CC BY
29
Е.П.Щербакова
Московский государственный горный университет
ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЙ рельеф РЕКУЛЬТИВИРУЕМЫХ НАМЫВНЫХ ТЕРРИТОРИИ
ностных вод, характер стока, иногда разру-
В 1994г. мировая добыча железной руды возросла на 3,5% и достигла уровня 970 млн. т. В России, несмотря на сокращение в 1994г. по сравнению с 1993г. на 12%, объем добычи товарной руды составил 70 млн.т. Масштабы горного производства характеризуют его воздействие на окружающую среду. Только в Белгородском районе Курской Магнитной Аномалии ежегодно из недр извлекается более 90 млн. т. горной массы, а отходами горного производства занято около 20 тыс.га земли.. Приведенные данные свидетельствуют о том, что на сегодня масштабы эксплуатации природных ресурсов превзошли экологически разумный предел и продолжают увеличиваться. Развитие минерально-сырьевой базы практически в каждой стране сопровождалось тяжелыми экологическими последствиями, которым естественный защитный механизм биосферы не может эффективно противостоять. Данная проблема волнует все мировое сообщество, и на Женевской Конференции ООН (23-25 октября 1995г.) было отмечено, что в свете последних. тенденций в добывающих отраслях экологические ограничения на технический прогресс должны быть решающими. Состоявшийся в Индии в декабре 1995г. конгресс \Vomec-95 указал, что одной из важнейших задач снижения экологической нагрузки в районах добычи полезных ископаемых является восстановление территорий, нарушенных горными работами [1]. Среди них особое место занимают намывные массивы: гидроотвалы, хвосто- и шламохранилища. Они нарушают режим грунтовых и поверх-
шают естественные элементы ландшафта, и нормальное функционирование морфоси-стемы региона [2].
Задача восстановления намывных территорий весьма актуальна, и должна решаться не только при комплексном ландшафтно-экологическом подходе к рекультивации этих территорий, но и с учетом геотехконтроля за устойчивостью этих гидротехнических сооружений Таким образом, основная проблема их рекультивации заключается в инженерном обосновании параметров рекультивируемой поверхности с точки зрения геоморфологии, что должно обеспечить естественное функционирование морфосистемы региона, а также устойчивость и безопасность восстанавливаемого рельефа.
При этом под морфосистемой понимают комплекс форм рельефа, созданных системой рельефообразующих процессов в условиях определенной морфоструктуры и ландшафтно-климатической обстановки /3/. Под устойчивостью и безопасностью техногенного рельефа подразумевается исключение возможности появления эрозии, заболачивания, выветривания, а также обрушения, оползней и выноса материала как для восстанавливаемой поверхности, так и прилегающих территорий. Гидроотвалы, хвосто- и шламохранилища чаще всего располагаются в долинах и балках (рис. 1.) Типичный долинный гидроотвал представляет собой крупное ступенеобразное сооружение закрытого контура, полностью перегораживающее речную долину и перехватывающее весь ее сток. Согласно существующим ре-
комендациям заполнение гидроотвала производится от дамбы При этом выпуски гидросмеси располагаются на дамбе. Такой порядок намыва призван укрепить дамбу путем создания упорной призмы из наиболее крупных фракций гидросмеси Упорная призма принимает на себя часть давления пород сооружения Большая часть породы осаждается вблизи дамбы, мощность намываемого слоя убывает от дамбы к центру, что обуславливает создание слабонаклонной поверхности с падением от места выпуска. Такой наклон намываемой по-
верхности противоположен естественному наклону тальвега речной долины /т. образует так называемый контруклон /* .(рис. 1). Морфология речной долины и русла отражает особенности водного режима, литологии, геологического строения долины, и истории ее развития. Качественная рекультивация должна возвращать поверхности функционирование природных систем, не препятствовать развитию основного речного процесса - стока Его морфология должна быть естественной для реки и ее долины.
Выпуск годрос*+всс/
Рис.1. Этапы заполнения и рекультивации гидроотвала
1 - уклон намываемой поверхности гидроотвала (по традиционной технологии)
2 - поверхность гидроотвала
3 - требуемый экологически безопасный уклон по условию рекультивации (создается при переносе выпуска гидросмеси в верховья отвала)
4 - поверхность гидроотвала с учетом перемыва и последующей осадки
В качестве первого шага при рекультивации долинных гидротехнических сооружений необходимо на заключительных стадиях намыва переносить выпуски гидросмеси с дамбы в верховья, т е. производить намыв в противоположном направлении, (рис. 1). Такой способ рекультивации имеет ряд преимуществ: во-первых, формирование требуемого техногенного рельефа осуществляется одновременно с заполнением
гидроотвапа, т.е. рекультивационные работы не требуют дополнительных капиталовложений, во-вторых, горнотехническая рекультивация производится дешевым и эффективным способом, там, где использование других технических средств невозможно или крайне затруднительно; в-третьих, гидроукладка грунта определяет ее особые физико-механические свойства, благоприятные для роста растений. Созда-
ваемый в этом случае техногенный рельеф должен обеспечить такие скорости паводковых вод, чтобы на первичной незакрепленной растительностью поверхности отвала могли формироваться русла ручейковой сети, а после закрепления ее растительностью и перехода к сельскохозяйственному использованию, русловые формы стабилизировались. Русла ручейковой сети, возникающие на поверхности гидроотвала, способствуют его осушению и предотвращают заболачивание.
а= 0.036 "Ус , / = зз 1-п*омг5\ 2-п-*омо
Рис.2. Неразмывающие уклоны для пород различ-ного литологического состава
Теперь, когда определены общие принципы формирования экологически безопасного техногенного рельефа, необходимо определить основной его параметр -уклон. Величина уклона зависит от ряда
факторов: литологического состава пород, их плодородия, способа и времени (года) формирования техногенного рельефа. В работе [5] предлагается математическая зависимость, основанная на установлении критического уклона для различных пород, при превышении которого будет происходить эрозия рекультивируемой поверхности. Построенные по этим зависимостям графики для задернованной и незадерно-ванной поверхности для стока долины () = 0,036 м/с приведены на рис 2 Однако и теперь мы не достигнем условия экологической безопасности, т.к. при формировании рельефа не учли величину просадки. Величина максимальной, т е. стабилизированной осадки определяется по формуле /4/.
где а0 - приведенный коэффициент сжимаемости грунтов, кв см/кг; у - плотность намывных грунтов, кг/см3;
Нл - мощность толщи, м
Стабилизированная осадка рассчитывается для всего массива и позволяет нам обеспечить техногенный экологически безопасный рельеф рекультивируемой поверхности намывного сооружения В МГТУ на кафедре Геологии разработана программа определения конечных отметок поверхности гидроотвала, что позволяет значительно сократить время расчетов, повысить их точность.)
Исходные данные, закладываемые в программу, следующие:
1. Скорость намыва слоя
2. Время «отдыха» слоя на дату расчета
3. Объемная плотность грунта
4. Начальный коэффициент консолидации
5. Показатель консолидации
6. Угол внутреннего трения неконсо лидировал.
7. Коэффициент угла внутреннего трения
м/год2
год
т/м3.
м2/сут.
град.
град..
8. Сцепление неконсолидированное кг/см".
9. Коэффициент сцепления кг/см2
10. Коэффициент запаса
11. Отметка поверхности после намыва м
12. Мощность намывной толщи м
13. Коэффициент относит, сжимаемости см /кг.
Точность расчета изменений несущей способности и осадок поверхности намываемых территорий зависит от достоверности исходных данных, закладываемых в программу.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. «Processings of the First World Mining Environment Congress» WOMES-95, new Delhi, India, by Central mining research institute, 11-14 Dec. 1995 г., 1038 pg.
2. Кононенко E.A., Щербакова E П
"Экологически адекватная рекультивация средствами гидромеханизации". Тез докл. научно-технической конференции "Экологические проблемы горного производства” М.. ИАЦ ГН 1993г. 160 стр
3. Симонов ЮГ. "Региональный геоморфологический анализ. М., МГУ1972г. с.252.
4. Гальперин А М.. Дъячков Ю Н
"Гидромеханизированные природоохранные технологии". М., "Недра", 1993г.
5. Русский В.А., Кононенко Е А., Русский А В. "Расчет уклонов рекультивируемых территорий." М., МГТУ, в сб "Новые технологии и технические средства гидромеханизации и подводной добычи". 1994г
© Е.П.Щербакова
В.М.Рачек
ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОВМЕЩЕНИЕ
В конструировании широко используется унификация, на основе которой известно много методов, применяемых для создания производных машин, механизмов и оборудования. Эти методы известны под названиями базового агрегата, конвертирования, параллельного совмещения (компаундирования), модифицирования, секционирования, агрегатирования и др. Все эти методы нашли применение в горном машиностроении. Например, метод параллельного совмещения, сущность которого заключается в параллельном соединении машин или агрегатов с целью увеличения общей мощности или производительности, может реализовываться в трех типах совмещения.
Первый тип совмещения предполагает повышение мощности установки за счет установления нескольких приводов, что повышает эффективность работы рабочего органа или машины в целом. Данный тип совмещения хорошо иллюстрируется на примере использования многодвигательного привода в очистных комбайнах 1ГШ68, К103 и
др.
Второй тип совмещения основан на параллельной установке машин (орудий) группами по 2-3, когда производительность одной машины, входящей в технологическую цепочку (поток), уступает производительности всей линии. Хорошо известно применение двух очистных комбайнов, работающих с базы одного конвейера. В этом случае достигается существенное повышение производительности, сокращаются непроизводительные простои.
Продолжение на стр.85
