Авторы: К. т. н., доц.кафедры ВМиП Прокопенко Е. В., д-р техн. наук, проф. Борщевский С. В., студ. Рясков Дмитрий, г. Донецк, Украина
Источник: Материалы Международой научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, организованной кафедрой Строительства шахт и подземных сооружений
В настоящее время внимание промышленности, как в дальнем, так и в ближнем зарубежье вновь обращается к породным отвалам угольных шахт, т.к. отвальные породы могут представлять интерес в качестве источника вторичного минерального сырья. Широкий спектр различных химических соединений и элементов, включающих германий и редкоземельные, а так же глинозём для производства бокситов, железная руда и непосредственно уголь при высокой доступности, низкой цене и практически неограниченных объёмах исходного сырья - породы, делает перспективным указанное техническое направление, тем более что на территории Донбасса насчитывается более 450 отвалов угольной промышленности (шахт и обогатительных фабрик), а общий объем складированных в отвалах пород (углеотходов) оценивается в 273 млн. м3.
Технология формирования породного отвала предусмотрена с выполнением мероприятий по предупреждению самовозгорания отвальной массы. При формировании ярусов учитываются следующие факторы: время работы шахты, максимальная высота отвала. Количество ярусов проектируемого породного отвала формирует сама шахта с учетом того, что максимальная высота отвала должна быть 100 м. Данная технология формирования породного отвала предполагает проектное наращивание отдельного яруса в случае, если предусмотрены все технологические мероприятия, что не всегда выполняется при отсыпке пород на отвал. В основном это связано с тем, что породы в отвал отсыпаются в различных соотношениях литологических разностей, которые определить или прогнозировать достаточно сложно. Проектирование отвалообразования необходимо осуществлять с учетом всех возможных факторов и особенностей вскрышного массива месторождения, состояния основания, которые могут оказать влияние на устойчивость отвала, степень его воздействия на окружающую среду. Формирование отвала должно осуществляться с учетом его последующей рекультивации при непрерывном геомеханическом контроле устойчивости, несущей способности и осадок. По технологии отвалообразования порода насыпается на отвал последовательно небольшими порциями (дискретно), т.е. за определенное время и в определенном месте, в соответствии с планограммой развития горных работ. В период между съемками можно составить схему отсыпки пород на отвал, а также предусмотреть порядок насыпки породы из конкретного проходческого забоя, который соответствует отрабатываемому в данный период времени пласту. Зная литологический состав пород отрабатываемого пласта, а также технологию и порядок отправки породы на отвал, можно составить хронолитологическую карту породного отвала. Следовательно, систематизированная отсыпка породы по определенной схеме позволяет найти местоположение породной массы с конкретного горнопроходческого участка с одновременной характеристикой состава пород, отсыпаемых на отвал. Так как порода поступает с конкретного забоя в определенное место отвала, то данную технологическую цепочку можно представить с математической точки зрения в виде следующей зависимости:
где B – общая характеристика пород отвала; T1 и T2 – соответственно начало и конец интервала передачи породы из конкретного проходческого забоя на отвал; к- количество работающих забоев; tj - момент передачи и складирования породы из забоя на отвал в определенное место; fj - свойства единичных объемов пород, извлекаемых из забоя (химические, физические); xj , yj , zj - координаты точек, указывающие расположение единичных объемов в определенном месте забоя; ?j - случайная величина, зависящая от режима работы конкретного забоя (цикличность работы, аварийные ситуации, круглосуточный режим), а также от технологии ведения горных работ (БВР, с помощью комбайнов).
Резюмируя вышеизложенное, можно сказать, что зная свойства горных пород, извлекаемых за определенный промежуток времени из ряда одновременно работающих проходческих забоев, можно формировать отвал как техногенное месторождение путем отсыпки извлеченной породы в определенное место яруса по определенной схеме с учетом его последующей рекультивации при непрерывном геомеханическом контроле устойчивости, несущей способности и осадок.