AP14972804 «Жобалаудың рәсімделген әдістемесі негізінде өндірісті технологиялық даярлаудың бағдарламалық қамтамасыз етуін әзірлеу» ғ.ж. Савельева Н.А.
Өзектілігі
ҚР инновациялық-индустриялық даму контекстінде технологияны (технологиялық процестерді және оларды жарақтандыру құралдарын) әзірлеу мерзімдерін қысқартуға қойылатын талаптар оның сапасын жақсарту кезінде өсті. Бұл әсіресе өндірістік жүйелердің кең дамуымен өзекті болады. Бұл жүйелерді тиімді пайдалану технологиялық дайындықты автоматтандыруды, соның ішінде ең көп еңбекті қажет ететін өндіріс технологиясын жобалауды қажет етеді.
Қазіргі уақытта өндірістің қарқындылығы мен оның технологиялық дайындық қарқыны арасында алшақтық байқалды. Өндірісті дайындаудың төмен қарқыны өндіріс қарқынын тежейді және өндірісті жетілдіру шараларының тиімділігін айтарлықтай төмендетеді. Машина жасаудағы өндірісті қарқындатудың маңызды құралы технологияны жобалауды автоматтандыру болып табылады, ол күнделікті және шығармашылық салаларда инженерлік еңбекті автоматтандыруды қамтамасыз етуі керек. Жобалауды автоматтандыру жаңа, жоғары сапалы деңгейде өндірістік мәселелерді шешудің құралы болып табылады.
Жобаның ғылыми жаңалығы жобалау процесі мен технологиясын ресімдеуден тұрады, оның негізінде әртүрлі өнімдерге, соның ішінде бұрын өндіріске енбеген жаңа өнімдерге арналған технологиялық процестерді жобалау мүмкіндігі сияқты қасиеттері бар бағдарламалық өнім жасалады; технологиялық шешімдерді объективті қабылдауды қамтамасыз ететін бөлшектерді механикалық өңдеудің технологиялық процесінің математикалық модельдерін жасауда өндіріс процесінде дайындамалардың сапалық және сандық түрленуінің динамикасын көрсететін; базалар жиынтығын, өңдеудің, ауысулар мен операциялардың оңтайлы жоспарларын қалыптастыру алгоритмдерін әзірлеуде; жобалау уақытын қысқартуды қамтамасыз ететін және өндірістік шығындар мен сапа шығындарын азайтатын субъективті қателіктерді болдырмайтын диалогсыз режимде технологиялық жобалау әдістемесін әзірлеуде.
Жобаның мақсаты бір және шағын өндіріс жағдайында бөлшектерді кесу арқылы механикалық өңдеудің технологиялық процестерін автоматтандырылған жобалау жүйесін әзірлеу болып табылады.
Күтілетін және қол жеткізілген нәтижелер
Жобаны іске асыру нәтижесінде автоматтандырылған жобалаудың ресімделген әдістемесі және оның негізінде өндірістік шығындар мен сапа шығындарын төмендететін субъективті қателіктерді болдырмайтын, жобалау уақытын қысқартуды қамтамасыз ететін бірлік және шағын сериялы өндіріс жағдайында өндірісті технологиялық дайындауға арналған бағдарламалық қамтамасыз ету әзірленетін болады.
2023 жылы қойылған міндеттерді шешу үшін өндірістік шығындар мен сапа шығындарының мөлшерін ескере отырып, кескіш құралдың оңтайлы жиынтықтарын, технологиялық өңдеу маршруттарының ең жақсы нұсқаларын анықтауды ескере отырып, көп өлшемді талдау негізінде төрт деңгейлі математикалық модель жасалды.
Өндіріске жаңа жобалау-конструкторлық әзірлемелерді енгізу мерзімдерін қысқартуды қамтамасыз ететін технологиялық процестің ұтымды нұсқасын таңдаудың жаңа әдістемесі әзірленді.
- ҒЖБСҚК ұсынған журналда немесе басқа отандық рецензияланған ғылыми басылымдарда 2 мақала жарияланды.
- Scopus базасында Citescore бойынша кемінде 50 процентилі бар 1 мақала жарияланды.
- Шетелдік рецензияланатын ғылыми басылымда 1 мақала жарияланды.
Зерттеу тобы
- Савельева Надежда Александровна – ғылыми жетекші, т.ғ.м., постдокторант, ТЖМжС кафедрасының оқытушысы
ORCID https://orcid.org/0000-0003-4277-1586
Researcher ID IOQ-2756-2023 https://www.webofscience.com/wos/author/record/45192430
Scopus Author ID 57217129106
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57217129106
- Жетесова Гульнара Сантаева – жауапты орындаушы, т.ғ.д., ТЖМжС кафедрасының профессоры
Researcher ID S-3369-2017 https://www.webofscience.com/wos/author/record/1352476
Scopus Author ID 57219845188
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57219845188
2023 жылғы жарияланымдар тізімі
- Savelyeva N.А., Zhetessova G.S., Nikonova T.Yu., Reshetnikova O.S., Berg А.S., Berg А.А., Yassakov Yu.D. Prerequisites for developing a technological preparation database of small- and medium-scale machine-building industries, с27-33, Material and mechanical engineering technology, 2, 2023. (КОКСНВО). DOI52209/2706-977X_2023_2_27.
https://mmet.kstu.kz/download/articles/29062023032724_digest.pdf
- Жетесова Г.С., Савельева Н.А., Никонова Т.Ю., Юрченко В.В., Берг А.А. Разработка программного модуля для технологической подготовки производства единичных и мелкосерийных машиностроительных предприятий, с122-133, ВЕСТНИК Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Серия Tехнические науки и технологии, 3(144), 2023. (КОКСНВО). DOI 10.32523/2616-7263-2023-144-3-122-133.
https://bultech.enu.kz/index.php/main/article/view/443
- Савельева Н.А., Жетесова Г.С., Никонова Т.Ю., Юрченко В.В., Калинин А.А., Матешов А.К., Берг А.А. Анализ существующих моделей по технологической подготовке производства, с 142-144, Естественные и технические науки №1 (176), 2023. DOI 10.25633/ETN.2023.01.13. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=50369579
- Nikonova, T.; Savelyeva, N.; Zhetessova, G.; Yurchenko, V.; Černašėjus, O.; Zharkevich, O.; Dandybaev, E.; Berg, A.; Vassenkin, S.; Baimuldin, M. Implementation of Simulation Modeling of Single and High‐Volume Machine‐Building Productions. Preprints 2023, 2023100416. https://doi.org/10.20944/preprints202310.0416.v2
Әлеуетті пайдаланушыларға арналған ақпарат
Жобаның нәтижелерін мақсатты тұтынушылар — бұл машина жасау кәсіпорындары, ірі және орта тау-кен кәсіпорындары, олардың негізінде жөндеу-механикалық парктер бар.
Жобаны іске асыру нәтижесінде автоматтандырылған жобалаудың ресімделген әдістемесі және оның негізінде өндірістік шығындар мен сапа шығындарын төмендететін субъективті қателіктерді болдырмайтын, жобалау уақытын қысқартуды қамтамасыз ететін бірлік және шағын сериялы өндіріс жағдайында өндірісті технологиялық дайындауға арналған бағдарламалық қамтамасыз ету әзірленетін болады.
Жобаның күтілетін нәтижелерінің ғылым мен технологияның негізгі ғылыми бағыты мен сабақтас салаларын дамытуға әсері жобалау процесі мен технологияларды ресімдеу болып табылады, оның негізінде бағдарламалық өнім жасалады, ол әртүрлі өнімдер үшін технологиялық процестерді, соның ішінде бұрын өндіріске енбеген жаңа өнімдерді жобалауға мүмкіндік береді, бұл технологиялық қызметтердің жұмыс сапасын арттыруға мүмкіндік береді, өнімді дайындау технологиясын және оның сапасын жақсарту, сайып келгенде, Қазақстан өнімдерін бәсекеге қабілетті ету. Бөлшектерді механикалық өңдеудің технологиялық процесінің математикалық модельдерін әзірлеу технологиялық шешімдердің объективті қабылдануын қамтамасыз етеді және өндіріс процесінде дайындамалардың сапалық және сандық түрленуінің динамикасын көрсетеді.
Күтілетін әлеуметтік және экономикалық әсер. Әдістеме мен бағдарламалық қамтамасыз етуді қолдану өндіріске жаңа жобалау-конструкторлық әзірлемелерді енгізу мерзімдерін қысқартуды қамтамасыз етеді, бұл олардың тиімділігін арттырудың қажетті шарты болып табылады. Халықаралық әсерлер жоғары технологиялық талап етілетін ғылымды қажетсінетін өнімнің шетелдік нарықтарға шығу мүмкіндігіне, республиканың технологиялық тәуелділігінің төмендеуіне және Қазақстанның халықаралық беделінің артуына байланысты.
Қолдану саласы. Алынған ғылыми нәтижелердің ғылыми, жобалық ұйымдарда, сондай-ақ жоғары оқу орындарында, бакалаврларды, магистранттар мен докторанттарды оқытуда қолданылуы мүмкін.
AP14972873 «Пайдалы қазбаларды қазып алудың толықтығын арттыру мақсатында рудалы кенорындарды игерудің үнемді технологияларын жасау» жобасы туралы мәлімет — ғ.ж. Балпанова М.Ж.
Жобаның өзектілігі
Қазіргі уақытта жерасты ке ніштері тиімділігінің тиісті деңгейін ұстап тұрудың қолда бар барлық тау-кен-геологиялық және технологиялық ресурстарын ұтымды пайдалану мәселелері мен міндеттері барған сайын өзекті бола түсуде, бұл ретте кеншоғырларды игеру тиімділігін арттырудың маңызды резервтерінің бірі, кентіректерді кейіннен қазып алу есебінен қорларды неғұрлым толық алу деп есептеген жөн.
Көлденең және көлбеу кеншоғырларды игерудің кең таралған жүйесі кентіректерді кейіннен қазып алу (қайта қазып алу) арқылы камералық-бағаналық қазу жүйесі болып табылады. Жоғары өнімді жүйе болғанымен, алайда, елеулі кемшіліктері де бар: панельдегі кеннің жоғалымы 20…40% — ға жетіп, және тау-кен қысымының өсуінің себебінен, камераның төбесінің және кентіректердің мерзімінен бұрын қирауының салдарынан артады. Камералық-бағандық қазу жүйесіндегі негізгі конструктивтік элементтер төбе (камераның төбесі) және кентірек болып табылады.
Қазу жүйесінің конструкциялық элементтерінің кернеулі күйін бағалау бойынша теориялық және эксперименттік зерттеулердің біршама көлеміне қарамастан, осы уақытқа дейін кенорындарды қазудың технологиялық параметрлерін тиімді жобалауға түпкілікті ғылыми негізделген тәсіл жоқ. Қазу жүйесінің параметрлерін есептеудің жалпы қабылданған әдістемесі қазу тереңдігіне байланысты және нақты кен орындарында алынған эмпирикалық тәуелділіктер негізінде тазарту камераларының кентіректері мен аралықтарының параметрлерін есептеу болып табылады, ал бұл дегеніміз басқа ұқсас кен орындарында әрдайым қолдануға мүмкіндік бермейді. Тіпті бір кенорындағы тау-кен-геологиялық жағдайлар бірталай шамада өзгеруі мүмкін екенін ескерсек, және кенорынның бір учаскесінен алынған таужыныстың сырғу параметрлерін басқа учаскеге пайдалану, кентіректерге әсер ететін жүктеме шамасын не арттыруға немесе кемітуге әкеліп соқтыруы мүмкін. Бұл, тиісінше, кентіректер өлшемдерінің ұлғаюына немесе азаюына, осы кентіректерде қалып қойған пайдалы қазбалардың жоғалымына, «кентіректер – тау жыныстардың төнбе қабаты» геомеханикалық құрылымының тепе-теңдігінің бұзылуына және оның опырылуына әкеледі.
Сондықтан пайдалы қазбаларды алудың толықтығын қамтамасыз ету үшін массивтің кернеулі-деформацияланған күйін ескере отырып, кен орындарын игеру тиімділігін арттыру проблемасы практикалық және ғылыми тұрғыдан маңызды міндет болып табылады, оны шешу өндірілетін пайдалы қазбаның бірлігіне келетін шығындарды азайтуға мүмкіндік береді.
Жүргізілген талдау мен мәселенің жағдайына шолу жасау негізінде ғылыми-қолданбалы жұмыстың мақсаты тұжырымдалды – төбе қабаттағы таужыныстардың әрбір литологиялық түрінің сырғу беттерінің қисықтарын анықтай отырып, кентіректерге келетін жүктемені анықтау негізінде, кентіректерді панельде өндіру тәртібі мен бағытын белгілеу арқылы пайдалы қазбаларды толықтай алуды қамтамасыз ететін рудалы кенорындарды өндірудің жаңа технологиясын жасау.
Сондықтын таужыныстары қабаттасып орналасқан қабатты (қатпарлы) кен денелерін игеру кезінде таужыныстар массивінің геомеханикалық жағдайын ескере отырып, кен орындарын игеру параметрлерін оңтайландыру бойынша технологиялық схемаларды құру мәселесінің өзектілігі әрдайым тау-кен өнеркәсібінде маңызды міндет болып табылады.
Жобаның мақсаты таужыныстардың әрбір литологиялық типі үшін сырғу беттердің қисықтарын құру арқылы кентіректерге жүктемені айқындау негізінде кентіректерді панельде өндіру тәртібі мен бағытын белгілеу жолымен пайдалы қазбаларды толық алуды қамтамасыз ететін кенорындарды игерудің жаңа технологияларын жасау болып табылады.
Күтілетін және қол жеткізілген нәтижелер:
Жобаны іске асыру жөніндегі жұмыстардың жоспарына сәйкес жұмыстар жүргізіліп келеді.
Жерасты кеніштеріндегі ашық өндірілген кеңістігі бар қазу жүйелерінде кенді алудың толықтығы мен сапасы проблемаларын зерттеу мен шешудің әлемдік тәжірибесіне шолу және талдау жасалды. Қазу жүйелерінің құрылымдық элементтерінің күйін бағалау үшін табиғи зерттеулер жүргізілді.
Тіреуіш кентіректердің жүктелу дәрежесінің (жүктеме коэффициенті) кентіректердің пішінін және сырғу беттерімен шектелген жапсарлас таужыныс қабатының деформация аймағын ескере отырып, панельді қазудың негізгі параметрлеріне тәуелділігі анықталды.
Кентірек массивінің беріктігін олардың бұзылу фактілері бойынша кері есептеулер әдісімен анықтаулар жүргізіліп жатыр. Кентіректің бұзылуы мен деформациялануын табиғи бақылау негізінде кентірек массивінің бұзылу критерийлері анықталды.
КК-дегі орташа жүктеме коэффициентінің панельді өңдеудің негізгі параметрлеріне тәуелділігі анықталды (1-сурет).
 |
1-Сурет. КК-дегі орташа жүктеме коэффициентінің панельді өңдеудің негізгі параметрлеріне тәуелділік графигі
|
Панельдің төбесіндегі массивтің орнықтылығының оның еніне байланысты өзгеруін модельдеу арқылы, кен орынды қайта өндіру кезінде жер бетінің толық шөгу шамасы анықталды (2-сурет).
3-сурет. Dips бағдарламалық құралында стереограмма құру және жарықшақ жүйелерін анықтау
Бұзылмаған тау жыныстарының беріктігі (IRS) – бұзылмаған тау жыныстарының беріктігін бағалаудың стандартты әдісін қолдана отырып, бір осьті қысу беріктігінің (UCS) бағалауын білдіретін шама. UCS бағалау үшін өзектер мен жойылған жарықшақтар сияқты микроақаулары жоқ кернді пайдалану керек. Егер тау жыныстарының анизотропиясы байқалса (тақтатас, қабаттасу, брекчинг және т.б.), бұл түсініктеме бағанында жазылуы керек. Бағалау үшін қалта пышағын, қатты қорытпалы қарындашты және/немесе геологиялық балғаны пайдалану керек.
Бұл ретте құжаттаманың бүкіл бірлігі үшін өкілді болуы тиіс UCS орташа шамалары құжаттама журналында тіркелуі тиіс. Көбінесе құжаттауыштар тек күшті керн бөліктерін сынауға бейім, өйткені олар бұзылмаған және өлшеуге оңай. Салыстыру үшін, қарапайым бетонның бір осьті сығылуындағы беріктік шегі шамамен 35 МПа құрайды. Сынақ үшін қалта пышағы мен жартас балғасы қажет, сонымен қатар 4-суретте көрсетілген қалта сынақ қарындашын және Шмидт балғасын қолдануға болады. Сынақ әр интервал үшін жүргізілуі керек. Байқауға негізделген мұндай тәсіл, егер беріктік мәндері зертханалық зерттеулер шеңберінде тексерілген болса, бұзылмаған жыныстың беріктігін үнемді бағалауға мүмкіндік береді.
Құжаттау аралығы шегінде тау жыныстарының беріктігінің өзгерістері анықталған жағдайда әлсіз және берік тау жыныстарының пайыздық арақатынасын бағалау және көрсету қажет. Инженерлік-геологиялық интервал шеңберіндегі тау жыныстарының беріктік мәндерінің айырмашылығы болған жағдайда (мысалы, 1 см үйкеліс сазы), тау жыныстарының «орташа» беріктігі интервал шегінде болатын әртүрлі материалдардың салыстырмалы көлемін ескере отырып есептеледі.
Егер тұтас жыныстың беріктігі белгілі бір жоба үшін маңызды фактор болып табылса, ISRM ұсынған әдістемеге сәйкес стандартты құжаттау рәсімі шеңберінде нүктелік жүктемемен далалық сынақтар жүргізу қажет. Нүктелік жүктеме сынақтары тау жыныстарының сипаттамаларының сапалық сипаттамасы (беріктік индексі) мен кейбір инженерлік бағалаулардың сандық талаптары арасында пайда болатын қуысты толтыру үшін қажет тау жыныстарының беріктігінің сандық өлшемдерін алуға мүмкіндік береді. Сынақтар қарапайым үлгілерде емес, тау массасының ең тән үлгілерінде жүргізілуі үшін барлық күш-жігерді жұмсау қажет. Анизотропияны анықтау үшін осьтік және диаметрлік сынақтарды жүргізу қажет.
Әрбір геомеханикалық интервалды құжаттау процесінің соңында, RQD тау жыныстарының сапа көрсеткішін анықтағаннан кейін және осы сынақтардан туындаған жасанды жарықтарды табиғи сынақтармен шатастырмау үшін жарықшақтарды санағаннан кейін бұзылмаған тау жыныстарының беріктігін сынау ұсынылады. Сынақтардан алынған бұл жасанды жарықтар өзекке қызыл маркермен белгіленуі керек. Сынақ жыныстың беріктігін сынаудан басталады, содан кейін бұзылмаған жыныстың беріктігі бойынша әлсіз екенін түсіну үшін (яғни беріктік дәрежесін анықтау) қосымша сынақтар жалғасады. Әлсіздерге 25 МПа-ға дейінгі беріктігі бар жыныстар жатады. 1 МПа-дан жоғары бұзылмаған күйдегі беріктігі бар материалдарды геомеханикалық тұрғыдан тау жыныстары ретінде, ал 1 МПа-дан төмен беріктігі бар материалдарды топырақ ретінде қарастыруға болады. Мысалы, тектоникалық брекчия, ұсақталған материалмен толтырылған жарықшақтар. Мұндай материалдар үшін UCS бағалау әдісіне негізделген топырақтың беріктігі бойынша жіктеу қолданылады.
Белгілі бір жарықшақтар жүйелері үшін Unwedge бағдарламалық құралы сыналардың тұрақтылық шегін анықтау үшін шекті тепе-теңдік әдісін қолданып талдау жасады, ол 4-суретте көрсетілген.
Шекті тепе-теңдік талдауы жатқан бүйір тау жыныстарының тұрақты күйде екенін көрсетті, ал аспалы беткей тау жыныстарының қауіпсіздік шегі 0,98-ге тең, бұл сымарқанды анкер көмегімен бекіту арқылы жасанды қолдауды қажет етеді деп болжауға болады.
Ұңғымаларға сымарқанды анкер орнатылады, бір немесе қос арқан геометриялық модификацияланған сымарқандармен ұсынылған, ұзындығы 6 немесе 9 м болатын әр арқанның созылу беріктігінің минимум шегі 250 кН. Барлық қос сымарқанды анкерлердің диаметрі 15,2 мм болуы керек.
Сымарқан анкерлерін орнатуға арналған шпурларды бұрғылау және орнату PHQ әмбебап бұрғылау машинасымен жүзеге асырылады.
Сымарқан анкерлерінің арасына шпур қабырғасының сымарқанын орнатқаннан кейін цемент ерітіндісімен толтыру қажет.
Сымарқан анкерлерінің минимум өлшемдері қалыңдығы 10 мм болатын 300х300 мм болуы керек. Пластиналарды орнату сымарқан анкерлері орнатылған ұңғымаларды цемент ерітіндісімен толтырған сәттен бастап 12 сағаттан кейін жүзеге асырылады.
Сымарқан анкерлерін орнату бойынша жұмыс тәртібі:
– бұрғыланған ұңғымаға ұзындығы шамамен 200 мм анкердің «қалдық бөлігі» ұңғыманың сағасында қалатындай етіп, ауаны шығаратын түтікпен бірге сымарқан анкері енгізіледі;
– цемент ерітіндісін беру үшін шлангқа қосылған түтік ұңғымаға 1,0 м тереңдікке енгізіледі;
– анкер мен цемент ерітіндісін беру түтігі орнатылған ұңғыманың сағасы тығыздалады және тығынмен (қағаз, шүберек және т. б.) тығыздалады;
– цемент ерітіндісі пневматикалық сорғының көмегімен айдалады;
12 сағат қатайғаннан кейін конусты гайкасы бар тірек шайбасы орнатылады.
Цемент ерітіндісі түрінде толтырғыш дайындалғаннан кейін цементтің сығылу беріктігін анықтау үшін сынамалар алынады. Цементтің толық қатаю мерзімі 28 тәулік. Төменде 4.1-суретте цемент ерітіндісінің беріктігін күндер бойынша анықтау кестесі келтірілген және 4.2-суретте сымарқанмен бекітуді қолдану бойынша тәжірибелік сынақтардың нәтижелері келтірілген.
Үстіңгі аралық этаждармен салыстырмалы талдау нәтижелері 4.3-суреттегі диаграммаға келтірілген. Кенді құнсыздандыруды салыстырмалы талдаудан сымарқанды анкер аспалы жағындағы тау жыныстарының бөлінуіне жол бермейтінін көруге болады, сәйкесінше кенді құнсыздандыру төмендеген жоқ.
Зерттеу тобы
- Мусин Айбек Абдукалыкович – ғылыми жетекші, PhD, ПҚКБ кафедрасының аға оқытушысы.
Author ID в Scopus: 57225333744
Researcher ID Web of Science: AGD-697-2022
ORCID ID: 0000-0001-6318-9056
- Абеуов Еркебулан Айтуганович – ғылыми кеңесші, т.ғ.к., ПҚКБ кафедрасының доценті
ORCID — 0000-0002-6420-565X
Scopus Author ID — 57222604289
Жарияланымдар тізімі
Scopus деректер базасында индекстелген журналда 1 мақала жарияланды:
Mussin A., Imashev A., Matayev A., Shaike N., Kuttybayev A. «Reduction of ore dilution when mining low-thickness ore bodies by means of artificial maintenance of the mined-out area» // Mining of Mineral Deposits, 2023, 17(1), страницы 35–42.
1 мақала «Университеттің еңбектері» журналында ҒЖБСҚК ұсынған рецензияланған шетелдік және отандық басылымдарда жарияланған.
МУСИН А.А., АБДИЕВА Л.М. Управление разубоживанием руды путем обоснования оптимальных параметров очистных камер и целиков, Республиканский журнал «Труды университета». – Караганда, 2023. – №3. – С. 206-212.
Получен 1 патент на полезную модель (Приложение 3) № 8526 Мусин Айбек Абдукалыкович, Имашев Аскар Жанболатович, Суимбаева Айгерим Маратовна, Матаев Азамат Қалижанұлы «Способ снижения разубоживания руды при разработке тонких и маломощных рудных тел».
Әлеуетті пайдаланушыларға арналған ақпарат
Ғылыми-қолданбалы жұмыс геотехникалық шешімдер кешені негізінде тау-кен жұмыстарын жүргізудің ұтымды параметрлерін анықтауға мүмкіндік беретін негізделген және практикада іске асырылған әдіс болып табылады, ол кенді қапталдық шығарумен этажастылық опырылу жүйесімен қуаты аз кен орындарын өңдеу кезінде кенді құнсыздандыруды азайтуға бағытталған.
Қолдану саласы
Зерттеу нәтижелері төмен қуатты кен денелерін этажастылық опырылу жүйесімен игере қазу кезінде пайдаланылуы мүмкін.
Зерттеу нәтижелері 6В07202 «Тау-кен ісі» білім беру бағдарламасының «ПГР-де кен орындарын игеру жүйелері», 7М07202 «Тау-кен ісі» білім беру бағдарламасының «Тау-кен ісіндегі геоақпараттық жүйелер» пәні бойынша 1 PhD диссертациялар, оқу-әдістемелік кешендер дайындау кезінде пайдаланылатын болады.
АР14972877 «Көмірдің наножабынын зерттеу негізінде кенеттен көмір мен газ шығарындыларын болжау әдістерін әзірлеу» ғ.ж. Маусымбаева А.Д.
Өзектілігі
Алынған зерттеулердің нәтижелері «Арселор Миттал Теміртау» АҚ, «Индастриал Энерджи Альянс» ЖШС, «TaldyKuduk-GAS» ЖШС, «ҚазТрансГаз» АҚ, «Шұбаркөл Көмір» АҚ көмір разрездері, «Жалын» разрезі, «Сарыарқа-ENERGY» ЖШС кәсіпорындарында көмір мен метанның кенеттен шығарындыларын болжауда қолданылуы мүмкін барланған қабаттардың наноқұрылымын анықтау, осылайша кеншілердің еңбек қауіпсіздігін сақтау.
Зерттеу нәтижелерін көмір қабаттарының кернеулі-деформациялық күйін бағалауда тәжірибеде ғана емес, оқу процесінде де қолдануға болады. Зерттеу нәтижелерін олардың наноқұрылымын білу арқылы көмір қабаттарынан метан алуды күшейту үшін пайдалануға болады. Зерттеу нәтижелерін көмір қабатына әсер етудің жаңа әдістерін қолданғанда газдың берілуін арттыру үшін пайдалануға болады
Авторлар эксперименттік қондырғы әзірледі, ол болжамды аспаптар үшін пайдаланылатын болады. Құрылғыны жобалау кезеңінде аппараттық және бағдарламалық шешімдерді жөндеуге арналған және кварц түтігіне оралған индуктордан, оған күшейткіш, сүзгі, фазалық ауыстырғыш және синхронды түзеткіш орнатылған тақташадан тұрады.
Сондай-ақ, эксперименттік қондырғының құрамына барлық қажетті сигналдарды қалыптастыруға арналған контроллер тақшасы, зертханалық қуат көзі және аспаптың аппараттық бөлігін жөндеу кезеңінде сигналдардың пішіні мен деңгейлерін бақылауға арналған осциллограф кіреді
Жобаның мақсаты
Көмір мен газдың кенет шығарындыларын болжаудың инновациялық әдісін әзірлеу көмір заттарының наноқабаттарын зерделеу, содан кейін оларды көмір шахталарына енгізу.
Күтілетін және қол жеткізілген нәтижелер
— 2023 жылға:
Бастапқы газ бөліну жылдамдығын қолдана отырып, көмір қабаттарының шығарындыларының қауіптілігін болжау үшін белгілі бір қадамдар жасалды, олар келесідей: бастау үшін диаметрі 42-43 мм болатын бақылау теспелерін бұрғылау үшін оңтайлы орындарды таңдады.
Содан кейін бұрғылау аралықтары 1,5 м, 2,5 м және 3,5 м тереңдікте орналастырылды. Әр теспеде ұзындығы 0,5 м өлшеу камерасы орнатылды, онда олар қадағадар мен анализаторлар сияқты техникалық құралдарды қолдана отырып, әдістемеге сәйкес бастапқы газ бөліну жылдамдығын өлшеді. Бұл процесс көмір қабаттарының шығарындыларын болжау және ықтимал жарылғыш жағдайлардың алдын алу үшін тиімді шараларды әзірлеу үшін пайдаланылатын нақты деректерді қамтамасыз етеді.
Осы процестің нәтижесінде пайда болатын оның қалыптасу энергиясын ескере отырып, көмір массивінің жоғары жылдамдықты деформациясының әсерінен пайда болатын көмірдегі метанның масса алмасуының температуралық белсендіру әсерін ескеретін көмір қабатының шығарындыларын болжау әдісін құру міндеті ұсынылған. Көмір қабатының шығарындыларының қауіптілігін болжаудың осы әдісін әзірлеу үшін жоғары жылдамдықты деформацияның әсерінен пайда болатын көмір массивіндегі метанның масса алмасуының температуралық белсендірілуін есепке алу жүргізілді. Сонымен қатар, осы процесс барысында пайда болатын көмір массивінің өзгеру энергиясын ескеру қажет. Бұл кешенді тәсіл жарылыс тәрізді жағдайлардың алдын алудың тиімді шараларын қамтамасыз ете отырып, көмір мен метанның ықтимал шығарындыларын болжауға мүмкіндік береді.
Монография, ҒЖБСҚК, РҒДИ басылымдарында, жақын және алыс шет елдер конференцияларының материалдарында, ҚР халықаралық конференцияларының материалдарында, халықаралық басылымдарда 3 мақала жарияланды.
1-сурет. Қондырғы ЭПП-40 (а), қондырғы УЗГ-4 (б), буағынды құрылғы УПС 4.3-гейзер (в)
2-сурет. «ПИНК» көзінің сыртқы түрі (а) және сызбасы (б) (1 – катодты қуыс; 2-қыздырылған вольфрам катоды; 3-электр кірме; 4-тұрақтандырғыш катушка; 5-фокустық катушка; 6 — су салқындатқыш ернеме; 7-оқшаулағыш; 8-су салқындатқыш корпус)
Зерттеу тобы
- Маусымбаева Алия Думановна – т.ғ.к., PhD, ПҚКБ кафедрасының аға оқытушысы, жобаның ғылыми жетекшісі
Scopus Author ID https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57144628100
Researcher ID https://www.webofscience.com/wos/author/record/1916743
ORCID https://orcid.org/0000-0002-7214-8026
- Портнов Василий Сергеевич – т.ғ.д., ПҚКБ кафедрасының профессоры, ғылыми кеңесші.
Scopus Author ID https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=55750611900
Researcher ID https://www.webofscience.com/wos/author/record/1261726
ORCID https://orcid.org/0000-0002-4940-3156
Жарияланымдар тізімі
- Монография жарияланды: Влияние газоносности угольных пластов д1, д2, д6 на эффективность горных работ: Монография/ Маусымбаева А.Д., Иманбаева С.Б., Портнов В.С., Филимонов Е.Н – Караганда: Calibri print, 2023 — 213с.
- ЖБСҚК басылымдарында 1 мақала жарияланды: Yurov V.M., Goncharenko V.I., Portnov V.S., Sha Mingun, Oleshko V.S., Rakhimova Zh.B., Rakhimov M.A., Rakhimova G.M., Maussymbayeva A.D. Anisotropy of the Surface Energy of Steel and Nickel Alloys in Aviation. Material and Mechanical Engineering Technology, №1, 2023. С.10-23; 1 статья в РИНЦ: Портнов В.С., Маусымбаева А.Д, Rare earth metals of coals. Журнал Научный аспект, №11, 2023. https://na-journal.ru/11-2023-geologiya/6723-rare-earth-metals-of-coals; 1 статья в материалах конференций ближнего и дальнего зарубежья: Маусымбаева А.Д. Explosiveness of coal seams. VII international scientific conference «Scientific advances and innovative approaches, Tokyo. Japan, 2023. — С. 54 – 57.
Әлеуетті пайдаланушыларға арналған ақпарат
Алынған нәтижелердің мақсатты тұтынушылары, оның ішінде субъектілік құрамы бойынша: технологияға экономикалық және өндірістік қызығушылықты «Арселор Миттал Теміртау» АҚ, «Индастриал Энерджи Альянс» ЖШС, «ТалдыҚұдық-Газ» ЖШС, «ҚазТрансГаз» АҚ, «Шұбаркөл Көмір» АҚ көмір шахталары, Жалын разрезі, «Сарыарка-ENERGY» ЖШС кәсіпорындары көрсетті
Қолдану саласы
Ғылыми әсер электрхимиялық талдау және жабындардың тозуын анықтау арқылы машина жасау бөлшектерінің сапасын өлшеуге арналған жаңа құрылғылар жасаудан тұрады.
Жобаны іске асырудың әлеуметтік әсері жастар қатарынан білікті кадрлар даярлауды және сайып келгенде, елдің зияткерлік әлеуетін арттыруды қамтиды.
Жобаны іске асырудың экономикалық әсері әртүрлі көрсеткіштерден тұрады: атом және жылу электр станцияларының аппаратуралары мен жабдықтарының істен шығуы және технологиялық тоқтап қалуы, тау-кен, машина жасау және металлургия өндірісі есебінен жоспарланбаған шығындардың айтарлықтай төмендеуі, еңбек өнімділігінің өсуі және еңбек сыйымдылығының төмендеуі, заманауи технологияларды енгізу есебінен, өнімнің материалдық сыйымдылығы мен өзіндік құнының төмендеуі, пайда мен рентабельділіктің өсуі.
АР14972815 «Дайындық қазбаларын бекіту технологиясын таңдау және негіздеу арқылы тұрақсыз массивтер жағдайындағы геомеханикалық жағдайды зерттеу» ғ.ж. Матаев А.Қ.
Өзектілігі
Өзектілігі Хромтау кен орнының шахта аймағының кен орнында дунит бойынша серпентиниттер кеңінен дамыған. Пироксен дуниттері бойынша серпентинит сирек кездеседі. Бұл тау жыныстары Жер бетінен 35÷110 м тереңдікке дейін таралады. Кептіру дәрежесінің максимум мәні 10-20 м тереңдікте байқалады. Мұнда тау жыныстары ұсақ түйіршікті жыныстардан түзіліп, саз массасына айналды.
Жүргізілген зертханалық зерттеулер бойынша тау жыныстарының төрт негізгі инженерлік-геологиялық кешені анықталды [8,9,12].
— тау жыныстарының беріктігі төмен үгітілген карбонатты, ұсақ түйіршікті серпентиниттер кешені (Rсж=15,2 МПа, Rp=1,3 МПа, Протодьяконов шкаласы бойынша беріктік коэффициенті f=2÷3, бұрғылау санаты III), бұл кен орнының жоғарғы бөлігінде тән [1, 13].
— серпентинделген дуниттер кешені: жарықшақтарға төзімділігі аз дунит күшті (Rсж=55,3 МПа, Rp=4,3 МПа, Протодьяконов шкаласы бойынша беріктік коэффициенті f=9, бұрғылау категориясы VII); орташа квадраттық дунит орташа беріктіктегі тау жыныстарымен берілген (RСЖ=27,1 МПа, Rp=3,1 МПа, Протодьяконов шкаласы бойынша беріктік коэффициенті f=8, бұрғылау VII категория);=14,3 МПа, РП=1,5 МПа, күшейту коэффициенті бойынша Протодьяконов шкаласы F=6, бюдуниттердің t категориясы күшті жыныстарға жатады (Rсж=64,5 МПа, Rp=4,5 МПа, Протодьяконов шкаласы бойынша беріктік коэффициенті f=9, Бұрғылау категориясы VII); орта маусымдық дунит – орташа беріктіктегі тау жыныстары (Rсж=35,1 МПа, Rp=2,7 МПа, Протодьяконов шкаласы бойынша беріктік коэффициенті f=8, бұрғылау категориясы VII); аса күшті – беріктігі аз жыныстар (Рсж=17,1 МПа, РП=1,6 МПа, Протодьяконов шкаласы бойынша F=6, бұрғылау VI категориясы);
— серпентинделген перидотиттердің кешені: талқандалу беріктігі төмен жыныстар (Rсж=58,1 МПа, Rp=4,7 МПа, Протодьяконов шкаласы бойынша f=8, бұрғылау VII категориясы); беріктігі орташа жыныстар (RСЖ=29,1 МПа, Rp=2,7 МПа, Протодьяконов шкаласы бойынша f=8, Бұрғылау VII категориясы); асқын талқандалу беріктігі бар тау жыныстары (RСЖ=29,1 МПа, Rp=2,7 МПа, Протодьяконов шкаласы бойынша F=2, бұрғылау III категориясы) [7].
Тереңдіктің жоғарылауымен тау жыныстарының беріктігі артады. Төмен тоннажды жыныстар мен кендердің үлкен тереңдікте қысылуына төзімділік 60÷120 МПа шамасына дейін өзгереді.
Геологиялық мәліметтерге сәйкес, негізгі кен кен орны негізінен қатты және тығыз жабылған кендерден тұрады, ал кен орнындағы тау жыныстары әртүрлі дәрежеде серпентинизацияланған проксенсіз дуниттерден, пироксенді дуниттерден және перидотиттерден тұрады.
Жобаның мақсаты
Жұмыстың мақсаты игеру жүйесін пайдалану кезінде -480 м горизонттағы тазарту жұмыстарының әсер ету шекарасындағы тау жыныстары массивіндегі кернеулі-деформацияланған күйді (КДК) болжау, сондай-ақ Хромтау кен орнының шахтасында қолданылатын бекітпе түрлерінің көтергіш қабілетін есептеу.
Күтілетін нәтижелер
Жобаны іске асыру нәтижесінде:
— шахтаны игерудің тау-кен-геологиялық және тау-кен техникалық жағдайларын талдау, кернеу-деформациялық күйді анықтау әдістемелерін талдау, сондай-ақ тау жыныстары массивінің кернеу-деформациялық күйін сандық талдау;
— тиімді сандық әдістерді қолдануға негізделген және қазу учаскесіндегі «тау-кен-геомеханикалық» жағдай болжамының сенімділігін арттыруға мүмкіндік беретін массивтің КДК болжамды бағасы
— негізгі жыныстардағы және кен массивіндегі қазбалардың бекіткішке жүктемелерінің шамаларын есептеу және сандық талдау негізінде шахтада қолданылатын бекіткіш түрлерінің көтергіш қабілетін есептеу;
- Web of Science дерекқорында импакт-фактор бойынша алғашқы үш квартилдің журналдарында кемінде 2 (екі) мақала жарияланады немесе Scopus дерекқорында Citescore бойынша кемінде 50 процентиль болады.
- КОКСОН ұсынған рецензияланатын шетелдік және(немесе) отандық басылымдарда кемінде 2 мақала және(немесе) шолулар жарияланатын болады.
- Қазақстандық патенттік ведомствода 1 патент алу жоспарлануда.
- Зерттеу нәтижелері 6В07202 «Тау-кен ісі» білім беру бағдарламасының «Тау-кен кәсіпорындарының құрылысы», 7М07202 «Тау-кен ісі» білім беру бағдарламасының «Тау-кен ісіндегі геоақпараттық жүйелер» пәні бойынша 1 PhD диссертациялар, оқу-әдістемелік кешендер дайындау кезінде пайдаланылатын болады.
1-сурет — Шахта жағдайындағы зерттеулер
2-сурет Тағылымдама Польша, Краков қ.
Зерттеу тобы
- Матаев Азамат Қалижанұлы – ғылыми жетекші, PhD, ПҚКБ кафедрасының оқытушысы
Researcher ID D-3766-2019
ORCID — 0000-0001-9033-8002
Scopus Author ID – 57219561578
- Абеуов Еркебулан Айтуганович – ғылыми кеңесші, т.ғ.к., ПҚКБ кафедрасының доценті
Индекс Хирша – 2,
ORCID — 0000-0002-6420-565X
Scopus Author ID — 57222604289
2023 жылғы жарияланымдар тізімі.
№ 8583 пайдалы модельге ҚР 1 патенті алынды Матаев А.Қ., Мусин А.А., Имашев А.Ж., Жунусбекова Г.Ж., Суимбаева А.М., Абеуов Е.А. «Способ крепления горных выработок»
Әлеуетті пайдаланушыларға арналған ақпарат
Тау-кен қазбаларының жобалық параметрлеріне қол жеткізу артық тау массасын, ЖЗ үлестік шығынын, бекітуге арналған материалдарды тасымалдау көлемін қысқартуға, тау жыныстары массивінің геомеханикалық жай-күйін тұрақтандыруға және тау-кен жұмыстарын жүргізу қауіпсіздігін арттыруға мүмкіндік береді.
Ақпаратты жаңарту күні 24.01.2024 ж.