ГРНТИ 73.31.11
Жукенова Гульнар Абаевна
PhD, ассоц. профессор, Архитектурно-строительный факультет,
Торайгыров университет,
г. Павлодар, 140008, Республика Казахстан
e-mail: gulnara-home@ mail.ru
Кажмуратов Мади Каирбекович
магистрант, Архитектурно-строительный факультет Торайгыров университет, г. Павлодар, 140008, Республика Казахстан e-mail: madivip@mail.ru
ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД В ЗЕМЛЯНОМ ПОЛОТНЕ АВТОДОРОГ
В статье рассматриваются общие вопросы исследования материалов вскрышных пород Экибастузского угольного бассейна и разработки грунтобетонов на их основе для применения в земляном полотне при строительстве автомобильных дорог.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: изучение состава, свойств и микроструктурных особенностей вскрышных пород как сырья для производства грунтобетонов земляного полотна; разработка методики расчета составов и технологии грунтобетонов на основе вскрышных пород Экибастузского угольного бассейна для строительства конструктивных слоев дорожных одежд во II дорожно-климатической зоне; подготовка технической документации для реализации теоретических и экспериментальных исследований.
Ключевые слова: вскрышные породы, земляное полотно, грунтобетон, дорожные одежды.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время во многих регионах Республики Казахстан наблюдается дефицит высококачественного сырья для строительства автомобильных дорог. И одной из актуальных проблем рационального использования природных ресурсов является комплексная переработка попутных полезных ископаемых и других отходов промышленности. В связи с этим расширение масштабов использования отходов горнодобывающих предприятий является магистральным направлением дорожно-строительного комплекса. Применение техногенного сырья обеспечивает значительный экономический эффект и способствует защите окружающей среды [1-4].
Данный вопрос актуален для Павлодарской области, где расположен Экибастузский угольно-добывающий разрез, который является одним из мощных производителей вскрышных пород. Регион характеризуется сложными природно-климатическими условиями, что предопределило слабое развитие дорожной сети. Так, при освоении Экибастузского угольного бассейна (ЭУБ) кроме угля из недр земля добывается огромное количество попутного органоминерального сырья - вскрышных пород, которые представляет собой источник сырьевых ресурсов для различных отраслей народного хозяйствам в первую очередь, в строительстве автомобильных дорог. Отходы угольной промышленности можно разделить на две основные группы:
отходы угледобычи - вскрышные и шахтные породы, и отходы флотационного и гравитационного углеобогащения. Отходы угольной промышленности отличаются от других видов минерального сырья большим содержанием органического вещества, физико-механическими и физико-химическими свойствами, обусловленными их формированием в процессе образования и углефикации.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Опыт использования отходов углеобогащения, а также отсутствие в районе г. Экибастуза в достаточном количестве качественного глинистого сырья подтвердили целесообразность дополнительного изучения вскрышных пород Экибастузского угольного бассейна.
Переход на использование в конструктивных слоях дорожных одежд материалов на основе техногенного сырья Экибастузского угольного бассейна позволит расширить сырьевую базу дорожно-строительных материалов, повысить экономическую эффективность дорожного хозяйства и снизить экологический прессинг.
Повышение надежности, сроков службы дорожных конструкций и снижение стоимости их строительства являются определяющими в концепции национальной программы модернизации и развития автомобильных дорог любой страны, в том числе и Казахстана [5]. Основной целью данной программы является создание условий для улучшения социально-экономического положения страны и освоения новых территорий, укрепления обороноспособности и экономической безопасности государства, повышения конкурентоспособности отечественных товаров за счет снижения транспортных издержек при перевозках автомобильным транспортом и поэтапного развития автомобильных дорог в соответствии с темпами автомобилизации страны [6].
Известны подпрограммы по строительству автомобильных дорог в Казахстане: строительство и реконструкция автомобильных дорог республиканского значения; строительство и реконструкция территориальных автомобильных дорог; ремонт и содержание дорог областного значения; ремонт и содержание территориальных автомобильных дорог; модернизация производственной базы; повышение безопасности дорожного движения и развитие дорожного и придорожного сервиса; снижение отрицательного воздействия на окружающую среду; научно-техническое обеспечение подпрограммы; подготовка кадров; информационное обеспечение; правовое обеспечение; управление дорожным хозяйством [7-9].
В результате реализации подпрограммы планируется довести протяженность сети автомобильных дорог общего пользования в том числе протяженность автомобильных дорог общего пользования с твердым покрытием.
В связи с этим актуальной является задача поиска эффективных решений по расширению сырьевой базы дорожного строительства за счет вовлечения местных, как природных, так и техногенных сырьевых ресурсов. Это особенно актуально для регионов с низким уровнем развития дорожно-транспортной сети и отсутствием необходимого количества запасов традиционных полезных ископаемых, например, как производство щебня.
Павлодарская область является одним из наиболее развитых промышленных регионов Республики и общая стоимость балансовых запасов твёрдых полезных ископаемых Павлодарского Прииртышья оценивается в 460 миллиардов долларов. Это - уголь и самые разные металлы, включая золото, строительные материалы и многое другое. Часть месторождений давно и успешно разрабатывается, на остальных ведутся дополнительные геолого-разведочные работы, уточняются реальные объёмы полезных ископаемых, условия добычи.
В Павлодарской области сосредоточено более трети всех угольных запасов Казахстана. Самые крупные из месторождений - Экибастузское и Майкубенское, которые хранят, соответственно, 10,5 миллиарда и 2,2 миллиарда тонн энергетического сырья. Перспективны для освоения и девять других месторождений с общим запасом угля около трёх млрд. тонн.
Особенность большинства всех этих месторождений в том, что уголь в них залегает неглубоко, местами его пласты выходят прямо на поверхность земли. Из-за этого добыча производится открытым способом. За первые полвека освоения Экибастузского бассейна добыто свыше 2 миллиардов тонн угля.
Вместе с тем, в регионе имеются значительные объемы многотоннажных техногенных отходов промышленности, которые могут быть использованы в строительстве автомобильных дорог в составе земляного полотна. Ежегодно в отвалы вывозится более 160 млн. тонн вскрышных пород, которые могут быть использованы в качестве дополнительного сырья при изучении и производстве составов земляного полотна и др. При этом внедрение данной технологии с использованием вскрышных пород угледобычи Экибастузского бассейна позволит расширить номенклатуру используемых добавок в строительстве автомобильных дорог, и тем самым, снизить их стоимость и улучшить экологическую обстановку в регионе.
Ранее проведенными исследованиями были определены возможные направления их использования. Особый интерес представляют породы внутренней вскрыши -алевролиты, аргиллиты, переслаивание и углистые сланцы. Изучается направление их использования в составе земляного полотна при строительстве автомобильных дорог.
Изучение характеристик и свойств алевролитов, аргиллитов и переслаивания позволили найти оптимальные составы, которые могут быть положены в основу разработки технологической схемы производства качественных материалов для использования в строительстве автомобильных дорог на основе использования вскрышных пород Экибастузского угольного бассейна.
ВЫВОДЫ
Анализ состояния вопроса производства состава материалов из углеотходов, изучения коагуляционных структур формовочных масс и влияния процессов структурообразования на физико-механические свойства готовых изделий позволяют сделать следующие выводы, что углеотходы различных месторождений отличатся условиями их образования, физико-механическими, химико-минералогическими свойствами и содержанием органического вещества, что
влияет на способы их подготовки, технологии производства, и в конечном итоге, на физико-механические показатели составов земляного полотна.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Боженов, П. И. Комплексное использование минерального сырья и экология / П.И. Боженов - М. : Изд-во Ассоциации стр-их вузов. - 1994 - 266 с.
2 Бурмистров, В. Н. Использование отходов флотации углей / В. Н. Бурмистров. - Уголь. - 1982. - № 1. - 22 с.
3 Бурмистров, В. Н., Петрова, Г. П., Тамбовцева, Н.А. Отходы углеобогащения сырьевая база - Кокс и химия, 1981. - № 8. - С. 56-58.
4 Иващенко, П. А., Ашмарин, Г. Д. и др. Особенности технического анализа углеотходов // Строительные материалы, 1989. - № 9 - 26 с.
5 Шумейко, И. А., Касенов, А. Ж., Абишев, К. К. Роль машиностроения и особенности развития отрасли в Казахстане // Наука и техника Казахстана. -2019. - № 4. - С. 81-89.
6 Brzhanov, R. T. The study of the duration of the set of winter concrete critical strength // Наука и техника Казахстана. - 2020. - № 1. - С. 48-54
7 Селицкая, Н. В., Лашин, М. В., Красников, И. А. Применение битумно-резиновых вяжущих материалов при строительстве автомобильных и железных дорог // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. - 2018. - № 8. - С. 13-18.
8 Балгабеков, Т. К., Есентаев, С. Д. Автомобильге техникальщ кызмет керсету саласындаFы непзп мэселелердi зерттеу мэселесi // Наука и техника Казахстана. - 2020. - № 1. - С. 21-30
9 Рыжков, Ф. Н., Карасёв, В. А., Панова, В. Ф., Панов, С. А. Автоматизированная система для статистической обработки результатов эксперимента. - Новокузнецк : СибГИУ, 2002. - 15 с.
Материал поступил в редакцию 03.09.20.
Жукенова Гульнар Абаевна
PhD, кауымд. профессор, Инженерия факультет^
Торайгыров университет^
Павлодар к., 140008, Казакстан Республикасы
e-mail: gulnara-home@ mail.ru
Кажмуратов Мади Каирбекович
магистрант, Инженерия факультет^
Торайгыров университет^
Павлодар к., 140008, Казахстан Республикасы
e-mail: madivip@mail.ru
Материал баспага 03.09.20 тYCтi.
Автомобиль жолдар жер тесемшде аршыма тау жыныстар материалдарын пайдалану тэж1рибес1
Мацалада Еюбастуз KeMip бассейнтщ аршыма тау жыныстары материалдарын зерттеудщ жэне жол цурылысында жер тесемшде пайдалануга арналган топырац бетонын жасаудыц жалпы мэселелерi царастырылады.
Осы мацсатца жету ушт келе^ мтдеттер шешiлдi: жер тесемШц топырацты бетонды ендiру ушт шиюзат реттде алынган аршыма тау жыныстарыныц цурамын, цасиеттерт жэне микроцурылымдыц ерекшелжтерт зерттеу; II жол-климаттыц аймацта жол киiмдерiнiц цурылымдыц цабаттарын салу ушт Еюбастуз кемiр бассейнтщ топырац негiзiндегi бетонныц цурамы мен технологиясын есептеу эдютерт эзiрлеу; теориялыц жэне тэжiрибелiк зерттеулердi орындау ушт техникалыц цужаттаманы дайындау.
Кiлттi сездер: аршыма тау жыныстары, жер тесемi, топырац бетон, жол цабаттары.
Zhukenova Gulnar Abaevna
PhD, Associate Professor, Faculty of Engineering
Toraighyrov University,
Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan
e-mail: gulnara-home@ mail.ru
Kazhmuratov Madi Kairbekovich
undergraduate student, Faculty of Engineering
Toraighyrov University,
Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan
e-mail: madivip@mail.ru
Material received on 03.09.20.
Experience of using overbreed materials in the higway roadbeds
The article discusses the general issues of studying the materials of overburden of the Ekibastuz coal basin and the development of soil concrete based on them for use in subgrade in the construction of roads.
To achieve this goal, the following tasks were solved: the study of the composition, properties and microstructuralfeatures of overburden rocks as raw materials for the production of subgrade concrete development of a methodology for calculating the composition and technology of soil concrete based on overburden of the Ekibastuz coal basin for the construction of structural layers ofpavement in the II road-climatic zone; preparation of technical documentation for the implementation of theoretical and experimental studies.
Keywords: overburden, road bed, soil concrete, covering of roadway.