Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время 70 процентов всех твердых полезных ископаемых в мире добывается более экономичным открытым способом. Однако при этом одновременно извлекают миллиарды тонн вскрышных пород, которые вывозят в отвалы, где они загрязняются, теряют свою ценность и способствуют повышению загрязнения окружающей природной среды. Сохранение ее при росте объемов добычи может быть обеспечено за счет создания новых принципов проектирования и разработки месторождений, новых методов добычи, а также максимально возможного использования вскрышных пород, которые в настоящее время, будучи в отвалах, занимают огромные территории и омертвляют землю. Только 5-10% добываемых в карьере минеральных ресурсов переходят в готовую продукцию, а остальное в виде отходов (отвалов, хвостов) попадает в окружающую природную среду.
Рациональное природопользование, экономное потребление первичного природного сырья, переход на мало- и безотходные разработки, повсеместное использование попутных полезных ископаемых и отходов карьера позволят расширить минерально-сырьевую базу страны без дополнительных капитальных вложений в освоение новых месторождений, полнее использовать производственные фонды горно-добывающих предприятий, а также приведут к улучшению экологической ситуации в районах добычи и переработки сырья.
Таким образом, рациональное использование природных ресурсов является актуальнейшей социально-экономической и экологической проблемой современного осуществления развития.
Исследования выполнялись в рамках «Плана научно-исследовательских работ 1986-1990 гг. и на период до 2000 года по созданию научных основ и методов повышения эффективности рационального комплексного освоения месторождений полезных ископаемых и охраны недр» (Постановление ГКНТ СССР ль 10.03.1986 г. и Госплана СССР от 28.04.1987 г.) и Государственной научно-технической программы РФ «Ресурсосберегающие и эколо-
гически безопасные комплексные процессы горно-металлургического производства».
Цель диссертации - развитие современных концептуальных основ проектирования малоотходной открытой разработки месторождений полезных ископаемых.
Идея работы заключается в необходимости учета при проектировании и организации горных работ возможности хозяйственного использования не только основного полезного ископаемого, но и многих попутно извлекаемых пород карьерного поля.
Основные научные положения, представленные к защите:
-
Малоотходная открытая разработка месторождений предполагает наиболее полное использование всех горных пород, извлекаемых в карьерном поле, причем часть из них может быть использована со временем, поэтому необходимо их упорядоченное размещение в специально отведенных местах внутри карьера или на его борту, то есть складирование для формирования техногенного месторождения.
-
Наиболее эффективному обеспечению охраны окружающей среды соответствует минимальный земельный отвод для складов попутных полезных ископаемых.
-
Технолого-минералогическая оценка всего объема горных пород, извлекаемых из карьерного поля, позволяет отойти от концепции разработки месторождения как источника одного полезного ископаемого и сократить ассигнования на капитальное строительство.
Научная новизна работы:
обоснован отказ от процесса технического отвалообразования и предложено складирование временно неиспользуемых горных пород, определяющее новый подход к теории и практике организации заключительного технологического процесса в карьере и формирования техногенных месторождений.
установлено, что извлечение и рациональное использование попутных полезных ископаемых, добываемых открытым способом, позволяет снизить объем горно-капитальных работ.
Методы исследований. Общей теоретической и методологической базой диссертационной работы послужили труды отечественных и зарубежных ученых и практиков в области рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды. Для рассмотрения поставленных задач использовались методы научного анализа и обобщения теоретических исследовании и проектной'практики, аналитические методы оптимизации с помощью
эвм. '' -
Достоверность научных исследований подтверждается доведением их до инженерных методик, получением удовлетворительной сходимости результатов расчетов с практикой проектирования и эксплуатации карьеров, принятием методик для использования проектировщиками, использованием и получением результатов студентами в учебном процессе. Разработанные концептуальные основы малоотходной разработки месторождений не отрицают действующих в настоящее время, так как носят более общий характер и в частном случае сводятся к основам разработки месторождений однородного состава.
Практическая ценность работы заключается в развитии методологии рационального использования природных' ресурсов карьерного'поля. Разработаны методики по определению: парамеї-ров складов, формирующих техногенные месторождения, на любой период эксплуатации карьера; объема горно-капитальных работ при добыче вместе с основным нескольких попутных полезных ископаемых.
Реализация результатов. Работа рекомендована АО «Гипроруда» для включения в новое издание «Норм технологического проектирования». Разработанные методики внедряются в учебный процесс для студентов специальностей 090500 «Открытые горные работы» и 330200 «Инженерная защита окружающей среды» при чтении дисциплин «Комплексное использование недр при открытых горных работах» и «Малоотходные и ресурсосберегающие технологии».
Апробация работы. Работа была доложена на симпозиуме «Горное оборудование», переработка минерального сырья, новые технологии, экология» ІУ Международного Форума (Санкт-
Петербург, 1996 г.), на Межгосударственной научно-технической конференции «Проблемы развития металлургии Урала на рубеже XXI века» (г.Магнитогорск, 1996 г.), на Ежегодной научной конференции молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 1997 и 1998 гг.).
Основные положения диссертации докладывались в АО «Гипроруда» и Санкт-Петербургском государственном горном институте (техническом университете).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных трудов.
В работе представлено развитие концептуальных основ малоотходной открытой разработки месторождений полезных ископаемых, обеспечивающих создание методики проектирования рационального использования минеральных ресурсов карьерного поля и охраны окружающей среды.
Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, общим объемом 116 страниц и содержит 4 таблицы и 8 рисунков.
Автор глубоко признателен своему научному руководителю профессору Г.А.Холоднякову, развитие идей которого послужило основой при выполнении диссертационной работы.