Развитие природоохранных и ресурсосберегающих технологий подземной добычи руд в энергонарушенных массивах

Основными показателями эффективной подземной добычи руд при освоении месторождений сложной структуры являются свойства горного массива и техногенные условия разработки [1, 2]. Ключевым фактором для обеспечения сохранности поверхности при отработке рудных месторождений является фактор заполнения пустот [3, 4]. особенно остро проблема стоит в условиях сложных месторождений, в неоднородных горных массивах с высокой крепостью пород и сложной структурой [5, 6].

Поэтому обоснование природоохранных и ресурсосберегающих технолоий погашения пустот при подземной добыче руд на основе установления закономерностей проявления горного давления массива горных пород для обеспечения жизнедеятельности населения, проживающего в зонах влияния горнодобывающих регионов, является актуальной научной, практической и социальной проблемой, требующей поиска эффективных решений [7]. Данная работа является продолжением исследований с участием авторов, основные научные и практические результаты которых наиболее полно приведены в работах [8, 9].

Цель и задачи

Цель исследования - обоснование природоохранных и ресурсосберегающих технологий погашения пустот при подземной добыче руд на основе установления закономерностей проявления горного давления в массиве горных пород, что позволит обеспечить сохранность дневной поверхности и жизнедеятельность населения, проживающего в зоне влияния горнодобывающего региона.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.

• 1.    Проанализировать факторы проявления горного давления в скальных породах массивов сложного строения с высокой интенсивностью разрывных структур.

• 2.    Выявить условия формирования остаточной несущей способности в нарушенных породах в условиях объемного сжатия.

• 3.    Определить условия взрыва на «зажатую» среду, снижения коэффициента разрыхления по мере отбойки слоя горной массы в закрытом объеме и увеличения сейсмического эффекта взрывных колебаний.

• 4.    Установить параметры сейсмических колебаний, качество дробления рудного массива и показатель уплотнения зажимающего материала.

• 5.    Разработать природоохранные и ресурсосберегающие технологии погашения пустот при подземной добыче руд в скальных месторождениях в энергонарушенных массивах сложной структуры.

Основные положения

Исследование существующих решений проблемы. Анализ техногенных пустот показывает, что с увеличением глубины разработки рудных месторождений и продолжительности существования камер количество само-обрушений пород в них возрастает. Результаты анализа позволяют сделать вывод о том, что важным является образование техногенных пустот, которые влияют на возникновение и перераспределение НДС массива горных пород. Их существование в земной коре провоцирует нарушение дневной поверхности, а также влияние геомеханических и сейсмических явлений [10, 11].

Методы исследований. В ходе исследования использованы методы комплексного анализа и синтеза, практического опыта и научных достижений в областях:

– геотехнологии;

– технологии и технических средств погашения пустот при подземной добыче руд в энергонарушенных массивах;

– теории и практики взрывного разрушения твердых сред.

Методами моделирования на основе эквивалентных и оптически активных материалов исследовались:

– влияние нарушенности массива на устойчивость выработок, изменение факторов проявления горного давления с увеличением глубины горных работ;

2020;5(2):104-118

МИСиС

– зависимости деформировано-напря-женного состояния нарушенных пород от габаритных размеров выработок.

Также были использованы методы механики сплошных сред, математической статистики и методы исследования волновых процессов [12, 13].

Исследование механизма развития напряжений и деформаций в зоне влияния подземных пустот. В практике использования технологии и технических средств погашения пустот при подземной добыче руд в энергонарушенных массивах наиболее распространены следующие способы (рис. 1).

Погашение изоляцией пустот перемычками без заполнения материалом применяется при отработке рудных тел малой и средней мощности, фланговых и слепых рудных тел, не оказывающих влияния на подземные объекты и земную поверхность [14, 15].

Погашение обрушением вмещающих пород является наиболее распространенным способом, что объясняется простотой организации работ, высокой степенью механизации и малой затратностью. К его недостаткам относятся трудности контроля полноты заполнения пустот и управления процессом обрушения при уменьшении мощностей рудных тел на глубинах более 500–600 м.

При отработке месторождений на больших глубинах возникает необходимость перехода на другие технологии погашения пустот. Способ погашения обрушением вмещающих пород характеризуется значительными потерями и разубоживанием и разрушением массива до поверхности [16–18].

Погашение твердеющей закладочной смесью обеспечивает лучшие показатели эксплуатации недр. Основной объем пустот закладывают смесями при одновременной отработке открытым и подземным способами мощных крутопадающих рудных тел месторождений, локализованных в интенсивно нарушенных породах средней устойчивости. Достоинства способа составляют минимальные затраты, сравнительно небольшие потери и разубоживание, доступность для контроля, сохранность вмещающего массива и земной поверхности. К особенностям технологии относятся повышенное требование к полноте представлений о массиве, более детальная его изученность и постоянный геомеханический и сейсмический мониторинг [19, 20]. В последнее время закладка приготавливается с заменой цемента измельченными вяжущими в смеси с песчано-гравийными материалами. Прочность закладки изменяется в широких пределах в зависимости от назначения искусственных массивов. На ряде месторождений твердеющую закладочную смесь применяют из-за необходимости сохранения дневной поверхности по экологическим условиям и повышения безопасности жизнедеятельности в горнодобывающих регионах [21, 22].

Комбинированное погашение пустот при разработке рудных месторождений подземным блочным выщелачиванием (ПБВ) находит применение в развитых горнодобывающих странах мира (рис. 2).

При двухстадийной отработке руды опорное давление перераспределяется на камеры второй очереди, а нагрузка на конструкции определяется массой пород внутри возникшего свода естественного равновесия пород. Нарушенные породы в пределах свода деформируются, но могут образовать прочную конструкцию и не препятствовать процессу выщелачивания [23, 24]. Перспективны геотехнологии, при которых на дневную поверхность выдаются богатые руды, а остальная руда перерабатывается на месте залегания (табл. 1).

Разработка рудных месторождений ПБВ предполагает создание в энергонарушенных массивах участков с породами разной прочности:

– блоки заполнены рудным материалом, который подвижен и склонен к слеживанию;

– блоки характеризуются водонасыщен-ностью и ослаблением прочности пород;

– в процессе выщелачивания минеральные частицы перемещаются.

2020;5(2):104-118

МИСиС

Рис. 1. Влияние пустот на земную поверхность (схемы):

а – перекрытие из прочных пород; б – плоская кровля при самоупрочнении пород; в – обрушение пород, не достигающее земной поверхности; г – обрушение пород с вовлечением в процесс земной поверхности

Fig. 1. The impact of voids on the earth's surface (schematics):

a – overlaying hard rock; b – flat roof at rock self-strengthening; c – rock collapse, not reaching the earth's surface; g – rock collapse involving the earth's surface

Рис. 2. Комбинированная разработка рудного месторождения:

1 , 2 – богатые и бедные по содержанию полезного компонента руды соответственно (неоднородности); 3 -комплекс кучного выщелачивания бедных и забалансовых руд; 4 , 5 – рудоконтрольная и обогатительная станция (РКС) и фабрика (РОФ) соответственно; 6 – закладочный комплекс;

7 – цех приготовления выщелачивающих растворов

Fig. 2. Combined development of an ore deposit:

• 1 ,    2 – rich and poor ores, respectively; 3 – complex for heap leaching of poor and off-balance ores (heterogeneities); 4 , 5 – ore control and concentration plant (CCP) and processing plant (PP), respectively; 6 – stowing complex;

• 7 – shop for preparation of leaching solutions

Таблица 1

Типизация процессов подземного блокового выщелачивания руд Typification of underground block leaching processes

Процесс	Параметры процесса	Условия реализации процесса
Дробление руды	Обеспечение крупности +20 мм, –50 мм	Равномерная плотность руды. Возможность создания компенсационного пространства для взрыва
Орошение руды	Скважины в нетронутом массиве. Разбрызгивание с поверхности руды. Скважины в разрушенной руде с обсадкой. Использование мелкозернистых материалов. Гидравлический разрыв пород	Отсутствие непроницаемых зон и каналов в отбитой руде
Сбор продукционных растворов	Противофильтрационные завесы. Гидроизоляция участков выщелачивания. Электровакуумный дренаж растворов. Использование синтетических полимерных материалов	Исключение попадания продуктов выщелачивания в окружающую среду
Интенсификация процесса	Физические методы: нагнетание сжатого воздуха, взрывание руд, уменьшение крупности пропорционально градиенту концентрации, отбойка слоями с переменной линией наименьшего сопротивления зарядов, управление эллипсоидом выпуска, анализ ультразвуковых колебаний, электромагнитная обработка растворов. Химические методы: промывка водой с активизирующими добавками, введение химических составов. Биологические методы: использование штаммов бактерий	Получение заданного разрыхления. Увеличение содержания полезного компонента в растворе до приемлемого значения
Контроль полноты выщелачивания	Скважинные методы: бурение по породе для введения контролирующих устройств, бурение по отбитой руде с отбором проб. Проходка выработок с отбором проб	Представительность проб и измерений для всего блока

2020;5(2):104-118

МИСиС

Создание таких участков провоцирует рост растягивающих напряжений и нагрузки на элементы природно-техногенной системы [25, 26]. Сбалансированное состояние рудовмещающего массива обеспечивается, если блоки ПБВ разгружены от критических напряжений искусственными и естественными массивами.

Практика подготовки запасов рудного месторождения к подземному блочному выщелачиванию

Оценка сейсмического действия взрыва на подземные и поверхностные объекты. В последнее время усложнились условия производства горных работ из-за увеличения глубины отработки, выемки рудных тел под застроенной местностью, наличия охранных целиков в непосредственной близости от земной поверхности.

Непременным требованием к ведению горных работ в этих условиях является полная сохранность объектов и земной поверхности, с одной стороны, и обеспечение необходимой производительности – с другой. Безопасность отработки месторождения в значительной степени зависит от характера и интенсивности волновых явлений при взрывах, состояния массива, передающего взрывные сотрясения, поведения различных объектов при взаимодействии с волновыми формированиями при взрывах.

Основным условием сохранения устойчивости горного массива при периодических динамических напряжениях является сохранение объемов среды, т.е. величины напряжений, возникающих при взрывах, не должны вызывать

2020;5(2):104-118

МИСиС

остаточных деформаций в массиве горных пород. Тогда, исходя из условий сохранности горного массива, величины относительных деформаций при взрыве Е в не должны превышать допустимых Е д , т.е.

Е д >  Е в . (1)

Относительные деформации при взрывах с учетом двукратного запаса прочности массива горных пород определяются из выражения

E в = ₂ ^U _C в , (2)

где U в – скорость смещения при взрывах, см/с; C р – скорость распространения продольных волн в массиве горных пород, см/с.

Следовательно, для того чтобы обеспечить устойчивость и сохранность массива и окружающей среды, скорость смещения при взрывах не должна превышать допустимую U д , т.е. следует соблюдать условие

U д >  U в . (3)

Допустимые скорости колебаний грунта в основании сооружений разных классов в различных породах приведены в табл. 2.

Таблица 2

Допустимые скорости колебаний для сооружений Permissible vibration velocities for structures

Характеристика горных пород	Крепость пород по Протодьяконову, f	Cкорость прохождения продольной волны, км/с	Допустимая скорость колебаний, см/с, для сооружений класса
			I	II	III	IV
Рыхлообломочные  отложения, наносы	0,5–1,0	1–2	4,1	8,2	12,2	20,4
Сильно трещиноватые породы с глиной и высокой пористостью	1–3	2–3	6,8	13,6	20,3	34,0
Скальные породы со значительной естественной трещиноватостью	3–5	3–4	9,5	19,0	28,4	47,5
Относительно монолитные породы с отдельными трещинами и пустотами	5–9	4–5	12,2	24,4	36,7	60,0
Монолитные породы, слаботрещиноватые	9–14	5–6	14,9	29,8	44,6	74,5
Очень крепкие породы, монолитные, практически без трещин	14–20	6–7	17,8	35,6	53,3	89,0

Из данных табл. 2 следует, что при соблюдении указанных параметров сохранность поверхности обеспечивается при производстве подземных взрывов, а здания и сооружения, построенные на ней, не будут претерпевать нарушений, так как допустимая скорость смещения (1–3 см/с) для жилых зданий значительно ниже допустимых скоростей для различных горных пород.

Оценка влияния горно-геологических условий на сейсмический эффект взрыва. Анализ полученных ранее инженерно-геологических данных показал, что в геологическом строении участка принимают участие (сверху вниз) почвенно-растительный слой (Q4), лессовидные суглинки (l3 Q2–3), супеси и суглинки (N2–Q1), мелкие среднезернистые пески бучакского яруса (f2 в). Общая мощность осадочных пород составляет 12–14 м. Осадочные отложения повсеместно залегают по элювию коры выветривания (Рz–Mz) кристаллических пород протерозоя (RR1). Кора выветривания представлена глинисто-обломочным материалом – первичным каолином, дресвяно- и песчано-глинистым, в зависимости от состава кристаллических пород.

По данным наблюдательных скважин, пробуренных по простиранию залежи, нижняя граница коры выветривания между осями 61–69 находится на глубине 20–24 м от земной поверхности. Кристаллические породы фундамента до 60 м на исследуемом участке представлены альбититами массивной текстуры, средней прочно-

2020;5(2):104-118

МИСиС

сти, интенсивно катаклазированными и трещиноватыми. Эксплуатационные блоки расположены практически в центре депрессионной воронки, простирающейся в меридианальном направлении вдоль всего месторождения. В результате ведения горных работ уровень подземных вод здесь понижается на 20–30 м ниже гор. 210 м. Горные породы практически не обводнены. Кристаллические породы эксплуатационных блоков 5–84–86 и 5–88–90 представлены мигматитами биотитовыми серого цвета, среднезернистыми с порфировидными выделениями кристаллов полевых шпатов. Встречаются останцы окварцованных биотитовых гнейсов. Порода слаботрещиноватая, плотная, крепкая. Редкие трещины послойные с карбонатом крепостью f = 14–15.

По горно-геологическим условиям блоки находятся между двумя тектоническими разломами. Один разлом – с южной стороны блоков на расстоянии 25–30 м, с северной стороны блоков на расстоянии 40 м – второй разлом. Ширина тектонических разломов колеблется от 5 до 10 м. Указанные тектонические разломы могут служить как зоной поглощения сейсмических колебаний при прохождении волн вкрест простирания разломов, так и волноводами при падении сейсмических волн вдоль нарушений.

По горнотехническим условиям как в сторону охраняемых объектов (дома поселка Кизельгур, Украина), так и в сторону р. Ингул выше блоков 5–84–86 и 5–88–90 находятся отработанные и заложенные блоки, которые при ведении взрывных работ в опытном блоке будут служить зоной поглощения и отражения сейсмических волн. В каждой геологической структуре имеются общие и локальные факторы, влияющие на распространение сейсмических волн. К общим геологическим факторам, которые могут влиять на интенсивность сейсмовзрывных волн, относятся рыхлые отложения, тектонические разломы (последние можно рассматривать как возможные волно- воды), угол падения пород. Скорость распространения сейсмических волн определяется степенью трещиноватости массива.

При переходе сейсмической волны в зоны нарушений ее интенсивность может возрастать или уменьшаться. Рыхлые наносные породы являются своеобразным фильтром колебаний в сейсмической волне, когда последняя преломляется в них. Интенсивность колебаний полностью зависит от мощности наносов: чем выше мощность наносов, тем ниже сейсмический эффект. В горном массиве, не затронутом горными работами и не имеющем разломов, сейсмический эффект усиливается. Сейсмический эффект уменьшается в 1,5–2,0 раза при прохождении сейсмических волн через преграду в виде отработанного пространства камер, отработанных и заложенных блоков. Основное влияние на изменение интенсивности сейсмических колебаний оказывают технологические факторы разработки месторождения:

– в тыльной стороне взрыва скорость возмущения массива в 1,5 раза выше, чем во фланговой стороне, и в 2 раза выше, чем в сторону фронта;

– проведение взрывных работ в блоке на нижележащем горизонте после отработки вышележащих блоков и их погашения ведет к уменьшению в 2 раза скорости смещения в сейсмической волне, а при взрыве рядов скважин при формировании отрезной щели – в 1,5 раза;

– прохождение взрывной волны через выработанное пространство уменьшает скорость колебания в 2 раза.

В нашем случае при подготовке эксплуатационных блоков 5–84–86 и 5–88–90 к подземному выщелачиванию взрывные волны будут проходить через разломы и выработанное пространство, что понижает сейсмические колебания в 2 раза и снижает сейсмический эффект в 1,5–2,0 раза, через наносы, что также понижает сейсмические колебания до 2 раз. Оценивая условия отработки эксплуатацион-

2020;5(2):104-118

МИСиС

ных блоков 5-84-86 и 5-88-90, следует отметить, что физико-механические и гидрогеологические свойства горного массива, наличие отработанных и заложенных блоков, разломов и наносов способствуют сохранности поверхности и жилых домов поселка Кизельгур, благоприятны для производства взрывных работ в блоке.

Расчет допустимой массы зарядов ВВ на одно замедление. Концентрация энергии взрывной волны ВВ в массиве взрываемого слоя при веерном расположении скважинных зарядов распределена неравномерно, причем минимальная нагрузка приходится на концы скважин, а в центральной его части (ближе к устьям скважин) максимальная, что влияет на качество дробления. Поэтому волновые разрушительные процессы, возникающие в результате взрывания ВВ имеют сложную картину, особенно в ближней зоне, не превышающей пяти радиусов взрываемого слоя от его центра.

За пределами этой зоны возможно получить зависимости изменения скоростей смещения, характеризующие разрушительное действие веерного заряда взрываемого слоя руды на одно замедление от его пространственного положения по отношению к защищаемому объекту и расстояния до него. Так как веерный заряд взрываемого слоя является площадным с неравномерным распределением концентрации энергии, пространственное его положение по отношению к защищаемому объекту имеет важное значение наряду с расстоянием до охраняемого объекта.

Устойчивость защищаемых подземных и поверхностных объектов возможна при правильном определении и соблюдении нормативных ограничений, т.е. установлении допустимых скоростей смещения для каждого защищаемого объекта. Охраняемый объект защищен от разрушительных сейсмических воздействий колебаний горного массива и грунтов дневной поверхности при условии, что фактическая скорость смещения колебаний подземных взрывов меньше допустимой, т.е. соблюдается условие

и ф ^ U доп . (4)

Так как уровень скорости смещения на защищаемом объекте (в среде горного массива в подземных условиях или на грунте дневной поверхности) определяется расстоянием между центром заряда и защищаемым объектом, массой взрываемого ВВ на одно замедление и средой, через которую проходят сейсмические колебания от подземных промышленных взрывов, то для обоснования безопасных зарядов в условиях Мичуринского месторождения ГП «ВостГОК» (Украина) были прове-

дены опытно-промышленные исследования для установления этих зависимостей. Обеспечение устойчивости защищаемых объектов, расположенных в горных массивах (различные горные выработки и подземные камеры, стволы) и на грунтах дневной поверхности,

достигается при использовании для расчетов скоростей смещения массивов усовершенствованной авторами известной формулы М.А. Садовского [21]:

3 _Q 2 , 08

^U = K ^::^2»Г- - см/с- R

где U – скорость смещения, см/с; K – коэффи-

циент пропорциональности, характеризующий свойства среды, проводящей сейсмические колебания и равный при параллельном

расположении веерных скважинных зарядов к охраняемому объекту 575, а при торцовом – 145; Q – масса заряда на одно замедление, кг; R –расстояние от центра взрываемого веер-

ными скважинными зарядами слоя на одно замедление до защищаемого объекта, м.

Таким образом, в зависимости от положения взрываемого слоя относительно объ-

екта зависимость имеет вид:

– при параллельном

U = 575

3 _Q 2,08 _R 2,08

см/с;

- при торцовом U = 145

3 _Q 2,08

_R 2,08

, см/с.

Из этих зависимостей видно, что при торцовом расположении энергия снижается в

2020;5(2):104-118

МИСиС

4 раза, что используют при расчетах допустимых зарядов на одно замедление. Расчет допустимых зарядов ВВ на одно замедление при взрывании балансовых запасов эксплуатационных блоков Мичуринского месторождения рекомендуется определять в зависимости от пространственного положения взрываемого рудного слоя к защищаемому объекту по формулам:

– при параллельном расположении

: U ³ K 1 ³

кг, где K 1 =545;

– при торцовом Q = R ³

; U ³

3  , кг, где

K ₂

K 2 = 145.

Максимальное допустимое количество ВВ на одно замедление для взрывания запасов эксплуатационных блоков 5–84–86 и 5 –88–90 приведены в табл. 3.

Таблица 3

Максимальное количество взрывчатых веществ в одном замедлении по блокам

The maximum amount of explosives per blast by block

Номер взрыва, блока	Горизонт, м	Номер веера	Серия замедления, мс	Максимальное количество ВВ на одно замедление, кг
1 взрыв	240-260	3	75	1771
2 взрыв	225-240	1	25	2249
3 взрыв	210-225	5+5а	150	2832
4 взрыв	210-263	1+1+1	50	5594
Блок 5-84-86	225-210	8-8А	150	2777
Блок 5-88-90	263-240	2	50	1969

Количества ВВ на одно замедление при встречном взрывании веерными скважинными зарядами при расчетах скоростей смещения горных массивов (подземные объекты) и скоростей смещения грунтов у основания поверхностных объектов не суммируются, так как направление фронтов сейсмических колебаний после одновременного взрыва нескольких слоев горного массива взаимно противоположно. Максимальное количество ВВ в одном замедлении в блоке 5–84–86 ниже расчетного допустимого значения ВВ для всех защищаемых объектов в дальней зоне, кроме ближних подземных объектов: Вс 59 ^х , штрека разведочного в осях 59–71 (выработки, камеры, подстанции), расположенных на расстояниях от места взрыва от 22 до 35 м, при необходимости потребуется восстанавливать. В блоке 5–88–90 выше расчетного допустимого для следующих объектов: русло р. Ингул, жилые дома, штрек восточный полевой гор. 210 м, подземная электроподстанция гор. 210 м, Вс 71 ^х (92 ^х ) гор. 280 м.

Отбойка запасов эксплуатационного блока 5–84–86 по обоснованным параметрам буровзрывных работ обеспечивает улучшение качества дробления. Эффект зажатой среды с оптимальными коэффициентами разрыхления рудной массы в среднем по блоку составляет 1,30, а для блока 5–88–90 – 1,25. Повышенный (ожидаемый) зажим в нижней части указанного блока между горизонтами 260 и 240 м после отбойки всех запасов камеры благоприятно скажется на процессе выщелачивания руд и получения продуктивного раствора.

Таким образом, комбинированное управление геомеханическим состоянием энергонарушенных массивов применяют при добыче разносортных руд, например после выемки богатых руд, а бедные руды дорабатывают в блоках ПБВ [28, 29]. Геомеханическая сбалансированность массива обеспечивается разделением его на предельные по условию образования свода естественного равновесия и сохранения устойчивой плоской кровли.

2020;5(2):104-118

МИСиС

Внутри обособленных участков могут применяться различные технологии подземной добычи руд. Защита сопряженных участков месторождения от сейсмического воздействия взрыва ВВ производится, например, экранированием. Уровень напряжений в геомеханиче-ской системе регулируется инженерными мероприятиями [26, 27]:

• -    наклон искусственного массива на рудный массив снижает разубоживание руды закладкой;

• -    предохранительный закладочный массив на границе рудной залежи представляет собой защитную стенку, что позволяет извлекать основные запасы в благоприятных горнотехнических условиях;

• -    упрочнение неустойчивых пород анкерами и стальными канатами обеспечивает лучшие показатели извлечения руд.

Таким образом, управление массивами осуществляется комбинированным погашением: твердеющими закладочными смесями и изоляцией, а также технико-технологическим обеспечением процессов погашения с использованием природо- и ресурсосберегающих технологий [28, 29].

Анализ результатов исследований и общие рекомендации

На основе исследования механизма возникновения и перераспределения НДС массива пород с использованием геофизических и маркшейдерских методов предложена природоохранная технология погашения пустот в энергонарушенных массивах [30, 31]. Эта технология позволяет обеспечить сохранность дневной поверхности и жизнедеятельность населения, проживающего в зоне влияния горных объектов (шахты, отвалы пустых пород и забалансовых по содержанию полезного компонента руд, промышленные площадки для закладочных комплексов, предконцентрации и кучного выщелачивания металлов из некондиционного рудного сырья, хвостохранилищ и др.). Основными отрицательными последствиями воздействия горной технологии на окружающую природную среду и человека являются большие затраты на сохранность дневной поверхности и обеспечение жизнедеятельности населения, проживающего в зоне влияния горных объектов, вывод больших площадей земель из пользования и др. Поэтому необходимо предусматривать средства на проведение следующих мероприятий [32, 33]:

– глубинная переработка техногенных отходов (хвостов обогащения), обладающих большим разнообразием минеральных форм по сравнению с рядовыми рудами;

– рекультивация территории промышленных площадок и близлежащей к ним территории после окончания эксплуатации;

– озеленение рекультивированной территории травяной и кустарниковой растительностью;

– постоянный мониторинг компонентов окружающей среды в зоне влияния горных объектов.

Для переработки техногенных отходов (хвостов обогащения) необходимо создание новых технологий, которые должны базироваться на последних достижениях горной науки. Необходимо выполнять исследования, которые направленны на утилизацию накопленных отходов горно-металлургического производства (ГМП). Внедрение эффективных методов извлечения металлов из отходов позволит улучшить экологическую обстановку в местах их складирования и обеспечит дополнительную добычу геоматериалов для горнодобывающей промышленности. Масштабное вовлечение в производство хвостов обогащения, а также переработка отвалов забалансовых руд на модульных установках способствуют получению дополнительного источника геоматериалов и снижения загрязнения окружающей среды в странах с развитыми горнодобывающими центрами [32, 33].

Также необходимо создавать защитные лесополосы вдоль транспортных путей (автомобильных, железнодорожных, пульпопроводов и др.). Территории, где предельно допустимая концентрация (ПДК)

2020;5(2):104-118

МИСиС

загрязнений превышена, необходимо перевести под посев технических культур, в водоемах – запретить вылов рыбы, купание и т.д. [34, 35]. С целью предотвращения пылевого переноса загрязненного материала за пределы горных объектов санитарно-защитные зоны и полосы вокруг них целесообразно засаживать высокорослыми древесными породами, которые будут сдерживать скорость ветра над указанными объектами. К таким объектам относятся шахты, отвалы пустых пород и забалансовых по содержанию полезного компонента руд, закладочные комплексы, площадки предконцентрации и кучного выщелачивания металлов из некондиционного рудного сырья, хвостохранилища и др. При этом пыль будет оседать в этих лесных насаждениях и не будет поступать на другие территории, в том числе и в населенные пункты [36, 37].

Выводы

• 1.    Отмечено , что отбойка камерных запасов с заданным качеством дробления с целью эффективного блочного выщелачивания полезного компонента требует повышения зажима рудной массы, где коэффициент разрыхления должен быть в пределах 1,17–1,20. С целью получения заданного качества дробления отрезную щель необходимо располагать в центре блока для использования встречного взрывания при отбойке первых от отрезной щели слоев веерными скважинными зарядами.

• 2.    Показано , что для повышения качества дробления за счет увеличения удельного расхода ВВ на отбойку рудного массива

• 3.    Доказано , что использование встречного взрывания рудного массива на отрезную щель позволяет увеличить количество ВВ на одно замедление в 2 раза за счет снижения сейсмического эффекта колебаний после одновременно взрываемых двух вееров скважинных зарядов, разделенных массивом разрыхленной массы в объеме компенсационного пространства. При этом образуются два фронта сейсмических колебаний, направление перемещения которых взаимно противоположно.

• 4.    Рекомендована технология отбойки балансовых запасов блока 5–88–90 на основе расчета максимального количества ВВ на одно замедление и после производства замеров скоростей смещения грунтов на дневной поверхности у основания защищаемых объектов при ведении взрывных работ в блоке 5–84–86 при допустимой скорости смещения массива до 0,8 см/с.

до 2,9–3,3 кг/м ³ целесообразно использовать круговые веера скважин диаметром 85 мм, что уменьшает длину скважин и их отклонение от заданного направления между подэтажами. Для получения эффективного качества дробления в блоке следует использовать отбойку на зажатую среду, когда с двух сторон навстречу осуществляют взрыв до восьми слоев, при этом коэффициент разрыхления (зажима) должен находиться в пределах 1,25–1,30.

DOI: 10.17580/or.2020.01.08.