CC BY
115
УДК 65.016.8:62233.012«Коркинский» © А.В. Соколовский, В.Н. Лапаев, М.С. Темникова, А.И. Гордеев, 2018
Технологические особенности ликвидации
разреза «Коркинский»
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-3-91-95 -
СОКОЛОВСКИЙ Александр Валентинович
Доктор техн. наук, генеральный директор ООО «НТЦ-Геотехнология», 454004, г. Челябинск, Россия, тел.:+7 (351) 220-22-00, e-mail: avs@ustup.ru
ЛАПАЕВ Василий Николаевич
Канд. техн. наук, технический консультант ООО «НТЦ-Геотехнология», 454004, г. Челябинск, Россия, тел.: +7 (351) 220-22-00, e-mail: lapaev@ustup.ru
ТЕМНИКОВА Мария Сергеевна
Начальник отдела экологии ООО «НТЦ-Геотехнология», 454004, г. Челябинск, Россия, тел.: +7 (351) 220-22-00, e-mail: temnikova@ustup.ru
ГОРДЕЕВ Алексей Иванович
Канд. техн. наук,
директор по горному производству АО «Русская медная компания», 620075, г. Екатеринбург, Россия, тел.: +7 (343) 311-11-71, e-mail: gordeev@rcc-group.ru
В статье приведены результаты оценки возможности ликвидации разреза «Коркинский» посредством складирования закладочного материала, изготовленного из хвостов обогащения. Проект ликвидации карьерной выработки Коркинского угольного разреза предусматривает выполнение работ в четыре этапа: тушение и профилактика эндогенных пожаров; обеспечение устойчивости восточного борта;ликвидация карьерной выработки;рекультивация территории. По результатам оценки, выбранный способ ликвидации приведет к решению экологических проблем региона.
Ключевые слова:угольный разрез, рекультивация, ликвидация, закладочный материал, хвосты обогащения, технология.
ВВЕДЕНИЕ
Проблеме ликвидации крупных карьерных выемок, остающихся после прекращения горных работ, уделяется значительное внимание не только в России [1, 2, 3, 4], но и за рубежом [5, 6, 7, 8]. Одним из таких проблемных объектов является угольный разрез «Коркинский», расположенный в северо-западной части г. Коркино. Эксплуатация разреза началась в 1934 г. и была прекращена в 2017 г. На момент закрытия разрез имел следующие параметры: длина по верху - 3,1 км, ширина - 2,6 км, глубина - 493 м, объем выработанного пространства - более 1,3 млрд куб. м.
Разрез «Коркинский» является одной из основных экологических проблем региона. Это связано с выбросами загрязняющих веществ при эндогенных пожарах. Еще одной серьезной проблемой являются оползневые явления и обрушения бортов разреза, которые создают угрозу жизни и здоровью жителям расположенного в непосредственной близости поселка Роза. Ближайшие жилые дома расположены в 100 м от разреза.
ПУТИ ЛИКВИДАЦИИ РАЗРЕЗА
Решение экологических проблем взяло на себя АО «Русская медная компания», которая после обобщения передового опыта [9, 10, 11] планирует ликвидировать разрез посредством его заполнения закладочным материалом. Закладочный материал будет изготавливаться из хвостов обогащения строящегося в 14 км от него горнообогатительного комбината «Томинский». Закладочный материал по своим свойствам классифицируется как инертная порода, пригодная для закладки выработанных пространств и представляет собой однородную суспензию.
Использование горных выработок разреза «Коркинский» в технологическом комплексе Томинского ГОКа позволяет снизить экологическое влияние от обоих объектов.
Для комплексного разрешения сложившейся ситуации была произведена технологическая, геомеханическая и экологическая оценки возможности складирования закладочного материала в выработанное пространство разреза «Коркинский» [12, 13, 14, 15].
Осложняющими факторами явились:
- неустойчивость восточного борта, который может быть источником возникновения крупной техногенной аварии. Форма проявления может быть либо в виде относительно медленных подвижек в массиве горных пород с нарушением попавших в ее зону объектов, либо в виде техногенного землетрясения;
- зна чител ьное кол ичество в границах раз реза крупных эндогенных пожаров, являющихся основным раздражителем населения прилегающих территорий и г. Челябинска;
- наличие в верхней части западного борта разреза опокового водоносного горизонта, из которого осуществляется обеспечение водой близлежащих населенных пунктов;
- значительные площади на рушенных земел ь и земел ь, занятых отвалами вскрышных пород.
Для обоснования наилучшего решения ограничивающие факторы были ранжированы с учетом их важности.
Все работы по ликвидации разреза «Коркинский» были разделены на четыре этапа в соответствии с важностью решения задач:
- этап 1. 2018-2022 гг. - тушение и профилактика эндогенных пожаров;
- этап 2. 2019-2027 гг. - обеспечение устойчивости восточного борта;
- этап 3. 2027-2041 гг. - ликвидация выра бота нно го пространства угольного разреза «Коркинский» с сохранением опокового горизонта;
- этап 4. 2018-2042 гг. - рекультивация остающихся горных выработок и прилегающей территории.
Каждый этап имеет свои технологические особенности.
ТУШЕНИЕ И ПРОФИЛАКТИКА
ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ
Первоначально тушение наиболее крупных эндогенных пожаров предусматривается посредством засыпки инертными вскрышными породами. В дальнейшем предусмотрены постоянный контроль развития процессов самонагревания углистых пород и угля и своевременное проведение профилактических мероприятий.
На этом же этапе производится обустройство трассы и строительство трубопроводов. С целью обеспечения безопасности и снижения объемов подготовительных работ расположение трасс трубопроводов предусмотрено на бермах верхних вскрышных уступов северного и южного бортов, на которых ранее располагались железнодорожные пути. Бермы для расположения трубопроводов имеют ширину 20-60 м и продольные уклоны до 40%о (рис. 1).
Проектом предусмотрено обустройство отдельного выпуска закладочного материала на участки эндогенного пожара на южном борту. По мере подачи закладочного материала с верхних горизонтов произойдет полное укрытие очагов пожаров и мест возможного их возникновения.
Рис. 1. Расположение трубопроводов в разрезе «Коркинский» на этапе тушения эндогенных пожаров
Рис. 2. Состояние карьерного пространства разреза «Коркинский» на момент обеспечения устойчивости восточного борта
Рис. 3. Состояние карьерного пространства разреза «Коркинский» на момент прекращения подачи закладочного материала
ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ
ВОСТОЧНОГО БОРТА
Обеспечение устойчивости восточного борта предполагается произвести посредством подачи закладочного материала под его откос и создания из формирующегося отвала призмы упора под наиболее опасной поверхностью скольжения до отметок, обеспечивающих нормативный коэффициент запаса устойчивости п = 1,3. Доставка закладочного материала будет осуществляться по трубопроводам, размещенным по северному и южному бортам (рис. 2).
Прогнозируется, что сброс закладочного материала по откосу бортов не приведет к насыщению массива вскрышных пород водой и снижению их устойчивости, но, принимая во внимание инновационность решений, предусмотрен мониторинг состояния бортов разреза и при-
бортового массива с использованием передовых практик наблюдений.
При достижении закладочным материалом отметки +20 наступит гарантированная стабилизация восточного борта. Кроме того, повысится и устойчивость тела оползня на южном борту разреза. Стабилизация оползня приведет к снижению риска рецидивов эндогенных пожаров.
ЛИКВИДАЦИЯ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА
С СОХРАНЕНИЕМ ОПОКОВОГО ГОРИЗОНТА
После обеспечения нормативной устойчивости восточного борта точки сброса закладочного материала переносятся на западный борт, что позволяет сократить длину пульпопроводов и, соответственно, расстояние транспортирования закладочного материала на 2-3 км (рис. 3).
Рис. 4. Рекреационная зона на месте разреза «Коркинский»
Кроме того, такое расположение точек сброса позволяет обеспечить постоянный мониторинг состояния грунтовых вод.
В рамках разработки проектной документации по ликвидации разреза «Коркинский» определено, что после заполнения закладочным материалом зеркало воды стабилизируется на горизонте +155 м, что на 20 м ниже уровня опокового водоносного горизонта, расположенного на отметке +175 м.
РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ОСТАЮЩИХСЯ ГОРНЫХ
ВЫРАБОТОК И ПРИЛЕГАЮЩЕЙ ТЕРРИТОРИИ
Техническая и биологическая рекультивация предусмотрена на всем протяжении ликвидации карьерной выемки. На техническом этапе предусмотрены выпола-живание верхних уступов до угла устойчивого откоса борта, планировка поверхности берм на уступах, уборка крупноглыбистого материала, нанесение плодородного слоя почвы. На биологическом этапе на выполо-женных откосах будет производиться посадка кустарниковой растительности и смеси трав. На заключительном этапе - обустройство рекреационной зоны мест отдыха рядом с образовавшимся водоемом (рис. 4).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Разработанные технические решения по ликвидации разреза «Коркинский» посредством заполнения выработанного пространства закладочным материалом основаны на выполненных исследованиях ФГБОУ ВПО МГТУ им. Г.И. Носова, ФГБОУ УГГУ, ФГБУН ИГД УрО РАН, УФ АО ВНИМИ, ООО НПФ «Мониторинг МПИ», ООО «УралГео-Проект».
Список литературы
1. О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2015 году / Государственный доклад. М.: Минприроды России; НИА-Природа, 2016. 639 с.
2. Каплунов Д.Р., Рыльникова М.В., Радченко Д.Н. Научно-методические основы проектирования экологически сба-
лансированного цикла комплексного освоения и сохранения недр земли // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015. Спец. выпуск № 15. Вып. 3. Условия устойчивого функционирования минерально-сырьевого комплекса России. С. 5-11.
3. Алтушкин И.А., Череповицын А.Е., Король Ю.А. Практическая реализация механизма устойчивого развития в создании и становлении горно-металлургического холдинга медной отрасли России. М.: Издательский дом «Руда и Металлы», 2016. 232 с.
4. Условия устойчивого функционирования минерально-сырьевого комплекса России. Выпуск 1: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Отдельные статьи (специальный выпуск № 10). М.: Горная книга, 2014, 192 с.
5. Lottermoser B. Mine Wastes: Characterization, Treatment and Environmental Impacts. SpringerVerlag Berlin Heidelberg, 2010. 400 p.
6. Urban Sustainability: Policy and Praxis / J.D. Gatrell, R.R. Jensen, M.W. Patterson, N. Hoalst-Pullen. Springer International Publishing Switzerland. 2016. 266 p.
7. Starke L. Breaking New Ground: Mining, Minerals and Sustainable Development. Routledge. 2016. 480 p.
8. Сотрудничество для решения проблемы отходов / Материалы VI Международной конференции (2009 г., г. Харьков, Украина). Харьков, 2009. 290 с.
9. Ресурсовоспроизводящая безотходная геотехнология комплексного освоения месторождений Курской магнитной аномалии / С.Г. Лейзерович, И.И. Помельников, В.В. Сидорчук, В.К. Томаев. М.: Горная книга, 2012. 547 с.
10. Повышение экономической эффективности горнодобывающих предприятий за счет вовлечения в эксплуатацию техногенных георесурсов / С.Е. Гавришев, С.Н. Корнилов, И.А. Пыталев, И.В. Гапонова // Горный журнал. 2017. № 12. С. 46-51.
11. Красюкова Е.В. Особенности ликвидации и консервации карьеров на алмазоносных месторождениях Якутии // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2016. № 4. C. 405-409.
12. Singh V.P., Yadav S., Yadava R.N. Hydrologie Modeling Select Proceedings of ICWEES-2016. Springer Singapore. 2018. 731 p.
13. Pradhan S.P., Vishal V., Singh T.N. Landslides: Theory, Practice and Modelling. Springer International Publishing. 2018. 338 p.
14. Инструкция по расчету устойчивости бортов разрезов при их ликвидации и обеспечению сохранности прилегающих к разрезам территорий. Л.: ВНИМИ, 1977 г.
15. Методические указания по наблюдениям за деформациями бортов разрезов и отвалов, интерпретация их результатов и прогноз устойчивости. Л.: ВНИМИ, 1987.
ECOLOGY
UDC 65.016.8:622.33.012«Korkinsky» © A.V. Sokolovskiy, V.N. Lapaev, M.S. Temnikova, A.I. Gordeev, 2018 ISSN 0041 -5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, № 3, pp. 91-95
Title
ASSESSMENT OF THE POSSIBILITY OF THE KORKINSKY OPEN-PIT MINE LIQUIDATION BY FILLING wITH THICKENED TAILINGS OF ENRICHMENT
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-3-91-95
Authors
Sokolovskiy A.V.1, Lapaev V.N.1, Temnikova M.S.', Gordeev A.I.2
1 "NTC-Geotekhnologiya", LLC, Chelyabinsk, 454004, Russian Federation
2 "Russian Copper Company", JSC, Yekaterinburg 620075, Russian Federation
Authors' Information
Sokolovskiy A.V., Doctor of Engineering Sciences, General Director,
tel.:+7 (351) 220-22-00, e-mail: avs@ustup.ru
Lapaev V.N., PhD (Engineering), Technical Advisor,
tel.: +7 (351) 220-22-00, e-mail: lapaev@ustup.ru
Savelyev O.Yu., Engineer, Head of Department,
tel.: +7 (351) 220-22-00, e-mail: savelyev@ustup.ru
Temnikova M.S., Head of Department of Ecology,
tel.: +7 (351) 220-22-00, e-mail: temnikova@ustup.ru
Gordeev A.I., PhD (Engineering), Director of Mining,
tel.: +7 (343) 311-11-71, e-mail: gordeev@rcc-group.ru
Abstract
The paper presents the results of the evaluation of the possible elimination of the Korkinsky open-pit mine through the storage of backfill made from mill tailings. The project for the Korkinsky open-pit coal mine liquidation provides the execution of works in four stages: stage 1. Fire-fighting and prophylaxis of the endogenous fire; stage 2. Ensuring the steadiness of the eastern pit edge; stage 3. Liquidation of the Korkinsky mine output; stage 4. Step 4. Recultivation of the area. The chosen method of elimination will lead to the solution of environmental problems in the region.
Keywords
Open-pit mine, Recultivation, Elimination, Tailings, Technology. References
1. O sostoyanii i ob okhrane okruzhayushchey sredy Rossiyskoy Federatsii v 2015 godu: Gosudarstvennyy doklad. [About a state and about environmental protection of the Russian Federation in 2015: State report]. Moscow, Minprirody Rossii; NIA-Priroda Publ., 2016, 639 p.
2. Kaplunov D.R, Rylnikova M.V. & Radchenko D.N. Nauchno-metodichesk-ie osnovy proektirovaniya ekologicheski sbalansirovannogo tsikla kom-pleksnogo osvoeniya i sokhraneniya nedr zemli [Cientific and methodical design bases of ecologically balanced cycle of complex development and preservation of a subsoil of the earth]. Gornyy Informatsionno-Ana-liticheskiy Byulleten' - Mining Information and Analytical Bulletin, 2015. Special issue No. 15, Vol. 3. Conditions of steady functioning of a mineral and raw komkpleks of Russia. pp. 5-11.
3. Altushkin I.A., Cherepovitsyn A.E., Korol Yu. A. Prakticheskaya realizat-siya mekhanizma ustoychivogo razvitiya v sozdanii i stanovlenii gorno-metallurgicheskogo kholdinga mednoy otrasli Rossii [Implementation of the mechanism of sustainable development in creation and formation of mining and metallurgical holding of copper branch of Russia]. Moscow, "Ruda i Metally" Publishing House, 2016, 232 p.
4. Usloviya ustoychivogo funktsionirovaniya mineral'no-syr'evogo komple-ksa Rossii [Conditions of steady functioning of a mineral and raw complex of Russia]. Vol.1, Gornyy Informatsionno-Analiticheskiy Byulleten' - Mining Information and Analytical Bulletin, Separate article, Special issue No.10. Moscow, Gornaya Kniga Publ., 2014, 192 p.
5. Bernd Lottermoser. Mine Wastes: Characterization, Treatment and Environmental Impacts. Springer Verlag Berlin Heidelberg, 2010, 400 p.
6. Gatrell J.D., Jensen R.R., Patterson M.W. & Hoalst-Pullen N. Urban Sus-tainability: Policy and Praxis. Springer International Publishing Switzerland, 2016, 266 p.
7. Linda Starke. Breaking New Ground: Mining, Minerals and Sustainable Development. Routledge, 2016, 480 p.
8. Sotrudnichestvo dlya resheniya problemy otkhodov: Materialy VI Mezh-dunarodnoy konferentsii [Cooperation for a solution of the problem of waste: Materials VI of the International conference (2009, Harkov, Ukrai-na)]. Harkov, 2009, 290 p.
9. Leyzerovich S.G., Pomelnikov I.I., Sidorchuk V.V. & Tomaev V.K. Resurs-ovosproizvodyashchaya bezotkhodnaya geotekhnologiya kompleksnogo osvoeniya mestorozhdeniy Kurskoy magnitnoy anomalii [Resource reproducing waste-free geotechnology of complex development of fields of the Kursk magnetic anomaly]. Moscow, Gornaya Kniga Publ., 2012, 547 p.
10. Gavrishev S.E., Kornilov S.N., Pytalev I.A. & Gaponova I.V. Povysh-enie ekonomicheskoy effektivnosti gornodobyvayushchikh predpriya-tiy za schet vovlecheniya v ekspluatatsiyu tekhnogennykh georesursov [Enhancing mine production efficiency through waste management]. Gornyi Zhurnal - Mining Journal, 2017, No. 12, pp. 46-51.
11. Krasyukova E.V. Osobennosti likvidatsii i konservatsii kar'erov na al-mazonosnykh mestorozhdeniyakh Yakutii [Features of elimination and preservation of pits on diamondiferous fields of Yakutia]. Gornyy Infor-matsionno-Analiticheskiy Byulleten' - Mining Information and Analytical Bulletin, 2016, No. 4, pp. 405-409.
12. Singh Vijay P., Yadav Shalini, Yadava Ram Narayan Hydrologic Modeling Select Proceedings of ICWEES-2016. Springer Singapore, 2018, 731 p.
13. Pradhan S.P., Vishal V., Singh T.N. Landslides: Theory, Practice and Modelling. Springer International Publishing, 2018, 338 p.
14. Instruktsiya po raschetu ustoychivosti bortovrazrezovpri ikh likvidatsii i obespecheniyu sokhrannosti prilegayushchikh k razrezam territoriy [The instruction for calculation of stability of boards of cuts at their elimination and to ensuring safety of territories, adjacent to pit]. Leningrad, VNIMI Publ, 1977.
15. Metodicheskie ukazaniya po nablyudeniyam za deformatsiyami bortov razrezov i otvalov, interpretatsiya ikh rezul'tatov i prognoz ustoychivosti [Methodical instructions on observations of deformations of boards of cuts and dumps, interpretation of their results and to the forecast of stability]. Leningrad, VNIMI Publ, 1987.
