123

 

ISSN 0536-1028 (Print)              ISSN 2686-9853 (Online)  
УДК 622.831 DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-70-81


Скачать

 

Для цитирования: Зубков А. В., Сентябов С. В. Астрофизическая и другие компоненты напряжений горных
массивов // Известия вузов. Горный журнал. 2022. № 3. С. 70–81. DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-70-81

Цели работы – исследование закономерностей формирования напряжений на разных месторождениях, выявление тренда изменения напряжений во времени и уменьшение тяжести последствий техноприродных катастроф в сфере недропользования. Прогноз места и времени проявления горного давления в настоящее время является одной из самых актуальных задач.
Методика исследований включает натурные экспериментальные измерения напряженного состояния массива пород и руд месторождения на доступных глубинах и горизонтах, установление закономерностей роста напряжений с глубиной, а также длительный (с 1990 г.) геодеформационный мониторинг уровня напряжений нетронутого массива пород во времени.
Методология проведения работы – геодеформационный мониторинг в шахтных условиях, статистическая обработка результатов.
Анализ результатов исследований позволил установить закономерности изменения напряженно-деформированного состояния как природных, так и техногенных массивов при ведении горных работ. Анализ опыта ведения горных работ показал, что тектонические нарушения, как правило, являются концентраторами напряжений, вносящими значительную неоднородность в поле напряжений участка массива, что зачастую приводит к возникновению аварийных ситуаций.
Выводы. Приведены обобщенные результаты длительного геодеформационного мониторинга природных напряжений на рудниках Урала, проводимого лабораторией геодинамики и горного давления ИГД УрО РАН в течение последних двадцати лет, которые дали основание предложить новую, более современную структуру поля естественных напряжений с привязкой их изменения во времени. Выявлено, что относительная деформация Земли и земной коры в отдельных циклах не превышает величины 1,43 · 10–4 (что приводит к изменению напряженного состояния массива горных пород на 5–15 МПа), которая предположительно одинакова для всех континентов и везде вызывает аварийные ситуации.

Ключевые слова: напряженное состояние массива; скальные породы; вариации напряжения; астрофизические напряжения; космофизические напряжения; гравитационные напряжения; концентрация напряжений; выработка; выработанное пространство; техногенные напряжения; удароопасность.


Исследования выполнены по государственному заданию № 075-00412-22 ПР, тема № (FUWE-2022-0003), рег. № 1021062010536-3-1.5.1.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Шуплецов Ю. П. Прочность и деформируемость скальных массивов. Екатеринбург: УрО РАН,
2003. 195 с.
2. Зотеев В. Г., Зотеев О. В. Нетипичные деформации бортов глубоких рудных карьеров и меры по
их предотвращению // Горный журнал. 2007. № 1. С. 40–45.
3. Зубков А. В. Геомеханика и геотехнология. Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2001. 335 с.
4. Афанасьев С. Л. Циклическая динамика в природе и обществе // Атлас временных вариаций
природных, антропогенных и социальных процессов. М.: Научный мир, 1998. Т. 1. С. 88–94.
5. Абдусаматов Х. И. Глобальный минимум мощности солнечного излучения приведет к малому
ледниковому периоду. СПб: Нестор-История, 2013. 246 с.
6. Борисенков Е. П., Пасецки В. Н. Тысячелетняя летопись необычных явлений природы. М.:
Мысль, 1988. 522 с.
7. Добрецов Н. Л. Мантийные суперплюмы как причина главной геологической периодичности и
глобальных перестроек: докл. АН СССР. 1977. Т. 357. № 6. С. 797–800.
8. Зубков А. В. Связь геодинамических событий в литосфере с солнечной активностью //
Геотехнологические проблемы комплексного освоения недр: сб. науч. тр. Екатеринбург: ИГД УрО
РАН, 2005. С. 68–74.
9. Зубков А. В., Зотеев О. В., Смирнов О. Ю., Липин Я. И., Худяков С. В., Криницын Р. В.,
Селин К. В., Ершов А. А., Валиуллов Л. Р. Закономерности формирования напряженно-
деформированного состояния земной коры Урала во времени // Литосфера. 2010. № 1. С. 84–93.
10. Зубков А. В. Периодическое расширение и сжатие Земли как вероятный механизм природных
катаклизмов // Литосфера. 2013. № 2. С. 145–156.
11. Зубков А. В., Селин К. В., Сентябов С. В. Закономерности формирования напряженного
состояния массива горных пород в верхней части земной коры // Литосфера. 2015. № 6. С. 116–129.
12. Зубков А. В. Закон формирования природного напряженного состояния земной коры //
Литосфера. 2016. № 5. С. 146–151.
13. Зубков А. В., Сентябов С. В. Деформация земной коры, способы изучения, закономерности,
проблемы // Литосфера. 2020. № 6. C. 863–872. DOI: 10.24930/1681-9004-2020-20-6-863-872
14. Timonin V. V., Kondratenko A. S. Process and measuring equipment transport in uncased boreholes //
Journal of Mining Science. 2015. Vol. 51. No. 5. P. 1056–1061.
15. Jianju Du, Xiang huiQin, Qingli Zeng, Luqing Zhang, Qunce Chen, Jian Zhou, Wen Meng. Estimation
of the present-day stress field using in-situ stress measurements in the Alxa area, Inner Mongolia for China's
HLW disposal // Engineering Geology. 2017 (March). Vol. 220. P. 76–84.
16. Yang Z.-S., Peng F.-L., Qiao Y.-K., Hu Y.-Y. A new cryogenic sealing process for the launch and
reception of a tunnel shield // Tunnelling and Underground Space Technology. 2019. No. 85. P. 406–417.
17. Hu X., Fang T., Chen J., Ren H., Guo W. A large-scale physical model test on frozen status in freeze-sealing
pipe roof method for tunnel construction // Tunnelling and Underground Space Technology. 2018. No. 72. P. 55–63.
18. Rib S. V. The influence of rock interlayer location on the stress-strain state of the rock massif near
the underground mine // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018. Vol. 206. P. 1–4
(012011). URL: http://library.sibsiu.ru
19. Gell E. M., Walley S. M., Braithwaite C. H. Review of the validity of the use of artificial specimens for
characterizing the mechanical properties of rocks // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2019. No. 3. P. 1–13.
20. Hong K., Han E., Kang K. Determination of geological strength index of jointed rock mass based on
image processing // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2017. No 9. P. 702–708.
21. Kong L., Ostadhassan M., Li C., Tamimi N. Rock physics and geomechanics of 3D printed rocks //
ARMA: 51st U. S. Rock Mechanics. Geomechanics Symposium, San Francisco, California, USA. 2017. P. 1–8.
22. Zubkov A. V., Sentiabov S. V. Rock pressure control methods based on detected regularities of stress
formation in mining structures. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Gornyi zhurnal = News of the Higher
Institutions. Mining Journal. 2021. No. 2. P. 14–25. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-2-14-25

 

 

УДК 622.281.74 DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-82-94


Скачать

 

Для цитирования: Сидоренко А. А., Апарин А. Г., Дмитриев П. Н. Совершенствование методики
расчета параметров анкерной крепи выработок угольных шахт в зонах влияния сближенных угольных
пластов // Известия вузов. Горный журнал. 2022. № 3. С. 82–94. DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-82-94

Цель работы – совершенствование методики расчета параметров анкерной крепи участковых подготовительных выработок угольных шахт, находящихся в зоне влияния зон повышенного горного давления, сформированных устойчивыми межстолбовыми  целиками, оставленными при отработке сближенных угольных пластов.
Методы исследования – анализ современных методических подходов к расчету параметров анкерной крепи выработок угольных шахт, содержащихся в действующих нормативных документах, и мирового опыта обеспечения эксплуатационного состояния участковых подготовительных выработок при отработке сближенных угольных пластов длинными очистными забоями с оставлением устойчивых межстолбовых целиков.
Результаты. Показана необходимость совершенствования методических подходов к определению параметров анкерной крепи выработок, находящихся в зоне влияния краевых частей массива и целиков, сформированных при отработке сближенных пластов. Выполнен анализ влияния ширины целика на его напряженно-деформированное состояние. Обоснованы расчетные формулы, позволяющие учесть ширину целика, оставленного при отработке выемочных участков сближенных выше- и нижележащих пластов. Определены перспективные направления совершенствования схем и способов крепления участковых подготовительных выработок угольных шахт, позволяющие повысить скорость проведения участковых подготовительных выработок для своевременной подготовки новых выемочных участков при интенсивной угледобыче.
Выводы и область применения результатов. Параметры зон влияния целиков, сформированных при отработке сближенных пластов, в значительной степени определяются их шириной. Учет влияния зон повышенных проявлений горного давления от целиков является необходимым условием правильного расчета паспортов крепления участковых выработок, закрепляемых анкерной крепью. Разработанные рекомендации по совершенствованию методик расчета параметров крепи бортов участковых подготовительных выработок и величин прогнозируемых смещений в зонах повышенных проявлений горного давления от целиков позволяют повысить точность прогноза ожидаемых смещений и служат теоретической основой для успешного использования двухстадийных схем крепления горных выработок, благодаря которым увеличиваются темпы проходческих работ для своевременного обеспечения фронта очистных работ при интенсивной добыче угля. Результаты исследований могут быть использованы для обоснования паспортов крепления участковых подготовительных выработок, проводимых в зонах повышенных проявлений горного давления, формируемых целиками, оставленными при отработке сближенных угольных пластов.

Ключевые слова: подземная добыча угля; сближенные пласты; зоны повышенных проявлений горного давления; межстолбовые угольные целики; напряженно-деформированное состояние; участковые подготовительные выработки; анкерная крепь.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Peng S. S. Longwall mining. CRC Press, 2019. 562 p. URL: https://doi.org/10.1201/9780429260049
2. Артемьев В. Б. Развитие производства в 2008–2017 гг. Основные результаты и факторы их
достижения // Горная промышленность. 2018. № 5(141). С. 15–20. URL: http://dx.doi.org/10.30686/1609-
9192-2018-5-141-15-20
3. Sui W., Hang Y., Ma L., Wu Z., Zhou Y., Long G., Wei L. Interactions of overburden failure zones due to
multiple-seam mining using longwall caving // Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2015.
No. 74. P. 1019–1035. URL: https://doi.org/10.1007/s10064-014-0674-9
4. Suchowerska Iwanec A. M., Carter J. P., Hambleton J. P. Geomechanics of subsidence above single
and multi-seam coal mining // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2016. Vol. 8. Iss. 3.
P. 304–313. URL: https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2015.11.007
5. Nikiforov A. V., Vinogradov E. A., Kochneva A. A. Analysis of multiple seam stability // International
Journal of Civil Engineering and Technology. 2019. No. 10(2). P. 1132–1139.
6. Chase F. E., Worley P., Mark C. Multiple seam mining interactions: Case histories from the Harris
no. 1 mine // Proceedings of the 24th International Conference on Ground Control in Mining. Morgantown,
WV: West Virginia University, 2005. P. 79–86.
7. Зубов В. П. Состояние и направления совершенствования систем разработки угольных пластов
на перспективных угольных шахтах Кузбасса // Записки Горного института. 2017. Т. 225. С. 292–297.
URL: https://doi.org/10.18454/pmi.2017.3.292
8. Зубов В. П., Федоров А. С., Бостанджиев Д. С. Повышение эффективности разработки свит
сближенных пластов на перспективных шахтах Кузбасса // ГИАБ. 2017. № S5-2. С. 42–49.
9. Способ отработки угольных пластов: пат. RU 2164293 C2 Рос. Федерация. № 98109607/03; заявл.
26.05.1998; опубл. 20.03.2001. URL: patents.s3.yandex.net/RU2164293C2_20010320.pdf
10. Nguyen Q. Ph., Nguyen V. M., Nguyen V. C. Design of fully grouted rock bolts – a reinforcement
concept: analytical and numerical calculation // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Gornyi zhurnal =
Minerals and Mining Engineering. 2022; 1: 7–22. DOI: 10.21440/0536-1028-2022-1-7-22
11. Голубев Д. Д. Использование бесцеликовых технологий при отработке пологих угольных пластов
угля, склонного к самовозгоранию // ГИАБ. 2020. № 7. С. 64–77. URL: https://doi.org/10.25018/0236-
1493-2020-7-0-64-77
12. Mark C., Chase F. E., Pappas D. M. Multiple-seam mining in the United States: design based on case
histories // New Technology for Ground Control in Multiple-Seam Mining. 2007. No. 2007–110. P. 15–27.
13. Золотых С. С. Разработка технологической системы эффективной и безопасной отработки свит
пологих газоносных угольных пластов: дис. … д-ра техн. наук. Кемерово, 2001. 455 с.
14. Павлова Л. А. Геомеханическое обоснование параметров объемного предельно-напряженного
состояния углепородного массива при подземной отработке свиты пластов: дис. … д-ра техн. наук.
Кемерово, 2007. 306 с.
15. Казанин О. И., Ермаков А. Ю., Ванякин А. Ю. Оценка влияния зон повышенного горного
давления на эффективность отработки угольных пластов на шахте им. Кирова ОАО «СУЭК-Кузбасс» //
ГИАБ. 2014. № 4. С. 18–22.
16. Maleki H., Lawson H. Analysis of geomechanical factors affecting rock bursts in sedimentary
rock formations // Procedia Engineering. 2017. No. 191. P. 82–88. URL: https://doi.org/10.1016/j.
proeng.2017.05.157
17. Nagornov D. O., Kremcheev E. A., Kremcheeva D. A. Research of the condition of regional parts
of massif at longwall mining of prone to spontaneous ignition coal seams // International Journal of Civil
Engineering and Technology. 2019. No. 10(1). P. 876–883.

 

УДК 622.274.4:622.34(088.8) DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-104-119


Скачать

 

Для цитирования: Голик В. И., Разоренова Е. Ю., Стась В. П., Стась П. П. Обоснование безопасности
подземной разработки сложноструктурных рудных месторождений в энергонарушенных массивах //
Известия вузов. Горный журнал. 2022. № 3. С. 104–119. DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-104-119

Введение. Сегодня разработка сложноструктурных рудных месторождений в энергонарушенных массивах характеризуется сокращением рудных площадей, снижением содержания металла в руде, ухудшением горно-геологических и горнотехнических условий и повышением требований к безопасности жизнедеятельности человека в зоне влияния горных объектов.
Цель работы. Обоснование безопасности подземной разработки сложноструктурных рудных месторождений с учетом геомеханического состояния энергонарушенных массивов путем использования графоаналитических методов расчета устойчивых параметров обнажений вмещающих пород и закладочного материала при их подработке.
Методы исследования. Использован системный подход, который содержит анализ результатов научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ по разработке новых технологий и технических средств, обеспечивающих рациональное использование, охрану недр, окружающей природной среды и населения с учетом нового приборного, геолого-маркшейдерского и геомеханического обеспечения по стандартным и новым методикам.
Результат. Рекомендован графоаналитический метод (номограммы и расчетные формулы) по обоснованию безопасных параметров камер на основании результатов многолетних исследований при подземной разработке месторождений сложной структуры в зависимости от свойств горного массива. Безопасные параметры определяются из опыта для сильно-, средне- и слаботрещиноватого горного массива при горизонтальном его обнажении. Составлена «Инструкция по геомеханическому обоснованию безопасной отработки запасов на шахтах ГП «ВостГОК», Украина. Это позволит повысить горнотехническую и экологическую безопасность работ на месторождениях Российской Федерации, Республики Казахстан, Украины и других развитых горнодобывающих стран мира.

Ключевые слова: рудные месторождения; подземная разработка; энергонарушенные массивы; рациональное использование; охрана недр; окружающая среда; горнотехническая и экологическая безопасность.

Благодарность. В создании, совершенствовании и внедрении научных разработок принимали участие и оказывали содействие специалисты: ГП «УкрНИПИИпромтехнологии» и ГП «ВостГОК», г. Желтые Воды, Украина; Национального технического университета «Днепровская политехника», г. Днепр, Украина; АО «ВНИПИпромтехнологии», г. Москва, и АО «Всероссийский научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (АО «ВНИМИ), г. Санкт-Петербург, Россия; АО «ЦГХК», г. Степногорск, Республика Казахстан. В работе принимали участие В. Н. Мосинец, Е. А. Котенко, В. И. Голик, Р. Ш. Азимов, М. Н. Слепцов, А. Х. Дудченко, И. А. Ахвердиев, П. Т. Крук, Ю. В. Трифонов, А. Н. Каширный, В. Н. Листов, Ю. Я. Савельев, В. З. Дятчин, А. А. Ткаченко, В. П. Картавый. 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Протодьяконов М. М. Давление горных пород и рудничное крепление. Ч. 1. Давление горных
пород. М.: ГНТГИ, 1933. 128 с.
2. Слесарев В. Д. Определение оптимальных размеров целиков различного назначения. М.:
Углетехиздат, 1948. 57 с.
3. Борисов А. А. Механика горных пород и массивов. М.: Недра, 1980. 359 с.
4. Ветров С. В. Допустимые размеры обнажений горных пород при подземной разработке руд. М.:
Наука, 1975. 223 с.
5. Gridley N. C., Salcedo L. Cemented paste production provides opportunity for underground ore
recovery while solving tailings disposal needs. Perth: Australian Centre for Geomechanics, 2011. 431 p.
6. Lottermoser B. Mine wastes: Characterization, treatment and environmental impacts. New York:
Springer, 2012. 400 p.
7. Maanju S. K., Saha K. Impact of mining industry on environmental fabric – a case study of Rajasthan
state in India // Journal of Environmental Science. Toxicology and Food Technology. 2013. Vol. 6. Iss. 2. P. 8–13.
8. Golik V., Komashchenko V., Morkun V. Innovative technologies of metal extraction from the ore
processing mill tailings and their integrated use // Metallurgical and Mining Industry. 2015. No. 3. P. 49–52.
9. Ляшенко В. И., Скипочка С. И., Яланский А. А., Паламарчук Т. А. Геомеханический мониторинг
при подземной разработке месторождений сложной структуры // Известия вузов. Горный журнал.
2012. № 4. С. 109–119.
10. Хоменко О. Е., Ляшенко В. И. Геоэнергетические основы подземной разработки рудных
месторождений // Известия вузов. Горный журнал. 2017. № 8. С. 10–18.
11. Голик В. И., Разоренов Ю. И., Вагин В. С., Ляшенко В. И. Исследование и разработка составов
твердеющей смеси на основе нетрадиционных отходов производства // Известия вузов. Горный
журнал. 2021. № 3. С. 13–27. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-3-13-27
12. Vladyko O., Maltsev D., Shapovalov Ya. Choice of development method for technogenic mineral
deposits by technological criteria // Mining of Mineral Deposits. 2016. No. 10(4). P. 74–82. URL: https://doi.
org/10.15407/mining10.04.074
13. Yuan Y., Bolan N., Prévoteau A., Vithanage M., Biswas J. K., Ok Y. S., Wang H. Applications of
biochar in redox-mediated reactions // Bioresource Technology. 2017. Vol. 246. P. 271–281. URL: https://doi.
org/10.1016/j.biortech.2017.06.154
14. Petlovanyi M., Kuzmenko O., Lozynskyi V., Popovych V., Sai K., Saik P. Review of man-made
mineral formations accumulation and prospects of their developing in mining industrial regions in Ukraine //
Mining of Mineral Deposits. 2019. No. 13(1). P. 24–38. https://doi.org/10.33271/mining13.01.024
15. Blyuss B., Semenenko Ye., Medvedieva O., Kyrychko S., Karatayev A. Parameters determination of
hydromechanization technologies for the dumps development as technogenic deposits // Mining of Mineral
Deposits. 2020. No. 14(1). P. 51–61.URL: https://doi.org/10.33271/mining14.01.051
16. Lyashenko V., Topolnij F., Dyatchin V. Development of technologies and technical means for storage
of waste processing of ore raw materials in the tailings dams // Technology Audit and Production Reserves.
2019. No. 5(3(49)). P. 33–40. DOI: 10.15587/2312-8372.2019.184940
17. Lyashenko V., Khomenko O., Golik V., Topolnij F., Helevera O. Substantiation of environmental
and resource-saving technologies for void filling under underground ore mining // Technology Audit and
Production Reserves. 2020. No. 2(3(52)). P. 9–16. DOI: 10.15587/2312-8372.2020.200022
18. Lyashenko V., Khomenko O., Chekushina T., Topolnij F., Dudar T. Assessment of environmental
and resource-saving technologies and technical means for processing and disposal of man-made formations
and waste // Technology Audit and Production Reserves. 2020. No. 4/3(54). P. 21–28. DOI: 10.15587/2312-
8372.2020.210666
19. Khomenko O., Tsendjav L., Kononenko M., Janchiv B. Nuclear-and-fuel power industry of Ukraine:
production, science, education // Mining of Mineral Deposits. 2017. Vol. 11. No. 4. P. 86–95.
20. Добыча и переработка урановых руд в Украине: монография / под ред. А. П. Чернова. К.:
Адеф–Украина, 2001. 238 с.
21. Аверьянов К. А, Ангелов В. А., Ахмедьянов И. Х., Рыльникова М. В. Развитие классификации
техногенного сырья горных предприятий и обоснование технологий его активной утилизации // ГИАБ.
2012. № 5. С. 208–213.
22. Ляшенко В. И., Голик В. И., Хоменко О. Е. Повышение геодинамической безопасности
подземной разработки сложноструктурных рудных месторождений // Черная металлургия. 2017.
№ 3. С. 24–32.
23. Volkov E. P., Anushenkov A. N. Developing the technology of mine stowing with processing tailings
based hardening blends // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Gornyi zhurnal = News of the Higher
Institutions. Mining Journal. 2019; 7: 5–13. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-7-5-13
24. Lyashenko V. I., Chekushina T. V., Dudar T. V., Lisovoy I. A. Environmental and resource-saving
technologies for void extinguishing during underground ore mining // Ecology and Industry of Russia. 2020.
Vol. 4. Iss. 8. P. 28–33. DOI: 10.18412/1816-0395-2020-8-28-33
25. Каряев В. И., Комков А. А., Кузнецов А. В., Плотников И. П. Извлечение меди и цинка
из медеплавильных шлаков при восстановительно-сульфидирующей обработке // Вестник
Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2020. Т. 18. № 2.
С. 4–12. URL: https://doi.org/10.18503/1995-2732-2020-18-2-4-12
26. Хоменко О. Е., Ляшенко В. И. Рациональное использование и охрана недр при подземной
разработке рудных месторождений в условиях техногенеза // Разведка и охрана недр. 2019. № 4. С. 60–65.
27. Голик В. И., Комащенко В. И., Ляшенко В. И. Рациональное использование и охрана недр при
комбинированной разработке рудных месторождений // Разведка и охрана недр. 2019. № 11. С. 47–52.
28. Ляшенко В. И., Голик В. И., Дмитрак Ю. В., Франчук В. П. Обоснование параметров
вибросамотечного транспорта твердеющих закладочных смесей в шахты // Вестник Магнитогорского
государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2021. Т. 19. № 1. С. 4–16. URL: https://
doi.org/10.18503/1995-2732-2021-19-1-4-16
29. Ляшенко В. И., Воробьев А. Е., Хоменко О. Е., Дудар Т. В. Оценка геомеханической и
экологической безопасности разработки приповерхностных запасов руд в энергонарушенных массивах
комплексными методами // Маркшейдерия и недропользование. 2021. № 5(115). С. 37–45. URL: http://
geomar-nedra.ru/issues-journal/journal-2021/625-contens-journal-2021-5.html

УДК 622.822.22 DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-95-103


Скачать

 

Введение. Эндогенные пожары – весьма распространенный и при этом один из самых сложных видов аварий в горнодобывающей промышленности. Основной причиной эндогенных пожаров является окисление горючей породы кислородом. Действующие пожары значительно усложняют ведение горных работ, приводят к потере подготовленных к выемке запасов угля, дорогостоящей угледобывающей техники, наносят огромный экономический ущерб, связанный с проведением работ по тушению пожаров. Запожаренные зоны являются источниками выделения в атмосферу вредных для дыхания газов, поэтому весьма существенен также экологический вред. Ввиду того что эндогенные пожары трудно предсказать и прогнозировать, особенно на начальных стадиях, их изучение является актуальным для ученых ведущих научно-исследовательских институтов горной промышленности.
Цель работы. Исследовать и проанализировать эффективность георадиолокационного метода для диагностирования зон самовозгорания породоугольного массива.
Методология. Для оценки эффективности георадиолокационного метода проведены натурные экспериментальные исследования по распознаванию и локализации очагов подземных пожаров. Для определения информативности данного метода проведено бурение скважин и сопоставление геологических данных с результатами георадиолокационного исследования.
Результаты. Приведен результат визуального осмотра участка действующего подземного возгорания для предварительного определения областей горения. Методом георадиолокационного зондирования по расположению характерных аномальных зон на радиограммах пожара диагностированы очаги возгорания по глубине и в плане. Осуществлены работы по бурению скважин для изучения литологического строения массива, а также выполнено дополнительное георадиолокационное зондирование, уточняющее ширину пожара в плане.
Выводы и область применения результатов. Георадиолокационный метод позволяет получить оперативные данные о месторасположении очагов самовозгорания углепородного массива и их размерах. Применение данной технологии способствует своевременному принятию мер по предотвращению развития подземных пожаров на территории поверхностных комплексов шахт и разрезов.

Ключевые слова: эндогенный пожар; самовозгорание угля; георадиолокационное зондирование; очаг возгорания; горение углепородного массива; контрольное бурение.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Сидоренко А. А. Эндогенная пожароопасность шахт Кузбасса // Записки горного журнала. 2014.
Т. 207. С. 66–69.
2. Портола В. А., Галсанов Н. Л. Повышение эффективности применения азота для подавления
самовозгорания угля // Вестник КузГТУ. 2011. № 5. C. 59–63.
3. Цибаев С. С., Кравченко И. А., Зорков Д. В. Совершенствование методов прогноза эндогенной
пожароопасности на угольных шахтах // Вестник КузГТУ. 2020. № 2. C. 67–74.
4. Bigliardi A. P., Fernandes C. L. F., Pinto E. A. Blood markers among residents from a coal mining
area // Environmental Science Pollution Reseach. 2021. Vol. 28(2). P. 1409–1416.
5. Завиркина Т. В. Анализ статистики эндогенных пожаров на угольных шахтах России // Горные
науки и технологии. 2014. № 1. С. 30–36.
6. Lin Q., Wang S., Song S., Liang Y., Ren T. Analytical prediction of coal spontaneous combustion
tendency: velocity range with possibility of self-ignition // Fuel Processing Technology. 2017. Vol. 159.
P. 38–47.
7. Onifade М., Genc В. Spontaneous combustion of coals and coal-shales // International Journal of
Mining Science and Technology. 2018. Vol. 28. P. 993–940.
8. Rosema A., Guan Y., Veld H. Simulation of spontaneous combustion, to study the causes of coal fires
in the Rujigou Basin // Fuel. 2001. No. 80(1). P. 7–16.
9. Deng J., Xiao Y., Li Q., Lu J., Wen H. Experimental studies of spontaneous combustion and anaerobic
cooling of coal // Fuel. 2015. No. 157. P. 261–269.
10. Deng J., Lei C., Xiao Y., Cao K., Ma L., Wang W., Laiwang B. Determination and prediction on «three
zones» of coal spontaneous combustion in a gob of fully mechanized caving face // Fuel. 2018. No. 211.
P. 458–470.
11. Портола В. А., Лабукин В. И. Обнаружение ранней стадии процесса самовозгорания угля в
шахтах. Томск: ТПУ, 2011. 133 с.
12. Такранов Р. А. Геологические и природные факторы эндогенных пожаров на угольных карьерах.
М.: ЗАО «Геоинформмарк», 2000. 69 с.
13. Брагина П. С. Самовозгорание угольных отвалов в Кемеровской области // Вестник Кузбасской
государственной педагогической академии. 2013. № 4. С. 57–64.
14. Новоселов С. В., Попов В. Б., Голик А. С. Оценка риска возникновения эндогенных пожаров в
угольных шахтах // Уголь. 2020. № 5. С. 21–25.
15. Простов С. М., Прошкина К. В., Хадизова И. Г. Способы и устройства для предотвращения
эндогенных пожаров (аналитический обзор). Кемерово: КузГТУ, 2012. 236 с.

 

УДК 553.661.2+549.517 DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-120-129


Скачать

 

Для цитирования: Макаров А. Б., Талалай А. Г., Гуман О. М., Хасанова Г. Г. Техногенные
месторождения и особенности их воздействия на природную окружающую среду // Известия вузов.
Горный журнал. 2022. № 3. С. 120–129. DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-120-129

Введение. Рассмотрена роль техногенных месторождений как источника поступления
веществ в окружающую среду и загрязнения атмосферы, почв, поверхностных,
подземных вод. Исследования техногенных месторождений, которые представлены
отвалами горнодобывающих предприятий, шламами обогатительных фабрик, отвалами
металлургического, топливно-энергетического, химического и других производств,
в настоящее время весьма актуальны, направлены на некоторое расширение минерально-
сырьевой базы страны и улучшение экологического состояния горнодобывающих регионов.
Цель работы – изучение направления экологического воздействия техногенных
месторождений, сформированных недействующими предприятиями, определение их
влияния на загрязнение окружающей природной среды, а также рассмотрение их в
качестве источников вторичного сырья.
Методология работы. Статья базируется преимущественно на данных,
полученных в ходе исследования разнообразных техногенных месторождений,
располагающихся в пределах Уральского региона. Для обобщения результатов полевых
и аналитических исследований, в том числе выполненных авторами минералогических и
петрографических, применялись теоретические методы, включающие анализ и синтез
как собственных материалов, так и различных информационных источников по
подобным объектам других регионов России.
Результаты. Рассмотрены особенности воздействия различных техногенных
месторождений, находящихся в поверхностных условиях, на основные компоненты
природной окружающей среды: атмосферу, почву и грунты, гидросферу и биосферу.
Приведены основные показатели воздействия и концентрации тяжелых металлов
в техногенных минеральных образованиях Уральского региона. Для эффективного
управления подобными объектами предложено в первую очередь осуществлять
переработку, а в последующую – рекультивацию месторождений такого типа.
Выводы. Техногенные минеральные месторождения оказывают комплексное
негативное воздействие на все компоненты природной окружающей среды. Для оценки
влияния техногенных месторождений необходимо ведение экологического мониторинга,
учитывающего локальный характер распространения загрязнения. Негативное влияние
этих объектов на природную окружающую среду минимизируется или значительно
снижается при консервации, которая выполняется путем рекультивации поверхности,
однако предпочтительной является полная переработка техногенных минеральных
образований.
Ключевые слова: техногенные месторождения; окружающая среда; техногенно-
минеральные образования; воздействие на природную среду; переработка;
рекультивация.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Экологическая геология крупных горнодобывающих районов Северной Евразии (теория и
практика) / под ред. И. И. Косиновой. Воронеж: ВГУ, 2015. 576 с.
2. Емлин Э. Ф. Техногенез колчеданных месторождений Урала. Свердловск: Уральский
университет, 1991. 256 с.
3. Макаров А. Б., Талалай А. Г., Хасанова Г. Г. Геолого-промышленные типы техногенных
месторождений // Вестник ИГ Коми НЦ УрО РАН. 2018. № 8. С. 39–45.
4. Макаров А. Б., Гуман О. М., Антонова И. А., Захаров А. В. Трансформация геологической среды
при разработке медноколчеданных месторождений Урала // ГИАБ. 2018. № 6. С. 98–105.
5. Удачин В. Н., Аминов П. Г., Филиппова К. А. Геохимия горнопромышленного техногенеза
Южного Урала. Екатеринбург: УрО РАН, 2014. 252 с.
6. Макаров А. Б., Хасанова Г. Г., Талалай А. Г. Техногенные месторождения: особенности
исследований // Известия УГГУ. 2019. Вып. 3(55). С. 58–62. DOI: 10.21440/2307-2091-2019-3-58-62
7. Селезнев С. Г., Степанов Н. А. Отвалы Аллареченского сульфидного медно-никелевого
месторождения как новый геолого-промышленный тип техногенных месторождений // Известия
вузов. Горный журнал. 2011. № 5. С. 32–40.
8. Меньшикова Е. А., Караваева Т. И. Особенности оценки состояния грунтов в практике
инженерно-экологических изысканий // Инженерные изыскания. 2019. Т. 13. № 4. С. 16–23. DOI:
10.25269/1997-8650-2019-13-4-16-23
9. Селезнев С. Г. Отвалы Аллареченского месторождения сульфидных медно-никелевых руд –
специфика и проблемы освоения: автореф. дис. … канд. геол.-минерал. наук. Екатеринбург, 2013. 22 с.
10. Антонинова Н. Ю. Отработка техногенных месторождений как фактор экологической
безопасности окружающей среды // ГИАБ. 2010. № 12. С. 219–221.
11. Антонинова Н. Ю., Собенин А. В., Шубина Л. А. Оценка возможности использования
промышленных отходов при формировании геохимических барьеров // ГИАБ. 2020. № 12. С. 78–88.
12. Zamotaev I. V., Ivanov I. V., Mikheev P. V., Belobrov V. P. Transformation and contamination of
soils in iron ore mining areas (a review) // Eurasian Soil Science. 2017. No. 50. P. 359–372. DOI: 10.1134/
S1064229317030127
13. Семячков А. И. Металлы в окружающей среде горно-металлургических комплексов Урала.
Екатеринбург: УГГГА, 2001. 320 с.
14. García-Giménez R., Jiménez-Ballesta R. Mine tailings influencing soil contamination by potentially
toxic elements // Environmental Earth Sciences. 2017. Vol. 76. P. 51. DOI: 10.1007/s12665-016-6376-9
15. Karaca O., Cameselle C., Reddy K. R. Mine tailing disposal sites: contamination problems, remedial
options and phytocaps for sustainable remediation // Reviews in Environmental Science and Biotechnology.
2018. No. 17(1). P. 205–228. DOI: 10.1007/s11157-017-9453-y
16. Menshikova E., Fetisov V., Karavaeva T., Blinov S., Belkin P., Vaganov S. Reducing the negative
technogenic impact of the mining enterprise on the environment through management of the water balance //
Minerals. 2020. No. 10(12). P. 1145. DOI: 10.3390/min10121145
17. Парфенова Л. П. Прогноз качества подземных вод в зонах влияния шламохранилищ
медноплавильных комбинатов Среднего Урала: автореф. дис. … канд. геол.-минерал. наук.
Екатеринбург, 1997. 23 с.
18. Talovskaya A. V., Yazikov E. G., Osipova N. A., Lyapina E. E., Litay V. V., Metreveli G., Kim J.
Mercury pollution Ensnow cover around thermal planets in cities (Omsk, Kemerovo, Tomsk Region, Russia) //
Geography, Environment, Sustainability. 2020. Vol. 331. No. 1. P. 44–53.
19. Yusupov D. V., Lyapina E. E., Tursunalieva E. M., Osipova N. A., Baranovskaya N. V. Poplar tree
(Poplus balsamifera L.) as indicator of mercury emission from a point source // Ghemosphere. 2022. Vol. 287.
P. 132–157.
20. Сакладов А. С. Характер и масштабы влияния на окружающую среду отходов горнодобывающих
предприятий республики Алтай: автореф. дис. … канд. геол.-минирал. наук. Томск, 2008. 22 с.

Язык сайта

Текущий выпуск №1 

Опубликован
20 Февраля 2024 года

Наша электронная почта:
Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Мы индексируемся в: