Обоснование рациональных параметров отвалообразования на склонах и разработка методов их расчета на рудных карьерах Забайкальского края

Рязанцев, Степан Сергеевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обоснование рациональных параметров отвалообразования на склонах и разработка методов их расчета на рудных карьерах Забайкальского края
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Обоснование рациональных параметров отвалообразования на склонах и разработка методов их расчета на рудных карьерах Забайкальского края"

На правах рукописи

РЯЗАНЦЕВ Степан Сергеевич

ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЯ НА СКЛОНАХ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ИХ РАСЧЕТА НА РУДНЫХ КАРЬЕРАХ ЗАБАЙКАЛЬСКОГО КРАЯ

Специальность 25.00.22 - Геотехнология (подземная, открытая й строительная)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г 8 НОЯ 2013

Чита-2013

005541384

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО РФ «Забайкальский государственный университет»

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

Овешников Юрий Михайлович,

доктор технических наук, профессор, Почетный работник высшего профессионального образования РФ Заровняев Борис Николаевич, доктор технических наук, профессор, декан горного факультета ФГАОУ ВПО «СевероВосточный федеральный университет им. М.К. Аммосова»

Зыков Николай Васильевич,

кандидат технических наук, доцент, директор Забайкальского горного колледжа им. М.И. Агошкова

Институт горного дела, геологии и геотехнологии Сибирского федерального университета

Защита диссертации состоится «20» декабря 2013 года в 14 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.299.01 при ФГБОУ ВПО Забайкальском государственном университете по адресу: : г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, зал заседаний ученого совета. Тел/факс: (3022)416444; e-mail: mail@zabgu.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Забайкальский государственный университет».

Автореферат разослан «Vf)» Kescbp* 2013

г.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

/^/¿^хР И.А. Бондарь

Актуальность работы. По объему разведанных и балансовых запасов железа, титана, золота, серебра, урана, меди, вольфрама, олова, молибдена, тантала, ниобия, плавикового шпата, свинца Забайкальский край занимает одно из ведущих мест в России.

Разработка месторождений полезных ископаемых в Забайкалье производится в основном открытым способом и характеризуется сложными горнотехническими, инженерно-геологическими, гидрогеологическими условиями, высокой интенсивностью горных работ, значительными параметрами отвалов и выработанного пространства, что повышает трудность выполнения основных производственных процессов и снижает экономическую эффективность.

В настоящее время существенно увеличились объемы рудной добычи открытым способом на месторождениях: «Дельмачик», «Ключевское», «Итакинское», «Дарасунское», «Тасеевское», «Жирекенское» и др.

В ближайшие годы на территории Забайкальского края планируется создание крупных горнопромышленных узлов на севере (зона БАМ -Удоканское медное, Чинейское медное, Чинейское титано-магнетитовое и др.) и на юго-востоке для разработки комплексных рудных месторождений открытым способом (Березовское, Бугдаинское, Новоширокинское, Култуминское, Лугоканское, Солонечинское, Быстринское, Александровское и др.).

Анализ статистического материала и обобщение результатов ранее выполненных исследований показывает, что затраты на производство вскрышных работ, формирование и рекультивацию отвалов на рудных карьерах достигают 80-90 %, а принципы управления факторами процесса отвалообразования, обоснования параметров отвалов вскрышных пород на склоне, а также вопросы, связанные с разработкой методики их расчета на рудных карьерах Забайкальского края исследованы не достаточно полно..

Анализ выполненных исследований, проведенных на действующем предприятии ОАО «Жирекенский ГОК» и проектируемых к разработке Александровском золоторудном, Быстринском молибденовом, Бугдаинском медном и месторождении магнетитовых руд Железный кряж, позволил определить приоритетные направления исследований для повышения экономической эффективности открытых горных работ - это обоснование рациональных параметров отвалов вскрышных пород и технологии их формирования, позволяющее снизить площади нарушаемых земель, а также разработка методики расчета параметров отвалообразования, учитывающей рациональное использование земель. Поэтому исследование и обоснование рациональных параметров горнотехнических сооружений (отвалов вскрышных пород), основанное на выборе порядка и интенсивности использования отдельных участков земли при создании взаимоувязанной технологии вскрышных, отвальных и рекультивационных работ на карьерах, является актуальной научной задачей.

Объект исследования: отвалы вскрышных пород на горнодобывающих предприятиях, ведущих разработку и проектирующих к разработке открытым способом рудные месторождения Забайкальского края.

Предмет исследования: параметры автомобильно-бульдозерного отвалообразования, определяющие экономическую и экологическую эффективность ведения горных работ.

Цель исследования: обоснование рациональных параметров отвалообразования на склонах и разработка методов их расчета на рудных карьерах.

Основная идея работы заключается в том, что обоснование рациональных параметров автомобильно-бульдозерного отвалообразования при открытой разработке рудных месторождений достигается путем обоснованного изменения параметров отвалообразования: порядка отсыпки ярусов отвала и направления подвигания фронта работ, с учетом технологических особенностей ведения горных работ, позволяющее выбрать схемы ведения горных работ с наибольшим экономическим эффектом при минимальном ущербе для земельных ресурсов.

Основные задачи исследования.

Для реализации поставленной цели следует выделить по данному диссертационному исследованию следующие задачи:

• сбор, обобщение и анализ результатов ранее проведенных исследований по проблеме эффективности ведения горных работ на рудных месторождениях;

• исследование параметров автомобильно-бульдозерного отвалообразования, месторасположения отвалов, путей повышения экономической и экологической эффективности ведения горных работ;

• обоснование оптимального месторасположения отвалов на склонах с целью повышения экономической и экологической эффективности.

• разработка алгоритма расчета автомобильно-бульдозерного отвалообразования горнодобывающего предприятия;

• обоснование оптимального способа ведения горных работ с целью повышения экономической и экологической эффективности.

• разработка методики расчета рациональных параметров автомобильно-бульдозерного отвалообразования на склонах.

Методологические и теоретические основы исследования.

При выполнении работы автор опирался на теоретические разработки в области открытой геотехнологии, изложенные в научных работах академика К. Н. Трубецкого, а также профессоров и докторов наук, Ю.И. Анистратова, А.И. Арсентьева, Ю. П. Галченко, В. Д. Горлова, Е. П. Дороненко, Н.В. Мельникова, Г.П. Никонова, М.Г. Новожилова, B.C. Коваленко, В.В. Ржевского, М.В. Рыльниковой, Г.В. Секисова, П.И. Томакова, B.C. Хохрякова, H.H. Чаплыгина, Ф. В. Дудинского и кандидатов наук М. И. Барсукова, И.М. Барсукова, К. Н. Костромитинова, Е.В. Дурмановой, К.Е. Судакова и др.

Защищаемые научные положения:

1. Эффективность автомобильно-бульдозерного отвалообразования на склонах обеспечивается за счет минимизации расстояния транспортирования породы на отвале, что достигается путем обоснованного изменения параметров отвалообразования: порядка отсыпки ярусов отвала и направления подвигания фронта работ, позволяющих снизить затраты на ведение горных работ.

2. Разработанная методика расчета рациональных параметров автомобильно-бульдозерного отвалообразования на склонах, позволяющая обосновать как порядок отсыпки ярусов отвала, так и направление подвигания фронта работ, а кроме этого месторасположения отвалов и время начала рекультивационных работ обеспечивает повышение технологической, экономической и экологической эффективности ведения горных работ.

Достоверность, обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена соблюдением преемственности в отношении научных положений, обоснованных учеными-предшественниками и апробированных в процессе многолетнего применения в науке и практике; надежностью применяемых традиционных методов исследований; достоверностью и представительностью используемой в расчетах информации, апробацией научных результатов в широком кругу специалистов, успешным применением основных результатов на практике, высокой сходимостью теоретических расчетов с данными предприятий (8590%).

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Создана система критериев оценки технологической, экономической и экологической эффективности ведения горных работ, позволяющая выявить факторы, определяющие рациональные параметры отвалов вскрышных пород;

2. Установлены взаимосвязи факторов, определяющих рациональные параметры отвалов вскрышных пород между собой и с технологией разработки;

3. Разработан комплексный подход к исследованию технологической, экономической и экологической эффективности ведения горных работ, учитывающий экологические особенности взаимосвязи с технологическими особенностями ведения горных работ;

4. Выявлен и математически выражен ряд закономерностей:

- динамика отчуждения земельных ресурсов;

- изменение затрат на транспортирование вскрышных пород от порядка отсыпки ярусов отвала, месторасположения отвалов и направления подвигания фронта работ;

- изменения параметров отвалов от коэффициента рельефа местности;

5. Разработана методика расчета рациональных параметров отвалов вскрышных пород, а также минимизации ущерба окружающей

природной среде и повышении технологической, экономической эффективности производства;

6. Обоснована технология отвальных работ с учетом рационального использования земель.

Практическая значимость работы заключается в применении разработанной методики расчета рациональных параметров отвалов вскрышных пород при разработке Жирекенского, Александровского, Быстринского, Бугдаинского месторождений и месторождения Железный кряж, а также снижении затрат на транспортирование и рекультивацию; внедрении результатов диссертационного исследования на стадии предпроектных и проектных работ для тех же горнодобывающих предприятий; обобщении данных об экономической и экологической эффективности ведения горных работ на рудных месторождениях Забайкальского края, что позволяет уточнять затраты горнодобывающих предприятий при проведение рекультивации земель.

Работа выполнена в рамках Федерально-целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. (гос. контракт № 14.740.11.0211 от 15 сентября 2010 г.) Российско-Китайское приграничное сотрудничество в сфере природопользования: оценка перспектив, рисков и эколого-экономической эффективности; ФЦП «Экономическое и социальное развитие Дальнего востока и Забайкалья на период до 2013г.».

Личный вклад автора заключается в выборе объекта и предмета исследования, постановке цели и задач исследования. Автором проведен анализ и обобщение существующих систем нормирования использования земель, выполнен анализ факторов, оказывающих влияние на параметры горнотехнических сооружений. Критерии оценки экономической и экологической эффективности ведения горных работ сведены в единую систему, позволяющую проследить их взаимосвязь и взаимозависимость. Разработана методика расчета рациональных параметров отвалов вскрышных пород.

Реализация результатов исследований и разработок:

1. Рекомендации по использованию методики расчета рациональных параметров отвалов вскрышных пород использованы специалистами ООО «ТОМС инжиниринг» при выборе и обосновании площадок под земельные отводы предприятий: «Быстринский ГОК», «Бугдаинский ГОК», месторождение «Железный кряж», Андрюшкинское месторождение ООО «Орион».

2. Использование результатов диссертационных исследований автора при чтении дисциплин «Введение в специальность», «Горнопромышленная экология», «Рациональное использование и охрана природных ресурсов», «Горное дело и окружающая среда», «Планирование ОГР», «Основы горного дела» для студентов специальности 130400 «Горное

дело» специализации «Открытые горные работы» в Забайкальском государственном университете.

Апробация результатов исследования. Основные положения и практические результаты работы докладывались и обсуждались на научном симпозиуме «Неделя горняка 2010-2012гг.» в МГГУ, г. Москва; на Международной научной школе молодых ученых и специалистов "Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых" 2009г., 2010г., 2012г. ИПКОН, г. Москва; Международной научно-практической конференции «Открытые горные работы в XXI веке» 4-7 октября 2011 г. в г. Красноярске; IV Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Проблемы недропользования» 2010г., г. Екатеринбург; XIII Международном симпозиуме имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр»2009 г., г. Томск; XIII международной молодежной научно-практической конференции г. Чита 2009 г.; Молодежь Забайкалья: Мир человека и человек мира; IX, X, XI и XII Научно-практических конференциях «Кулагинские чтения» (Чита, 20092012гг.); Международной научной конференции: Природопользование и охрана окружающей среды (Франция, г. Париж 13-20 октября 2009 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 27 работ, из них 9 в рецензируемых изданиях.

Объем и структура работы. Работа состоит из 4 глав, введения, заключения и приложений. Объем работы составил 119 печатных страниц, включая 38 рисунков, 15 таблиц, список использованной литературы из 125 наименований.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность д-ру техн.наук, научному руководителю, профессору Ю.М. Овешникову, а также канд. тех. наук. М. Р. Гильфанову за помощь, консультации, поддержку и внимание; особую благодарность автор выражает за научные консультации д-ру техн.наук, профессору кафедры ОГР Ю.В. Субботину.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыта актуальность темы диссертации, определены основная идея, цели и задачи исследований. Представлены положения, выносимые на защиту.

В первой главе дан обзор литературных источников по вопросу эффективности использования земельных отводов на горнодобывающих предприятиях. Рассмотрены особенности строительства внешних отвалов вскрышных пород и их основные технические характеристики.

Во второй главе дан анализ технологических схем отвалообразования и параметров отвалообразования при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Разработана единая система критериев оценки технологической, экономической и экологической эффективности ведения горных работ.

В третьей главе обобщены и выделены факторы, определяющие рациональные параметры отвалов вскрышных пород при ведении открытых

горных работ. Рассмотрены варианты размещения отвалов на склонах, введен коэффициент рельефа местности.

В четвертой главе проведена математическая обработка результатов методами математической статистики и моделирования, на основе которой разработана методика расчета рациональных параметров отвалов вскрышных пород на рудных карьерах и приведен алгоритм его реализации. Обоснован рациональный способ формирования отвалов с учетом эффективного использования земель.

Заключение содержит основные выводы, полученные в ходе выполнения работы.

Основные научные положения, выносимые на защиту, и их обоснование.

1 Эффективность автомобильно-бульдозерного отвалообразования на склонах обеспечивается за счет минимизации расстояния транспортирования породы на отвале, что достигается путем обоснованного изменения параметров отвалообразования: порядка отсыпки ярусов отвала и направления подвигания фронта работ, позволяющих снизить затраты на ведение горных работ.

Вопросам технологической, экономической и экологической эффективности ведения работ на отвалах уделено большое внимание в работах академика К. Н Трубецкого, а также профессоров и докторов наук, Ю.И. Анистратова, А.И. Арсентьева, Ю. П. Галченко, В. Д Горлова, Е. П. Дороненко, Н.В. Мельникова, Г.П. Никонова, М.Г. Новожилова, B.C. Коваленко, В.В. Ржевского, М.В. Рыльниковой, Г.В. Секисова, П.И. Томакова, B.C. Хохрякова, H.H. Чаплыгина, Ф. В. Дудинского и кандидатов наук М. И. Барсукова, И.М. Барсукова, К. Н. Костромитинова, Е.В. Дурмановой, К.Е. Судакова и др.

Анализ выполненных исследований и публикаций по данной проблеме показал, что рассмотрению вопросов повышения эффективности открытой разработки рудных месторождений, расположенных в сложных природных и горнотехнических условиях было уделено недостаточное внимание. Большое разнообразие научных достижений в области проектирования не решает проблему рационального землепользования. Это обуславливает необходимость адаптации и существенных изменений в традиционных подходах к проектированию горнодобывающих предприятий (ГДП).

На современном этапе особую актуальность приобретают проблемы многофакторной оптимизации параметров открытых горных работ, месторасположения объектов горнодобывающего предприятия и рекультивации. Рассматривая открытые горные работы с технологической, экономической и экологической точки зрения, мы видим, что отвалообразование и рекультивация отвала являются самостоятельными технологическими процессами. Рекультивационные работы начинаются, как правило, после заполнения отвала или в конце этой стадии, так как в нормативной базе проектирования и действующих законов, нет четкого

предписания совмещения этих процессов и времени начала рекультивационных работ. Но на сегодняшний день имеется достаточное количество разработанных технологий, позволяющих своевременно проводить рекультивационные работы. Но для каждого конкретного случая нужно четкое обоснование технологии совмещения отвалообразования и рекультивации.

Опыт показывает, что совмещение отвалообразования и рекультивационных работ целесообразно при некоторых благоприятных условиях - это горизонтальное или пологое залегание пластов полезного ископаемого(ПИ), что в свою очередь дает возможность внутреннего отвалообразования и облегчает совмещение рекультивационных работ. А при крутом и наклонном залегании ПИ породы складируют во внешние отвалы стараясь достичь максимальной высоты отвалов и минимальных площадей под отвалы. Но при детальном рассмотрении технологии ведения отвалообразования и при использовании внешних отвалов возможно совмещение рекультивации и отсыпки отвалов.

Так для наглядной технолого-экономической оценки, нами проанализированы затраты на ведение горных работ. Затраты для ведения горных работ по отсыпке отвалов сводятся на транспортировку пород на отвале.

При этом затраты на транспортирование установлены по условиям различных участков трасс, с учетом дисконтирования за расчетный период (Т) и выражаются следующей зависимостью:

г мл

= (Я, ),«,

/=1 /с = 1

где А^ - соответственно укрупненный показатель стоимости транспортировки, руб*т*км; Ь^ - дальность к-ой трассы, км; Гк-грузооборот, т; М4 -количество трасс. а( - коэффициент дисконтирования

Для апробации данного суждения нами проведены расчеты при различных параметрах отвалообразования на Александровском месторождении в соответствии с принятой системой разработки МПИ, схемой складирования вскрышных пород с использованием автотранспорта. На (рис 1) показан прядок отсыпки отвалов по годам.

Изменения параметров отвалов вскрышных пород показаны на (рис 25), где видно что при формировании отвала с поярусной схемой отсыпки затраты на транспортирование возрастают при формировании второго яруса, а при поярусной идет постепенное изменение затрат. И при изменении направления фронта работ также идет изменение в случае с направлением фронта работ от карьера затраты на транспортирование увеличиваются к концу срока отсыпки отвала и наоборот уменьшаются при направлении фронта работ к карьеру. Из этого следует, что изменение параметров отвалообразования: порядка отсыпки ярусов отвала и направления подвигания фронта работ, позволяет управлять затратами на ведение горных работ.

№ = 0,93

ЭТР

-Логарифмическая (ГК)

12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0,000

1, пет

- Экспоненциальная (ГК)

- Полиномиальная (1_К)

Рис.3. Изменение показателей отвалообразования на отвале карьера Восточный в направлении фронта работ к карьеру при поярусной отсыпке

Рисунок 1. Порядок отсыпки отвалов карьеров Западный и Восточный на __Александровском месторождении

Рис.2. Изменение показателей отвалообразования на отвале карьера Восточный в направлении фронта работ от карьера при одновременной отсыпке всех ярусов

12,000

10,000

8,000 н

6,000 с 5 V

4,000 ^ и

2,000

0,000

О. I—

от

6 7 8 9 • • • ГК

— Полиномиалы^аЯЧ^ВТР.

140,000 120,000 100,000 80,000 60,000 40,000 20,000 0,000 1

— ЭТР -!_К

Рис.4. Изменение показателей отвалообразования на отвале карьера Восточный в направлении фронта работ к карьеру при одновременной отсыпке всех ярусов

Экспоненциальная (ЭТР -Экспоненциальная (ГК) -Полиномиальная (1_К)

)

500,000 450,000 ю 400,000 Й 350,000 ■г 300,000 с 250,000 5 200,000 & 150,000 т 100,000 50,000 0,000 1 2

- -БТР

12,000

10,000

8,000 ь

I Е

6,000 I -4,000 ' 2,000 0,000 1, лет

250,000 200,000 150,000

-БТР

1.К

Рис. 5. Изменение показателей отвалообразования на отвале карьера Восточный в

направлении фронта работ от карьера при поярусной отсыпке В таблице 1 приведены результаты расчета затрат при обосновании порядка отсыпки отвалов на Александровском месторождении

Таблица 1

Результаты расчета суммарных затрат при обосновании порядка

Очередность отсыпки С одновременной отсыпкой ярусов С поярусной отсыпкой

Направление фронта работ на отвале От карьера К карьеру От карьера К карьеру

Западный отвал 1 003 084 089 1 483 375 177 1 388 817 738 1 579 030 282

Восточный отвал 813 149 776 1 255 882 121 1 032 200 548 1 187 482 038

Расчетный экономический эффект 219 050 772

При анализе результатов расчета суммарных затрат на транспортирование вскрыши с поярусной и одновременной отсыпкой отвала для каждого варианта очередности отсыпки отвалов на Александровском месторождении наиболее рациональным и экономически выгодным является вариант с одновременной отсыпкой при направлении фронта работ на отвале

от карьера. Из этого следует, что расчетный экономический эффект при формировании отвала карьера Восточный с одновременной отсыпкой всех ярусов с направлением фронта работ от карьера составит 219 050 772 руб. в сравнении с поярусной отсыпкой.

Расположение отвалов должно обосновываться детальными технико-экономическими расчетами с учетом затрат на транспортирование, отчуждение земель, компенсацию ущерба от нарушения и потерь почвы и на рекультивацию нарушенных земель. Размеры и режим нарушения земель при производстве отвальных работ определяются коэффициентом землеемкости:

3 Vo

Где: S30- площадь земельного отвода занятая отвалами, га;

Vo- объем отвала,м3.

При определении землеемкости отвалов она напрямую будет зависеть от угла поверхности рельефа местности а и угла откоса отвала Р рис.6.

Рис. бСхема отвала

При увеличении угла рельефа местности будет увеличиваться землеемкость. При определении оптимального угла рельефа местности целесообразно ввести коэффициент рельефа, который показывает отношение угла рельефа расположения отвала к углу откоса отвала.

Где: а- угол рельефа местности;

|3 - угол откоса отвала

При коэффициенте рельефа равном нулю землеемкость будет минимальна, а при коэффициенте рельефа равном 1или более землеемкость будет максимальна. Из этого следует, что на стадии проектирования при выборе места расположения отвала нужно учитывать коэффицет рельефа местности.

По приведенным данным Жирекенского ГОКа (таблица 2, рис. 7) видим, что при повышении угла рельефа местности увеличивается землеемкость.

По полученным результатам исследований видно, что коэффициент землеемкости зависит от угла рельефа местности. Следовательно, при проектировании следует учитывать угол рельефа местности при определении рациональной землеемкости.

Таблица 2

Значение коэффициента землеемкости для отвалов Жирекенского

ГОКа

№ V,

отвала Н, м а, град В, град млн.м3 8 , га Кз=8/У

1 160 10 36 83 134 1,6

2;3 140 15 36 47 125 2,7

4 140 25 36 19 58 3,1

При определении землеемкости отвалов она напрямую будет зависеть от угла поверхности рельефа местности а и угла откоса отвала ¡3 (рис.7.)

Так при увеличении угла рельефа местности будет и увеличиваться площадь и соответственно землеемкость.

га

12500 12000 11500

10000

0 5 10

♦ площадь основания сектора

20 25 30 а 35

Полиномиальная (площадь основания сектора)

Рис 7 а Зависимость площади 8о от угла рельефа а График зависимости построен в качестве примера изменения площади отвала в зависимости от угла рельефа местности а, следовательно, и от различных значений коэффициентов рельефа местности.

зо

з:25

£ 20

а 15

зс

* V "

■ , Ц

-О 1 *'

'А" ; -

'■■'■Г' -в,"'» маша ввавз

т Кз=Б/У

Рис7 б Значения коэффициента землеемкости К3 при различных углах рельефа

местности а

С целью построения аналитической зависимости, характер которой подтверждается и результатами экспериментальных исследований (рис. 7), была использована условная конфигурации рельефа и формы отвала (рис. 8), на котором представлены варианты размещения отвалов вскрышных пород на склонах.

]

Рис 8 Варианты размещения отвалов на склонах

Другая ситуация складывается если отвалы складируются не только на склон или горизонтальную поверхность рельефа (рис 9 а,б); а к примеру на крутой склон превышающий высоту яруса отвала в два или несколько раз (рис 8 г, д); или складирование происходит в канавы, выемки, овраги и ущелья. Если высота склона превышает высоту отвала или имеются выемки, то в таких случаях преимущество размещение отвала определяется исходя из частных случаев и определяются индивидуально для каждого.

Предлагаемые результаты эмпирических исследований изменения параметров отвалообразования: порядка отсыпки ярусов отвала и направления подвигания фронта работ, от затрат на ведение горных работ позволяют обосновать выбор варианта отсыпки отвала и повысить эффективность автомобильно-бульдозерного отвалообразования на склонах.

2. Разработанная методика расчета рациональных параметров автомобильно-бульдозерного отвалообразования на склонах, позволяющая обосновать как порядок отсыпки ярусов отвала, так и направление подвигания фронта работ, а кроме этого месторасположения отвалов и время начала рекультивацонных работ обеспечивает повышение технологической, экономической и экологической эффективности ведения горных работ.

Анализ существующих критериев, позволяющих эффективно использовать земельные отводы, показал, что большое значение имеет технология разработки месторождения. На рис. 9 показана схема выявления факторов, определяющих местоположения объектов ГДП. Эффективность использования земель, в первую очередь, будет зависеть от системы разработки. Так например, при разработке крутых и наклонных залежей применяются системы разработки с вывозкой вскрыши на внешние отвалы в отличии от пологих залежей, где есть возможность складировать отвалы в выработанное пространство, что уменьшает количество нарушенных земель. Землеемкость добычи в этих условиях очень высокая. Экономические показатели с увеличением глубины работ ухудшаются из-за увеличения расстояния транспортирования горной массы с глубоких горизонтов, роста текущего коэффициента вскрыши (до определенного момента) и других

негативных факторов. Все это свидетельствует о необходимости применения технологии, позволяющей разрабатывать крутые и наклонные месторождения с благоприятным режимом горных работ, по возможности с постоянным расстоянием транспортирования вскрышных пород при благоприятном режиме нарушения и восстановления земель.

При проектировании отвалов следует выбрать их месторасположения. Выбор местоположения площадок под отвалы осуществляется на основании рассмотрения нескольких вариантов по следующим критериям, выраженным в натуральных показателях: возможность компактного объемно-планировочного решения размещаемых объектов строительства, минимальные объемы планировочных работ, максимальная близость к местам основных работ, удобство транспортных связей с основными объектами строительства. Данный подход относится к вариантному проектированию и не позволяет определить экономически обоснованный оптимальный вариант размещения горнодобывающего предприятия

Горно-геологические условия

Природные условия

Социально-экологические ограничения

Схема вскрытия

Схема

отвалообраз

ования

Слособы рекультивации

Расстояние транспортирован ия 1лр, км

Местоположение и

площадь земель,

находящихся в

собственности. аренде, под управлением

организации. и

расположенных на

охраняемых природных территориях и

территориях с высокой ценностью

биоразнообразия вне их границ, или

примыкающих к таким территориям.

Число видов, занесенных в Красный список МСОП и национальный список охраняемых видов,

местообитания которых находятся на территории, затрагиваемой деятельности организации, с разбивкой по степени угрозы существованию вида

Периоды разработки месторождения Т, лет

Объемы горной массы, Угм, м3

кгилшъчл

норматив новых зе\ назначен И'

Целевое использовани е земель.

Роза ветр близость населенных пунктов

)В,

шшм'плъъ}

освоения ель целевого взамен

изымаемых У1

Налоги

Ш11Ш

или

У 4,5

, ЧЛ % I \ ЧЛI % 1Л ЧЛЛ11Ъ1Л1Ъ ЧЛ1]

компенсация выбытия основных фондов и объектов инженерной инфраструктуры, потери производства на землях целевого назначения У2

ущерб от изъятия или ухудшения качества земель, ценных в природном и социально-экономическом отношении УЗ

Рис. 9. Выявление факторов, определяющих местоположения объектов ГДП

Технологические и экономические показатели размещения площадок под отвалы устанавливаются с учетом объективно существующих ограничений, обусловленных с одной стороны природными факторами, с другой - техническими условиями и требованиями обеспечения нормативной экономической эффективности капитальных вложений. Первая группа ограничений связана с требованиями охраны природной среды и с доступностью освоения территории по природным условиям (рельеф, геология, гидрология и т.п.). К ограничениям второй группы относятся: минимально допустимые размеры участков под предприятия и хозяйства ГДП; недопустимость размещения одного предприятия на нескольких участках по условиям технологии производства.

При сравнении вариантов размещения предлагается определять капиталовложения и текущие затраты по следующим показателям: объему планировочных работ по отвалообразованию, отводу земли, затратам на транспортирование и затратам на рекультивацию.

Сначала предлагаемые варианты проверяются с помощью факторов, исключающих возможность строительства, однозначно которые являются неуправляемыми, т.е. не поддаются воздействию субъекта решения. Варианты, на которые оказал воздействие какой-либо из факторов, не могут быть реализованы и из следующего исследования исключаются. Они откладываются в комплекс нереализуемых вариантов. Эти факторы являются управляемыми, т.е. поддаются воздействию субъекта решения. Варианты, на которые не оказал воздействия ни один из этих факторов, являются реализуемыми и включаются в комплекс реализуемых. Для вариантов, на которые оказал воздействие один или несколько из этих факторов, необходимы дополнительные мероприятия по устранению их влияния. Такие мероприятия могут иметь своим результатом, например, повышение капиталовложений или эксплуатационных затрат, удлинение срока строительства, увеличение потребности в рабочей силе, объема отчуждения земель и т.д. При этом может иметь место взаимодействие условно исключающих факторов. Варианты, для которых это имеет место, не могут быть реализованы и исключаются из последующего исследования. Они откладываются в комплекс нереализуемых. Варианты, для которых взаимодействие условно исключающих факторов не имело места, могут быть реализованы (после дополнения и исправления на базе мероприятий по ликвидации условно исключающих факторов) и ими дополняется комплекс реализуемых вариантов.

Подход к проблеме размещения отвалов вскрышных пород на склонах с использованием анализа решений носит рекомендательный характер. Он может существенно помочь лицу, принимающему решение, выбрать площадки для объектов ГДП и аргументировать этот выбор. Кроме этого, способ вскрытия будет значительно влиять на месторасположения объектов и интенсивность нарушения земель, так как именно в период строительства отчуждается большая часть земель и создаются условия для рекультивации

на перспективу. При этом, определяющими параметрами выбора способа ведения горных работ будут являться объем горной массы, расстояние транспортирования и площадь отчуждаемых земель. В связи с этим, предложено эти параметры вывести в стоимостную оценку, которая будет определять наилучшую технологию ведения горных работ с наименьшим ущербом на земельные ресурсы.

По каждой группе критериев определены основные факторы, влияющие на расположение объектов горнодобывающего предприятия, а именно затраты на: 1) отчуждение земельного участка (8з),руб; 2) работы по планировке отвалов (8пл),руб; 3) транспортные расходы (8тр),руб; 4) затраты на рекультивацию земель(8р),руб. Исходными данными для расчета затрат, связанных с отчуждением, являются координаты участков земли различной ценности и удельные показатели стоимости ее изъятия: норматив освоения новых земель целевого назначения взамен изымаемых (у1),руб; компенсация выбытия основных фондов и объектов инженерной инфраструктуры, потери производства на землях целевого назначения (у2),руб; ущерб от изъятия или ухудшения качества земель, ценных в природном и социально-экономическом отношении (уЗ),руб. В случае приобретения земельного участка в собственность к затратам по отчуждению добавляется ежегодный земельный налог (у4) ,руб. По полученным значениям площадей (£) ¡-ых участков различной ценности, попадающих в зону отчуждения, удельной стоимости их изъятия, рассчитывается общая стоимость отведения земельных фондов (Б,), га с учетом дисконтирования за расчетный период (Т), лет:

Т М 1

^ = £ £ у2,+ уЛ^.а,

1=1 ¡=1

где: М1 - количество участков; а£ - коэффициент дисконтирования.

Если данный участок земли ГДП берет в аренду, то за пользование землей взимается арендная плата (у5), исчисляемая в процентах к нормативу стоимости освоения новых земель, и стоимость изъятия земельного фонда будет определяться как:

Г М 1

^ = £ X /„ (У 2, + уЗ,+ у5,),а,

Стоимость инженерной подготовки территории площадки определяется для каждого варианта размещения объектов ГДП в зависимости от вида строительной техники; группы грунта по трудности разработки и мощности его слоя, с учетом следующего положения проектные планировочные плоскости площадок принимаются с учетом коэффициента рельефа местности.

Общая стоимость планировочных работ на отвалах определяется по формуле:

Т М 2 М 3

1 = 1 2 = 1 ; = 1 17

где: Ун - объемы земляных работ насыпи; р„ - укрупненные показатели стоимости земельных работ по насыпи; М2 -количество г-х участков с одинаковым геологическим строением; МЗ -количество ^ой группы грунта.

Для определения объемов земляных работ методикой

предусматривается использование цифровой модели рельефа местности (ЦМР). ЦМР представляет собой аналитическую модель реальной поверхности земли, создаваемую по совокупности характерных точек рельефа путем аппроксимации.

Эффективность рекультивационных работ в значительной степени зависит от срока проведения последних. У горных предприятий нет достаточных средств для проведения ликвидационных работ и работ по рекультивации на завершающем этапе разработки. Поэтому на ГДП, ведущих разработку МПИ в течении 20-30лет и более, зачастую рекультивация не проводится, так как не созданы условия для ее проведения. Поэтому ущерб от задержки рекультивации земель необходимо определять с учетом фактора времени. Из этого следует, что рекультивационные работы необходимо проектировать до окончания срока эксплуатации месторождения.

Затраты на рекультивацию представлены следующей зависимостью:

г,-5,

~ а+ £„,)'

где: Т - расчетный период, исчисляется от года проведения оценки до года отработки месторождения; 2, - ценность продукции за год, исчисленная в замыкающих затратах г-го года; - сумма капитальных и

эксплуатационных затрат, получаемая к году освоения; £„..„ - норматив для приведения разновременных затрат.

Нами проведен анализ на некоторых месторождениях Забайкальского края. На юго-востоке Забайкалья планируется создание крупного промышленного узла, для разработки комплексных месторождений: «Жирекенского», «Бугдаинского», «Андрюшкинского», «Верхне-

Алиинского», «Быстринского» и др. В (таблице 3) приводятся результаты расчета затрат, вязанных с освоением земель на этих месторождениях.

Таблица 3

Результаты расчета затрат, связанных с освоением земель, на

Месторождения вз, тыс. руб впл, тыс. руб Бтр, тыс. руб вр, тыс. руб Площадь занимаемая предприятием,га

Жирекенское 85452,6 83472,6 652038,2 128758,6 1464

Бугдаинское 16257,2 98356,2 798265,8 171489, 1856

Андрюшкинское 2136,8 9566,8 80892,9 11153,3 189

Верхне-Алиинское 1710,3 2658,9 18956,2 22733,4 40

Быстринское 18826,1 158951,6 925635,8 244 849,5 2800

Железный кряж 2335,8 5268,9 38562,8 16 435,4 80

Таким образом, основными факторами, определяющими

местоположение объектов строительства горнодобывающих предприятий, ведущих и проектирующих разработку открытым способом, будут являться затраты на транспортирование, планировку отвалов, рекультивацию и отчуждения земель. Выявленные факторы позволяют ГДП контролировать воздействие на земельные ресурсы и избежать неверных управленческих решений, а также на стадиях проектирования и разработки месторождения рационально и эффективно использовать участки земельных отводов за счет управления основными параметрами отвалов вскрышных пород, а именно текущим расстоянием транспортирования, порядком формирования отвалов, направлением фронта работ, интенсивностью изъятия земель и временем рекультивации.

Для учета важности каждой категории затрат используются весовые коэффициенты, выступающие в роли корректирующих сомножителей. При этом коэффициенты веса получены методом составления матриц. Процедура получения коэффициентов веса включает в себя выбор: типа шкалы индивидуальных оценок, методов высказывания суждений экспертами, обработки результатов экспертизы. Наиболее полную информацию об экономических явлениях можно получить, используя количественные шкалы. Из них практическое значение, по существу, имеет шкала отношений, согласно которой оцениваемым объектам присваиваются некоторые числа таким образом, чтобы между ними сохранялось то отношение, что и между объектами по данному признаку. Попарное сравнение такой транзитивности заранее не предполагает, что является существенным преимуществом метода. Единственный недостаток метода высказывания суждений в виде парных сравнений состоит в его малоприменимости при увеличении числа сравниваемых объектов из-за непропорционально быстрого роста числа единичных парных сравнений. Однако, согласно анализу управленческих задач, число оцениваемых объектов редко превышает десять и позволяет беспрепятственно применять данный метод. При этом, если число объектов велико, то путем простого логического анализа всегда можно сократить их, приняв к рассмотрению только конкурирующие варианты. Для обработки полученных экспертных оценок предлагается использовать метод

составления матриц парных сравнений (табл. 4), в которой все факторы перечисляются по горизонтали (X 1) и вертикали (X ]) и на пересечении строки и столбца проставляется оценка предпочтения 1-го фактора над ^ым. Для оценки предпочтения факторов используется система трех оценок:

X 1 > X ] - означает, что ¡-ый фактор

2, если >ху предпочтительнее ]-го;

, „„„,, X 1 < X 1 - означает, что ]-ый фактор

— | если "у* — V

' -л" ' предпочтительнее 1-го;

О, если X1 = X ] - означает, что факторы равноценны.

Таблица 4

83 втр 8р 5>п аи

вз 1 2 2 2 7 0.42

0 1 0 1 2 0.12

0 2 1 1 4 0.23

0 1 1 1 4 0.23

2 14 1

Целевая функция (ЦФ) в математической постановке задачи оптимизации размещения площадок имеет вид: ЦФ=0,428з(х1,уО + 0,128пл(х1,у1,г0 + 0,238тр(хьу0+0,238р(х1,уьг0 -тип

Согласно заданному критерию, выбор оптимального варианта размещения отвалов вскрышных пород будет осуществляться при наименьшей стоимости отчуждения земли, что соответствует ее наименьшей ценности. Предложенная методика предусматривает, что искомые переменные -координаты площадки должны быть в пределах заданной территории ,пригодной для ее размещения, которая задается в виде координат условной координатой системы. Значения ЦФ оптимального размещения объектов ГДП, полученные в результате каждого этапа, сравниваются и выбирается вариант, соответствующий наименьшему значению ЦФ. Для решения поставленной задачи целесообразно воспользоваться методами поиска, в которых направление минимизации полностью определяется на основании последовательных вычислений целевой функции.

Для нахождении оптимальных значений координат площадок ГДП применяется метод случайного поиска, который основан на использовании случайных выборок с уменьшением интервала искомых величин (с!х.с1у) на величину з (0<з<1) Для получения выборок, сгруппированных в серии, используются случайные числа (г), равномерно распределенные в интервале (-0.5 ; 0.5). Наилучшая точка (центр площадки) (хя„, yqч) в каждой серии становится начальной точкой следующей серии, точки которой выбираются из интервала меньшей величины. Количество <3~ых серий (О) и р-ых точек (И) задается таким образом, чтобы общие затраты времени можно было считать приемлемыми. Алгоритм решения представлен в виде обобщенной блок-схемы (рис 10) и является основой для составления программы.

Таким образом, выбор оптимального варианта размещения площадки под конкретные объекты ГДП осуществляется при минимальном значении целевой функции. Площадки, соответствующие оптимальному варианту, расположены на почвах с наименьшей природной ценностью и с самыми низкими значениями бонитетов насаждений.

Ниже рассмотрен пример реализации данной методики при обосновании технологии отвалообразования и параметров внешнего отвала применительно к условиям Жирекенского ГОКа. Месторождение характеризуется нагорно-глубинным залеганием и имеет залежь в виде штокверка. Специфика залегания определяет размещение всего объема

вскрышных пород во внешние отвалы. Рассмотрению подлежало несколько вариантов технологии формирования отвала на данной площади.

Рис. 10. Обобщенная блок схема оптимизации параметров отвалов вскрышных пород с

учетом рационального использования земель При поярусной отсыпке отвала (рис.11) возникают трудности в производстве рекультивационных работ. В этом случае требуется создание складов почвы и потенциально плодородных пород, так как рекультивационные работы возможно начинать только с 10-го года эксплуатации месторождения.

Рис. 11 - Схемы формирования многоярусных отвалов: а — с поярусной отсыпкой отвала; б — с одновременной отсыпкой всех ярусов; 1, 2, 3 — ярусы; 4 — нанесенный плодородный слой Ьтр — дальность транспортирование вскрышных пород

Результаты расчета по обоснованию схемы

отвалообразования с

одновременной отсыпкой всех ярусов представлены в таблице 4.

Таблица 4

Результаты расчета по обоснованию схемы отвалообразования с

Периоды разработки Площадь нарушенн ых земель, га Площадь рекультивир ованных земель, га 8з, тыс. руб Бпл, тыс.руб Бтр. тыс.руб тыс.руб Экономике ский эффект

1 строительства 417 0 40162,7 39774,7 89003.2 0,0 1861,3

2 пуска 180 24 10553.4 12520,9 81733,0 16159,2 482,4

3 эксплуатации 790 421 25165,8 21828,1 399797,3 73971,9 1125,0

4 доработки 76 171 9570,7 9348,9 81504,8 38627,6 437,5

Итого 1464 616 85452,7 83472,7 652038,3 128758,7 3906,3

Экономически й эффект 1689,3 12598,9 1300,1 15588,3

По результатам расчетов получены зависимости (рис 12-13), в которых представлены для примера два варианта отсыпки отвала: с поярусной схемой формирования и с одновременной схемой формирования отвала.

100 000 000 Ю 80 000 000 ^60 000 000 ^■40 000 000 20 000 000

¿г""*^ Я2 = 0,93

0 Полиной 1985-1990 1990-1995 2000-2005 2005-2010 2010-2015 2015-2020 2020-2025 2025-2030 иальная(Зр) ■ Полиномиальная (Бз) Полиномиальная (Бтр)

Рисунок 12 Изменение основных показателей целевой функции при одновременной отсыпке всех ярусов (5р-затраты на рекультивации^- затраты на вомещение ущерба окружающей природной среде 5тр-затраты на транспортирование)

Рисунок 13 Изменение основных показателей целевой функции при поярусной отсыпке (Бр-затраты на рекультивациювз- затраты на вомещение ущерба окружающей природной среде 8тр-затраты на транспортирование)

В начальные годы работы карьера будет иметь место перепробег автотранспорта на нижние ярусы отвала. Вариант с одновременной отсыпкой всех ярусов отвала создает условия для ускорения рекультивационных работ и не требует создания складов почвы и потенциально плодородных пород. Отсыпка отвала с верхних отметок склона позволяет уменьшить расстояние транспортирования вскрыши в начальные годы эксплуатации месторождения. Установлено, что этот вариант отсыпки, отвала, является наиболее эффективным и обеспечивает по сравнению с вариантом поярусной отсыпки экономический эффект в размере 15588,5 тыс. руб. при меньших на 12598,8тыс руб. затратах на транспортирование, меньшими затратами на рекультивацию на 1300,1 тыс. руб, меньшем на 1689,2 тыс. руб. ущербе от отчуждения земель.

Тем самым данная методика позволяет, обосновать порядок отсыпки ярусов отвала, направления подвигания фронта работ, месторасположение отвалов, и время начала рекультивационных работ, тем самым повысить технологическую, экономическую и экологическую эффективность ведения горных работ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена важная научно-практическая задача по повышению технологической, экономической и экологической эффективности формирования и развития отвалов вскрышных пород на рудных месторождениях. На основании выполненных исследований сделаны следующие выводы:

1. Проведен анализ и обобщены сведения о критериях оценки технологической, экономической и экологической эффективности ведения горных работ, позволившие выявить факторы, определяющие рациональные параметры отвалов вскрышных пород;

2. Разработан комплексный подход к технологической, экономической и экологической оценке эффективности ведения горных работ, учитывающий природные особенности местоположения предприятия и технологические особенности ведения горных работ;

3. На основе проведенных исследований установлены факторы, влияющие на интенсивность и динамику изъятия земель под отвалы вскрышных пород;

7. Выявлен и математически выражен ряд закономерностей: динамика отчуждения земельных ресурсов;

изменение затрат на транспортирование вскрышных пород от порядка отсыпки ярусов отвала, месторасположения отвалов и направления подвигания фронта работ;

изменения параметров отвалов от коэффициента рельефа

местности;

4. Установлены взаимосвязи факторов, определяющих рациональные параметры отвалов вскрышных пород между собой и с технологией разработки

5. Разработана методика оптимизации размещения отвалов вскрышных пород с учетом рационального использования земель;

6. Обоснован рациональный способ формирования отвалов с учетом эффективного использования земель;

7. Результаты диссертационных исследований внедрены на предпроектной и проектных стадиях разработки некоторых рудных месторождений Забайкальского края;

8. Получен расчетный экономический эффект в размере 15588,5 тыс. руб. на Жирекенском ГОКе и на Александровском месторождении 219605 тыс. руб.;

9. Результаты исследования внедрены в учебном процессе в Забайкальском государственном университете.

Результаты исследований, выполненных автором, опубликованы в следующих основных работах: Издания рекомендованные ВАК

1. Овешников Ю.М. Основные направления совершенствования рекультивационных работ при разработке рудных месторождений Забайкалья/Ю.М. Овешников, С.С Рязанцев // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2013. № 4... c. 151-155

2. Рязанцев С.С. Оптимизация параметров горнотехнических сооружений при разработке рудных месторождений/ Вестник ЗабГУ № 11 (90) 2012г. Чита с. 11-18

3. Овешников Ю.М. Рациональное использование земельных отводов путем оптимизации параметров отвалообразования на рудных карьерах/ Ю.М. Овешников, С.С Рязанцев //Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2011. № 4... c.90-97

4. Рязанцев С.С. К вопросу о критериях эффективности использование земельных отводов при открытой разработке месторождений / С.С Рязанцев // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2012. № 4 c. 403-407

5. Овешников Ю.М. /Состояние и перспективы освоения земельных ресурсов на Жирекенском горно-обогатительном комбинате/ Ю.М. Овешников, С.С Рязанцев //Горный журнал 2011 №3 г. Москва с. 41-44

6. Овешников Ю.М. Анализ состояния использования земельных отводов на некоторых рудных карьерах Забайкалья/ Ю.М. Овешников, С.С Рязанцев// Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2011. №4 c. 97-102

7. Овешников Ю.М. / Оценка и перспектива нарушения земель Жирекенским Горно-обогатительным комбинатом/ Ю.М. Овешников, С.С Рязанцев //Вестник ЧитГУ 2011 № 3 г. Чита с. 46-52

8. Овешников Ю.М. / Прогнозирование нарушения территории и изменения характера землепользования Жирекенского ГОКа / Ю.М. Овешников, С.С Рязанцев// «Хабаровск сентябрь 2009, ИГД ДВО РАН, 16-18 сентября 2009 г. ГИАБ от ДВО №5 Дальний Восток-2» с.297-303

9. Овешников Ю.М. Состояние земельных ресурсов и их использование на Жирекенском молибденовом месторождении / Ю.М. Овешников, С.С Рязанцев // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2012. № 5

Другие издания

Ю.Рязанцев С.С. Методика определения оптимального местоположения отвалов при разработке рудных месторождений / С.С Рязанцев // Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых. Материалы 9 Международной научной школы молодых ученых и специалистов. 19-24 ноября г. Москва. ИПКОН РАН 2012 г - 544с. 401-404 с

11.Овешников Ю.М. / Оптимизация параметров отвалообразования на рудных карьерах/ Ю.М. Овешников, С.С Рязанцев// Международная научно-практическая конференция «Открытые горные работы в XXI веке» 4-7 октября 2011 г. в городе Красноярск с.246-250

12,Овешников Ю.М. / К вопросу об эффективности использования земельного отвода Жирекенским ГОКом / Ю.М. Овешников, С.С Рязанцев // Журнал «Успехи современного естествознания», №11 за 2009г: материалы Научной международной конференции, 13-20 октября 2009, Франция (Париж) издательство РАЕ стр. 55-57

13.Рязанцев С.С./ Методические подходы к эколого-экономической оценке использования земель Жирекенским ГОКом/ С.С. Рязанцев, Ю.М Овешников // Проблемы недропользования: Материалы IV Всероссийской

молодежной научно-практической конференции, 9-12 февраля 2010 г. /ИГД УрО РАН - Екатеринбург: УрО РАН, 2010. - 606 с. 323-328 с.

14.Рязанцев С.С./ Методика оценки ущерба от нарушения земель с учетом фактора времени/ С.С Рязанцев Ю.М. Овешников, // Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых. Материалы 7 Международной научной школы молодых ученых и специалистов. 15-19 ноября 2010 г. - Москва: 2010. -494с. 116-118 с.

15.Рязанцев С.С. Методика определения оптимального местоположения отвалов при разработке рудных месторождений / С.С Рязанцев // Кулагинские чтения: XII Всероссийская конференция. - Чита, 2012. - Ч. VII. - 198 с. 81-85с.

16.Рязанцев С.С. К вопросу о разработке методики определения рациональных параметров хвостохранилищ и отвалов вскрыши / A.A. С.С Рязанцев, Сарычев // Кулагинские чтения: XI Международная научно-практическая конференция. Чита: ЧитГУ, 2011. Ч. III. 206 с. 37-39 с.

17.Рязанцев С.С. Геоэкологические аспекты освоения жирекенского молибденового месторождения / С.С Рязанцев //Сборник научных трудов

XIII Международного симпозиума имени академика M.A. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 110-летию со дня рождения профессора, Лауреата государственной премии СССР К. В. Радугина. - Томск, 2009. - 993 с. стр 743-745

18.Рязанцев С.С. Результаты исследований по фактическому и перспективному освоению недр на Жирекенском молибденовом месторождении/ С.С Рязанцев // Проблемы геологии и освоения недр: труды

XIV международного симпозиума имени академика M.A. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 65-летию Победы советского народа над фашистской Германией в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг. Том 2; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. - 716 с. 389-391 с.

Лицензия ЛР № 020525 от 02.06.97 Подписано в печать 8.112013 Формат 60x84 1/16 Усл. печ.л. 1.1 Тираж 100 экз. Заказ N 151 Забайкальский государственный университет ул. Александро-Заводская. 30. г. Чита. 672039 РИК ЗабГУ

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Рязанцев, Степан Сергеевич, Чита

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Забайкальский государственный университет»

(ФГБОУВПО «ЗабГУ»)

На правах рукописи

04201453402

РЯЗАНЦЕВ Степан Сергеевич

Специальность 25.00.22 - Геотехнология (подземная, открытая и строительная)

Диссертация

на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Научный руководитель Доктор технических наук, профессор,

Почетный работник высшего профессионального образования РФ Овешников Юрий Михайлович

Чита 2013

Содержание

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................3

ГЛАВА I СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ И ОПЫТ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЯ С УЧЕТОМ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗЕМЕЛЬ ПРИ ОСВОЕНИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ.................................................................................10

1.1 Обзор литературы, по проблеме отвалообразования с учетом рационального использования земельных отводов при открытой разработке месторождений полезных ископаемых...................................................................10

1.2.1 Предварительная оценка изменений в структуре промышленности при разработке рудных месторждений юго-востока Забайкальского края..................................................................................................22

1.2.2 Состояние и перспективы отвалообразования на Жирекенском горно-обогатительном комбинате...................................................28

1.2.3 Определение видов и масштабов ущерба от воздействия на земельные ресурсы при освоении минерально-сырьевых ресурсов на

территории Забайкальского края.............................................................................37

ГЛАВА II АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЯ И ПАРАМЕТРОВ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ........................................................................................................51

2.1 Исследование способов и технологических схем формирования отвалов с учетом рационального использования земель ...........51

2.2 Анализ существующих критериев оценки эффективности использования земельных отводов при разработке месторождений

полезных ископаемых...............................................................................................59

ВЫВОДЫ...................................................................................................................65

ГЛАВА III ВЫЯВЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОТВАЛОВ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД, ОКАЗЫВАЮЩИХ ВЛИЯНИЕ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ И ДИНАМИКУ ИЗЪЯТИЯ ЗЕМЕЛЬ..........................................................................66

3.1 Исследование показателей типовых схем развития отвалов...........66

3.2 Обоснование схем формирования отвалов на склонах...................68

ВЫВОДЫ...................................................................................................................87

ГЛАВА IV ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЯ С УЧЕТОМ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗЕМЕЛЬ.................................................................................88

4.1 Методика расчета рациональных параметров автомобильно-бульдозерного отвалообразования...........................................................................88

4.2 Обоснование рациональных параметров отвалообразования с

учетом рационального использования земель........................................................99

ВЫВОДЫ.................................................................................................................106

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................................107

Список используемых источников........................................................................108

Приложение А..........................................................................................................118

Приложение Б..........................................................................................................119

ВВЕДЕНИЕ

гидрогеологическими условиями, высокой интенсивностью горных работ, значительными параметрами отвалов и выработанного пространства, что повышает трудность выполнения основных производственных процессов и снижает экономическую эффективность.

Основная идея работы заключается в том, что обоснование рациональных параметров автомобильно-бульдозерного

отвалообразования при открытой разработке рудных месторождений достигается путем обоснованного изменения параметров

отвалообразования: порядка отсыпки ярусов отвала и направления подвигания фронта работ, с учетом технологических особенностей ведения горных работ, позволяющее выбрать схемы ведения горных работ с наибольшим экономическим эффектом при минимальном ущербе для земельных ресурсов.

Основные задачи исследования.

Методологические и теоретические основы исследования.

Томакова, B.C. Хохрякова, H.H. Чаплыгина, Ф. В. Дудинского и кандидатов наук М. И. Барсукова, И.М. Барсукова, К. Н. Костромитинова, Е.В. Дурмановой, К.Е. Судакова и др.

Защищаемые научные положения:

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Создана система критериев оценки технологической, экономической и экологической эффективности ведения горных работ,

позволяющая выявить факторы, определяющие рациональные параметры отвалов вскрышных пород;

4. Выявлен и математически выражен ряд закономерностей:

- динамика отчуждения земельных ресурсов;

- изменения параметров отвалов от коэффициента рельефа местности;

5. Разработана методика расчета рациональных параметров отвалов вскрышных пород, а также минимизации ущерба окружающей природной среде и повышении технологической, экономической эффективности производства;

6. Обоснована технология отвальных работ с учетом рационального использования земель.

Забайкальского края, что позволяет уточнять затраты горнодобывающих предприятий при проведение рекультивации земель.

Работа выполнена в рамках Федерально-целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. (гос. контракт № 14.740.11.0211 от 15 сентября 2010 г.) Российско-китайское приграничное сотрудничество в сфере природопользования: оценка перспектив, рисков и эколого-экономической эффективности; ФЦП «Экономическое и социальное развитие Дальнего востока и Забайкалья на период до 2013г.».

Реализация результатов исследований и разработок:

«Горное дело» специализации «Открытые горные работы» в Забайкальском государственном университете.

Апробация результатов исследования. Основные положения и практические результаты работы докладывались и обсуждались на научном симпозиуме «Неделя горняка 2010-2012гг.» в МГГУ, г. Москва; на Международной научной школе молодых ученых и специалистов "Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых" 2009г., 2010г., 2012г. ИПКОН, г. Москва; Международной научно-практической конференции «Открытые горные работы в XXI веке» 4-7 октября 2011 г. в г. Красноярске; IV Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Проблемы недропользования» 2010г., г. Екатеринбург; XIII Международном симпозиуме имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр»2009 г., г. Томск; XIII международной молодежной научно-практической конференции г. Чита 2009 г.; Молодежь Забайкалья: Мир человека и человек мира; IX, X, XI и XII Научно-практических конференциях «Кулагинские чтения» (Чита, 2009-2012гг.); Международной научной конференции:

Природопользование и охрана окружающей среды (Франция, г. Париж 1320 октября 2009 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 27 работ, из них 9 в рецензируемых изданиях.

ГЛАВА I СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ И ОПЫТ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЯ С УЧЕТОМ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗЕМЕЛЬ ПРИ ОСВОЕНИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ.

1.Юбзор литературы, по проблеме отвалообразования с учетом рационального использования земельных отводов при открытой разработке месторождений полезных ископаемых.

На современном этапе особую актуальность приобретают проблемы

многофакторной оптимизации параметров открытых горных работ, места расположения объектов горнодобывающего предприятия и рекультивации.Вопросам технолого-экономической и экологической эффективности ведения работ на отвалах уделено большое внимание в работах академика К. Н. Трубецкого, а также профессоров и докторов наук, Ю.И. Анистратова, А.И. Арсентьева, Ю. П. Галченко, В. Д. Горлова, Е. П. Дороненко, Н.В. Мельникова, Г.П. Никонова, М.Г. Новожилова, B.C. Коваленко, В.В. Ржевского, М.В. Рыльниковой, Г.В. Секисова, П.И. Томакова, B.C. Хохрякова, H.H. Чаплыгина, Ф. В. Дудинского и кандидатов наук М. И. Барсукова, И.М. Барсукова, К. Н. Костромитинова, Е.В. Дурмановой, К.Е. Судакова и др. [6,7,21,23,32,3

Информация о работе

Рязанцев, Степан Сергеевич
кандидата технических наук
Чита, 2013
ВАК 25.00.22

Диссертация

Обоснование рациональных параметров отвалообразования на склонах и разработка методов их расчета на рудных карьерах Забайкальского края - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы