The object of research, development or design (in Russian) : Отечественные рудные месторождения, разрабатываемые подземным способом, такие как «Акбакай», «Светинск», «Майкаин», «Риддер» и т.д., характеризующиеся неустойчивостью и склонностью массива к деформации, включая обрушения и расслоения горных пород, в процессе проведения горных выработок и очистных операций.

The object of research, development or design (in Kazakh) : «Ақбақай», «Светинск», «Майқайың», «Риддер» және т.б. сияқты жер асты әдісімен игеріліп жатқан және тау-кен жұмыстары мен тазарту жұмыстарын орындау процесінде, таужыныстарының опырылуы мен қабатталуын қоса алғанда, массивтің деформацияланып, бұзылуға бейімділігімен сипатталатын, отандық кен орындары.

Aim of work (in Russian) : Цель работы на 2024 год состоит в разработке и обосновании конструкции защитного экрана из фибергласовых элементов в комбинации с полимерами методами создания математической и конечно-элементной моделей, позволяющих провести анализ механических характеристик породного массива и осуществить расчет несущей способности защитного экрана.

Aim of work (in Kazakh) : Жұмыстың 2024 жылға арналған мақсаты – таужыныстары массивінің механикалық сипаттамаларын талдауға және қорғаныс экранының жүк көтеруін есептеуге мүмкіндік беретін математикалық және шектік элементтер модельдерін құру әдістерін пайдалана отырып, полимерлермен біріктірілген фиберглас элементтерден жасалған қорғаныс экранының құрылымын жасау.

Методы исследования (на русском) : Исследование включает конструктивный анализ защитного экрана из фибергласовых элементов и полимеров, основанный на теоретическом анализе и предварительных испытаниях. Создание математической модели породного массива будет выполнено с использованием аналитических и численных методов. Верификация моделей будет осуществляться через лабораторные испытания на прочность и вязкость. Также будет проводиться анализ влияния факторов, таких как температура и давление, на поведение материалов. Результаты испытаний будут сопоставлены с существующими данными, что позволит определить новизну предложенных решений.

Методы исследования (на казахском) : Зерттеу теориялық талдау және алдын ала сынақтар негізінде фиберглас элементтер мен полимерлерден жасалған қорғаныс экранының конструкциялық талдауын қамтиды. Таужыныстары массивінің математикалық моделін құру аналитикалық және сандық әдістерді қолдану арқылы орындалады. Модельдерді тексеру беріктік пен беріктікке арналған зертханалық сынақтар арқылы жүзеге асырылады. Температура мен қысым сияқты факторлардың материалдардың әрекетіне әсері де талданады. Сынақ нәтижелері ұсынылған шешімдердің жаңалығын анықтайтын қолданыстағы деректермен салыстырылады.

Obtained results and novelty (in Russian) : Установлено, что наиболее неустойчивым из минеральных солей является доломит, поскольку он медленно растворяется под воздействием атмосферной влаги, что нарушает прочность связи горной породы. Для укрепления неустойчивого горного массива на месторождении «Акбакай», где присутствуют минеральные соли, оптимальным выбором являются эпоксидная смола и катализатор ПЭПА в соотношении 9:1. Образцы горной породы, состоящие из кристаллов солей Ca, Mg и Si, взаимодействуют с различными функциональными активными группами (ОН, СООН, сложные эфиры и др.) в составе эпоксидного клея, образуя ковалентные и ионные связи с гидроксидной группой в кристалле и атомами металла, что обеспечивает прочную связь между двумя фрагментами горной породы. Время затвердевания модифицированного полиуретанового клея достигает 30 минут, при этом максимальная вязкость составляет 468 МПа·мин. Добавление катализатора в состав клея ускоряет реакцию, достигая максимальной скорости при температуре окружающей среды +20°C. В условиях рудника «Акбакай» зависимость предела прочности на одноосный разрыв от времени затвердевания массива горных пород, склеенных с использованием катализатора ПЭПА в соотношении 9:1 в зависимости от времени определяется функцией y=0,0094ln(x)+0,1174. По анализам результатов расчетов, проведенных с помощью математического моделирования, радиус распределения раствора до 0,2 м в трещиноватом массиве достигается при давлении нагнетания 1,4 МПа.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Минералды тұздардың ең тұрақсызы доломит екені анықталды, себебі ол атмосфералық ылғалдың әсерінен баяу ериді, бұл тау жыныстарының байланыс беріктігін бұзады. Минералды тұздар бар «Ақбақай» кен орнында тұрақсыз тау-кен массивін нығайту үшін оңтайлы реагент эпоксидті шайыр және 9:1 қатынасында ПЭПА катализаторы болып табылады. Са, Mg және Si тұздарының кристалдарынан тұратын тау жыныстары үлгілері эпоксидті желімдегі әртүрлі функционалды белсенді топтармен (ОН, СООН, күрделі эфирлер және т.б.) әрекеттеседі, кристал және металл атомдарындағы гидроксид тобымен ковалентті және иондық байланыстар түзеді, олар таужынысы арасындағы берік байланысты қамтамасыз етеді. Модификацияланған полиуретанды реагенттің қату уақыты 30 минутқа жетеді, максималды тұтқырлығы 468 МПа мин. Реагентке катализаторды қосу реакцияны жылдамдатады және қоршаған орта температурасы +20°С болғанда максималды жылдамдыққа жетеді. «Ақбақай» кенішінің шарттарында ПЭПА катализаторы арқылы 9:1 қатынасында желімделген таужынысы массивінің қату уақытына тәуелді бір осьті созылуға беріктігін y=0,0094ln(x)+0,1174 функциясымен анықтауға болады. Математикалық модельдеуді қолдану арқылы орындалған есептеу нәтижелерінің талдауларына сәйкес, енгізу қысымы 1,4 МПа болғанда жарықшақты массивте ерітіндінің таралу радиусы 0,2 м-ге дейін жетеді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Защитный экран из фибергласовых элементов и полимеров обладает высокой прочностью и устойчивостью к влаге и минеральным солям благодаря соотношению эпоксидной смолы и катализатора ПЭПА (9:1). Прочность соединения частиц в массиве увеличилась в три раза после внедрения эпоксидного клея. Время затвердевания клея составляет 30 минут при максимальной вязкости 468 МПа·мин. Радиус распределения раствора достигает 0,2 м при давлении 1,4 МПа, что обеспечивает эффективность упрочнения массивов. Создание защитного экрана повышает безопасность и снижает себестоимость проходки на 10-12% за счёт исключения металлоконструкций.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Фиберглас элементтер мен полимерлерден жасалған қорғаныш экран эпоксидті шайыр мен ПЭПА катализаторының (9:1) қатынасына байланысты жоғары беріктікке, ылғалға және минералды тұздарға төзімділікке ие. Эпоксидті желім енгізілгеннен кейін массивтегі бөлшектердің қосылу беріктігі үш есе өседі. Желімнің қату уақыты 30 минут, максималды тұтқырлығы 468 МПа мин құрады. Ерітіндінің таралу радиусы 1,4 МПа қысымда 0,2 м жетеді, бұл массивті күшейту тиімділігін қамтамасыз етеді. Қорғаныс экранын жасау қауіпсіздікті арттырады және металл құрылымдарды жою есебінен өзіндік құнын 10-12% төмендетеді.

Level of implementation (in Russian) : Разработанная технология ресурсосбережения, направленная на управление состоянием массива горных пород, включает оперативное упрочнение нарушенных зон выемочного участка с помощью создания защитного слоя из фибергласовых элементов и модифицированных эпоксиуретановых полимеров. После завершения научно-исследовательской работы данное решение будет рекомендовано для внедрения в отечественные горнорудные компании. В соответствии с календарным планом, внедрение намечено на 2025 год.

Level of implementation (in Kazakh) : Таужыныстары массивін басқаруға бағытталып ұсынылатын ресурс үнемдеу технологиясы фиберглас элементтер мен модификацияланған эпоксиуретанды полимерлерден қорғаныш қабатын жасау арқылы қазба алаңының бұзылған аймақтарын жылдам күшейтуді қамтиды. Зерттеу жұмысы аяқталғаннан кейін бұл шешім отандық тау-кен өндіруші компанияларға енгізуге ұсынылады. Күнтізбелік жоспарға сәйкес өндіріске енгізу 2025 жылда іске асырылады.

Efficiency (in Russian) : Разработанная ресурсосберегающая технология управления состоянием массива горных пород, основанная на оперативном упрочнении нарушенных зон с использованием защитного экрана из фибергласовых элементов и модифицированных эпоксиуретановых полимеров, обеспечивает трехкратное увеличение прочности соединений в массиве, сокращает затраты на проходку на 10-12% за счёт исключения металлоконструкций и способствует повышению безопасности работников, что делает её высокоэффективной для внедрения в отечественные горнорудные компании.

Efficiency (in Kazakh) : Фиберглас элементтер мен модификацияланған эпоксиуретанды полимерлерден жасалған қорғаныш экранды қолдану арқылы бұзылған массивтерді жылдам нығайтуға негізделген массив күйін бақылаудың ұсынылатын ресурс үнемдейтін технологиясы массивтің байланыс беріктігін үш есе арттыруды қамтамасыз етеді, металл құрылымдарын жою есебінен қазба құнын 10-12% төмендетеді және жұмысшылардың қауіпсіздігін арттыруға ықпал етеді, бұл оны отандық тау-кен өндіруші компанияларда енгізу үшін жоғары тиімді етеді.

Field of application (in Russian) : Горнодобывающие компании, занимающиеся разработкой месторождений в сложных горно-геологических условиях, шахтостроительные предприятия, специализирующиеся на строительстве подземных сооружений для метрополитена и реконструкции шахт, а также проектно-конструкторские институты.

Field of application (in Kazakh) : Күрделі тау-кен-геологиялық шарттарда кен орындарын игерумен айналысатын тау-кен кәсіпорындары, метрополитен, жерасты құрылыстарын салуға және шахталарды қайта құруға маманданған шахталық құрылыс кәсіпорындары, сонымен қатар жобалау институттары.