Научная статья на тему 'Установление закономерностей изменения качества восстановления земной поверхности с увеличением глубины карьера'

Установление закономерностей изменения качества восстановления земной поверхности с увеличением глубины карьера Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
115
31
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КАРЬЕР / ГОРНЫЙ И ЗЕМЕЛЬНЫЙ ОТВОДЫ / ВОССТАНОВЛЕНИЕ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ. AN OPEN-CAST MINE / MOUNTAIN AND ZEMELNYJ TAPS / RESTORATION OF IS BROKEN THEAK EARTHS

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Гуменик И.Л., Панасенко А.И., Маевский А.М.

Установлена закономерность изменения размеров нарушаемых площадей земли, а так же степени и качества их восстановления по мере роста мощности вскрыши и глубины карьеров.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Гуменик И.Л., Панасенко А.И., Маевский А.М.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Law of change of the sizes of the broken areas of the earth, and as degrees and their qualities vosstanovle-nija in process of capacity growth вскрыши and depths of open-cast mines is established.

Текст научной работы на тему «Установление закономерностей изменения качества восстановления земной поверхности с увеличением глубины карьера»

© И.Л. Гуменик, А.И. Панасенко, А.М Маевский, 2009

УДК 622.271

И.Л. Гуменик, А.И. Панасенко, А.М. Маевский

УСТАНОВЛЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ИЗМЕНЕНИЯ КАЧЕСТВА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ С УВЕЛИЧЕНИЕМ ГЛУБИНЫ КАРЬЕРА

Установлена закономерность изменения размеров нарушаемых площадей земли, а так же степени и качества их восстановления по мере роста мощности вскрыши и глубины карьеров.

Ключевые слова: карьер, горный и земельный отводы, восстановление нарушенных земель.

Семинар № 8

I.L. Gumenik, A.I. Panasenko,

A.M. Maevsky

THE ESTABLISHMENT IS NATU-RAL-STEJ CHANGES OF QUALITY OF VOS-FORMATION TERRESTRIAL ATOP-NOSTI WITH INCREASE IN DEPTH OF THE OPENCAST MINE

Law of change of the sizes of the broken areas of the earth, and as degrees and their qualities vosstanovle-nija in process of capacity growth вскрыши and depths of open-cast mines is established.

Key words: an open-cast mine, mountain and zemelnyj taps, restoration of is broken theak earths.

Увеличение мощности вскрыши и, соответственно, глубины карьеров на эксплуатируемых и перспективных для разработки крупноплощадных горизонтальных, пологопадающих и мульдообразных месторождений полезных ископаемых Украины приводит к возрастанию площадей земной поверхности, изымаемых из сельскохозяйственного производства. Структура этих площадей в зависимости от применяемой технологии разработки месторождения включает ряд отдельных участ-

ков, различных по размерам и геометрической форме.

Качественная и количественная оценка, каждого в отдельности из нарушаемых участков территории горного и земельного отводов в отношении их размеров, а также, степени, направленности и качества их восстановления представляет собой важную научнопрактическую проблему. Ее решение позволит прогнозировать изменение площадей отчуждаемых, нарушаемых, восстанавливаемых и безвозвратно теряемых для сельскохозяйственного производства земель.

Целью работы является установление закономерностей изменения размеров нарушаемых площадей земли, а так же степени и качества их восстановления по мере роста мощности вскрыши и глубины карьеров.

Вопросу детальной оценки площадей каждого из элементов горного и земельного отводов посвящено мало работ. Заслуживает внимание работа [1], однако к ее недостаткам следует отнести весьма сложную детализацию оценки как основных, так и второстепенных элементов структуры территории; отсутствие

Таблица 1

Площади земной поверхности нарушенной открытыми горными работами

Глубина карьера, Нк, м Высота внутреннего отвала, Но, м Размеры внутреннего отвала по поверхности Площади поверхности отвалов, га Площадь остаточного выработанного пространства, га Общая площадь нарушенных земель, га 8н.з

Ввн Ьвн 8вн 8рв.о ® в.о 8в.о 8коби 8вовп 8ровп 8овп

40 54 1735 4759 825 103 28 131 10,9 65,6 55,6 132,1 1142

60 83 1543 4530 699 153 32 185 12,8 84,6 94,8 192,2 1198

80 117 1299 4179 543 241 46 287 20,4 156,3 152,6 329,3 1307

100 150 1106 3779 418 336 67 403 26,8 174,4 233,6 434,8 1430

120 186 875 3260 285 415 92 507 40,5 185,0 316,4 541,9 1554

140 224 655 2621 172 500 132 632 53,0 177,1 435,2 665,3 1685

оценки качества и направленности их восстановления и ограниченность диапазона возможного увеличения мощности вскрыши.

На наш взгляд, из общей структуры площадей, входящих в горный и земельный отвод и изымаемых из сельскохозяйственного производства, следует выделить лишь три основные составляющих: 1) площадь поверхности внутренних отвалов (5вн); 2) площадь земной поверхности, занимаемая внешними отвалами (Бв.о); 3) остаточные выработанные пространства (5ОВП), образуемые в процессе разработки месторождения и ликвидации карьера.

В практике открытых горных работ и в том числе ликвидации карьеров сложилось такое положение, когда из трех указанных техногенных объектов восстанавливаются в основном первые два. Третий объект - остаточные выработанные пространства (ОВП), практически не восстанавливается, т.е. оставляется под самозатопление или самозароста-ние. При небольшой мощности вскрыши и, соответственно, глубине карьера (до 40-50м) такой подход может быть частично приемлем. Однако, при дальнейшем возрастании глубины карьеров необходимо учитывать динамику площа-

дей земной поверхности, направленность и качество их восстановления.

Для установления закономерностей изменения площадей Sвн, Sв.о. и БОВП с увеличением глубины карьера выполнены расчеты и произведен их анализ. Расчет площадей земной поверхности, нарушаемых ОГР произведен для карьерного поля с параметрами характерными для условий разработки марганцеворудных месторождений Украины: ширина Вк=2000 м и длина Ек=5000 м; мощность пласта полезного ископаемого Ьпи=2 м; способ вскрытия месторождения - внешние наклонные капитальные траншеи; система разработки -комбинированная. Основной переменной является глубина карьера Нк.

Площадь поверхности внутреннего отвала (Бвн) определялась по формулам:

8вн = Ввн ■ Ьвн -10~4, га, (1)

Ввн = В к - Вв - 2(Но - Нк)^Ра, м

(2)

Ь вн = Lк - Вв - (Но - Нк) х

(3)

х(сЩРрю + сЩРо X м

где Ввн и Ьвн - соответственно ширина и длина внутреннего отвала по его поверхности, м; Ввг и Ввр - соответственно ширина выездной (горизонтальной) и разрезной траншеи по верху, м; Но -

высота внутреннего отвала, м; во - угол откоса отвала (правый борт выездной горизонтальной траншеи), градусы; врез - результирующий угол откоса внутреннего отвала на момент сформирования остаточной разрезной траншеи, градусы.

Площадь земной поверхности, занимаемая внешними отвалами (5вн), определялась с учетом проведения капитальной и разрезной траншей, вскрышные породы от проходки которых размещались на участках поверхности земельного отвода соответственно 5в о и Брв.о-

Площадь остаточного выработанного пространства (5ОВП) определялась с учетом остаточных: капитальной (5* ОВП), выездной горизонтальной (5ОВП) и разрезной (5От) траншей по известным формулам. Общая площадь Бовп может быть также определена по формуле

£ овп= (£г о ~ £вн + £к.т.) -10_

Б,га

900

800

700

600

500

400

300

200

100

/

\ 4 / /

\ ✓ ✓ Г /

/ / / / г

У . / \/ / /

/ / / \ /

* / / / /

/ / / * / /*

' . /

40 60 80 100 120 140 Нк,м

Рис. 1. Графики зависимости:

- Б вн = ^(Нк)

' ' “ - Бв.о = Г2(нк)

- бовп = fз(Нк)

га,

(4)

где Бг.о - площадь карьерного поля (горного отвода), м2; 5к.т. - площадь капитальной траншеи (по верху), м2.

Результаты расчетов площадей Sвн, Sв.о. БОВП приведены в табл.1 и на рис. 1.

Как видно из приведенных данных с увеличением глубины карьера (при постоянной мощности полезного ископаемого) площади Sв.о., БОВП возрастают, а площадь поверхности внутренних отвалов резко уменьшается. При этом до глубины карьера 80-90м, площадь Sвн, которая может быть восстановлена для сельскохозяйственного производства, больше площади остаточных выработанных пространств, а при Нк>90м величина Бвн значительно меньше БОВП.

Полученные закономерности позволяют оценить степень, направленность и качество восстановления нарушенных земель, одним интегральным показателем величину которого рекомендуется определять по формуле

КвнБвнЗвн + Кв.оБв.оЗв.о К в.з =---------------------------+

Бн.з.

(5)

+

ТГ О £

К ОВП°ОВПиОВП

Бн.з.

где Квн, Кв.о и Ковп - коэффициенты, характеризующие относительную величину восстановленных земель соответственно основным технологическим составляющим территории: внутренние

отвалы, внешние отвалы и остаточные выработанные пространства; ^вн, Зв.о и &овп - показатели, характеризующие относительную величину вторичной производительности вновь образованных

Рис. 2. Графики зависимости Кв.з=/(Нк): 1 - для случая, когда площади Бв.н и Бв.о восстанавливаются под сельскохозяйственные угодья, а 5ОВП не восстанавливается; 2 - для случая когда: Бв.н -сельскохозяйственные угодья; Бв.о - лесные угодья и 5ОВП - водоемы промышленного назначения

экосистем на соответствующих поверхностях восстановленных земель, отн.ед.

Следует отметить, что без учета величин 3 по приведенной формуле может быть установлена степень восстановления нарушенных земель. В отличие от известного коэффициента рекультивации рекомендуемый показатель Кв.з учитывает степень восстановления трех основных техногенных объектов как в целом, так и каждого в отдельности. Кроме того, показатель Кв.з является функционально связан с изменением площадей (Бв.н; Бв.о и 50вп). По мере роста глубины карьера (рис. 2) он значительно уменьшается.

Установлены также закономерности изменения с глубиной карьера показате-

ля степени восстановления земель Кс.вэ определяемого по формуле:

Kcs =

Kвн - Sвн + Kв.o - Sв.в + K овп-S овп

K^s.

(6)

Использование установленных закономерностей изменения с глубиной карьера показателей степени и качества восстановления нарушенных земель позволит более обосновано определять ущерб от нарушения территории горного и земельного отводов, а также конечные границы карьерных полей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Барсуков М.И., Барсуков И.М. Охрана земель при открытой разработке месторождений. Киев: "Техника", 1987. - 150 с. ЕШ

— Коротко об авторах --------------------------------------------------------------

Гуменик И.Л., Панасенко А.И., Маевский А.М. - Национальный горный университет, Днепропетровск, Украина, rector@nmu.org.ua

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.