Автореферат Сабировой


УДК 622.882                                                      

На правах рукописи

 

 

 

 

 

САБИРОВА ЛЯЙЛА  БАХТИЯРОВНА

 

 

 

 

 

 

Обоснование технологии рекультивации нарушенных земель при открытой разработке поверхностных залежей

 

 

 

 

25.00.36Геоэкология

 

 

 

 

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Республика Казахстан

Алматы, 2008


 

Работа выполнена в Институте горного дела им. Д.А.Кунаева РГП «Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья» Министерства индустрии и торговли Республики Казахстан

 

 

 

Научные руководители                           доктор технических наук, профессор

                                              Букейханов Д.Г.

                                              кандидат технических наук, доцент

                                              Сандибеков М.Н.

 

 

Официальные оппоненты              доктор технических наук, профессор

                                              Дарибаев Ж.Е.

                                              кандидат технических наук

                                              Бекбасаров Ш.Ш.

 

 

Ведущая организация: Алматинский институт энергетики и связи

 

 

Защита состоится 2 июля 2008 года в 14 00 часов на заседании диссертационного совета Д 14.15.07 при Казахском национальном техническом университете имени К.И.Сатпаева по адресу: 050013, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22, конференц зал (НК) 1 этаж.

Факс: 8(7272) 92-60-25, E-mail: allnt@kazntu.sci.kz, nich@ntu.kz

 

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казахского национального технического университета имени К.И.Сатпаева, по адресу: 050013, г. Алматы, ул. Сатпаева,22.

 

 

 

 

 

Автореферат разослан 31 мая  2008 г.

 

 

 

 

Ученый секретарь                             

диссертационного совета   

         

 Д.М.Шейх-Али

 

                                              ВВЕДЕНИЕ

 

Актуальность темы исследования. Экономическое и социальное развитие Республики Казахстан на период до 2030 года, определенное программным документом «Казахстан - 2030», возможно в ускорении научно-технического прогресса на базе внедрения инновационных технологий в производственные процессы. В области открытой разработки месторождений полезных ископаемых важной проблемой остается своевременная рекультивация нарушенных земель в ходе ведения горных работ.

Открытая разработка месторождений минерального сырья связана со значительным изъятием земель для ведения добычи полезного ископаемого. В результате  открытой разработки образуются антропогенные ландшафты в виде  карьерных выемок и внешних отвалов. Нарушенные земли до рекультивации их являются источниками загрязнения окружающей природной среды: атмосферы, гидросферы и литосферы. Уменьшение негативного последствия открытых разработок на окружающую природную среду возможно при ускорении темпов рекультивации нарушенных земель.

Формируемые карьеры и отвалы вскрышных пород в результате перемещения значительного объема горной массы создают наибольшие проблемы для окружающей среды, т.е. происходят коренные изменения в ландшафте. Темпы рекультивации нарушенных земель в Республике не соответствуют росту размеров нарушаемых земель при открытой разработке месторождений полезных ископаемых.

В настоящее время имеются различные  технологические схемы снятия плодородного слоя почвы, формирования отвалов с учетом рекультивации, селективной выемки  вскрышных пород по их пригодности для рекультивации нарушенных земель. В них не уделяется должного внимания вопросам повышения эффективности рекультивации нарушенных земель при освоении поверхностных  залежей с учетом  горно-геологических и горнотехнических условий их залегания.  В этой связи исследования, направленные на обоснование технологии рекультивации нарушенных земель в процессе освоения неглубоких залежей открытым способом являются актуальными. Поэтому возникает необходимость проведения исследований по обоснованию технологии рекультивации нарушенных земель при открытой разработке залежей поверхностного типа за счет целенаправленного размещения вскрышных пород в теле отвала с учетом пригодности их для восстановления нарушенных площадей.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом работ РГП «Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан» Министерства индустрии и торговли РК по расширению границ открытых горных работ на месторождении «Варваринское» на основе запасов золото-медных руд.

Цель работы состоит в обосновании технологии рекультивации нарушенных земель при открытой разработке залежей поверхностного типа на базе селективного размещения вскрышных пород в процессе их отсыпки в отвальные ярусы.

Основная идея работы заключается  в селективном размещении непригодных и плодородных пород в отвалах ярусами малой высоты в направлении от периферийных зон отвала к их середине.

Объектом исследования являются карьеры, разрабатывающие залежи поверхностного типа.

В соответствии с целью диссертации определены следующие задачи исследований:

·        провести анализ современного состояния теории и практики в области рационального землепользования и рекультивации нарушенных земель на открытых горных работах;

·        разработать технологические схемы рекультивации нарушенных земель при открытой разработке поверхностных залежей;

·        обосновать  рациональные параметры технической рекультивации внешних бульдозерных отвалов;

·        разработать технологическую схему рекультивации выработанного пространства карьера при освоении крутопадающих залежей неглубокого залегания;

·        установить эффективность интенсификации рекультивации внешних бульдозерных отвалов.

Метод исследований. При выполнении работы использовались: анализ, обобщение литературных источников и практики открытой разработки залежей поверхностного типа, системный подход к установлению закономерности размещения разнородных пород при формировании бульдозерного отвала.

Основные научные положения и результаты, выносимые на защиту:

·             Повышение эффективности рекультивации внешнего бульдозерного отвала на неглубоких карьерах обеспечивается при опережающей селективной отсыпке  потенциально-плодородных пород и плодородного слоя почвы в периферийной его части отвальными ярусами малой высоты с результирующим углом откоса отвала не более 180.

·             Обоснование рациональных параметров технологической схемы селективного формирования бульдозерного отвала следует производить с учетом параметров отвала и отвальных ярусов, ширины террасы первого отвального яруса и значения результирующего угла откоса отвала.

·             Рекультивация выработанного пространства на неглубоких карьерах должна включать перемещение вскрышных пород с бортов карьера с использованием энергии взрыва для выполаживания бортов карьера и заполнении дня карьера до определенной глубины.

Научная новизна работы состоит в следующем:

·    обоснована технологическая схема селективного размещения потенциально-плодородных пород в периферийной части отвала при открытой разработке месторождений поверхностного типа, позволяющая уменьшить сроки рекультивации  земель;

·    обоснованы параметры схемы селективного формирования отвала при разработке поверхностных залежей, отличающиеся от известных небольшой высотой отвальных ярусов с целью исключения горно-планировочных работ по выполаживанию откосов отвальных ярусов;

·    разработана методика определения оптимальных параметров засыпки выработанного пространства карьера до определенной глубины с использованием энергии взрыва;

·    установлены закономерности интенсификации рекультивации бульдозерного отвала при селективном его формировании.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, изложенных в диссертации подтверждаются:  схождением результатов расчета технологических параметров рекультивации бульдозерного отвала и выработанного пространства карьера с фактическими данными, принятием к проектированию разработанной технологической схемы  рекультивации нарушенных земель при освоении залежей поверхностного типа открытым способом.

Личный вклад автора в науку состоит в:

·   постановке цели и задач исследования;

·   обосновании технологических схем рекультивации маломощных залежей поверхностного типа;

·   установлении параметров засыпки выработанного пространства карьеров малой мощности;

·   обосновании технологии селективного формирования бульдозерного отвала при  открытой разработке поверхностных залежей;

·   установлении эффективности рекультивации нарушенных земель.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Технология селективного формирования бульдозерных отвалов при освоении поверхностных залежей открытым способом и расчет технологических параметров отвала приняты для использования в проекте по расширению границ открытых горных работ на месторождении «Варваринское» на основе запасов золото-медных руд.

Научная и практическая значимость работы заключается в:

·  разработке технологии селективного формирования бульдозерных отвалов при освоении поверхностных залежей открытым способом;

·  установлении технологических параметров рекультивации бульдозерного отвала и выработанного пространства карьера.

Апробация работы. Основное содержание работы и отдельные ее положения доложены и получили положительные отзывы на конференции молодых ученых, посвященной 70-летию ВЛКСМ (1989 г.); на второй Международной научно-практической конференции «Горное дело и металлургия в Казахстане. Состояние и перспективы» в Казахском национальном техническом университете имени К.И.Сатпаева (2006г.), на  восьмой международной научно-технической конференции «Новое в безопасности жизнедеятельности» (охрана труда, экология,  валеология, защита человека в ЧС, токсикология, экономические, правовые и психологические аспекты БЖД, логистика) в Казахском национальном техническом университете имени К.И.Сатпаева (2006г.),   на Международной конференции, посвященной 100-летию Аль-Машани в Казахском национальном техническом университете имени К.И.Сатпаева (2006г.),  на Шестой международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр» (г.Москва, РУДН, 2007).

Публикации по теме диссертации. По теме диссертации соискателем опубликовано 10 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,  4 разделов, заключения, изложенных на 110 страницах машинописного текста, содержит 24 рисунка, 16 таблиц, список использованных источников из 108 наименований.

 

Основная часть

 

Значительный вклад в развитие теоретических основ открытой разработки месторождений полезных ископаемых и рационального землепользования внесли ученые, доктора технических наук А.И.Арсентьев,   Д.Г.Букейханов, Н.С.Буктуков,  В.Д.Горлов, С.Ж.Галиев,  Ж.Е.Дарибаев, А.Ю.Дриженко, Т.Калыбеков, В.С.Коваленко,  А.М.Михайлов, Н.В.Мельников,  В.В.Ржевский, Б.Р.Ракишев, К.Н.Трубецкой, П.И.Томаков, В.Н.Уманец, П.Ч.Чулаков, Г.А.Холодняков и многие другие. Труды этих ученых служат научной основой для дальнейшего совершенствования технологии отработки поверхностных залежей с учетом своевременной рекультивации нарушенных земель.

 Разработка поверхностных залежей открытым способом имеет свои особенности, заключающиеся в неглубоком их залегании, различном строении в плане и профиле. Освоение поверхностных залежей в зависимости от их параметров может осуществляться с внешним и внутренним отвалообразованием. Cвоевременная рекультивация нарушенных земель в основном зависит от способа формирования отвала: валового или селективного. Каждый их этих схем формирования отвала требует выполнения всего комплекса работ по технической рекультивации нарушенных земель.                         

 При валовом способе отвалообразования все типы горных пород оказываются в смешанном состоянии в теле отвала. Поверхность отвалов при валовом способе их формирования  слагают породы разного геологического возрастов, резко отличающиеся по своим физико-механическим и агрохимическим показателям, и по пригодности для развития растений. В этих условиях своевременная рекультивация нарушенных земель требует определенного времени после отработки месторождения. Тогда затягиваются сроки рекультивации нарушенных земель. Это приводит к продолжению действия негативного последствия открытых разработок на окружающую природную среду.

           Для  селективного формирования отвала производится горно-геометрический анализ   с целью определения выхода вскрышных пород из  карьера в соответствии с их пригодностями для  рекультивации нарушенных земель. При этом устанавливаются объемы снимаемого плодородного слоя почвы, потенциально- плодородных и непригодных пород для рекультивации земель пород. Формирование отвала  в соответствии с требованиями последующей рекультивации возможно при селективном складировании вскрышных пород по принятой схеме отвалообразования. По агрохимическим показателям наиболее перспективны для выращивания растений четвертичные отложения, представленные супесями и суглинками, залегающие на верхних горизонтах  карьеров. Поверхности отвалов, сложенные из пригодных для нормального роста растений пород, осваиваются ими уже  в первые годы.

 При разработке поверхностных залежей открытым способом необходимо учесть  факторы, которые влияют на технологию селективного формирования отвала в период рекультивации нарушенных земель. В зависимости от технологии разработки поверхностных залежей открытым способом следует обосновать технологические решения по рекультивации нарушенных земель в соответствии с их горно-геологическими и горнотехническими условиями залегания. Технологические схемы рекультивации нарушенных земель при этом  должны обеспечить рекультивацию земель с минимальными затратами в кратчайшие сроки в ходе ведения открытых горных работ (рисунок 1).

  Если при разработке месторождения открытым способом не производится селективное размещение вскрышных пород в отвале, то  процесс рекультивации нарушенных земель может затянуться на многие годы. В этой связи нами с целью ускорения рекультивации нарушенных земель при бульдозерном отвалообразовании предлагается технологическая схема селективного складирования вскрышных пород в отвалы.

Технологические схемы селективного складирования вскрышных пород в отвалы должны удовлетворять следующим требованиям:

·              предусматривать укладку в отвалы максимально возможного объема вскрышных пород наиболее производительным валовым способом;

·              возможность селективной укладки вскрышных пород в соответствии с их пригодностью для биологической рекультивации;

·              уменьшение объема горно-планировочных работ при технической рекультивации.

Селективное формирование двухъярусного бульдозерного  отвала при разработке поверхностных залежей предлагается осуществлять по технологической схеме (рисунок 2), предусматривающей отсыпку террасы первого отвального яруса потенциально плодородными  породами, а также покрытие ими откоса и поверхности второго отвального яруса. Непригодные для рекультивации породы складируются в соответствии  с технологической

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 схемой в основание отвала. При отсыпке периферийной части отвальных ярусов из потенциально плодородных пород небольшой высотой отпадает необходимость выполаживания откосов отвальных ярусов.

Рисунок 2 - Схема двухъярусного бульдозерного отвала

 

Предлагаемая технологическая схема селективного формирования внешних бульдозерных отвалов обеспечивает:

·      селективную укладку вскрышных пород, пригодных для  технической рекультивации нарушенных земель;

·      размещение непригодных и мало пригодных пород в теле отвала;

·      отсыпку вскрышных пород в отвалы с учетом исключения объемов горно-планировочных работ в связи с уменьшением высоты отвальных ярусов;

·      формирование оптимальных по геометрическим параметрам устойчивых отвалов;

·      оптимальное изъятие из нужд сельского хозяйства и минимальные сроки использования земель при освоении месторождения;

·      сокращение отрицательного влияния открытых разработок на окружающую природную среду и создание благоприятных экологических условий в районе ведения открытых горных работ.

     Обоснование технологических параметров селективного формирования бульдозерных отвалов предлагается производить в следующей последовательности. При открытой разработке поверхностных залежей объемы вскрышных пород и глубина карьеров являются незначительными. В этих условиях складирование вскрышных пород в отвалах должно осуществляться ярусами незначительной высоты с целью создания техногенного ландшафта, соответствующего условиям окружающей природной среды. В этой связи высоту отсыпаемых ярусов предлагается принять в пределах 5-7 м, а результирующий угол откоса отвала не более 180 в соответствии с требованиями рекультивации нарушенных земель. При малой высоте отсыпаемых отвальных ярусов отпадает необходимость выполнения трудоемких горно-планировочных работ по выполаживанию их откосов. Тогда будет формироваться крупноплощадной отвал правильной формы.

Основание откоса всего отвала при известной его высоте определяется как (рисунок 3)

                                       ,                                                              (1)

где  - высота отвала, м;  - результирующий угол откоса отвала, град.  

Рисунок 3 - Cхема селективного  формирования отвала

 

           При известной высоте отвального яруса основание его откоса определяется по формуле

                                        ,                                                                        (2)

где h – высота отвального яруса, м; α – угол откоса отвального яруса, град.

          Тогда ширина террасы первого отвального яруса, отсыпаемая  из пригодных для рекультивации вскрышных пород, определяется по формуле

                                                                                                 (3)

         Объем всего отвала складывается из объемов вскрышных пород, складируемых на первом V1 и втором  V2         отвальных ярусах, а также плодородного слоя почвы Vпл

                    V = V1 + V2 + Vпл .                                                                    (4)

          Объем вскрышных пород, складируемых на первом отвальном ярусе, определяется по формуле

                                         ,                                                      (5)

где R – радиус отвала, м; Кр – коэффициент разрыхления горных пород.

           На втором отвальном ярусе будет складировано вскрышных пород

                                       ,                                                         (6)

где R1 – радиус второго отвального яруса, м.

           Объем потенциально плодородных пород, складируемых на первом отвальном ярусе, определяется по формуле 

                                                                              (7)

Объем потенциально плодородных пород, складируемых на откосе второго отвального яруса, определяется по формуле

          ,                                        (8) где  - ширина отсыпки потенциально плодородных пород на втором отвальном ярусе, м.

         Объем потенциально плодородных пород, складируемых на горизонтальной плоскости второго отвального яруса, определяется по формуле

                                                ,                                                                (9)

где - мощность укладки потенциально-плодородных пород, м; S2 – рекультивируемая поверхность второго отвального яруса.

         Объем плодородного слоя почвы, укладываемого на рекультивируемую поверхность отвала, определяется по формуле

                                     Vпл = S m,                                                                         (10)

где m – мощность нанесения плодородного слоя почвы на рекультивируемую поверхность; S – площадь рекультивируемой поверхности отвала, м2 .

 

 По выше изложенной методике можно произвести расчет параметров двухъярусных бульдозерных отвалов круглой формы.  Результаты расчета показывают, что при складировании вскрышных пород площадь, занимаемая отвалом, увеличивается пропорционально увеличению объема складируемых вскрышных пород.

 В работе рассмотрены вопросы рекультивации отработанных карьеров с  частичной засыпкой выработанных пространств. Для этой цели разработан способ, сущность которого заключается в использовании энергии взрыва для выполаживания борта карьера и заполнении взорванной горной породой части выработанного пространства. В горном деле накоплен значительный опыт по взрыванию на выброс, что позволит реализовать предложенный способ для рекультивации. При этом рекомендуется бурение наклонных скважин под углом не более 300.

 Для практической реализации способа предварительно производятся расчеты по обоснованию параметров и технологии по следующей методике. Строятся характерные разрезы отработанного карьера через 50 м. Обосновывается рекомендуемый угол выполаживания откоса борта карьера, находится его глубина, с которой необходимо построить заданный угол для целей рекультивации. При этом учитывается, что объемы взорванных пород должны равняться объему пород, укладываемых в карьер после взрыва. Определяется расстояние от верхней бровки борта карьера до точки пересечения с рекомендуемым углом откоса борта карьера.

 Определяются верхний и нижний контуры карьера в плане после рекультивации. Производится расчет глубины скважин, расстояния между скважинами в ряду и между рядами, число рядов, величины перебура для каждой скважины, длины заряда и забойки. Обосновывается тип ВВ и схема взрывания.

Необходимыми параметрами, требующими теоретического обоснования являются высота укладываемого объема в выработанное пространство и расстояния от верхней бровки борта карьера до точки пересечения с рекомендуемым углом откоса борта карьера по обеим бортам.

 Для расчета высоты укладываемого объема в выработанное пространство (Н1), ширины по поверхности отбрасываемой части бортов (l) и (m) представим схему одного разреза (рисунок 4).

 Из рисунка 4 видно, что нам известны следующие параметры:

α -  угол откоса выполаживания, град; Н – глубина отработанного карьера, м; Д – длина заполняемого пространства, м; b -  ширина дна карьера, м; β – угол откоса левого борта, град; θ – угол откоса правого борта, град.

 По условию технологии способа засыпки выработанного пространства должна выполняться следующая система уравнений, т.е.

                        ,                                                              (11)

где - объемы соответственно отбрасываемой части призмы левого и правого бортов и укладываемый в выработанное пространство, м3; - коэффициент разрыхления; - высота соответственно укладываемого объема в выработанное пространство карьера и высота отбрасываемой части призмы бортов карьера, м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок 4 - Поперечный разрез карьера

 

Объемы   и  можно определить, как

   и ,                                                (12)

где и  - соответственно площади в разрезе отбрасываемой части левого, правого бортов и укладываемого объема в выработанное пространство, м2.

Ширина отбрасываемых частей взрывным способом  и  по поверхности определяются по формулам:

,                                                          (13)

.                                                  

Площади отбрасываемой части левого  и правого  бортов, укладываемого объема в выработанное пространство определяются по формулам:

 

                                                (14)

                                          

                          

 

 

                                                                                                                                                                                                                                                                        ,                                                                         (15)

где а – ширина карьера после заполнения выработанного пространства, которая определяется по формуле

                                                                                (16)

Высота укладываемого объема горных пород в выработанное пространство карьера, выполняющая условие  определяется по формуле

               (17)

Для достижения конечной цели в предложенном способе после взрыва производятся планировочные работы, а также работы по нанесению почвенного слоя требуемой мощности. Основным преимуществом предлагаемого способа является простота его осуществления и исключение необходимости в повторной разработке внешних отвалов и транспортирования пород в карьер.

Далее нами установлена эффективность интенсификации бульдозерного отвала при его селективном формировании. Для этой цели необходимо определить общую рекультивируемую площадь двухъярусного отвала S, которая в плане состоит из следующих площадей:

                         S=S1+S2+S3+S4,                                                           (18)

где S1 – площадь под откосами первого отвального яруса, м2;  S2 – площадь террасы  первого отвального яруса, м2; S3 – площадь под откосами второго отвального яруса,м2; S4 – площадь горизонтальной поверхности второго отвального яруса, м2.

Рекультивируемая площадь под откосами первого отвального яруса определяется по формуле

                       ,                             (19)

где h – высота первого отвального яруса, м; V – объем складируемых вскрышных пород в отвале, м3.

Рекультивированная площадь террасы первого отвального яруса определяется по формуле

                             .                                    (20)

 

 

Рисунок 5 - Площади рекультивируемых земель отвала

 

Рекультивированная площадь под откосами второго отвального яруса определяется по формуле

.                                         (21)

Рекультивированная горизонтальная поверхность отвала определяется по формуле

                                                              (22)

Используя формулы расчета рекультивируемых площадей и объемов складируемых вскрышных пород в отвал, нами установлена зависимость текущего коэффициента рекультивации () от календарного выхода объема вскрышных пород (V) (рисунок 6).  Как видно из рисунка при отсыпке 52 % объемов вскрышных пород в отвал текущий коэффициент рекультивации составляет 0,1, а при отсыпке 75 % объемов вскрышных пород – 0,46. При полной отсыпке отвала коэффициент рекультивации равен 1.

 

Рисунок 6 - Зависимость коэффициента рекультивации от календарного

выхода  вскрышных пород

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В диссертационной работе содержится научно обоснованная технология рекультивации нарушенных земель при открытой разработке поверхностных залежей, обеспечивающая решение важной научной задачи своевременного формирования антропогенного ландшафта с учетом рекультивационных работ.

Основные научные и практические  результаты сводятся к следующему:

1.     Произведен анализ и обобщение технологии открытых горных работ с целью совершенствования технологических схем своевременной рекультивации нарушенных земель  при разработке поверхностных залежей.

2.     Предложена технология селективного формирования бульдозерного внешнего отвала при открытой разработке поверхностных залежей, отличающаяся от известных принятым результирующим углом откоса отвала, опережающей отсыпкой периферийной части потенциально плодородными породами небольшой высотой отвальных ярусов с целью исключения выполаживания их откосов.

3.     Установлены технологические параметры рекультивируемого внешнего бульдозерного отвала, учитывающие раздельную отсыпку непригодных, потенциально плодородных пород и плодородного слоя почвы по отвальным ярусам.

4.     Разработана технология засыпки отработанных карьеров с выполаживанием верхней части откосов бортов карьера с использованием энергии взрыва на выброс и заполнением взорванной горной массой части выработанного пространства карьера.

5.     Обоснованы технологические параметры засыпки выработанного пространства карьера: высота укладываемого объема в выработанное пространство и расстояния от верхней бровки бортов карьеров до точки пересечения с рекомендуемым углом откоса борта карьера после его выполаживания.

6.     Установлена эффективность интенсификации рекультивации внешнего бульдозерного отвала при селективном размещении вскрышных пород по пригодности их для цели рекультивации.

7.     Предложенная технология селективного формирования бульдозерного отвала небольшой высоты с учетом своевременной рекультивации и обоснованные технологические параметры приняты для использования в проектной практике.

Оценка полноты решения поставленных задач. Поставленные задачи диссертационной работы, решены в полном объеме, полученные научные результаты приняты для использования в проектной практике освоения месторождений полезных ископаемых открытым способом.

Разработка рекомендаций по конкретному использованию результатов. Технология селективного формирования бульдозерных отвалов без выполаживания их откосов и засыпки выработанного пространства карьера предложена для внедрения при проектировании открытой разработки залежей поверхностного типа.

Оценка технико-экономической эффективности внедрения. Внедрение предлагаемой технологии рекультивации нарушенных земель при открытой разработке залежей поверхностного типа позволит улучшить экологическую ситуацию в районе добычи полезных ископаемых.

Оценка научного уровня выполненной работы в сравнении с лучшими достижениями в данной области. Разработанная технология рекультивации нарушенных земель при освоении поверхностных залежей открытым способом позволяет интенсифицировать восстановление нарушенных площадей в период эксплуатации месторождений.

 

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1. Бахмагамбетова Л.Б., Калыбеков Т. Селективное формирование внешних бульдозерных отвалов. Материалы конференции молодых ученых, посвященной 70-летию ВЛКСМ (сборник). Алма-Ата: 1989.- С. 120-122

2. Сабирова Л.Б. Рекультивация нарушенных земель при разработке  поверхностных залежей. Труды восьмой международной научно-технической конференции «Новое в безопасности жизнедеятельности» (охрана труда, экология,  валеология, защита человека в ЧС, токсикология, экономические, правовые и психологические аспекты БЖД, логистика). Ч 1.- Алматы: 2006.- С. 426-428

3. Сандибеков М.Н., Сабирова Л.Б. Способ рекультивации при разработке жильных месторождений открытым способом. - Алматы: Вестник КазНТУ № 1/1. 2007.- С. 224-230.

4. Букейханов Д.Г., Сандибеков М.Н., Сабирова Л.Б. Обоснование параметров селективного формирования двухъярусных бульдозерных отвалов.- Алматы: Вестник КазНТУ № 6. 2006.- С. 67-70

5. М.Н.Сандибеков, Л.Б.Сабирова Открытая разработка жильных месторождений неглубокого залегания с учетом рекультивации. Вторая Международная научно-практическая конференция, посвященная 15-летию независимости Республики Казахстан «Горное дело и металлургия в Казахстане. Состояние и перспективы» Алматы:2006 - Т.1- С. 176-180

6. Сабирова Л.Б. Рекультивация откосов при внешнем отвалообразовании на открытых разработках. Вторая Международная научно-практическая конференция, посвященная 15-летию независимости Республики Казахстан «Горное дело и металлургия в Казахстане. Состояние и перспективы» - Алматы:2006. - Т.1.- С. 201-203

7. Сандибеков М.Н., Сабирова Л.Б. Особенности рекультивации внешнего бульдозерного отвала на неглубоких карьерах. Международная конференция, посвященная 100-летию Аль-Машани. Алматы: 2007.

8. Сандибеков М.Н., Сабирова Л.Б. Обоснование направления рекультивации нарушенных земель при разработке месторождений поверхностного типа. - Алматы: Вестник КазНТУ № 3 (20). 2007.- С. 40-43

9. Сабирова Л.Б. Разработка жильных месторождений неглубокого залегания с учетом рекультивации. - Алматы: Вестник КазНТУ № 3 (20). 2007.- С. 186-189.

10. Букейханов Д.Г., Сандибеков М.Н., Сабирова Л.Б. Рекультивация нарушенных земель на неглубоких карьерах. Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр: Материалы Шестой международной конференции. Москва-Караганда, 17-21 сентября 2007г.-М.:РУДН, 2007.-С.461-463.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

түйін

Сабирова Ляйла Бахтияровна

 

Жер бетіне жақын жатқан шоғырларды ашық игеру кезіндегі бұзылған жерлерді рекультивациялау технологиясын негіздеу

 

Зерттеу тақырыбының өзектілігі. «қазақстан – 2030» бағдарламалық құжаты бойынша анықталған Қазақстан Республикасының 2030 жылға дейінгі экономикалық және әлеуметтік дамуы өндірістік процестерге жаңартылған технологияларды енгізу негізінде қарқынды іске асырылуы мүмкін. Пайдалы қазбаларды ашық әдіспен игеру саласында тау-кен жұмыстарын жүргізу барысында бұзылған жерлерді дер мезгілінде қалпына келтіру өте маңызды мәселе болып саналады.

Минеральды шикізат кенорындарын ашық әдіспен игеру пайдалы қазбаларды қазып алу үшін едәуір жер көлемдерін алумен байланысты. Ашық игеру нәтижесінде карьер шұңқырлары және сыртқы үйінділер түріндегі антропогендік ландшафттар пайда болады. Бұзылған жерлер қайта қалпына келтірілгенге дейін қоршаған табиғат ортасының атмосферасын, гидросферасын және литосферасын ластауыш көзі болып табылады.

Қалыптасатын карьерлер мен аршыма таужыныстарының үйінділері едәуір көлемдегі тау-кен массаларының тасымалдануы нәтижесінде қоршаған орта үшін көптеген проблемалар тудырады, яғни табиғи ландшафта түбірлі өзгерістер пайда болады. Республикамызда бұзылған жерлерді қайта қалпына келтіру қарқыны пайдалы қазба кенорындарын ашық әдіспен игеру кезінде бұзылған  жер мөлшеріне сай еместігін көрсетіп отыр.

Қазіргі уақытта топырақтың құнарлы қабатын қазып алудың, рекультивация талаптарын ескеріп үйінділерді жасаудың, бұзылған жерлерді қайта қалпына келтіруге жарамдылығы бойынша аршыма таужыныстарын сұрыптап қазып алудың әртүрлі технологиялық сұлбалары бар. Мұнда жер бетіне жақын жатқан шоғырларды кен-геологиялық және кентехникалық жағдайларды ескеріп игеру кезінде бұзылған жерлерді қайта қалпына келтірудің тиімділігін арттыру мәселелеріне қажетті көңіл бөлінбеуде. Осыған байланысты шамалы тереңдікте орналасқан шоғырларды ашық игеру процесінде бұзылған жерлерді қайта қалпына келтіру технологиясын негіздеуге бағытталған зерттеулер өте өзекті мәселе болып табылады. Сондықтан жер бетіне жақын жатқан шоғырларды ашық игеру кезінде бұзылған жерлерді қайта қалпына келтіру технологиясын негіздеуді аршыма таужыныстарын үйіндіде рекультивацияға жарамдылығына сәйкес мақсатты түрде орналастыру арқылы зерттеулерді жүргізудің қажеттілігі туады.

 

Зерттеу нысаны жер бетіне жақын орналасқан шоғырларды қазып алатын карьерлер.

Жұмыстың мақсаты жер бетіне жақын жатқан шоғырларды ашық игеру кезінде аршыма таужыныстарын үйінді қабаттарына сұрыптап қоймалау арқылы бұзылған жерлерді қайта қалпына келтіру технологиясын негіздеу.

Жұмыстың негізгі идеясы жарамсыз және құнарлы таужыныстарды үйіндіге биіктігі шамалы қабаттармен үйіндінің шеткі белдемінен ортасына қарай бағытта сұрыптап орналастыру.

 

Зерттеу міндеттері:

·    ашық кен қазу жұмыстары кезінде жерді тиімді пайдалану және бұзылған жерлерді қайта қалпына келтірудің теориясы мен тәжірбиесінің қазіргі жағдайына талдау жүргізу

·жер бетіне жақын орналасқан шоғырларды ашық игеру кезінде бұзылған жерлерді қайта қалпына келтірудің технологиялық схемасын жасау

·    сыртқы бульдозерлік үйінділерді техникалық қалпына келтірудің оңтайлы параметрлерін негіздеу

·    терең емес күрт құлама шоғырларды ашық игеру кезінде карьердегі қазылған кеңістікті қалпына келтірудің технологиялық схемасын жасау.

·    сыртқы бульдозерлік үйінділерді қайта қалпына келтіру қарқынының тиімділігін анықтау.

Зерттеу әдістері. Жұмысты орындау кезінде: жүйелі талдау, жер бетіне жақын жатқан шоғырларды ашық игеру тәжірибесін және әдеби көздерді талдау, бульдозерлік үйінділерді жасау кезінде әртүрлі тау жыныстарын орналастыру заңдылықтарын анықтауға жүйелі амалдар пайдаланылды. 

Қорғауға шығарылатын негізгі ғылыми қағидалар мен нәтижелер.

·    Тереңдігі шамалы карьерлерде сыртқы бульдозерлік үйінділерді қайта қалпына келтірудің тиімділігін арттыру потенциальды құнарлы таужыныстар мен топырақтың құнарлы қабатын үйіндінің шеткі бөлігінде биіктігі шамалы үйінділік қабаттармен ілгерілей сұрыптап қоймалағанда үйінді беткейінің нәтижелілік бұрышы 18º артық емес кезінде қамтамасыз етіледі.

·    Бульдозерлік үйінділерді сұрыптап қалыптастырудың технологиялық схемасын оңтайлы параметрлерін негіздеу үйіндінің және үйінділік қабаттардың параметрлерін, бірінші үйінділік қабаттың террасасының енін және үйінді беткейінің нәтижелік бұрышын ескере отырып жүргізілуі тиісті.

·    Тереңдігі шамалы карьерлерде қазылған кеңістікті қалпына келтіру карьер борттарынан таужыныстарды жарылыс энергиясын пайдаланып жылжытуды және карьер түбін белгілі тереңдікке дейін толтыруды енгізуі қажет.

Жұмыстың ғылыми жаңалығы  

жер бетіне жақын кенорындарын ашық игеру кезінде бұзылған жерлерді қалпына келтіру мерзімін қысқартуға мүмкіндік беретін үйіндінің шеткі бөлігінде құнарлы  таужыныстарды сұрыптап орналастырудың технологиялық схемасы негізделеді.

·    Жер бетіне жақын жатқан шоғырларды игеру кезінде үйіндіні сұрыптап қоймалау схемасының парамерлері негізделді, ол белгілілерден үйінділік қабаттардағы тегістеу жұмыстарын жою мақсатында үйінділік қабаттардың шамалы биіктігімен ерекшеленеді.

·    Жарылыс энергиясын пайдаланып белгілі бір тереңдікке дейін карьердің қазылған кеңістігін толтырмалаудың оңтайлы параметрлерін анықтау әдістемесі жасалды.

·    Бульдозерлік үйіндіні сұрыптап қалыптастыру кезіндегі рекультивациялауды қарқындатудың заңдылығы анықталды.

Негізгі конструктивті, технологиялық және техникалық-эксплуатациялық сипаттамалары.

Жер бетіне жақын жатқан кенорнын игеру кезінде сыртқы үйіндіні рекультивация талаптарына сай биіктігі шамалы қабаттармен сұрыптап қоймалау технологиясы ұсынылды. Мұнда таужыныстар рекультивацияға жарамдылығына сәйкес үйінді денесінде ілгерілей сұрыптап қоймаланады, үйінділік қабаттарында беткейді тегістеу жұмыстары жойылады. Сыртқы бульдозерлік үйінділерді ұсынылған технология бойынша рекультивациялау кезінде ағымдағы рекультивация коэффициентінің мәні кенорнын игеру мерзімі аяқталғанда бірге тең болады.

Ендіру дәрежесі. жер бетіне жақын жатқан шоғырларды игеру кезінде бульдозерлік үйінділерді сұрыптап қоймалау технологиясы және үйіндінің технологиялық парамертлерін анықтау «Варваринское» кенорнында алтынды-мыс кен қорларының негізінде, ашық кен қазу жұмыстарының шекарасын кеңейту жобасында пайдалануға қабылданды.

Өндіріске ендіруге ұсыныс немесе ғылыми-зерттеу жұмыстарын ендіру қорытындысы. Бульдозерлік үйінділерді беткейлерін тегістеусіз сұрыптап қоймалау және карьер деп қазылған кеңістікті толтырмалау технологиясы жер бетіне жақын жатқан шоғырларды ашық игеруді жобалау кезінде ендіру ұсынылды.

         Қолдану саласы. Тау-кен өнеркәсібінде жер бетіне жатқан шоғырларды ашық әдіспен игеру.

         Экономикалық тиімділігі немесе жұмыстың маңыздылығы. Орындалған зерттеулер нәтижесінде жер бетіне жақын жатқан шоғырларды игеру кезіндегі бұзылған жерлерді рекультивациялау технологиясы жан-жақты шешілді де, ол кенорындарын игеруді жобалау практикасына қабылданды.

         зерттеу нысанының дамуы туралы алдын ала болжау. Жер бетіне жақын жатқан кенорындарды ашық әдіспен игеру кезінде бұзылған жерлерді рекультивациялауды зерттеу жұмыстары көп қабатты үйінділерді сұрыптап қоймалау және олардың пішіндері әртүрлі кездегі жағдайында дамиды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SUMMARY

Sabirova Lyayla Bakhtiyarovna

 

Substantiation of recultivation technology of damaged lands with open developing of nearby land deposits

 

Theme urgency of a research.  The economic and social development of the Republic of Kazakhstan by 2030, determined according to the program document “Kazakhstan - 2030”, possible to carry out based on the intensive introduction of the newest technologies into the production processes. In the region of development of the minerals by open method, the timely restoration of damaged in the process of performing mining work is very important task.  The development with open method of deposits of the mineral raw material is connected throated the significant volumes of the earth for the development of minerals. Because of open mining, the anthropogenic landscapes are appeared in the form of quarry funnels and external refuse. Before the restoration of the damaged lands, they are the source of the pollution of natural environment, atmosphere, hydrosphere and lithosphere.

The appearing quarries and dumps of the stripping rocks because of the transport of a significant volume of mining masses generate many problems for the environment. The restoration intensity of the damaged lands in the Republic shows nonconformity to the sizes of the damaged lands with developing the layers of minerals by the open method. At present there are different flow charts of development of the fertile layer of soil, organization of refuse taking into account the requirements of recultivation, sorting (selective) development of stripping rocks for the fitness of the damaged land restoration.

Here with development of the adjacent to the earth deposits taking into account mining geological and mine-engineering requirements insufficiently it’s given attention to the problems of an increase in the effectiveness in the restoration of the damaged lands. Therefore the researches, directed toward the substantiation of the technology of the restoration of the damaged lands in the process of the open development of deposits at the comparative depth, it is very urgent problem. Therefore, it appears the necessity for conducting of studies by means of the goal-directed arrangement of stripping rocks in the refuse in accordance with the fitness for the recultivation for the substantiation of the restoration technology of the damaged lands with open development of adjacent to the earth deposits. 

Research subject - quarries for developing the adjacent to the earth deposits.

Purpose of the work - technology substantiation of the restoration of the damaged lands with the development of the adjacent to the earth deposits by means of the sorting (selective) storing of stripping rocks into the layers of refuse.

Basic idea of the work - sorting (selective) arrangement of unfit and fertile rocks by the layers of comparative height in the direction of the middle of the extreme zone of refuse.

Tasks of the research:

- The effective use of the earth with open pit mining operations and conducting analysis to the contemporary state of theory and practice of the restoration of the damaged lands

 - The creation of the technological restoring circuit of the damaged lands with open development of the deposits adjacent to the earth

- The substantiation of the optimum parameters of the technical restoration of the external bulldozer refuses

 - The creation of the technological restoring circuit of the developed quarry space with open development of the shallow sharply falling deposits

 - The determination of the effectiveness and intensity of restoration of the external bulldozer refuses.

 

Methods of the research. For the fulfillment of works there are used the following: analysis, the practice analysis of open development of the adjacent to the earth deposits and literary sources, system methods for determining regularities the arrangement of different rocks at creation of bulldozer refuses.

 

Basic scientific conditions and results, submitted for protection.

 - In the quarries with the comparative depth an increase of  effectiveness in the restoration of the external bulldozer refuses is ensured with the successful angle of the slope of refuse no more than 18° at sorting storing of potentially fertile rocks and fertile layer of the soil to the extreme part of the refuse, in front of the layers of refuse of comparative height.

- the substantiation of the optimum parameters of the flow chart of the sorting restoration of bulldozer refuses must be carried out taking into account the parameters of refuse and layers of refuse, width of the terrace of the first layer of refuse and successful angle of the slope of refuse.

- the restoration of the developed space in the quarries with the comparative depth requires the introduction of the shift of new rocks from onboard of quarry with the use of explosive energy and filling the bottom of quarry to the specific depth.

Scientific novelty of the work

The flow chart of the sorting arrangement of fertile rocks in the extreme part of the refuse during the open mining of the deposits adjacent to the earth are substantiated, which gives possibility for shortening the period of the restoration of the damaged lands.

- The parameters of the sorting storing of refuse with development of the deposits adjacent to the earth are substantiated; it differs in terms of the comparative height of dump layers for the purpose of work liquidation on

leveling off.

- The determination procedure of optimum parameters of the developed space of quarry filling to the specific depth with the use of explosive energy is developed.

 - The intensification regularities of recultivation with the sorting forming bulldozer refuses are determined.

Basic design, technological, technical, and operational characteristics.

The technology of sorting storing of external refuse in accordance with recultivation conditions by the layers of comparative height with development  of the deposit  adjacent to the earth are proposed. Here the rocks in accordance with the fitness for the recultivation in the refuse are stored sorting; works on the slope leveling off the layers of refuse are liquidated. With the recultivation on proposed technology of external bulldozer refuses the value of the current coefficient of recultivation during the completion of the period of development of deposit equals to one.

Degree of introduction. With development of the adjacent to the earth deposits the technology of the sorting storing of bulldozer refuses and the determination of the technological parameters of refuse are accepted for the operation based on gold-copper deposits “Varvarinskoe” deposits, in the project of the boundary expansion of open mining works.

Proposal about the introduction in production or conclusion about the introduction of scientific research works. The introduction of the sorting storing of bulldozer refuses without the leveling off their slopes and the technology of the filling of the developed space of quarry is proposed with the design of the open development of the deposits adjacent to the earth.

 

Field of application. Development by the open method of the adjacent to the earth deposits in the mining industry.

 

Economic effectiveness or work significance. As a result-conducted research,  the recultivation technology of the damaged lands with development of the adjacent to the earth deposits is versatile developed, it was accepted in practice of the design of deposit development.

 

Preliminary forecast of the test subject development.

Research works on recultivation of the damaged lands with development of the deposits adjacent to the earth will find their development in the sorting storing of multilayer refuses and in the case of the variety of their forms.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подписано в печать 30.05.2008. формат 60х84 1/16.

Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,5. тираж 100 эк. Заказ №

 

Отпечатано в ТОО «Издательство LEM»

г.Алматы, ул. Байтурсынова, 78а, тел. 242-82-33