CC BY
245
УДК 622.271.45:502.174 Гавришев С.Е., Пыталев И.А.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТВАЛОВ И ВЫРАБОТАННОГО КАРЬЕРНОГО ПРОСТРАНСТВА
Горнодобывающие предприятия, ведущие разработку месторождений полез ных ископаемых открытым способом, подошли к тому рубежу, когда становится очень сложно существенно повышать эффективность работы карьера за счет увеличения производительности и снижения ресурсоемкое ти основных технологических процессов. Причиной этого является то, что развитие техники и технологии направлено на увеличение произво-дигельшсти и снижения ресурсоемкости, однако в настоящее время крупные по запасам месторождения отработаны или находятся в стадии доработки, а те, которые вовлекаются в разработку, имеют более сложные горно-геологические и горнотехнические условия или представлены средними и мелкими месторождениями.
В теории и практике открытой добычи полезных ископаемых можно выделить следующие основные этапы: I этап - разработка крупных месторождений с высоким содержанием основного компонента и использованием высокопроизводительного горнотранспортного оборудования ; II этап - освоение технологии добычи по пут -ных полезных ископаемых совместно с основным компонентом; III этап - вовлечение в разработку мелких и средних по запасам месторождений с целью извлечения максимального количества компонентов. Использование высокоэффективного добычного, транспортного, перерабатывающего оборудования; IV этап - происходит замена природных ресурсов повторно извлекаемым сырьем горного и обогатительного производств, то есть освоение техногенных георесурсов и техногенных месторождений в частности. В связи с чем повышение эффективности ведения открытых горных работ без внедрения новых подходов и технологических решений невозможно.
Вопросы комплексного использования недр для повышения рентабельности горнодобывающих предприятий широко рас простране ны на практике. Однако, не смотря на то, что еще в 1982 году академиком Агошковым М.И. предложены шесть групп возможных георесурсов, на сегодняшний день многие их виды практически не реализуются [1]. Комплексное использование георесурсов заключается в извлечении нескольких полез ных компонентов и переработке вскрышных пород. Поэтому необходимы работы,
направленные на формирование техно генных георесурсов, эксплуатация которых возможна не только в отдаленной перспективе, но в ближайшем будущем. В первую очередь это относится к формированию отвалов горных пород, складов некондиционных руд, карьерного пространства таким образом, что в дальнейшем они будут ис-пользованы в качестве заменителей некоторых природных и производственных ресурсов, что позволяет говорить о возможности создания в результате работы горных предприятий новых видов продукции (техногенныхгеоресурсов).
Работа горного предприятия, как и любого другого, в общем ввде может быть представлена в ввде процесса взаимодействия ресурсов (сырья) и технологии его добычи и переработки, в результа-те чего производится готовая продукция и отходы, далее готовая продукция реализуется, а отходы утилизируются (рис. 1). При этом отходы - это неизбежность, от них невозможно избавиться пол -ностью, но возможно свести к минимуму их обра-зование за счет усовершенствования технологии и оборудования. Ежегодно образование отходов предприятий, обеспечивающих сырьем металлургическое производство, только увеличивается, это в первую очередь связано с наращиванием производительности перерабатывающих предприятий и одновременно усложняющимися горно-геологическими условиями разработки месторождений, а также снижением среднего содержания полезных компонентов в добываемой гонной массе. Тем самым на земной поверхности формируются огромные по занимаемой площади отвалы различных отходов как от горного, так и от перерабатывающего производств.
Отходами горного производства традиционно считаются неиспользуемые продукты добычи и переработки минерального сырья, выделяемые из массы добытого полезного ископаемого (горной массы) в процессах разработки месторождения. Согласно последним работам, посвященным формированию техногенных георесурсов, отходы горного производства также могут являются техногенными георесурсами при определенном способе их формирования. Таким образом, техногенные георесурсы возможно формировать в виде техногенных месторождений или различных сооруже-ний В связи с этим необходимо выделять три ка-
тегории пород отвалов в зависимости от экономической целесообразности их переработки и воз -можных направлений дальнейшего их использо-вания: 1 - породы, технология переработки которых известна и в настоящее время экономически целесообразна; 2 - породы, переработка которых с использованием известных технологий в настоя -щее время экономически нецелесообразна, к этим породам относятся некондиционные руды или ме -таллосодержащие минералы; 3 - породы, технология переработки которых отсутствует и неизвестна возможная сфера их применения [2].
На основе выделе иных категорий пород воз -можна реализация способов формирования отва-лов в виде техногенных георесурсов:
1) Формирование отвалов из пород 1-й категории в виде техногенного георесурса производится селективным складированием пород, фракционированием их по крупности и по составу. Склади-
рование осуществляется на специально подготовленных площадях с возможностью отгрузки пород для последующей переработки или непосредственно потребителю (рис. 2).
2) Формирование отвалов из пород 2- й кате -гории в виде техногенного георесурса производится с консервированием пород и их складированием на площадях, изолированных от поверхности земли, с уклоном, позволяющим собирать и нейтрализовать или перерабатывать кислые стоки (рис. 3). При складировании пород 2-й категории возможно создание условий полезного взаимодействия исходных компонентов, что позволяет улучшить свойства пород или создать новые ввды минерального сырья с минимальными дополнительным и затратами.
3) Формирование отвала из пород 3-й категории как техногенного георесурса производится в ввде инженерного сооружения (рис. 4). Следует
Формирование в виде техногенного месторождения
Формирование в виде сооружения
- - - - ■
Внешние и Внешние и Внешние и Выработанное
внутренние отвалы внутренние отвалы внутренние отвалы пространство
из пород 1 из пород 2 из пород 3 карьера
категории категории категории
Извлечение металлов; производство строительных и теплоизоляционных материалов, удобрений; облагораживание земель и др.
Плотины, дамбы, хвое то хр ани лищ а, строительные площадки, места отдыха (парк, лес, ипподром, горнолыжная трасса) и др.
Емкость
_Е
Размещение Раз мещение
пустых пород пр омышлен-
собственного ных отходов
производства
I
Строитель
ный
полигон
Создание
водоемов
Научно -
исследовательские лабор атории и экспериментальные установки,объекты соци ально-бытового назначения, зоны отдыха и др.
Рис. 1. Виды и направления создания и использования техногенных георесурсов Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2007. № 4. ---------------------------------------------
учитывать местонахождение горного предприятия по отношению к населенным пунктам, промышленным предприятиям, так как отвал может быть сформирован как место для отдыха (парк, лес, ипподром, горнолыжная трасса), строительная площадка или емкость.
Формирование георесурсов в ввде емкостей открывает большие возможности по утилизации отходов сторонних промышленных предприятий (рис. 5). При этом основными направлениями являются использование выработанного карьерного пространства и отвала вскрышных пород.
Карьерные выемки, как правило, располагаются вблизи уже имеющихся техногенных обра-
зований и в случае вовлечения их в переработку обеспечивают практически вдеальные условия для складирования с учетом фактора дальности транспортировки отходов; по завершению функционирования полигона пылеобразование полностью исключается, так как отходы будут располагаться ниже земной поверхности; заполнение карьерных выемок отходами не только ликвидирует угрозу развития деформационных процес-сов в ввде оползней, опускания территории и ее заболачивания, но и обеспечивает технический этап рекультивации нарушенных земель, что снижает до минимума затраты на их возвращение в хозяйственный оборот.
1 - породы скальной вскрыши; 2 - полускальные породы вскрыши; 3 - глинистые породы; 4 - предохранительный вал; 5 - контур карьера
□ таал
Рис. 3. Формирование техногенный объектов, переработка которых с использованием известных технологий в настоящее время экономически нецелесообразна
При использовании отвалов дренаж и дегазация в них технически проще и легче контролируемы. При высоких насыпях отходов значительно снижа-ется коэффициент проницаемости грунта, в результате улучшается естественная защитная функция и, кроме того, грунтовые воды большей частью обте-кают этот более плотный участок. Откосы захоронения легко вписываются в местный ландшафт.
Примером использования техногенных георе-сурсов является карьер «Западный» горы Магнит-
нои, он используется как емкость для складирования доменных и мартеновских шлаков, а также промышленных отходов, кроме того, по заверше-нию засыпки карьера до проектной отметки одновременно завершится этап его рекультивации. Тем самым, обеспечивается формирование техногенного месторождения и использование георесурса в ввде емкости. При этом содержание железа в доменных шлаках колеблется в пределах 13-15%, это позволяет предположить что в дальнейшем данное
Рис. 4. Формирование техногенный объектов, технология переработки которых отсутствует и
неизвестна возможная сфера их применения
Отвалы вскрышных пород
ОЛЯЦИОННЫИ СЛОИ
Утилизируемые ОТХОДЫ
Рис. 5. Утилизация отходов в теле отвала
техногенное месторождение будет вовлечено в разработку, однако при этом могут возникнуть затруднения по еле -дующим причинам: отсутствие карт отсыпки; отсутствия четких зон складирования различных отходов, то есть это приведет к дополнительным затратам на сортировку сырья.
В г. Ганновер центральное хранилище возвышается на 60-120 м над естественной поверхностью и образует искусственный холмистый лавдшафт с четырьмя вершинами площадью около 140 га. Высота отвального захоронения зависит от топографии и несущей с по -собности грунта [3].
Еще одним примером использования техногенных георесурсов в ввде выработанного карьерного пространства является строительство отеля Songjiang beauty spot hotel в Китае на дне карьера (рис. 6). Архитекторы разместили комплекс отеля внутри заполненного водой карьера. На 100 метровой глубине карьера будут расположены 400 номеров, бары, рестораны, спортивный комплекс. На самой глубине карьера, под водой, разместится спортивнодосуговый комплекс с плавательным бассейном и водными развлечениями. При проектировании отеля были учтены все требования современной "экологической архитектуры", от размещенного на крыше парка, вплоть до геотермического из -
Рис. 6. Отель Songjiang beauty spot hotel в Китае
влечения энергии [4].
Однако данное решение возможно реализовать лишь в условиях отработанных карьеров неруд-ных строительных материалов, так как слагающие породы рудных карьеров более агрессивны по воздействию на окружающую среду и здоровье человека. В связи с чем железорудные карьеры целесообразнее использовать в качестве емкостей для складирования промышленных отходов.
Библиографический список
1. Горныенауки. Освоение исохранениенедрЗемли / Подред. К.Н. Трубецкого. М.: Изд-воАГН, 1997.
2. ГавришевС.Е., ЗалядновВ.Ю., ПыталевИА. Расширение области рационального использования техногенных георесурсов // Горныйинформ.-аналит. бюллетень. 2006. № 9. С. 252-258.
3. Бартоломей А.А., Брандл X., Пономарев А.Б. Основы проектирования и строительства хранилищ отходов: Учеб. пособие. М.: Изд-во АВС, 2004. 144 с.
4. Строительные материалы, оборудование, технологии. 2007. № 4. С. 88.
УДК 622.235
Угольников В.К., Симонов П.С.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕВОДНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПРИ РАСЧЕТЕ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ЗАРЯДОВ ДРОБЛЕНИЯ
В настоящее время определение проектного удельного расхода взрывчатых веществ осуществляется по зависимостям, учитывающим эталонный удельный расход ВВ и целый ряд поправоч-ных коэффицие нгов:
- формула Ржевского
q = q
*-Пр 1 3
■ Кпп ■ К„ • К
, к . К
СЗ ОБ
К
СП
- формула Союзвзрывпрома q = q • KRR ;
*Пр 1 Э HR
- формула Гипроруды • К
q = q
*np 1 э
К К К
ДС ДР b'
где дэ - эталонный удельный расход ВВ; Кт - коэффициент, учитывающий влияние трещиноватости
