Закономерности взаимного влияния горных выработок на глубоких горизонтах Старобинского месторождения калийных солей

Research results of mutual influence of mining workings of the Starobin deposit of potash salts at depths of over 700 m are presented. It is established that the size of zone of influence of excavations on each other rises with increasing depth. The calculation of workings interaction at great depths is considered to be performed using well-known methods with the proposed correction of size of the equivalent drift.Представлены результаты исследования взаимного влияния горных выработок Старобинского месторождения калийных солей на глубинах свыше 700 м. Установлено, что с увеличением глубины размер зоны взаимного влияния выработок возрастает. Расчет взаимовлияния выработок на больших глубинах предлагается выполнять по известной методике с предлагаемой поправкой величины эквивалентного пролета

Особенности проявления горного давления в лавах с труднообрушаемой кровлей при бесцеликовой выемке Третьего калийного пласта Старобинского месторождения

Results of a study of state and load of near-the-kmgwall space in selective and gross longwalls with poorly caving roof without pillar of excavation at the third layer of potassium salts of the Starobin deposit are presented. The dependence of the main indicators of exhibition of rock pressure on mining speed is obtained. The nature of pressure distribution along the length of excavation is determined.Представлены результаты исследования состояния и нагруженности призабойного пространства в селективных и валовых лавах с труднообрушаемой кровлей Третьего калийного пласта Старобинского месторождения. Выявлена зависимость основных показателей проявления горного давления от скорости подвигания очистных забоев. Установлен характер распределения горного давления по длине очистных забоев

ДЕФОРМАЦИЯ КОНТУРА ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК СТАРОБИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ГЛУБИНАХ ЗАЛОЖЕНИЯ

The article deals with the study of the influence of the location depth of development and main workings on the behavior and deformation intensity of their edge in the conditions of the second and third horizons of the Starobin deposit of potash salts. It is shown that while forecasting the stability of workings, it is necessary to consider not only the location depth, but also the aggregate rock strength, the cross-section size of workings and the availability of compensation slots as the ways of protection. Formulas have been developed to calculate the time of the steady state of workings taking into account the above-mentioned factors.Изучено влияние глубины заложения подготовительных и капитальных выработок на характер и интенсивность деформирования их контура в условиях второго и третьего горизонтов Старобинского месторождения калийных солей. Показано, что при прогнозе устойчивости выработок необходимо учитывать не только глубину их заложения, но и агрегатную прочность пород, вмещающих выработки, размеры поперечного сечения выработок и наличие в них мер охраны в виде компенсационных щелей. Разработаны формулы для расчета времени устойчивого состояния выработок с учетом указанных выше факторов

Влияние температуры прессования галургического хлористого калия на параметры работы грануляционных установок

The regularities of the influence of the pressing temperature in the roll compactors of halurgic fine-grained potassium chloride on the performance of the granulation process and the physical and mechanical properties of the granulate under the conditions of the Sylvinite Processing Plant of JSC “Belaruskali” are determined. It is shown that an increase in the pressing temperature from 120 °C to 142 °C significantly enhances the intensity of the processes of particles recrystallization and melt formation at the particles’ contact points in the zone of plastic deformation, which provides greater strength of interparticle contact bonds due to the formation of additional bonds of the crystallization type. At the same time, the particle size distribution of the granulate practically does not change. Only a slight decrease in the dynamic strength of the granulate was revealed as a result of a small increase in the number of cavities and cracks in the granules, which is not critical for obtaining a high-quality finished product. In general, an increase in the pressing temperature of halurgic fine-grained potassium chloride up to 140–145 °C enables to enhance the capacity of granulation plants up to 130 % without reconstruction of existing production lines while maintaining the high strength and granulometric characteristics of finished products. At the same time, the switch to higher pressing temperatures requires solving the problem of intensive salt caking on the working surfaces of the rolls of roll compactors based on the technical modernization of the existing compacting plants, taking into account the recommendations developed.Установлены закономерности влияния температуры прессования в валковых прессах галургического мелкозернистого хлористого калия на производительность процесса гранулирования и физико-механические свойства гранулята в условиях сильвинитовой обогатительной фабрики ОАО «Беларуськалий». Показано, что увеличение температуры прессования со 120 до 142 °С существенно повышает интенсивность процессов рекристализации частиц и образования расплава в местах контакта частиц в зоне пластической деформации, что обеспечивает большую прочность межчастичных контактных связей за счет образования дополнительных связей кристализационного типа. При этом фракционный состав гранулята практически не изменяется. Выявлено только незначительное снижение динамической прочности гранулята в результате небольшого увеличения количества трещин в гранулах, что не является критичным для получения качественного готового продукта. В целом увеличение температуры прессования галургического мелкозернистого хлористого калия до 140–145 °С позволяет без реконструкции существующих производственных линий повысить производительность грануляционных установок до 130 % при сохранении высоких прочностных и гранулометрических характеристик готовой продукции. При этом переход на более высокие температуры прессования требует решение проблемы интенсивного налипания соли на рабочих поверхностях валков валковых прессов на основе технической модернизации существующих установок прессования с учетом выработанных рекомендаций

ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МНОГОРЯДНЫХ И ШАРНИРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ КОНВЕЙЕРНЫХ ЛЕНТ

The paper considers an important theoretical and practical problem concerning determination of conditions that ensure serviceability of clamps tightening butt-joints of a conveyer belt. Regularities of mechanical connection performance have been analyzed and a mathematical model for determination of the mechanical connections has been developed as well.Рассматривается важная теоретическая практическая задача определения условий, обеспечивающих работоспособность скоб, стягивающих стыкуемые концы конвейерной ленты. Проанализированы закономерности работы механических соединений и составлена математическая модель для определения последних

Методика расчета двухбарабанной шахтной подъемной машины

In the Republic of Belarus, on the base of JSC “Soligorsk Institute for Resources Saving Problems with Pilot Production”, the development and launch of import-substituting mass production of large-capacity double-drum mine winders with an increased diameter of winding drums up to 7 meters were fulfilled. Earlier, in the post-Soviet space, machines with similar technical characteristics were not produced. Accordingly, for the implementation of the project, a comprehensive study of all the scientific and technical aspects of the creation of this equipment was required, taking into account the material and technical capabilities of the enterprises of domestic mining engineering. One of the important results of this study was the development of an improved methodology for calculating the basic elements of a winder. The technique allows calculating the strength parameters of the winding drums, shaft, disengagement mechanism, drive elements (mating clutch), bearings together with their anchor fasteners, reduced to normal operating conditions and to conditions of emergency wire breakage. The methodology includes the calculation of the stress-strain state of the elements of the winding drums using the finite element method and allows using the obtained numerical data to simulate the stress-strain state of the main components of the hoisting machine to calculate its safety factors in normal operation and in emergency conditions. The developed methodology was successfully tested in the design and technological center of JSC “Soligorsk Institute for Resources Saving Problems with Pilot Production” during the development of double-drum mine winders with large diameter winding drums for skip hoisting units of the Petrikov mining and processing complex, as well as during the modernization of existing hoisting units at working mines of JSC “Belaruskali”.На базе ЗАО «Солигорский Институт проблем ресурсосбережения с Опытным производством» выполнена разработка и налажено импортозамещающее серийное производство двухбарабанных шахтных подъемных машин большой грузоподъемности с увеличенным диаметром навивочных барабанов – до 7 м. Для реализации проекта проведено комплексное исследование всех научно-технических аспектов создания данной техники с учетом материально-технических возможностей предприятий отечественного горного машиностроения. Одним из важных результатов такого исследования стала разработка усовершенствованной методики расчета основных элементов подъемной машины. Методика позволяет рассчитать прочностные параметры наматывающих барабанов, вала, механизма расцепления, элементов привода (сопрягающей муфты), подшипников совместно с принадлежащими анкерными креплениями, приведенные к нормальным условиям эксплуатации и к условиям аварийного обрыва каната. Методика включает расчет напряженно-деформированного состояния элементов навивочных барабанов с помощью метода конечных элементов и позволяет использовать полученные численные данные при моделировании напряженно-деформированного состояния основных узлов подъемной машины для расчета коэффициентов запаса ее прочности в условиях нормальной эксплуатации и в аварийных. Разработанная методика была успешно опробована в конструкторско-технологическом центре ЗАО «Солигорский Институт проблем ресурсосбережения с Опытным производством» при разработке двухбарабанных шахтных подъемных машин с навивочными барабанами большого диаметра для скиповых подъемных установок Петриковского горно-обогатительного комплекса, а также при модернизации существующих подъемных установок на действующих рудниках ОАО «Беларуськалий»

Подготовка исходного питания установок гранулирования хлористого калия

The assessment of existing technological solutions in the field of preparation of feedstock for potassium chloride granulation plants of silvinite processing plants of JSC “Belaruskali”, compliance of these solutions with the developed theoretical concepts and recommendations was carried out. It has been established that in the granulation departments of factories with the flotation method of enrichment at the stage of homogenization of the charge by granulation composition and humidity, and the improvement of its crystal structure, the process of particle agglomeration is not efficient enough due to the technical imperfection of the used agglomerators. At the same time, there is a significant overspending of the structure-forming reagent compared to the amount calculated in accordance with the stoichiometry of calcium and magnesium ions, which leads to excessive contamination of the finished product with sodium carbonate. To eliminate the identified drawback, it is proposed to use as an agglomeration device a turbo-blade agglomerator mixer of the TLA-080 brand manufactured by the JSC “Soligorsk Institute of Resources Saving Problems with Pilot Production”, specially designed for agglomeration of potassium chloride. It has been established that an increase in the physico-mechanical and physico-chemical characteristics of granulated potassium chloride of a processing plant with a halurgic enrichment method can be achieved by introducing the developed technology of structural agglomeration of the charge entering the granulation plants in turbo-bladе agglomeration mixers of the TLA-080 brand without the use of structure-forming reagents.Выполнена оценка существующих технологических решений в области подготовки исходного пита ния установок гранулирования хлористого калия сильвинитовых обогатительных фабрик ОАО «Беларуськалий», соответствия этих решений выработанным теоретическим представлениям и рекомендациям. Установлено, что в отделениях грануляции фабрик с флотационным методом обогащения на этапе гомогенизации шихты по гранулометрическому составу и влажности и при совершенствовании ее кристаллической структуры процесс агломерации частиц происходит недостаточно эффективно вследствие технического несовершенства используемых аппаратовагломераторов. При этом имеет место значительный перерасход структурообразующего реагента по сравнению с количеством, рассчитанным согласно стехиометрии ионов кальция и магния, что приводит к избыточному загрязнению готовой продукции карбонатом натрия. Для устранения выявленного недостатка предложено использовать в качестве аппарата-агломератора специально разработанный для агломерирования хлористого калия турболопастной смеситель-агломератор марки ТЛА-080 производства ЗАО «Солигорский Институт проблем ресурсосбережения с Опытным производством». Показано, что повышение физико-механических и физико-химических характеристик гранулированного хлористого калия обогатительной фабрики с галургическим методом обогащения может быть обеспечено путем внедрения разработанной технологии структурной агломерации шихты, поступающей в установки гранулирования, в турболопастных смесителях-агломераторах марки ТЛА-080 без использования структурообразующих реагентов

Усовершенствованная модель прессования порошковой смеси в валковом прессе

A new mathematical model of mineral fertilizer compacting using a roll compactor is developed. This model is based on the transition to the values of stress tensor components averaged over the cross-sectional area of the powder mixture flow. To define these stresses, equations of equilibrium of the elementary layer determined in the mixture by two planes perpendicular to the flow direction are composed. To obtain relatively simple analytical relations in the calculations, the hypothesis of a power-law dependence of hydrostatic pressure on mixture density, accepted in the framework of the Johansen model, was used. In order to take into account changes in the mechanical characteristics of the mixture (angle of internal friction, coefficient of external friction, transverse strain coefficient) while compacting, we approximated the known experimental dependencies of the corresponding characteristics on the density. The inter-particle cohesion parameter was taken to be proportional to the hydrostatic pressure. The model allows calculating the gap between the rolls surfaces for a given initial bulk density and the required flake density. With the known gap value, the distribution of the axial average stresses in the powder mixture, the normal and shear stresses on the rolls’ surfaces are determined. The results of the calculations of the rolls surface gap and the normal roll pressure diagram are compared with the experimental data given in the literature for the urea compacting process.Разработана математическая модель прессования минерального удобрения на валковом прессе. Данная модель основана на переходе к усредненным по площади поперечного сечения потока порошковой смеси значениям компонент тензора напряжений. Для определения этих напряжений составляются уравнения равновесия элементарного слоя, выделяемого в смеси двумя плоскостями, перпендикулярными к направлению потока. Для обеспечения возможности получения относительно простых аналитических соотношений при расчетах использована принятая в рамках модели Йохансена гипотеза о степенной зависимости гидростатического давления от плотности смеси. Для учета изменения механических характеристик смеси (угла внутреннего трения, коэффициента внешнего трения, коэффициента поперечной деформации) в процессе прессования производилась аппроксимация известных экспериментальных зависимостей соответствующих характеристик от плотности. Параметр межчастичного сцепления принимался пропорциональным гидростатическому давлению. Модель позволяет вычислить значение зазора между поверхностями валов при заданных значениях исходной насыпной плотности смеси и требуемой плотности плитки. При известном значении зазора устанавливаются распределения осевых усредненных напряжений в порошковой смеси, нормального и сдвигового напряжений на поверхности валов. Результаты расчетов зазора между поверхностями валов и эпюры нормального давления на вал сопоставлены с приведенными в литературных источниках экспериментальными данными для процесса прессования мочевины

АНАЛИЗ СХЕМ ОБРАБОТКИ АРОЧНЫХ ФОРМИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ВАЛКОВ ВАЛЬЦПРЕССОВ

A version of forming elements for rollers of rolling presses in the form of circumferential slots with a concave profile, forming arched lugs is proposed. On the basis of comparative analysis the authors have proved a rational method of their processing when slots are profiled by the method of copying and they are formed lengthwise by the method of contact. The regularities of speed variations of the instrument and workpiece movements, providing stabilization of cutting conditions when arch lugs processing by special end-milling cutter are established.Предложено исполнение формирующих элементов на валках вальцпрессов в виде круговых пазов с вогнутым профилем, образующих арочные выступы. На основе сравнительного анализа обоснован рациональный метод их обработки при профилировании пазов методом копирования и формообразовании их по длине методом касания. Установлены закономерности изменения скоростей движений инструмента и заготовки, обеспечивающие стабилизацию условий резания при обработке арочных выступов специальными концевыми фрезами

Разработка технологии доизвлечения запасов калийной руды из ранее отработанных панелей на глубинах свыше 600 метров Старобинского месторождения калийных солей

Studied the possibility to extend the life of the Production Unit no. 3 mine of JSC “Belaruskali” through the additional extraction of sylvinite ore reserves left in the previously mined panels of the mine field of the 3rd potash level. It was determined, that during the period from 1971 to 1980 a considerable part of the southern direction of the mine field on the area of more than 5,3 million m2 was mined by the roadways on the layers 2, 2–3, 3 without the mining of the 4th sylvinite layer. The volume of the leftover reserves of minerals in the mined panels makes more than 22 million tons. There is direct access to these panels from the main southern gates. As a study result of geological structure of the mined panels it was determined that under the influence of rock pressure the undermined sylvinite layer no. 4 took the form of a wave-shaped seam with the capacity of about 1 meter which rests on compressed inter-chamber pillars and on compressed rocks of layers 2, 2–3, 3 of destroyed inter-roadway pillars, which fills the space of the roadways. Such geological structure of the seam enables to extract minerals using the technology of selective layer mining by successive top and bottom faces. As a study result of the stability of the mine workings performed along the roadways and inter-chamber pillars under conditions of different roof positioning, it was determined that during the preparation of the faces the most advantageous locations for development workings are the areas previously mined by the room and pillar mining system. In this case, the highest stability of mine workings located in the stopes of the room and pillar mining system will be provided by their roofing location with cut of 0.15 m of the 4th sylvinite layer. When this occurs, their predicted life without repair, even without the use of special protection methods, would be between 3.5 and 8 years. Based on the results of the study, a conclusion was made on the technical possibility and economic feasibility of additional extraction of sylvinite ore reserves left in the western panels of the southern direction of the mine field of the 3rd potash level of the Production Unit no. 3 mine, finished over 40 years ago by the room and pillar mining system using selective layer mining technology by the longwall faces. With minimal capital, organizational and technical expenditures, the extraction of these reserves will allow the company to produce additionally 5.5 million tons of potash fertilizers.Изучена возможность продления срока службы рудника Третьего рудоуправления ОАО «Беларуськалий» за счет доизвлечения запасов сильвинитовой руды, оставленных на глубинах свыше 600 м в отработанных ранее панелях шахтного поля Третьего калийного горизонта Старобинского месторождения калийных солей. Установлено, что в период с 1971 по 1980 г. значительная часть южного направления шахтного поля на площади более 5.3 млн м2 была отработана очистными ходами по слоям 2, 2–3, 3 без выемки 4-го сильвинитового слоя. Объем оставленных запасов полезного ископаемого в отработанных панелях составляет более 22 млн т. При этом имеется прямой доступ к этим панелям со стороны главных южных штреков. В результате изучения геологического строения отработанных панелей установлено, что под воздействием горного давления, подработанный 4-й сильвинитовый слой принял вид пласта волнообразного профиля, мощностью около 1 м, который покоится на сдавленных межкамерных целиках и на уплотненных породах слоев 2, 2–3, 3 разрушенных межходовых целиков, заполнивших пространство очистных ходов. Такое геологическое строение пласта делает возможным извлечение полезного ископаемого с применением технологии слоевой селективной выемки последовательно верхней и нижней лавами. В результате изучения устойчивости выработок, пройденных по очистным ходам и межкамерным целикам, в условиях разной привязки кровли установлено, что при подготовке очистных лав наиболее рациональными местами заложения подготовительных выработок являются участки ранее отработанные камерной системой, при этом наиболее высокую устойчивость выработок при расположении в очистных блоках камерной системы обеспечит привязка их кровли с прирезкой 0,15 м 4-го сильвинитового слоя. В этом случае их прогнозируемый безремонтный срок службы, даже без применения специальных способов охраны, составит от 3,5 до 8 лет. На основании результатов исследования сделан вывод о технической возможности и экономической целесообразности доизвлечения запасов сильвинитовой руды, оставленных в западных панелях южного направления шахтного поля Третьего калийного горизонта рудника Третьего рудоуправления, отработанных более 40 лет назад камерной системой разработки с использованием технологии слоевой селективной выемки пласта очистными лавами. При минимальных капитальных и организационно-технических затратах извлечение указанных запасов полезного ископаемого позволит предприятию выпустить дополнительно около 5,5 млн т калийных удобрений