Технология разработки месторождений известняка при комплексном освоении техногенных георесурсов недр
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Горная промышленность. Металлургия
Издательство:
Сибирский федеральный университет
Год издания: 2019
Кол-во страниц: 128
Дополнительно
Вид издания:
Монография
Уровень образования:
ВО - Специалитет
ISBN: 978-5-7638-4077-3
Артикул: 765660.01.99
Приведены результаты исследований влияния технологии разработки месторождений известняка на показатели землеёмкости, объёмы вскрышных работ и затраты на рекультивацию нарушенных земель. Описана рациональная технология открытых горных работ, позволяющая обеспечить минимум затрат на разработку месторождения известняка и последующее использование выработанного пространства карьера в строительстве. Предназначена для научных сотрудников, аспирантов и инженерно-технических работников, специализирующихся в области горного дела.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Специалитет
- 21.05.04: Горное дело
- 21.05.05: Физические процессы горного или нефтегазового производства
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Приведены результаты исследований влияния технологии разработки месторождений известняка на показатели землеёмкости, объёмы вскрышных работ и затраты на рекультивацию нарушенных земель. Описана рациональная технология открытых горных работ, позволяющая обеспечить минимум затрат на разработку месторождения известняка и последующее использование выработанного пространства карьера в строительстве. А. И. Косолапов, Ю. П. Пташник ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ИЗВЕСТНЯКА ПРИ КОМПЛЕКСНОМ ОСВОЕНИИ ТЕХНОГЕННЫХ ГЕОРЕСУРСОВ НЕДР
Оглавление 1 Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Сибирский федеральный университет А. И. Косолапов, Ю. П. Пташник ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ИЗВЕСТНЯКА ПРИ КОМПЛЕКСНОМ ОСВОЕНИИ ТЕХНОГЕННЫХ ГЕОРЕСУРСОВ НЕДР Монография Красноярск СФУ 2019
Оглавление
2
УДК 622.355.1
ББК 33.342.1
К715
Р е ц е н з е н т ы:
А. Г. Михайлов, доктор технических наук, заведующий лабораторией
проблем освоения недр ИХХТ СО РАН;
Д. В. Кузнецов, кандидат технических наук, ведущий инженер ООО
«Полюс Проект»
Косолапов, А. И.
К715 Технология разработки месторождений известняка при комплексном освоении техногенных георесурсов недр : монография / А. И. Косолапов, Ю. П. Пташник. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2019. – 128 с.
ISBN 978-5-7638-4077-3
Приведены результаты исследований влияния технологии разработки месторождений известняка на показатели землеёмкости, объёмы вскрышных работ
и затраты на рекультивацию нарушенных земель. Описана рациональная технология открытых горных работ, позволяющая обеспечить минимум затрат на разработку месторождения известняка и последующее использование выработанного пространства карьера в строительстве.
Предназначена для научных сотрудников, аспирантов и инженернотехнических работников, специализирующихся в области горного дела.
Электронный вариант издания см.:
http://catalog.sfu-kras.ru
УДК 622.355.1
ББК 33.342.1
ISBN 978-5-7638-4077-3 © Сибирский федеральный
университет, 2019
Оглавление
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 5
Г л а в а 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ............................ 6
1.1. Краткая характеристика месторождений известняка
и анализ современного состояния сырьевой базы .............. 6
1.2. Анализ современного состояния технологии
горных работ при разработке
месторождений известняка ................................................. 11
1.3. Современное состояние исследований технологии
горных работ и использования выработанных
пространств известняковых карьеров ................................. 18
Г л а в а 2. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ РАЗРАБОТКИ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ ИЗВЕСТНЯКА
И ХАРАКТЕРИСТИКА ИХ ВЫРАБОТАННЫХ
ПРОСТРАНСТВ. ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ
РАЗМЕЩЕНИЯ В ВЫРАБОТАННОМ
ПРОСТРАНСТВЕ КАРЬЕРОВ ОБЪЕКТОВ
ПРОМЫШЛЕННОГО И ГРАЖДАНСКОГО
НАЗНАЧЕНИЯ ............................................................................. 29
2.1. Исследование взаимосвязи между показателями
условий разработки месторождений известняка ............... 29
2.2. Оценка относительной трудности разработки
месторождений известняка ................................................. 33
2.3. Проблемы и перспективы использования
выработанных пространств известняковых карьеров
в строительстве ...................................................................... 35
2.4. Анализ возможности размещения в выработанном
пространстве карьеров объектов промышленного
и гражданского назначения .................................................. 39
Г л а в а 3. МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ
ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ ИЗВЕСТНЯКА ....................................... 45
Оглавление
4
3.1. Основные принципы оценки эффективности
технологии разработки месторождений известняка
и формирования выработанного пространства .................. 45
3.2. Экономические критерии для оценки технологии
разработки месторождений известняка
и формирования выработанного пространства .................. 51
3.3. Методика расчета основных технико-экономических
показателей технологии разработки
месторождений известняка .................................................. 53
Г л а в а 4. ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО ВАРИАНТА
ВСКРЫТИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ИЗВЕСТНЯКА ............... 56
4.1. Способы вскрытия месторождений, разрабатываемых
открытым способом ........................................................... 56
4.2. Исследование влияния параметров вскрывающих
выработок и формы бортов карьеров в плане
на показатели землепользования ......................................... 58
4.3. Разработка технологии вскрытия месторождения
комбинированным способом и обоснование глубины
заложения концентрационного горизонта ......................... 69
Г л а в а 5. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ ИЗВЕСТНЯКА
ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВЫРАБОТАННОГО
КАРЬЕРНОГО ПРОСТРАНСТВА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ .... 78
5.1. Технология разработки месторождений известняка
и факторы, влияющие на её выбор ..................................... 78
5.2. Анализ вариантов технологии разработки
месторождений известняка при использовании
выработанных пространств карьеров в строительстве ..... 80
5.3. Обоснование условий эффективного применения
вариантов технологии разработки месторождений
известняка при последующем использовании
выработанного пространства в строительстве ................... 95
5.4. Исследования влияния технологии разработки
месторождений известняка на показатели землеёмкости,
объемы вскрышных работ и затраты
на рекультивацию нарушенных земель ............................ 101
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................... 117
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .............................................................................. 120
Введение 5 ВВЕДЕНИЕ В настоящее время крупные города в связи с увеличением темпов строительства все острее нуждаются в территориях для размещения новых объектов инфраструктуры. При этом стоимость земли вблизи центров агломерации имеет тенденцию положительного роста во времени. Вместе с тем периферийные территории, как правило, имеют достаточно большое количество техногенных горных выработок как открытого, так и подземного типа. Данные выработки с учетом рационального подхода к этой проблеме в условиях разработки генерального плана города и окрестных территорий могут быть потенциально востребованы под различные объекты. Мировой опыт использования данного вида георесурса это доказывает. Использование выработанного пространства горных предприятий, расположенных вблизи центров агломераций, в значительной степени улучшит среду обитания человека, позволит сохранить природный ландшафт и архитектурно-исторический облик городов, сгладить остроту экологических проблем в регионах. Однако оценка существующих техногенных горных выработок свидетельствует о низкой степени их пригодности. Именно поэтому, а также ввиду наличия абсолютно конкретных требований, предъявляемых к объектам капитального строительства, целесообразен стратегический подход к освоению недр земли вблизи центров агломераций. Этот подход должен заключаться в раскрое месторождений полезных ископаемых с учётом как условий залегания и морфологии рудных тел, так и последующего использования выработанного пространства под объект конкретного назначения с заданными размерами. Поэтому обоснование технологии открытой разработки месторождений, обеспечивающей эффективное использование выработанного пространства горнодобывающих предприятий, является актуальной научно-практической задачей. Значительный вклад в научное обоснование технологических решений в области освоения недр отражен в работах отечественных ученых.
Г л а в а 1. Современное состояние вопроса 6 Г л а в а 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 1.1. Краткая характеристика месторождений известняка и анализ современного состояния сырьевой базы Карбонатные породы разнообразны по своему вещественному составу, подразделяются они в зависимости от содержания в них кальцита и доломита и от их соотношения. Существуют следующие разновидности карбонатных пород: известняк, мрамор, доломиты, мергель и магнезит [1]. В нашей стране известняки имеют весьма широкое распространение. Во многих районах их запасы практически неограниченные. Геологический разрез характерных месторождений известняка приведен на рис. 1.1 [2]. Рис. 1.1. Типовой геологический разрез месторождения известняка [2]: – номер скважины; – абсолютная отметка; Q – четвертичные отложения; Pt – отложения ассельского яруса нижней перми; – глины с обломками карбонатных пород; – известняк; – глубина скважины; Р1а-s – отложения карбонатных пород тастубского горизонта сакмарского яруса нижней перми; – граница между литологическими отложениями Из зарегистрированных Геологическим фондом 2500 месторождений нерудных полезных ископаемых с общими балансовыми запасами около
1.1. Краткая характеристика месторождений известняка и анализ современного состояния сырьевой базы 7 14 млрд м3 на долю карбонатных приходится более 1100 месторождений, из которых 60 % приходится на известняк. Многие месторождения недостаточно разведаны, изучены и не учтены в балансовых запасах [3]. Среди карбонатных пород особенно широко распространены известняки. Месторождения их, как правило, весьма удобны для открытых разработок, так как расположены вблизи крупных городов, а также в сельскохозяйственных районах. Известняк – широко распространённая осадочная горная порода. Состоит в основном из кальцита (СаСО3) или кальцитовых скелетных останков организмов часто с примесью минерала доломита, глинистых и песчаных частиц. Чистый известняк имеет белый или светло-серый цвет [4]. Залежи известняков встречаются среди отложений всех геологических систем: от докембрийских до четвертичной. Наиболее интенсивное образование известняков происходило в силуре, карбоне, юре и верхнем мелу. Мощность толщ известняков может быть несколько сантиметров, а иногда они образуют залежи большой толщины до 5000 м. Пласты известняков обычно тянутся на большие расстояния, измеряемые сотнями километров, при этом известняки в одном каком-либо месте не всегда одинаковы по составу во всей своей толще. Месторождение известняков обычно состоит из отдельных пластов, отличных по своим качествам, плотности, мощности и составным частям. Пласты известняка иногда чередуются с пластами глин, песков и других горных пород. При своем образовании известняки чаще всего залегали горизонтально. В тех местах, где потом образовались земные складки – горные хребты и горы, – пласты известняков изогнуты, и в таких случаях они располагаются уже не горизонтальными, а наклонными пластами. Наклон пластов бывает различный в зависимости от характера образовавшихся гор. Пласты известняков, находящиеся близко к поверхности, размываются речными и атмосферными водами. Местность, где на поверхность выступают размытые известняки, называется карстовой [5]. Большинство пластов известняка пронизано сетью больших и малых, горизонтальных и вертикальных трещин. Благодаря этим трещинам добыча известняка очень облегчается. По этим же трещинам при добыче известняка взрывом получаются куски такой величины, какую они имели в природном залегании до взрывных работ. Трещины в известняках обычно заполнены глиной, песком, мергелем и другими вмещающими породами. Причины образования трещин в известняках недостаточно изучены. Считается, что они могли получиться от высыхания, изменения давления, а также температурных воздействий [5]. На территории Российской Федерации преобладают известняки средней и высокой прочности (от 30 до 200 МПа и выше).
Г л а в а 1. Современное состояние вопроса 8 Известняки используются в строительстве, производстве извести, цементов и силикатного кирпича, в химической промышленности, в сахарном производстве и так далее. Увеличение темпов строительства ведет к тому, что города все острее нуждаются в строительных материалах, сырьем для которых служат карбонатные породы, в частности для производства цемента необходим известняк. Например, предприятие по производству цемента ООО «Красноярский цемент» имеет производственную мощность завода 1 млн 100 тыс. т цемента в год. Сырьевой базой для данного предприятия служит Торгашинское месторождение известняков и Кузнецовское месторождение глин, расположенные в непосредственной близости от предприятия. Вся цементная промышленность России представлена 50 заводами по производству цемента общей мощностью 60 млн т. На рис. 1.2 представлена диаграмма производства и потребления цемента за последнее десятилетие [6]. Год Рис. 1.2. Динамика изменения спроса и предложения цемента за 10 лет [6]: – производство, млн т; – потребление, млн т По данным Росстата объем производства цемента в России увеличился за период с 2002 по 2007 г. в 1,6 раза. Известь, получаемая путем обжига смеси известняков, является одним из необходимых компонентов в сталелитейном и агломерационном производствах. На рис. 1.3 приведена структура мировой добычи известняка за 2013 г. [7]. Известняк флюсовый является единственным видом основного флюса на российских металлургических заводах, представляющий собой природную форму минерала кальцита СаСO3. Чистый кальцит содержит 56 % СаО и 44 % SiO2. Флюсами называются добавки, вводимые в доменную и агломерационную шихту для снижения температуры плавления пустой 37,8 41 45,6 48,5 54,7 59,9 53,5 44,2 50,4 48,9 47,9 36,7 37,8 43,4 46,2 52,3 59,9 59,9 43,9 43,9 45,2 47,5 0 10 20 30 40 50 60 70 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
1.1. Кра породы го сост и норм Г 62 мес извест 1 716,4 К соотно рабаты извест запасо го окр извест 1 1 2 2 3 3 ткая характе ы шихтов тава и фи мальную р Рис Государс сторожде тняков по 4 млн т; з Рис. 1 п Количест ошении п ываемых тняков по ов в Росси руга расп тняков. Н 29 3 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% фед ристика мест вых матер изических работу пе с. 1.3. Струк – Китай; твенным ений флю категории забалансо .4. Распред по федерал тво запасо по федера отнесены о категори ийской Ф положены аиболее к 9,3 % 5,9 31,4 % 26, Сибирски деральный торождений и риалов и х свойств, ечи. ктура добы – США балансом юсовых из и А+В+С овые – 70, деление зап ьным окру ов и добы альным ок ы 28 ме ии A+B+ Федерации ы 4 разр крупными % 3 % й округ ф известняка и а придания , обеспеч ычи известн А; – Инд м РФ в н звестняко 1 составл ,2 млн т [3 пасов и доб угам [8]: ычи флю кругам по есторожд C1 2 795 и. На терр рабатывае и по запа 4,7 % 26,5 % 2 Уральс федеральны анализ совре я доменн ивающих няка за 201 дия; – др настояще ов. Баланс ляют 6 657 3]. бычи флюс – запасы; юсового и оказано н дений с ,1 млн т, ритории С емых мес сам являю 23,4 % кий ый округ еменного сост ному шлак х очистку 3 г. в мире ругие стран ее время совые зап 7,4 млн т, ового изве – добыч звестняка на рис. 1.4 балансов что сост Сибирско сторожде ются мест 60,1 % 15,9 % Северо‐З федераль тояния сырье ку необхо у чугуна о е [7]: ны учтены з пасы флю , категори естняка ча а в проце 4. К групп выми зап тавляет 42 ого федер ения флю торожден 12,2 % Западный ьный округ евой базы 9 одимоот серы запасы юсовых ии С2 – ентном пе разпасами 2 % от ральноюсовых ния Ка