CC BY
28
© С.И. Фомин, Д.Д. Всдрова, A.C. Семенов, 2015
УДК 622.271.3
С.И. Фомин, Д.А. Ведрова, А.С. Семенов
ОРГАНИЗАЦИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЖАРООПАСНЫХ ОТВАЛОВ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Организации, занимающиеся проектированием, эксплуатацией, тушением и разборкой породных отвалов угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик, обязаны обеспечивать пожаробезопас-ность сооружаемых ими объектов. Поэтому, организация мер по предупреждению самовозгораний и применение технологий формирования отвалов, обеспечивающих их безопасное содержание, является актуальной задачей для предприятий, занимающихся добычей и обогащением угля.
Ключевые слова: угольные шахты, пожаробезопасность, самовозгорание, формирование отвалов, складирование пород.
Основными критическими факторами негативного воздействия на окружающую среду является токсичность отходов и их склонность к самовозгоранию. Для обеспечения предупреждения самовозгорания, тушения и разборке породных отвалов из пород, представляющих опасность самовозгорания, в частности отходов углеобогатительных предприятий, которые представляют собой смесь кека ФПО (фильтр-прессового отделения), шлама, шлака и вскрышной породы с проходческих выработок шахт.
Ввиду определенных физико-механических свойств отходов углеобогатительных предприятий, представляющих собой смесь кека ФПО (фильтр-прессового отделения), шлама, шлака и вскрышной породы с проходческих выработок шахт, а также воздействия внешних факторов окружающей среды (перегрев из-за воздействия солнечной радиации) существует риск возникновения эндогенных пожаров, при длительном их складировании в условиях минимального доступа воздуха.
Организация мер по предупреждению самовозгораний и применение технологий формирования отвалов, обеспечиваю-
ших их безопасное содержание, является актуальной задачей для предприятий, занимаюшихся добычей и обогашением угля. Так обогатительная фабрика «Чегдомын» ОАО «Ургалуголь» обогаша-ет уголь, поступающий с шахты «Северная», расположенной на северо-западе Хабаровского края в Верхнебуреинском районе, к северу от пос. Чегдомын. При проектной мошности по переработке рядового угля 6000 тыс. т в год планируемый объем отходов в соответствии с качественно-количественной схемой обога-шения угля составит 2185,2 тыс. т в год. Годовой объем складирования отходов обогашения будет равен 2185,2 тыс.т. Предполагаемый период размешения отвалов ОФ на отвалах составляет 40 лет. При этом обший объем размешаемых на отвалах отходов составит 87408 тыс.т. Отходы обогашения обогатительной фабрики «Чегдомын» включают следуюшие типы пород: аргиллиты, углистые аргиллиты, алевролиты, туффиты, гравелиты и песчаники. Засорение отходов обогашения углем составляет 7,2%. Об-шая влажность вывозимых отходов в отвал составляет 17,8%; насыпной вес отходов обогашения составляет - 1,75 т/м3; зольность пород — 68,2 %., размер фракций отвальной массы составляет от 1 мм (9,6% от обшей массы) до 13-200 мм (51,9 %). Отходы обогашения и отходы ленточных фильтр-прессов складируются в бункер, отгрузка отходов производится из бункера ка-чаюшимися питателями ПК 2,6-10 в автотранспорт, с последую-шей транспортировкой до месторасположения отвала отходов автосамосвалами КамАЗ-6540 грузоподъемностью 18,5 т. В процессе добычи и обогашения угля на участке Центральный, отрабатываемого подземным способом, Западной части Улуг-Хемского угольного бассейна, расположенного в центральной части Республики Тыва, на территории Пий-Хемского, Кызыл-ского и Тандинского кожуунов (районов) также образуются отходы, состояшие из пород вскрыши, поступаюшей с проходки при строительстве и эксплуатации шахты, и отходов обогашения (отсадки с сушкой концентрата и промпродукта) угля со средней плотностью пород - 1,6 т/м3; крупностью отдельных фракций 0,15-75 мм; зольностью — 58-75% и влажностью — 13-15%. За 20 лет эксплуатации шахты и обогатительной фабрики предполагается вывезти и складировать в отвал 19277 тыс. т отходов. Подобного рода отходы образуются и при отработке шахтного поля № 1 Усинского угольного месторождения, расположенного в северо-восточной части Печорского угольного бассейна, юго-
западнее Воркутского месторождения. В течение 23 лет в отвал будут складироваться вскрышные породы со строительства шахты и отходы обогашения. Средняя плотность отвальных пород составляет 2,3 м3/т; крупность отдельных фракций 10-50 мм; зольность пород - 75-80%; влажность - 17%. Обшее количество отходов, размешаемых в отвале — 9501 тыс. т.
Складирование отходов во всех описанных случаях предусматривается в плоские отвал, как наиболее технологичный и высокопроизводительный способ размешения отходов ОФ, включаюший надежные мероприятия по предотврашению самовозгорания и минимизации воздействия на окружаюшую среду.
Для предупреждения самовозгорания отвалов и устранения влияния токсичности складируемых отходов на водную и воздушную среду, почвенный покров, растительный и животный мир следует организовывать их формирование следуюшим образом:
1. Отсыпку отвала необходимо производить на подготовленное основание из водоупорных грунтов (глины, суглинки). Таким образом, предотврашается попадание в поверхностные и грунтовые воды продуктов смыва с поверхности и из тела складируемых отходов.
2. Отвал следует формировать без выступов в угловых частях, придать ему округлую форму (создавать плавные переходы между сторонами отвала, между откосами и горизонтальными частями);
3. Территория каждого отвала с учетом рельефа необходимо оконтуривать водоотводными канавами, для сбора атмосферных вод, выпадаюших на плошади формируемого отвала и смешанных с продуктами смыва. Собранная канавами загрязненная вода очишается до требуемых кондиций.
4. Для предотврашения продолжительного контакта складируемых отходов с окружаюшей средой и атмосферными осадками следует отвал формировать воздухо-водонепроницаемым. Отсыпку ярусов в необходимо производить послойно. Для отходов с шахты и ОФ предусматривается формирование слоев мошно-стью 0,75 м. С целью создания плотных воздухонепроницаемых отвалов предлагается уплотнение каждого отсыпаемого слоя катками, с высотой уплотненного слоя не превышающей 0,5м. Снижение воздухопроницаемости отсыпаемого слоя производится в срок, не превышаюший время самовозгорания угля, но не более чем через 40 суток с момента формирования слоя.
5. По периметру каждого отсыпанного слоя породы на ширину пожароопасной зоны (12-15 м) отсыпается изолирующий слой инертных материалов, мощностью не менее 0,2 м. Внешний откос отвала и бермы должны быть уплотнены и перекрыты изолирующими материалами слоем толщиной не менее 0,5 м, который после уплотнения катком будет иметь мощность - 0,3 м. Изоляция откосов и берм может производиться глиной, суглинком, песком, инертной пылью, охлажденной золой котельных установок, перегоревшей охлажденной породой отвалов отходами камнедробильных производств. Схема послойной отсыпки ярусов отвала приведена на рис. 1.
6. Конструкцию и параметры отвала следует разрабатывать с учетом расчета несущей способности основания и устойчивости откосов отвальных уступов для исключения возникновения оползневых деформаций, трещин, разломов в теле отвала, что привело бы к нарушению целостности изолирующего слоя и как следствие - к увеличению токсичного влияния отходов на окружающую среду, а также повышению склонности складируемой массы к самовозгоранию. Для увеличения несущей способности основания отвала по его подстилающему слою формируется сетка дренажных канав, через которые отводится вода, поступающая с рельефа в период формирования отвала, а также образующаяся в процессе уплотнения нижних отсыпаемых слоев отходов обогащения.
Рис. 1. Схема формирования яруса отвала
А-А
Спой инертного / материала
Щщ ИМ-53
г*;ЯйЩв; ......V:.'/ л
V.
-У/г-:,-. . .
Рис. 2. Технологическая схема отсыпки отвала
7. С целью сведения до минимума ущерба фауне наземных животных начало работ по формированию отвала следует проводить в осенний период.
Организация технологического процесса формирования пожароопасного отвала в общем случае выглядит следующим образом: привезенные на площадку отвала вскрышные породы и отходы ОФ, разгружаются автосамосвалами, после чего перемещаются и послойно планируются бульдозером, после планировки слой укатывается виброкатком. Краевые части - пожароопасные зоны шириной 15 м от края откоса яруса, изолируются слоем инертных материалов, мощностью 0,2 м, который после отсыпки также уплотняется катком. Следующий породный слой отсыпается поверх уплотненного предыдущего с изолированной краевой пожароопасной зоной.
Технологическая схема отсыпки отвала с расстановкой технологического комплекса оборудования принятого на отва-лообразовании участка Центральный, Улуг-Хемского угольного бассейна приведена на рис. 2.
Организация отвальных работ на пожароопасных отвалах по представленной технологии позволит предотвратить самовозгорание пород, слагающих отвал, требующее экстренных мер по его ликвидации и привлечения дополнительных средств на разборку и тушение отвалов.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Семенов A.C., Пасынков Ä.B. Технологические способы обеспечения экологической безопасности в горнодобывающих регионах // Сб. «Известия Самарского научного центра РАН», экология и безопасность жизнедеятельности промышленных транспортных средств,. — 2007. — С. 110-114.
2. Фомин С.И., Пасынков Д.В., Семенов A.C. Особенности горнотехнического этапа рекультивации карьеров // Сб. «Месторождения природного и техногенного минерального сырья: геология, экологическая геология, менеджмент». — 2008. — С. 121-123.
3. Предупреждение и тушение эндогенных пожаров в труднодоступных местах / В.К. Костенко, Ю.Ф. Булгаков, С.В. Подкопаев и др. - Донецк: Изд-во «Ноулидж», 2010. - 253 с.
4. Гендлер С.Г., Ковшов С.В., Кузнецов B.C. Оценка влияния внешних факторов на формирование пылевой нагрузки // Институт горного дела УрО РАН, V Всероссийская молодежная научно-практическая конференция «Проблемы недропользования», г. Екатеринбург,. — 2011. — С. 272-277.
5. Месяц С.П., Волкова Е.Ю Технология консервации промышленных отходов // Горно-информационный аналитический бюллетень. — 2009. — № 4. — С. 106-116.
6. Канзычаков C.B. Совершенствование подхода к выбору направления отработки малоценного угольного месторождения // Горно-информационный аналитический бюллетень. — 2011. — № 5. — С. 106-116. ШЫЗ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Фомин С.И. - доктор технических наук, профессор,
Семенов A.C. - кандидат технических наук, доцент, loader3@yandex.ru
Ведрова Ä.A. - аспирант,
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».
UDC 622.271.3
ORGANIZATION OF THE FORMATION OF THE FIRE DUMPS OF COAL MINES
Fomin S. ¡., doctor of Technical Sciences, Professor, National mineral resources university «University of Mines», Russia,
SemenovA. S., P.h.D.,loader3@yandex.ru, National mineral resources university «University of Mines», Russia,
Vedrova D. A, postgraduate student, National mineral resources university «University of Mines», Russia.
Organizations involved in design, exploitation, suppression and disassembly of the waste dumps of coal mines, mines and processing plants, are required to ensure that fire safety construct their objects. Therefore, the organization of measures for the prevention of snowshore and application of technologies of formation dumps, ensuring their safe content, is an important task for companies engaged in the extraction and beneficiation of coal.
Key words: coal mines, fire, spontaneous combustion, the formation of dumps, storage breeds.
REFERENCES
1. Semenov A.S., Pasynkov D.V. Tehnologicheskie sposoby obespechenija jeko-logicheskoj bezopasnosti v gornodobyvajushhih regionah (Technological ways of ensuring environmental safety in the mining regions)// Sb. «Izvestija Samarskogo nauchnogo centra RAN», jekologija i bezopasnost' zhiznedejatel'nosti promyshlennyh transportnyh sredstv. 2007. pp. 110-114.
2. Fomin S.I., Pasynkov D.V., Semenov A.S. Osobennosti gornotehnicheskogo jetapa rekul'tivacii karerov (Features of the mining reclamation of quarries) // Sb. «Mestorozhdenija prirodnogo i tehnogennogo mineral'nogo syr'ja: geologija, jekologicheskaja geologija, menedzhment». 2008. pp. 121-123.
3. Preduprezhdenie i tushenie jendogennyh pozharov v trudnodostupnyh mestah (Prevention and suppression of endogenous fires in hard to reach places)/ V.K. Kostenko, Ju.F. Bulgakov, S.V. Podkopaev i dr. Doneck: Izd-vo «Noulidzh», 2010. 253 p.
4. Gendler S.G., Kovshov S.V., Kuznecov V.S. Ocenka vlijanija vneshnih faktorovna formirovanie pylevoj nagruzki (Evaluation of the effect of external factors on the formation of dust load) // Institut gornogo dela UrO RAN, V Vserossijskaja molodezhnaja nauchno-prakticheskaja konferencija «Problemy nedropol'zovanija», g. Ekaterinburg, 2011. pp. 272-277.
5. Mesjac S.P., Volkova E.Ju Tehnologija konservacii promyshlennyh othodov (Technology of preservation of industrial waste)// Gorno-informacionnyj analiticheskij bjul-leten'. 2009. No 4. pp. 106-116.
6. Kanzychakov S.V. Sovershenstvovanie podhoda k vyboru napravlenija otrabotki malocennogo ugol'nogo mestorozhdenija (Improvement approach-direction testing of low-value coal mining)// Gorno-informacionnyj analiticheskij bjulleten'. 2011. No 5. pp. 106-116.
