Портал магистров ДонНТУ

ДонНТУ

Папуна Наталья Валериевна

Тема выпускной работы:

«Переработка терриконов методом агломерации»

E-mail: Natalya_Papuna@mail.ru

Электронная библиотека

ФОРМИРОВАНИЕ АНТРОПОГЕННЫХ ТЕРРИКОНОВЫХ ЛАНДШАФТОВ

Экологическая безопасность терриконовых ландшафтов Донбасса/М.Ф.Смирный, Л.Г.Зубова, А.Р. Зубов и др//Восточноукраинский национальный университет им. В.Даля. – Луганск: Изд-во ВНУ им. В. Даля, 2006. – 232 с.

Естественные ландшафты Донбасса – сложные природные комплексы, в которых все природные компоненты взаимоприспособлены друг к другу. Изменение хотя бы одного из них ведет к нарушению экологического равновесия и вызывает реакцию, направленную либо на ликвидацию этого изменения, либо на перестройку самого ландшафта. Так возникают антропогенные ландшафты – измененные или искусственно созданные человеком на природной основе.

Различают следующие классы антропогенных ландшафтов: сельскохозяйственные, промышленные, линейно-дорожные, лесные, водные, рекреационные, селитебные, беллигеративные. Все они, согласно классификации Ф.Н. Милькова. делятся на подклассы или на типы. Например, промышленный класс антропогенных ландшафтов представлен следующими типами: карьерный, отвальный, промышленный карст, терриконовый и т.д.

При разработке угольных месторождений подземным способом наряду с добычей угля на поверхность из шахт выдается порода, получаемая при проведении подготовительных, а также очистных выработок. Периодически в отвалы направляются шлам и ил от очистки капитальных выработок и водосборников, а также порода от работ по восстановлению аварийных выработок. В отвалы шахт направляются также отходы обогащения. Количество выдаваемой из шахт породы зависит от горно-геологических условий залегания угольных пластов (мощности, угла падения, наличия геологических нарушений, сближенности пластов), способов их разработки (взрывным способом, отбойными молотками или комбайнами) и систем разработки. Количество породы, извлекаемой углеобогатительными фабриками, колеблется в широких пределах и зависит от зольности угля, а также от глубины обогащения. При обогащении малозольных коксовых углей отходы составляют 5-15%.

На угольных шахтах порода складируется в отвалы разных типов: рельсовые терриконики, канатные отвалы, автомобильные и железнодорожные отвалы; отвалы, образуемые ленточными конвейерами, и гидроотвалы.

Самыми распространенными являются рельсовые терриконики с однопутевой и двухпутевой доставкой породы в вагонетках или скипах. Отличительной особенностью рельсовых террикоников является доставка породы в вагонетках и скипах и разгрузка их на вершине с самотечным движением отвальной массы по поверхности отвала.

В настоящее время 74,3% шахтных отвалов Донбасса представлены рельсовыми террикониками с отсыпкой породы в форме конуса высотой до 50-100 и более метров, и каждый из них занимает площадь от 2 до 10 га, чаще всего ценных городских земель, поскольку 80% всех террикоников региона расположены в городах и поселках. В каждом терриконике содержится в среднем 1144 тыс. м³ отвальной массы.

В.И. Бакланов, исходя из эндогенных и экзогенных факторов их образования (в качестве эндогенных факторов выступают геологические условия, экзогенных – выветривание отвальной породы на поверхности земли), все терриконики Донбасса делит на 4 группы.

1 группа. Терриконики, образованные из породы при проходке стволов и полевых штреков. Состоят они из неметаморфизированных или слабометаморфизированных осадочных пород без примеси горючих включении или с малым количеством их. Порода измельченная или малопрочная и быстро измельчается. Эти терриконики имеют малые размеры (высота их 10-25 м). не горят и составляют 2% от количества всех террикоников. Зарастание начинается через 10-12 лет после отсыпки. Порода нетоксична или слаботоксична.

2 группа. Терриконики из отвальных пород шахт неантрацитовых углей. Состоят из умеренно метаморфизированного глинистого сланца малой прочности, отличающегося низкой морозостойкостью, высокой пористостью и сравнительно быстрым выветриванием. Рухляк имеет пластинчатую или чешуйчатую форму, что способствует образованию сильноувлажненной прослойки породы на глубине 0,8-5 м. возможны явления оползневого характера. На вершине терриконика в результате сегрегации скапливается большое количество измельченной породы. Горение на вершине терриконика медленное и длительное (15-35 лет). Угля в породе 5-10 %. В расщелинах и пустотах породы накапливаются значительные запасы солей серной и соляной кислот, которые во время дождей частично растворяются стоковыми водами и разносятся по всей поверхности терриконика, довольно равномерно подкисляя породу. Кислотность рН 2,3-3,5. а на отдельных участках – до 0,6. Концентрация подвижной формы алюминия 10-30 мг на 100 г, изредка 80 мг на 100 г породы или 9 мг-экв. При затухании очагов горения раскисление породы и вымывание легкорастворимых солей происходит за 3-5 лет. начинаются массовое зарастание терриконика травянистой растительностью и почвообразовательный процесс. Террикоников 2 группы около 73% от общего числа в Донбассе.

3 группа. Терриконики шахт, добывающих антрацитовые угли, состоят из сильно метаморфизированного прочного монолитного глинистого сланца. При разработке и выветривании порода разрушается на обломки неправильной формы, морозостойкие с низкой пористостью. При отсыпке обломки породы укладываются рыхло, поверхность терриконика не заплывает. Продукты горения с очагов горения не разносятся по поверхности стоковыми водами, а фильтруются в глубь породы. Содержание угля в породе достигает 15%. возгорание происходит медленно, однако интенсивнее, и заканчивается быстрее (10-25 лет). Порода выветривается медленно, мелкозем накапливается в лечение-длительного времени, кислотность неравномерная. В очагах горения рН достигает 1,5-2,5, а рядом с очагами рН 4-6,5. Оползневые явления очень редки, зарастание поверхности травянистой растительностью задерживается вследствие низкого содержания мелкозема и малой влагоемкости породы. Терриконы 3 группы составляют более 20% к общему количеству.

4 группа. Терриконики обогатительных фабрик.

Изложенная выше классификация имеет, на наш взгляд ряд недостатков.

1.Недопустимо характеризовать содержащуюся в отвалах породу термином «глинистый сланец», так как в составе породы присутствуют аргиллиты (глинистые сланцы), алевролиты (песчанистые сланцы), песчаники, известняки, угли.

2.Нельзя объединять в одну группу «терриконики из отвальных пород шахт неантрацитовых углей» отвалы, сложенные из слабо метаморфизированных и средне метаморфизированных осадочных пород, так как они резко отличаются по литологическому составу и содержанию общей и сульфидной серы, и, соответственно, в них с разной скоростью протекают процессы физического и химического выветривания.

3.В классификации не отражено влияние высоты отвалов на их возгорание.