Симоненко Володимир Іванович. Технологічні основи розробки нерудних родовищ з внутрішньокар'єрним складуванням відходів гірничого виробництва

brief description

Симоненко Володимир Іванович. Технологічні основи розробки нерудних родовищ з внутрішньокар'єрним складуванням відходів гірничого виробництва : Дис... д-ра наук: 05.15.03 2004

Симоненко В.І. Технологічні основи розробки нерудних родовищ з внутрішньокар’єрним складуванням відходів гірничого виробництва. Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.15.03 Відкрита розробка родовищ корисних копалин”. Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2004.
Дисертація присвячена науковому обґрунтуванню та створенню ефективної технології відкритої розробки нерудних родовищ скельних корисних копалин з внутрішньокар’єрним складуванням відходів гірничого виробництва. На основі застосування поетапної відробки різних за площею, потужністю та глибиною залягання родовищ уперше виділені базові нерудні кар’єри як основні об’єкти дослідження. Розроблені нові ланки енергозберігаючих комплексів обладнання кар’єрів та економіко-математична модель обґрунтування раціональних технологічних схем, що включають ці комплекси, розрахунку параметрів технології за новими методиками. Обгрунтовані нові технологічні схеми розкривних і видобувних робіт, складування твердих і шламових відходів виробництва з виділенням із них та утилізацією попутних корисних копалин, рекультивації порушених земель для потреб сільського господарства. На основі цього запропонована концепція освоєння нерудних родовищ скельних та напівскельних корисних копалин України. Основні результати праці знайшли промислову перевірку при проектуванні та впровадженні нової технології при розробці флюсових вапняків, кварцитовидних пісковиків і гранітів.

У дисертації, що є завершеною науково-дослідною роботою, поставлена і вирішена актуальна науково-практична проблема наукового обгрунтування технології відкритої розробки нерудних родовищ із внутрішньокар’єрним складуванням відходів виробництва та попутної сировини з рекультивацією порушених земель переважно для сільськогосподарського використання. На основі
раціональних технологічних схем з енергозберігаючими комплексами облад-
Рис. 6. Схема до пояснення концепції освоєння нерудних родовищ корисних копалин: 1 уступи робочого борту карєру; 2 неробочий борт, що присипається відвалом розкриву; 3 приконтурний відвал; 4 прибортові відвали розкриву і ПКК; 5 внутрішній відвал розкриву; 6 техногенне родовище ПКК; 7 розділене греблями на карти намиву шламосховище; 8 склад-відвал родючих порід.
нання, оптимізації параметрів гірничих робіт з використанням установлених залежностей їх зміни при поетапній відробці скельних та напівскельних корисних копалин крутими виїмковими шарами, формування на повну глибину у виробленому просторі відвалів і техногенних родовищ вказана технологія забезпечує енерго- і землезбереження, маловідходність виробництва і зниження еклогічно-го порушення природного середовища.
Це має важливе значення та є суттєвим для підвищення ефективності роботи нерудних гірничовидобувних підприємств.
Найбільш важливі наукові та практичні результати роботи полягають у наступному:
1. Практично всі родовища (загальною кількістю понад 1300) нерудних корисних копалин розробляються з переміщенням порід і відходів переробки сировини у зовнішні відвали та шламосховища. У них на великій площі (48...50 тис. га) складуються валовим способом ПКК. Перевезення розкривних порід і відходів на відстань понад 2 км призводить до великих витрат енергетичних ресурсів. Таким чином державі наносяться значні економічні та екологічні збитки. Ці збитки можуть бути знижені на основі впровадження внутрішньокар’єрного роздільного складування відходів виробництва, виділення із них фракцій, які утилізуються та поетапної рекультивації порушених земель, що зумовлює актуальність поставленої науково-практичної проблеми.
2. На основі установлених закономірностей зміни гірничо-технічних параметрів, а також витрат на виконання розкриву і рекультивацію порушених земель у кар’єрах, слідує рекомендувати до застосування раціональну технологію поетапної розробки нерудних родовищ із внутрішньокар’єрним складуванням відходів виробництва і попутної сировини на кар’єрних полях із площею по поверхні 10...300 га, потужністю покривних порід 5...65 м та глибиною 40...225 м.
3. Технологію поетапної розробки нерудних родовищ з внутрішньокар’єрним сладуванням відходів виробництва і попутних корисних копалин належить реалізувати шляхом інтенсивного формування кар’єру першої черги до кінцевої глибини на обмеженій площі, складуванням його відходів виробництва на вільній решті поверхні кар’єрного поля, наступною відробкою родовища крутими виїмковими шарами з гравітаційним і транспортним переміщенням усіх об’ємів розкриву та відходів у вироблений простір, утворенням на повну його глибину внутрішніх відвалів і техногенних родовищ і рекультивацією їх на рівні земної поверхні для сільськогосподарського використання. Це забезпечує енерго- і землесбереження, знижує екологічні порушення природнього середовища. На родовищах площею 10...12 га відходи виробництва з кар’єру першої черги доцільно використати для рекультивації земельних неугідь. Раціональна відстань переміщення відходів до них знаходиться у діапазоні 1,5...2 км.
4. Раціональні комплекси обладнання, які вибрані на основі установлених залежностей величини питомої енергоємності від відстані переміщення гірської маси, належить комплектувати колісними навантажувачами на розкривних та видобувних роботах при доставці порід на 0,7...0,9 км, а також на відробці і переміщенні порід із прибортових відвалів у внутрішній та техногенне родовище. Рекультивацію поверхні відвалу і консервацію техногенного родовища необхідно здійснювати колісними скреперами при розташуванні зовнішніх складів родючих порід уздовж меж кар’єрного поля.
5. На видобувних роботах доцільно застосовувати комбінацію автосамоскидів і колісних навантажувачів із конвеєрним і залізничним транспортом при переміщенні корисної копалини від борту кар’єру до ДЗФ (ДСЗ) відповідно на відстань: 0,5...3,5 км стрічковими конвеєрами, понад 3,5 км залізничними поїздами. Це дозволяє знизити на 10...40% споживання енергетичних ресурсів. Комунікації і перевантажувальне обладнання рекомендується розміщувати на неробочому борті, протилежному від відвалу та техногенного родовища. Борт належить підсипати породами не вище горизонту, на якому розташоване вказане обладнання.
6. На основі установлених закономірностей формування робочої зони доказано, що для скорочення в 1,3...3,5 рази терміну підготовки кар’єрів до введення в їх робочу зону стрічкових конвеєрів, при найменших витратах на виконання гірничих робіт, доцільно здійснювати поперечну підготовку кар’єрного поля на його фланзі, формувати один робочий борт, розділений за висотою відповідно до потужності покладу корисної копалини на 13 тимчасово неробочі ділянки з найбільшим кутом нахилу (до 40...42) та вести посування даного борту за простяганням покладу до другого протилежного флангу кар’єрного поля. При цьому забезпечуються найменші розміри кар’єру першої черги, які не перевищують 30...45% площі усього кар’єрного поля.
7. З урахуванням установленого впливу ширини крутого виїмкового шару на параметри гірничих робіт обгрунтовані технологічні схеми, у яких забезпечуються мінімальні об’єми повторної переекскавації відходів у вироблений простір при найменших витратах на виробничі процеси розробки порід розкриву і корисної копалини. У цих технологічних схемах необхідно приймати ширину крутого виїмкового шару мінімальною за умовами виконання гірничих робіт 36...45 м.
8. Для надійного функціонування транспортних ланок у видобувних комплексах доцільно резервувати корисну копалину у проміжних складах, які слід розміщувати на поверхні перед ДЗФ (ДСЗ) при конвеєрній доставці порід і під укосом неробочого борту кар’єру при переміщенні порід залізничними поїздами. Місткість такого складу рекомендується визначати за розробленою методикою, яка відрізняється розрахунком величини приросту енергоємності транспортно-перевантажувальних робіт усіх ланок транспорту з урахуванням фактичного і планового часу їх простоїв. Обгрунтована за мінімумом зазначеної величини приросту енергоємності місткість проміжного складу становить 17,5...20% від тижневих об’ємів видобутку корисної копалини.
9. Складування усіх відходів виробництва доцільно виконувати з формуванням внутрішнього відвалу розкриву на повну глибину кар’єру за простягненням покладу під укосом неробочого борту, а техногенного родовища у виробленому просторі уздовж укосу відвалу. Шламосховища відходів переробки корисної копалини належить створювати на поверхні техногенного родовища, для тих відходів, що утилізуються, а для інших поверх внутрішнього відвалу у картах намиву. При цьому шламові відходи з кар’єру першої черги доцільно складувати у тимчасовому шламосховищі поверх приконтурного відвалу.
10. Для зниження енергетичних ресурсів на складування порід у відроблених нерудних кар’єрах відвали і техногенні родовища слід формувати шляхом укладання по черзі скельних і м’яких порід із застосуванням жолобів-скидачів заходками шириною 40...45 м у ярусах висотою 70...100 м до земної поверхні, а шламові відходи в окремому шламосховищі на дні кар’єру.
11. З метою комплексного використання порід кар’єрів та зниження витрат на їх перевезення і відвалоутворення слід утилізувати дрібнофракційні (0...5 мм) відходи переробки флюсодоломітної сировини та вапняків шляхом відбору їх на ситах і осаджування із шламових відходів у траншеях-декантаторах, які розташовані на площадці верхнього ярусу техногенного родовища або внутрішнього відвалу. Дрібнофракційні відходи належить використовувати для підготовки шихти до агломерації залізних руд, що дозволяє виключити із потенційного порушування землі, відведені для складування таких відходів.
12. На основі теоретично обгрунтованої технології до впровадження рекомендується нова концепція освоєння нерудних родовищ скельних та напів-скельних корисних копалин України. Концепція базується на реалізації принципу внутрішньокар’єрного складування відходів гірничого виробництва та впроваджується шляхом поетапної розробки родовищ КВШ. Характеризується виділенням із відходів виробництва попутних корисних копалин, утилізованих для промислового використання та складовуваних усередині кар’єрів у техногенних родовищах з можливістю використання для їх повторної відробки кар’єрних транспортних комунікацій. Поверхню відвалів і техногенних родовищ доцільно рекультивувати для сільськогосподарського застосування. Це становить 30...40% площі земель, порушених кар’єрами. Забезпечується маловідходність виробництв, енерго- та землезбереження. Держава отримає вагомий економічний прибуток та покращиться екологія у гірничовидобувних регіонах.
13. Результати досліджень впроваджені у вигляді технічних проектів, техніко-економічного обґрунтування і рекомендацій на Кадиківському та Псилерахському вапнякових кар’єрах Балаклавського РУ, Глухівському кар’єрі кварцитів і Любимівському гранітному кар’єрі. Фактичний економічний ефект у 1992-95 рр. склав 10,146 млрд. крб і 1,4 млн грн у 1996-99 рр. Розрахунковий ефект від реалізації рекомендованих рішень у технічному проекті інституту Укрдіпроруда” 739,8 млн. крб (1993 р.) Цими результатами впровадження підтверджується обґрунтованість і достовірність наукових висновків, вирішених задач дослідження та практичних рекомендацій.
14. Рекомендації з впровадження розробленої технології видобутку скельних нерудних корисних копалин із внутрішньокар’єрним складуванням відходів виробництва і формуванням техногенних родовищ схвалені Мінпромполітики України і направлені для широкого впровадження на кар’єрах флюсодоломітної сировини до Державної акціонерної компанії Укррудпром” та на окремі підприємства.