Санкт-Петербургский горный университет, г. Санкт-Петербург, РФ:

Юнгмейстер Д. А., профессор, д-р техн. наук, iungmeister@yandex.ru

Королев Р. И., аспирант, rom8592009@yandex.ru

АО «Южморгеология», г. Геленджик, РФ:

Пономарева И. Н., зам. главного геолога, IrinaP875@mail.ru

Круглякова М. В., директор научно-аналитического центра, kruglyakovamari@gmail.com

Рассмотрены особенности глубоководной добычи железомарганцевых конкреций (ЖМК) и кобальтоносных железомарганцевых корок (КМК) на разведочных участках. Изучен процесс разрушения КМК ударом и резанием с выделением требуемой ударной нагрузки и осевого усилия резания для реализации рудоподготовки при комбинированной схеме сбора. Представлена концепция разработки ЖМК и КМК со сборщиком шагающего типа. Рассмотрены возможные схемы сбора КМК исполнительным органом грейферного типа со встроенным ударником, который осуществляет рудоподготовку. Проанализированы два компоновочных варианта применения ударника и последовательности сбора: ударник встроен по оси ковша или в его челюсти. Эффективность использования последнего варианта состоит в контролируемом заглублении с совершаемыми ударными импульсами и захватом откалывающихся кусков КМК при смыкании челюстей.

1. Sharma R. Deep-sea mining: current status and future considerations // Deep-sea mining. Resource potential, technical and environmental considera-tions. Cham: Springer, 2017. Р. 3–21.
2. Tetsuo Ya. Fundamental geotechnical consideration for design of deep-sea mining systems // Deep-sea mining. Resource potential, technical and environmental considerations. Cham: Springer, 2017. P. 259–295.
3. Hein J. R., Koschinsky A. Deep-ocean ferromanganese crusts and nodules // Treatise on geochemistry. 2nd ed. 2014. Vol. 13. P. 273–291.
4. Shulga N. A. Characteristics of alkanes in ferromanganese nodules of the Clarion–Clipperton fracture zone // Oceanology. 2018. Vol. 58, No. 5. P. 672–678.
5. Liu C., Massey M. S., Latta D. E., Xia Y., Li F., Gao T., Hua J. Fe(II)-induced transformation of iron minerals in soil ferromanganese nodules // Chemical Geology. 2021. Vol. 559. DOI: 10.1016/J.CHEMGEO.2020.119901.
6. Мельников М. Е. Кобальтоносные марганцевые корки подводных гор океана. Современное состояние проблемы // VII Всероссийское литологическое совещание «Осадочные бассейны, седиментационные и постседиментационные процессы в геологической истории». 2013. Т. 2. С. 264–268.
7. Мельников М. Е., Плетнев С. П. Возраст и условия формирования кобальтоносных марганцевых корок на гайотах Магеллановых гор // Литология и полезные ископаемые. 2013. № 1. С. 3–16.
8. Halbach P. E., Jahn A., Cherkashov G. Marine Co-rich ferromanganese crust deposits: description and formation, occurrences and distribution, estimated world-wide resources // Deep-sea mining. Resource potential, technical and environmental considerations. Cham: Springer, 2017. P. 65–138.
9. Константинова Н. П., Кузнецов В. Ю., Черкашев Г. А., Новиков Г. В., Богданова О. Ю., и др. Железомарганцевые корки поднятия Менделеева: особенности состава и формирования // Арктика: экология и экономика. 2016. № 3. С. 16–28.
10. Ishiguro S., Masuda M., Komatsu M., Yamaji N., Kawano S. Development of the pilot system for test of excavating and ore lifting of seafloor polymetallic sulfides // Mitsubishi Heavy Industries Technical Review. 2018. Vol. 55, No. 3. P. 1–7.
11. Sudarikov S., Narkevsky E., Petrov V. Identification of two new hydrothermal fields and sulfide deposits on the midatlantic ridge as a result of the combined use of exploration methods: Methane detection, water column chemistry, ore sample analysis, and camera surveys // Minerals. 2021. Vol. 11, Iss. 7. DOI: 10.3390/min11070726.
12. Коршунов В. А., Петров Д. Н., Ястребова К. Н. Расчетный метод построения паспорта прочности горной породы по результатам испытаний образцов сферическими инденторами // Сб. трудов конференции «Инновационные направления в проектировании горнодобывающих предприятий». 2017. C. 256–265.
13. Павлович А. А., Коршунов В. А., Бажуков А. А., Мельников Н. Я. Оценка прочности массива горных пород при разработке месторождений открытым способом // Записки Горного института. 2019. Т. 239. С. 502–509.
14. Korshunov V. A., Solomoychenko D. A., Bazhukov A. A. Strength estimation of fractured rock using compression - a specimen with spherical indenters // Geomechanics and Geodynamics of Rock Masses. London, UK: Taylor & Francis Group, 2018. Vol. 1. P. 299–306.

15. Otsuka K., Ouchi K. An application of ocean mining technology: deep ocean water utilization // Deep-sea mining. Resource potential, technical and environmental considerations. Cham: Springer, 2017. P. 345–361.
16. Atmanand M. A., Ramadass G. A. Concepts of deep-sea mining technologies // Deep-sea mining. Resource potential, technical and environmental considerations. Cham: Springer, 2017. P. 205–341.
17. Garrigue C., Clapham P. J., Geyer Y., Kennedy A. S., Zerbeni A. N. Satellite tracking reveals novel migratory patterns and the importance of seamounts for endangered South Pacific humpback whales // Royal Society Open Science. 2015. Vol. 2, Iss. 11. DOI: 10.1098/rsos.150489.
18. Gollner S., Kaiser S., Menzel L., Jones D. O. B., Brown A., Mestre N. C., et al. Resilience of benthic deep-sea fauna to mining activities // Marine Environmental Research. 2017. Vol. 129. P. 76–101.
19. Serzhan S. L. Determining the rational immersion depth of a mining complex capsule for underwater mining of ferromanganese nodules // Procedia Engineering. 2016. Vol. 150. P. 924–929.
20. Serzhan S. L., Trufanova I. S., Malevannyi D. V. Substantiation of the draghead application as a mining unit in conditions of solid minerals deep-sea mining // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 272, Iss. 2. DOI: 10.1088/1755-1315/272/2/022048.
21. Каширский А. С., Дробаденко В. П., Вильмис А. Л., Луконина О. А. Новая технология крупнообъемного опробования твердых полезных ископаемых месторождений дна морей и океанов // Недропользование XXI век. 2018. № 2. С. 36–42.
22. Lipton I., Gleeson E., Munro P. Preliminary economic assessment of the Solwara project, Bismark sea, PNG. Technical Report compiled under NI 43-101. Nautilus Minerals Niugini Ltd, 2018. 274 p.
23. Юнгмейстер Д. А., Смирнов Д. В., Вержанский А. П., Исаев А. И. Машины и оборудование для добычи железомарганцевых конкреций. СПб.: Политехника-сервис, 2015. 135 с.
24. Iungmeister D. A., Korolev R. I., Serzhan S. L., Isaev A. I., Borodkin E. O. Materials of devices and equipment for deepsea mining of manganese resources // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1582. DOI: 10.1088/1742-6596/1582/1/012098.
25. Пат. RU 186415 U1 Российская Федерация. МПК E21C 50/02, E02F 3/88. Придонное добычное устройство для сбора железомарганцевых конкреций со дна морей / Юнгмейстер Д. А., Исаев А. П., Сержан С. Л. № 2018124404, заявл. 03.07.2018; опубл. 21.01.2019, Бюл. № 3.
26. Пат. RU 193043 U1 Российская Федерация. МПК E21C 50/00, E02F 3/88. Устройство для сбора железомарганцевых конкреций со дна морей / Юнгмейстер Д. А., Исаев А. П., Сержан С. Л., Королев Р. И., Бородкин Э. О. № 2019124412, заявл. 29.07.2019; опубл. 11.10.2019, Бюл. № 29.
27. Пат. RU 203596 U1 Российская Федерация. МПК E21C 50/00, E02F 3/413. Устройство для сбора кобальто-марганцевых корок со дна морей / Юнгмейстер Д. А., Королев Р. И., Сержан С. Л., Уразбахтин Р. Ю. № 2021103823, заявл. 16.02.2021; опубл. 13.04.2021, Бюл. № 11.
28. Romanova V. S., Gabov V. V. The effect of combined loads on the destruction of rocks with a granular structure // Materials Science Forum. 2021. Vol. 1022. P. 1–6.