Введение к работе
Актуальность темы. Сложные гидрогеологические условия залегания железных руд в бассейне КМА вызывают необходимость создания дорогостоящих систем осушения, затраты на строительство и эксплуатацию которых составляют сотни миллионов рублей. Наиболее эффективной и экономичной технологией ведення вскрышных работ в бассейне является гидравлическая разработка. К 1992 г. этим способом разработано и перемещено в отвалы свыше 370 млн. м3 вскрыши. Практически полная поточность технологического процесса, наивысшая в бассейне производительность труда указывают на то, что область применения гидромеханизации следует расширить не только на действующих, но и на вновь строящихся карьерах.
Большие резервы в повышении эффективности разработки месторождении заложены также в совершенствовании систем дренажа карьерных полей. Современные требования к охране окружающей среды стаївят задачу ведения горных и осушительных работ в режиме, исключающем истощение запасов подземных вод. Накопленный производственный опыт, проведенные ранее исследования позволили решить ряд задач, обеспечивших интенсивное освоение бассейна. Однако круг вопросов, связанных с влиянием технологии гидравлической разработки вскрышных пород на эффективность работы дренажных систем карьеров, возможностью использования гидровскрышного оборудования как средства водоотлива, влиянием технологических процессов на охрану окружающей среды и рациональным использованием водных ресурсов, является актуальным, недостаточно исследованным и требует дальнейшего изучения.
Объектами исследований являются месторождения бассейна КМА. Отдельные положения, выводы и рекомендации могут использоваться на перспективных н ближайших разработках— Пріїоскольском, Чернявском месторождениях и в других горнодобывающих районах со сходными инженерно-геологическими и гидрогеологическими условиями.
Цель работы — оценка влияния технологии гидромеханизации на осушение карьеров и гидроотвалов для повышения эффективности гидровскрышных и дренажных работ и сохранения запасов подземных вод.
Идея работы — управление режимом подземных вод в рабочей зоне карьеров и технологией намыва при гидроотвало-образовашш.
Научные положения, разработанные лично диссертантом, и их новизна:
дана оценка влияния степени осушенности массива рабочих бортов карьеров на производительность средств гидромеханизации, отличающаяся тем, что в ней учитывается эффект естественного водонасыщеН'И'Я и обрушения пород при наличии определенного остаточного напора подземных вод в рабочей зоне гидроЕскрышных комплексов [3, 7, 8, 11];
установлены технологические требования к осушению вскрышного массива в зависимости от типов применяемого оборудования, учитывающие величину высоты клина высачи-вання фильтрационного потока и параметры языков оплывания [5, 6];
установлена зависимость скорости осушения намывных масс внутренних зон гидроотвалов от технологии и параметров намыва специальных дренажных элементов из фильтрующих пород вскрыши и хвостов обогащения [1, 2, 4, 10];
установлена зависимость фильтрационных потерь в основании гидроотвалов от литологического состава намывного массива, отличающаяся тем, что в ней учитываются экранирующие свойства намывных тонкодисперсных масс гидроотвальных массивов [5, 9].
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
анализом производственного опыта, теоретическими расчетами, промышленными экспериментами;
достигнутой экономической эффективностью от внедрения результатов исследований па карьерах и гидроотвалах бассейна КМА;
сходимостью результатов (расхождение не превысило 5— 8%) аналитических расчетов и промышленных экспериментов по установлению зависимости влияния осушения вскрышного массива на производительность средств гидромеханизации;
результатами многолетних натурных наблюдений за режимом фильтрации в основании гидроотвалов;
сокращением на 60% водспритока к карьеру со стороны гндроотвала «Березовый Лог» при внедрении предложенной автором технологии намыва внутренних зон гидроотвала.
Научное значение работы заключается в установлении зависимостей и определении влияния остаточных напоров подземных вод в приконтурных зонах рабочих бортов на эффек-
тивность гидровскрышных и дренажных работ; разработке требований к дренажу вскрышного массива в сложных гидрогеологических условиях в зависимости от вида применяемого горнотранспортного оборудования; разработке методики оценки дренирующего эффекта фильтрующих элементов в ядерных зонах гидроотвалов на основе теории фильтрационной консолидации.
Практическое значение работы заключается в установлении новых элементов дренажной системы и параметров рабочих площадок с расстановкой гидромеханизированного оборудования на кровле водоупора и вышележащих горизонтах, обеспечивающих аккумуляцию технологических вод. Разработаны комбинированные технологические схемы использования земснарядов и земустановок в строительный период, технологические схемы опережающего намыва тонкодисперсных водонепроницаемых пород на участки фильтрующего основания гидрсотвалюв.
Реализация работы. Рекомендованные параметры рабочих площадок и схема одноконтурного дренаїжа внедрены на Южно-Лебединском карьере (комбинат «КМАРуда» и Лебединский ГОК). Рекомендации по опережающему замыву дренирующих участков основания гидроотвала, намыву во внутреннюю зону дренажных элементов из песков вскрышных пород и хвостов обогащения внедрены на гндроотвале «Березовый Лог». Суммарный экономический эффект составил 4110 тыс. руб. (в ценах 1-го квартала 1992 г.). Диссертант являлся участником авторского коллектива, получившего Премию Совета Министров СССР 1989 г. за разработку и внедрение на горных предприятиях высокоэффективной технологии формирования гидроотвалов.
Апробация работы.
Основное содержание и отдельные положения работы докладывались и получили одобрение на Всесоюзных совещаниях: по инженерной геологии (Ленинград, 1976 г.; г. Н. Раз-дол, 1977 г.); по гидромеханизации (Москва, 1981 г.); на технических советах: комбината «КМАРуда», 1975, 1976, 1977 гг,. Лебединского горно-обогатительного комбината, 1980, 1990 гг., треста «Гидромеханизация» Минэнерго СССР, 1981, 1982 гг., Губкинского карьеростроительного управления «Гидромеханизация», 1992 г.; на семинарах кафедр открытых горных работ и геологии МГИ, 1983, 1992 гг.
Публикации.
В результате выполненных исследований опубликовано 8 статей и докладов, получено 3 авторских свидетельства на изобретения.
Автор чтит память профессора Григория Аркадьевича Ну-рока, проявлявшего внимание и интерес к настоящей работе.
Полезные советы и замечания в процессе' работы' даны а'в-' тору чл.-корр. РАН В. А. Мироненко, чл.-корр. АЕН РФ А. М, Гальпериным, канд. техн. наук Е. П. Писанцом, В. К. Учаевым, И. С. Булгаковым. В опытно-промышленных' работах принимали участие сотрудники Губкинского управления1 треста «Гидромеханизация», Губкинского специализированного ка-рьеростроительного управления, комбината «КМАРуда» и Лебединского ГОКа. Всем перечисленным специалистам автор выражает искреннюю благодарность.