Обґрунтування науково-методичних рішень щодо створення раціональних землезберігаючих технологій відкритої розробки гори-зонтальних родовищ.

Abstract

Дисертація присвячена науковому обґрунтуванню резервів землезбереження й методичних рішень з їх використання для створення раціональних технологій відкритої розробки горизонтальних родовищ, які забезпечать зменшення площі природних, що відводяться, і збільшення площі рекультивованих земель, які повертаються. Обґрунтовані уперше залежності площі земельного відводу та рекультиво- ваних земель, а також зовнішнього відвалу гірничо-капітального розкриву від місця та способу розташування капітальної і розрізної траншей та напряму посування фронту гірничих робіт у кар'єрному полі. Залежності ураховують обсяг розкривних робіт для засипки залишкових виробок при погашенні кар’єру. На підставі вказаних залежностей визначений підхід до методичного обґрунтування рішень із створення землезберігаючих технологій розробки горизонтальних родовищ. Завдяки цьому підходу можна рекультивувати 40 ... 70% поверхні засипаного виробленого простору та збільшити площу рекультивації на 40 га. Запропонована технологія розкриття суміжної ділянки Чкаловського кар'єру № 1 дозволила запобігти відведення земель для розташування зовнішнього відвалу на площі 20,3 га.

Диссертация посвящена научному обоснованию резервов землесбережения и методических решений по их использованию для создания рациональных технологий открытой разработки горизонтальных месторождений, которые обеспечат уменьшение площади отводимых природных и увеличение площади возвращаемых рекультивированных земель. На основе статистических данных участка рекультивации на 8 марганцевых карьерах Орджоникидзевского ГОКа установлена зависимость потерь земельных ресурсов в карьерном поле от его площади, коэффициента рекультивации отработанных земельных участков и землеемкости добычных работ. Эти показатели позволили отметить актуальность проблемы землесбережения: при традиционной технологии разработки горизонтальных месторождений теряется больше 30% продуктивных земельных угодий. Установлена взаимосвязь между высотой отвала, углом его откоса и шириной горизонтальной поверхности, а также бермой безопасности, которая обусловливает величину площади земельного участка, отводимого для ее проведения. Даны рекомендации по выбору высоты отвала, обеспечивающей наименьшую площадь отвода земель для размещения траншей. Впервые обоснованы зависимости площади отводимых природных и возвращаемых рекультивированных земель, а также внешнего отвала горно-капитальной вскрыши от места и способа расположения капитальной и разрезной траншей и направления подвигания фронта горных работ в карьерном поле. Зависимости учитывают объем засыпки остаточных выработок вскрышными породами при погашении карьера. На основе этих зависимостей определен методический подход к созданию землесберегающих технологий разработки горизонтальных месторождений. Усовершенствован способ вскрытия месторождения, для чего выездная траншея разделяется на две полутраншеи (съезды) с попеременной транспор-тировкой горной массы по одной из них, а другая наращивается путем под-сыпки в сторону развития фронта горных работ. Траншея засыпается к моменту погашения карьера, что увеличивает его отвальную емкость, сокращает срок возврата рекультивированных земель в эксплуатацию и уменьшает потери полезного ископаемого. Разработан метод определения параметров остаточного выработанного пространства карьера и объем вскрышных пород, которых не хватает для полной засыпки этого пространства. Обоснован технологический подход к увеличению углов заложения бортов карьера и внутреннего отвала на момент их погашения, а также формированию наклонной поверхности внутреннего отвала. Новизна метода заключается в том, что угол наклона и длина поверхности внутреннего отвала определяются по установленным аналитическим зависимостям, с учетом объема вскрыши, на который уменьшается объем отвала. В зависимости от технологии доработки карьера, предложенный подход позволяет рекультивировать 40...70% поверхности остаточных выработок. Повышение угла заложения отвала с 13 до 16 град. приводит к увеличению площади рекультивации на 40 га. Для заполнения остаточного выработанного пространства с целью восстановления использованных земельных площадей при доработке крупных карьеров предложены технологические схемы, в которых отвалообразование начинают с торца. Методически определено, что полнота и срок заполнения выработок зависит от ширины отвальной заходки, которая определяется способом транспортирования вскрыши. Для быстрого и полного заполнения выработанного пространства следует использовать автомобильно-конвейерный транспорт и формировать наклонную поверхность начальных отвальных заходок, что увеличивает площадь рекультивации земель. Эффективность торцевого погашения повышается за счет засыпки торца карьера породой, извлекаемой из верхнего яруса внутреннего отвала, а также применения схем верхней и нижней отсыпки консольного отвалообразователя с обеих сторон торцевого конвейера. Для оценки экономической целесообразности созданных автором технологий разработки горизонтальных месторождений предложены новые критерии эффективности, а, именно, экономическая эффективность сбережения земель, которая отражает уровень сохранения денежной оценки природных земель, и экономическая эффективность их восстановления, как уровень окупаемости затрат на рекультивацию отработанных земель. Создана технология доработки карьерного поля путем разделения его остающейся части на два блока, которые отрабатывают последовательно. Предложенная технология вскрытия смежного участка Чкаловского карьера № 1 позволила сократить отвод земель для расположения внешнего отвала на 20,3 га. Отдельный участок рекомендуется вскрывать путем транспортирования вскрыши во внутренний отвал основного карьера ленточными конвейерами, расположенными на борту этого отвала, в результате чего не требуется отвод земель для размещения строительного отвала, а также сокращается расстояние транспортирования вскрыши в отвал на 1,8 км. Основные результаты исследований опубликованы в 8 статьях в научных специализированных изданиях и в двух монографиях ( в соавторстве), прошли апробацию на 11 научных конференциях. Предложенные методические рекомендации по созданию землесберегающей технологии разработки карьерных полей, расчетов основных параметров вскрывающих выработок и внутренних отвалов, способ доработки карьерного поля смежными блоками, которые увеличивают площадь и улучшают условия горнотехнической рекультивации, апробированы на примере Покровского и Александровского карьеров ОГОКа.

The dissertation covers scientific feasibility of land saving reserves and methodology of their use to develop rational technologies of horizontal deposits open-cast mining that will provide decrease in the natural areas which are allotted and increase in the recultivated land which are rehabilitated. It is the first time when dependences of the allotted lands and recultivated ones are grounded as well as dependences of outsite waste dumps of capital mining opening on the place and method of permanent trench and working trench locations, and on the direction of mining operations advance in the open-pit field. The dependences take into account the amount of opening operations for filling in residual workings when the open pit is extincted. The approach to the methodological background of the land saving technologies of horizontal deposits open-cast mining has been developed based on these dependences. Such an approach allows to recultivate 40 ... 70% of the filled in worked-out space and to increase the recultivation area by 40 ha. The disclosed technology of opening of contiguous site of Chkalovski open pit nr. 1 has prevented allotting the land for outsite waste dump within the area of 20.3 ha.