Месяц: Июль 2019

Цены на строительные материалы зависят от их отпускной стоимости, погрузочно-разгрузочных и транспортных расходов. Исходя из того, что цены на материалы могут изменяться, будет вернее, если стоимость перемещений определять по потребному количеству и номенклатуре материалов, пользуясь нормативами их расходования с коэффициентами увеличения стоимости, в которые входят зарплата рабочим и административно-техническому персоналу, плановые накопления и др.
Так, если расстояние между опорами рандбалок менее 4,0 м или, если рандбалки одновременно служат и ходовыми, то для рандбалок, заводимых в глухие стены, можно применять и бывшие в употреблении рельсы.
Учитывая, что здания чаще всего передвигаются по полу подвала (технического подполья), то высота сплошной кладки стены, включая и высоту рандбалок до окон первого этажа, превышает 2,7—3,0 м. Если же, к этому, оконные проемы имеют обычные размеры, то это значит, что стены таких зданий можно считать глухими.
Тип рельсов для рандбалок следует подбирать, исходя только из расчета на смятие кирпичной кладки у опор. Рельсы заводятся в стены подошвой вниз. С учетом связей можно принять расход на 1 пог. м стены 100 кг рельсов.
При расстояниях между опорами в глухих стенах более 4 м для рандбалок следует применять двутавры. Высота двутавра, в основном, проверяется на смятие кирпичной кладки и на устойчивость его стенки на опорных участках. Двутавры меньше № 36, как правило, не применяются из-за недостаточной толщины, а следовательно, устойчивости их стенок. Вместо большего номера балок вводятся конструктивные усиления (косынки, уголки жесткости), но для примерного подсчета стоимости потребленных материалов этого можно не учитывать. Для ориентировочного подсчета при расстоянии между путями 6,0 м рандбалки следует принять для кирпичных стен, сложенных на известковом растворе, из двутавров № 55, а для стен, сложенных на цементном растворе, — из двутавров № 40.
Если стены подвалов сложены из сборных панелей или из бетонных блоков, то для ориентировочного подсчета принимается та же конструкция, что и для кирпичных стен на цементном растворе.
При передвижке параллельно одному из направлений стен при расстоянии между стенами более 10,0 м рекомендуется вводить промежуточный путь.
Зная этажность здания, можно с достаточной точностью принять следующую методику нагрузки на 1 пог. м стены: 1) для старых кирпичных зданий со сводчатыми перекрытиями — 500 кг/м3 здания; 2) то же, но при плоских перекрытиях — 400 кг/м3; 3) то же, но построенных в 30-х годах — 350 кг/м3 и 4) крупнопанельных — 300 кг/м3. Количество рельсов для каждого пути принимается с учетом на одно пересечение рельса с катком диаметром 140 мм от 15 до 20 т. Расстояние между катками следует принимать в 0,75—1,0 м. Для ходовых балок, устанавливаемых под рандбалками, принимают по 2 шт на путь из двутавров № 50, считая их инвентарными. Рассчитываемая длина ходовых балок должна превышать длину пути под зданием на 3,6 м (консоли по 1,8 м за пределы здания).
При определении количества шпал следует считать, что расстояние между центрами шпал составляет 0,4 м. Длина шпалы принимается в 1,35 м (железнодорожная шпала длиной 2,75 м распиливается пополам).
Толщину бетонной подготовки для зданий, передвигаемых в косом направлении или с поворотом, рекомендуется принять в 0,15 м, считая ее равномерно распределенной по всей территории движения здания. При движении здания в прямом направлении бетонная подготовка принимается толщиной 0,15 м, но только на площади между старым и новым положениями здания.
Стоимость всех приведенных выше работ можно принять с коэффициентом 2 к стоимости основных потребных материалов.
Новые фундаменты, закладываемые на 0,5 м ниже пола подвала вместе с земляными работами для них, принимаются в 3,5% от стоимости такого же нового здания. Все вводы к новому местоположению здания составляют 0,5% от стоимости возводимого здания.
После произведенного подсчета следует вычесть возврат материалов: стоимость рельсов 90%, ходовых балок 70% и шпал 60%. По каткам, домкратам, лебедкам, тросам, блокам и другим приспособлениям принимать в стоимость одной передвижки или одного подъема только амортизацию — 4% от их стоимости.

Для питающих линий в качестве заземлений применяются железные электроды — стержни диаметром 1,5—2 см и длиной 0,5—1 м.
Для заземления приемных линий используются медные (или латунные) и специальные неполяризующиеся электроды. Медный (или латунный) электрод представляет собой стержень или трубку диаметром около 20 мм, длиной 0,4—0,5 м. Трубчатые электроды имеют прочный деревянный (обычно дубовый) сердечник и массивный наконечник из меди.
При работе по методу естественного поля в качестве приемных электродов применяются специальные неполяризующиеся электроды.
Неполяризующийся электрод (рис. 41) состоит из керамического корпуса 1 и пробки 4 с медным стержнем 3. Во внутреннюю часть корпуса заливается раствор медного купороса 2. Верхняя часть корпуса покрыта глазирующим слоем 6 и является изолятором, нижняя часть не глазируется и представляет собой пористый сосуд, через который осуществляется контакт медного стержня 3 (через раствор медного купороса) с землей. Пробка изготовляется из керамики, пластмассы или эбонита. Керамическая пробка глазируется. Внутри пробки сделано отверстие для медного стержня, верхняя часть которого заканчивается гнездом 5 для подсоединения провода. Гнездо и медный стержень имеют электрический контакт. Пробка обычно имеет нарезку и ввинчивается в корпус.

Южно-Предандийский бассейн находится в пределах Чили и Аргентины. Западное и южное складчатое обрамление бассейна представлено Патагонскими Кордильерами, сложенными домеловыми породами, верхнеюрскими эффузивами и меловыми, возможно, частично и палеогеновыми осадочными толщами. С севера бассейн ограничен Южно-Патагонским массивом, или массивом Десеадо. Восточный платформенный борт бассейна обрезан современной береговой линией Атлантического океана.

Фундамент бассейна сложен регионально развитыми мощными юрскими (до нижнемеловых?) эффузивами, перекрывающими кристаллические породы неясного возраста.

Осадочное выполнение бассейна сложено в основном нижнемеловыми (в меньшей мере также верхнемеловыми?) палеогеновыми и главным образом континентальными неогеновыми толщами.

На рис. 214 приводится сводный разрез средней и южной частей платформенного борта бассейна, в котором практически приурочена вся известная нефтегазоносность. На прилагаемом региональном профильном разрезе (рис. 215) верхноюрские слои не выделены, так как возраст их в ряде источников оспаривается.

К западу и юго-западу по направлению к осевой зоне резко асимметричного предгорного бассейна мощность осадочной толщи, в особенности меловой, значительно увеличивается.

Гомоклиналь платформенного борта бассейна осложнена рядом небольших брахиантиклиналей, очень спокойных по третичным слоям и несколько резко выраженных на глубине в меловых и в особенности юрских слоях.

В бассейне регионально нефтегазоносна юрская «базальная песчаная пачка» (именуемая также свитой Спрингхилл). Совершенно подчиненное значение имеет нефтеносность песчаников самых верхов туффитовой толщи. Кроме того, в самое последнее время установлена промышленная газоносность третичных отложений (эоценовые песчаники свиты Tpec Брасос, месторождение Наталес).

Практически вся известная промышленная нефтегазоносность приурочена к гомоклинали платформенного борта. Ряд небольших месторождений приурочен к упомянутым осложняющим его брахиантиклиналям. На них широко развиты литологически экранированные залежи, расположенные на крыльях поднятий. По крайней мере большая часть месторождений, видимо, группируется в зону нефтегазонакопления, связанную с выклиниванием на гомоклинали «базальной песчаной пачки». Месторождения, как правило, содержат и чисто газовые залежи; известен ряд газоконденсатных скоплений.

На складчатом борту известны лишь два недавно открытые месторождения, из которых одно газовое, на котором газоносны песчаники Tpec Брасос. С меловыми слоями здесь связан ряд нефтегазопроявлений в скважинах и многочисленные выходы газа.

Изучение опыта применения промывочных жидкостей показало, что в различных районах России и за рубежом к ним предъявляют совершенно различные требования. Так, при бурении девонских скважин в Татарии и Башкирии применяют воду, не считаясь с ее большой фильтрацией и отсутствием удерживающей способности. В Краснодарском крае считают недопустимым CHC выше 20—50 мгс/см2, а в районах Прикарпатья, наоборот, применяют глинистые растворы с неизмеримыми значениями статического напряжения сдвига. В Азербайджане для разбуривания глинистых пород применяют высокощелочные (обработанные УЩР) глинистые растворы, а на Украине — хлоркальциевые. Эти примеры показывают, что требования к промывочным жидкостям должны быть различны в зависимости от условий в скважинах.

При разработке требований к промывочным жидкостям следует исходить из необходимости решения следующих основных задач:

1) предупреждение или уменьшение осложнений;

2) обеспечение максимального дебита скважин;

3) достижение наиболее высоких показателей бурения.

В зависимости от наличия в разрезе скважин различных типов горных пород должны изменяться и требования, предъявляемые к промывочным жидкостям. Рассмотрим значение качества промывочных жидкостей при бурении в различных несцементированных рыхлых хорошо проницаемых породах. Устойчивость стенок скважин при бурении в таких породах достигается за счет глинизации, т. е. заполнения пористого пространства вблизи ствола скважины пастообразной глинистой массой и образования на стенках скважин тонкой и малопроницаемой глинистой корки. Промывочная жидкость в этих условиях должна иметь максимальную водоотдачу (фильтрацию), чтобы на стенках образовалась тонкая корка. Если несцементированная порода не содержит жидкости, то необходимо, чтобы в породу фильтровалось как можно меньше жидкости, так как фильтрат смачивает поверхности контакта между частицами породы, уменьшая коэффициент трения. Между тем трение между частицами в первую очередь способствует сохранению устойчивости рыхлых пород.

Вторым требованием, предъявляемым к промывочным жидкостям при бурении в рыхлых породах, является максимально возможное снижение удельного веса, чтобы обеспечить незначительное превышение гидростатического давления промывочной жидкости над пластовым (если породы насыщены жидкостью). Это необходимо для того, чтобы уменьшить количество жидкости, фильтрующейся в пласт под действием перепада давлений.

Предельное статическое напряжение сдвига промывочной жидкости должно быть достаточно высоким, чтобы в случае небольших осыпей порода не оседала на забой скважины. Необходимое минимальное значение CНC может быть получено из рассмотрения сил, действующих на частицу выбуренной породы, находящуюся в покоящейся промывочной жидкости, которая имеет предельное статическое напряжение сдвига, равное 0. Сила тяжести отдельной частицы, имеющей сферическую форму, равна 4/3 пr3(уп—у). Падению частиц препятствует сила, обусловленная предельным статическим напряжением сдвига и равная 4пr20. Приравнивая обе силы, получаем формулу для определения минимальной необходимой величины 0:

где d — диаметр частиц в см; уп — объемный вес пород в гс/см3; у — удельный вес промывочной жидкости в гс/см3, или

В частном случае, если у = 1,2 гс/см3, уп = 2,4 гс/см3

Легко доказать, что формулы (82—84) справедливы и при другой (не сферической) форме частиц.

Для удержания во взвешенном состоянии частиц утяжелителя диаметром 10в-2 см при удельном весе промывочной жидкости 1,8 гс/см3 минимально допустимое значение CHC равно

Если промывочная жидкость содержит пузырьки газа, то возникает задача определения максимально допустимого значения предельного статического напряжения сдвига из условия выделения пузырьков. Для установления зависимости между диаметром пузырька dп и 0 примем в формуле (81) d = dп; уп = 0.

Тогда получим

Знак минус в формуле (85) показывает, что усилие в данном случае направлено вверх. Переменив знак неравенства, получим.

Из формулы (86) можно определить минимальный диаметр всплывающих пузырьков

Расчеты по формуле (87) показывают, что даже при небольшом значении 0 = 10 мгс/см2 и у 1,5 гс/см3 всплывают только пузырьки газа, имеющие диаметр больше 0,4 мм, а при 0 = 100 мгс/см2 всплывают пузырьки газа, имеющие диаметр больше 4 мм.

В некоторых районах в качестве меры тиксотропии принимают отношение 010:01 (объединение Краснодарнефтегаз и др.), что совершенно неверно. Например, если взять отношение 010:01, то глинистый раствор с 01=20 мгс/см2, 010=40 мгс/см2 и глинистый раствор 01=100 мгс/см2, 010=200 мгс/см2 будут иметь одинаковую величину тиксотропии. На самом деле второй глинистый раствор имеет значительно большую тиксотропию, чем первый. Отсутствуют также указания о мере тиксотропии и у зарубежных авторов.

В качестве меры тиксотропии, в соответствии с определением этого реологического параметра, целесообразно принять скорость нарастания структуры в промывочной жидкости:

Высокая тиксотропии необходима для промывочных жидкостей, закачиваемых вместе с наполнителями в трещины для ликвидации поглощений, а также при консервации скважин. При нормальных условиях бурения необходимо стремиться, чтобы величина Tт не превышала 5 мгс/см2*мин. Оптимальное значение Тт = 1—2 мгс/см2*мин.

Химический состав фильтрата при бурении в несцементированных породах чаще всего не имеет существенного значения. Если же породы слабосцементированные, то наличие щелочи в фильтрате может привести к растворению цементирующего материала, т. е. к снижению устойчивости пород.

Рыхлые несцементированные породы (обычно песок, гравий), переходя в промывочную жидкость, вызывают повышение ее абразивности, что приводит к преждевременному износу деталей буровых насосов, турбобуров, долот и т. д. Поэтому очень важно хорошо очищать промывочные жидкости от песка с помощью гидроциклонов.

В 1914 г. вблизи города Виннипега новый элеватор при первой же загрузке зерном начал крениться на запад. Через 24 часа угол отклонения от вертикали достиг 26°50′.
Здание элеватора состояло из рабочей башни размерами в плане 21х19,8 м и высотой 54 м и силосного корпуса размерами в плане 23,1х58,5 м и высотой 30 м (65 силосов высотой по 27,6 м). Фундамент элеватора состоял из сплошной железобетонной обратной балочной плиты.
При повторном бурении было установлено, что под основанием элеватора на глубине 9—12 м залегала не твердая глина, как было определено вначале, а пластичная. Кроме того, в этой глине с восточной стороны оказалось значительно больше валунов, чем с западной.
При полной загрузке силосы получили значительную осадку, особенно с западной стороны. Сместившийся центр тяжести элеватора повлек за собой увеличение напряжения в грунте под его западной частью, что содействовало выпиранию грунта из-под фундамента. Осадка приостановилась, когда появилось обратное давление от образовавшегося высокого бугра выжатого грунта.
В результате крена фундаментная плита с западной стороны понизилась на 8,7 м, а с восточной поднялась на 1,5 м относительно первоначальной отметки. Кроме того, северная сторона здания понизилась на 1,2 м по сравнению с южной. Собственный вес здания составил 20 тыс. тс, а находившаяся в нем пшеница весила 22 тыс. т.
Выпрямление крена начали с поочередной проходки штолен под фундаментом и устройства в этих штольнях вертикальных колодцев — шахт — до скальных грунтов. Стенки колодцев наращивали снизу деревянным креплением. Каждый пройденный колодец набивали бетоном, создавая таким образом отдельные опоры, на которые в дальнейшем передавалась нагрузка от веса элеватора.
На первом этапе работы по бетонным столбам центрального ряда были уложены клетки из дубовых брусьев, плотно пригнанных к железобетонной плите основания дубовыми клиньями.
Поверх бетона всех остальных колодцев были установлены винтовые 50-тонные ручные домкраты, упиравшиеся вверху в плиту основания элеватора.
Этими домкратами здание элеватора повернули вокруг деревянных клеток, расположенных в средних колодцах. Когда угол наклона элеватора на запад уменьшился до 8°30′, работу домкратов временно приостановили. За ось вращения приняли соседний ряд фундаментных столбов, а на столбах центрального ряда клетки заменили домкратами.
Дальнейшее выпрямление крена элеватора с юга на запад произвели 420 домкратами. Сравнительно небольшой крен в направлении с юга на север не выпрямляли. В своем окончательном положении здание оказалось приблизительно на 4,2 м ниже первоначального уровня. После неполного выпрямления крена домкраты убрали, а гнезда, в которых они были установлены, забетонировали.
В результате крен выпрямили неполностью и элеватор остался ниже его первоначальных вертикальных отметок. Считаем, что поскольку подъем такого тяжелого монолитного сооружения производился не гидравлическими, а ручными винтовыми 50-тонными домкратами в ограниченных по размерам шахтах (значит применялись и ограниченные по размеру рычаги), то рабочим оказалось не под силу дальнейшее выпрямление способом подъема (без переката) осевшей стороны и тем более подъем всего элеватора.
Интересно сопоставить эту работу с проведенным советскими инженерами выпрямлением кренов Ермоловского элеватора вблизи г. Грозного и элеватора в г. Тарту.
Ермоловский элеватор был выпрямлен гидравлическими домкратами применением методики односторонних выпрямлений (северном и восточном), а не сразу пропорционально осадке над каждым домкратом. Способ одновременного выпрямления путем подъема всеми домкратами был впервые проверен при выпрямлении юго-восточного минарета медресе Улугбека (Самарканд).
Крен другого элеватора в Тарту составил 26°40′, что всего на 0°10′ меньше крена элеватора в Виннипеге. Советские инженеры благодаря применению гидравлических домкратов полностью выпрямили крен, подняли его до прежних вертикальных отметок и передвинули по горизонтали, установив элеватор на старое место — точно на сохранившиеся фундаменты.

В 1898 г. был передвинут на 100 м четырехквартирный двухэтажный кирпичный дом с размерами в плане 20х11,5 м. Здание расположено по Каланчевской ул. № 32/61 вблизи Ленинградского вокзального узла. Передвижка вызывалась необходимостью увеличения количества железнодорожных путей.
До передвижки сломали печи, сняли оконные переплеты и поставили в окнах деревянные диагонально расположенные раскосы. Стены от фундаментов отделили пилой, представляющей собой втрое скрученную проволоку. Под пробитые сквозь стены проемы завели накрест размещенные три ряда брусьев и рельсы; под последними установили винтовые ручные домкраты. Подъем здания производился по команде. Далее подвели накрест располагаемые два ряда брусьев, рельсы и катки. Для передвижки применили 14 толкающих домкратов и 6 тянущих лебедок. Вторые концы тросов от лебедок прикрепили к деревянным хомутам, охватывающим дом кольцом. Во время передвижки между одной торцовой и продольными стенами образовалась большая трещина, которую после передвижки заделали. Передвижка производилась по способу, подобно применяемому в США, под руководством известного проф. И.М. Федоровича.

Установочные приспособления. Бурение перфораторами с рук является утомительным процессом: бурильщику необходимо держать тяжелый перфоратор, прилагая довольно большое усилие; вибрация перфоратора оказывает вредное физиологическое влияние. Поэтому в настоящее время перфораторами вручную бурят шпуры, направленные главным образом вниз (например, в забоях шурфов или стволов шахт). Трудоемкость бурения горизонтальных и наклонных шпуров несколько снижается при бурении перфоратором, положенным на доску или поддерживаемым простейшим приспособлением — металлической раздвижной вилкой.
Более совершенным средством облегчения бурения ручными перфораторами являются пневмоподдержки (рис. 26). Пневмоподдержки представляют собой раздвижную телескопическую трубу, состоящую из пневматического цилиндра и штока с манжетами; цилиндр оборудован устройством для крепления перфоратора, шток — упором.
В настоящее время выпускаются унифицированные пневматические поддержки, пригодные для использования с различными перфораторами и отличающиеся друг от друга длиной (табл. 9).

Широко применяемыми установочными приспособлениями для колонковых электросверл и колонковых перфораторов являются винтовые распорные колонки (рис. 27).

Распорная колонка для электросверл состоит из двух сварных рам. Трубы верхней рамы телескопически вставляются в трубы нижней и укрепляются в нужном положении (в зависимости от высоты выработки) штырями. Верхняя рама снабжена винтовым устройством, с помощью которого колонка распирается в забое. На трубах нижней рамы имеются серьги, которые штырями можно фиксировать на разной высоте; к серьгам на цапфах подвешивается колонковое сверло (табл. 10).
Конструкция колонки позволяет бурить шпуры на разной высоте под разным углом встречи с поверхностью забоя в горизонтальной и вертикальной плоскостях (за счет поворота колонки вокруг вертикальной оси и поворота электросверла в цапфах).

Колонки для перфораторов (табл. 11) в отличие от колонок для электросверл проще по конструкции и имеют значительную прочность. Колонка состоит из трубы, на одном конце которой жестко укреплена опорная головка, а на другом имеются винтовое распорное устройство и опорная пята. На трубе с помощью разъемного хомута и болтов крепится трубчатый рукав (кронштейн), оборудованный седлом для установки податчика с перфоратором. Возможность перемещения и поворота рукава на стойке, седла на рукаве и поворота податчика в седле вокруг вертикальной оси позволяет бурить шпуры в забое в любом направлении без перестановки колонки (табл. 11).
К недостаткам распорных колонок следует отнести довольно большие затраты времени, необходимые на их установку и перестановку в забое выработки. Они в значительной степени сокращаются при использовании в качестве установочного оборудования так называемых манипуляторов (табл. 12).
Манипуляторы применяются при бурении шпуров в горизонтальных или слабонаклонных горных выработках с достаточно большой площадью поперечного сечения.

Манипулятором называется навесное установочное оборудование. Конструктивно манипулятор выполнен в виде трубчатого рычага, шарнирно соединенного с вертикальной колонкой, укрепляемой на погрузочной машине. Подъем и опускание стрелы манипулятора осуществляется в легких конструкциях вручную с помощью винтовой стяжки, в более тяжелых конструкциях — с помощью электропривода. На конце стрелы манипулятора на вертлюге монтируется или податчик с колонковым перфоратором, или колонковое электросверло.
Легкие манипуляторы навешиваются для бурения на погрузочную машину и снимаются с нее перед погрузкой. Нежелательные затраты времени на эти операции устранены в так называемых несъемных манипуляторах (рис. 28).
Отличительными особенностями несъемных манипуляторов является наличие электромеханического привода для подъема и опускания стрелы и шарнирная конструкция стрелы (после окончания бурения стрела складывается при помощи шарнирного устройства, что позволяет убирать породу, не снимая манипулятор с погрузочной машины).

Помимо манипуляторов для перфораторов и электросверл отечественные заводы выпускают комплексы навесного бурильного оборудования НБ-1п, НБ-1, НБ-3, предназначенные для установки их на погрузочные машины. Комплексы состоят из бурильных пневматических (БУ-1 или БГА-1) или электрических (ДЭС-4) машин, манипуляторов с гидравлическим приводом и крепежных устройств. Сечение выработок для использования навесного бурильного оборудования НБ-3 должно быть не менее 5,2 м2, а для НБ-1 и НБ-1п — не менее 8,8 м2.
На горных предприятиях в проходческих и очистных забоях для бурения шпуров применяются также буровые установки и буровые каретки.
Компрессоры. Для бурения шпуров пневматическими бурильными машинами необходим сжатый воздух. При производстве горных работ потребителями сжатого воздуха кроме бурильных машин являются механические грузчики, насосы и лебедки и другие машины. Для обеспечения горных работ сжатым воздухом на шахтах устраивают компрессорные станции, оборудованные стационарными поршневыми компрессорами или турбокомпрессорами.
На горноразведочных работах применяют в основном передвижные компрессорные установки, представляющие собой небольшие поршневые компрессоры с воздушным охлаждением, смонтированные вместе с воздухосборниками и приводами на двухосных тележках-прицепах (рис. 29).

Стационарные компрессорные установки сооружают около устья разведочной шахты или штольни только при значительных объемах горноразведочных работ. Оборудуют их поршневыми компрессорами небольшой производительности (редко более 20—30 м3/мин) с водяным охлаждением (табл. 13).
При сооружении стационарной компрессорной станции между компрессорами и воздухопроводной сетью устанавливают воздухосборники, необходимые для сглаживания колебаний давления воздуха, поступающего из поршневого компрессора. Кроме того, воздухосборник служит также аккумулятором сжатого воздуха и улавливает влагу и масло, находящиеся в воздухе. Воздухосборник представляет собой цилиндрический резервуар из листовой стали, снабженный предохранительным клапаном и манометром, двумя фланцами для присоединения трубопроводов, люком для осмотра и очистки и краном для спуска конденсата. Для более полной очистки воздуха от влаги и масла в воздушной сети устанавливают масловодоотделители — небольшие цилиндрические резервуары, в которых меняется направление потока воздуха, что способствует отделению жидких частиц. Воздухопроводная сеть монтируется из стальных труб — сварных или бесшовных, соединяемых муфтами на резьбе, сваркой или фланцами. В качестве запорных устройств применяют задвижки, вентили и краны. Выбор компрессора производят по необходимой производительности Q, определяя ее по суммарному расходу сжатого воздуха потребителями Q1 и потерям в результате утечек в воздухопроводе Q2, т. е.

где n — число однотипных потребителей воздуха;
q — расход сжатого воздуха потребителем, м3/мин;
K1 — коэффициент одновременности работы машин (принимается при двух и трех машинах равным 0,9; при четырех равным 0,85 и при пяти равным 0,82);
К2 — коэффициент изношенности машин (K2=1,1/1,5);
К3 — коэффициент, зависящий от превышения h места установки компрессора над уровнем моря (при h = 0/1000 м К3 = 1/1,13, при h = 2000 м K3 = 1,23 при h = 3000 м K3 = 1,32);
Q2 — утечки воздуха в воздухопроводе, принимаются равными 1,5 м3/мин на 1000 м трубопровода.
Для ориентировочного определения диаметра трубопровода может быть рекомендована следующая формула: d = 20√Q, мм. Для главной магистрали трубопровода используют трубы большого диаметра, на разветвлениях воздухопровода диаметр труб уменьшается. Пневматические машины соединяют с воздухоприводом резиновыми шлангами. Сжатый воздух от передвижных компрессорных установок к пневматическим машинам при небольших расстояниях может подаваться по шлангам без трубопроводов.
Оборудование для пылеподавления при бурении шпуров. Процесс бурения шпуров является основным источником пылеобразования в проходческом забое.
Наиболее распространенным средством пылеподавления при бурении является промывка. Расход воды при бурении должен составлять для ручных перфораторов и электросверл не менее 3 л/мин, для колонковых и телескопных перфораторов — не менее 5 л/мин и для бурильных машин вращательно-ударного действия — не менее 12 л/мин.
При перфораторном бурении шпуров с осевой промывкой давление воды должно быть на 0,5—1 кгс/см2 ниже давления сжатого воздуха. Для обеспечения бурильных машин водой в выработке прокладывают трубопровод или около забоя устанавливают бачок для воды, которую подают к бурильной машине сжатым воздухом (рис. 30).

Повышение пылеподавляющих свойств воды обеспечивается добавлением в нее поверхностно-активного вещества — смачивателя ДБ. При бурении шпуров с пылеотсосом в выработке вблизи забоя устанавливают пылеуловитель (см. рис. 30), соединенный пылепроводящим шлангом с перфоратором и подключенный к сети сжатого воздуха.
Пылеуловитель представляет собой металлический сосуд цилиндрической формы, оборудованный эжектором, работающим на сжатом воздухе и создающим разрежение в пылеуловителе, в результате чего в него через шланг засасывается пыль из шпура. Поток запыленного воздуха теряет в пылеуловителе скорость, крупные фракции пыли оседают на дно, тонкодисперсная пыль задерживается матерчатым фильтром, очищенный воздух выдается через эжектор в выработку.
В некоторых конструкциях пылеуловителей дополнительным средством осаждения пыли является ее коагуляция звукогенераторами, в других роль фильтра играет водный раствор поверхностно-активных веществ или воздушно-механическая пена.

По данным радиоизотопного анализа, возраст Земли составляет примерно 4,5 млрд лет. Окаменелостей, относящихся к раннему докембрию, не обнаружено, поэтому свидетельств существования жизни на планете в тот период нет. Жизнь зародилась 3,5 млрд лет назад, вероятно, в виде бактерий, затем океанических водорослей. Для позднего докембрия также обнаружено очень немного ископаемых.

Были найдены ископаемые остатки начала палеозойской эры (570 млн лет назад), свидетельствующие об огромном разнообразии океанических растений и животных того времени. В океане были почти все основные, известные нам в настоящее время виды животных, за исключением позвоночных. Однако на суше жизни не было. В течение ордовикского периода появились и первые позвоночные — рыбы, а в силуре растения и животные окончательно приспособились к жизни на суше. В течение пенсильванского периода обширные территории суши были мелководьем, где росли гигантские примитивные растения типа папоротников и хвощей. Из этих болотных отложений пенсильванского (каменноугольного) периода сформировались многие мировые угольные бассейны. В течение последнего периода палеозойской эры — пермского — климат был очень сухим и жарким, а суша представляла собой пустыню, В это время появились яйцекладущие пресмыкающиеся. В конце перми произошло самое крупное в истории Земли исчезновение (до 90%) растений и животных. Вообще, в течение всего геологического времени таких исчезновений было четыре, но это было самым крупным.

Мезозойская эра, начавшаяся около 248 млн лет назад, известна как эра рептилий. Эти животные, включая и динозавров, властвовали на планете и заполняли множество экологических ниш в течение более чем 150 млн лет. Большинство динозавров считают травоядными, но были и хищники. В этот период большие рептилии жили в море, остальные же летали по воздуху, имея размах крыльев более 50 фут. (16 м). В течение юрского периода (средний мезозой) появились млекопитающие и птицы. Они были малых размеров, поэтому в течение всей мезозойской эры господствовали рептилии.

В конце мезозоя (65 млн лет назад) в истории Земли произошло одно из самых полных и внезапных исчезновений жизни. Вымерли все динозавры, воздушные рептилии, большая часть водоплавающих рептилий и 75% растений и животных. Исчезновение примечательно, потому что рептилии до самого конца полностью доминировали в своей среде. Ho они погибли, и этот момент называется Великим исчезновением жизни,

Исчезновение связано с падением на Землю кометы или метеорита. Такое космическое тело имело, по меньшей мере, 16 км в диаметре и врезалось в поверхность земли, двигаясь со скоростью 160 тыс. км в час. В любой точке земли тонкий слой глин, разделяющий отложения мезозоя и кайнозоя, характеризуется необычайно высоким содержанием иридия (изотоп 121Ir). Этот редкий радиоактивный элемент найден также в большом количестве в метеоритах. У Карибских островов обнаружен наиболее массивный слой 121Ir, свидетельствующий о том, что столкновение произошло именно там. Около рыбацкой деревушки Чичулаб на Юкатанском полуострове есть кратер глубиной 1000 м, который в настоящее время заполнен отложениями (см. рис. 4.12). Его диаметр составляет 210 км, а возраст соответствует времени Великого исчезновения жизни.

В слое 121Ir часто встречается сажа, это подтверждает мнение, что поверхность земли охватил пожар, возникший в результате теплового воздействия после столкновения. Пыль и копоть, вызванные столкновением, поднялись в атмосферу и, вероятно, погрузили Землю на несколько месяцев в кромешную тьму. В Техасе и на других территориях имеются доказательства того, что воды Мексиканского залива поднялись в одну огромную волну, которая прокатилась по всей Северной Америке. Это сопровождалось выбросом большого количества диоксида серы, который смешался с водой и образовал серную кислоту, выпавшую на планете в виде кислотных дождей.

Некоторым видам млекопитающих удалось пережить Великое исчезновение жизни конца мезозойской эры. После того как конкуренция рептилий была устранена, млекопитающие расплодились, и кайнозой известен как эра млекопитающих. В течение кайнозоя эволюционировали и растения, став незаменимым источником пищи для животных. В позднем кайнозое — в течение эпохи плейстоцена, или ледникового периода, — климат был гораздо холоднее, чем сейчас. Обширные льды в километры толщиной покрывали приблизительно треть суши. Четыре раза в новой истории ледники продвигались по суше, но затем отступали. Последний ледник отступил лишь в конце плейстоцена — всего 10 тыс. лет назад.

Россыпные месторождения и проявления этого промышленного типа располагаются на площадях древних складчатых поясов протерозойского и рифейского возраста с развитием метаморфизованных терригенных пород различных ступеней регионального метаморфизма или в их обрамлении (Тиманский кряж, северное побережье Таймыра и др.). Крупнейшей в мировом масштабе провинцией развития россыпей данного типа являются Средний и Южный Тиман, лейкоксеновые и ильменит-лейкоксеновые россыпи которого, имеющие девонский возраст, подверглись интенсивному воздействию эпигенетических процессов, обусловленных присутствием углеводородов. На территории Тимана известно несколько перспективных площадей развития титановых россыпей (рис. 76,А), Все они стратиграфически привязаны к средне-верхнедевонскому уровню (на Северном Тимане также к нижнему карбону), а пространственно тяготеют к поднятиям допалеозойского фундамента. В пределах последних размывались ильменитоносные породы рифейского возраста, представленные тремя основными фациями: зеленых сланцев, эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой. Всего В пределах Тиманского кряжа насчитывается около семи таких площадей. Наиболее изученными и крупнейшими по запасам TiO2 россыпными месторождениями в осадочном платформенном чехле являются Ярегская лейкоксеновая нефтеносная россыпь в Ухтинском районе на Южном Тимане и Пижемская ильменит-лейкоксеновая ненефтеносная россыпь на Среднем Тимане.

Ярегская россыпь, находящаяся на территории Республики Коми, представляет собой образование, уникальное во многих отношениях. Это крупнейшее в мире россыпное месторождение титана. На сегодняшний день Ярегское месторождение заключает почти половину (49,2%) всех балансовых запасов титана России. Оно имеет своеобразный минеральный состав — ее главным и практически единственным промышленным минералом является лейкоксен. Важная особенность месторождения — пространственная и генетическая сопряженность с одноименным месторождением тяжелых нефтей. Причем титаноносные песчаники среднего-верхнего девона (эйфель-нижний фран) являются коллекторами нефтей и сопутствующих пластовых вод. Контуры промышленных запасов нефтяного месторождения и лейкоксеновой россыпи частично перекрываются. Ближайшим аналогом Ярегского месторождения служат нефтеносные россыпи района Атабаска в Канаде, но значительно меньшие по масштабу.

Месторождение расположено на восточном склоне Южного Тимана (Тиманского кряжа), в тектоническом отношении представляющего собой область тектоно-магматической активизации байкальских структур, произошедшей на рубеже венда-кембрия, с последующим инверсионным воздыманием в эпоху герцинского тектоногенза. Район самого месторождения находится в центральной части крупной (длиной 690 км и шириной 200 км) Ухтинской брахиантиклинали, сформированной на месте Верхне-Ижемской нижне-среднедевонской наложенной впадины. От осевой зоны Тимана, где обнажаются древнейшие рифейские породы, Ухтинская брахиантиклиналь отделена системой внутренних впадин, образовавшихся на месте поднятий фундамента.

В строении района принимают участие породы двух структурных ярусов (см.рис. 76,Б). Нижний структурный ярус образован породами рифейского возраста и состоит из двух подэтажей, разделенных угловым несогласием. В пределах Ухтинской антиклинали нижний из них представлен свитой крутопадающих темно-серых сланцев с прослоями кварцитов и признаками размыва в верхней части, а верхний — более полого залегающими кварцитами и конгломератами воднинской свиты с характерной галькой голубого кварца и перекрывающих их темно-серыми, черными ильменитсодержащими сланцами ярегской свиты, которые и являются основными источниками титановых минералов, а также, по-видимому, монацита (куларита) в девонских россыпях. По степени метаморфизма эти породы отвечают относительно высокой ступени метаморфизма (биотит-хлоритовая субфация зеленых сланцев), что и обуславливает присутствие в них, особенно в графитизированных разностях, ильменита и сфена, дающих начало титановой минерализации в девонских породах.

Породы рифейского складчатого основания местами прорваны гранитоидами. С этапом тектоно-магматической активизации связаны также проявления карбонатитов, сопровождаемых полями щелочных метасоматитов с редкометалльно-редкоземельной минерализацией (абсолютный возраст около 600 млн лет). Палеозойский магматизм представлен додевонскими кимберлитами, а также входящими с состав верхнего структурного яруса локально развитыми образованиями трапповой формации (базальтами, диабазами и туффитами) нижнефранского возраста. На участке Ярегского месторождения последние располагаются внутри границ продуктивного нефтеносного пласта.

Породы рифейского складчатого основания, в том числе ильменито- и сфеноносные сланцы подверглись в досреднедевонское время интенсивному выветриванию латеритного типа, что способствовало дальнейшему высвобождению россыпеобразующих минералов и переотложению их в россыпи.

Литологический состав средне-верхнедевонских отложений Ухтинской антиклинали отражает их принадлежность к олигомиктовой терригенной формации наложенных впадин. В основании разреза залегает толща базальных песчано-глинистых отложений (бийские слои эйфельского возраста), на которые с размывом ложатся обогащенные лейкоксеном полимиктовые асфальтитоносные и нефтеносные конгломераты, гравелиты и песчаники живетского-низов нижнефранского ярусов, разделенные пачкой маноминеральных кварцевых мелкозернистых песчаников в прослоями аргиллита (рис. 77). Они заключают основной пласт россыпи. От вышележащего пласта он отделяется (в направлении снизу вверх) пачкой аргиллитов, пластовой залежью базальтов и туффитов. Верхний (второй) пласт приурочен к толще серых глин с прослоями битуминозных и нефтенасыщенных мелко- и среднезернистых мономинеральных кварцевых песчаников, обогащенных лейкоксеном. В основании пласта залегают аргиллиты; наиболее обогащены лейкоксеном мелкогалечные разности- Указанные осадки формировались в прибрежной зоне мелководного бассейна; снос материала происходил с суши, располагавшейся западнее. Сами осадки в литодинамическом отношении отвечают волновой и волно-прибойной зонам.

Первые сведения о титановой (лейкоксеновой) минерализации Ярегского нефтяного месторождения относятся к 1939 г. и были получены при изучении вещественного состава I, II и III нефтеносных пластов, а в 1941-42 г. В.А. Калюжным были выделены два горизонта нефтенасыщенных россыпей титана — в отложениях III нефтяного пласта. В 1956-60 гг. в результате детального изучения месторождения сложилось представление об Южном Тимане как о новой провинции ископаемых титановых россыпей. Было установлено, что наиболее богатые промышленные россыпи приурочены к базальным горизонтам живетского, а на востоке верхнеэйфельского возраста, залегающим непосредственно на размытой поверхности фундамента. Именно эти слои заключают и III продуктивный нефтеносный горизонт, мощностью до 106 м, который является одним из главных коллекторов нефти и газа во всей Тимано-Печорской провинции.

В целом Ярегское россыпное месторождение лейкоксена представляет собой многоярусную метаморфизованную россыпь прибрежно-морского генезиса, залегающую на глубинах 150-280 м от современной поверхности, с чрезвычайно высокими содержаниями лейкоксена — до 40% в отдельных горизонтах. Рудоносная залежь имеет протяженность 19 км при ширине 3-5 км.

В пределах месторождения в разрезе различаются три самостоятельных рудоносных пласта, называемые соответственно Нижняя, Средняя и Верхняя россыпи. Нижний пласт мощностью до 45 м сложен лейкоксен-кварцевыми песчаниками и заключает Нижнюю россыпь. Прослои аргиллитов и алевролитов встречаются в ее составе преимущественно в основании либо в верхах разреза, который венчается так называемыми «надрудными алевролитами» мощностью до 10 м. Средняя пачка мощностью до 65 м сложена кварцевыми мелко- и среднезернистыми песчаниками, практически безрудными; местами они приобретают разнозернистый характер и обогащены лейкоксеном (Средняя россыпь); прослои аргиллитов преобладают в средней части пачки. В кровле нижнего, III нефтеносного пласта залегает пачка грубозернистых полимиктовых песчаников, неравномерно обогащенных лейкоксеном (Верхняя россыпь).

Вся описанная толща на участке Ярегского месторождения перекрыта аргиллитами (т.н. надпластовыми аргиллитами) мощностью 10 м, туфогенной толщей мощностью 40-60 м с пластовыми телами диабазов и базальтов и нижнефранскими глинами мощностью более 100 м с маломощными нефтеносными пластами IIa и I. Все они не содержат титановой минерализации. Выше по разрезу и на флангах структуры развиты терригенно-карбонатные породы франского возраста, а за пределами района, на крыльях складки — фаменские, каменноугольные и пермские известняки с прослоями глин, уходящие под юрские пески. Мощность чехла четвертичных отложений колеблется от 2 до 80 м.

Все балансовые запасы месторождения приурочены к Нижней россыпи. Она представляет собой мощную пологозалегающую (угол 15°) залежь с равномерным оруденением и относится по Классификации ГКЗ к I группе месторождений по сложности строения. При средней мощности россыпи около 14 м, средняя мощность балансовых руд составляет 13 м.

Средняя россыпь сохранилась в пределах месторождения в виде крупной линзы мощностью от 0 до 13.4 м (средняя 3.48 м) только в южной части месторождения. Верхняя россыпь, имеющая среднюю мощность около 3 м, залегает непосредственно на Средней. Обе они относятся ко II группе месторождений Классификации ГКЗ и играют незначительную роль в общих запасах титана.

Руды Нижней и Средней россыпей существенно олигомиктовые лейкоксен-кварцевые, Верхней — полимиктовые, с примесью дресвы и обломков метаморфических сланцев и с большим содержанием сидерита. Из тяжелых минералов в Нижней россыпи присутствуют также циркон (менее 1% концентрата), золото (0.5-29 мг/т), титановые минералы — анатаз, ильменит, рутил, брукит, сфен, а также сидерит (1-2%), пирит, магнетит, турмалин, ставролит, хлорит, битумы.

Главный минерал россыпи — лейкоксен представляет собой рутил-анатаэовую матрицу, густо импрегнированную тончайшими, микродисперсными включениями кремнезема. Встречаются также рутилизированные, брукитовые и рутил-брукитовые псевдоморфозы (рис.78). Лейкоксен содержит (%): TiO2 — от 50 до 65, SiO2 — до 50, Fe2O3 — около 12, Al2O3 — в среднем 3.4, CaO — 0.3, ZrO2 — 0,03-0.06, S — 0.15, TR — 0.04-0.07, Nb, Cr, Р.

Проблемой формирования уникального минерального состава Ярегской россыпи детально занимался В.А. Калюжный, который показал, что мономинеральный лейкоксеновый характер ее титановой минерализации есть результат специфического эпигенетического преобразования исходных титановых минералов из метапелитов рифейского возраста — в различной мере лейкоксенизированного ильменита и сфена в специфической водно-газо-нефтяной среде, сформировавшейся с момента возникновения газо-нефтяых залежей и сопутствующих им вод, предположительно в конце перми- начале триаса. Начиная с этого периода, как указывает В.А. Калюжный, в нефтеносных россыпных месторождениях сложились оптимальные окислительно-восстановительные условия для процессов изменения железистых титанатов и их превращения в псевдоморфозы лейкоксена. Факторами этого процесса явились флюиды органических и неорганических кислот, растворенные в водах и находящиеся в виде окклюзии в нефти, а также литостатическое давление и геотермический градиент. При этом устанавливается важный факт: нефть-гидрогенные (асфальтитоносные, залегающие на глубине более 600 м, и нефтенасыщенные — на глубинах 130-180 м и более) россыпи являются лейкоксеновыми, в то время как одновозрстные им, но ненефтеносные россыпи, лежащие вне структурных коллекторов, имеют ильменит-лейкоксеновый состав.

В целом рудные пески Ярегского месторождения отличаются наиболее высокими по сравнению с другими россыпными месторождениями содержаниями TiO2; они в 3-5 раза выше, чем в комплексных титано-циркониевых или в мономинеральных ильменитовых россыпях. По содержанию диоксида титана в пределах балансового контура месторождения различаются три типа руд.

А — богатые (11-14, до 19% TiO2), с крупным и мелким лейкоксеном, с низким содержанием сидерита (1-2% FeO), грубо- и разнозернистые, неглинистые.

Б — относительно богатые (9-11% TiO2), с крупным и мелким лейкоксеном, с переменным содержанием сидерита, разнозернистые, местами мелкозернистые.

В — относительно бедные (7-9% TiO2), с мелким лейкоксеном, с сидеритом, мелко- и тонкозернистые, более глинистые.

Как указывалось выше, Ярегская россыпь относится к числу крупнейших титановых россыпных месторождений мира. Суммарные подсчитанные и утвержденные запасы диоксида титана в ней при среднем содержании около 11% составляют десятки млн т, причем основные балансовые запасы TiO2 заключены в нефтеносных песках Нижней россыпи с содержанием нефти более 5% (среднее — 8.7%).

Запасы этого месторождения способны обеспечить работу горно-обогатительного предприятия на десятки лет при производительности многие миллионы тонн руды в год. Развитие предприятия однако сдерживается сложными горно-техническими (наличием зон трещиноватости и многих водоносных горизонтов, присутствие рудничного газа, склонностью нефтеносной руды к самовозгоранию и пр.). До настоящего времени ведется только опытная добыча руд шахтным способом из нефтеносного пласта на уровне 0.5-0.7 млн т/год при проектной добыче около 4 млн т/год.

Главная же проблема освоения Ярегского россыпного месторождения связана с технологическими трудностями, причем не столько получения кондиционного лейкоксенового концентрата, сколько его дальнейшей переработки для получения готовой титановой продукции. Пески представляют собой нетрадиционный вид титанового сырья как в силу своей нефтеносности и платности, что определяет специальные методы их добычи, так и из-за тесного срастания в зернах лейкоксена оксидов титана с кремнистым веществом.

На сегодняшний день технологическая схема обогащения включает дробление и тонкое измельчение руд, флотацию с полученим коллективного нефте-титанового концентрата, с последующим отжигом нефти, который предполагается заменить экстракцией нефти легкими углеводородами. Извлечение диоксида титана во флотационный концентрат составляет 76-85%. Последний содержит (%): TiO2 — 43-53, SiO2 — 34-48, Fe2O3 — 2-5, CaO — 0.1-0.2, MgO — 0.3-0.5, MnO — 0.02-0.05, P2O5 — 0,1-0.3; во флотоконцентрате накапливается также циркон, присутствуют РЗЭ, Ta, Nb, Zr, V. Из -за описанных выше свойств лейкоксена механическими методами снизить содержание кремнезема до уровня ниже 30% не удается, что и является одним из главных препятствий для его переработки по известным технологиям, Высокие содержания кремнезема во флотоконцентрате делают его неприемлемым для плавки на шлак, трудность вскрытия лейкоксена — для сернокислотной переработки, а низкие содержания железа — для получения искусственного рутила.

АО «Яреганефть» и АО «Комититан» разработали технологию использования получаемого после отжига нефти продукта для производства кремнисто-титанового пигмента. Путем хлорирования флотационного концентрата возможно также получение тетрахлорида титана и кремния. Кроме того, в лабораторных установках апробирован также метод автоклавной плавки с получением «богатого» автоклавного продукта с содержанием TiO2 78-82% (используемого для получения пигментного диоксида титана), автоклавного шлака с содержанием TiO2 до 45% (для получения керамики) и попутно получаемого метасиликата Na (жидкого стекла). После кислотной обработки первого из них получен продукт с содержанием TiO2 95%, не уступающий по своим качествам искусственному рутилу и называемый на Яреге «рутилином». Установлено также, что редкие земли, Ta и Nb накапливаются в продуктах химико-металлургического передела лейкоксенового концентрата, а Be, изначально присутствующий в растительном веществе, — в пенном продукте флотации.

Тем не менее, перспективы создания здесь основной рудной базы титана России расцениваются пака отрицательно, Зто подтвердил и ряд иностранных фирм, знакомившихся с этим объектом («Дюпон», «Би-Эйч-Пи» и др.). К тому же отсутствуют достоверные сведения о радиоактивности концентратов, есть данные об их токсичности.

Подтверждением гипотезы В.А. Калюжного о парагенетической связи лейкоксеновой минерализации с наложенной нефтеносностью пласта, является присутствие в пределах провинции одновозрастных лейкоксен-ильменитовых ненефтеносных россыпей (например, Умбо-Пижемского района). Одна из них Пижемская россыпь была открыта в 1960 г. Продуктивные отложения россыпи залегают непосредственно на ожелезненных ильменит-и лейкоксенсодержащих рифейских сланцах. Их разрез начинается слабоожелезненными конгломератами мощностью более 1 м, выше по разрезу сменяющимися Чередованием слабоожелезненных и сероцветных песчаников мощностью около 5 м, на которые с размывом ложатся мелкогалечные конгломераты, вновь переходящие вверх по разрезу в песчаники (в сумме 7.7 м), а затем в переслаивание полимиктовых гравелитов и кварцевых косослоистых песчаников с прослоями алевролита (16.4 м). Венчает разрез пачка косослоистых песчаников олигомиктового состава (3.1 м) и алевролиты. Рудоносными являются грубозернистые кварцевые песчаники, гравелиты и конгломераты. Все они обладают текстурами, свидетельствующими об их образовании в зоне пляжа. Суммарные содержания титановых минералов, в основном концентрирующихся в классе -0.25+0.1 мм, составляют десятки — первую сотню кг/г3. Они представлены ильменитом (около 50%), лейкоксенизированным ильменитом (25-30%) и псевдоморфозами лейкоксена (15-20%). Последние содержат от 7 до 25% включений, как правила, образованных кварцем, реже серицитоподобной слюдой. Умбо-Пижемские титановые россыпи не изучены детально, однако суммарные ресурсы диоксида титана в них оцениваются, согласно экспертным оценкам, как соизмеримые с запасами Ярегского месторождения.

Кроме описанных двух площадей, в пределах провинции известны и другие перспективные площади с развитием средне-верхнедевонских ильменит-лейкоксеновых (не содержащих нефти) россыпей: в пределах Порожской структуры в 30-35 км севернее г.Ухты, в области Нинья-Варыкской структуры, в 40 км юго-западнее г.Ухты, а также верхнедевонских-нижнекарбоновых россыпей на Северном Тимане (россыпи Сувойная фаменского и Пембой визейского возраста). Характерно, что россыпи Северного Тимана не являются титановыми в строгом смысле слова; это типичные комплексные ПМР с характерной полиминеральной ассоциацией циркон-ставролит-ильменитового типа с примесью золота.

Наиболее характерными особенностями порошковых сталей полученных методом прессования и спекания поликомпонентных шихт, являются пористость и химическая неоднородность, в связи с чем авторами проведено исследование влияния этих факторов на процессы отпуска порошковых сталей, являющегося одной из основных операций термической обработки. Исследование проводили на сталях ЖГр1,3 и ЖГр1Г1. Для приготовления шихты использовали порошки железа марки ПЖ2М3, отожженного при 800 °C в течение двух часов в атмосфере осушенного водорода, графита марки Cl и марганца марки МР-00. Образцы стали ЖГр1,3 с относительной плотностью 76-90 % получали путем прессования шихты при давлении 300-800 МПа и спекания при температуре 1150 °С. Часть образцов, спрессованных при давлении 800 МПа, отжигали при 800 °С, повторно прессовали при давлении 800 МПа и окончательно спекали при 1150 °C в течение двух часов.

Для достижения разной степени химической неоднородности образцы стали ЖГр1Г1 после двукратного прессования при давлении 800 МПа с промежуточным отжигом спекали при температуре 1200 С в течение 0,5 и 7 ч.

Спеченные образцы закаливали от температуры 810 °С (ЖГр1,3) и 830 °C (ЖГр1Г1) в воду и отпускали в интервале температур 100-600 С с изотермической выдержкой 2 ч при каждой температуре. Для уменьшения окисления и обезуглероживания образцы при закалке и отпуске нагревали в засыпке из отработанного карбюризатора.

Исследования показали, что в более пористых образцах распад мартенсита идет активнее, что отражается в уменьшении степени его тетрагональности. Так, если в закаленных образцах стали ЖГр1,3 независимо от плотности содержится порядка 0,75 % С, то после отпуска при 100 °С в образцах с относительной плотностью 90 % содержание углерода в мартенсите уменьшилось до 0,55 %, а в образцах с относительной плотностью 82 и 76 % соответственно до 0,48 и 0,25 %.

Активизация распада мартенсита по мере увеличения пористости, очевидно, объясняется созданием более благоприятных условий для диффузии атомов углерода в дефектной пористой структуре, имеющей избыток свободной энергии за счет более развитой поверхности и большего уровня искажений кристаллической решетки. Как видно из рис. 119, повышение температуры отпуска приводит к росту областей когерентного рассеяния и релаксации напряжений второго рода. Однако при одних и тех же температурах отпуска, чем выше пористость образцов, тем дисперснее области когерентного рассеяния и выше уровень напряжений второго рода.

Дилатометрические исследования показали, что по мере увеличения пористости наблюдается смещение температурных интервалов четырех превращений при отпуске в область более низких температур.

Это свидетельствует об активизации распада мартенсита, а также всех остальных процессов, происходящих при отпуске, под влиянием пористости. Так, если при пористости 10 % интервалы четырех превращений при отпуске составляют: первое превращение — 120-190 С, второе — 190-290 °С; третье — 290-340 °С; четвертое — 340-710 °С, то при пористости 24 % соответственно 110-170, 170-280, 280-330 и 330-685 °С.

Увеличение длительности спекания образцов стали ЖГр1Г1 при температуре 1200 С с 0,5 до 7 ч приводит к повышению однородности распределения марганца, что находит отражение в снижении коэффициента вариации концентрации (КВК), определенного по методике, с 84 до 34 соответственно (у литых сталей KBK легирующих элементов обычно составляет 3-8). При этом микроструктура спеченной стали становится более однородной. Закалка спеченных образцов дает троостомартенситную структуру, причем на спеченных в течение 7 ч образцах она более однородная и дисперсная (рис. 120). Имеются крупные трооститные иглы и цементитные включения, встречаются участки разной травимости. у таких образцов отпуск обеспечивает формирование дисперсной, однородной структуры.

В табл. 77 приведены данные рентгенографического определения количества остаточного аустенита в стали ЖГр1Г1 после закалки и низкого отпуска. Повышение химической однородности в образцах стали, спеченных в течение 1 ч, приводит к росту устойчивости аустенита и к некоторому увеличению его количества как после закалки, так и низкого отпуска по сравнению с образцами, спеченными в течение 0,5 ч.

Химическая неоднородность, характерная для порошковых сталей, полученных из поликомпонентных шихт, оказывает влияние и на тонкую структуру закаленных и отпущенных образцов. Как видно из рис. 121, до 400 °С уровень микронапряжения приблизительно одинаков для образцов стали ЖГр1Г1, спеченных в разное время. При более высоких температурах отпуска снятие напряжений происходит быстрее в образцах, спеченных в течение 7 ч, в то время как в образцах, спеченных в течение 0,5 ч, напряжения снимаются только после отпуска при 600 °С. Наличие микрообластей с повышенным и пониженным содержанием марганца, по-видимому, является фактором, способствующим закреплению дислокаций и препятствующих их перемещению. С ростом химической неоднородности количество таких участков увеличивается, что затрудняет релаксацию напряжений и требует для этого более высокую температуру отпуска. Этому же, вероятно, способствует и более высокая структурная неоднородность стали. Очевидно, именно поэтому области когерентного рассеяния растут медленнее в образцах химически менее однородных (рис. 121).

Увеличение химической неоднородности распределения марганца приводит к некоторому ускорению распада мартенсита при изотермическом отпуске при 100 °С, как следует из анализа дилатограмм (рис. 122). Если у образца, спеченного в течение 7 ч, уменьшение длины начинается приблизительно через 3 мин после начала изотермической выдержки, то у образца, спеченного в течение 0,5 ч, уменьшение длины начинается на первых же секундах выдержки. Однако через 40 мин дилатометрические кривые совпадают и дальнейший распад идет одинаково. Являясь центрами гетерогенного зарождения новой фазы, участки концентрационной микронеоднородности, по-видимому, способствуют увеличению количества очагов начала распада мартенсита. Это и приводит к ускорению распада мартенсита в химически менее однородной стали.

Механические свойства порошковой стали ЖГр1Г1 в зависимости от температуры отпуска и химической неоднородности представлены на рис. 123. Видно, что твердость выше у более однородной стали как после закалки, так и после всех режимов отпуска. Это находится в соответствии с металлографическим анализом, согласно которому структура стали, спеченной в течение 7 ч, более однородна и дисперсна.

Прочность на растяжение по мере повышения температуры отпуска растет, достигает максимального значения и затем уменьшается. Такая зависимость является характерной для порошковых сталей, полученных из поликомпонентных шихт. Более высокий уровень концентрационной неоднородности стали, спеченной при 1200 °С в течение 0,5 ч, затрудняет релаксацию напряжений и сохраняет их до более высоких температур по сравнению со сталью, спеченной в течение 7 ч. По этой причине, по-видимому, и происходит смещение максимального значения прочности в сторону более высоких температур отпуска, а также повышение прочности в максимуме.

В процессе отпуска по мере повышения температуры происходит рост ударной вязкости вследствие распада мартенсита, снятия напряжений и коагуляции карбидов. Повышение химической неоднородности, препятствуя снятию напряжений, замедляет рост ударной вязкости.