Способ формирования отвалов

Сущность способа формирования отвалов заключается в увеличении емкости отвала и интенсификации рекультивационных работ с помощью отвалообразователя путем отсыпки заходок в определенной последовательности и перекрытия их почвообразующими породами.

Техническое решение способа рекультивации глубоких карьеров относится к рекультивации карьерных выработок. Технология засыпки включает отсыпку поперек карьера упорных стенок на определенном расстоянии друг от друга с перекрытием откосов водонепроницаемым материалом, отсыпку поперечных упорным стенкам перемычек и заполнение образованных пространств отходами (например, горного производства).
Способ рекультивации при открытой разработке месторождений позволяет обеспечить сокращение расстояния транспортирования почвенного слоя и вскрышных пород, создает благоприятные условия для синхронного ведения добычных и рекультивационных работ и уменьшения отчуждения земель для разработки. Суть способа заключается в складировании ПСП в отвалы, расположенные вдоль длинных нерабочих бортов карьера. Вскрышные породы, складируемые вслед за выемкой полезного ископаемого, перекрываются сначала ППП из отвалов, расположенных вдоль нерабочих бортов при прямом ходе планировочного оборудования, а при обратном ходе его перекрываются слоем ПСП.

Способ отвалообразования при открытой разработке месторождений полезных ископаемых заключается в формировании ярусов отвала от границ к центру, причем при отсыпке пионерной насыпи на ее внешний откос отсыпают потенциально-плодородные породы и выполаживают до заданного угла. К моменту окончания отсыпки всех ярусов получается сплошной выположенный откос заданной крутизны, перекрытый потенциально-плодородными породами.

5. Способ отвалообразования при открытой разработке месторождений полезных ископаемых.
Заключается в осуществлении отвалообразования и технической рекультивации откосов отвалов по совмещенной схеме. Внешний откос насыпи наполовину отсыпается потенциально-плодородными породами со смещением каждого яруса к центру отвала на ширину насыпи, а высоту яруса принимают равной трети ширины дамбы.

Для формирования отвалов, имеющих эрозионноопасные откосы, представляет интерес «Способ рекультивации откосов» (а.с. 1016512). Данный способ ‑заключается в нарезке клиновидных, копирующих поверхности откоса, заходок (косые съезды). Шаг заходок составляет половину их длины, а угол наклона — менее угла откоса отвала. При нарезке заходок на двух смежных откосах ярусов их располагают навстречу, друг другу.

Для выходящих на конечный контур высоких отвалов с учетом создания полноценных сельскохозяйственных угодий, в том числе разведения садов, можно рекомендовать технологическую схему формирования террасированных откосов с помощью экскаватора типа механическая лопата. Террасы образуются за счет постепенного понижения заходок. Заданный угол откоса определяется расстоянием от начала понижения до границы земельного отвода.

В последние годы, например в Великобритании, наметилась тенденция к проектированию и формированию отвалов с выположенными от 18 до 3—4° откосами, что позволяет использовать их после рекультивации в сельском хозяйстве. В Чехословакии считается, что сады и виноградники являются интенсивной формой рекультивации откосов после их выполаживания и перекрытия ППС слоем 35—60 см. После достижения садами предельного возраста они заменяются на сельскохозяйственные культуры.

Для рекультивации хвостохранилищ институтом НИИКМА (г. Губкин) предложена технология, основанная на формировании геохимического барьера из кальцийсодержащих пород необходимой мощности, который поглощает всю влагу атмосферных осадков и одновременно препятствует поступлению тяжелых металлов из хвостохранилища в рекультивационный слой и высаживаемые культуры.

6. МЕХАНИЗАЦИЯ РЕКУЛЬТИВАЦИОННЫХ РАБОТ
Рекультивационные работы состоят из комплекса горных, строительных, мелиоративных, сельскохозяйственных, лесохозяйственных и других работ. Для выполнения технологических процессов технического этапа обычно используется основное технологическое оборудование горных предприятий, строительные и мелиоративные машины. Для выполнения технологических процессов биологического этапа применяются соответственно сельскохозяйственная, лесохозяйственная и мелиоративная техника.

В СНГ разработано около 5 наименовании специализированных машин, но ни одна из них не выпускается серийно. За последние годы парк машин общего назначения, пригодных для выполнения рекультивационных работ, более чем наполовину обновился. Однако для предприятий, занимающихся рекультивационными работами, их выделяется недостаточно. Из разработок последних лет предлагается к мелкосерийному выпуску и использованию прирекультивации земель ковш-планировщик для драглайнов и вибрационная машина с гибким рабочим органом.

Ковш-планировщик является сменным рабочим оборудованием драглайна и предназначен для планирования отвалов при их рекультивации, может применяться на всех драглайнах. В настоящее время разработаны конструкция и рабочие чертежи ковша-планировщика с отвалом для драглайнов с тяговым усилием до 70 т. Применение ковшей-планировщиков позволит при проведении рекультивационных работ обходиться без бульдозеров. Суммарное увеличение производительности экскаватора — в 1,5—2 раза.

Вибрационная машина с гибким рабочим органом (вибротранспортирующее устройство) предназначена для повышения интенсивности отсыпки автомобильных отвалов без применения бульдозеров. В настоящее время разработано несколько конструкций этого устройства. Простота, компактность, отсутствие трущихся деталей, надежность в эксплуатации, легкость при обслуживании и управлении, отсутствие мощных бетонных фундаментов позволяют рекомендовать их к использованию на автоотвалах. Вибротранспортирующее устройство устанавливается под углом к горизонту, что под действием сил гравитации при уменьшенных за счет вибрации коэффициентах трения и сцепления позволяет транспортировать породу под откос отвального яруса. Разгрузка породы из автосамосвала производится непосредственно на виброплощадку.

По сравнению с применяющимся на практике бульдозерным способом отвалообразования пропускная способность отвального фронта с использованием вибротехники повышается в 4,2 раза и на 83% сокращается парк бульдозеров. Эксплуатационные расходы снижаются на 141 тыс. руб. в год, капитальные затраты — на 303 тыс. руб. Ежегодный экономический эффект составляет 171 тыс. руб. Кроме того, резко повышается безопасность ведения отвальных работ. Учитывая высокую эффективность устройства, предлагается его использование на всех автоотвалах с целью ускорения отвалообразования, совмещения отвалообразования на 100% с технологическим процессом первичной планировки и снижения трудовых затрат.

Выводы

1. Разработанный способ совмещенного селективного отвалообразования позволяет формировать покрывающий рекультивационный слой по фронту основных отвальных работ основным отвальным оборудованием. При этом данный способ позволяет для селективной укладки пород использовать общие транспортные коммуникации, что снижает стоимость строительства и эксплуатации автодорог.

2. Производство работ по предложенному способу селективного отвалообразования обеспечивает сокращение как ширины зоны активных просадок, так и времени просадок. Этим достигается более высокая концентрация отвальных работ и увеличение допустимой скорости подвигания фронта работ в плане.

3. Удельные приведенные затраты на отсыпку пород предложенным селективным способом, при угле наклона разгрузочной площадки 10-20°, снижаются на 15-20$ по сравнению с наиболее распространенной периферийной поярусной отсыпкой.

4. Разработанные раздельные схемы технического этапа рекультивации позволяют использовать основное горное оборудование и в 2-4 раза уменьшать расход пригодных для рекультивации пород при обеспечении высокого качества рекультивации при лесохозяйст-венном и санитарно-гигиеническом направлении использования восстановленных площадей.

5. Предложенный способ формирования конечного контура породного отвала позволяет производить сплошное выполаживание откоса и формирование на его поверхности сети противоэрозионных валиков в процессе отвалообразования основным отвальным оборудованием. При этом благодаря противоэрозионным валикам возможно увеличение угла выположенного откоса,на 3-5°, что уменьшает объем бульдозерных работ в 1,5-2,0 раза. При уменьшении коэффициента выполаживания откоса до 0,6-0,4 достигается увеличение производительности бульдозеров в 1,6-2,1 раза. Данный способ рационально применять при коэффициенте заваленности периферийного отвалообразования Кз^0,4 и при высоте яруса 5-15 метров.

6. Предложенный способ рекультивации крутых откосов позволяет на 10-60% уменьшить расход пригодных для рекультивации пород, на 3-5% уменьшить занимаемую откосом площадь, повысить эрозионную устойчивость откоса при сохранении качественных показателей ре-культивационного слоя.

Расчетный экономический эффект от применения предложенного способа рекультивации крутых откосов составляет до 100 тыс.руб/км при высоте яруса 30 метров.

7. Разработанные технологические схемы могут быть использованы при рекультивации бульдозерных отвалов, сложенных нетоксичными скальными породами, а также рыхлыми нетоксичными породами непригодными для биологической рекультивации по своим физическим свойствам.

8. Разработанные рекомендации по совершенствованию технологии горных работ внедрены на карьерах Верхнеднепровского ШК с годовым экономическим эффектом 56,87 тыс.рублей.

Заключение

В результате выполненного исследования решена актуальная научная задача установления технологических взаимосвязей вскрышных, отвальных и рекультивационных работ во времени, позволившая разработать методику для обоснованного выбора рационального технологического комплекса, определить пути совершенствования отвально-рекультивационных работ и разработать технические решения для снижения затрат на технический этап рекультивации.

Основные научные и практические результаты работы:

1. Предложена систематизация технологических связей вскрышных, отвальных и рекультивационных работ, основанная на учете динамики объемов выемки и объемов потребности в породах, используемых для рекультивации. Разработанная на ее основе методика выбора рационального технологического комплекса выемочно-отвально-ре-культивационных работ позволяет наиболее эффективно распределять объемы работ по технологическим звеньям и по годам эксплуатации, что уменьшает суммарные приведенные затраты на технический этап рекультивации на 10-20%,

2. Разработан метод оптимизации параметров технологических схем, и на его основе разработан комплекс прикладных программ для ЭВМ, которые позволяют при решении проектных и плановых задач устанавливать-значимость каждого из факторов, ограничивающих производительность бульдозеров и определять оптимальные параметры технологических схем и параметры оборудования в конкретных условиях эксплуатации. Оптимизация параметров обеспечивает увеличение производительности бульдозеров на 20-50% за счет более полного использования полезного усилия базовой машины и увеличения объема перемещаемой призмы волочения.

3. Предложенные новые конструкции навесного оборудования учитывают специфику и обеспечивают эффективное выполнение комплекса отвально-рекультивационных работ, что достигается существенным расширением технологических функциональных возможностей, уменьшением ассиметричных нагрузок на рабочий орган и на ходовую тележку, увеличением коэффициента использования сцепной массы и полезного тягового усилия, повышением безопасности выполнения работ. Предложенные конструкции увеличивают производительность оборудования при выполнении отвально-рекультивационных работ на 20-40%.

4. Разработанные новые технологические схемы отвально-рекуль-тивационных работ обеспечивают более эффективное использование основного технологического оборудования и автодорог, позволяют значительно увеличить степень совмещения работ по рекультивации с основными отвальными работами, уменьшают расход пригодных пород на 10-60%, а затраты на.технический этап рекультивации на 10-30%.

5. Предложенная методика выбора рационального технологического комплекса выемочно-отвально-рекультивационных работ, а также способ формирования конечного контура породного отвала использованы при проектировании технического этапа рекультивации на карьерах Донского ГОКа. Расчетный экономический эффект за 7 лет оцениваемого периода составил 185 тыс.руб. Методика использована также при совершенствовании технологии горных работ на карьерах Верхнеднепровского горно-металлургического комбината. Фактический экономический эффект в 1984 году составил 56,87 тыс.руб.

Список использованной литературы

1.Википедия свободная интернет-энциклопедия

2. ШТ съезда.КПСС. М.: Политиздат, 1980, с. 131-205.

3. Арсентьев А.И. Определение производительности и границ карьеров. М.: Недра, 1970. - 319 с.

4. Алексеева T.B. Строительные и дорожные машины для земляныхработ. М.'.Машиностроение, 1972. -.320 с. .

5. Алейникова Л.Г., Алейникова О.Г., Кооорубов В.А. Рекультивация, земель, нарушенных открытыми горными работами за рубежом. Черная металлургия:.Бюл.НТИ, 1981, № 9, с.3-10.

6. Баловнев В.И., Файзиев З.А., Яркин А.А, Определение производительности бульдозера. Строительные и дорожные машины, 1978,№ II, с.9-11. .

7. Борщевский Н.А. Исследование особенностей ведения.горных работ в условиях густонаселенного района. Автореф.дис. . канд.техн.наук. -М.: МГИ, 1975. 20 с.

8. Борщевский Н.А., Титовский В.Н. К вопросу рекультивации земель, нарушенных открытыми разработками на КМА., Труды /ИГД МЧМ

9. СССР. Свердловск, 1979, вып.61, с.41-46.

10. Брылов Д.С. Экономическая оценка выбора углов откоса.внешних отвалов. Добыча угля открытым, способом: Науч.-техн.реф. сб. /ШИЭИутоль,. 1980, № 4, с. 12-13.

11. Е&ггайченко В.Е. О расчете затрат на рекультивацию. Уголь .Украины, 1981, # 6, с.22-23.

12. Васильев М.В., Шарин В.В., Промышленников В.Н. Тягачи с навесным оборудованием на рудных карьерах. М.: ЦНЙИТЭИцвет-мет, 1968. - 88 с.

13. Васильков Ю.М. Комплексная механизация работ по рекультивации нарушенных земель:-Добыча угля открытым способом: Науч. -техн.реф.сб./ЦНИЭИутоль, 1976, J& I, с. 13-14.