Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время горные породы, которые могли бы быть использованы в будущем, размещаются в отвалах. Хотя зачастую отвалы именуются техногенными месторождениями, из них практически невозможно извлечь полезный компонент, так как нет технологий для определения его содержания и размещения в теле насыпи, сформированной бессистемным образом. Целенаправленное размещение горных пород в насыпи с ведением соответствующей документации позволяет создавать залежи с известными параметрами полезного компонента. Такие работы, отличающиеся от отвалообразования системным подходом и получаемой в итоге насыпью с известными параметрами, называются складированием. Формирование склада с ведением специального паспорта склада позволяет создавать перспективные для разработки в будущем техногенные месторождения с известными и задокументированными параметрами.
Значительные объемы вывозимых в отвалы горных пород целесообразно селективно складировать для сохранения в целях разработки в будущем. В специальных складах можно было бы сохранять забалансовые руды, вскрышные горные породы, пригодные, например, для производства строительных материалов, попутные полезные ископаемые. В законе РФ «О недрах» от 21.02.1992 №2395-1 говорится о том, что «пользователи недр, осуществляющие переработку получаемого ими из недр минерального сырья, обязаны обеспечить складирование, учет и сохранение временно не используемых продуктов и отходов производства, содержащих полезные компоненты». Однако, применяемые на практике методы валового отвалообразования, несмотря на свою дешевизну и простоту организации работ, не позволяют в полной мере обеспечить выполнение условий, поставленных законодательством Российской Федерации.
В случае формирования склада с потенциально полезными горными породами необходимо оградить как сами складируемые породы от внешнего воздействия, так и окружающую среду от
возможного негативного влияния склада. В этих целях можно использовать малопригодные в производстве, но, зачастую, в больших количествах извлекаемые потенциально плодородные породы. Формируя из них периферийную часть склада, можно облегчить процесс горно-планировочных работ. Такие породы, как правило, извлекаются в начальный период разработки карьера. И их размещение по конечному контуру склада позволяет начинать процесс формирования техногенного месторождения еще до того, как начнется складирование собственно консервируемых горных пород.
Вопросам отвалообразования и складирования, рационального использования минеральных ресурсов посвящены исследования следующих ученых: А.И. Арсентьева, Е.Б. Гридиной, Н.В. Мельникова, И.И. Русского, П.И. Томакова, К.Н. Трубецкого, Г.А. Холоднякова и др. Несмотря на то, что утилизация пород уже долгое время является важным вопросом горной науки, проблема технологий формирования техногенных месторождений путем складирования неиспользуемых пород до сих пор является актуальной.
Основным направлением диссертационной работы является научное обоснование технологии формирования долговременных складов горных пород, позволяющей в процессе утилизации неиспользуемых пород создавать перспективные для разработки в будущем техногенные месторождения.
Цель работы. Разработка и обоснование параметров технологии формирования долговременных складов горных пород - отходов карьерного производства.
Идея работы. Временно неиспользуемые породы, пригодные для разработки в будущем, необходимо размещать в специальных складах, периферийная часть которых формируется с использованием потенциально плодородных пород, извлекаемых из карьера в начальный период его эксплуатации, что позволяет в процессе их утилизации создать фронт для последующих складских работ.
Основные задачи исследований:
-
Анализ существующих и применяемых на практике технологий отвалообразования и складирования горных пород.
-
Разработка технологии формирования склада и обоснование его параметров в зависимости от высоты склада, объемов складируемых пород и их свойств.
-
Установление зависимости объемов потенциально плодородных пород от складируемых потенциально полезных пород при различных формах склада и различном числе ярусов.
-
Экономическое обоснование целесообразности селективного формирования складов горных пород.
Методы исследований. Для решения поставленных задач использован комплексный подход, включающий: анализ отечественной и зарубежной литературы; проведение в лабораторных условиях исследований биопродуктивности потенциально плодородных пород; математическое моделирование и обработку результатов исследований на ЭВМ.
Научная новизна:
-
-
Установлены зависимости параметров долговременных складов от совокупности объема складируемых пород, их физико- механических свойств, высоты склада, его формы, угла откоса и количества ярусов.
-
Установлена зависимость эффективности работ по закреплению пылящих поверхностей склада от состава смеси вносимой в его поверхностный слой на этапе горно-технической рекультивации с целью обеспечения устойчивости и сохранности границ и формы склада.
Основные защищаемые положения:
-
-
-
При углубочной системе разработки с применением автомобильного транспорта на вскрышных работах временно неиспользуемые породы, применение которых возможно в будущем, целесообразно размещать в складах, откосная часть которых формируется из потенциально плодородных пород.
-
При формировании долговременного склада следует учитывать мощность разнотипных горных пород, укладываемых в нем, что позволяет спрогнозировать объемы планировочных работ и улучшить организацию восстановления нарушенных земель.
3. Эффективность складирования временно
неиспользуемых пород определяется возможной формой складов, их взаимным расположением относительно друг друга и наличием необходимых объемов разнотипных горных пород.
Практическая значимость работы:
-
Разработана методика расчета параметров склада при его формировании с целью создания техногенного месторождения при различных его формах.
-
Разработан способ повышения биопродуктивности потенциально плодородных пород, использование которого целесообразно в случае, если выход соответствующих пород из карьера не соответствует объемам, необходимым для формирования склада.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается: значительным объемом проанализированной и обобщенной исходной информации для аналитических исследований, значительным объемом экспериментальных исследований в лабораторных условиях, применением современных методов анализа и обработки экспериментальных данных.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы освещались на: международной научно-технической конференции «Проблемы экологии в минерально-сырьевой отрасли» (Болгария, г. Варна, 2011 г.); международной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения» (г. Воркута, 2011 г.); национальном экологическом форуме «Экология промышленного региона» (Украина, г. Донецк, 2012 г.); международных научных чтениях «Белые ночи - 2012» «Проблемы безопасности XXI века и пути их решения» (Украина, г. Киев, 2012 г.).
Личный вклад автора. Анализ и обобщение существующего опыта утилизации горных пород - отходов, создание и обоснование технологии формирования долговременных складов, методика расчета параметров складов по предложенной технологии, участие в лабораторных исследованиях при разработке технологии повышения биопродуктивности горных пород,
формулировка задач исследований, основных научных положений и выводов.
Публикации. Основные результаты исследований представлены в 9 опубликованных работах, из них 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, и в 1 патенте на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа общим объемом 126 страниц состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 99 наименований, включает 13 рисунков и 19 таблиц.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю профессору Г.А. Холоднякову, развитие идей которого, постоянное внимание и помощь способствовали успешному выполнению работы, а также сотрудникам кафедры Разработки месторождений полезных ископаемых.
Похожие диссертации на Обоснование технологии формирования долговременных складов горных пород-отходов карьерного производства
-
-
-
