технической политики; оказание организационных, информационных и консультационных услуг по запросам участников общего инновационного, научно-технического и информационного пространства» и другие 1. В последние годы в Беларуси активно развиваются новые организационные формы - двусторонние центры международного трансфера технологий и научно-технического сотрудничества с Латвией, Китаем, Венесуэлой, Кореей и другие 2. В рамках этих центров осуществляются конкретные проекты совместных научно-технических исследований, реализация технологических достижений, обмен специалистами. На микроэкономическом уровне работают отделы международного научно-технического сотрудничества отдельных НИИ и вузов. Однако, эффективное международное сотрудничество научных организаций, развитие новых форм их интеграции требуют принятия организациями инновационной инфраструктуры некоторых дополнительных функций или интенсификация их выполнения: - сетевое взаимодействие и сотрудничество с иностранными технопарками и центрами трансфера технологий; - учреждение объединенных центров трансфера технологий, расположенных в крупных зарубежных странах; - формирование сети бизнес-ангелов и венчурных капиталистов, сети центров интеллектуальной собственности (ИС) как базы объединенных исследований, образовательных проектов, консультирования инновационных малых и средних предприятий (МСП); - развитие компетенций отечественных экономических субъектов в международном маркетинге и управлении ИС при выходе на зарубежные рынки; - организационное сопровождение внедрения и использования целевых государственных ссуд и гарантий по кредитам, налоговых льгот на ИР МСП на, в том числе проводимых в рамках совместных (международных) проектов; - развитие альянсов инновационных МСП друг с другом или с крупными предприятиями для совместного несения расходов на патентование и маркетинг наукоемких и высокотехнологичных продуктов и услуг за границей; - открытие объединенных пунктов технических услуг и сбора заказов за границей для инновационных МСП; - открытие на территории Беларуси международных научных центров, университетов, лабораторий с привлечением высококвалифицированных зарубежных специалистов (обеспечив часть финансирования, например, через схему конкурса Marie Curie Industry-Academia Partnerships and Pathways (IAPP) программы «Люди» 7РП); - развитие «мягких компетенций» (знания иностранных языков, умения пользоваться современными электронными коммуникационными технологиями; способностей установления новых контактов с иностранцами и навыков международной коммуникации) сотрудников НИИ и вузов для облегчения МНТС (языковые барьеры и т.п.); - введение схем совместного использования научных ресурсов с СНГ и ЕС: оборудования в пределах объединенных лабораторий; виртуальных сетей библиотек и баз данных научной информации; доступ к хранилищам научных материалов и образцов. Актуальным и целесообразным является создание центров по различным направлениям инновационной деятельности, в т.ч. и в области металлургии, направления деятельности которых будут призваны содействовать развитию современных технологий, обеспечивающих повышение эффективности металлургического производства, качества получаемой продукции; созда

188 нию новых материалов; повышению степени вовлечения вторичного сырья в производственный цикл, что благоприятно скажется на развитии промышленности, социального уровня и других сфер деятельности участвующих стран. Нужно отметить, что существуют определенные проблемы развития международного научно-технического сотрудничества в Беларуси. Так, несмотря на то, что Беларуси доступны специальные схемы финансирования МНТС и специальные фонды финансирования, в т.ч. международная техническая помощь (например, в рамках 7 Рамочной Программы ЕС), участие в них белорусских участников пока достаточно слабо. Это объясняется переусложненными процедурами национального одобрения проектов и использования финансов, низкой международной мобильностью ученых и недостаточной развитостью «мягких компетенций» сотрудников НИИ. Отдельным блоком проблем являются проблемы координации законодательств по поводу прав ИС: принадлежность в Беларуси прав на результаты ИР, выполненных за счет средств государственного бюджета государству без учета интеллектуального вклада исследователей; проблемы оценки и учета интеллектуального вклада сторон в совместных ИР; низкая компетентность национальных субъектов в проведении переговоров относительно прав ИС с зарубежными партнерами; нехватка средств для защиты прав ИС за рубежом и т.д. Эти проблемы для своего решения требуют блока соответствующих мер на уровне государственной инновационной политики. Так, разрешить основную проблему прав ИС, «заблокированных» в государственном секторе, можно, предоставляя часть коммерческих прав разработчикам технологий (пример Акта Бэя-Доула, улучшенного для условий ЕС). Эта мера обязательно должна сопровождаться внедрением полноценного обучения патентных экспертов со знаниями о международных аспектах управления правами ИС; открытием предприятиями и научно-исследовательскими организациями специализированных отделов и привлечением высококвалифицированного персонала для управления вопросами патентования и лицензионной деятельности на внутреннем и внешнем рынках; введением специальных схем защиты прав ИС (например, совместное финансирование международных патентов государством), образовательные и консалтинговые услуги специально для инновационных и традиционных МСП, а также для крупных предприятий. Также важно отметить, что интеграция в мировую технологическую систему должна быть дополнена облегчением сотрудничества НИИ, вузов и предприятий внутри самой страны, что является необходимым условием процесса диффузии инновационных знаний и технологий в национальной инновационной системе. Список литературы: 1. Innovation Performance Review of Belarus / United Nations ; J. Palacín, A. Pobol [et al.]. New York ; Geneva : United Nations Economic Commission for Europe, xxvi p. 2. Союзные гены // Биотехнологический центр трансгенеза в фарминдустрии («ТРАНСГЕНФАРМ»). Режим доступа: Абдиева Айгуль ИИМОП КНУ им.ж.баласагына, Бишкек, Кыргызстан ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СОВЕТА МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ И СТУДЕНЧЕСКОГО НАУЧНОГО ОБЩЕСТВА В ИНСТИТУТЕ ИНТЕГРАЦИИ МЕЖДУНАРОДНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ КЫРГЫЗСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМ. ЖУСУПА БАЛАСАГЫНА Концепцией проведения реформы образования в качестве одной из приоритетных задач определено усиление исследовательской деятельности, которая должна стать важнейшей составной частью работы в вузах. Стратегия развития научной деятельности Института базируется на нормативно-правовых актах Министерства образования и науки Кыргызской Республики, проводится в соответствии с Уставом и решениями Ученого совета.

189 Основными целями и задачами научной деятельности Института являются развитие науки посредством выполнения научных исследований и творческой деятельности ППС и студентов, повышение уровня профессиональной и специальной подготовки специалистов. Главным направлением научной деятельности Института является развитие духовных ценностей, движение политико-экономической картины региона и республик, составление геополитических сценариев, изучение этнических, политических границ, составление религиозного атласа региона, формирование информационной базы, прогнозирование политических, социально-экономических событий, мониторинг проблем, перевод и адаптация передовых западных учебно-методических пособий, обеспечение учебного процесса необходимыми учебными материалами. В современном мире востребовано аналитическое осмысление проблем по политическим, экономическим, географическим, этническим, экологическим, территориальным, демографическим, геополитическим, международным, военным, религиозным аспектам с территориальным охватом информации по Центральной Азии - Кыргызстан, Казахстан, Узбекистан, Туркменистан, Таджикистан, Россия. В Институте утверждена общая тема научно-исследовательской работы «Интеграция науки и образования в условиях глобализации». Научная деятельность в Институте проводится на всех факультетах. К выполнению научно- исследовательских работ в Институте привлекаются ППС, докторанты, аспиранты, магистранты, студенты Института. Все студенты Института осваивают элементы научно-исследовательской работы в рамках учебного процесса. Студенты, проявляющие способности и интерес к научной работе привлекаются к научно-исследовательской работе на факультетах во внеучебное время. Учитывая актуальность этой проблемы ученым Советом института от 20- апреля 2010 года. Протоколом 95 утвержден Устав Студенческого научного общества (СНО) ИИМОП. Согласно уставу СНО осуществляют следующие задачи: - объединяет и координирует работу факультетских СНО, занимающихся научной работой под индивидуальным руководством преподавателей; - помогает в организации и руководстве работой создаваемых на факультетах по новым направлениям науки и интеграции образовательных программ; - помогает в организации и проведении экспериментальных и научно- исследовательских организациях республики; -организует на факультетах выпуск реферативных газет; -проводит ежегодные студенческие научно-практические, научно- теоретические конференции; -организует участие студентов ИИМОП в конференции СНО других вузов КР; - организует периодические конкурсы на лучшие научно-исследовательские работы студентов, лучший факультет по постановке творческой студенческой работы; - проводит смотры лучших курсовых и дипломных работ; -принимает участие в издании научных работ студентов в представлении лучших работ на межвузовские, городские, республиканские конференции и выставки; Этим же ученым Советом для активизации научной деятельности Молодых ученых института утверждено Положение о деятельности Совета молодых ученых (СМУ). СМУ ИИМОП призван содействовать профессиональному становлению начинающих исследователей, аспирантов, преподавателей и специалистов, накоплению опыта, творческому росту, максимальному использованию научного потенциала молодежи. На следующем рисунке можно схематично представить структуру Совета молодых ученых института. Главной целью СМУ является выражение интересов молодых ученых, поддержка их деятельности в научно-исследовательской и прикладной работе, путем привлечения в выполнении ими научных проектов. Также СМУ оказывает содействие подготовке кадров для научно-исследовательской деятельности, их профессиональному росту, выполнению научных исследований, пропаганде новейших достижений науки. Необходимо отметить, что вовлечение молодых ученых и специалистов в научно-исследовательскую деятельность по фундаментальным, гуманитарным и прикладным направлениям способствует повышению активности молодых ученых в научной жизни Республики Кыргызстан, путем предоставления информации и осуществления контроля. 189

190 190 Рис. 1. Структура Совета молодых ученых ИИМОП КНУ им. Ж. Баласагына Немаловажно, что этот орган помогает налаживать взаимоотношения государственных органов, курирующих научную деятельность, а также общественных и коммерческих организаций с молодыми учеными и привлекать молодые кадры к более глубокому занятию наукой в области экономических, естественных, гуманитарных наук; Регулярное проведение научных конференций молодых ученых ИИМОП посредством СМУ распространяет информации о международных учебных и научно-исследовательских программах, соответствующих профессиональным интересам молодых ученых. Таким образом, через СНО и СМУ мы налаживаем хорошую подготовительную базу. Успешное проведение реформирования образования обуславливает необходимость разработки всего комплекса теоретических и практических проблем образования, что гарантирует высокий уровень качества образования и позволяет вести подготовку специалистов на уровне современных мировых стандартов. Реформирование научно-исследовательской и научно-инновационной деятельности в сфере образования должно осуществляться с учетом кардинальных перемен в научной жизни страны, происходящих в последнее время, способствовать скорейшему становлению присущих рыночной экономике механизмов научно-технического прогресса. Необходимо укрепить связь исследований, инноваций и учебного процесса, обеспечить развитие научных работ, направленных на решение актуальных и перспективных проблем образования. На наш взгляд, через СМУ и СНО мы сможем усовершенствовать организацию и проведение научно-практических конференций и семинаров; активизировать работу молодых ученых по защите кандидатских и докторских диссертаций; а также внедрить инновационные технологии в науке и образовании.

191 Секция сельскохозяйственных наук

192 192 Абдигалиева Т.Б., Надирова С.А., Аблаева Д.С., Кишкенебаева Д.О. Алматы технологиялық университеті, Алматы, Қазақстан КАРТОПТЫҢ ВИРУСТАРДАН САУЫҚТЫРЫЛҒАН ТҮРЛЕРІН АЛУ ТЕХНОЛОГИЯСЫН ЖЕТІЛДІРУ Қазақстанда картоп негізгі тағам өнімдерінің бірі, және маңыздылығы жағынан дәндідақылдардан кейін екінші орынды алып отыр. Картопты тағам кәсіпорындарында, жеңіл және фармацевтикалық өнеркәсіпте шикізат ретінде пайдаланады, сонымен қатар жемдік азық құрамына да қосады. Жыл сайын селекционерлер картоптың жаңа өнімді сорттарын шығаруда. Өйткені картоптың өнімділігі және стресстік факторларға төзімділігі өте төмен. Оның негізгі себебі: өсімдіктердің әртүрлі вирустық, бактериальдық, саңырауқұлақ ауруларына шалдығуы. Сонымен қатар, көптеген аурулар картопты дұрыс сақтамағаннан пайда болады. Картоп ауруының көпшілігі отырғызу құрал саймандары арқылы да тарайды. Көптеген қоздырғыштар топырақта ұзақ уақыт бойы сақталып, жинақталады. Қазіргі кезде картоптың өнімді сорттарының болуына қарамастан, түйнектердің вирустық аурулармен зақымдануының салдарынан олардың өнімділігі жыл сайын 25-40% төмендеуде. Сондықтан өсімдіктердің ауруларға төзімділігін арттыру қажет. Сол себепті осы айтылған мәселелерді шешу мақсатында биотехнологиялық әдістер кеңінен қолданылып жетілдірілуде [1,2]. Қолға алынған тәжірибенің негізгі мақсаты: әртүрлі фитогармондарды қолдана отырып, картоптың вирустан сауықтырылған өсімдіктерін алу технологиясын жетілдіру. Көптеген егіліп жүрген өсімдіктер, әсіресе вегетативтік жолмен көбейетіндері вирустар және патоген микроорганизмдер әсерінен түрлі ауруларға ұшырайтыны мәлім. Әрине, өсімдіктердің аурулары өнімділікті азайтып, оның сапасын төмендетеді [3]. Ал апикальды меристема әдісімен алынған картоп өсімдіктері тек вирустардан ғана емес, сонымен бірге микоплазма, бактериялар, саңырауқұлақтардан сауықтырылады. Биотехнологияда сауықтырылған өсімдіктерді алу үшін оқшауланған апикальды меристема тәсілі кеңінен пайдаланылады. Төбе меристемасынан түзілген пробиркалық өсімдіктерді микроқалемшелер арқылы (вегетативті) көбейтіп, сауықтырылған түйнектерді алу үшін жылыжайға отырғызады. In vitro жағдайында фитогормондар немесе өсімдіктің өсуін реттеуіштер деп аталған кейбір органикалық қосылыстар өсімдіктердің өсіп - жетілуіне күшті әсер ететінін көптеген ғалымдар дәлелдеп берді. Өсімдіктің өсуін реттеуіштердің ашылуы және зерттелуі өсімдіктер физиологиясы саласындағы соңғы 70 жылдағы аса ірі жетістіктердің бірі болып саналады. Фитогормондардың белгілі тобы болып табылтын ауксиндер клетканың созылып өсуіне ғана емес, сонымен бірге оның бөлінуіне де белсенді әсер ететіні ертеден белгілі. Бүршіктердің жарылуы мен ағаш камбийінің қызметі арасында өзара тығыз байланыс болатыны ауксиндер ашылғанға дейін ақ белгілі еді. Ауксиндер қалемшелерде тамыр түзілуіне септігін тигізеді, олардың мұндай маңызды физиологиялық қасиетінің практикада айырықша маңызы бар. Ауксинмен түрліше вариантта өңдеу, сондай ақ әртүрлі жасанды ауксиндерді пайдалану, тіпті әдеттегі жағдайларда нашар тамырланатын қалемшелерді де тамырландыруға мүмкіндік береді [4,5]. Цитокининдер клеткалардың бөлінуі мен ұзаруына дәнекер болады, апикальды басымдықты

193 тоқтатады. Сонымен қатар, цитокининдер тұқымдарды тыныштық күйден шығарып өнуін жақсартады. Каллус ұлпаларында клетканың бөлуінуіне себепші болу - цитокининдердің өзіне тән физиологиялық әсері болып табылады. Цитокинин әсер ету үшін процеске ауксиннің қатысуы қажет. Егер ортада цитокинин кездеспей, ауксин ғана бар болса, онда клеткалар көлемін үлкейткенімен бөлінбейді. Дифференциалану процесінде ауксин мен цитокинин өзара тығыз әрекеттеседі. Каллус ұлпаларында бүршік пен тамырдың дифференциалану ауксин мен цитокинин деңгейінің ара қатынасына байланысты. Ауксин мөлшері айтарлықтай көп болғанда тамырдың түзілуі, ал цитокининнің мөлшері артқанда бүршіктердің түзілуі жақсарады. Сонымен қатар фитогормонның әсері, оның сандық және сапалық қатынасына да байланысты [6]. Біз тәжірибемізде зерттеу материалы ретінде картоптың Алматы облысының климаттық жағдайына бейім «Тоқтар», «Аксор», «Нәрлі» сорттарын алдық. Картоптың «Тоқтар» сорты бактериялық ауруларға салыстырмалы түрде төзімді сорт, бірақ вирустарға төзімділігі орташа. «Тоқтар» сортының орташа өнімділігі т/га, ерте-орташа пісетін сорт. Бұл сорт Қазақстанның оңтүстік-шығыс аймақтарында аудандастырылған. Ал, «Аксор», «Нәрлі» сорттары Қазақстанның ыстық климаттық жағдайына және вирусты ауруларға төзімді. Бұл сорттардың орташа өнімділігі т/га, ерте орташа пісетін сорттар. Апикальды меристеманы бөліп алу үшін, алдын ала картоп сорттарының түйнектерін сабынды сумен жуып, картоп түйнектерін О С температурада термостатта өсірдік. Өскіндерден меристемаларды бөліп алып, екі түрлі қоректік ортада өсірдік (1-кесте). Қоректік орта ретінде Мурасиге Скуг және Гамборг В 5 қоректік орталары қолданылды. Картоптың «Аксор» сортының түйнегінің апикальды меристемаларынан алынған құрамында сахароза мен фитогормондары бар қоректік ортада өскен каллустық массасы (1-сурет) алынды. Картоп каллустары белгілі бір биомассаға жеткеннен кейін оның біраз бөлігі В-5 сұйық қоректік ортасына енгізілді. Каллустық культураны алу үшін ИСҚ (индолил сіркеқышқылы) мен кинетиннің қоректік ортадағы оптимальды қатынасы - 1,0:0,5. (мг/л) құрады. 1-кесте. Картоптың апикальды меристемасын өсіруге арналған қоректік ортаның құрамы Қоректік орта құрамындағы компоненттердің концентрациясы, Компоненттер мг/л Murashige and Skoog (MS) Gamborg and Eveleigh (В 5 ) Макротұздар: KNO NaNO 3 - NH 4 NO (NH 4 ) 2 SO MgSO 4 x7h 2 O CaCl 2 x H 2 O KH 2 PO NaH 2 PO 4 x H 2 O Микротұздар: MnSO 4 x H 2 O 16,9 10 MnSO 4 x4h 2 O 2,3 KI 0,83 0,75 H 3 BO 3 6,2 3 ZnSO 4 x7h 2 O 8,6 2 CuSO 4 0,025 CuSO 4 x5h 2 O 0,025 Na 2 MoO 4 x2h 2 O 0,25 0,25 CoCl 2 x6h 2 O 0,025 0,025 FeSO 4 x7h 2 O

194 Na 2 EDNAx2H 2 O 747 Витаминдер: Пиродоксин- HCl 0,5 1 Тиамин-HCl 0,1 10 Никотин кышқылы 0,5 1 Мезоинозит 100 Сахароза Агар рн 5,6-5,7 5,6-5,7 1-сурет. Апикальды меристемадан картоптың морфогенді каллустарының түзілуі Әрі қарай картоптың сауықтырылған өсімдіктерін қалемшелеу арқылы көбейту кезінде 16 сағаттық 1500 люкс жарығы қолданылды. Жалпы айтқанда фитогормондардың белгілі бір процеске қатысуы жарық сигналының әсерінен болады. Картопты өсіру кезінде әр 40 күн сайын см ұзындықтағы өсімдіктер түзілді, оларды кейін 8-10 бөлікке қалемшелеп тағы да пробиркаларда өсірдік. Өсімдіктерді микроқалемшелеу арқылы көбейту технологиясын қолданудың артықшылығы, тамыр мен сабақтың түзілуін және өсімдіктер өсуінің максимальды жылдамдығын қамтамасыз етеді. Сондықтан пробиркалық регенерант-өсімдіктерді алу кезінде мына жағдайларды қарастырдық (2-кесте). 2-кесте. Картоп сорттарының пробиркалық өсімдіктерінің ортасындағы дамуы мен өсуінің динамикасы Мурасиге-Скуг қоректік Бақылау күндері 1 тәулік 7 тәулік 14 тәулік Морфологиялық сипаттамалары «Тоқтар» «Аксор» «Нәрлі» Сабақтың биіктігі, см 1,0 0,9 1,0 Буынаралық саны, дана 1,0 1,0 1,0 Жапырақ саны, дана 1,0 1,0 1,0 Тамыр саны, дана Сабақтың биіктігі, см 1,5 1,7 1,6 Буынаралық саны, дана 3,0 3,0 4,0 Жапырақ саны, дана 4,0 3,0 5,0 Тамыр саны, дана 4,0 4,0 5,0 Сабақтың биіктігі, см 4,8 5,1 4,6 Буынаралық саны, дана 5,0 5,0 6,0 Жапырақ саны, дана 6,0 6,0 6,0 Тамыр саны, дана 9,0 10,0 8,0 194

195 21 тәулік Сабақтың биіктігі, см 6,5 6,6 6,3 Буынаралық саны, дана 6,0 7,0 8,0 Жапырақ саны, дана 6,0 8,0 9,0 Тамыр саны, дана 6,0 11,0 10,0 Ылғалды масса - 0,22 Нәтижелер көрсеткендей, 21-тәулікте буынаралықтарының санының жоғарылағанын көреміз. Сабағының ұзындығы мен буынаралықтарының әртүрлілігіне қарағанда, негізінен сабақтың ұзындығының ұзаруы, буынаралықтарының санының өсуіне байланысты. Өсімдіктердің өсуінде ең маңыздысы тамыр түзуге қабілеттілігі. Микроклондық көбейтуде қоректік ортаның құрамына назар аудару қажет. Өсу коэффициентінің жоғарылауын қамтамасыз ету қажет, яғни қысқа уақыт ішінде микроқалемшелерден өсімдіктердің максимальды өсуі қажет. Бұдан әрі қарай регенерант-өсімдіктердің өсуіне, әртүрлі фитогормондардың әсері мен олардың қоректік ортадағы қатынасы зерттелді. Мәліметтер 21 тәулік бойы өскен нәтижелер бойынша алынды. МС қоректік ортасының макро - және микроэлементтері қолданылды. Өсімдіктердің өсуін оңтайландыру үшін қоректік орталарға фитогормондарды қостық: ИСҚ - 1,0 мг/л және ГҚ (гибберелл қышқылы) - 2,0 мг/л, екінші нұсқада ИСҚ 1,0 мг/л және кинетин 0,05 мг/л. (3-кесте ). Бақылау нұсқада ретінде гормонсыз МС ортасы алынды. ИСҚ мен ГҚ қосқан нұсқада регенерант-өсімдіктердің өсуі жоғарылаған, ал кинетин қосқан жағдайда буынаралықтарының түзілуі бірінші нұсқаға қарағанда жоғары болған. 3-кесте. Фитогормондардың регенерант-өсімдіктердің морфологиялық көрсеткіштеріне әсері МС (бақылау нұсқ) Морфологиялық көрсеткіштері МС + ИСҚ+ ГҚ (1-нұсқа) Морфологиялық көрсеткіштері МС + ИСҚ+ кинетин (2-нұсқа) Морфологиялық көрсеткіштері Сорт Өсімдік биіктігі,мм Буын аралық саны, дана Жапырақтар саны, дана Өсімдік биіктігі, мм Буын аралық саны, дана Жапырақтар саны, дана Өсімдік биіктігі, мм Буын аралық саны, дана Жапырақтар саны, дана «Тоқтар» 65,0 6,0 7,0 70,0 6,0 7,0 67,0 10,0 11,0 «Аксор» 64,0 6,0 6,0 71,0 6,0 6,0 70,0 7,0 8,0 «Нәрлі» 65,0 5,0 6,0 72,0 6,0 7,0 71,0 7,0 8,0 Буынаралықтарының саны неғұрлым көп болуы, жапырақтары қалемшелердің санының көп болуын қамтамасыз етеді, яғни қалемшеленетін өсімдіктердің өсуін жоғарылатады. Сонымен, регенерант-өсімдіктерді микроқалемшелеп көбейту үшін, кинетин мен ИСҚ фитогормондары қосылған қоректік орта оптимальды болатындығы анықталды. Осы жағдайда микроқалемшелердің өсу индексі жоғарылайды (1,5 есе). Бұл нұсқа әртүрлі картоп сорттарының сауықтырылған өсімдіктерін алуда қолданылуы мүмкін. Стандартты әдісті қолданған кезде 1 л қоректік орта шығындалғанда 400 пробиркалық өсімдік алуға болады, ал оңтайландырылған ортадан пробиркалық өсімдік алуға болатыны көрсетілді. 195

196 Пайдаланылған әдебиеттер тізімі: 1. Черепанова Р. В. и др. Оценка новых сортов картофеля мировой коллекции по устойчивости к вирусам. «Селекция и семеноводство картофеля» (Науч. тр. НИИКХ) М.: 1981, вып С Уалиханова Г.Ж. Өсiмдiк биотехнологиясы // Алматы, «Қазақ университетi» б. 3. Бубенцов С.Т. Главнейшие болезни картофеля в Центральном Казахстане и агробиологические обоснование мер борьбы с ним // Автореф. докт. с.-х. наук. Ташкент, с. 4. Бобров Л.Г.и др. Семеноводство картофеля в Казахстане. //Алма-Ата: Кайнар, с. 5. Казенас Л.Д. Болезни с.-х. растений Казахстана.- Алма-Ата: Кайнар, с. 6. Мошняков Н.А., Ившин Е.И., Красавин В.Ф. Засухо- и жаростойкость сортов картофеля в условиях Алматинской области //Тематический сборник научных трудов по картофелеводству, овощеводству в Казахстане (пос.кайнар), С Абдрахманов С.К., Есенеева С.С. Казахский агротехнический университет им. С.Сейфуллина, Астана, Казахстан ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ В ЭПИЗООТОЛОГИЧЕСКОМ МОНИТОРИНГЕ БРУЦЕЛЛЕЗА Проведение эпизоотологического анализа особо опасных инфекций чрезвычайно важно, поскольку это является основой для проведения ком плекса мер по профилактике различных заболеваний. Эпизоотологический анализ предусматривает обработку огромного количества данных. Появление современных технических способов и информационных тех нологий для обработки материалов, значительно облегчает этот процесс, и делает результаты обработки более достоверными. Географическая информационная система (ГИС) дает возможность иметь абсолютно достоверную картину пространственного размещения объекта исследования [1]. Применение ГИС технологии включает 2 этапа: первый этап подготовительный (сбор информации и формирование баз данных), второй создание и анализ электронных карт. Основной сложностью подготовительного этапа было несовершенство существующей схемы сбора данных. Именно поэтому формирование единых подходов к первичной информации о выявленных адресах и проявлениях активности неблагополучных пунктов являются наиболее важными и актуальными задачами, решаемыми при разработке ГИС [2]. До настоящего времени работа ветеринарных организации и учреждений сводится к регистрации вспышек особо опасных инфекции и организация проведения мер по ликвидации заболеваний. Документы ветеринарной отчетности хранятся в виде ежегодных годовых отчетов областей в уполномоченных государственных органах. В то же время в экономически развитых странах данная работа проводится с использованием информационно-аналитических программ. Использование данных программ на основе ГИСтехнологии имеет ряд преимуществ: - послойное нанесение ежегодной заболеваемости дает возможность выявить временные изменения в регионах; - одновременный просмотр различных элементов информации, даст возможность осуществлять многофакторный анализ по локализации, тенденции во времени, пространственных изменениях и т.д.; - использование ГИС открывает новые возможности эпизоотологического и эпидемиологического анализов и является одним из новых информационных под хо дов в изу че нии закономерностей цир ку ля ции различных возбудителей и распространении опасных инфекционных заболеваний для оценки уровня эпизоотологической опасности территории региона и ее районирования; - возможность нанесения на карту новых очагов в случае вспышек и удобство при использовании и дальнейшем хранения на электронных носителях [3]. Динамическая электронная база очагов, неблагополучных пунктов сформирована из учет-

197 ных форм первичной документации (экстренные извещения, карты эпизоотологического и эпидемиологического обследования очагов, неблагополучных пунктов). Для составления электронного кадастра очагов, стационарно неблагополучных пунктов, расположенных на территории Казахстана была разработана географическая информационная система (ГИС), при этом были использованы программы ArcGIS 9.1, Arcmap. Система разработана на базе ГИС платформы ArcView. Топографической основой послужили электронные карты Казахстана М 1: С использованием программы ArcGis, внесены GPS точки неблагополучных пунктов по бруцеллезу животных за годы. При этом создана база данных ГИС: наличие поголовья животных в населенных пунктах; наличие неблагополучных пунктов по данным инфекциям; количество иммунизированных, заболевших, павших животных; количество серологический исследованных животных и т.д. Таким образом, полученные картографические и статистические данные составят основу при совершенствовании надзорных, мониторинговых и превентивных программ. На основании проведенного анализа эпизоотической ситуации по бруцеллезу в 14 областях составлена карта эпизоотической ситуации по республике. На рисунке 1 отражены результаты визуализации неблагополучных пунктов по бруцеллезу с/х животных в республике за период гг. Рисунок 1 Визуализация неблагополучных пунктов по бруцеллезу с/х животных в РК за период гг. Количество неблагополучных пунктов за анализируемый период по бруцеллезу составило 804, при этом наибольшее распространение инфекции отмечено в южных регионах республики Жамбылской, Алматинской и Южно-Казахстанской областях, в основном среди мелкого рогатого скота. В Актюбинской, Западно-Казахстанской, Павлодарской области бруцеллез в больше степени распространен среди крупного рогатого скота. Территория Мангыстауской и Акмолинской области являются благополучной, в Атырауской области отмечен единичный случай регистрации данной инфекции. На рисунке 2 представлены результаты зонирования территории республики по степени зараженности среди мелкого рогатого скота. При этом Мангыстауская, Атырауская, Актюбинская, Акмолинская, частично Карагандинская, Павлодарская и Восточно-Казахстанская области определены как зона благополучия. Южные регионы республики определены как зона с высокой степенью заражения. При зонировании территории республики по бруцеллезу КРС к зоне благополучия отнесе- 197