Průzkum a těžba přírodních zdrojů v západní Sibiři: analýza hlavních ložisek a perspektivy jejich využití | Článek v časopise Mladý vědec

Abstrakt vědeckého článku o vědách o Zemi a souvisejících environmentálních vědách, autori vědecké práce – Alexej Vasiljevič Šuklinov, Alexej Nikolajevič Kočanov, Vladimir Michajlovič Vasjukov, Roman Alexandrovič Stoljarov, Leonid Evgenievič Poljakov

Byly vyvinuty a otestovány metody strukturního a elementárního studia horninových masivů a uhlí. Byl identifikován mechanismus deformace a destrukce uhlí. Bylo ukázáno elementární složení uhlí „antracit“ a „černé uhlí“. Výzkumná práce byla provedena v rámci federálního cílového programu „Vědecké a vědecko-pedagogické pracovníky inovačního Ruska“ na období 2009–2013.

Podobná témata vědeckých prací z oblasti věd o Zemi a souvisejících věd o životním prostředí, autor vědecké práce — Šuklinov Alexej Vasiljevič, Kočanov Alexej Nikolajevič, Vasjukov Vladimir Michajlovič, Stoljarov Roman Aleksandrovič, Poljakov Leonid Evgenievich

Stanovení stavu hornin před destrukcí generováním mikro- a nanočástic*

Vznik mikro a nanočástic v těžebních procesech a vývoj nových metod pro hodnocení katastrofických jevů

Předdestrukce hornin jako fáze destrukčního procesu při kvazistatickém a dynamickém zatížení

Vývoj metodiky pro posouzení termodynamiky rozkladu geomateriálů na bázi uhlí a metanu

Vliv kombinovaného (kryogenního a elektromagnetického pulzního) zpracování na mechanické vlastnosti uhlí

i Nemůžete najít, co potřebujete? Vyzkoušejte službu výběru literatury.

VÝZKUM STRUKTURY A PRVKOVÉ STRUKTURY PŘÍRODNÍCH GEOMATERIÁLŮ V PROCESÍCH TĚŽBY MINERÁLŮ

Jsou vytvořeny a schváleny techniky strukturního a elementárního výzkumu souborů hornin a uhlí. Je identifikován mechanismus deformace a destrukce uhlí. Jsou ukázány elementární struktury hornin antracit a černohnědé uhlí.

Text vědecké práce na téma „Studium struktury a elementárního složení přírodních geomateriálů v procesech těžby pevných nerostů“

UDC 553.07, 553.08, 548.74

STUDIE STRUKTURY A PRVKOVÉHO SLOŽENÍ PŘÍRODNÍCH GEOMATERIÁLŮ V PROCESÍCH TĚŽBY PEVNÝCH HOROL

© A.V. Shuklinov, A.N. Kochanov, V.M. Vasjukov,

R.A. Stoljarov, L.E. Poljakov

Klíčová slova: minerály; geologie; nanostruktury; vícefázová média; elektronová mikroskopie.

Byly vyvinuty a otestovány metody strukturního a elementárního studia horninových masivů a uhlí. Byl identifikován mechanismus deformace a destrukce uhlí. Bylo ukázáno elementární složení uhlí „antracit“ a „černé uhlí“.

V současné době je problematika ultrajemné destrukce hornin obzvláště důležitá a je třeba provádět výzkum zaměřený na odhalení mechanismů tvorby minerálních částic během těžby a obohacování (zpracování) nerostů, studium jejich vlivu na odpovídající technologické procesy, jakož i studium zákonitostí tranzitu a ukládání technogenních minerálních částic [1-2]. S hromaděním znalostí v těchto oblastech bude možné vytvářet nové geotechnologie, které snižují nebezpečné důsledky ultrajemné destrukce hornin, a technologie, které využívají specifické vlastnosti minerálních částic k řešení problémů obohacování nerostů, a také k odhalení mechanismů různých geomechanických jevů, včetně mechanismů náhlých emisí uhlí a plynu. Dominantní roli při tvorbě technogenních minerálních částic hraje explozivní a mechanická destrukce hornin. V tomto ohledu je relevantní výzkum zaměřený na odhalení mechanismů mikrodestrukce a tvorby částic během technologických explozí a geodynamických procesů při rozvoji nerostných zdrojů litosféry.

V rámci moderních konceptů se při popisu procesu destrukce hornin při statickém i dynamickém zatížení připouští, že jeho bezprostřední konečná fáze – ztráta kontinuity, přechod média do kvalitativně nového fyzikálního stavu (v konkrétním případě jeho fragmentace způsobená rozvojem makrotrhlin) – je pouze konečným aktem a samotný proces destrukce je charakterizován postupným generováním a rozvojem strukturních defektů na různých úrovních měřítka. S nejobecnějšími fyzikálními přístupy se lze omezit na zvážení dvou hlavních fází: generování a rozvoj mikrodefektů a vznik makrodestrukce ve druhé fázi [3-9]. Počáteční fáze vývoje vnitřní mikrostruktury hornin, kdy dochází k deformaci a přeorientování jednotlivých zrn, narušení vazeb, rozvoji mikrodefektů a změnám vlastností a stavu určitého objemu média, byla v poslední době charakterizována jako předlom materiálu [6-9].

Základní principy analýzy destrukce jako procesu probíhajícího na různých úrovních měřítka struktury byly stanoveny Petrohradskou školou mechaniky deformovaných pevných látek G. V. Kolosova – V. V. Novožilova – L. M. Kačanova. Povaha tohoto

Tento proces je spojen především s tím, že hornina je komplexní, hierarchicky organizovaný systém, jehož atomový a mikrosystém se nevyhnutelně podílí na makroskopické reakci materiálu na vnější vlivy. Jedním z rysů struktury hornin je lom v podobě diskrétně rozložených defektů podle velikosti. Pro každou úroveň měřítka horniny existuje charakteristická velikost defektu, například v monokrystalu křemene existují dva typy defektů, které určují jeho vlastnosti, mikrotrhliny o velikosti asi 1000 a 100 nm [10].

Na základě toho se jeví jako nanejvýš nutné studovat strukturu uhlí a horninových masivů a kontrolovat jejich elementární složení. Pro tento účel byl použit rastrovací elektronový mikroskop Neon 40 Carl Zeiss (Německo) s nástavcem pro elementární analýzu Inca act. Oxford Instruments (Anglie).

Princip tvorby elektronového mikroskopického (EM) obrazu spočívá v zaznamenání „sekundárních“ elektronů vyražených z materiálu „primárním“ elektronovým paprskem v každém bodě studovaného vzorku. Dopadající elektronový paprsek s energií 30 eV navíc excituje atomy studovaného materiálu a při jejich přechodu do základního stavu je emitován rentgenový foton s energií rovnou rozdílu mezi energetickými hladinami, na kterých se elektron nacházel, a kam se přesunul během relaxačního procesu. Tyto fotony jsou zaznamenávány spektrometrem a rozloženy do energetického spektra. Přítomnost a výška vrcholů na energetickém spektru se používá k určení názvu prvku a jeho hmotnostního zlomku.

V práci byly studovány dva různé vzorky uhlí „antracit“ a „černé uhlí“. Elektromagnetické studie ukázaly přítomnost skluzových pásů na štěpkách obou vzorků (obr. 1, 2), což naznačuje dislokační mechanismus jejich destrukce.

Obr. 1. Elektronomikroskopický snímek štěpku uhlí typu „Antracit“

Obr. 2. Elektronmikroskopický snímek uhelného štěpku typu „černé uhlí“. Výsledky studie elementárního složení jsou uvedeny v tabulce 1.

Elementární složení vzorků uhlí

Chemický prvek, hmotnostní zlomek, %

Spektrum antracit černé uhlí

Elementární analýza ukazuje, že vzorek antracitu obsahuje mnohem méně nečistot (A1, 8) než vzorek černého uhlí.

Práce tak vytvořila a otestovala metody strukturního a elementárního studia vzorků uhlí. Byl odhalen dislokační mechanismus deformace a destrukce uhelných masivů. Byla prokázána vysoká čistota uhlí plemene “antracit” od nečistot.

1. Chanturia V.A., Trubetskoy K.N., Viktorov S.D., Bunin I.Zh. Nanočástice v procesech destrukce a otevírání geomateriálů. Moskva: IPKON RAS, 2006. 216 s.

2. Trubetskoy K.N., Viktorov S.D., Galchenko Yu.P., Odintsev V.N. Umělé minerální částice jako problém vývoje podloží // Vestn. RAS. 2006. Sv. 76. č. 4. S. 318-332.

3. Kuksenko V.S. Model přechodu od mikrodestrukce k makrodestrukci pevných látek // Fyzika pevnosti a plasticity. Moskva: Nauka, 1986. S. 36-41.

4. Kuksenko V., Tomilin N., Damaskinskya E., Lockner V. Dvoustupňový model lomu hornin // Pure Appl. Geophys. 1996. V. 146 (2). R. 253-263.

5. Mikhaljuk A.V., Zakharov V.V. Předběžná destrukce skalních zemin při dynamickém zatížení // Základy, konstrukce a mechanika zemin. 2004. č. 4. S. 22-28.

6. Damaskinskaya E.E., Tomilin N.G., Pavlov P.I. Velkoměřítková samopodobnost formování a vývoje centra destrukce hornin // Fyzikální základy prognózy destrukce hornin: Abstrakt zprávy ze VII. mezinárodního školního semináře. Borok, 17.–21. října 2005. Borok, 2005. S. 22–23.

7. Livšits L.L., Gavrikov B.G., Gvozděv A.A. Energie křehkého lomu a akustická emise // Izvěstija AN SSSR: Fyzika Země. 1991. č. 12. S. 62-68.

8. Young-Hoon Jung, Choong-Ki Chung, Richard Finno. Vývoj nelineárního modelu křížové anizotropie pro deformaci geomateriálů před porušením // Comput. and Geotech. 2004. V. 31. Č. 2. R. 89-102.

9. Fang-le Peng, Jian-zhond Li, Tatsuoka Fumio. Základní studie deformace a porušení výztuže // I. Cent. S. Univ. Technol. Sci and Technol. Sci and Technol. Mining and Met. 2005. Sv. 12. Č. 2. R. 220-224.

10. Tsoi B. O třech vědeckých objevech souvisejících s fenoménem diskrétnosti / editovali E.M. Kartašov, V.V. Ševelev. Moskva: Mir.; Chemie, 2004. 208 s.

PODĚKOVÁNÍ: Výzkumná práce byla provedena v rámci realizace Federálního cílového programu „Vědecký a vědecko-pedagogický personál inovativního Ruska“ na období 2009–2013.

Obdržela redakce 3. září 2010.

Šuklinov AV, Kočanov AN, Vasjukov VM, Stoljarov RA, Poljakov LE Výzkum struktury a elementárního složení přírodních geomateriálů v procesech těžby nerostů

Jsou vytvořeny a schváleny techniky strukturního a elementárního výzkumu souborů hornin a uhlí. Je identifikován mechanismus deformace a destrukce uhlí. Jsou ukázány elementární struktury druhů uhlí „Antracit“ a „Uhlí“.

Klíčová slova: minerály; geologie; nanostruktury; vícefázová prostředí; elektronová mikroskopie.

Sinitsina, T. S. Průzkum a těžba přírodních zdrojů v západní Sibiři: analýza hlavních ložisek a perspektivy jejich využití / T. S. Sinitsina. – Text: direct // Mladý vědec. – 2023. – č. 38 (485). – s. 230-232. – URL: https://moluch.ru/archive/485/106103/.

Článek analyzuje hlavní ložiska přírodních zdrojů v západní Sibiři a zkoumá jejich současný stav a perspektivy využití. Zabývá se také významem průzkumu a těžby přírodních zdrojů pro hospodářský rozvoj regionu a dopadem této činnosti na životní prostředí.

Klíčová slova: Západní Sibiř, rezervy, ložiska, geologie.

Západní Sibiř je geografická oblast Ruska, která se nachází v západní části Sibiře. Rozkládá se od Uralských hor na západě po Sibiřskou nížinu na východě a od Severního ledového oceánu na severu po Kazachstán na jihu. Západní Sibiř zahrnuje několik federálních subjektů Ruska. Obrázek 1 ukazuje mapu regionů, které tvoří Západní Sibiř.

Obr. 1. Mapa západní Sibiře

Tento region je jedním z nejdůležitějších a nejbohatších na zdroje v Rusku. Západní Sibiř má velká ložiska ropy, plynu, uhlí, rud a dalších nerostů. Ropný a plynárenský průmysl je hlavním odvětvím ekonomiky regionu.

Západní Sibiř se také vyznačuje rozmanitou přírodní krajinou, včetně tajgy, bažin, stepí a řek. V regionu protékají takové velké řeky, jako je Ob, Irtyš, Tom a další, které hrají důležitou roli v dopravní infrastruktuře a zásobování regionu vodou.

Průzkum a těžba těchto zdrojů jsou důležité pro energetickou bezpečnost a hospodářský rozvoj v regionu. Představují však také řadu výzev, včetně složitých geologických a environmentálních podmínek.

Západní Sibiř zahrnuje takové přírodní rezervace, jako například:

– Ropná pole: Samotlor, Vankor, Južno-Priobskoje, Salymskoje, Fedorovskoje, Mamontovskoje a další. Tato pole disponují obrovskými zásobami ropy a jsou důležitým zdrojem produkce ropy v Rusku. Například pole Samotlor má známé zásoby přes 20 miliard barelů ropy.

– Plynová pole: Jamburgskoje, Urengojskoje, Bovanenkovo, Zapolyarnoje a další. Pole Bovanenkovo, které se nachází na poloostrově Jamal, je jedním z největších plynových ložisek na světě s odhadovanými zásobami přes 4,9 bilionu krychlových metrů plynu.

– Ložiska uhlí: jedním z největších a nejznámějších ložisek je Kuzbass, který se nachází v Kemerovské oblasti a je jednou z největších uhelných pánví na světě. Bilanční zásoby černého uhlí činí 54,5 miliardy tun.

– Rudná ložiska: přehled velkých rudných ložisek, jako jsou Magadan, Kuzněck, Tomsk a další. V regionu se nacházejí také ložiska železné rudy, která hrají důležitou roli v hutnictví. Mezi příklady patří ložiska Kačkanar a Šerlovaja Gora. Západní Sibiř má také ložiska neželezných kovů, včetně mědi, zinku a niklu. Tyto kovy nacházejí uplatnění v různých průmyslových odvětvích, včetně elektroniky a strojírenství. Region je také bohatý na ložiska zlata. Některá z nich se nacházejí na Altaji a v dalších oblastech západní Sibiře.

Problémy s průzkumem a těžbou přírodních zdrojů:

– Těžba uhlí může mít negativní dopady na životní prostředí a s tímto odvětvím v západní Sibiři jsou spojeny environmentální problémy. Mezi ně může patřit znečištění vody a emise skleníkových plynů;

– Rozvoj ropných polí v západní Sibiři se také potýká s řadou obtíží a problémů. Například geologická složitost ložisek vyžaduje použití specializovaných technologií a kapitálově náročné investice. S těžbou a přepravou ropy jsou spojeny i environmentální problémy, stejně jako dopad na místní obyvatelstvo a přírodu;

– Rozvoj těžby plynu může mít dopad na životní prostředí a způsobovat environmentální problémy, jako jsou emise metanu, což je skleníkový plyn.

Perspektivy využití přírodních zdrojů v západní Sibiři:

– Rozvoj nových ložisek a technologií.

– Možnosti exportu a spolupráce s jinými zeměmi.

– Úloha přírodních zdrojů v hospodářském rozvoji regionu.

Západní Sibiř je obrovská zásobárna rozmanitých zdrojů a nerostů. Při správném a hospodárném využívání, které nepoškozuje životní prostředí, lze dosáhnout obrovských výhod a zisku. Tento region se svým množstvím zdrojů může plně zajistit naši zemi vším, co potřebuje.

Významné jsou i zahraniční perspektivy pro využívání přírodních zdrojů v západní Sibiři. Region přitahuje mezinárodní společnosti se zájmem o těžbu a využívání ropy, plynu, uhlí a dalších nerostných surovin.

Mezinárodní ropné a plynárenské společnosti se aktivně podílejí na produkčních projektech v západní Sibiři. Ruský ropný a plynárenský průmysl je otevřený spolupráci se zahraničními partnery, což jim dává možnost získat přístup k obrovským zásobám ropy a plynu v regionu. To vytváří perspektivy pro investice a rozvoj technologií v ropném a plynárenském sektoru.

Zahraniční společnosti také projevují zájem o těžbu uhlí v západní Sibiři. Velké zásoby uhlí a vysoce kvalitní suroviny činí tento region atraktivním pro investice. Některé zahraniční společnosti již aktivně pracují v uhelném průmyslu západní Sibiře.

Na základě analýzy lze konstatovat, že Západní Sibiř disponuje významnými zásobami přírodních zdrojů a průzkum a těžba těchto zdrojů má velký význam pro hospodářský rozvoj regionu. Je však nutné zohlednit složitost geologické struktury a dopad na životní prostředí a zavést technologie a opatření, která pomohou eliminovat problémy a dosáhnout udržitelného využívání přírodních zdrojů v Západní Sibiři.

1. Sidorenko, A.V. Geologie SSSR. Svazek XIV. Západní Sibiř (Altajský kraj, Kemerovská, Novosibirská, Omská, Tomská oblast). Část 1. Geologický popis / A.V. Sidorenko. – Moskva: Ogni, 2012. – 674 s.

Svůj vědecký článek můžete rychle a snadno publikovat v časopise „Mladý vědec“. Obratem vám poskytneme preprint a certifikát o publikaci.