Наукове обгрунтування і розробка екологічно орієнтованих технологій гірничих робіт на залізорудних гірничо-збагачувальних комбінатах

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

МіНіСТЕРСТВО ОСВіТИ УКРАНИ

НАЦіОНАЛЬНА ГіРНИЧА АКАДЕМіЯ УКРАНИ

Спеціальність :

05.15.03 - “Відкрита розробка родовищ корисних копалин”

АВТОРЕФЕРАТ

дисертаці на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Наукове обгрунтування і розробка екологічно

орієнтованих технологій гірничих робіт на

залізорудних гірничо-збагачувальних комбінатах

Мартиненко Володимир Петрович

Дніпропетровськ - 1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національній гірничій академі Украни

Науковий консультант

Заслужений винахідник Украни,

доктор технічних наук, професор, ДРИЖЕНКО

професор кафедри відкритих Анатолій Юрійович

гірничих робіт Національно

гірничо академі Украни

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор, ПРОКОПЕНКО

завідувач кафедри прикладно Василь іванович

економіки Національно

гірничо академі Украни

доктор технічних наук, професор, ВіЛКУЛ

завідувач кафедри прикладно Юрій Григорович

екологі Криворізького технічного

університету

доктор технічних наук, старший ВОРОБЙОВ

науковий співробітник, завідувач Віктор Данилович

лабораторі Національного

науково-дослідного інституту охорони праці

Провідна установа - інститут геотехнічно механіки

НАН Украни, м. Дніпропетровськ

Захист відбудеться “ 30 ” _червня_1999 р.

о 14 годині на засіданні спеціалізовано вчено ради

Д 08.080.02 по захисту дисертаці при Національній

гірничій академі Украни по адресу:

320027, м. Дніпропетровськ, пр. К.Маркса, 19

З дисертацією можливо ознайомитись у бібліотеці

Національно гірничо академі Украни.

Автореферат розіслано “_28 ”_травня_ 1999 р.

Вчений секретар

спеціалізовано вчено ради,

д. т. н., с. н. с. О.В.Зберовський

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Украна займає одне з провідних місць у світі стосовно запасів та видобутку залізних руд, виплавці чавуна і сталі. сировинна база представлена в основному залізистими кварцитами, які залягають у вигляді потужних синклінальних складок і пластів крутого падіння. На цей час понад 86 % видобутку залізно руди відбувається відкритим способом на 11 карєрах, які входять до складу 6 найкрупніших гірничо-збагачувальних комбінатів (ГЗК). Гірничі роботи проводять на глибині 250...360 м. Відповідно до затверджених технічних проектів х граничний рівень складає 500...700 м. Основний обєм виймання розкриву являє собою скельні різновиди вміщуючих порід. Оскільки вміст заліза в руді не перевищує 33...37 %, вихідна сировина підлягає збагаченню та окускуванню. При цьому відходи виробництва у вигляді порід розкриву і хвостів збагачення складують у зовнішніх сховищах, що займає понад 50 % усього земельного відводу ГЗК.

Видобування та переробка залізно руди у металургійну сировину характеризується значними пилогазовими викидами в атмосферу. Техногенний пил під дією повітря забруднює земельну площу важкими металами на відстані більше 10 км. Відкачування високомінералізованих вод з глибоких карєрів призводить до осушення прилегло територі та забруднення зовнішніх водоймищ.

Розміщення вміщуючих порід у зовнішніх відвалах характеризується не тільки значними порушеннями земель, але й витратами на гірничотранспортні роботи. Гірничо-збагачувальні комбінати розташовані поблизу великих міст і населених пунктів, внаслідок чого питання охорони земельних і водних ресурсів від порушення гірничими роботами та запобігання інтенсивному забрудненню атмосфери пилогазовими викидами являють собою складову частину загального наукового напрямку з охорони навколишнього природного середовища під час функціонування гірничо-металургійних комплексів у цілому. Традиційний розвиток гірничих робіт у карєрах не дозволяє ефективно використовувати х площі для розміщення відходів виробництва. Видобуваємі розкривні породи придатні для створення техногенних родовищ, однак технологі х формування в глибоких карєрах дотепер не розроблені. Методи рекультиваці порушених земель потребують удосконалення, а створення та освоєння екологічно орієнтованих технологій відкрито розробки залізорудних родовищ являють собою важливу наукову проблему.

У звязку з цим наукове обгрунтування екологічно орієнтованих

технологій розробки залізорудних родовищ із цілеспрямованим формуванням виробленого простору глибоких карєрів і створення в них техногенних родовищ є актуальною прикладною проблемою на гірничо-збагачувальних комбінатах Украни.

Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами

Дисертаційна робота виконана на основі тематичних планів науково-дослідних робіт Національно гірничо академі Украни в галузі підвищення ефективності й ресурсозбереження корисних копалин (теми ГП-29, ГП-65) і відповідає Державній науково-технічній програмі Міннауки Украни з пріоритетних напрямків розвитку науки та техніки 4.14 “Екологічно чисті технологі видобування, переробки, транспортування й використання рудних і нерудних корисних копалин”.

Мета та задачі досліджень. Метою роботи є наукове обгрунтування та створення комплексу технологій з розробки та переробки залізно руди на гірничо-збагачувальних комбінатах, які забезпечують підвищення ефективності гірничих робіт і охорони навколишнього середовища.

Для досягнення зазначено мети у дисертаційній роботі сформульовані такі задачі досліджень:

1. Теоретично обгрунтувати принципи формування екологічно орієнтованих технологій гірничих робіт на ГЗК.

2. Розробити методику розрахунку та обгрунтувати параметри формування робочо зони глибоких карєрів під час переекскаваці вміщуючих порід у вироблений простір.

3. Розробити й удосконалити технологію вибухового подрібнення порід в період інтенсивного формування виробленого простору.

4. Установити раціональні параметри екологічно орієнтованих гірничо-транспортних комплексів і закономірності х зміни в глибоких карєрах.

5. Розробити та впровадити екологічно орієнтовані технологі утилізаці вміщуючих порід на залізорудних ГЗК.

ідея роботи полягає в тому, що створення технологі відкрито розробки залізних руд з мінімальним порушенням довкілля засновано на використанні закономірностей цілеспрямованого формування виробленого простору в карєрах з роздільним розміщенням в ньому різнотипових вміщуючих порід для утворення техногенних родовищ і використання біологічних методів х консерваці.

На основі виконаних досліджень сформульовані такі наукові положення: гірничий глибокий кар'єр

1. При відкритій розробці крутозалягаючих залізорудних родовищ обєм зони поглиблення змінюється за параболічною залежністю від потужності пластів, глибини розробки і кутів укосу бортів карєра, що дає змогу визначати ефективні параметри технологій виймання вміщуючих порід похилими шарами та діагональними панелями, сформувати робочу зону мінімального обєму без зниження виробничо потужності підприємства.

2. Ефективність руйнуваня скельних порід і зниження пилогазових викидів забезпечуються керуванням вибухових навантажень порід за рахунок зменшення бризантності удосконалених водовміщуючих типів ВР з низьким вмістом тротилу (10...20 %), а також комбінацією х зарядів з неводостійкими ВР у межах 20...30 % залежно від ступеня обводненості гірських порід, використанням ефекту запирання продуктів вибуху при внутрішньому і зовнішньому набиванні свердловини.

3. Мінімальна відстань транспортування гірсько маси автосамоскидами (0,8... 1,2 км) у зоні поглиблення забезпечується шляхом підготовки робочих горизонтів на основі глибокого вводу залізничного і конвейєрного транспорту в комплексі з мобільним перевантажувальним устаткуванням, що дає змогу переміщувати х услід за поглибленням гірничих робіт по висоті через 30...45 м та на відстані по горизонту 0,8...1,25 км.

4. Ефективне використання земельних ресурсів при видобуванні залізних руд забезпечується утилізацією вміщуючих порід шляхом будівництва дамб обвалування хвостосховищ, виробництва будівельного щебеню і переекскавацією нереалізованих обємів у вироблений простір з утворенням техногенних родовищ, покритих шаром суглинків потужністю 15...20 см, виконанням біологічно рекультиваці.

Наукова новизна результатів досліджень:

1. Теоретично обгрунтовані принципи створення екологічно орієнтованих технологій гірничих робіт на ГЗК, на базі яких розроблена економіко-математична модель і методи розрахунку ефективних параметрів розвитку робочо зони карєрів, що відрізняються систематизацією карєрних полів за гірничо-геологічними умовами, урахуванням впливу комплексу виробничих процесів на стан земельних масивів та атмосферу, розміщенням вміщуючих порід у виробленому просторі глибоких карєрів і дозволяють планувати розробку залізно руди з мінімальним порушенням довкілля.

2. Уперше установлені залежності параметрів зони поглиблення від потужності рудних пластів, глибини розробки, кутів укосу робочих і неробочих бортів, протяжності карєрних полів, на основі використання яких зберігаються транспортні комунікаці у місці внутрішнього відвалоутворення та максимально заповнюється вироблений простір вміщуючими породами.

3. Розроблені методи розрахунку параметрів технологічних схем відробки залізорудних родовищ з мінімально необхідним поточним обємом виймання вміщуючих порід, які відрізняються використанням закономірностей формування зон поглиблення та переміщення з діагональним орієнтуванням фронту гірничих робіт за простяганням рудних пластів і відробкою вміщуючих порід похилими шарами по висячим бокам покладів, що дозволяє переносити 15...20 % обєму порід розкриву на заключний етап розробки родовища.

4. Установлені закономірності зміни продуктивності автосамоскидів від глибини розробки, нахилу виздних траншей і відстані транспортування, які відрізняються урахуванням витрат палива і викиду шкідливих речовин у атмосферу, що дозволяє створити екологічно орієнтовані технологічні схеми підготовки робочих горизонтів з мінімальними відстанню перевезення гірсько маси автотранспортом і забрудненням карєрно атмосфери.

5. Розроблені математичні моделі формування зони поглиблення при комбінованих видах транспорту з автомобільною ланкою, які відрізняються від відомих експлуатацією автосамоскидів на плечі відкатки 0,8...1,2 км і дають можливість прогнозувати крок переміщення мобільного перевантажувального устаткування на глибоких робочих горизонтах карєра.

6. Уперше розроблені методи розрахунку параметрів роздільного розміщення вміщуючих порід у виробленому просторі з урахуванням х фізико-механічних характеристик і господарсько цінності, що дозволяє проектувати і створювати техногенні родовища в процесі відробки глибоких карєрів.

Практичне значення отриманих результатів полягає у такому:

1. Обгрунтовані параметри і технологічні схеми конструювання бортів карєра Полтавського ГЗК (ПГЗК) із відробкою х похилими шарами та діагональними панелями, які дали можливість зменшити обєм вміщуючих порід у контурах карєрного поля на 103,5 млн м3, розширити промислові запаси на 40,8 млн т руди, зменшити термін досягання проектно виробничо потужності у 2 рази. (Довідка ВАТ “Укргіпроруда” від 16.09.98 р.).

2. Розроблено нові сполуки водовміщуючих ВР з низьким вмістом тротилу. Збудовано цех для виробництва акватолу Т-20 на ПГЗК потужністю 10 тис.т/р., що знизило на 30 % застосування тротилу та зменшило на 40...60 % пилогазові викиди при проведенні вибухових робіт. За рахунок цього у 1998 р. економічний ефект склав 2,5 млн грн. (Довідка ВАТ “Укргіпроруда” від 16.09.98 р.).

3. Розроблені раціональні конструкці комбінованих свердловинних зарядів для обводнених порід із застосуванням ВР із різними детонаційними характеристиками, які відрізняються різноградієнтним навантаженням на масив і запираючим ефектом при внутрішньому та зовнішньому набиванні, що дозволяє підвищити ефективність вибухових робіт на 12...15 %. Впровадження таких зарядів на карєрі ПГЗК забезпечило економічний ефект

у розмірі 655,3 тис. грн. (Довідка ПГЗК від 10.09.98 р.).

4. Розроблені конструкці й обгрунтовані параметри кроку переміщення мобільного перевантажувального устаткування, які забезпечують глибоке уведення залізничного транспорту та стрічкових конвейєрів на робочі горизонти і дають можливість підвищити ефективність транспортних робіт у карєрі. Впровадження пересувно дробарки на карєрі ПГЗК дозволило знизити вантажооборот автотранспорту у 3 рази, вивільнити з експлуатаці 7 великовантажних автосамоскидів і зменшити інтенсивність забруднення атмосфери пилогазовими викидами на 30...40 %. (Довідка ВАТ “Укргіпро-руда” від 16.09.98 р.).

5. Розроблені пропозиці щодо зниження виходу відходів гірничо-збагачувального виробництва та х утилізаці шляхом використання вміщуючих порід під час будівництва дамб обвалування хвостосховищ і переробки на щебінь; глауконітових глин і вапняку - для виготовлення окатишів; магнітно-гідравлічного способу збагачення залізистих кварцитів - для зниження виходу хвостів. Використання цих пропозицій на ПГЗК дає можливість відмовитись від привізних бентонітових глин, а зменшення обєму виходу хвостів та підвищення якості концентрату на 1,88 % - отримати у 1993-1997 рр. економічний ефект 2,57 млн грн. (Довідка ПГЗК від 10.09.98 р.).

6. Розроблені й апробовані на карєрі ПГЗК технологічні схеми переекскаваці вміщуючих порід із застосуванням автомобільного та залізничного транспорту, які дозволяють безпечно розміщувати х у виробленому просторі, знизити відстань перевезення в карєрі і завдяки цьому одержати економічний ефект у період 1993-1998 рр. 6,5 млн грн. (Довідка ПГЗК від 25.12.98 р.).

7. Підтверджена правомірність консерваці поверхні техногенних родовищ шляхом покриття шаром суглинків потужністю 10...20 см, що дає змогу для культиваці на ньому невибагливих рослин.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно сформульовані мета й задачі досліджень, ідея роботи, основні наукові положення, висновки та рекомендаці, розроблені концепція роботи та головні науково-технічні принципи, установлені закономірності зміни параметрів зони поглиблення від потужності рудних пластів, кутів укосу бортів карєрів і глибини розробки; створено математичний апарат для розрахунку параметрів розміщення різнотипних вміщуючих порід у глибоких карєрах; з його участю виконано моделювання гірничих робіт під час підготовки глибоких горизонтів до експлуатаці та конструювання транспортних схем із застосуванням мобільного перевантажувального устаткування; удосконалено сполуки водовміщуючих ВР і конструкці зарядів; розвязані прикладні задачі щодо зниження обємів виробничих відходів та х утилізаці, консерваці техногенних родовищ і рекультиваці порушених територій, а також впровадження результатів досліджень. Зміст дисертац викладено автором особисто.

Апробація роботи. Основні положення та результати дисертаційно роботи доповідались і одержали схвалення на Всесвітніх гірничих конгресах з екологі гірничотранспортних робіт (Болгарія-1994 р., Мексика - 1997 р.); на міжнародних конференціях з вибуху (Франція-1993 р.) і з актуальних питань охорони навколишнього середовища (м. Варна-1994 р., м. Москва -1994 р., м. Кременчук - 1994-1996 рр., м. Павлоград-1997 р.); з природоохоронно технологі відкритих гірничих робіт (м. Челябінськ-1996 р., м. Москва-1998 р.); на міжнародних конференціях з проблем комплексного освоєння надр і перспектив освоєння родовищ корисних копалин (м. Дніпропетровськ-1995, 1998 рр.); на технічних нарадах концерну “Укррудпром”, інститутів “Укргіпроруда” і “Кривбаспроект”, наукових семінарах відділів геомеханіки основ технологі ВГР і механіки вибуху іГТМ НАН Украни, а також кафедри ВГР НГА Украни.

Публікаці. Основні положення дисертаці опубліковані у 2 монографіях, 2 брошурах, 13 статтях у наукових фахових виданнях, 2 авторських свідоцтвах і 7 патентах на винахід, 2 відкриттях, 12 тезах і матеріалах доповідей на конференціях.

Структура і обсяг дисертаці. Дисертація складається з вступу, 6 розділів, висновків, переліку літературних джерел із 240 назв, додатка, має 243 сторінки машинописного тексту, 61 рисунок на 50 сторінках, 36 таблиць на 40 сторінках, 7 додатків на 10 сторінках загальним обсягом 344 сторінки.

ОСНОВНИЙ ЗМіСТ РОБОТИ

РОЗДіЛ 1. Огляд літератури з проблеми технологій гірничих робіт при відкритій розробці крутоспадаючих залізорудних родовищ

Встановлено, що обєм видобутку залізистих кварцитів відкритим способом в Украні знаходиться на рівні 86 %. Низький вміст заліза в сирій руді та круте спадання розробляємих покладів чинить суттєвий вплив на довкілля. При цьому видобуток сиро руди супроводжується не тільки викидами пилу й шкідливих газів від проведення буропідривних, вимково-навантажувальних і транспортних робіт, але й порушенням значних площ промспорудами, карєрами, відвалами, хвостосховищами, складами готово продукці, транспортними мережами та іншими обєктами. Глибокі карєри характерні відкачкою значних обємів підземних високомінералізованих вод. Довкілля забруднюється токсичними мікроелементами важких металів.

Першоджерелом забруднення довкілля є видобуток сиро руди. Досвід роботи карєрів залізорудних ГЗК показує, що середній коефіцієнт розкриву знаходиться на рівні 1...7,5 м3/т. Обєм скельно гірсько маси в карєрах складає понад 90 %. Це призводить до того, що при буропідривних роботах вихід пилу у цілому по карєру на рік складає 21,6...68,7 тис.т, оксидів вуглецю та азоту - 357...735 тис.м3. Виймання та навантаження гірсько маси супроводжуються викидом 8,2 мг/кг пилу. При транспортуванні автосамоскидами по дорогам з обробленою поверхнею викид пилу становить 200...300 мг/с, залізничним транспортом - 80...120 мг/с, стрічковими конвейєрами - 20...50 мг/с. На зовнішніх відвалах складування порід екскаваторами призводить до інтенсивності пиління 485...1120 мг/с, бульдозерами - 97...160 мг/с. При розвантаженні автосамоскида виділяється до 184 мг/с пилу, думпкара - до 275 мг/с. Викиди отруйних газів спостерігаються лише у двигунів внутрішнього згоряння і залежно від х потужності не можуть перевищувати 9,5 г/кВтгод з оксиду вуглецю, 3,4 г/кВтгод - з вуглеводню та 18,35 г/кВтгод - з оксиду азоту. Загальна кількість пилогазових викидів залежить від середньо відстані транспортування.

У цілому по галузі ГЗК порушено більше 33 тис. га земель, з яких карєрами - 4,8 тис.га (14,5 %), зовнішніми відвалами - 7,7 тис.га (23,3 %), хвостосховищами - 8,7 тис.га (26,4 %), промисловими спорудами - 2,8 тис. га (8,5 %). Зовнішні поверхні відвалів пилять. Щорічний обєм відкачуваних підземних вод становить більше ніж 25 млн м3. Мінералізація х досягає 5,9 г/л.

В різні часи в тій чи іншій мірі у вирішення проблем екологічно орієнтованих технологій відкритих гірничих робіт внесли суттєвий вклад праці академіків М.і.Агошкова, М.В.Мельникова, В.В.Ржевського, професорів М.Г.Новожилова, О.і.Арсентьєва, П.В.Бересневича, В.Ф.Бизова, В.Г.Близню-кова, М.В.Васильєва, Ю.Г.Вілкула, В.Д.Воробйова, і.Л.Гуменика, А.Ю.Дриженка, Е.і.єфремова, В.С.Коваленка, Р.С.Крисіна, О.М.Михайлова, В.Д.Петренка, А.К.Поліщука, С.і.Попова, В.і.Прокопенка, П.і.Томакова, К.М.Трубецького, В.С.Хохрякова, М.С.Четверика, А.Г.Шапара, В.Л.Яков-лєва та інших.

У той же час більшість процесів при цілеспрямованому поглибленні залізорудних карєрів і вплив х на стан довкілля недостатньо досліджені. Вплив складування розкривних порід у виробленому просторі на проведення виробничих процесів і зменшення інтенсивності порушень довкілля потребують подальшого вивчання. У цьому звязку на основі аналізу відомих наукових праць і виявлених особливостей екологічного стану відкритих розробок родовищ корисних копалин сформульовані актуальність, суттєвість прикладно проблеми, мета і задачі дослідження.

РОЗДіЛ 2. Теоретичне обгрунтування принципів формування екологічно орієнтованих технологій гірничих робіт на ГЗК

Гірничо-збагачувальний комбінат є багатоцільовим підприємством з повним циклом видобування та переробки залізно руди у металургійну сировину, який у своєму складі має один чи декілька карєрів, відвали, дробильно-збагачувальні фабрики та хвостосховища. З використанням принципів системного аналізу установлено підпорядковані між собою рівні ієрархі окремих цілей та завдань для функціонування велико системи у цілому, що уявляє собою ГЗК. Виходячи з цього, основоположний принцип теорі екологічно орієнтовано технологі відкрито розробки залізних руд полягає у виконанні гірничих робіт на глибоких карєрах з ефективним використанням виробленого простору для розміщення розкривних порід, максимальною х утилізацією під час виймання та зберігання, локалізацією пилогазових викидів при виконанні всіх технологічних процесів, мінімальним порушенням земельних площ і підземних вод та х рекультивацією, що досягається технологічними способами із застосуванням діючого та знов створюваного устаткування і відповідає мінімальній собівартості видобувних робіт.

Оцінюючи вироблений простір глибоких карєрів як техногенний ресурс, використання якого дозволяє суттєво знизити відстань транспортування відходів виробництва та землемісткість ГЗК, виділені можливі технологі гірничих робіт, які забезпечують раціональне розміщення порід розкриву.

1. Прискорена відробка частини родовища до кінцево глибини карєрного поля з розміщенням первісного розкриву у зовнішніх відвалах і послідовна розробка цього родовища зі складуванням основного обєму розкривних порід у створеному виробленому просторі.

2. Поетапна відробка карєрного поля з тимчасовим складуванням частини порід розкриву у межах карєрного поля та переекскавацією х у вироблений простір сумісно з основним обємом.

3. Послідовна розробка групи родовищ або х ділянок з використанням виробленого простору раніше відробленого карєра для розміщення в ньому порід розкриву наступного карєра замість будівництва нових зовнішніх відвалів.

4. Утилізація частини порід розкриву, а також використання х для будівництва гірничотехнічних споруд у карєрі та на хвостосховищах.

Оскільки розміри та умови залягання залізорудних родовищ досить різноманітні, дослідження основних параметрів гірничих робіт проведено на прикладі типових карєрних полів з довжиною за поверхнею від 1 до 6 км і глибиною від 300 до 800 м. 1, 3 і 6 типи відповідають синклінальним складкам родовищ; 2, 4 і 5 - крутозалягаючим пластам. Для цього виконана система-тизація основних показників діючих та запроектованих ГЗК. Виробнича потужність карєрів прийнята залежно від рудно площі родовищ і відповідає аналогічним групам середньостатистичних підприємств Украни та кран СНД. Основні х показники розраховані за розробленими залежностями (табл. 1).

Екологічно орієнтовані технологі відкрито розробки крутозалягаючих залізорудних родовищ припускають цілеспрямоване формування первісного виробленого простору в карєрі першо черги шляхом розвитку зони поглиблення в одному з торців карєрного поля з мінімальною потужністю покривних порід. При достатньому темпі поглиблення для карєрного транспорту потужність з видобування руди забезпечується поперечним розтином і поздовжнім переміщенням фронту гірничих робіт з шириною робочих площадок на кожному горизонті 30...50 м. Підтримання та нарощу-вання потужності карєра можливе при виділенні рухомо зони з прискореним переміщенням вибов у верхній частині карєра вздовж простягання рудних пластів. Обєм зони поглиблення Vу (м3) визначається з формули

( 1 )

де Нт - глибина розробки, м;

mг - горизонтальна потужність рудних пластів, м;

Кф - коефіцієнт форми рудних пластів;

вр - ширина робочих площадок, м;

вр.т - ширина розрізно транше, м;

л, в - кути укосів фронтальних бортів карєра, град;

- кут укосу неробочого торця карєра, град;

р - кут укосу робочого борту, град

За стандартною програмою з використанням методу найменших квадратів установлено, що параметри зони поглиблення підкоряються параболічній залежності від глибини розробки, кута укосу робочого

Таблиця 1

Систематизація показників видобування та переробки залізно

руди на типових підприємствах

Показник	Тип карєрного поля 1 2 3 4 5 6
Горизонтальна потужність рудних пластів, м Кінцева глибина розробки, м Розміри карєрного поля за поверхнею, м: - довжина; - ширина; - площа, га Обєм породи, млн м3: - руда; - розкрив; - площа відвальних полів, га Середній коефіцієнт розкриття, м3/м3 Обєм товарно руди, млн м3 Обєм хвостів збагачення, млн м3 Площа хвостосховищ, га Середній коефіцієнт відходів, м3/м3 Загальна площа під гірничими розробками,га Річна потужність виробництва, млн м3: - сира руда; - породи розкриву; - товарна руда; - хвости збагачення	370 300 875 300 350 1300 300 400 500 500 600 800 1000 2000 3000 4000 5000 6000 1000 1200 2000 1200 1500 3000 82,6 194,6 487,2 476,2 826,3 1509 58,2 152,9 890,9 451,7 1013,6 4573 50,3 221,8 501,8 740,8 1716,4 2565 90,6 399,2 903,2 1333,5 3089,5 4617 0,86 1,45 0,56 1,64 1,69 0,56 23,3 61,2 356,4 180,7 405,4 1829,2 34,9 91,7 534,5 271 608,2 2743,8 139,6 366,8 2138 1084 2432,8 10975 3,6 5,1 2,9 5,6 5,7 2,9 312,8 960,6 3528,4 2893,7 6348,6 17101 2,6 4,0 6,8 6 9 12,4 2,2 5,8 3,8 9,8 15,2 7 1,04 1,6 2,7 2,4 3,6 5 1,56 2,4 4,1 3,6 5,4 7,5

борту та протяжності карєрного поля Lк (м) і мають вигляд:

- обєм зони поглиблення Vу = 148-1,08 НТ + 3,45 10-3 Н ; ( 2 )

- контурний коефіцієнт розкриву nв = 0,307+2,910-3НТ+3,210-5 Н; ( 3 )

- питома вага обєму зони поглиблення в контурах карєрного поля

= 79 -25,6Р + 21,3 ; ( 4 )

- питома вага обєму порід розкриву в зоні поглиблення залежно від протяжності карєрного поля

WУ = 75- 19,810-2 Lк+16,710-5L. ( 5 )

З проведеного аналізу виходить, що обєм зони поглиблення та породи розкриву в ній, в основному, залежать від глибини розробки і кутів укосу робочих бортів. Розміри по земній поверхні не перевищують 1,5...2,1 км, що відповідає протяжності карєрів 1 і 2 типу. Питома вага обєму порід розкриву різко знижується при збільшенні протяжності карєрного поля (рис. 1). Для карєрів 1 типу вона становить 73,6 % від усього обєму розкриву; для карєрів 2 типу - 43,7 %; а для карєрів 5 і 6 типів - 18...19,5 %. З цього зроблено висновок, що карєри 1 і 2 типу можуть бути засипаними тільки після повно відробки породами з інших підприємств, а карєри 3-6 типів придатні для складування порід розкриву поточного виймання. При цьому коефіцієнт переекскаваці не перевищуватиме 20 %.

Отримані закономірності дозволяють аналізувати різні напрямки формування робочо зони карєрів з мінімальними обємами вимки розкриву та відстані його транспортування, що забезпечують економічну ефективність роботи ГЗК і захист довкілля від забруднення. При цьому передбачається використання різнотипних порід розкриву в якості побічно товарно продукці не тільки для потреб ГЗК, але й для суміжних галузей господарства.

РОЗДіЛ 3. Розрахунок параметрів формування робочо зони глибоких карєрів з переекскавацією вміщуючих порід у вироблений простір

Розробка глибоких карєрів характерна вийманням значних обємів розкриву, що суттєво позначається на собівартості видобувних робіт. Сформульована концепція створення технологій розробки родовищ із мінімальним порушенням довкілля, яка полягає у створенні тимчасово неробочих бортів замість постановки х зразу в кінцеве положення.

Привантаження тимчасово неробочих бортів породами розкриву дає можливість збільшити кути х відкосу на 3...50 і більше. Завдяки цьому значення коефіцієнта запасу стійкості може бути прийняте 1,1...1,2 для умов короткочасного положення замість 1,3...1,5 - для постійного, на строк всього основного періоду експлуатаці. Це дозволяє зменшити загальний обєм розкриву в контурах карєрного поля на 15...20 %.

Збільшення кутів відкосу робочих бортів шляхом відробки вміщуючих порід по висячому боку покладів похилими шарами на глибину Нр (м) та орієнтування вимково панелі відносно простягання рудних пластів дає можливість переносити розробку значно частини порід розкриву на заключний період експлуатаці карєра. Формування неробочого борту карєра по лежачому боку родовища дозволяє розміщувати на його транспортних площадках у постійному положенні магістральні залізничні комунікаці та стрічкові конвейєри (рис. 2). У загальному випадку кут відкосу робочого борту визначається з формули

(6)

де nу - групи уступів, які складають похилий шар, од.;

hу - висота уступу, м;

у - кут відкосу робочого уступу, град;

вб - ширина берми безпеки, м;

К - кількість тимчасово неробочих уступів, од.;

nр - кількість робочих площадок у групі уступів, од.

Установлено, що розкривні породи слід відробляти 3...6 похилими шарами під кутом р.л = 15...190 в напрямку від лежачого боку покладу та р.в = 29...300 - від висячого. Ширина робочих площадок Вс.в = 43...70 м. Крок повторного поглиблення Ну = 24...36 м. Річне пониження гірничих робіт 8...12 м. Висота тимчасово неробочих бортів між робочими площадками Нб = 60...180 м. Термін відробки етапу 6...24 роки. Довжина ділянки етапу 600... 1200 м.

Кут орієнтування вимкових панелей відносно простягання рудного пласта зі сторони лежачого л та висячого (в) боку (град) визначається за формулами

(7)

де - кут залягання рудного пласта, град.

Установлено, що мінімальні обєми розкривних порід забезпечуються при орієнтуванні вимкових панелей зі сторони лежачого боку покладу під кутом 24...280 до його простягання та під кутом 30...360 - зі сторони висячого боку. Завдяки цьому довжина рудного фронту порівняно з поперечними панелями на уступах збільшується у 1,5...2 рази. На карєрах 4 і 5 типів виймання 15...25 % розкриву переноситься на заключний етап розробки родовищ. При цьому прямі зазди залізниці можливі на глибину 150...200 м. Роботи ведуться з поточним коефіцієнтом розкриву близьким до граничного.

Виконано гірничо-геометричне моделювання розробки синклінальних складок карєрами 1, 3 і 6 типів. Шляхом моделювання систем розробки установлено, що при куті схилу покладів до 15...180 породи розкриву повністю розміщуються у виробленому просторі карєра глибиною понад 150 м. Зростання кута схилу до 300 потребує переміщення у зовнішні відвали 10...36 млн м3 розкриву (в основному пухкого). При кутах схилу 30...360 вміщуючі породи обємом 52...58 млн м3 тимчасово складуються на земній поверхні в контурах карєрного поля, або в рухомій зоні з наступною переекскавацією у вироблений простір. Глибина переходу на внутрішнє відвалоутворення 200 м. Довжина проміжного горизонту в карєрі для внутрішнього відвалоутворення під час розвитку гірничих робіт по кожному крилу родовища знаходиться у межах 830 м, тільки по одному крилу - 1660 м.

При розробці крутозалягаючих родовищ горизонт тимчасового відвалоутворення слід розміщувати на глибині 150...200 м. При цьому його довжина змінюється від 3,5 км - для покладів потужністю 200 м, до 0,7 км - для родовищ потужністю 1200 м. Для підвищення ефективності використання виробленого простору верхню площадку постійного відвалу рекомендується відсипати на 60...100 м вище земно поверхні. Відповідно до необхідно потужності видобування сиро руди з мінімальними витратами на гірничотранспортні роботи рекомендуються технологі з внутрішнім відвалоутворенням у таких напрямках.

Карєри 1 типу засипаються відходами виробництва інших підприємств після повно відробки.

Карєри 2 типу переходять на внутрішнє відвалоутворення у заключний період відробки, після чого засипаються відходами із сторонніх джерел.

Карєри 3 і 6 типів з темпом поглиблення до 10 м/р. переходять на внутрішнє відвалоутворення при повністю сформованому виробленому просторі в зоні поглиблення. Вийнята з не порода розкриву роздільно складується на земній поверхні в контурах карєрного поля і при подальшій розробці родовища переекскавовується сумісно з вміщуючими породами поточного виймання у вироблений простір.

Карєри 4 і 5 типів з темпом поглиблення більше 10 м/р. відрізняються від карєрів 3 і 6 типів необхідністю формування рухомо зони, де на проміжному горизонті можливо тимчасово розміщувати вміщуючі породи з подальшою переекскавацією х у вироблений простір.

На підставі теоретичних розробок для карєра ПГЗК виконано календарний план виходу на проектні показники до 2003 р. Середній коефіцієнт розкриву становить 1,14 м3/т. Річне поглиблення гірничих робіт 10,5 м. При цьому термін виконання гірничих робіт зменшено у 2 рази.

РОЗДіЛ 4. Розробка та удосконалення технологі вибухового подрібнення порід під час інтенсивного формування виробленого простору

Методом атомно-абсорбційного аналізу досліджена ступінь забруднення земель навколо Південного, Новокриворізького та Полтавського ГЗК. Зразки грунту масою 500...600 г відбирались на глибині 0, 10, 30 і 60 см на відстані 1, 3, 5 і 10 км від карєра по 6...8 румбам відповідно сторін світу. Для порівняння в якості зональних грунтів (контроль) вибрані с. Бабайківка Дніпропетровсь-ко області у 250 км від Кривбасу та с. Пронзовка Полтавсько області - у 80 км від ПГЗК. Установлено, що в Кривбасі грунти забруднені залізом, міддю, цинком, свинцем і нікелем, концентрація яких незначно перевищує ГДК. Порівняно з контролем грунти Кривбасу забруднені залізом у 5...9 разів більше. інші мікроелементи перевищують контроль у 1,5...2 рази і тільки кадмій - у 3...8 разів. При цьому велика роль у забрудненні грунту належить не тільки карєрам, дробильно-збагачувальним та аглофабрикам ГЗК, але й металургійним та коксохімічним заводам, ТЕЦ і сільському господарству.

Наприклад, забруднення місцевості навколо ПГЗК порівняно з Кривбасом нижче по залізу в 20...35 разів, з інших елементів - приблизно удвічі. Такі елементи як кадмій, кобальт, хром і нікель практично відсутні. Оскільки залізо не є небезпечним забруднювачем грунту і поліпшує його структуру разом з кварцем, що випадає із пилогазово хмари при вибухах і пилінні хвостосховищ, вплив його на навколишні землі при внутрішньому відвалоутворенні розкриву можна не враховувати. Однак, незвязаний дрібнодисперсний кварцевий пил у атмосфері є небезпечним для людей і тварин.

Здійснено аналіз пилогазових викидів стаціонарних та нестаціонарних обєктів ГЗК. Установлено дисперсний та хімічний склад пилу і газів. Уловлювання пилу при дробленні, збагаченні та окускуванні різними пристроями досягає 99 %. Однак, оксиди вуглецю й азоту, пил і гази карєрів, відвалів, хвостосховищ і складів готово продукці викидаються в атмосферу без попереднього очищення. На прикладі ПГЗК установлено, що питома вага викиду пилу при виконанні буропідривних робіт у карєрі становить 18,1 %; дробленні та подрібненні руди - 3,7 %; окускуванні концентрату - 23 %; складуванні розкриву, окатишів і щебню з порід розкриву - 19,4 %; складуванні відходів збагачення - 34,4 %. У цілому по ГЗК основним джерелом пилогазовикидів є окускування концентрату та теплопостачання - 46,1 %; карєри - 16,4 % і хвостосховища - 22 %.

Одним з основних джерел викиду пилу при масових вибухах є зона пластичних деформацій на контакті “заряд-порода”, обєм яко залежить від бризантності ВР. Використання для руйнування гірсько маси ВР з високим вмістом тротилу відрізняється високими витратами та виділенням великих обємів токсичних газів, приводить до переподрібнення породи в зонах пластичних деформацій та підвищеного виходу пилових частинок. В умовах стисненого простору зони поглиблення це призводить до небезпечних ситуацій.

З участю автора розроблено завдання на проектування та побудову (у 1991 р.) на ПГЗК дільниці для виготовлення водовміщуючих ВР типу акватол Т-20, а в подальшому і його нових модифікацій. Порівняно з гранулотолом вибух акватола Т-20 характеризується меншим на 25...40 % обємом викиду отруйних газів і на 20...25 % пилу. Формування комбінованих свердловинних зарядів із водовміщуючих ВР в обводненій частині та аміаково-селітряних - в сухій дозволяє використовувати ефект вибухових навантажень, що повторюються. Досліди показали, що модернізовані ВР типу акватол Т-15м і Т-10м за своми характеристиками відповідають найбільш розповсюдженим ВР типу грамонітів. Зменшення тротилу в х складі декілька послабило вихідні параметри акватолів Т-15м і Т-10м порівняно з акватолом Т-20. Зокрема, швидкість детонаці модернізованих акватолів становить 4,5...4,8 км/с проти 5...5,5 км/с для акватола Т-20. Теплота вибуху знизилась з 3941 до 3360 і 2364 Кдж/кг відповідно для акватолів Т-15м і Т-10м. Але це практично не позначилось на працездатності модернізованих ВР, яка становила 0,95 для Т-10м; 1,05 - для Т-15м і 1,1 - для Т-20 порівняно до еталонно ВР (грамоніта 79/21). Якість подрібнення та проробки підошви уступів задовільна. Вихід гірсько маси крупністю більше 400 мм у цілому не перевищував 12...16 %.

Аналіз даних досліджень дає підстави для планування використання водовміщуючих ВР типу акватол Т-20 та інших у наступних напрямках:

Для руйнування необводнених порід верхніх горизонтів у карєрі - грамоніт 79/21 і ВР найпростішого складу типу ігданітів та його модифікацій з горючими домішками 20...25 % за обємом. Для обводнених порід середньо та порід вище середньо міцності - це акватоли Т-20, Т-15м і Т-10м в обємі 50...60 % від загального споживання. Для міцних порід частково використовують гранулотол.

Застосування водовміщуючих ВР типу Т-20 дозволило знизити викид небезпечних речовин по пилу в 2...3 рази, по газам - у 1,5...2 рази. При цьому х максимальні приземні концентраці складають з пилу - 0,48 мг/м3; з оксиду вуглецю - 0,16 мг/м3; з оксидів азоту - 0,067 мг/м3. У 1998 р. використано для руйнування гірських порід 4350 т водовміщуючих ВР. Завдяки цьому використання грамоніта 79/21 зменшено до 30 %, а тротилу - виключено до мінімуму. Керування процесом дроблення порід і аеродинамікою вибуху досягається за рахунок раціонально конструкці та набиванням свердловинного заряду. Ефект “запирання” продуктів вибуху ВР забезпечується комбінованими внутрішнім і зовнішнім набиванням, а також створеним різноградієнтним навантаженням масиву за рахунок використання у свердловинному заряді ВР з різними швидкостями детонаці. Економічний ефект від використання нових ВР і конструкці свердловинних зарядів у 1998 р. склав 2,5 млн грн.

РОЗДіЛ 5. Установлення раціональних параметрів екологічно орієнтованих гірничотранспортних комплексів і закономірності х змін в глибоких карєрах

Динаміка розвитку залізорудних карєрів у просторі характерна систематичним збільшенням глибини гірничих робіт, яка обумовлює не тільки обєми виймання гірсько маси, але й вид транспорту, а також відстань для переміщення. Оскільки первісне місце розкриття та підготовки до експлуатаці горизонтів у подальшому не змінюється, ефективність збільшення кутів укосу робочих бортів карєра і, як наслідок, зменшення поточних обємів розробки порід розкриву, а також трасування транспортних комунікацій знаходяться у тісному взаємозвязку з технічними характеристиками рухомого складу.

Найбільшою інтенсивністю виділення небезпечних газів та пилу відзначаються великовантажні автосамоскиди, які експлуатуються в глибинній частині робочо зони. Збільшення відстані транспортування призводить до зросту пиління автошляхів. У цьому звязку зниження відстані руху автосамоскидів призводить не тільки до різкого скорочення собівартості перевезення гірсько маси, але й сприяє суттєвому зменшенню пилогазового забруднення карєрно атмосфери. Оскільки аналітично важко визначити зміну показників роботи автосамоскидів залежно від утворених гірничотехнічних умов, х значення можливо установити шляхом хронометражного нагляду. Так, наприклад, у карєрі ПГЗК при обємі виборки з 591 значення змінна продуктивність автосамоскида П1 (т) і П2 (ткм) описується такими рівняннями множинно регресі

П1 = -716 + 388 - 1,3 На + 396 Та; R1 = 0,72 ;

П2 = - 968 + 625 - 3,2 На + 514 Та; R2 = 0,83 , (8)

де - відстань перевезення гірсько маси, км;

На - висота підйому вантажу, м;

Та - час роботи автосамоскида протягом зміни, год;

R1, R2 - коефіцієнти множинно кореляці.

Середня відстань автомобільних перевезень корелює з На та уклоном автошляхів iр (долі од.) і описується рівнянням

= 1,1 + 13 10-3 На - 1,1 10-3 iр ; при R = 0,7 . (9)

Як видно з табл. 2 інтенсивність вантажопотоку автосамоскидів суттєво залежить від відстані перевезень і максимальна для довжини 0,8...1 км. При збільшенні відстані вона різко знижується і для середнього значення по карєру 2,3 км зменшується приблизно удвічі. Крім того, низька продуктивність автотранспорту пояснюється і малим часом його експлуатаці протягом зміни.

Аналогічні досліди показують, що питомі витрати пального з розрахунку на 1 ткм/зміну дф (л) описується наступним рівнянням

дф = 158,5 - 0,13 - 0,12 На , (10)

при середніх показниках дф.ср = 145,5; = 3,2;

На.ср = 103,7; Rср = 0,63; R = 0,42; RНа = 0,21.

Пропорційно витратам палива при русі автосамоскидів виділяються небезпечні гази та сажа. Оскільки при збільшенні відстані транспортування викиди газів зменшуються, пріоритетним для поліпшення умов роботи автотранспорту є все ж таки продуктивність, яка за свом зростом (1,5...2 рази) превалює над інтенсивністю забруднення атмосфери (4...6 %). На цій основі рекомендується експлуатувати автосамоскиди на відстані 0,8...1,2 км.

Таблиця 2

Показники роботи автосамоскидів НД-1200 і БілАЗ-7519 в карєрі

ПГЗК за зміну

відстань перевезень, км	Кількість замірів	Перевезено гірсько маси, т	Відроблено часу, год	інтенсивність вантажопотоку, т/год	Виділення небезпечних речовин, кг
					СО	NO	SO2	Сажа
0,8- 1 1,1-1,6 1,7-2,4 2,5-3,4 3,5-4,4 У середньому по карєру 2,3	13 44 49 68 23 197	22515/1732 55858/1270 41378/844 52429/771 18078/786 190258/9658	50,5/3,9 200,2/4,6 182,7/3,7 276,9/4,1 90,8/3,9 801,1/4,1	445,8 279 226,5 189,3 199 237,5	564 4,7 550 4,6 540 4,5 528 4,4 504 4,2 -	948 7,9 936 7,8 912 7,6 876 7,3 840 7 -	756 6,3 744 6,2 732 6,1 696 5,8 671 5,6 -	94,5 0,8 92,4 0,77 91,2 0,76 87,6 0,73 84 0,7 -

Примітка: У чисельнику наведені дані у цілому по автопарку;

у знаменнику - на один автосамоскид

Для обгрунтування раціональних технологічних схем роботи комбінованих видів транспорту з автомобільною ланкою та мобільним перевантажувальним устаткуванням автором систематизовано форми трас розкривних виробок, а під його керівництвом створено принципово нові конструкці екологічно безпечного безекскаваторного мобільного устаткування для перевантаження гірсько маси із автосамоскидів у залізничні вагони з вивантаженням породи з бункерів потужними віброживильниками, виконано аналіз ефективності мобільних бункерів при залізничному транспорті та дробарок - при конвейєрному, створені математичні моделі для вибору х параметрів.

Залежно від необхідно продуктивності мобільні бункери комплектуються 2...3 віброживильниками за розробленими конструктивними схемами. Термін навантаження потягів скорочується з 20...24 до 8...12 хв. При цьому збільшується х обертальність. Продуктивність праці на карєрному транспорті підвищується у 1,2...1,4 рази, витрати електроенергі знижуються в 2,3...2,5 рази, в розрахунку на одну установку вивільнюються 1...2 потягів, 2 екскаватори ЕКГ-8і, один бульдозер. Річний економічний ефект становить від 1,3 до 3 млн грн. Установлені параметри зони поглиблення під час роботи автосамоскидів на плечі відкатки 0,8...1,2 км. При комбінаці х з залізничним транспортом в експлуатаці достатньо мати два бункери, з яких один у роботі, другий - допоміжний. Відстань між ними по горизонту установки 1,2...1,8 км. Кількість підготовляємих горизонтів - до 4. Термін переносу бункера на новий горизонт 1...2 роки.

Стрічкові конвейєри є не тільки найбільш екологічним видом транспорту, але й дозволяють переміщувати гірську масу найкоротшою відстанню. Працюють вони у комплексі з дробарками крупного дроблення.

Під керівництвом автора розроблені нові схеми комбінованого автомобільно-конвейєрного транспорту з мобільними дробарками, здійснено впровадження х у виробництво. Так, з 1996 р. на карєрі ПГЗК експлуатується напівпересувна дробарка фірми “Крупп” з річною продуктивністю 12 млн т. Розрахунки свідчать, що мобільні дробарки слід встановлювати з кроком по висоті через 30...45 м, по горизонту - через 1...1,25 км. При темпі поглиблення 5...7 м/р. переміщення дробарок з одного положення у друге проводиться через 13...18 р. З одного х положення обслуговується до 6 робочих горизонтів загальною висотою 90 м.

Установлені перспективи поліпшення роботи комбінованого автомобільно-конвейєрного транспорту шляхом створення крутопохилого стрічково-візкового конвейєра (КСВК) ново конструкці, який здатний навантажуватись недробленою породою через кожні 15...30 м по висоті та працює під кутом до 36...400. Розміщується КСВК у глибинній зоні карєра і подає гірську масу до раніш установлених стаціонарних дробарок на верхніх горизонтах.

РОЗДіЛ 6. Розробка та впровадження екологічно орієнтованих технологій утилізаці вміщуючих порід на залізорудних ГЗК

Розроблена концепція утилізаці порід розкриву, яка полягає в забезпеченні мінімально собівартості гірничих робіт на ГЗК шляхом створення технологій, що забезпечують зниження обємів виймання порід розкриву в карєрі та вихід хвостів при збагаченні залізних руд, використання нерудно мінерально сировини для виробництва окатишів та супутньо продукці, суглинків і вміщуючих порід для будівництва дамб обвалування хвостосховищ, розміщення відходів виробництва у виробленому просторі глибоких карєрів, консерваці поверхні техногенних родовищ від пиління та рекультиваці порушених територій.

Згідно концепці розроблені технологі окускування концентрату з

заміною бентонітових глин на глауконітові карєрно вимки та вапна. Створено устаткування для виготовлення вапна у циклонних декарбонізаторах. Розроблена й впроваджена технологія та устаткування для магнітно-гідравлічно сепараці, що дозволяє не тільки зменшити вихід хвостів, але й підвищити якість концентрату на 1,88 %. Установлено перелік порід, які придатні для використання при виробництві різно продукці.

Засипку виробленого простору карєра слід провадити виключно вміщуючими породами. Висота відвального яруса повинна забезпечити крутий результативний кут укосу внутрішнього відвалу з мінімально можливою відстанню перевезення вміщуючих порід карєрним транспортом. Ефективне використання виробленого простору досягається складуванням порід під кутом, близьким до природного укосу. Це положення дотримується при поперечному формуванні внутрішнього відвалу з серповидним переміщенням фронту відвальних робіт навхрест простяганню відроблених рудних покладів (див. рис. 2). Для безпеки гірничих робіт на відвалах та в карєрі основа відвальних ярусів привантажується насипами порід на висоту не менше 2...3 м.

При формуванні техногенних родовищ у виробленому просторі у верхній його зоні розміщується нерудна мінеральна сировина: важкозбагачувані окисні та некондиційні залізисті кварцити, амфіболіти, мігматіти, талькові сланці тощо. Послідовність відсипки відвальних заходок провадиться з формуванням прямолінійних контактів між різнотипними породами (див. рис. 2). Схеми відвалоутворення передбачають, при необхідності, повторне відвантаження нерудно мінерально сировини відвальними екскаваторами.

Вперше для карєрів Украни та кран СНД розроблені технологічні схеми розміщення вміщуючих порід у виробленому просторі. Обгрунтовані параметри та організація робіт з консерваці поверхні техногенних родовищ для попередження пиління. Відповідно ДСТ пропонується використовувати в якості грунтотвірних порід суглинки супутно вимки потужністю 7...9 м, наносити х на схили відвалів скельних порід і поверхню хвостосховищ товщиною 10...20 см як за допомогою відвальнотранспортно техніки, так і спеціальними метальниками. Нагляд за самозаростанням і приживлюваністю рослин протягом 15 років підтверджує відновлення родючості поверхні техногенних родовищ шляхом культиваці багаторічних трав, таких як донник білий та лікарський, люцерна еспарцет пісчаний, райграс, лядвенець рогатий, люпин луговий, костер безостий; дерев і чагарників: абрикос, виноград, вяз, груша, верба, клен, лох вузьколистий, облепіха, робинія тощо. Спосіб посадки рядовий з використанням техніки та вручну.

На прикладі ПГЗК показана ефективність відновлення водних ресурсів на площах понад 400 га скиданням в осушені водоймища частини дренажних вод обємом 4,8 млн м3/р. Це буде сприяти стабілізаці депресійно воронки та попереджати проникненню до не стічних вод з відстійника Кременчуцького нафтопереробного заводу.

Розглянуто 4 варіанти виймання та розміщення порід розкриву: 1 - базовий, з формуванням зовнішніх відвалів; 2 - породи з зони поглиблення складують у зовнішні відвали, з рухомо зони - у внутрішні; 3 - основний обєм порід направляється у дамби обвалування хвостосховищ і на переробку у щебінь, залишки - у зовнішні відвали; 4 - залишки незадіяних порід розміщують у виробленому просторі та формують з них техногенні родовища. Установлено, що екологічно орієнтовані технологі розробки карєрних полів з переекскавацією вміщуючих порід у вироблений простір повністю запобігають порушення земель зовнішніми відвалами (рис. 3, 4). При цьому витрати на транспортно-відвальні роботи порівняно з базовою технологією (зовнішні відвали) зменшуються на 33,6...48,2 %.

Використання вміщуючих порід для будівництва дамб обвалування хвостосховищ і переробки на щебінь, а також застосування стрічково-візкових конвейєрів для транспортування порід розкриву з тимчасових відвалів у постійні додатково знижує витрати на транспортно-відвальні роботи на 15...20 %.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі одержані нові науково обгрунтовані результати в галузі видобутку корисних копалин відкритим способом і утилізаці відходів виробництва шляхом установлення закономірностей цілеспрямованого формування виробленого простору глибоких карєрів для переекскаваці вміщуючих порід, удосконалення та розвитку вибухових робіт, транспортування гірських порід і створення техногенних родовищ із захистом х поверхні від пиління, що у сукупності вирішують важливу прикладну проблему створення екологічно орієнтованих технологій гірничих робіт на залізорудних гірничо-збагачувальних комбінатах Украни.

Стан питання. За масштабами відкрито розробки залізорудних родовищ і виробництва металургійно сировини гірничовидобувна підгалузь є основною, яка визначає у цей час ефективність і перспективи розвитку важко промисловості крани. При цьому питання захисту земельних і водних ресурсів від порушення гірничими роботами, запобігання інтенсивному забрудненню атмосфери та прилегло територі пилогазовими викидами гірничо-збагачувальних комбінатів являють собою складову частину загального наукового напрямку з охорони навколишнього природного середовища при функціонуванні гірничо-металлургійного комплексу крани у цілому. Напрямок, що розглядається, надзвичайно багатогранний, охоплює проблеми суміжних галузей народного господарства, які до цього часу в галузі створення екологічно чистих виробництв не вирішені, що потребує подальшого удосконалення основних технологічних процесів гірничих робіт, утилізаці відходів виробництва, складування х нереалізованих обємів у виробленому просторі глибоких карєрів і рекультиваці порушених територій.

Методи розвязання науково проблеми включають до себе комплекс теоретичних і експериментальних досліджень, узагальнення відомих сучасних досягнень науки та техніки з проблеми, що розглядається. В області теоретичних досліджень застосовані методи теорі ймовірності, аналітичний, графо-аналітичний, гірничо-геометричного і техніко-економічного аналізу, а також економіко-математичного моделювання. В області експериментальних досліджень використані методи керування станом масиву гірських порід, агробіологічних і біоекологічних досліджень, атомно-абсорбційного аналізу, полігонні та промислові випробування. Обробка експериментальних даних на ПЕОМ проводилась методами математично статистики, кореляційного та регресійного аналізу.

...