Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Основные направления по созданию щадящих природу ресурсосберегающих технологий при открытой разработке крутых и наклонных залежей полезных ископаемых

09.12.2019

Проблема охраны природы в настоящее время — острейшая проблема, затрагивающая судьбы всех людей. Эта проблема вызвана неблагоприятными изменениями в природе под воздействием человека. И в этом отношении горное производство не является исключением. Последние десятилетия характеризовались быстрыми темпами вовлечения в народнохозяйственный оборот минерального сырья. И это в первую очередь коснулось открытого способы добычи, на долю которого приходится более 3/4 от общего объема добываемых полезных ископаемых. Современные рудные и угольные карьеры совместно с перерабатывающими предприятиями — это крупные природно-производственные комплексы, действие которых стало сильно сказываться на ход естественной биосферы. Вмешательство в природу в таких масштабах приводит к негативным последствиям, особенно в районах интенсивного развития открытых горных работ.

В крупных горно-промышленных районах происходят ландшафтные, климатические, гидрогеологические и аэрологические изменения. Значительное негативное влияние оказывают и небольшие карьеры по добыче строительных горных пород, количество которых на территории России составляет более 5000. Они также, если не принимать надлежащих природоохранных мероприятий, наносят значительный ущерб природной среде.

Поэтому в настоящее время важнейшими направлениями в области охраны природы при производстве открытых горных работ являются:

• на действующих горных предприятиях — разработка и внедрение методов и средств снижения экологической нагрузки с последующим восстановлением природной среды;

• на проектируемых, вновь строящихся и реконструируемых карьерах — внедрение более экологически чистых, малоотходных ресурсосберегающих технологий.

Горное предприятие представляет собой комплексный источник воздействия на окружающую среду. Оно воздействует на все компоненты окружающей среды и характеризуется разнообразием воздействия и состава загрязняющих веществ.

Специфика влияния конкретного горного предприятия на окружающую среду обусловлена геолого-геохимическими особенностями месторождения и применяемой техникой и технологией его разработки. Распространение загрязняющих веществ в технологических цепях связано с технологией добычи и обогащения полезных ископаемых. Кроме того, негативное воздействие горное предприятие оказывает на окружающую природную среду посредством нарушения земной поверхности.

Главным фактором преобразования окружающей среды являются техногенные процессы, формирующиеся при эксплуатации различных объектов горного производства. Извлечение из недр громадных объемов горных пород и размещение вскрышных пород в отвалы и отходов обогащения в шламохранилищах захватывают нарушениями значительные регионы как по площади, так и по глубине. Зоны нарушения земной поверхности наиболее осязаемы, четко прослеживаются визуально без специальных методов исследований.

Кроме того, непосредственно на поверхности карьеров, внешних и внутренних отвалов, складов полезных ископаемых происходят процессы пылеобразования и окисления, что в свою очередь приводит к загрязнению почвы, воздуха, поверхностных и подземных вод.

Из всех объектов предприятий по открытой добыче полезных ископаемых в наибольшей степени вредное воздействие на окружающую природную среду оказывают внешние отвалы пустых пород, которые занимают до 50-70% нарушаемой поверхности. Примерно столько же занимают косвенные нарушения отвалами прилегающих территорий за счет их интенсивного пыления и других негативных факторов. При внешнем отвалообразовании в значительной степени нарушается гидрологический режим прилегающих территорий, включая малые реки, загрязняются поверхностные и подземные воды.

При внешнем отвалообразовании породы вскрыши, как правило, транспортируются на значительные расстояния с подъемом в грузовом направлении, что также ведет к большим затратам ресурсов.

Все это указывает на необходимость изыскания технологических, технических и организационных решений для максимального размещения пород вскрыши во внутренние отвалы при разработке месторождений полезных ископаемых при любых условиях залегания. Поэтому отрицательные последствия нарушения окружающей природной среды внешними отвалами необходимо в полной мере учитывать при обосновании вариантов технологий открытой разработки конкретных месторождений. Здесь надо иметь в виду, что внутреннее отвалообразование, наряду с сокращением в определенных условиях расстояний перемещения пустых пород по трассе с благоприятным профилем, чем при внешнем отвалообразовании, позволяет более рационально использовать земельные ресурсы, уменьшает запыленность и загазованность атмосферы в районах ведения открытых разработок, способствует меньшему нарушению гидрологического режима, а также его быстрейшему восстановлению, уменьшает ландшафтные нарушения.

При разработке месторождений с крутым и наклонным падением залежей полезных ископаемых традиционно применяемые технологии предусматривают размещение практически всего объема вскрышных пород во внешние отвалы, которые относятся к наиболее землеемким объектам горного производства.

Кардинальным решением в экологизации технологии открытых горных работ является ликвидация (или доведение до минимума) основных отходов горного производства, к которым относятся, прежде всего, попутно разрабатываемые вскрышные породы. Это может быть достигнуто за счет их использования в качестве земляной массы для заполнения (закладки), прежде всего, собственного выработанного карьерного пространства с целью ликвидации внешнего отвалообразования, а также остаточных карьерных выемок с вытекающими из этого положительными экономическими, экологическими и социальными последствиями. В некоторых случаях, например, при разработке сближенных отдельных карьерных полей (участков), вскрышные породы с действующих карьеров могут быть использованы для засыпки выемок отработанных карьеров (участков).

Практика и научные изыскания показывают, что при открытой разработке наклонных и крутых залежей в определенных условиях имеется технологическая возможность и экономическая целесообразность большую часть вскрышных пород разместить в выработанном пространстве карьера. Tакая возможность появляется, если планировать поочередную разработку месторождений или их отдельных участков таким образом, чтобы в выработанном пространстве последних размещать породы с соседних карьеров или участков, которые подлежат отработке в последующие периоды. Целесообразно также разрабатывать крутые и наклонные залежи большой протяженности этапами. При этапной разработке часть месторождения отрабатывается с перемещением вскрыши на внешние отвалы, а основная ее часть — с перемещением вскрыши в выработанное пространство. Складирование пород в выработанном пространстве возможно лишь в том случае, если в перспективе не предвидится расширение границ карьера. Поэтому при отработке карьерного поля этапами необходимо весьма обоснованно подойти к определению предельной глубины открытой разработки как на отдельных этапах, так и при разработке месторождений в целом.

Имеется возможность уменьшения текущей землеемкости благодаря ведению горных работ с крутыми рабочими бортами карьеров, сокращения сроков формирования внешних отвалов на полную высоту с целью ускоренной их рекультивации.

Ниже излагаются некоторые технологические решения, способствующие рациональному использованию земель при разработке крутых и наклонных залежей.

Разработка крутых залежей большой протяженности с внутренним отвалообразованием. Возможность складирования части вскрыши в выработанном пространстве появляется после отработки участка карьерного поля с перемещением вскрыши на внешние отвалы. Для этого на фланге карьерного поля разрабатывается участок, глубина отработки которого в данной части карьера равна конечной глубине открытой разработки.

Сооружаемую при этом карьерную выработку называют карьером первой очереди. Его строительство осуществляется на одном из флангов карьерного поля, где достигается наименьший коэффициент вскрыши. При этом применяют обычно углубочную продольную двухбортовую систему разработки с внешним отвалообразованием.

После окончания строительства карьера первой очереди фронт горных работ располагают вкрест простирания залежи и подвигают по мере ее отработки по линии простирания. То есть, в этот основной период используют сплошную поперечную систему разработки с внутренним отвалообразованием. Разработку всех уступов ведут (рис. 13.14) одновременно по всей глубине карьера или поочередно разрабатывают отдельные группы уступов. Выемка полезного ископаемого и вскрышных пород на уступах попеременно чередуется и осуществляется одними и теми же экскаваторами. Добычные работы организуются так, что в каждый момент полезное ископаемое добывается на одном-двух уступах, а отработка залежи на каждом уступе производится со стороны висячего бока. Последнее позволяет улучшить селективную выемку, особенно маломощных залежей. Одновременная отработка залежи по всей ее глубине создает наиболее благоприятные условия как для усреднения разных типо-сортов полезного ископаемого, так и для ведения работ практически при постоянном коэффициенте вскрыши. Несмотря на большую высоту рабочей зоны, общая ее площадь при данной системе значительно меньше, чем при развитии горных работ вкрест простирания залежи, что обусловливается резким уменьшением ее длины по фронту. Это обеспечивает большую концентрацию работ и, как следствие, более высокие темпы отработки месторождения.
Основные направления по созданию щадящих природу ресурсосберегающих технологий при открытой разработке крутых и наклонных залежей полезных ископаемых

Транспортировка полезного ископаемого и вскрышных пород осуществляется автомобильным транспортом. Транспортная связь с поверхностью осуществляется с помощью внутренних полустационарных съездов, расположенных на одном из нерабочих бортов карьера. Вскрышные породы перевозятся по транспортным бермам на соответствующие ярусы внутреннего отвала.

Полустационарность съездов обусловлена тем, что по мере по-двигания фронта работ они заваливаются внутренними отвалами соответствующих горизонтов. К моменту начала завалки съезда на этом же горизонте должен быть подготовлен новый съезд. Интервал переноски съездов в новое положение на различных горизонтах определяется из выражения:

где lпк — длина карьера на расчетном горизонте, м;

lc — полная длина съезда с площадкой для маневрирования автосамосвалов, м;

vф — скорость подвигания фронта работ, м/год.

Обычно перенос съездов осуществляется погруппно (2-4 съезда в группе). Интервалы переноски групп съездов кратны между собой.

Внутреннее отвалообразование начинается практически с момента окончания строительства карьера первой очереди. Первоначально на дне карьера формируют нижний ярус отвала, а затем, по мере его развития в плане, отсыпают в определенной последовательности верхние ярусы. Полное развитие всех отвальных ярусов по высоте достигается на момент времени, определяемый по формуле:

где Hк — глубина карьера, м;

во — генеральный угол откоса внутреннего отвала при его полном развитии по высоте, град;

ym — угол торцевого борта карьера, град.

В начальный период формирования внутреннего отвала его приемная способность незначительна. Поэтому большая часть разрабатываемых вскрышных пород перемещается во внешние отвалы. По мере развития отвальных ярусов, а следовательно, и их приемной способности происходит перераспределение грузопотоков вскрыши между внутренним и внешним отвалами. Внешнее отвалообразование прекращается в случае равенства объема разрабатываемых вскрышных пород и приемной способности внутреннего отвала. Последняя в этот переходный период от внешнего к внутреннему отвалообразованию может быть увеличена за счет увеличения высоты отвальных ярусов до 3-4-х кратной высоты рабочих уступов. В последующем целесообразна поярусная связь между рабочими горизонтами и отвальными ярусами.

Одним из основных параметров отвальных работ является ширина отвальной площади яруса, предопределяющая объем внешних отвалов и безопасность работы транспорта и отвального оборудования. Она определяется по формуле:

где Bp — ширина разгрузочной площадки;

Ra — минимальный радиус поворота автосамосвала, м;

bT — ширина транспортной полосы;

а — ширина предохранительной площадки, м.

Ширина предохранительной площадки определяется условием разлета падающих с вышележащего яруса кусков породы и зависит от гpyзо-подъемности автосамовалов, высоты и угла откоса отвального яруса.

При данной системе разработки имеются все возможности для высокоэффективного проведения рекультивационных работ. Породы верхнего передового уступа (обычно пригодные и потенциальнопригодные для биологического освоения) должны укладываться в верхний ярус отвала. Снимаемый плодородный слой почвы перемешается непосредственно на рекультивируемые поверхности. Ограничением в темпах работ могут являться лишь условия усадки отвального массива. Коэффициент ракультивации (отношение рекультивируемой площади к нарушаемой) может достигать 0,75-0,8, что является весьма высоким показателем использования земель.

Данная система разработки наиболее успешно может применяться при разработке пластовых залежей или свит пластов (типа угольных Кузбасса и фосфоритов Каратауского бассейна) значительной протяженности по простиранию; для месторождений с незначительной глубиной отработки (например, синклинальных складок, рис. 13.15); на верхних горизонтах месторождений, основная часть запасов которых подлежит отработке подземным способом.

Разработка наклонных залежей большой протяженности с внутренним отвалообразованием. При разработке вытянутых наклонных месторождений в определенных условиях возможно большую часть вскрыши размещать в выработанном пространстве. Технология разработки таких месторождений с внутренним отвалообразованием в определенной степени соответствует технологии разработки вытянутых крутых месторождений. Суть ее состоит в следующем. Сначала горные работы концентрируются на участке небольшой длины (600-800 м) и по возможности с благоприятными горно-геологическими условиями и ведутся с высоким темпом углубки на полную глубину (до проектных контуров). Одновременно с интенсивным развитием горных работ на первом этапе разработки или в период перехода ко второму этапу (в зависимости от горно-геологических условий месторождения) разрабатываются участки по всему полю вдоль выходов под наносы. Это позволяет регулировать текущий коэффициент вскрыши и работать в начальный период эксплуатации с минимальными его значениями, а также создать емкость для внутренних отвалов. Вскрышные породы в первый период эксплуатации транспортируются автосамосвалами на внешние отвалы, а фронт работ подвигается вкрест простирания залежи (рис. 13.16).

После подготовки необходимой емкости для размещения внутренних отвалов переходят ко второму этапу разработки, при котором месторождение разрабатывается циклично широкими (300-400 м) полосами по падению при перемещении фронта горных работ по простиранию. Таким образом, второй этап характеризуется комбинированным направлением развития горных работ. Вскрышные и добычные работы ведутся одновременно на нескольких горизонтах, а также в двух смежных полосах, что позволяет выравнивать текущий коэффициент вскрыши. Внутренние отвалы формируются в выработанном пространстве первого этапа разработки, начиная с нижнего яруса. Полный переход на внутренние отвалы осуществляется в том периоде, когда будут сформированы все отдельные ярусы. Отвальный фронт располагается перпендикулярно к направлению простирания залежи и перемещается в процессе разработки по простиранию. Породы складируются одновременно на всех ярусах. Высота яруса зависит от общей устойчивости отвалов в рабочей зоне и устанавливается по критерию минимума затрат на перевозку вскрыши.

Эффективность применения такой технологии разработки определяется протяженностью карьерного поля. От последней зависит соотношение объемов вскрыши, вывозимых на внешние и внутренние отвалы. С увеличением длины карьерного поля доля вскрыши, перемещаемой на внешние отвалы, уменьшается, а эффективность разработки месторождения увеличивается. Конечная глубина карьера также оказывает влияние на соотношение объемов вскрыши, перемещаемых на внешние и внутренние отвалы. Увеличение глубины разработки ведет к снижению экономичности такой технологии, так как увеличивается доля вскрыши, перемещаемой на внешние отвалы в первый период разработки.

Этапная разработка наклонных месторождений обеспечивает возможность для проведения рекультивации отвалов в более ранние периоды. Расчеты показывают, что площади нарушаемых земель уменьшаются на 30-40%. Кроме того, площадь остаточной горной выработки, остающейся незаполненной вскрышей, в 2,5-3 раза меньше.

Одним из условий проведения рекультивации отвалов в период эксплуатации месторождения является равномерное перемещение фронта вскрышных и отвальных работ. Разработка месторождения полосами (участками) на втором этапе позволяет сконцентрировать и интенсифицировать не только горные работы, но и процесс отвало-образования. По мере отработки месторождения вскрыша укладывается в выработанное пространство ярусами (на полное сечение выработанного пространства). После усадки отвал планируется и готов к нанесению плодородного почвенного слоя. Важным является то, что породы в отвальные ярусы укладывают в той же последовательности, что и в природных условиях, т.е. потенциально плодородные породы укладываются в верхний ярус отвалов.

Условия для применения описанной технологии имеют место на месторождениях Южного Кузбасса.

Разработка крутых и наклонных залежей большой протяженности блоками (предложена доц. Рутковским Б.Т. для условий угольных месторождений Кузбасса). Суть разработки месторождений блоками состоит в следующем. Карьерное поле разделяется на отдельные участки, называемые блоками. Размеры блока зависят от условий залегания полезного ископаемого и горнотехнических условий разработки.

В первую очередь разрабатывается блок с более низким коэффициентом вскрыши и вывозкой пустых пород на внешние отвалы. Вскрытие первого блока осуществляется капитальными траншеями смешанного заложения: два или три верхних горизонта вскрываются траншеями внешнего заложения; а нижние горизонты — траншеями внутреннего заложения. После отработки первого блока в работу включается соседний блок, прилегающий к выработанному пространству первого блока. Второй блок отрабатывается с перемещением вскрыши в выработанное пространство первого блока по капитальным траншеям внутреннего заложения. При отработке каждого блока горные работы развиваются с необходимым темпом углубки при текущем коэффициенте вскрыши, характерном для данного блока. Внутренние отвалы в смежном отработанном блоке развиваются в восходящем порядке с последовательным увеличением их высоты.

Применение блокового способа разработки позволяет значительно сократить площадь отчуждаемых земель под внешние отвалы и возвратить часть земель, нарушенных горными выработками.

Разработка сватовых месторождений с внутренним отвалообразованием. Область применения указанных выше систем разработки с внутренним отвалообразованием распространяется в основном на пластовые месторождения удлиненной и вытянутой формы в плане с ограниченной глубиной разработки. Их использование для разработки свитовых месторождений большой мощности является проблематичным из-за необходимости строительства карьера первой очереди. Из-за большой глубины разработки (300 м и более), значительных размеров карьерных полей в плане требуется выполнение огромных объемов работ по строительству карьера первой очереди и перемещению разрабатываемых при этом вскрышных пород во внешние отвалы. Использование при строительстве карьера первой очереди систем разработки с внешним отвалообразованием практически не меняет положения с масштабностью нарушения земель, негативного влияния горного производства на окружающую среду в целом на протяжении достаточно длительного периода времени. Это относится и к известному блочному порядку отработки.

В условиях свитовых месторождений большой мощности технологии открытой разработки должны отвечать следующим требованиям, направленным, прежде всего, на снижение негативных воздействий горных предприятий на природную среду, сбережение природных и экономических (материальных, финансовых и трудовых) ресурсов:

1. Технология отработки должна обеспечивать достаточно большую производительность карьера.

2. В период строительства и эксплуатации карьеров следует исключить или довести до минимума (10-15%) размещение отвалов вскрышных пород за контурами карьерного поля.

3. В процессе строительства и эксплуатации карьеров объем технологического карьерного пространства должен быть минимальным и достаточным для безопасного и эффективного ведения горных работ. Отработанное карьерное пространство должно засыпаться вскрышными породами в процессе ведения горных работ во всех периодах разработки.

4. Формирование внутренних отвалов вскрышных пород должно отвечать требованиям биологической рекультивации и быть направлено на восстановление природного ландшафта. Должны быть созданы условия для проведения высокоэффективной рекультивации по мере нарушения земель при строительстве и эксплуатации карьеров. Потери земель должны быть сведены к минимуму.

5. Tехнология отработки карьерного поля должна обеспечивать благоприятные условия для эффективного использования карьерного транспорта (небольшое расстояние транспортирования, уменьшение длины или исключение путей при транспортировании вскрышных пород на подъем) и отработки всех угольных пластов кондиционной мощ-ности с минимальными потерями и разубоживанием.

6 Технология должна обладать достаточной технологической гибкостью, позволяющей изменять производственную мощность и параметры карьера, например, в зависимости от спроса и цены на уголь, уровня развития техники и т.п.

7 Открытая разработка должна создавать необходимые условия, способствующие достижению высокой эффективности как последующей разработки месторождения подземным способом, так и разработки месторождения в целом.

Наиболее отвечающие вышеназванным требованиям являются углубочные и углубочно-сплошные системы разработки с внутренним отвалообразованием.

При углубочных системах разработки предусматривается переменный характер развития рабочей зоны карьера в процессе всего периода эксплуатации месторождения. Главной особенностью данных систем разработки при освоении удлиненных и вытянутых в плане пластовых наклонных и крутопадающих месторождений является постепенная углубка горных работ (темп углубки не превышает 3-5 м/год) при достаточно интенсивном подвигании фронта горных работ в плане. При таких условиях формируется дно карьера с небольшим углом наклона. Например, при длине залежи 8 км угол наклона дна карьера равен порядка двух градусов при максимальном понижении горных работ на глубину 300 м. Тем самым создаются технологические условия, характерные для отработки пологих месторождений, которые разрабатываются обычно с внутренним отвалообразованием. Отличие заключается лишь в технологии разработки полезного ископаемого на уступах. Для наклонных и крутопадающих месторождений отработка пластов ведется практически на всех уступах карьера по всей высоте рабочей зоны. В остальном, принципиальных отличий в технологии разработки карьерного поля и формирования внутренних отвалов практически нет.

Данной технологии в представленном виде присущ существенный недостаток, который заключается в засыпке внутренними отвалами части запасов полезного ископаемого, пригодных по экономическим критериям для открытого способа разработки. Отработка этих запасов подземным способом безусловно снизит эффективность разработки месторождения в целом. Поэтому предлагается карьерное поле отрабатывать двумя очередями (этапами).

Первая очередь включает эксплуатацию месторождения по всей площади карьерного поля с постепенной углубкой горных работ в процессе подвигания фронта работ от одного фланга к другому и формированием внутреннего отвала в выработанном пространстве карьера.

Вторая очередь предусматривает повторную разработку участков месторождения, отработка которых экономически эффективна открытым способом. К таким участкам относится, прежде всего, фланг карьерного поля (участок вскрытия), на котором велись горные работы в начальный период эксплуатации, где высота и, соответственно, объем внутреннего отвала незначительны. Связанные при этом дополнительные издержки на повторную разработку вскрышных пород, уложенных во внутреннем отвале, могут быть компенсированы за счет снижения (в некоторых случаях, многократного) затрат на транспортирование вскрышных пород, а также за счет уменьшения расходов, связанных с отчуждением природных ресурсов, и ущерба, наносимого горными работами окружающей среде. В период второй очереди разработки, как и первой, все вскрышные породы размещают в границах карьерного поля.

Объектами применения этих технологий могут явиться крупные свитовые угольные месторождения Кузбасса, с которыми будет связано будущее развитие открытой угледобычи в бассейне. К таким месторождениям относятся, прежде всего, Караканское, Уропское и Егозово-Красноярское, Ново-Казанское с большими запасами энергетических углей (порядка 12 млрд т до глубины освоения — 450-500 м). Отличительной особенностью этих месторождений является наличие большого количества угольных пластов крутого и наклонного падения. Согласно раскройки месторождений, проведенной институтом Кузбассгипрошахт, размеры карьерных полей в плане достигают 7,0-8,6 км по простиранию, 4,1-6,0 км вкрест простирания. Суммарная мощность пластов — до 180-220 м. Промышленный коэффициент вскрыши изменяется от 4,8 до 9,0 м3/т.

Использования в этих условиях традиционных технологий открытой разработки приведет к большим негативным воздействиям на окружающую природную среду. Например, потребная площадь отчуждаемых при этом земель превысит площадь нарушенных земель всеми отработанными и действующими разрезами Кузбасса за весь период развития открытой угледобычи в бассейне, а именно более 40 тыс.га. Под нарушение попадает район с относительно высокоразвитым сельским хозяйством.

При разработке перспективных свитовых месторождений угля Кузбасса предложенная технология заключается в следующем.

Первоначально, на одном из флангов карьерного поля производят вскрытие и подготовку горизонтов. Разрезные траншеи проходят вкрест простирания платов. После создания первоначальной карьерной выемки 1 (рис. 13.17) отгоняют рабочий борт 2 на определенное расстояние, при котором обеспечиваются условия для проходки разрезной траншеи на нижележащем уступе и размещения разрабатываемых при этом вскрышных пород в выработанном пространстве образуемой карьерной выемки, затем осуществляют последующую углубку горных работ. Такой порядок ведения горных работ сохраняют до достижения границы отработки 3 на противоположном фланге карьерного поля или предельной глубины разработки открытым способом. В последнем случае дальнейшая отработка месторождения осуществляется без углубки горных работ, т.е. с применением сплошной системы разработки.

При строительстве первоначальной карьерной выемки 1 вскрышные породы размещают во временные внешние отвалы 4, расположенные в прибортовой зоне карьера на участке вскрытия. В основной период эксплуатации весь объем вскрышных пород перемещают во внутренний отвал 5.

При этом вскрышные породы нижнего уступа перемещают непосредственно в нижний ярус отвала с помощью выемочного оборудования (колесного погрузчика, драглайна, механической лопаты) или с использованием транспорта. Вскрышные породы верхних уступов транспортируют в верхние ярусы внутреннего отвала. На отвалах проводят рекультивацоинные работы в процессе их формирования.

Направление углубки горных работ изменяют и уточняют в процессе эксплуатации месторождения. Например, при увеличении потребности в полезном ископаемом и более высоких темпах развития технического прогресса в открытых горных работах, чем в подземных, более интенсивно углубляют горные работы, увеличивая производительность открытой добычи и объем запасов полезного ископаемого, подлежащего разработке открытым способом. Направление углубки горных работ может быть изменено в случае необходимости управления формированием рельефа поверхности внутреннего отвала. Это придает предлагаемой технологии большую гибкость, т.к. появляется возможность ограничиться на стадии проектирования выбором примерных границ открытой разработки, уточняя их и корректируя в процессе всего периода эксплуатации.

Вторая очередь разработки предусматривает отработку запасов угля на участке вскрытия карьерного поля и повторную разработку вскрышных пород, уложенных во внутренний отвал ранее, т.е. в период первой очереди разработки. Возможно несколько вариантов систем разработки.

Внедрение описанной технологии позволит практически исключить внешние отвалы вскрышных пород, восстановить природный рельеф поверхности на большей площади карьерного поля. Отсутствие внешних отвалов позволяет снизить землеемкость добычи в 3-4 раз, уменьшить площадь отчуждаемых земель под горные работы в 2,0-3,5 раза. Кроме того резко уменьшится запыленность и загазованность атмосферы в районах разработки, снизится нарушение гидрологического режима, включая малые реки.

Складирование вскрыши и отходов обогащения в выработанное пространство глубоких карьеров. Как при разработке горизонтальных и пологих месторождений, так и при разработке крутых и наклонных залежей одним из направлений уменьшения площадей нарушения земель является складирование пород вскрыши и отходов обогащения в выработанное пространство карьеров после отработки запасов.

С целью упрощения технологии и организации отвальных работ и обеспечения минимальных затрат на транспортирование вскрыши засыпку отработанных карьеров желательно осуществлять с дневной поверхности на полную глубину отработки одним ярусом. Однако такую технологию применяют при устойчивых породах, когда устойчивая высота отвального яруса равна глубине карьера. Если глубина карьера превышает устойчивую высоту яруса, отсыпку пород в выработанное пространство карьеров осуществляют уступами максимальной их высоты по условиям устойчивости. Указанные обстоятельства являются весьма важными, поскольку глубина выработанного пространства некоторых карьеров превышает 300 м.

Опыт показал, что при отсыпке пород в высокие ярусы деформация откосов не является закономерностью. Процесс деформации происходит при наклонной поверхности или слабых породах основания отвала, недостаточных прочностных характеристиках отсыпаемых пород, наличии в них глинистых разновидностей, снега, льда, воды. Если отработанные карьеры характеризуются ровным дном из крепких пород, откосы их нерабочих бортов представлены скальными и полускальными породами и в отвал укладываются крепкие и средней крепости породы, то внутренние отвалы при угле естественного откоса имеют достаточную устойчивость практически при любой высоте.

Засыпка выработанного пространства может осуществляться в условиях действующих глубоких карьеров. В этих случаях для безопасности работ необходимо принимать специальные меры, повышающие устойчивость отвальных ярусов. Это возможно обеспечить упором нижней бровки внутреннего отвала в противоположный борт карьера или специально отсыпанную призму из скальных пород. В зависимости от условий возможны различные схемы засыпки: одно-и двухсторонние, поперечные и продольные. Упорные призмы у основания отвала или отвального яруса формируются бульдозерами из доставленных автотранспортом скальных пород.

Породы вскрыши при засыпке отработанных карьеров или их участков доставляются железнодорожным транспортом или мощными автосамосвалами. Укладка породы в отвал осуществляется экскаваторами или бульдозерами. При экскаваторных отвалах предпочтение следует отдавать драглайнам, имеющим большие линейные параметры, что позволяет иметь большой шаг переукладки железнодорожных путей, располагать их и драглайн на значительном расстоянии от верхней бровки отвала, производить отсыпку отвалов более безопасно и экономично.

Изложенные выше и другие щадящие природу технологии с максимальным размещением пород вскрыши в выработанное пространство являются одним из основных направлений ресурсосбережения и охраны окружающей природной среды при разработке крутых и наклонных залежей полезных ископаемых.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: