Спосіб відновлення продуктивності земель, що порушені відкритими гірничими роботами

Реферат: Спосіб відновлення продуктивності земель, що порушені відкритими гірничими роботами, включає відпрацювання порід розкриву, засипку виробленого простору, визначення потужності й розташування підземних водоносних горизонтів у масиві за глибиною від шару корисної копалини до денної поверхні. Попередньо визначають напрямок руху підземних вод у межах кар'єрного поля, а відпрацювання його ведуть від однієї із поздовжніх границь із більшою інтенсивністю водопостачання до протилежної границі, причому останню добувну екскаваторну заходку на всю її довжину на протилежній поздовжній границі кар'єру проходять по корисній копалині із залишенням ємності на всю її довжину для природного накопичення прісної води та можливості перетікання її у звичайному режимі за межі відкритої розробки, починаючи від торцевої поперечної границі кар'єрного поля, на якій розташовано виїзну траншею, зі складуванням на дні виробленого простору водонепроникних порід розкриву (зелених глин) з перекриттям ними засолених водоносних горизонтів та наступною засипкою на висоту потужності прісних водоносних горизонтів дренуючими породами розкриву (різнозернистими пісками та суглинками) з подальшим перекриттям їх зверху потенційно родючими породами та чорноземом до рівня непорушеного довкілля з урахуванням остаточної їх усадки. UA 116445 U (12) UA 116445 U UA 116445 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничої справи, зокрема до відкритого способу розробки пологих родовищ, коли площу кар'єрного поля пересікають підземні солоні й прісні водоносні горизонти. Відомо, що марганцеві руди повсемісно розповсюджені у корі вивітрювання, яка має у середньому потужність 30-40 м і розчленована низкою депресій типу річних і балочних долин. Осі основних, магістральних, депресій орієнтовані зі сходу на захід. По басейну в стратиграфічній послідовності знизу до земної поверхні виділяють наступні водоносні горизонти: підрудний (засолений), надрудні (засолені) - у пісках і вапняках та прісні - у четвертинних лессових утвореннях й сучасному алювію річок і балок. Марганцеворудний пласт розробляють кар'єрами Марганецького й Орджонікідзевського гірничо-збагачувальних комбінатів. Підземні води самопливом витікають у вироблений простір і відкачуються насосами без розподілення за якістю. Їх, здебільшого, складують у зовнішніх шламосховищах, що приводить до засолення навколишнього середовища та Каховського водосховища. Після відпрацювання кар'єрів їх вироблений простір рекультивують шляхом безсистемного складування засолених порід й перекриттям поверхні суглинками й чорноземом [Никопольский Маргарцеворудный бассейн / Н.М. Баранова, Ю.Б. Басе, В.В. Богданович и др. // М.: Недра. 536 с]. Недоліком такого способу є засолення прісних підземних і поверхневих водоносних горизонтів та підняття солі до шарів суглинків і чорнозему, внаслідок чого їх продуктивність значно погіршується. Найбільш близьким аналогом є спосіб засипки відробленого глибокого кар'єру, що включає доставку відвальної породи технологічним транспортом до борту кар'єру, розвантаження її до приймального бункера, утвореного у непорушеному масиві верхнього уступу на борту відпрацьованого кар'єру нижче рівня транспортних комунікацій, подальше переміщення породи транспортним засобом поверхнею внутрішнього відвалу до визначеного торця кар'єру з формуванням його відвальними заходками; попередньо на протилежних стійких фронтальних бортах кар'єру улаштовують відповідну привідну й натяжну опори баштового екскаватора; потім у процесі укладання породи в першу відвальну заходку, ківшовим скрепером баштового екскаватора формують її нижній шар до змикання по дну виробленого простору з нижніми брівками протилежних фронтальних бортів та з одним із торців кар'єру, нарощують далі по висоті відвальну заходку до денної поверхні, продовжують послідовно одна за одною засипку відповідними відвальними заходками з попереднім формуванням і нарощуванням їх висоти до денної поверхні й засипкою між ними та одним із торців кар'єру породою, яку доставляють технологічним транспортом та укладають відвальним устаткуванням, а потім покривають м'якими породами розкриву для виконання наступної рекультивації, або нарощують породу відвалом [Патент України № 111289, опуб. 11.04.2016, Бюл. № 7]. Недоліком такого способу є валовий спосіб засипки виробленого простору кар'єру, необхідність застосування для його засипки спеціальних обладнання та технології, які на підприємстві; як правило, відсутні, що приводить до сумісного накопичення у виробленому просторі солоних і прісних вод і відкачки їх на поверхню у безперервному процесі розробки. Засипка відпрацьованого простору кар'єру на рівні площі оточуючого середовища із формуванням продуктивного шару обмежена внаслідок недосконалого режиму розкривних робіт й великій відстані розташування первинних відвалів. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу засипки й відновлення продуктивності земель, що порушені відкритими гірничими роботами, в якому шляхом введення нових технологічних операцій досягається можливість безперервного роздільного видалення підземних солоних і прісних вод із виключенням засмічення ними відпрацьованих ділянок кар'єрного поля та відповідних підземних водоносних горизонтів за його межами без застосування спеціального обладнання та безпечної технології відвалування пустих порід із формуванням їх поверхні на рівні прилеглих непорушених земель і, за рахунок цього, можливість захисту навколишніх та відновлених земель при здешевленні процесу. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі розробки родовища корисної копалини, що включає відпрацювання порід розкриву, засипку виробленого простору, визначення потужності й розташування підземних водоносних горизонтів у масиві за глибиною від шару корисної копалини до денної поверхні, згідно з корисною моделлю, попередньо визначають напрямок руху підземних вод у межах кар'єрного поля, а відпрацювання його ведуть від однієї із поздовжніх границь із більшою інтенсивністю водопостачання до протилежної границі, причому останню добувну екскаваторну заходку на всю її довжину на протилежній поздовжній границі кар'єру проходять по корисній копалині із залишенням ємності на всю її довжину для природного накопичення прісної води та можливості перетікання її у звичайному 1 UA 116445 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 режимі за межі відкритої розробки, починаючі від торцевої поперечної границі кар'єрного поля, на якій розташовано виїзну траншею, зі складуванням на дні виробленого простору водонепроникних порід розкриву (зелених глин) з перекриттям ними засолених водоносних горизонтів та наступною засипкою на висоту потужності прісних водоносних горизонтів дренуючими породами розкриву (різнозернистими пісками та суглинками) з подальшим перекриттям їх зверху потенційно родючими породами та чорноземом до рівня непорушеного довкілля з урахуванням остаточної їх усадки. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на Фіг. 1, 2 і 3 показано положення гірничих виробок у відпрацьованому кар'єрі, на яких у плані (Фіг. 1), поздовжньому (Фіг. 2) та поперечному (Фіг. 3) перерізах позначено: 1, 2 - земна поверхня, непорушена та відновлена у межах кар'єрного поля; 3 - напрям перетікання підземних вод; 4 - засолені підземні води підрудного шару; 5 - шар марганцевої руди; 6 - горизонти засолених підземних вод у межах кар'єрного поля; 7, 7' - шар водонепроникних порід (зелених глин) у масиві та відвалі; 8, 8' - шар вапняку-ракушняку у масиві та відвалі; 9 - прісний водоносний горизонт; 10, 11 - бокові та поздовжні борти кар'єру; 12 - виїзна траншея; 13, 14 - шари перекриття водонепроникною породою розкриву підрудного й надрудних засолених водоносних горизонтів у виробленому просторі кар'єрного поля; 15, 15' - лессовидні суглинки у непорушеному масиві та у відвалі; 16, 17 - прибортова огороджуюча стінка із водонепроникних порід та суглинків відповідно; 18, 19 прибортові відвали із знятого чорнозему та порід розкриву відповідно; 20 - огороджуючі вали із суглинків на земній поверхні. Реалізація запропонованого способу відновлення продуктивності земель, що порушені відкритими гірничими роботами, полягає у наступному. Відповідно до затвердженого технічного проекту, на початок розробки родовища встановлюють контури земної поверхні кар'єрного поля із відзначенням площі непорушених земель 1 та порушену відкритими гірничими роботами 2. Досліджують напрям перетікання підземних вод 3, їх дебіт, якість на засолення та місце початкового водосховища. Встановлюють наявність горизонтів підземних вод: засолених - 4, що знаходяться нижче шару марганцевої руди 5, яка добувається відкритим способом для подальшого використання у різних галузях промисловості. Вище шару марганцевої руди 5 розповсюджені горизонти засолених вод 6, які знаходяться між шарами зелених водонепроникних глин 7 і вапняку-ракушняку 8, а ще вище - прісний водоносний горизонт 9. Кар'єрне поле 2 оконтурене боковими 10 та поздовжніми бортами 11. У торці нього, із меншою потужністю налягаючи пустих порід, проведена виїзна траншея 12 до покрівлі марганцеворудного шару 5. У безперервному процесі відпрацювання кожної заходки кар'єрного поля 2 поверхню підрудного засоленого горизонту 4 у підошві видобутого шару марганцевої руди 5 та засолені водоносні горизонти 6, що знаходяться вище нього, сумісно із шаром вапняку-ракушняка 8 перекриваються відповідними шарами водонепроникних порід розкриву 13 і 14. Лессовидні суглинки 15 під час проведення розкривних робіт використовують для перекриття прибортової огороджувальної стінки, спорудженої із водонепроникних порід 16 і перекривають її шаром лессовидних суглинків 17 потужністю понад 1,5-2 м. Знятий у період початкової діяльності кар'єру чорнозем та породи розкриву за різновидами складують у безперервному процесі до тимчасових сховищ 18 і 19 відповідно. Згідно із метою застосування, зелену глину 7' у сховищах 19 складують зі сторони кар'єрного поля 2. Поряд з ними у протилежному напрямку розміщують вапняк-ракушняк 8' і лессовидні суглинки 15'. У сховищі 18 складують роздільно чорнозем і потенційно родючі породи, що його підстилають у непорушеному масиві. Відповідно до заявленого способу засипки виробленого простору кар'єрного поля 2 кожна відпрацьована виймальна заходка засипається із того ж типу порід, який знаходиться у непорушеному масиві 1, що зберігає непорушеними природні умови. Поверхня внутрішнього відвалу із урахуванням наступної усадки заскладованих порід, формується на рівні непорушених земель 2. Збоку незасипаного виробленого простору засипана площа огороджується захисним валом із лессовидних суглинків 20. Після цього, відновлену поверхню внутрішнього відвалу планують, переорюють і засівають люцерною та конюшиною, потім культивують під пшеницю. При цьому досягнення технічного результату можливо здобути за рахунок безперервного процесу виймання та транспортування різнотипових порід розкриву й чорнозему для засипки виробленого простору кожної заходки у кар'єрі на доцільній відстані їх перевезення автосамоскидами та самохідними скреперами у межах до 1,5-2 км без пошкодження відновлених та навколишніх земель. Так, для умов відпрацювання Грушівського кар'єру Марганецького ГЗК заявлений спосіб відновлення продуктивності земель, що порушені відкритими гірничими роботами, дозволяє 2 UA 116445 U 5 10 15 20 25 30 підготувати до сільськогосподарської діяльності до 500 га земної поверхні. Витрати на ускладнення роздільної виїмки і складування різнотипових порід розкриву практично не ускладнюють існуючу технологію добувних робіт. Задіяння додаткового виймальнотранспортного обладнання не потребується. Для перекриття спланованої поверхні внутрішнього відвалу буде задіяний чорнозем, що був знятий під час будівництва і розвитку кар'єру. Площа його основи непорушена і становить 125 га. За рахунок тільки її введення до сільськогосподарської експлуатації буде отримано економічну ефективність Е у розмірі 1,25 млн. грн., яка розраховується по формулі: Е=S•c=125•10000=1,25 млн. грн. де S - площа відновлених земель, га; с - нормативна вартість відновлення якості порушених земель, грн./га. Економічна ефективність заявленого способу буде значно підвищена при повному урахуванні усього обсягу відновлених земель і вартості прибутку при їх освоєнні. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб відновлення продуктивності земель, що порушені відкритими гірничими роботами, що включає відпрацювання порід розкриву, засипку виробленого простору, визначення потужності й розташування підземних водоносних горизонтів у масиві за глибиною від шару корисної копалини до денної поверхні, який відрізняється тим, що попередньо визначають напрямок руху підземних вод у межах кар'єрного поля, а відпрацювання його ведуть від однієї із поздовжніх границь із більшою інтенсивністю водопостачання до протилежної границі, причому останню добувну екскаваторну заходку на всю її довжину на протилежній поздовжній границі кар'єру проходять по корисній копалині із залишенням ємності на всю її довжину для природного накопичення прісної води та можливості перетікання її у звичайному режимі за межі відкритої розробки, починаючи від торцевої поперечної границі кар'єрного поля, на якій розташовано виїзну траншею, зі складуванням на дні виробленого простору водонепроникних порід розкриву (зелених глин) з перекриттям ними засолених водоносних горизонтів та наступною засипкою на висоту потужності прісних водоносних горизонтів дренуючими породами розкриву (різнозернистими пісками та суглинками) з подальшим перекриттям їх зверху потенційно родючими породами та чорноземом до рівня непорушеного довкілля з урахуванням остаточної їх усадки. 3 UA 116445 U Комп’ютерна верстка О. Рябко 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 4