У даній статті розглянуті технологічні рішення щодо раціонального використання породи як ресурсу в умовах шахти «Україна». Масштаби використання порід і відходів, які одночасно видобуваються, поки що незначні і знаходяться в межах 3-10%. Доведено, що одним з головних напрямків зниження шкідливого впливу джерел забруднення на НПС є залишення породи в шахті.
Раціональне використання і охорона надр розглядаються як науково обґрунтоване використання земної кори, мінеральних ресурсів літосфери і гідросфери.
Комплексна розробка родовищ передбачає не тільки отримання цільової корисної копалини, але й тих корисних компонентів, які можуть знаходитись в складі вміщуючих порід. Всі корисні компоненти мають освоюватись сукупно шляхом селективного, роздільного видобування, відправлення споживачу або ж тимчасовим складуванням в спеціальні відвали. Для вугільних родовищ характерною є наявність таких корисних компонентів, як вода, метан, порода, колчедан, сірка, германій та ін.
Комплексне використання сировини передбачає як вилучення всіх компонентів, так і використання самої агрегатно-мінеральної основи корисних копалин, відходів виробництва, тобто перетворення їх в корисну продукцію.
Усі роботи із проведенням основних і допоміжних виробіток пов'язані з одержанням великої кількості «порожньої» породи, що доводиться витягати з надр на поверхню, складати і зберігати там тривалий час. Великі обсяги породи, які складаються у відвали, є джерелом забруднення й порушення навколишнього природного середовища.
Досвід роботи гірничодобувної промисловості країни свідчить, що масштаби використання порід і відходів, які одночасно видобуваються, поки що незначні і по більшості їх груп знаходяться в межах 3-10%. В той же час гірничі відвали уміщуючих порід, відходи збагачувальних фабрик можуть бути сировиною для виготовлення будівельних матеріалів, використовуватись як закладочні засоби в підземних гірничих виробках, в автодорожньому і залізничному будівництві, при рекультивації земель.
Одним з головних напрямків зниження шкідливого впливу джерел забруднення на НПС є залишення породи в шахті. У цьому випадку "порожня" порода використовується як матеріал для зведення штучних споруджень з метою керування покрівлею в очисних вибоях й охорони підготовчих виробіток при розробці вугільних шарів.
Підземний видобуток корисних копалин системами із закладкою виробленого простору передбачає виконання
ряду технологічних операцій по виїмці корисної копалини й закладці "порожніх"
порід або інших закладних матеріалів у порожнечі, що утворилися. Ці
операції певним чином сполучені в часі й просторі й характеризуються
строгою послідовністю, що може визначатися характером розв'язуваних
при цьому завдань. До них варто віднести:
- закладку (повну або часткову) виробленого простору очисних вибоїв, як міру захисту об'єктів на поверхні;
- зведення бутових смуг, для охорони пластових підготовчих виробіток;
- закладка виробленого простору як спосіб удосконалювання технології видобутку в особливо складних гірничо-геологічних умовах;
- утилізація породи в виробітках, які погашають.
Проаналізувавши гірничо-геологічні умови на шахті "Україна" (м. Українськ Донецької області), доходимо наступного висновку: в умовах шахти більш доцільною та раціональною є повна пневматична закладка відпрацьованого простору для припинення деформації поверхні, та зменшення шкідливого впливу на НПС.
Управління гірничим тиском повною пневматичною закладкою виробленого
простору в лаві на пологому пласті можна прослідкувати за наступною
схемою (рис. 1)[1].
Обладнання, що використовується:1 – конвеєр для транспортування
закладального матеріалу до пневмозакладальної машини; 2 – пневмозакладальна машина;
3 – діючий трубопровід; 4 – трубопровід, який монтується для викладки наступної смуги;
5 – закладальний масив; 6 – комбайн; 7 – конвеєр лави; 8 – конвеєр на транспортному штреку;
9 – транспортний штрек; 10 – вентиляційний штрек; 11 – обшивка з дошок.
Використання системи із закладкою виробленого простору забезпечить зменшення або часткове виключення зсування порід і збереження земної поверхні від зрушень. Оптимальним є при цьому використання як вторинний природний ресурс, закладний матеріал порід, які є відходами (пусті вміщуючи породи) і які мали складатись у відвал. Утилізація останніх також доцільна з метою скорочення земельної площі, яка відводиться під відвал. При цьому потрібно враховувати, що забруднення атмосфери і водного середовища прямо залежить від обсягу відвалу.
На гістограмі показано кількість породи, яка дістається з надр ш. "Україна", використовується і
складається в породний відвал по роках( рис. 2).
Рис. 1 - Схема управління гірничим тиском
На представленому рисунку ми спрогнозували подальші тенденції видобутку породи її використання, та складання у породний відвал і отримали залежності, що описують діяльність шахти в майбутньому, відповідно:
Аналіз отриманих даних і рівняння залежності (1), дозволяє зробити висновок, що видобуток породи з кожним роком буде зростати. І, отже, дану породу потрібно утилізувати чи складувати у породний відвал.
Частину породи, що видобувається, шахта використовує для закладки виробленого простору. Вплив діяльності шахти на надра зменшується. Залежність (2), указує, що породу майже не використовують. Велика кількість породи буде складатися у породний відвал.
Прогнозована ситуація по складанню породи у породний відвал описується рівнянням (3). Змінення Qс характеризується подальшим зростанням. Отже, будуть збільшуватися і займані ним родючі землі.
Розрахуємо коефіцієнт використання породи на ш. "Україна" по формулі:
У 2005 році коефіцієнт використання породи, дорівнює 0,33, у 2006 – 0,06, у 2007 – 0. Коефіцієнт використання породи повинен наближатися до 1. Таким чином, потрібно впроваджувати технологічні рішення по утилізації породи, за рахунок закладання у виробленому просторі, тим самим знизивши показники по забрудненню і порушенню природного середовища.
Комплексне використання сировини потрібно розглядати як універсальний принцип безвідходного виробництва, реалізація якого на сьогодні особливо актуальна.
Залишення породи в шахті, закладка відпрацьованого простору з використанням відвальних порід і відходів збагачення, рекультивація породних відвалів і скорочення обсягів порушення земель є також основним напрямком і способом здійснення мало- або безвідходної технології вугільного виробництва.
Безвідхідна технологія є практичним застосуванням знань, методів і засобів з метою забезпечення в рамках потреб людини найраціональнішого використання природних ресурсів і енергії та захисту навколишнього середовища.
Під безвідхідною технологією слід розуміти принцип функціонування виробництва регіону, галузі, при якому раціонально використовувати всі компоненти сировини і енергію, і одночасного збереження екологічної рівноваги [2].
1. Макарова Т. В., Артамонов В. М. Обгрунтування використання технології закладки виробленого простору для запобігання зрушення поверхні // Тези V Міжнародної наукової конференції студентів, магістрів та аспірантів «Сучасні проблеми екології та геотехнологій», 19 – 22 березня 2008 року. – Житомир: ЖДТУ, 2008. – с 20 – 21.
2. Бакка М. Т., Гуменюк І. Л., Редчиць В. С. Екологія гірничого виробництва: Навчальний посібник. – Житомир: ЖДТУ, 2004. – 207с.