УДК 622.69
ТРАНСПОРТ ПОРОДЫ НА ОТВАЛ: ЗАДАЧИ, ПУТИ РЕШЕНИЯ
О. А. Кущ, канд. геол.-минер. наук (ПО "Укруглегеология"),
В Украинском Донбассе находится более тысячи отвалов, на которых заскладировано свыше 1 млрд. т породных масс, а занимаемая ими площадь дефицитных плодородных земель исчисляется тысячами гектаров. Кроме того, все отвалы - потенциальные и основные источники загрязнения водного и воздушного бассейнов. Ежегодно в атмосферу выбрасываются ядовитые продукты горения и пыль минеральных частиц, а это приводит к заболеваниям населения, [1]. К тому же на отсьпку и содержание отвалов, профилактику их самовозгорания, разработку и транспортировку отвальных масс необходимы значительные финансовые, технические и материальные ресурси угледобывающих предприятий.
Вместе с тем породные отвалы - это источники многих полезных для народного хозяйства материалов и веществ, а некоторые из них (горящие отвалы, которых около 60% общего количества) - источники неиспользованной дополнительной тепловой знергии. В этой связи большое значение приобретают вопросы всесторонних исследований различных этапов, способов и средств отсыпки, содержания й разработки породных отвалов в целях создания новых технологий по рациональному использованию природных и материальных ресурсов, расходуемых на содержание и эксплуатацию отвалов.
В настоящее время глобальных программ утилизации отвалов не существует. В единичных случаях породные массы применяются в незначительных объемах (менее 0,5% ежегодного поступления пород в отвалы) в основном для строительных и дорожных нужд, реже - для закладки выработанного пространства закрывающихся шахт, нежилой застройки после разравнивания терриконов и для перепланировки других (действующих) отвалов, что недостаточно для решения экологических и экономических проблем в регионе и в народном хозяйстве.
Все это указывает на необходимость принятия неотложных радикальних мер по оздоровлению экологической обстановки в Донбассе путем значительного уменьшения влияния отвалов (как действующих, так и отработанных) на экологию края за счет внедрения новых прогрессивных технологий отсыпки и разработки отвалов, транспорта и использования породных масс. Основой таких технологий является транспорт породы на отвалы и из них, а также уровень его автоматизации и экологическая безопасность. В то же время на схему и способы транспортирования большое влияние оказывают: объем и характеристика перемещаемых масс и самих отвалов, дальность транспортирования, рельеф местности, близость населенных пунктов, наличие естественных и искусственных водоемов.
Проблема транспортирования породных масс является комплексной, от уровня технического решения которой во многом зависит зффективность работы породного комплекса и шахты. Эта проблема с каждым годом становится более актуальной, что объясняется не снижающимися абсолютным и относительным количествами выдаваемой породы на поверхность действующих шахт.
Тенденция дальнейшего роста получаемой в шахтах породы будет иметь место в связи с увеличением глубины разработки угольных пластов. Статистические данные показывают [2, З], что выдача породы из шахт Донбасса продолжает оставаться высокой (более 300 т на 1000 т угля). Из всей получаемой в шахте породы на поверхность доставляется 72,6% и только 27,4% размещается под землей. При этом шахтная порода составляет примерно 80-85% от всего объема породы, размещаемой в отвалах, а отходы от обогащения угля - 15-20%.
Технологические схемы транспорта определяются типами породных отвалов. На шахтах Донбасса для доставки породы на отвалы в большинстве случаев применяются следующие виды транспорта: концевая канатная доставка на терриконы - 91,4% от общего числа действующих отвалов; подвесные канатные дороги на конусные и хребтовые отвалы - 4,5%; автомобильный транспорт на плоские отвалы - 3% и менее; железнодорожный (совместно с автомобильным) - 0,6%; гидротранспорт на конические, секторные и плоские намывные отвалы, расположенные в основном в низинах и оврагах,- 0,5%, [З].
Несмотря на незначительное применение гидротранспорта, он весьма перспективен и может стать основой для экологически чистых високоэффективных технологических процессов доставки породы на действующие отвалы и из них до потребителей при ликвидации терриконов. Один из вариантов одноступенчатых технологических схем гидротранспортирования породы центробежными насосами на действующий отвал, отстоящий от промплощадки шахты на 3 км, приведен на рис. 1.
Рисунок 1 - Технологическая схема гидротранспорта породы на отвал
В рассматриваемую технологическую цепь входят следующие основные звенья: накопительные емкости 1 с дозаторами 2, промежуточный конвейер 3 для доставки породы к месту предварительной обработки, железоотделитель 5, дробильное отделение 4 с колосниковым грохотом (на схеме не показан), пропускающим куски крупностью менее 100 мм непосредственно в наклонные желоба 6 безнапорного транспорта. В желобах порода смешивается с водой, подведенной по трубопроводу 15 от насоса 14 оборотной воды через регулировочную задвижку І8. Куски болем 100 мм поступают в дробилку 4. Дробленая порода попадает на те же наклонные желоба 6, где образуется гидросмесь расчетной консистенции (обычно Т:Ж от 1:8 до 1:10 по объему) и направляется в пульпосборник 7 гидротранспортной установки, состоящей из углесоса 8, всасывающего устройства 9, транспортного трубопровода 10, заливочного устройства (гидроэлеватора) 11 и регулировочных задвижек 16 и 17. Поступившая в пульпосборник гидросмесь накапливается в нем и периодически удаляется по трубопроводу 10 к гидроциклону 12, где происходит разделение твердой и жидкой фаз. Твердая складируется на отвале, а выделенная в гидроциклоне и дренажная вода из отвала поступает в водосборник 13 насоса 14 оборотного водоснабжения, подающего воду в наклонные желоба 6 для смыва породы в пульпосборник 7 гидротранспортной установки.
Особенностью схемы является ее замкнутость по несущей среде, что отвечает требованиям экологической безопасности, и универсальность применения как для транспортирования породы на отвал, так и в обратном направлении, поменяв местами узел пульпоподготовки и пункт доставки. Кроме того, поточность й непрерывность самого технологического процесса гидротранспорта создают предпосылки для полной его автоматизации.
В качестве технических средств автоматизации гидротранспортной установки рекомендуется использовать серийную аппаратуру типа АУУ, насоса оборотной воды - аппаратуру АВО-3, [4]. Для контроля технологических параметров обьектов комплекса применимы серийные реле типа РКУ. 1М (контроль уровней в технологических емкостях), датчики контроля работы горных машин типа Д30.11, а также реле времени РВИ. 1М (формирование временных уставок задержки на отключение приводных двигателей насосов, дробилки, транспортного конвейера).
Таким образом, перспективность гидротранспорта породы на отвал обусловлена: большой пропускной способностью по сравнению со всеми существующими видами транспорта; замкнутостью системы по технологической воде как несущей среде; простотой стыковки с другими технологическими процессами и видами транспорта; повышенным коэффициентом готовности транпортной системы (порядка 0.98); простотой схем прокладки технологических транспортных трубопроводов и высокой степенью приспосабливаемости их к рельефу; небольшими площадями земельных отводов под прокладку и эксплуатацию трубопроводов; использованием системы при изменении направлениягрузопотоков; возможностью полной автоматизации процесса транспортирования. Наличие в приведенной схеме гидротранспорта стандартного технологического оборудования, средств управления и контроля параметров позволяет считать данную схему типовой.
Литература
1. Панов В. С., Костенко В. Л. Особенности техногенного минералообразования в Донецком бассейне //
Минералогический сб. Львовского ун-та им. Франко. - 1993. - № 46. - Вып. 1.
2. Желтоноженко Ю. В., Тарасенко Ю. В. Организация и пути совершенствования породного хозяйства угольных шахт Донбасса. -
Донецк.: Донбасс, 1968.
3. Комплексная механизация и автоматизация производственных процессов на поверхности угольных шахт // З. С. Лурье, В. Н. Соколов,
С. М. Каждан, Э. Я. Нейенбург. - М.: Недра, 1977.
4. Основы управления гидроэнерготранспортными системами угольных шахт / В. И. Груба,
Ф. А. Папаяни, Э. К. Никулин, А. С. Оголобченко. - Донецк: Донбасс, 1993.
Журнал Уголь Украины, 1999 г., № 7, стр. 31-34.
Авторы: О. А. Кущ, канд. геол.-минер. наук (ПО "Укруглегеология"),
Э. К. Никулин, А. С. Оголобченко,
кандидаты техн. наук, Л. Э. Володина, инж. (ДонГТУ).