Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Природосберегающие технологии транспортирования твердеющих смесей при погашении пустот

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Магомедов, Шамхал Шамхалович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Разрушение экосистемы при добыче руд.

1.2. Экологические аспекты технологий с закладкой пустот.

1.3. Традиционные технологии транспортирования твердеющих смесей.

1.4. Цели, задачи и методика исследований.

ГЛАВА 2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ТВЕРДЕЮЩИХ СМЕСЕЙ.

2.1. Экологизация доставки твердеющих смесей.

2.2. Исследование пневмо - самотечного транспорта.

2.3. Исследование вибро- пневматического транспорта закладки.

2.4. Исследование экологических параметров закладочных массивов

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ВИБРОАКТИВАЦИИ СМЕСЕЙ.

3.1. Параметры экологизации процесса изготовления смесей.

3.2. Физико-математическая модель процесса активации.

3.3. Сохранение литосферы использованием активированных смесей.

3.4. Методика выбора параметров природоохранной доставки смесей.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭКОЛОГИЗАЦИИ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ТВЕРДЕЮЩИХ СМЕСЕЙ.

4.1. Ресурсосберегающие технологии транспортирования смесей.

4.2. Активация твердеющих смесей.

4.3. Экологическая эффективность ресурсосберегающей технологии.

4.4. Эколого-экономическая эффективность горных технологий

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Природосберегающие технологии транспортирования твердеющих смесей при погашении пустот"

Актуальность работы. Технологии подземной разработки месторождений с закладкой пустот твердеющими смесями характеризуются не только максимальным извлечением руд при высокой стоимости изготовления и • транспортирования твердеющих смесей к пустотам, но и нанесением ущерба окружающей среде при строительстве и эксплуатации закладочных комплексов. Поэтому разработка технологий приготовления и доставки твердеющих смесей до подземным выработкам без использования земной поверхности является актуальной научной задачей.

Диссертационная работа излагает технические решения по приготовлению и доставке твердеющей закладки, внедрение которых вносит вклад в ускорение научно-технического прогресса в горнорудной промышленности и имеет важное экологическое значение.

Цель работы -повышение экологической безопасности технологий добычи руд за счет сохранения земной поверхности при доставке смесей по подземным выработкам.

Идея работы заключается в использовании эффекта комбинированного возбуждения твердеющих смесей и увеличения их транспортабельности для уменьшения влияния горных работ на окружающую среду.

Методы исследований -системный анализ теории и практики подземной разработки месторождений, установление закономерных зависимостей между технологическими, экологическими и экономическими показателями, математическое моделирование с использованием методов математической статистики, технико-экономические расчеты с оценкой технологических решений и апробация на практике.

Научные положения, защищаемые в работе: 1 .Природоохранным принципам подземной добычи руд в регионах активного землепользования отвечает уменьшение площадей земли, изымаемых из хозяйств ценного оборота для функционирования закладочных комплексов на земной поверхности.

2.Возможность сокращения количества закладочных комплексов и уменьшения их вредного влияния обеспечивается при комплексном использовании свойств материалов и новых средств активации процессов приготовления твердеющих смесей.

3.Активация твердеющих смесей обеспечивает комплексное улучшение их свойств при транспортировании на расстояние до 3000 м, что позволяет уменьшить воздействие закладочных комплексов на окружающую среду.

4.Режим природоохранных технологий транспортирования твердеющих смесей регулируется их пластичностью, изменением производительности установки и средствами виброактивации.

Научная новизна работы: 1.Обоснована экологическая целесообразность использования природоохранных технологий погашения пустот твердеющими смесями без строительства дополнительных закладочных комплексов в окрестностях эксплуатируемых месторождег ний.

2.Предложена модель многокритериальной задачи математического программирования с целочисленными переменными, оптимизируемыми переменными в виде оборудования комплекса, рецептуры и режимов приготовления смесей и ограничениями в форме требований к свойствам материала закладки.

3.Получены количественные характеристики эффекта природо - и ресурсосбережения за счет оптимизации горных работ по критерию минимума расходов на погашение выработанных пространств и стоимости изымаемых из оборота земель. ,

4.Предложена математическая модель оптимизации технологии транспортирования смесей к местам их размещения, которая сводится к совместному решению группы уравнений с применением структурно-функциональной схемы.

5.1(редложена методика проектирования установок для транспортирования смесей на дальние расстояния, отличающаяся активацией смеси на всех стадиях приготовления и доставки.

6.Предложена классификация способов активации смесей по признаку энергетического воздействия.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается использованием представительностью статистических данных, сходимостью результатов исследований с результатами опытно-промышленных работ при надежности не менее 90 % и реализацией разработок на практике.

Научное значение работы состоит в раскрытии взаимосвязей, определяющих экологическую эффективность природоохранных технологий погашения пустот твердеющими смесями с введением их в режим благоприятной работы путем комбинированной активации на участках технологической цепи.

Практическое значение работы состоит в освоении технологий активации твердеющих смесей, позволяющих снизить ущерб окружающей среде и затраты на погашение пустот без снижения прочности искусственных массивов. Результаты работы пригодны для рудников различных отраслей, учебных, научно-исследовательских и проектных организаций.

Реализация работы. Результаты исследований использованы при проектировании технологий разработки месторождений Целинного горно-химического комбината, Жезказганского комбината и акционерного объединения «Норильский комбинат». Установленные закономерности и разработанные технологии внедрены в учебный процесс и используются при изучении дисциплин «Проектирование рудников», «Горное дело и окружающая среда» и « Специальные способы разработки месторождений полезных ископаемых".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на НТС Садонского СЦК (п. Мизур, 1999г.), Тырныаузского ВМК (г. Тырныауз, 1999г.), НТС института "Кавказцветметпроект" (г. Владикав7 i3, 1999г.), Северо-Кавказском отделении МАНЭБ (г. Владикавказ, 2000г.), и НТК КГТУ (Владикавказ, 2001 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 11 работах, в >м числе в разделах 3 монографий.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 тв и заключения, изложенных на 155* стр. машинописного текста, содержит 19 исунков, 42 таблицы и список литературы из 89 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Магомедов, Шамхал Шамхалович

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1 .Природоохранная технология приготовления и,доставки закладочной смеси отличается от традиционных комбинированной активацией компонентов смеси на вибро - грохоте, в мельницах, в дезинтеграторе и в закладочном трубопроводе.

2.Активированная в трубопроводе закладка отличается более равномерным распределением заполнителя при движении смеси в этой установке со скоростью 1,0-1,5 м/с, в результате чего гидратация вяжущих материалов в такой смеси увеличивается в 2-3 раза, а прочность смеси на 20-25%.

3.Способы транспортирования смесей подразделяются по признаку энергетического воздействия.

4.При комбинированной доставке активированной твердеющей закладки повышается качество использования недр, сохраняется земная поверхность и в выработанном пространстве размещаются вредные для окружающей среды отходы производства.

5.В качестве критерия оптимальности комбинации схем транспортирования принимается максимум прибыли с учетом ущерба окружающей среде и времени.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-исследовательской работой, в которой на основании комплексных исследований решена научно-практическая задача - разработка природоохранных технологий приготовления и транспортирования твердеющих смесей, включающая выявление зависимости прочности смесей от условий их приготовления, разработку технологий оптимизации процессов активации закладочных смесей и методику оценки влияния технологий на состояние окружающей среды.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Доказана возможность повышения экологической безопасности добычи руд доставкой твердеющих смесей по подземным выработкам.

2. Доказано, что природоохранным принципам добычи руд отвечает уменьшение площадей земли для закладочных комплексов при оптимизации процессов транспортирования смесей.

3.Доказано, что природоохранные технологии обеспечивают приращение прочности закладки на 11%-14%, снижение расхода цемента примерно в 2,5 раза, гидратация вяжущих материалов увеличивается в 2 -3 раза, а прочность смеси на 20-25%, причем прочность смесей коррелирует с параметрами процессов и описывается уравнениями регрессии.

4.Определено, что при равенстве скорости на самотечном и пневматическом участках режим транспортирования регулируется пластичностью смесей, изменением производительности установки и включением вибраторов. 5.Предложена модель математического программирования оптимизации технологии транспортирования смесей с переменными в виде оборудования, рецептуры и режимов приготовления смесей и ограничениями в форме требований к свойствам закладки.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Магомедов, Шамхал Шамхалович, Владикавказ

1.Агошков М.И. Развитие идей и практики комплексного освоения недр. - М.: ИГЖОНАН. 1982.

2. Агошков М.И., Гольдман Е.А., Кривенков А.А. Экономика горнорудной промышленности,- М.: Недра. 1986. 264 с.

3. Алборов И.Д., Голик В.И., Цгоев Т.Ф. Экология промышленного производства. Владикавказ: Рухс. 1996.

4. Астахов А.С., Каменецкий Л.Е., Чернегов Ю.А. Экономика горной промышленности. -М.: Недра. 1989.

5. Байконуров О.А., Крупник Л.А., и др. Технология добычи руд с твердеющей закладкой. М.: Недра. 1978 г.

6. Ляшенко В.И., Коваленко В.Н., Голик В.И., Габараев 0.3. Бесцементная закладка на горных предприятиях. М.: ЦНИИ экономики и информации. 1992. 195 с.

7. Бронников Д.М. и др. Основы технологии подземной разработки с закладкой М.: Наука. 1983 г.

8. Бронников Д.М., Замесов Н.Ф., Богданов Г.И. Разработка руд на больших глубинах. М.: Недра. 1982.

9. Галченко Ю.П. Особенности комплексного освоения и использования минерального сырья. М.: МГГИ. 1993 г.

10. Добровольский В.В. и др. Гидравлическая закладка выработанного пространства на угольных шахтах. М.: Недра. 1975.

11. Голик В.И. Научно-технический прогресс в истории подземной добычи радиоактивных руд. М.: ВИНИТИ, ЦНИИ черметинформация. 1992.

12. Голик В.И., Алборов И.Д. Охрана окружающей среды утилизацией отходов горного производства. М.: Недра. 1995 г.

13. Голик В.И., Габисов В.Ю. Влияние природных и техногенных условий на сохранность окружающей среды при добыче полезных ископаемых// Горный журнал. Изв. вузов. 1995, № 7, с. 27-29.

14. Голик В.И., Ляшенко В.И., Разумов А.И. Трапенок Н.М. Природо- и ресурсосберегающие технологии погашения выработанных пространств при подземной разработке рудных месторождений. М.: ЦНИИЦветмет экономики и информации. 1991.

15. Голик В.И., Пагиев К.Х. Энергосберегающие технологии добычи руд. -Владикавказ: Терек. 1995.

16. Голик В.И., Пагиев К.Х., Алборов И.Д. и др. Теория и практика добычи и переработки руд.- Владикавказ: Рухс. 1997.

17. Голик В.И., Пагиев К.Х., Бубнов В.К. Способ приготовления закладочной смеси. Патент РФ № 2096627. 1997.

18. Голик В.И., Рычик Ф.Ф., Павлючков В.Г. Практика погашения пустот на сложноструктурных месторождениях. // Горный журнал, 1989, №9.

19. Горные науки. Освоение и сохранение недр Земли. -М.: АГН. 1997.

20. Дергунов А.П. О целесообразности применения пневматических конструкций на рудниках Талнахского месторождения. // Горный журнал, 1975, №3.

21. Дронов Н.В. Оптимизация горно-экономических параметров рудников. -Фрунзе: 1982. -280 с.

22. Основные вопросы развития техники и технологии подземных рудников. -//В сб.: Совершенствование техники подземных рудников СССР/ Д.Р. Каплунов М.: Наука. 1980.

23. Каплунов Д.Р., Блюм Е.А., Болотов Б.Б. Левин В.И., Сергеев В.И. Развитие подземной добычи при комплексном освоении месторождений. М.: Наука. 1992.

24. Коломенский Н.В. Общая методика инженерно-геологических исследований. М.: Недра. 1968.

25. Котенко Е.А., Порцевский А.К. Управление устойчивостью горного массива закладкой различного вида. // Цветная металлургия, 1992, № 1, с. 7 9.

26. Кравченко В.П., Куликов В.В. Применение твердеющей закладки при разработке рудных месторождений М: Недра. 1974. - 198 с.

27. Крупник Л.А., Соколов Г.В. Влияние режима приготовления закладочной смеси на свойства твердеющей закладки. // Горный журнал, 1984, №7.

28. Лаверов Н.П., Чернегов Ю.А. Формирование прорывных направлений в горных технологиях с использованием современной методологии технического творчества. // Горный журнал, 1990, №12.

29. Лобанов Н.Я. Экономическая оценка месторождений и рациональное использование недр. Л.: ЛГУ. 1976. - 151 с.

30. Ляшенко В.И., Голик В.И., Разумов А.Н. Разработка и внедрение ресурсосберегающих технологий при освоении сложноструктурных месторождений. //Цветная металлургия, №2, 1990, с.8

31. Ляшенко В.И., Голик В.И., Штеле В.И. Использование свойств природных материалов при подземной разработке рудных месторождений. Цветная металлургия, 1992, № 3, с. 7-13.

32. Ляшенко В.И., Голик В.И., Штеле В.И. Создание и внедрение мало затратных ресурсосберегающих методов, средств и технологий на горных предприятиях,- М.: ЦНИИ экономики и информации. 1995.

33. Ляшенко В.И., Голик В.И., Штеле В.И. Создание и внедрение малозатратных ресурсосберегающих методов, средств и технологий на горных предприятиях. М.: ЦНИИ Ц ветмет экономики и информации. 1991.

34. Ляшенко В.И., Коваленко В.Н., Голик В.И., Габараев 0.3. Бесцементная закладка на горных предприятиях. М.: ЦНИИ Цветмет экономики и информации. 1992.

35. Мельников Н.В. Состояние и проблемы развития горной науки и техники в СССР. М.: Наука. 1992.

36. Мельников Н.Н. Проблемы освоения подземного пространства. //Безопасность труда в промышленности, 1988, №4.

37. Методические указания по определению нормативной прочности твердеющей закладки и оценке прочностных свойств искусственных массивов. -Л.: ВНИМИ. 1975.

38. Методические указания по управлению горным давлением при сплошных слоевых и камерных системах разработки с твердеющей закладкой на рудниках Норильского горно-металлургического комбината. Л.: ВНИМИ. 1981.

39. Методологическое пособие по инженерно-геологическому изучению горных пород. / Под ред. Сергеева Е.М. Т. L М.: Недра. 1984.

40. Миронов Е.И. Научные основы технического перевооружения подземных рудников. М.: Наука. 1983 г.

41. Мкртчян Г.М. Методы оценки эффективности освоения природных ресурсов. М.: Недра. 1975.

42. Молчанов В.И., Селезнева О.Г., Жирнов Б.Н. Активация минералов при измельчении. М.: Недра. 1988.

43. Мосинец В.Н., Авдеев В.К., Мельниченко В.М. Безотходная технология добычи радиоактивных руд М.: Недра. 1987.51 .Моссаковский А.В., Ревазов М.А., Маляров Ю.А. и др. Экономика горной промышленности. М.: Недра. 1988. - 367 с.

44. Пагиев К.Х., Голик В.И. и др. Наукоемкие технологии добычи металлов. -Владикавказ: Терек. 1998.

45. Пагиев К.Х., Голик В.И. Энергетическое обеспечение механо- активаторов. //Цветная металлургия. Изв. ВУЗов, №3, 1995.

46. Палий В.Д., Смелянский Е.С., Кравченко В.И. Определение нормативной прочности твердеющей закладки. //Горный журнал, № 3, 1983.

47. Платонов В.Н., Поддубный И.К. Устройство и опыт работы вибро самотечной установки по доставке закладочных смесей на руднике в Тюрингии. Вибрационная техника. /Материалы семинара. - М.: Общество «Знание». 1992.

48. Познер М.Е., Костовецкий В.П. Экология горного производства. М.: Недра. 1990.

49. Прокушев Г.А. и др. Повышение качества твердеющей закладки оптимизацией гранулометрического состава инертного заполнителя. // Цветная металлургия, 1984, №12.

50. Пучков Л.А. Развитие исследований по охране окружающей среды в горной промышленности. /Сб.:Тезисы докладов научно-технической конференции «Экономические проблемы горного производства». М.: ИАЦГН. 1993. -с. 3-6.

51. Разработка способов утилизации отходов промышленных предприятий Северной Осетии с целью их использования в строительной индустрии. /Отчет о НИР; Руковод. Хадонов З.М. Владикавказ: 1993.

52. Светлаков К.Н. и др. Совершенствование закладочных работ на Николаевском руднике. // Горный журнал, 1989, №6.

53. Секисов Г.В. Минеральные объекты и их рациональное использование. -М.: Наука. 1994.

54. Состояние и перспективы минерально-сырьевой базы России. //Вестник РАН, 1993, №11.

55. Справочник «Закладочные работы в шахтах». / Под ред. Цыгалова М.И. и др. -М.: Недра. 1989.

56. Тезисы докладов НТК «Совершенствование технологии горного производства для снижения негативного воздействия на окружающую природную среду». Кривой Рог. 1991.

57. Тимченко Е.И. Формирование структуры регионального межотраслевого малоотходного горнопромышленного комплекса. //Автореферат канд. диссертации,-Москва, 1991.

58. Требуков А.А., Лейзерович С.Г. Методика расчета минимально необходимой прочности твердеющей закладки при сплошной выемке. // Горный журнал, 1975, №3.

59. Трубецкой К.Н. Ресурсосберегающие технологии и их роль в экологии и рациональном природопользовании при освоении недр. / В сб.:Тезисы докл. научно-технической конференции "Экологические проблемы горного производства". М.: ИАЦГН, 1993, с. 3-4

60. Трубецкой К.Н. Современное состояние минерально-сырьевой базы и и горно-добывающей промышленности России. // Горный журнал, 1995, №1.

61. Харченко В.А., Таскаев А.В. Эколого-экономическое развитие горнопромышленного региона. /В сб.:Тезисы докладов научно-технической конференции «Экономические проблемы горного производства». М.: ИАЦГН, 1993.

62. ХинтМ.А. УДА-технология: проблемы и перспективы. -Таллин. 1981. 71,Хомяков В.И. Зарубежный опыт закладки на рудниках. М.; Недра. 1984. 7 2. Цы гало в М.И. Подземная разработка с высокой полнотой извлечения руд.-М.: Недра. 1985.

63. Чаплыгин Н.М. Экономический механизм обеспечения экологической безопасности освоения недр. // Горный вестник АГН, №2,1995.

64. Шестаков В.А. Проектирование горных предприятий. М.: МГГУ. 1995.

65. Шестаков В.А., Гутиев А.Ю., Ряднов Н.А. Методика экономической оценки способа разработки с закладкой пустот отходами доломитового производства. /В сб. трудов ЮРГТУ,- Новочеркасск. 2000.

66. Шестаков В.А., Дулин А.Н. Оптимизация параметров горных работ на рудниках. М.: Недра. 1993.

67. Ямщиков B.C. О формировании современных представлений и задач в горных науках. // Горный журнал, 1995, №9.

68. Ястребинский М.А., Гитис J1.X. Эффективность инвестиций в горном предприятии: фактор времени и дисконтирования затрат. М.: МГГУ. 1993. -85 с.

69. Магомедов Ш.Ш. Приготовление и транспортирование твердеющих смесей. /В сб.: Математической межд. конф. «Логическое управление технологическими процессами и системами.» Москва-Владикавказ. 1999.

70. Гуриев Г.Т., Ананикян С.А., Магомедов Ш.Ш. Проблемы утилизации отходов горного поизводства. / В сб.: Математической межд. конф. Логическое управление технологическими процессами и системами». Москва-Владикавказ. 1999.

71. ВГЦидаев Б.С., Караев С.О., Магомедов Ш.Ш. Концепция перевооружения горного производства. /В. сб.: Мат. Межд. конф. «Логическое управление технологическими процессами и системами». Москва-Владикавказ. 1999.

72. Магомедов Ш.Ш., Караев С.О., Цидаев Б.С. Использование вторичных минеральных ресурсов. /В сб.: «Логическое управление технологическими процессами и системами». Мат. межд. конф. Москва-Владикавказ. 1999.

73. Голик В.И., Магомедов Ш.Ш., Караев С.О. Разработка нагорных месторождений Северного Кавказа. /В сб.: «Логическое управление технологическими процессами и системами». Мат. межд. конф.- Москва-Владикавказ. 1999.

74. Караев О.С., Голик В.И., Магомедов Ш.Ш. Нормирование прочности закладочных массивов при подработке. М.: МГГУ. 2001.

75. Караев С.О., Магомедов Щ.Ш., Голик В.И. Концепция управления искусственными массивами при подземной добыче руд. /В сб.: Аспирантский сборник, Владикавказ: Терек. 2001.

76. Караев С.О., Магомедов Ш.Ш., Голик В.И. Модернизация технологий приготовления твердеющих смесей. /В сб.: Аспирантский сборник,- Владикавказ: Терек. 2001.

77. Магомедов Ш.Ш. //В кн.: Геомеханические аспекты разработки скальных месторождений. В.И. Голик, Г.Т. Гуриев, О.З. Габараев,- Владикавказ. Рухс. 2001.

78. Магомедов Ш.Ш. //В кн.: Управление технологическими комплексами и экономическая эффективность разработки рудных месторождений. В.И. Голик, З.М. Хадонов, О.З. Габараев. Владикавказ: Терек. 2001.

79. Магомедов Ш.Ш. //В кн.: Экономика и управление технологическими комплексами при выщелачивании металлов. К.Г. Хулелидзе, В.И. Голик, З.М. Хадонов,-Владикавказ: Терек. 2001.

80. ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ ГОРНОПРОМЫШЛЕННАЯ КОММЕРЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ1. ДАГНЕДРА»367026,г.Махачкала.ул.Энгельса 356/17тел/факс(8722)64-33-53