CC BY
115
деформации растяжения 20 - 21 мм. Происходящие деформации могут быть вызваны формированием новой поверхности скольжения в массиве.
Проведенные мониторинговые наблюдения за оползневым процессом позволяют сделать следующие выводы.
Процесс оползания склона продолжает развиваться. Можно ожидать дальнейшее продвижение бровки отрыва оползневых масс на 5-8 м на юго-восток в сторон) автодороги.
В восточном направлении вероятно развитие оползневого процесса до 25 м в глубину массива. Более детальную информацию о развитии оползня в этом направлении можно будет получить после проведения серии наблюдений по вновь заложенным профильным линиям III и IV.
Для контроля за деформациями массива между бровкой отрыва оползня и автодорогой должны быть продолжены систематические инструментальные наблюдения.
Резюмируя сказанное о проведённых мониторинговых наблюдениях за оползневым процессом на левобережье Волковского водохранилища, следует отмстить, что маркшейдерский мониторинг дает возможность своевременно предпринять соответствующие профилактические мероп-риятия для охраны объектов (укре ыение сваями, проведение дренажа и др.). расположенных в зоне влияния экзогенных геологических процессов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Фисенко Г. J1. Устойчивость Сортов карьеров и отвалов. М.: Недра. 1965.
2. Научно-исследовательскиер&боты по ощенке геоэкологической ситуации на левобережье Волковского водохранилища и разработка мероприятии по се нормализации: Отчет / НПФ «Гео С». Екатеринбург.
1995.
3. Режимные наблюдения за развитием отказнсвого процесса и уровнем подземных вод на левобережье Волковского водохранилища в г. Каменске-Уральском за 1999 год: Отчет / ООО «Николай-ИнГео». Екатеринбург. 1999.
4. Мониторинговые наблюдении за оползневым процессом на левобережье Волковского водохранилища: Отчет / ООО «НТЦ «Уралнедрж». Екатеринбург, 2003.
УДК 622.271
С. В. Корнилков, Л. Д. Стариков, В. vi. Беляев, Е. С. Рухлов
ОБ ОСОБЕННОСТЯХ ШЛАКОВЫХ ОТВАЛОВ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ КАК ОБЪЕКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ И РЕКУЛЬТИВАЦИИ
Переработка и рекультивация шлаковых отвалов с точки зрения ведения горных работ затруднена, такие объекты слабо изучены, распространение минеральных ресурсов в них, как правило. неустойчиво и непредсказуемо, как и физико-механические свойств слаг ающег о отвал материала. т. с. по структуре и вещественному составу отвал представляет собой неоднородное образование. Следу ет отмстить, что накопление и формирование тела отвала, как техногенного месторождения. тем не менее, происходит сравнительно закономерно, поскольку применяемая технология формирования шлаковых отвалов металлургических предприятий, за редкими исключениями, как правило, стандартная - железнодорожно-бульдозерная.
Основными материалами, формирующими отвал, являются собственно металлургический шлак и «горелые земли» - отработанные формовочные пески (табл. 1). В процессе производства металла слитый затвердевший шлак выбивается в железнодорожные думпкары ВС-60 и в виде «булок», «коржей», «колобуш» весом до 8 т или кусков размером 10-1000 мм вывозится на отвал. После разгрузки из думпкаров шлаковая масса перемещается бульдозером по площади отвала до его откоса. При принятой тех »юл с гни складирования фракционное распределение материала в теле отвала - неравномерное. Разгружаемые негабаритные куски («коржи») размещаются по высоте, как правило, следующим образом: 80 % залегают в основании, а 20 % распространяются по
объему отвала. Бой огнеупоров и отходы других материалов рассредоточены очагами го площади и высоте отвала.
Таблица I
Вещественный состав шлаковых отвалов металлургического производства
Вилы промышленных отходов Лап я отходов по видам в общем объеме шлаковых отвалов, %
Ревлииский мстазно-метадлургичсский (РММЗ) Нижне- Сергинский мсталл>ргический (НСМЗ) НО «Уралмаш» Челябинский элсюрсмсталлур-гн ческий (ЧЭМК)
Накоплено отходов всего, млн т 1.0 1.13 12.0
Шлаковая масса 71-78 70-77 10.8 76,75(51,ЗГ
Отработанные формовочные земли, отсевы, пыль 1-3 1-3 62,5 9,5
Лом черных металлов и металлосодержащне куски шлака 16-18 15-19 1.2 н.д.
Лом огнеупоров 3-5 3-7 2.1 н.д.
Производственный и бытовой мусор, древесные отходы 2-3 2-4 23.3 (4-7)"' 5.9-'
Нефтем асл оогходы - - 0,1 -
Электроды, кокс, угольная пыль _ 7,9
"•В скобках - доля самораспадающихся шлаков; **> в скобках - фактические данные переработки; ~>в т.ч. лом огне>поров.
Применяемое при отсыпке металлургических отвалов технологическое оборудование также. как правило, однотипное: бульдозеры для перемещения шлаковой массы, автомобильные краны для разгрузки и складирования негабаритных грузов, экскаваторы-обратные лопаты, используемые на вспомогательных операциях.
Представленные материалы позволяют сделать вывод о том, что отвалы как техногенные месторождения имеют примерно одинаковый вещественный состав, так как технология образования и складирования промышленных отходов на металлургических предприятиях черной металлургии, за исключением электросталеплавильного производства, примерно одинакова.
Фракционный состав шлаковой массы, за исключением крупногабаритных включений, на отвалах мартеновского производства также примерно одинаков, и в целом по фактическим данным можно с достаточной достоверностью считать, что крупность кусков шлакового материала соотносится в следующих пропорциях: фракция +300 мм - 22-28 %; фракция +120-300 мм - 18-24 %; фракция +70-120 мм -16-24%; фракция +40-70 мм-7-13 %; фракция +10-40мм-10-15%; фракция +0-10 мм -12-15 %. Отвалы ферросплав;того производства (по аналогии с ЧЭМК) характеризуются несколько другими соотношениями по крупности материала: фракция +40 мм - 10-20 °Л; фракция -40+20 мм -10-18 %; фракция -20+5 мм - 25-30 %; фракция -5 мм - 45-55 %. Количество негабаритных кусков в теле отвала может достигать 22-28 % от общего его объема.
Применяемый железнодорожный транспорт во многом определяет форму шлаковых отвалов. При таком способе доставки необходимо наличие достаточно протяженных фронтов работ с малой кривизной для размещения и вписывания в границы отвала железнодорожных тупиков. Именно поэтому вид металлу ргических отвалов в плане и их конструкция примерно одинаковы. Высота отвалов (табл. 2) ограничивается, прежде всего, их устойчивостью и. как правило, не превосходит 30-40 м. Для обеспечения устойчивого состояния отвала конструктивно выделяются ярусы высотой до 10-12 м. Шаг наращивания высоты металлургических отвалов при жслезнодо-
рожной доставке шлака составляет 3-4 м. Изложенное позволяет сделать вывод о том, что при переработке отвалов с последующей их рекультивацией горные работы желательно вести послойно в порядке, обратном формированию отвала, с высотой уступа, пропорциональной высоте сформированного яруса или отсыпаемого слоя. При этом на перевозках рационально использование автомобильного транспорта, как наиболее мобильного.
Таблица 2
Парамст ры железнодорожных отвалов некоторых металлургических предприятий
Параметры отвалов Рсвдинский метизчо-металлчргнческий (РММЗ) Ннжне-Сергннский металлургический (НСМЗ) ПО «Уралмаш» Челябинский электром сталл vp-гический (ЧЭМК)
, Плошал ь. га 7,0 10,5 46,3 55,04
Максимальная высота, м 18-21 18.0 27-32 38-42
Высота яруса, м 6.0 6.0 10-12 10-12
Годовой объем переработки шлаков, м 125,0 50,0 500.0 2000.0
Ежегодный объем поступления отходов, |тыс. т 40.0 25,0 21.8 85,0
Экологические особенности размещения отвала Водоохранная зона р. Ревда. вбпизи г. Ревда Водоохранная зона р. Серга Вблизи коллективных садов и пос. Крутой В черте г. Челябинск, вдоль водоохранной зоны р. Миасс
С точки зрения влияния на окружающую среду для отвалов черной металлургии характерен тот факт, что элементы, присутствующие в шлаковых отвалах, в основном находятся в связанном состоянии в виде сложных устойчивых соединений (комплексов), практически не взаимодействующих с внешней средой. Тем не менее влияние шлаковых отвалов металлургических предприятий на окружающую среду существенно и по направлениям негативного влияния неодинаково.
Наибольшие проблемы возникают в результате сдувания тонкодисперсной пыли с поверхности и откосов отвалов. Однако »ta примере отвала промышленных отходов ОАО «Уралмаш». по данным ассоциации «Медицина и экология» (г. Екатеринбург), влияние отвального хозяйства на химический состав почв не выявлено, как не выявлено и мутагенных свойств в пробах, а также их токсичность, за исключением проб, отобранных практически у подножия шлакового отвала. Ото означает, что осевшая на дневноР поверхности или снеговом покрове пыль не вызывает существенных отрицательных последствий в районе, прилегающем к отвалу. Следовательно, при переработке от валов влияние данного фактора будет находиться в допустимых пределах.
Вторым по значению фактором является негативное воздействие отвалов на поверхностные и подземные воды. Через тело шлакового отвала постоянно идет инфильтрация атмосферных осадков с выходом минерализованного фильтрата на дневную поверхность, а также его проникновение в подземные воды через ложе отвала. Поэтому при переработке и последующей рекультивации шлаковых отвалов следует стремиться к тому, чтобы исключить проникновение атмосферных вод в гело отвала и его основание. Это достигается нанесением на рекультивируемую поверхность суглинков, организацией естественного стока вод с поверхности отвала и строительством водоотводных дренажных канав вокруг рекультивируемого объекта.
Компенсация третьего негативного фактора - изъятие значительного количества земель -может быть достигнута за счет утилизации накопленной в отвалах шлаковой массы и извлечения из них других ценных компонентов.
По данным исследовательских работ института «ПромСтройПИИпроект». использование переработанного металлургического шлака (теку щего производства и отвального) может осуществляться в следующих направлениях:
повторное использование в металлургическом процессе (скрап металлический); изготовление фракционированного строительного или дорожного щебня; применение в качестве заполнителя при изготовлении изделий и конструкций; производство тонкомолотого цемента и вяжущего с низкой водопроницаемостью; использование песчаной фракции текущего и отвального шлака для производства вяжущих и изготовления изделий из мелкозернистого бетона;
получение строительных изделий в виде стеновых камней, безобжнгового кирпича, фундаментных блоков, поребриков для дорог, черепицы, тротуарной плитки;
извлечение и утилизация лома огнеупоров, некондиционных электродов и пр.
Имеющийся опыт переработки отвальной массы свидетельствует о том. что, несмотря на значительное количество извлекаемой из отвала полезной продукции, до 50 % переработанной массы необходимо возвращать на освобожденные площади, возникшие в результате переработки. Поэтому при ведении горных работ в таких условиях рационально делить отвальную площадь на последовательно отрабатываемые участки-очереди, которые затем заполняются отходами переработки шлаковой массы и рекультивируются. Основными направлениями рекультивации, которые могут быть реализованы в таких условиях, являются санитарно-гигиеническое и ландшафтно-архитектурное.
Следу ет отметить, что в современных условиях достижение полного восстановления нарушенных земель при переработке и рекультивации шлаковых отвалов не представляется возможным (табл. 3), поскольку большинство из них являются действующими. Поэтому необходимо поддерживать площади для разгрузки текущих промышленных отходов, въездные автомобильные и железнодорожные насыпи, площадки для размещения дробил ьно-сортировочного комплекса, склады (кону са) готовой продукции, промплощадку комплекса, очистные сооружения и пр.
Таблица 3
Характеристика нолотвальных земель после переработки и рекультивации
шлаковых отвалов
11араметры рекультивированных отвалов Ревлинский метизно-металлургический (РММЗ) Нижне-Сергинский металлчргический (НСМЗ) ПО «Уралмаш» Челябинский глсктромет аллур-гический (ЧЭМК)
Обшая площадь, га 7,0 10,5 46.3/ 18,2"' 55,04
Площадь посте переработки, м 4,7 4,0 9.9*> 37,88"»
Рекультивированная площадь, га 2,3 6,5 8,3'> 50,74
'•Отрабатываемая и рекультивиру емая площадь опытного участка
"'Повторная укладка переработанных шлаков.
При налаженной технологии переработки отходов металлургического производс тва возможны сокращение и стабилизация размеров отвальных площадей, особенно в период совмещения работ по рекультивации и приему на отвал «свежих» промышленных отходов. Для этого предлагается соответствующим образом организовывать прием текущих шлаков на стационарный разгрузочный пункт с чередующимся заполнением и отработкой секций. Вдоль действующей разгрузочной железнодорожной насыпи создаются секции, вместимость каждой из которых достаточна для размещения поступающих на отвал шлаков в течение определенного периода (см. рисунок).
Секции попеременно заполняются и отрабатываются, а их содержимое перевозится на полустационарную дробильно-сортировочну ю у становку (ПДСУ). Объем секции зависит от свойств складируемых шлаков и должен быть таким, чтобы размещаемые шлаки вылежались до окончания в них эндогенных процессов. Как правило, эти процессы завершаются в течение не менее 0.5 года, поэтому рекомендуемый объем заполняемой секции составляет 1,5-2,0 года. Ширина секции
Конструкция стационарного разгрузочного пункта при чередующейся отсыпке и отработке секций
определяется в основном безопасными маневрами автотранспорта при отработке заполненной секции, а также технически допустимым расстоянием перемещения складируемых шлаков бульдозерами и составляет не менее 25-30 м. Высота секции, как правило, соответствует высоте отвального яруса или высоте разгрузоч ной насыпи. Как правило, она колеблется в пределах 6- 12 м. Объем подготовительных работ при строительстве разгрузочных пунктов относительно невелик, тем более что вся техногенная масса отправляется на 11ДСУ.
Вышеприведенные данные, по нашему мнению, можно использовать в качестве базовых для предпроектной оценки решений и предварительных инженерных расчетов, на стадии разработки бизнес-планов и проектов опытной переработки и рекультивации других аналогичных техногенных объектов.
Достоинством предлагаемой технологии складирования шлаков является ми» имальная зем-леем кость процесса отвалообразования, однако она требует непрерывной их переработки и постоянной реализации произведенной продукции.
Основными проблемами эксплуатации рассмотренных техногенных месторождений являются:
- сложность ведения горных работ в начальный период отработки отвалов, отличающаяся напряженным календарным графиком работ по одновременному созданию разгрузочного пу нкта, отработкой основной массы отвала н его рекультивацией;
- ухудшение санитарно-гигиенической обстановки в организационный период начала переработки техногенных объектов:
- несовершенство нормативной базы проектирования, в т. ч. СНиП, которые ориентируют строительную промышленность на природное сырье и не стимулируют использование продукции переработки техногенных объектов даже там. где это допустимо (производство обратных засыпок при ремонте коммуникаций, дорожное строительство, твердеющая закладка пустот и пр.), что существенно затрудняет сбыт произведенной продукции:
- недостаточная проработанность налогового законодательства, не стимулирующего полную переработку и утилизацию отходов металлургического производства.
