CC BY
56
УДК 622.4:522.817
Н.А. Туласынов
ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВЕДЕНИЯ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ В УСЛОВИЯХ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ
НГ-2005 семинар № 7
Специфика природных комплексов региона, многолетняя мерзлота и резко-континентальный климат в таежно-тундровой зоне, не позволяют прямо переносить из других регионов накопленный опыт и рекомендации по сбережению природных ресурсов, требуются дополнительные исследования и обобщение накопленных данных по экономическим и экологическим критериям. Отсутствие научной теории и концепции ведения горных работ с применением ресурсосберегающих технологий на практике привело к исключению из хозяйственного оборота сотен тысяч гектаров нарушенных земельных угодий, законсервировало на десяти лет минерально-сырьевые ресурсы техногенных россыпей, сдерживает массовое применение мощных обогатительных фабрик с высокой степенью полезных ископаемых. В связи с этим назрела необходимость при разработке многолетнемерзлых россыпей месторождений решить проблему создания землесберегающей технологии на основе комплекса технологических и технических научно обоснованных решений, более основанных на учете свойств криолитозоны и климата, применении нетрудоемких поточных и циклично- поточных технологий с оптимальными структурами механизации и параметрами разработки, устанавливаемыми экономико-математическим моделированием, с автоматизацией процесса проектирования землесберегающей технологии и управления производством. Для этого необходимо кардинальное изменение традиционной технологии разработки многолетнемерзлых россыпных месторождений с целью создания экологически
2 3
Рис. 1. Способ открытой разработки россыпей с внутренним от-валообразованием
чистой землесберегающей технологии позволяющей сократить потребность предприятий в нарушении земель.
Традиционная технология открытой разработки многолетнемерзлых россыпей в специфически мерзлотноклиматических условиях Севера характеризуется круглогодовым производством вскрышных работ и сезонным выполнением добычных и промывочных работ.
При разработке многолетнемерзлых россыпных месторождений внутреннее отвалообразование предусматривает рыхление и транспортирование продуктивного пласта в зимний период на отвал обогатительной установки, что является более затратным, чем летняя промывка песков по мере от-тайки. Существующие технологии бульдозерной вскрыши торфов с внешним отвалообразованием не отвечают требованиям природоохраны, а повторное бульдозерование внешних отвалов выработанное пространство требует таких же затрат, как и на вскрыше торфов. Как правило, на эти работы финансирование не предусматривается.
В связи с этим возникла проблема снижения себестоимости разработки многолетнемерзлых россыпей с внутренним отвалообразовнием и промывкой песков по мере оттайки без транспортирования на зимний отвал.
Предлагается способ открытой разработки многолетнемерзлых россыпных месторождений с внутренним отвалооб-
Рис. 2. Способ открытой разработки пологих месторождений в условиях многолетней мерзлоты
разованием с разделением карьерного поля на блоки. Способ предусматривает разупрочнение пород одним из основных способов, например буровзрывным, механическим или гидравлическим оттаиванием. Затем производят вскрышные работы с размещением пород вскрыши в выработанное пространство отработанного по порядку блока (рис. 1)
Способ включает операции проходки первоначальной разрезной траншеи 1, разделение месторождений на блоки 2, 3 разделение блока на предыдущую 4 и последующую за-ходки 5, перемещение вскрышных пород 6, продуктивного пласта 7 и формирование внутреннего отвала 8.
Способ осуществляется следующим способом. Сначала проходят разрезную траншею 1, затем в выработанное пространство траншеи размещают вскрышные породы блока 2, Например, бульдозером с механическим рыхлением. После этого блок 2 делят на заходки. Продуктивный пласт последующей заходки 5 размещают на продуктивный пласт предыдущей заходки 4, а на освободившуюся площадь заходки 4 размещают вскрышные породы блока 3. Далее цикл повторяется. После промывки продуктивного пласта на освободившуюся площадь размещают часть вскрыши размещенных на предыдущих заходках блоков.
Таким образом, достигается извлечение продуктивного пласта наиболее экономичной технологией по мере оттайки
бульдозером с одновременным внутренним отвалообразова-нием [1].
При разработке мощных пологих и горизонтальных месторождений с коэффициентом вскрыши больше 1 выработанное пространство не полностью заполняется породами вскрыши с учетом коэффициента разрыхления. Кроме того, вскрышные породы, представляющие собой строительный материал (песчано-гравийная смесь), как правило, вывозятся на отсыпку дорожного полотна и используются на другие цели, что уменьшает объем вскрыши. В связи с этим возникает проблема заполнения выработанного пространства для осуществления рекультивации карьерного поля.
Предлагается при удалении вскрыши большой мощности заполнить выработанное пространство льдопородным целиком. Это обеспечивает рекультивацию карьерного поля. [2].
Идея способа рекультивации в условиях криолитозоны заключается в том, что с целью значительного удешевления и интенсификации работ, заполнение выработанного пространства производится льдопородным материалом, производимым на месте (рис. 2). Технология создания льдопородного материала заключается в дождевании воды во внутренний отвал в зимний период, накрываемого далее теплоизолирующим слоем пород вскрыши, толщиной, обеспечивающей стабильность отрицательной температуры. Для производства большого количества техногенного льда используется дождевальный агрегат «Град-6», производительностью от 6 до 10 тыс. куб.м. льда за сутки. Метод намораживания состоит в том, что основной теплообмен, необходимый для образования льда, с помощью высоконапорного насоса и дальнеструйного дождевателя переносится с поверхности намораживания на значительную высоту (до 18-20 м) зоны рассеивания мельчайших капель воды в постоянно сменяющийся объем морозного воздуха. Образующаяся при этом водоледяная смесь выпадает на намораживаемую основу в виде жидкой не растекающейся кашицы, грубокопирующий неровности подстилки и быстро смерзающейся. Смерзание происходит не только под воздействием морозного воздуха и намного ускоряется тем, что часть намерзших капель воды не встретив в воздухе зерна кристаллизации, выпадает в пере-
охлажденном состоянии, быстро оледеневает, коснувшись льда на подстилке. После намораживания необходимого объема ледяной призмы на нее начинают экскавацию предварительно разрыхленной вскрыши и формируют внутренний отвал. Причем толщина последней должна превышать мощность сезонной оттайки и обеспечивать теплоизоляцию ледяной призмы. На полученный внутренний отвал размещают плодородный слой и осуществляют рекультивацию карьерного поля.
Технология также предусматривает биологическую рекультивацию после планировки и выравнивания. Формирование почвенного покрова на восстанавливаемых площадях производиться распылением на восстанавливаемых площадях водной суспензии, содержащей в своем составе смесь семян, удобрений и мульчи (гидропосев) с помощью дальнеструйного дождевального агрегата, который применяется в зимний период для намораживания льда. В качестве мульчи применяется древесная масса, опилки. Под воздействием распыляющего устройства на поверхности образуется тонкая, равномерная и безвредная для растений пленка, которая хорошо удерживает влагу верхнем слое почвы. Предохраняет озеленяемую поверхность от водной и ветровой эрозии способствует созданию благоприятных условий для прорастания и развития растений. Такая технология позволяет распылить семена крупностью до 15 мм, расходе рабочей смеси от 30 до 60 кг на 1 га в зависимости от состава смеси.
Таким образом, предлагаемая технология рекультивации нарушенных земель позволяет при значительном снижении затрат полностью механизировать процесс, обеспечивает заполнение выработанного пространства и позволит сохранить ландшафт в зоне ведения горных работ.
--------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Заровняев Б.Н.,Евсеев М.Н. Патент на изобретение № 2215148. Способ открытой разработки многолетнемерзлых россыпных месторождений с внутренним отвалообразованием.//2003 г.
2. Заровняев Б.Н., Туласынов Н.А., Быков О.А. Патент на изобретение № 2206747. Способ открытой разработки пологих месторождений в условиях многолетней мерзлоты.// 2003 г.
Коротко об авторах
Туласынов Н.А. - Якутский государственный университет.
------------------------------- © П.Н. Васильев, В.А. Шерстов,
Г.Д. Пересыпкин, 2006
УДК 622.862.3
П.Н. Васильев, В.А. Шерстов, Г.Д. Пересыпкин
О ПЕРВИЧНЫХ ПОСАДКАХ ТРУДНООБРУШАЕМОЙ КРОВЛИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ри разработке угольных месторождений подземным
II способом на пологих пластах наибольшее распространение получила система разработки длинными столбами по простиранию с использованием механизированных комплексов. При этом практически все комплексы с механизированной крепью работают в сочетании с полным обрушением кровли.
Начальное движение комплекса охватывает период от проведения разрезной печи до первого обрушения непосредственной кровли. По мере отхода забоя от целика, площадь обнажения кровли возрастает, затем наступает полное обрушение плиты. Это наиболее ответственный период в работе лавы, так как начальное обрушение пород нередко начинается внезапно, без предупредительных признаков и сопровождается в отдельных случаях воздушными ударами, что может привести к завалу лавы с аварией мехкомплекса.
Первичное обрушение кровли происходит неуправляемо, стихийно. Особенно опасна первичная посадка многолетнемерзлых пород кровли, поскольку смерзшиеся породы представляют единый массив, допускающий большие обнажения кровли до их обрушения. Поэтому при разработке угольных
