Статья: ПРОГНОЗ УСТОЙЧИВОСТИ ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ ГОРНОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ С ПЛИТНЫМ ФУНДАМЕНТОМ НА ОСНОВЕ ОБЪЕМНОЙ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ (2025)

В зоне действия отрицательных температур среды охлаждения, при перевозках и складировании влажных сыпучих материалов происходит его частичное или полное, в зависимости от длительности воздействия отрицательных температур, смерзание. В этом случае возникает необходимость принятия различных превентивных мер, обеспечивающих возможность сохранения сыпучих свойств используемых материалов в условиях складирования и транспортировки. В настоящее время существует достаточно широкий спектр различных мероприятий, включающих применение различных солей, снижающих температуру замерзания груза, гидрофобных добавок, замещающих непосредственный контакт между смоченными частицами груза масляными прослойками, а также использование реагентов, имеющих более высокую степень адгезии к частицам сыпучего груза и замещающим контакт с ними водных пленок. Крайним и труднодостижимым мероприятием является полное устранение из рассматриваемых систем смерзающего компонента - воды. Практическим аналогом данного способа выбрано промораживание слоя влажного материала с последующим рыхлением (перемешиванием) как наиболее доступный и простой в технической реализации. В рамках метода динамического программирования составлена математическая модель процесса промораживания слоя влажного сыпучего материала. В качестве управляющего воздействия принята процедура рыхления (перемешивания) слоя материала и момент ее применения. Составлена программа - цифровой двойник процесса промерзания слоя материала, с помощью которой определен оптимальный момент применения процедуры рыхления (перемешивания) для слоев груза различной толщины, при разных значениях температуры среды охлаждения. Данный подход позволяет существенно, в 2-3 раза, сократить сроки предварительного промораживания груза при подготовке к перевозкам или складированию по сравнению с естественным ходом процесса промерзания (без перемешивания

Эффективность и безопасность строительства и эксплуатации любого горного предприятия, а тем более склонного и опасного по горным ударам, напрямую зависит от степени детализации и достоверности прогноза напряженного состояния массива на каждом участке. Статья содержит результаты исследований, направленных на разработку надежного и применимого на практике подхода к изучению и прогнозу напряженного состояния породного массива при строительстве подземных рудников. Приведен анализ последних достижений в области изучения напряженно-деформированного состояния массива горных пород и определены основные проблемы, с которыми сталкиваются исследователи при натурной оценке напряжений. В основу разработанного подхода заложены принципы массовости, точности и подобия измерений, предложенные Ю. Н. Огородниковым. С учетом этих принципов предложен комплексный подход, позволяющий обеспечить глубокий анализ и обобщение геомеханических процессов, происходящих на месторождении, склонном и опасном по горным ударам. Приведена последовательность этапов измерений и обработки информации, а также результаты апробации подхода на примере апатит-нефелинового месторождения Олений ручей, расположенного в Хибинском массиве на Кольском полуострове. Применение подхода позволило дать качественную и количественную оценку начального поля напряжений на месторождении в пределах горного отвода рудника, найти закономерности изменения поля напряжений при увеличении глубины, а также спрогнозировать эти процессы на вновь строящихся и проектируемых горизонтах. Полученные данные совпадают с результатами инструментальных измерений напряжений на руднике, что позволяет сделать вывод об эффективности использования данного подхода.

Возможность повышения эксплуатационных характеристик изделий и деталей, используемых в машиностроении, является значимой задачей, выполнение которой позволяет добиться снижения трудоемкости, экономии материала и экономической выгоды. Возможности современного формообразующего оборудования позволяют достигать максимально приближенной формы и размеров получаемых деталей к форме и размерам цифровых двойников. В настоящем времени технология абразивной обработки лепестковыми кругами широко и эффективно используется для последующей обработки после дробеударного формообразования крупногабаритных маложестких деталей типа панель крыла самолета и обшивок, где при помощи абразивных лепестковых кругов на специализированных установках осуществляется удаление отпечатков или уменьшение глубины пластических отпечатков после дробеобработки. Качество поверхностного слоя при зачистке лепестковым кругом, в том числе шероховатость и остаточные напряжения, определяет не только форму детали после дробеударного формообразования, но и усталостную прочность. Данные факторы зависят от множества факторов, таких как режимы обработки, свойства обрабатываемого материала и параметры инструмента. Прогноз и определение значений этих показателей является трудоемким и экономически затратным процессом. В связи с этим возникает необходимость моделирования данных процессов при помощи математических моделей. Однако до настоящего времени большинство исследователей в этой области моделирует процесс зачистки лепестковым кругом методом конечных элементов с простой моделью абразива и с многочисленными допущениями по взаимодействию абразивов с поверхностью детали, что не дает достоверных результатов. Целью данной работы является определение входных параметров для моделирования технологического процесса зачистки лепестковым кругом путем проведения лабораторного исследования абразива и его распределения в лепестковых кругах, применяемых на производстве панелей и обшивок, а также моделирование процесса единичного внедрения абразива методом конечных элементов программой инженерного анализа. По результатам лабораторных исследований была определена форма абразива и его распределение на поверхности лепестков, применяемых в условиях реального производства, что позволило перенести полученный рельеф в программу инженерного анализа. На основании результатов лабораторного исследования выполнено моделирование методом конечных элементов процесса единичного внедрения абразива в материал для определения остаточных напряжений в поверхностном слое детали

В данной статье проведен анализ используемых материалов, способов получения и свойств многослойных плазменных покрытий, работающих в условиях высоких температур, и выбраны основные направления по исследованию процессов их формирования. Современные плазменные покрытия для высокотемпературного применения в большинстве вариантов - это многослойная система, состоящая из внешнего керамического слоя и жаростойкого металлического подслоя с рядом промежуточных металлокерамических слоев. Подслой необходим для понижения величин термических напряжений в созданном защитном покрытии, индуцированных различными коэффициентами термического расширения у металлических и керамических материалов. Промежуточные металлокерамические слои служат для монотонного выравнивания физико-механических свойств между основными слоями. Слой керамики создает необходимую термостойкость у покрытия. Однако при достаточно широком изучении плазменных защитных покрытий на базе диоксида циркония до сих пор полностью не решены вопросы по увеличению термостойкости керамических слоев и снижения их газопроницаемости. Для решения этой проблемы необходимо установить режимы нанесения слоев, обеспечивающие требуемые характеристики защитных покрытий, найти действенные способы управления уровнем остаточных напряжений и содержанием пор в покрытиях, разработать технологии получения многослойных защитных покрытий с плавным переходом технологических свойств по сечению покрытия от металлической подложки к слою керамики. Наиболее применяемыми способами формирования керамического слоя многослойных покрытий, работающих в условиях высоких температур, являются процессы плазменного напыления и электронно-лучевого испарения. В последнее время плазменный метод становится более предпочтительным, поскольку значительно снижает стоимость покрытий, позволяет более жестко управлять составом покрытия, характеризуется более высокой производительностью, обеспечивает гибкое регулирование процесса напыления. Качественные многослойные плазменные покрытия, работающие в условиях высоких температур, должны создаваться из материалов, обладающих равномерностью химического и фазового состава по всему сечению порошка, со строго оптимальными размерами и необходимой морфологией, для создания в сформированном покрытии максимального присутствия тетрагональной фазы с минимизацией размера зерен у фазовых включений.

Проведены исследования по оценке эффективности применения различных материалов, а также схем и режимов 3D-печати для изготовления упрочняющих элементов шлифовальных инструментов на полимерных связующих. Изготавливались и испытывались на растяжение образцы из материалов шести разновидностей: из PLA; PETG; ABS; PETG-наполненного углеродным волокном; угленаполненного полиамида 6 (нейлона) и из фотополимерной ударопрочной смолы. Изготовление производилось методами экструзионной FDM- печати и стереолитографической LCD-печати. Также применялись три схемы печати - с поперечным расположением слоев, с наклонным расположением слоев и с продольным расположением слоев относительно продольной оси образцов. Применялись стандартные режимы печати, а также с увеличенным перекрытием между слоями, уменьшенным сечением и увеличенным количеством слоев. Установлено, что при всех схемах печати наибольшим пределом прочности на растяжение обладает угленаполненный полиамид 6, армированный волокнами карбона. Предел прочности на растяжение образцов из этого материала, изготовленных по продольной схеме экструзионной 3D-печати, составляет σв=146,5÷154,4 МПа, он в несколько раз выше, чем у других испытанных материалов и сопоставим с показателями мягких металлов и сплавов, что позволяет использовать этот материал для изготовления опытных конструкций упрочняющих сеток шлифовальных кругов. Наилучшей схемой 3D-печати упрочняющих элементов является продольное формирование слоев изделия относительно направления действия растягивающих нагрузок. Увеличение перекрытия между слоями при 3D-печати на 20% и уменьшение толщины слоев и увеличение их количества в два раза позволяет дополнительно повысить прочность изделий соответственно на 17% и на 5%. Угленаполненный полиамид 6 успешно применяется в дальнейших исследованиях по нахождению оптимальной формы ячеек упрочняющих сеток для армирования шлифовальных кругов на полимерных связующих.

Приведено описание уникального по горно-геологическим условиям объекта исследований горнотехнического сооружения, характерного тем, что согласно карте А ОСР-2015 оно имеет сейсмичность 7 баллов и относится к объектам техногенного характера. Описана методика проведения инженерно-геологических изысканий, по результатам которых установлено, что основной причиной возникновения опасных деформаций фундаментов конструкций является наличие слабого несущего слоя основания и неоднородное расположение грунтов. Приведен план и разрез фундамента установки противопожарной ляды и вентилятора главного проветривания строящейся шахты. Описаны геолого-литологические колонки по двум скважинам №23 и №24 с инженерно-геологическими элементами и физико-механическими свойствами грунтов. Из результатов инженерно-геологических изысканий колонки скважины №23 следует, что фундамент установки противопожарной ляды расположен на слабом основании из насыпного грунта и угля, что способствует повышению деформаций и перемещений, возникновению крена фундаментной плиты. Из данных по колонке скважины №24 понятно, что фундаменты вентилятора главного проветривания расположены на неоднородном грунтовом основании, что способствует возникновению деформаций и его неравномерной осадке. Существующая нагрузка от веса вентиляционной установки способствует увеличению давления на краях фундаментной плиты. На основании анализа особенностей геологического строения грунтового основания объекта были разработаны две геомеханические модели по усилению грунтового основания установки противопожарной ляды и вентилятора главного проветривания. Приведены расчетные схемы в форме планов и разрезов объемной геомеханической модели с расположением инъекторов и зон закрепления основания. По результатам геомеханических расчетов представлены поля изолиний вертикальных перемещений для двух состояний грунтового основания, естественного основания и после закрепления.