2
Содержание
Введение................................................... 6
1. Экологизация процессов добычи угля при реструктуризации
и развитии угольного производства в Кузбассе............ 14
1.1. Экологические последствия разработки угольных месторождений в Кузнецком бассейне...................... 14
1.2. Воздействие на природные объекты
водоёмких технологических процессов добычи угля... 20
1.2.1. Влияние на окружающую природную среду гидравлической разработки четвертичных отложений на угольных разрезах....................... 22
1.2.2. Загрязнение водной среды на шахтах, применяющих гидравлическую закладку и профилактическое проиливание выработанного пространства............................................ 30
1.3. Цель и задачи исследования......................... 43
Выводы....................................................... 47
2. Характеристика дисперсных систем водоёмких
технологических процессов................................ 49
2.1. Методика исследований............................... 49
2.2. Образование дисперсных систем. Их концентрационная и гранулометрическая характеристика................ 57
2.3. Изменение состава дисперсных систем при их движении в породных массивах................................ 61
2.4. Предельное насыщение дисперсных систем в замкнутых схемах водоснабжения........................... 77
Выводы....................................................... 82
3
3. Структурно-текстурные особенности и фильтрационные свойства техногенных породных массивов на шахтах и разрезах................................................... 83
3.1. Методика исследований............ 83
3.2. Гранулометрический состав породных массивов 97
3.3. Особенности строения техногенных массивов 104
3.4. Фильтрационные свойства техногенных массивов
горных пород и их пространственно-временные изменения........................................ 110
3.5. Формирование фильтрационных зон в массивах 118
Выводы....................................................... 134
4. Математическое моделирование техногенных породных массивов и элиминирования дисперсных частиц при фильтрации суспензий................................... 136
4.1. Существующие структурные модели горных пород. 136
4.2. Моделирование породных массивов со случайной упаковкой кусков............................. 140
4.3. Определение структурных характеристик
породного массива.................................. 145
эффективности
4.4. Прогнозированиё^фильтрационной очистки воды от взвешенных породных частиц .................. 150
Выводы....................................................... 157
5. Исследование физико-химического способа разделения дисперсных систем в замкнутых схемах водоснабжения технологических процессов добычи угля.................. 159
5.1. Показатели флокулирующей активности синтетических флокулянтов и методика исследования..... 159
5.2. Выбор эффективных флокулянтов............. 162
5.3. Определение оптимальных расходов полиакриламида
и полиэтиленимина при осветлении оборотной воды 169
27
Одним из существенных недостатков гидравлического способа укладки вскрышных пород в отвалы является то, что, земли, занимаемые под гидроотвалы, изымаются из народнохозяйственного пользования на более длительный срок по сравнению с сухими отвалами. Обусловлено это тем, что тонкодисперсные глинистые породы четвертичных отложений, уложенные в гидроотвал, длительное время находятся в водонасыщеином состоянии и обладают низкой несущей способностью, что исключает работу сельскохозяйственных машин на поверхности отвала. Это создает определенные трудности в более широком применении средств гидромеханизации в Кузбассе - регионе с высокой плотностью населения. В то же время себестоимость гидравлической разработки вскрышных пород почти в два раза ниже, чем при сухих способах.
В связи с развитием открытой угледобычи в бассейне и большими объемами рыхлых отложений, пригодных для гидромеханизированной разработки при сравнительно низких затратах, возникает необходимость более широкого использования гидравлического способа разработки. Ежегодные объемы вскрыши способом гидромеханизации достигают значения 30 млн.м3 и вполне могут быть удвоены [16, 20]. Поэтому вопрос сокращения потерь земли, скорейшего их возврата в народно-хозяйственное пользование при гидравлической разработке вскрышных пород приобретает первостепенное значение. В ряде работ, посвященных повышению эффективности использования земельных ресурсов при открытой разработке месторождений, отражаются пути совершенствования землепользования и сокращения нарушаемых горными работами площадей [18,21,22]. В настоящее время из-за острой нехватки площадей в холдинге “Кузбассразрезуголь” большая часть отработанных гидроотвалов используется для отсыпки коренных вскрышных пород. В результате потенциально плодородные породы четвертичных отложений глины,
28
суглинки засыпаются бесплодными скальными и полускальными породами. Такой способ отвалообразования является вынужденной мерой в сложившейся ситуации и его нельзя рассматривать как оптимальное решение вопроса сокращения потерь земли.
Отделение твёрдой фазы пульпы от жидкой в гидроотвалах осуществляется путём естественного осаждения породных частиц под действием сил гравитации. Скорость оседания тонкодисперсных глинистых частиц очень мала, поэтому для требуемой степени осветления оборотной воды необходим прудок достаточно больших размеров, что приводит, в свою очередь, к дополнительным потерям земли. Одним из возможных способов интенсификации процесса разделения твёрдой и жидкой фаз пульпы является фильтрование пульпы в зернистой породной среде. Такой зернистой средой могут служить массивы, отсыпаемые из скальных и полускальных вскрышных пород, разрабатываемых сухим способом.
В мировой отечественной практике известен опыт успешного складирования твёрдых и жидких отходов горного производства. На Иршанском горно-обогатительном комбинате межгребниевые впадины отвалов вскрышных пород, разрабатываемых по бестранспортной схеме, заполняют хвостами обогащения. Спланированную таким образом овальную поверхность затем разравнивают бульдозерами и производят посадку леса [23].
В течение многих лет на ряде горно-обогатительных комбинатов вскрышные породы используются для устройства, ограждающих дамб хвостохранилищ. Для предупреждения дренажа воды через дамбу предусматривается возведение противофильграционных экранов из глинисто-суглинистых или суглинисто-супесчаных грунтов, а также из смеси этих грунтов с песками и скальными породами [24]. Совместное складирование отходов обогащения и вскрыши позволяет размещать хвостохранилища на ровных площадях вблизи
- Київ+380960830922