В 2016 году Институт выполнял исследования согласно основным заданиям к плану НИР по двум программам РАН: по проекту II.2П/IX.132-7. «Обоснование концептуальных основ управления технологическими процессами преобразования георесурсов месторождений криолитозоны в продукты заданного количества и качества на основе развития методов адаптации к изменяющимся условиям» (0382-2015-0008) и по проекту «Обоснование целесообразности освоения угольных месторождений Арктической зоны Северо-Востока России» (382-2015-0009), продолжил выполнение исследований по 3 базовым проектам НИР по программе фундаментальных исследований СО РАН IX.132.5 «Комплексное изучение геомеханических и теплофизических процессов, свойств геоматериалов и массивов горных пород в условиях естественно низких температур, разработка основ инновационных технологий, методов и технических средств освоения недр криолитозоны» и 4 грантам РФФИ: № 15-45-05078-р_восток_а «Теоретическое и экспериментальное обоснование разделительных процессов гидрогравитационного извлечения мелкого и тонкого золота в потоке гидросмеси», № гос. регистрации 115050610014; № 15-45-05014-р_восток_а «Экспериментальное исследование упругих свойств алевролита в талом и мерзлом состоянии», № гос. регистрации 115050610016; № 15-45-05101-р_восток_а «Исследование удельной энергоемкости разрушения и ударной вязкости армированного базальтовой фиброй бетона при отрицательных температурах и после воздействия циклов замораживания-оттаивания», № гос. регистрации 115050610017; № 15-45-05119-р_восток_а «Георадиолокационное исследование взаимосвязи особенностей структуры рыхлых отложений Арктики с разрывными нарушениями», № гос. регистрации 115050610018.

Продолжено выполнение исследований по двум Государственным контрактам Республики Саха (Якутия): Государственный контракт № 116 от «22» декабря 2014 г. «Разработка системы геофизического мониторинга состояния грунтов оснований автомобильных дорог, эксплуатируемых в условиях криолитозоны», Государственный контракт № 69 от 11ноября 2014 г. «Разработка технологических основ эффективных методов дезинтеграции высокоглинистых песков и извлечения труднообогатимого золота».

Выполнялись работы по муниципальному контракту и 22 хозяйственным договорам.

1 Разработана трехмерная математическая модель и на её основе компьютерная программа расчёта теплового взаимодействия очистного пространства с окружающим массивом пород с учётом теплофизических параметров воздушной струи, источников тепловыделений и технологических параметров ведения горных работ на шахтах и рудниках криолитозоны. Программа позволяет сделать долгосрочный прогноз температурного режима в очистном пространстве и вмещающем массиве горных пород, а полученные результаты могут быть использованы при определении параметров конструктивных элементов систем разработки и характеристики паспортов крепления очистных выработок, что непосредственно связано с созданием безопасных условий ведения горных работ. (к.т.н. Соловьёв Дмитрий Егорович).

2 Разработана двухмерная математическая модель тепломассообменных процессов с окружающими горными породами в условиях криолитозоны при инфильтрационном течении поверхностных стоков высокоминерализованных рассолов. Составлены программы для расчета полей концентрации, льдистости, влагосодержания и температуры в породных основаниях подвергающихся воздействию фильтрующих потоков рассолов. Разработанная модель позволяет прогнозировать изменение несущей способности горных пород оснований, откосов и фундаментных свай для различных начальных и натурных условий. (к.т.н. Попов Владимир Иванович).

3 Экспериментальными исследованиями площадно-фронтального выпуска руды в равномерно-последовательном режиме установлено, что вследствие ее смерзания, значительное увеличение потерь в блоке (с 5 до 99,0%, при температуре очистного пространства -5,0 0 С) происходит при изменении весовой влажности отбитой горной массы от 0,5 до 1,0%. В интервале от 0 до 0,5% влажность не оказывает существенного влияния на показатели полноты извлечения запасов руды в блоке, что является основой для разработки рекомендаций по технологии выпуска руды в условиях отрицательного теплового режима подземных рудников криолитозоны. (к.т.н. Зубков Владимир Петрович, к.т.н. Необутов Геннадий Павлович).

4 Экспериментальными георадиолокационными исследованиями дисперсных горных пород установлены зависимости относительного снижения Nv=("V" _"м" "-" 〖" V" 〗_"т" )/〖" V" 〗_"м" ∙100% скорости распространения высокочастотной электромагнитной волны в породах в талом состоянии (Vт), по сравнению с мерзлым (Vм), от их влажности (W, %) в диапазоне 7-25%, аппроксимируемые формулой Nv=1,55∙W+c, где c – коэффициент, зависящий от вещественного состава горной породы (к.т.н. Федорова Лариса Лукинична, к.т.н. Соколов Кирилл Олегович).

5 Разработана и апробирована методика оценки влажности дисперсных горных пород на основе определения относительного изменения времени задержки N_t=("t" _"т" "-" 〖" t" 〗_"м" )/"t" _"Т" ∙100% георадиолокационных сигналов, отраженных от границ раздела сред в мерзлом (tM, нс) и талом (tT, нс) состоянии горных пород для последующего расчета значений их влажности (W, %) по эмпирической формуле W=0,65∙Nt – a, где а – коэффициент, зависящий от вещественного состава исследуемых горных пород. (к.т.н. Федорова Лариса Лукинична, к.т.н. Саввин Денис Валерьевич).

6 Изучены характер и степень трансформации технологических свойств коксующегося угля в цепочке «сложноструктурное месторождение – потребитель» (для условий Эльгинского и Нерюнгринского комплексов) и показано, что используемые средства управления качеством не позволяют в полной мере компенсировать оценённую высокую изменчивость ряда свойств угля в недрах. Рекомендовано пласты и участки с устойчивыми различиями по структуре (наличие или отсутствие породных прослоев) и зольности между зонами по вертикали отрабатывать с делением на подуступы (для изученного Н16 Эльгинского месторождения на два) высотой, совпадающей с условными границами зон, и формированием самостоятельных угольных потоков разной зольности и обогатимости. (к.т.н. Гаврилов Владимир Леонидович, м.н.с. Хоютанов Евгений Александрович).

7 Дана формализованная оценка сложноструктурности месторождений, показана необходимость и возможность совершенствования геотехнологии и геологического обеспечения процессов горного производства на основе оптимизации системы представительного опробования запасов, что позволяет повысить полноту и определенность информации о георесурсе в целях его преобразования в продукты заданного количества и качества. (д.т.н. Батугин Сергей Андриянович, д.э.н. Бтугина Наталья Сергеевна).

8 По критериям качественных показателей добычи угля и прочностных характеристик вскрышных пород (на примере пласта Н15) обоснована область эффективного применения селективной комбайновой разработки углей, пород междупластия и вмещающих пород Эльгинского месторождения. Показано, что по критерию прочности возможна безвзрывная отработка до 65% объемов вмещающих пород междупластия Н16-Н15. Установлено, что при селективной разработке сложноструктурных угольных пластов Н15 и Н15В, в зависимости от параметров вынимаемого слоя разубоживание угля снизится в 1,8 – 6,5 раза, а зольность угля уменьшится на 1,3-2,5%. (к.т.н. Ермаков Сергей Александрович, вед. инж. Хосоев Доржи Владимирович).

9 Разработана техническая документация полупромышленного образца роторной дробилки РД-МДВ-120 конструкции ИГДС СО РАН с проектной производительностью 120 т/ч. В результате экспериментальных исследований по дроблению известняка месторождения «Сысаабыт» на трехроторной модернизированной дробилке ДАУ-500 с максимальной пропускной способностью до 70 т/ч выявлено, что высокая степень дробления до 13 при широком спектре производительности достигается благодаря конструктивной особенности дробилки, связанной с рациональным расположением роторов и наличием выпускающего колосникового грохота-питателя, обеспечивающих организацию интенсивных динамических контактов кусков руды друг с другом в рабочей зоне дробления, а также возможностью контроля верхней границы крупности дробленого материала. Полученный результат является основой для разработки комплекса мобильного горного оборудования по рудоподготовке минерального сырья к обогащению при разработке месторождений твердых полезных ископаемых арктической зоны РФ. (м.н.с. Осипов Дьулустан Акимович, м.н.с. Львов Евгений Степанович).

10 Экспериментально установлена возможность повышения извлечения тяжелых минералов на опытном центробежно-вибрационном концентраторе (разработка ИГДС СО РАН патент РФ №2535323) в 2,3 раза за счет создания условия интенсивного разрыхления минеральной постели, что достигается воздействием вибрационных колебаний рабочего органа направленных вдоль оси вращения, по сравнению с режимом работы без наложения вибрационных колебаний. (ст. инж. Очосов Олег Юрьевич).

11 Экспериментальными исследованиями процесса получения сорбентов из бурого угля с использованием химических реагентов при различных способах термического воздействия, показано, что наиболее эффективное влияние оказывает предварительная обработка сырья гидроксидом калия и режим термоудара при 800 °С с последующей изотермической выдержкой без доступа воздуха в течение 30-60 минут. При этом получены образцы сорбентов с высоким выходом готового продукта и адсорбционной активностью по йоду до 1000 мг/г, что в 1,5-2 раза превышает сорбцию промышленно-выпускаемых активных углей использующихся для адсорбции из жидкой фазы. (к.т.н. Михеев Валерий Александрович, к.т.н. Москаленко Татьяна Владимировна, к.т.н. Ворсина Елена Владимировна).