Спосіб підготовки до рекультивації відробленого та заповненого водою залізорудного кар’єру

Реферат: Спосіб підготовки до рекультивації відробленого та затопленого водою залізорудного кар'єру включає визначення положення неробочих уступів по м'яких і скельних породах та площадок між ними, доставку скельних порід розкриву із сусідніх кар'єрів залізничним транспортом з наступною засипкою виробленого простору драглайном. Попередньо на верхній неробочій площадці м'яких порід одного із бортів відпрацьованого кар'єру обладнують залізничну колію, по якій із сусіднього кар'єру подають потяги із м'якими породами розкриву, з послідовним формуванням з них шару на неробочому борті, в напрямку їх розвантаження встановлюють гідромонітор, а на нижчерозташованій площадці обладнують пересувний приймальний бункер для накопичення порід розкриву й встановлюють драглайн, яким із приймального бункера ведуть засипку відпрацьованого кар'єру попередньо м'якими, а потім і скельними породами з одночасним розмиттям їх гідромонітором з подачею води до нього із затопленого виробленого простору кар'єру й переміщенням крупних кусків скельних порід донизу, формуючи першу відвальну західку уздовж схилу внутрішнього відвалу, а кожну наступну західку відсипають шарами поперемінно з м'яких та скельних порід розкриву до змикання на дні кар'єру нижніх брівок від протилежних відвальних західок, і так до повного заповнення виробленого простору породами розкриву. UA 117069 U (12) UA 117069 U UA 117069 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничої справи, зокрема до відкритого способу розробки крутоспадних родовищ залізних руд. Відомо, що крутоспадні родовища залізних руд мають велику глибину падіння углиб землі. Горизонтальна ж потужність їх відносно невелика і переважно складає, у середньому, 200-400 м. Відроблені залізорудні кар'єри мають до 3-4 уступів у верхній частині виробленого простору, що представлені м'якими породами типу суглинків та різнотипних глин, а у нижній - скельними породами значної міцності. Засипку таких відпрацьованих кар'єрів ведуть зверху вниз одноківшовими екскаваторами шляхом складування скельних порід розкриву під укіс неробочих уступів крутонахиленими шарами із формуванням огороджуючих валів на верхніх площадках у межах кожної відвальної західки [Дриженко А.Ю. Восстановление земель при горных разработках. - Недра, 1985. -с. 170-186]. Недоліком такого способу є недостатня безпечність ведення відвальних робіт. Після формування першої відвальної західки з'являється потреба у переміщенні відвального екскаватора на свіжовідсипану породу, що вкрай небезпечно внаслідок її можливого обрушення сумісно із гірничо-транспортним обладнанням. Наявність води у виробленому просторі заважає здійснювати укріплення свіжонасипаного укосу відвалу. Найбільш близьким по технологічній суті та досягуваному результату підготовки до рекультивації відробленого та затопленого водою залізорудного кар'єру є спосіб засипки глибоких кар'єрів скельними породами розкриву на всю глибину виробленого простору, що включає визначення положення неробочих уступів по м'яких і скельних породах та площадок між ними, доставку скельних порід розкриву із сусідніх кар'єрів залізничним транспортом з наступною засипкою виробленого простору екскаватором, формуванням підпірної стінки з крупнокускових скельних порід розкриву під дією своєї ваги у нижній частині кожної західки. [Патент України № 56822 А. МПК 8Е21С 47/04 Спосіб рекультивації глибоких кар'єрів / А.Ю. Дриженко, В.І. Симоненко, А.В. Сокуренко та інші //№2002097635; заявлено 24.09.2002. Опубл. 15.05.2003. - Бюл. № 53]. Недоліки такого способу є те, що початкова засипка виробленого простору з верхньої площадки уступу по м'яких обводнених породах небезпечна і може у будь-який термін обрушитись. Наявність екскаватора на уступі м'яких порід для відсипки відвальної західки збільшує імовірність зсуву і, крім того, удорожчує процес відвалування. Крупнокускові породи скочуються вниз епізодично. Керувати процесом відвалування шляхом нарощування підпірної стінки у кар'єрі під водою заскладно. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу підготовки до рекультивації відробленого та затопленого водою залізорудного кар'єру, у якому шляхом запровадження нових технологічної схеми та відвального обладнання забезпечують підвищення стійкості укосу внутрішнього відвалу та спрощення технології відвалування і, за рахунок цього, здешевлюють відвальні роботи при безпечному складуванні порід розкриву до повного заповнення виробленого простору. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі підготовки до рекультивації відробленого та затопленого водою залізорудного кар'єру, що включає визначення положення неробочих уступів по м'яких і скельних породах та площадок між ними, доставку скельних порід розкриву із сусідніх кар'єрів залізничним транспортом з наступною засипкою виробленого простору драглайном, згідно з корисною моделлю, попередньо на верхній неробочій площадці м'яких порід одного із бортів відпрацьованого кар'єру обладнують залізничну колію, по якій із сусіднього кар'єру подають потяги із м'якими породами розкриву, та послідовним формуванням з них шару на неробочому борті, в напрямку їх розвантаження встановлюють гідромонітор, а на нижче лежачій площадці обладнують пересувний приймальний бункер для накопичення порід розкриву й встановлюють драглайн, яким із приймального бункера ведуть засипку відпрацьованого кар'єру, попередньо м'якими, а потім і скельними породами з одночасним розмиттям їх гідромонітором з подачею води до нього із затопленого виробленого простору кар'єра й переміщенням крупних кусків скельних порід донизу, формуючи першу відвальну західку уздовж схилу внутрішнього відвалу, а кожну наступну західку відсипають шарами поперемінно з м'яких та скельних порід розкриву до змикання на дні кар'єру нижніх брівок від протилежних відвальних західок, і так до повного заповнення виробленого простору породами розкриву. На фіг. 1 і 2 показана послідовність засипки відробленого та заповненого водою залізорудного кар'єру, на яких у плані (фіг. 1) та поперечному перерізі (фіг. 2) позначено: 1 вироблений простір відпрацьованого залізорудного кар'єру; 2 - рівень води у кар'єрі; 3, 4 відпрацьовані уступи по м'яких і скельних породах відповідно; 5 - верхня та інші неробочі площадки між уступами; 6 - укіс порід розкриву, яким засипані відпрацьовані уступи; 7, 8 -рівень 1 UA 117069 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 земної поверхні та дна кар'єру; 9 - верхня частина сусіднього кар'єру, що експлуатується; 10 драглайн; 11 - ближній торець затопленого кар'єру; 12 - півтраншея; 13 – нижчерозташована площадка м'яких порід; 14 - протилежний торець затопленого кар'єру; 15 - залізнична колія; 16 залізничний потяг з думпкарами, що навантажені породами розкриву; 17 - приймальний бункер; 1 2 3 18, 18 ,18 ,18 - перша, друга, третя та четверта відвальні західки; 19, 20 - відвальні скельні породи розкриву та відсипані між ними глинисті прошарки м'яких порід; 21, - гідромонітор; 22 гнучкий водопровід; 23 - плавучий насос; 24, 25 - нижні брівки протилежних відвальних західок. Спосіб підготовки до рекультивації відпрацьованого залізорудного кар'єру 1, що затоплений водою до рівня 2 і характеризується положенням відпрацьованих уступів по м'яких 3 і скельних 4 породах, неробочі площадки 5 яких повністю засипані породами розкриву під загальним кутом укосу 6 із земної поверхні 7 до дна кар'єру 8 й можуть слугувати місцем для подальшого складування і переекскавації до виробленого простору 1 скельних і м'яких порід розкриву із сусіднього діючого кар'єру. Для цього з його верхньої частини 9 земною поверхнею 7 та по м'яких породах 3 драглайном 10 до ближнього торця 11 затопленого кар'єру 1 проходять півтраншею 12 до нижче лежачої площадки 13 у напрямку до протилежного торця 14. При цьому м'які породи розкриву попередньо виймають драглайном 10 з верхніх уступів 3 виробленого кар'єру 1, а потім доставляють із сусіднього 9 та розміщують у внутрішньому відвалі шарами, достатніми для посування під своєю вагою крупних кусків скельних порід розкриву вниз. Півтраншею 12 обладнують залізничною колією 15, по якій залізничним потягом 16 доставляють думпкарами вперед відвальну породу і розвантажують її до пересувного приймального бункера 17, відкіля драглайном 10 екскавують її до першої відвальної західки 18 у виробленому просторі 1. Для повного спорожнення відвальної західки 18 між раніше відсипаними породами розкриву на укосі 6 складують шар м'яких глинистих порід 19, а наступні об'єми скельних порід 20 змивають до дна кар'єру 8 струмом води з гідромонітору 21, до якого воду подають гнучким водопроводом 22 від високонапірного плавучого насоса 23 і так до заповнення підводного простору 2 пошарово породами розкриву зі змиканням укосу 20 з протилежним укосом відвальної західки 24. Далі драглайн 10 сумісно з гідромонітором 21 і приймальним бункером 17 переміщують уздовж бортів затопленого кар'єру 1 поверхнею першої відвальної західки 18, що за довгий період відвалування набула достатньої стійкості. Засипають 1 2 3 західками 18 ,18 ,18 вироблений простір 1 до стійкої висоти поверхні скельного уступу 4, а потім і до рівня земної поверхні 7, після чого на поверхню засипаного кар'єру 1 укладають шари потенційно родючих порід та чорнозему і, після їх усадки, передають до сільськогосподарського використання. Запропонована схема складування порід розкриву використовує воду затопленого кар'єру для транспортування порід розкриву з їх розмиттям до повного заповнення виробленого простору в межах кожної відвальної західки. Крім того, заявлена технологія дозволяє значно підвищити стійкість відвальних західок за рахунок зменшення кутів їх укосів і тривалому терміну їх знаходження у процесі посування уздовж неробочого борту затопленого кар'єру. Тим самим виключається можливість обрушення укосів внутрішнього відвалу, що особливо важливо при значній висоті його відсипки. Реалізувати спосіб підготовки до рекультивації заплановано на відпрацьованому залізорудному кар'єрі № 1 гірничо-збагачувального комплексу КГМК "Криворіжсталь". Тут на протязі 2,3 км по контуру кар'єра знаходяться три відроблених уступи по м'яких перекриваючих породах і п'ятнадцять - по скельних вміщуючих. Висота м'яких уступів 10 м, скельних -15 м. Ширина площадок між ними по 10 м. Загальна глибина виробленого простору біля 300 м. Об'єм скельних порід розкриву для заповнення виробленого простору до рівня земної поверхні 3 становить 150 млн. м . Відстань їх перевезення із працюючого поряд кар'єру №2-біс до внутрішнього відвалу у кар'єрі №1-1,2 км, до зовнішнього - 2,4 км. Після розвантаження залізничних потягів порода складується екскаватором ЕШ-6/45 і гідромонітором ГМД-250. Економічна ефективність підготовки до рекультивації відробленого кар'єру № 1 визначається за формулою: Е=V•γ(Ι1-Ι2)СТР•а=150•2,2(2,4-1,2)•0,15•0,4=23,7, млн. грн. 3 3 де V - об'єм внутрішнього відвалу, млн. м ; γ - щільність породи у думпкарах, т/м ; Ι1, Ι2 відстань перевезення порід у зовнішні та внутрішні відвали, відповідно, км; СТР - собівартість перевезення порід залізничним транспортом, грн./ткм; а - частка умовно перемінних витрат на відвально транспортні роботи, од. 3 Враховуючи, що собівартість перевезення породи залізницею зі щільністю 2,2 т/м дорівнює 0,15 грн./ткм, а частка умовно перемінних витрат становить 0,4, економія грошових витрат на підготовку очікується на рівні 23,7 млн. грн. Вона може бути суттєво підвищена за умови 2 UA 117069 U реалізації рекультивованих земель та зниження екологічного забруднення довкілля поверхнею зовнішнього відвалу діючого кар'єру. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 Спосіб підготовки до рекультивації відробленого та затопленого водою залізорудного кар'єру, що включає визначення положення неробочих уступів по м'яких і скельних породах та площадок між ними, доставку скельних порід розкриву із сусідніх кар'єрів залізничним транспортом з наступною засипкою виробленого простору драглайном, який відрізняється тим, що попередньо на верхній неробочій площадці м'яких порід одного із бортів відпрацьованого кар'єру обладнують залізничну колію, по якій із сусіднього кар'єру подають потяги із м'якими породами розкриву, з послідовним формуванням з них шару на неробочому борті, в напрямку їх розвантаження встановлюють гідромонітор, а на нижчерозташованій площадці обладнують пересувний приймальний бункер для накопичення порід розкриву й встановлюють драглайн, яким із приймального бункера ведуть засипку відпрацьованого кар'єру попередньо м'якими, а потім і скельними породами з одночасним розмиттям їх гідромонітором з подачею води до нього із затопленого виробленого простору кар'єру й переміщенням крупних кусків скельних порід донизу, формуючи першу відвальну західку уздовж схилу внутрішнього відвалу, а кожну наступну західку відсипають шарами поперемінно з м'яких та скельних порід розкриву до змикання на дні кар'єру нижніх брівок від протилежних відвальних західок, і так до повного заповнення виробленого простору породами розкриву. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3