Обґрунтування та розробка технології формування відвалів з об’єднаною поверхнею для збільшення площі рекультивованих земель при розробці горизонтальних родовищ

Abstract

Дисертація присвячена обґрунтуванню та розробці способу і технології формування зовнішнього і внутрішнього відвалів з об’єднаною поверхнею, яка забезпечить збільшення площі землі під сільськогосподарський напрям рекультивації при розробці горизонтальних родовищ корисних копалин. У дисертації виконані дослідження з встановлення залежностей площ поверхонь зовнішнього і внутрішнього відвалів, придатних для сільськогосподарської рекультивації, від площ, зайнятих під укосами відвалів і траншей, при розробці горизонтальних родовищ. Вперше встановлені залежності коефіцієнта рекультивації земель від ширини і довжини кар’єру, потужності розкривних порід і корисної копалини при формуванні відвалів з об’єднаною поверхнею. Встановлені нові залежності ширини відвальної заходки від висоти відвального ярусу. За допомогою отриманих результатів обґрунтована технологія формування поверхні об’єднаних відвалів зі встановленим кутом нахилу. Результати досліджень використані при коригуванні робочого проекту Костянтинівського розрізу ДП «Інститут «УкрНДІпроект». Впровадження отриманих результатів дозволить збільшити площу рекультивованих земель сільськогосподарського напряму використання на 78 га за рахунок зменшення площі, зайнятої укосами відвалів і траншей. Очікуваний економічний ефект від впровадження цієї технологічної схеми за час розробки Костянтинівського розрізу складе 6,29 млн грн.

Диссертация посвящена обоснованию и разработке способа и технологии формирования внешнего и внутреннего отвалов с объединенной поверхностью, которая обеспечит увеличение площади земли под сельскохозяйственное направление рекультивации за счет сокращения площади, занятой откосами отвалов, при разработке горизонтальных месторождений. В диссертационной работе выполнены теоретические исследования по установлению зависимости площади поверхности внешнего и внутреннего отвалов, пригодных для сельскохозяйственного направления рекультивации, от площади, занятой откосами отвалов и траншей, при разработке горизонтальных месторождений. Установлено, что значительная часть территории горного отвода (до 40 %) после доработки карьера занята откосами отвалов и траншей. При этом с увеличением глубины карьера данный показатель неуклонно увеличивается. На основании данных выводов обоснован новый способ увеличения площади рекультивированных земель путем формирования отвалов с общей поверхностью. При применении разработанной методики определения параметров внешнего и внутреннего отвалов с общей поверхностью впервые установлены зависимости угла наклона поверхности общего отвала от высоты внешнего отвала, длины карьера, мощности вскрышных пород и полезного ископаемого, а также отметки уровня воды, заполняющей остаточную выработанную траншею после доработки карьера. На основании этих закономерностей установлен диапазон возможных углов наклона поверхности общего отвала, который колеблется в пределах 0,42 – 0,79 º. Исследование зависимости коэффициента рекультивации земель от ширины и длины карьера, мощности вскрышных пород и полезного ископаемого при формировании отвалов с общей поверхностью позволило установить, что максимальная эффективность разработанного способа достигается при ширине карьерного поля 1500 м, длине карьерного поля 4500 м, мощности вскрышных пород 70 м и мощности полезного ископаемого 10 м. Поскольку установленные параметры соответствуют типовым горно-геологическим и горнотехническим условиям разработки буроугольных карьеров, как характерных предприятий по разработке горизонтальных месторождений, именно для них выполнена разработка технологии формирования отвалов с общей поверхностью. Разработанная технология формирования отвалов с общей поверхностью базируется на результатах исследований по установлению зависимости ширины отвальной заходки от высоты отвального яруса. Результаты данных исследований позволили скорректировать параметры технологической схемы отвалообразования верхнего отвального яруса, что позволяет на практике сформировать поверхность общего отвала с установленным углом наклона. Основные результаты исследований опубликованы в 3 статьях в научных изданиях, утвержденных ВАК Украины, 1 патенте, прошли апробацию на 4 международных конференциях. Результаты исследований использованы при корректировке рабочего проекта Константиновского разреза ГП «Институт «УкрНИИпроект». Внедрение полученных результатов позволит увеличить площадь рекультивированных земель сельскохозяйственного назначения на 78 га за счет сокращения площади, занятой под откосами отвалов и траншей. Ожидаемый экономический эффект от внедрения этой технологической схемы за время разработки месторождения составит 6,29 млн грн.

The thesis is devoted to a substantiation and development of dump forming technology that allows to combine surfaces of external and internal dumps for reclamation effectiveness increase by mining horizontal deposits. The scientific task of dumping technology development taking into account the reclamation work is fulfilled. This technology allows to increase the area of land reclamation for the agricultural use due to dump slopes area decrease. It is based on the developed method for calculating common dump parameters and technological chart of an external and internal dump forming. The rational application field of the technology developed is determined. The results of the research have been applied at «Institute «UkrNDIproekt» state enterprise with the correction of field-development program for “Konstantinovsky” open-cast mine. The possible economic effect of this technological chart makes 6,29 million UAH.