Материал: Обґрунтування раціональної технологічної схеми гірничотехнічної рекультивації залишкових вироблених просторів кар’єру з урахуванням екологічних проблем регіону

З урахування того що Чаплинський кар’єр є достатньо глибоким (до 80м) із великим об’ємом залишеного простору кар’єру, то застосуємо висотну схему складування, так як майданчикова схема призначена для кар’єрів малою глибиною до 40 м невеликим об’ємом залишеного виробленого простору кар’єру.

Застосування розробленої висотної схеми на кар’єрі при гірничотехнічній рекультивації залишеного простору кар’єру повинна починатися при умовах обводнення дна кар’єру з осушення дна та створення захисного бар’єру на дні та на бортах кар’єру. Так як, (1) бар’єр представлений гранітом, а (2),(3),(4), необхідно створювати.

Першим етапом гірничотехнічної рекультивації, пропоную осушення обводненого дна кар’єру за технологічними вимогами «Проектування полігонів твердих побутових відходів основні положення проектування ДБН В.2.4-2-2005» [4]

Що до вирішення, задачі осушення дна кар’єру пропоную використовувати глину протифільтраційним коефіцієнтом не більше 10-9 м/с та породами розкриву, згідно з документу про «Проектування полігонів твердих побутових відходів основні положення проектування ДБН В.2.4-2-2005» [4] (рис. 4.18)

етап - осушуємо обводнене дно протифільтраційним екраном породам та глиною коефіцієнтом фільтрації 10-9 м/с, шляхом засипка грейдером «1», автосамоскидом «2» після чого бульдозером «3» розрівнює по всій ділянці дна кар’єру. Висота шару згідно умов «ДБН В.2.4-2-2005»[4] повинна бути на 2-2,5 м вища рівня водоносного горизонту.

Рис. 4.18 Схема 1 етапу гірничотехнічної рекультивації осушення обводненого дна Чаплинського кар’єру

- Грейдер; 2 - автосамоскид; 3 - бульдозер; (1) - перший захисний бар’єр представлений гранітом; (2) - другий захисний бар’єр осушена ділянка водоймища представлена глиною та розкривними породами; Нк - глибина кар’єру ( становить 72м); Ну - висота робочого уступу(становить 15м); Вк - ширина кар’єру (становить 355м); А- безпечна відстань від осі грейдера (становить 6м) [4]; Кути β робочого борту 65^0, неробочого борту 80⁰.

етап - захист бортів кар’єру виконується глиною з відвалів розкривних порід. Автосамоскидами маса транспортується на верхні уступи бортів кар’єру де потім її вивантажують безпосередньо у залишений вироблений простір (рис. 4.16)

4.2.1 Розрахунок необхідного об’єму породи для виконання захисного бар’єру у обводненому середовищі

Для осушення дня кар’єру та створення захисного шару із глини необхідно підрахувати потрібний нам об'єм глиняної маси. Розрахунок виконується згідно для борті кар’єру за наступною схемою (рис. 4.19)

Рис. 4.19 Схема для визначення об’єму глини для створення захисного бар’єру бортів кар’єру

Необхідний об'єм глини для створення протифільтраційного шару на бортах та на поверхні залишкового виробленого простору кар’єру.

(4.6)

де:  - необхідний об'єм глини для борті кар’єру,

 - необхідний об'єм глини на поверхні залишкового виробленого простору кар’єру, .

Необхідний об'єм глини для борті кар’єру визначаємо за формулою:

 (4.7)

де:  - ширина закладки глини не менше 3 м. згідно положення про безпечне складування відходів на полігоні. [4].

 -глибина залишкового виробленого простору кар’єру.

Р - периметр кар’єрного поля, м

Р = ( Вкср +Lкср) *2,м (4.8)

Р = (660+308)*2 = м

Необхідний об'єм глини для ізолюючого шару на поверхні залишкового простору кар’єру.

м³ (4.9)

де:  - ширина кар’єрного поля, м;

 - довжина кар’єрного поля, м;

 - товщина глиняного шару (1-2.5) м.

Заповнювати залишений вироблений простір кар’єру відходами починати слід з лівого борту кар’єру на горизонті +12.0, рухаючись до протилежного борту кар’єру, відбувається масове складування відходів автосамоскидами, а формування горизонтальної ділянки виконує бульдозер (рис. 4.20)

Рис. 4.20 Схема формування 1 рівня відходів в залишену вироблену просторі кар’єру: 1 - автосамоскид; 2 - бульдозер; (2) - захисний протифільтраційний шар

Для простоти заповнення залишеного виробленого простору пропоную виконувати роботи в два етапи формування 1 і 2 рівні (рис. 4.21)

Складування відходів продовжується до повного заповнення першого рівня (горизонт +12,0; +27,0), від лівого до правого борту.

Рис. 4.21 Схема формування 2 рівня відходів в залишену вироблену просторі кар’єру

Відсипка подальших рівнів відбувається таким же способом як 1 і 2 рівень поетапно вкладаючи захисний протифільтраційний шар глини на бортах засипки певних рівнів, аж до поверхні залишеного виробленого простору кар’єру піл кутом 60град. від горизонту (рис. 4.22). Роботи по складуванню та транспортуванню відбуваються бульдозером 2 и автосамоскидом 1.

Рис. 4.22 Схема завершення закладки відходів в залишковому вироблену просторі кар’єру

Після заповнення відходами залишеного виробленого простору до поверхні кар’єру, вкладаємо протифільтраційний шар глини 2 м та шару ґрунту під кутом 60 потужністю 0,8 - 0,9м. Роботи вкладання шарів та створення ре культиваційного ландшафту відбувається автосамоскидом 1 та бульдозером 2.

4.2.2 Розрахунок об’єму залишеного виробленого простору кар’єру на Чаплинському родовищі

Згідно зі різнорідності кар’єрних полів табл. 2.2 Чаплинський кар’єру потрапляє під тип «малі кар’єри», вид розробки глибинний з площею 0.34 км² максимальною глибиною 85-90 м і з загальним об’ємом 100млн м ³ (рис. 4.23)

Рис. 4.23 Спрощена розрахункова схема Чаплинського родовища гранітів для визначення об’єму залишеного виробленого простору

Для умов Чаплинського родовища розраховуємо об'єм залишкового виробленого простору кар’єру за формулою (3.1).

273*535*74=10,8 млн. м³ (4.10)

де: число 273 м - середня ширина кар’єру; 535 м - середня довжина кар’єру; 74 м - глибина кар’єру.

Для умов Чаплинського родовища розраховуємо необхідній об'єм заповнювача представлений розкривними порадами суглинками пісками глинами)[5] для створення захисного бар’єру за формулою (3.2).

270*227*29=1.7 млн. м³; (4.11)

де: число 227м - середня ширина кар’єру; 270м - середня довжина кар’єру; 29 м - глибина кар’єру.

Висота виробленого обводненого простору, за технологічними параметрами та правилами експлуатації і рекультивації обводнених кар’єрів, висота складованих порід повинна бути на 2 метри вище обводненого горизонту [4].

Для умов Чаплинського родовища розраховуємо необхідний об'єм відходів для заповнення залишкового виробленого простору кар’єру.

Vв= Vзвп -Vобв, м³ (4.12)

Vв =10,8 - 1,7= 9,1млн м³

де: Vв - необхідний об'єм відходів, м³

Vзвп - об'єм залишковий вироблений простір кар’єру,м³

Vобв. - необхідний об'єм заповнювача обводненої части залишкового виробленого простору кар’єру, м^3.

Виходячи з результатів розрахунку за формулою (3.2) табл. 4.10, будуємо графік(рис. 4.24) залежності необхідного об’єму відходів від кута укосу бортів для Чаплинського родовища.

Таблиця 4.10

Розрахунок об’єму залишкового виробленого простору для Чаплинського кар’єру

Рис. 4.24 Графік залежності необхідного об'єм відходів в залежності від кутів укосу траншей малих та дуже малих за глибиною кар’єрів: 1 - показник необхідного об’єму відходів при глибині кар’єру 72 м (в умовах Чаплинського кар’єру) в залежності від кутів укосу бортів.

.2.3 Розрахунок площі відновленої території на Чаплинському кар’єрі

Розрахунок площі земель, які повертаються в сільськогосподарське використання формула (3.3)

Виходячи з результатів розрахунку за формулою (3.3) табл.4.11, будуємо графік (рис.4.25.) залежності площь відновлених земель від кута укосу первісної і виїзної траншеї для Чаплинського родовища. (продовження на ст. 70)

Таблиця 4.11

Розрахунок площі земель, які повертаються в сільськогосподарське використання

Рис. 4.25 Графік залежності площі відновленої землі від кута нахилу бортів кар’єрів: 1 -при глибині Нк =72 м для умов Чаплинського кар’єру

.2.4 Розрахунок термінів сроку служби полігону залишеного виробленого простору на Чаплинському родовищі

 (4.13)

де:  - Об'єм ЗВП Чаплинського родовища Vзвп =10808070

 - кількість відходів утворюються за рік = 450тис.т

 - густина будівельних матеріалів,  = 0,8-1,5т/;

4.2.4 Розрахунок площі відновленої території Чаплинського кар’єру

Розрахунок площі відновленої території Чаплинського кар’єру за формулою:

 (4.14)

де: - ширина кар’єрного поля, м

 - довжина кар’єрного поля, м

Отже,при застосуванні розроблених технологічних схем гірничотехнічної рекультивації на Чаплинському кар’єрі до господарського використання повернеться близько 298200 м²(30га) відновленої землі.

4.3 Охорона праці

4.3.1 Загальні положення

Для створення безпечних умов виробництва робіт необхідно виконувати наступні основні заходи:

1. Всі працівника кар’єру повинні отримувати інструктаж з техніки безпеки не рідше двох разів на рік з регістра цією в спеціальній книзі і періодично проходити медогляд.

. В нарядній і на робочих місцях повинно бути передбаченні попереджувальні надписи і плакати з техніки безпеки.

. Кути укосі відвальних уступів їх висота, розміри робочих майданчиків і параметри кар’єрних доріг повинні відповідати їх проектним значенням.

. Відсипка орієнтуючого земельного валу на транспортних бермах, встановлення дорожніх знаків і освітлення автодороги виконується відповідно до вимог СниП 2.05.07-91. Рух автотранспорту по кар’єрним шляхам виконується без обгону.

. Для руху робітників обладнуються пішохідні доріжки, а уздовж конвеєру при нестійкій підошві вкладаються трапи.

. Гірничотранспортне обладнання повинно розміщуватися на робочих майданчиках відвальних уступів поза призми можливого обрушення.

. Гірничі і транспорті машини повинні знаходитись в справному стані і мати контрольно-вимірювальну апаратуру, інструменти, засоби пожежогасіння, сигналізацію і керуватися машиністами, маючи на це відповідне свідоцтво.

. Всі гірничі виробки проходи, проїзди, робочі місця в темний час доби повинні бути освітлені згідно з діючими нормами.

.3.2 Безпека при гірничотехнічній рекультивації

При відкритих гірничих роботах рекультивації підлягають внутрішні та зовнішні відвали, кар'єрні виїмки і території, порушені гірської діяльністю.

При рекультивації відвалів і кар'єрних виїмок повинні виконуватися наступні вимоги

. Попереднє зняття та складування родючого шару ґрунту у відповідності з вимогами ГОСТ 17.4.3.02, селективна розробка потенційно родючих розкривних порід в обсягах, для створення рекультивованого шару відповідних параметрів;

. Створення відвалів і кар'єрних виїмок з урахуванням їх рекультивації і прискореного повернення відновлених площ для використання в народному господарстві; формування відвалів і кар'єрних виїмок, стійких до зсувів і осипам, захищені від водної та вітрової ерозії, залуження та обробки спеціальними хімічними та іншими матеріалами; забезпечення боротьби з ерозією на відвалах повинно проводитися на основі зональних вимог до протиерозійного організації території відвалів;