Анотація до роботи:

Симоненко В.І. Технологічні основи розробки нерудних родовищ з внутрішньокар’єрним складуванням відходів гірничого виробництва. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.15.03 – “Відкрита розробка родовищ корисних копалин”. – Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2004.

Дисертація присвячена науковому обґрунтуванню та створенню ефективної технології відкритої розробки нерудних родовищ скельних корисних копалин з внутрішньокар’єрним складуванням відходів гірничого виробництва. На основі застосування поетапної відробки різних за площею, потужністю та глибиною залягання родовищ уперше виділені базові нерудні кар’єри як основні об’єкти дослідження. Розроблені нові ланки енергозберігаючих комплексів обладнання кар’єрів та економіко-математична модель обґрунтування раціональних технологічних схем, що включають ці комплекси, розрахунку параметрів технології за новими методиками. Обгрунтовані нові технологічні схеми розкривних і видобувних робіт, складування твердих і шламових відходів виробництва з виділенням із них та утилізацією попутних корисних копалин, рекультивації порушених земель для потреб сільського господарства. На основі цього запропонована концепція освоєння нерудних родовищ скельних та напівскельних корисних копалин України. Основні результати праці знайшли промислову перевірку при проектуванні та впровадженні нової технології при розробці флюсових вапняків, кварцитовидних пісковиків і гранітів.

У дисертації, що є завершеною науково-дослідною роботою, поставлена і вирішена актуальна науково-практична проблема наукового обгрунтування технології відкритої розробки нерудних родовищ із внутрішньокар’єрним складуванням відходів виробництва та попутної сировини з рекультивацією порушених земель переважно для сільськогосподарського використання. На основі

раціональних технологічних схем з енергозберігаючими комплексами облад-

Рис. 6. Схема до пояснення концепції освоєння нерудних родовищ корисних копалин: 1 – уступи робочого борту карєру; 2 – неробочий борт, що присипається відвалом розкриву; 3 – приконтурний відвал; 4 – прибортові відвали розкриву і ПКК; 5 – внутрішній відвал розкриву; 6 – техногенне родовище ПКК; 7 – розділене греблями на карти намиву шламосховище; 8 – склад-відвал родючих порід.

нання, оптимізації параметрів гірничих робіт з використанням установлених залежностей їх зміни при поетапній відробці скельних та напівскельних корисних копалин крутими виїмковими шарами, формування на повну глибину у виробленому просторі відвалів і техногенних родовищ вказана технологія забезпечує енерго- і землезбереження, маловідходність виробництва і зниження еклогічно-го порушення природного середовища.

Це має важливе значення та є суттєвим для підвищення ефективності роботи нерудних гірничовидобувних підприємств.

Найбільш важливі наукові та практичні результати роботи полягають у наступному:

1. Практично всі родовища (загальною кількістю понад 1300) нерудних корисних копалин розробляються з переміщенням порід і відходів переробки сировини у зовнішні відвали та шламосховища. У них на великій площі
(48...50 тис. га) складуються валовим способом ПКК. Перевезення розкривних порід і відходів на відстань понад 2 км призводить до великих витрат енергетичних ресурсів. Таким чином державі наносяться значні економічні та екологічні збитки. Ці збитки можуть бути знижені на основі впровадження внутрішньокар’єрного роздільного складування відходів виробництва, виділення із них фракцій, які утилізуються та поетапної рекультивації порушених земель, що зумовлює актуальність поставленої науково-практичної проблеми.

2. На основі установлених закономірностей зміни гірничо-технічних параметрів, а також витрат на виконання розкриву і рекультивацію порушених земель у кар’єрах, слідує рекомендувати до застосування раціональну технологію поетапної розробки нерудних родовищ із внутрішньокар’єрним складуванням відходів виробництва і попутної сировини на кар’єрних полях із площею по поверхні 10...300 га, потужністю покривних порід 5...65 м та глибиною 40...225 м.

3. Технологію поетапної розробки нерудних родовищ з внутрішньокар’єрним сладуванням відходів виробництва і попутних корисних копалин належить реалізувати шляхом інтенсивного формування кар’єру першої черги до кінцевої глибини на обмеженій площі, складуванням його відходів виробництва на вільній решті поверхні кар’єрного поля, наступною відробкою родовища крутими виїмковими шарами з гравітаційним і транспортним переміщенням усіх об’ємів розкриву та відходів у вироблений простір, утворенням на повну його глибину внутрішніх відвалів і техногенних родовищ і рекультивацією їх на рівні земної поверхні для сільськогосподарського використання. Це забезпечує енерго- і землесбереження, знижує екологічні порушення природнього середовища. На родовищах площею 10...12 га відходи виробництва з кар’єру першої черги доцільно використати для рекультивації земельних неугідь. Раціональна відстань переміщення відходів до них знаходиться у діапазоні 1,5...2 км.

4. Раціональні комплекси обладнання, які вибрані на основі установлених залежностей величини питомої енергоємності від відстані переміщення гірської маси, належить комплектувати колісними навантажувачами на розкривних та видобувних роботах при доставці порід на 0,7...0,9 км, а також на відробці і переміщенні порід із прибортових відвалів у внутрішній та техногенне родовище. Рекультивацію поверхні відвалу і консервацію техногенного родовища необхідно здійснювати колісними скреперами при розташуванні зовнішніх складів родючих порід уздовж меж кар’єрного поля.

5. На видобувних роботах доцільно застосовувати комбінацію автосамоскидів і колісних навантажувачів із конвеєрним і залізничним транспортом при переміщенні корисної копалини від борту кар’єру до ДЗФ (ДСЗ) відповідно на відстань: 0,5...3,5 км – стрічковими конвеєрами, понад 3,5 км – залізничними поїздами. Це дозволяє знизити на 10...40% споживання енергетичних ресурсів. Комунікації і перевантажувальне обладнання рекомендується розміщувати на неробочому борті, протилежному від відвалу та техногенного родовища. Борт належить підсипати породами не вище горизонту, на якому розташоване вказане обладнання.

6. На основі установлених закономірностей формування робочої зони доказано, що для скорочення в 1,3...3,5 рази терміну підготовки кар’єрів до введення в їх робочу зону стрічкових конвеєрів, при найменших витратах на виконання гірничих робіт, доцільно здійснювати поперечну підготовку кар’єрного поля на його фланзі, формувати один робочий борт, розділений за висотою відповідно до потужності покладу корисної копалини на 1–3 тимчасово неробочі ділянки з найбільшим кутом нахилу (до 40...42) та вести посування даного борту за простяганням покладу до другого протилежного флангу кар’єрного поля. При цьому забезпечуються найменші розміри кар’єру першої черги, які не перевищують 30...45% площі усього кар’єрного поля.

7. З урахуванням установленого впливу ширини крутого виїмкового шару на параметри гірничих робіт обгрунтовані технологічні схеми, у яких забезпечуються мінімальні об’єми повторної переекскавації відходів у вироблений простір при найменших витратах на виробничі процеси розробки порід розкриву і корисної копалини. У цих технологічних схемах необхідно приймати ширину крутого виїмкового шару мінімальною за умовами виконання гірничих робіт – 36...45 м.

8. Для надійного функціонування транспортних ланок у видобувних комплексах доцільно резервувати корисну копалину у проміжних складах, які слід розміщувати на поверхні перед ДЗФ (ДСЗ) при конвеєрній доставці порід і під укосом неробочого борту кар’єру – при переміщенні порід залізничними поїздами. Місткість такого складу рекомендується визначати за розробленою методикою, яка відрізняється розрахунком величини приросту енергоємності транспортно-перевантажувальних робіт усіх ланок транспорту з урахуванням фактичного і планового часу їх простоїв. Обгрунтована за мінімумом зазначеної величини приросту енергоємності місткість проміжного складу становить 17,5...20% від тижневих об’ємів видобутку корисної копалини.

9. Складування усіх відходів виробництва доцільно виконувати з формуванням внутрішнього відвалу розкриву на повну глибину кар’єру за простягненням покладу під укосом неробочого борту, а техногенного родовища – у виробленому просторі уздовж укосу відвалу. Шламосховища відходів переробки корисної копалини належить створювати на поверхні техногенного родовища, для тих відходів, що утилізуються, а для інших – поверх внутрішнього відвалу у картах намиву. При цьому шламові відходи з кар’єру першої черги доцільно складувати у тимчасовому шламосховищі поверх приконтурного відвалу.

10. Для зниження енергетичних ресурсів на складування порід у відроблених нерудних кар’єрах відвали і техногенні родовища слід формувати шляхом укладання по черзі скельних і м’яких порід із застосуванням жолобів-скидачів заходками шириною 40...45 м у ярусах висотою 70...100 м до земної поверхні, а шламові відходи – в окремому шламосховищі на дні кар’єру.

11. З метою комплексного використання порід кар’єрів та зниження витрат на їх перевезення і відвалоутворення слід утилізувати дрібнофракційні (0...5 мм) відходи переробки флюсодоломітної сировини та вапняків шляхом відбору їх на ситах і осаджування із шламових відходів у траншеях-декантаторах, які розташовані на площадці верхнього ярусу техногенного родовища або внутрішнього відвалу. Дрібнофракційні відходи належить використовувати для підготовки шихти до агломерації залізних руд, що дозволяє виключити із потенційного порушування землі, відведені для складування таких відходів.

12. На основі теоретично обгрунтованої технології до впровадження рекомендується нова концепція освоєння нерудних родовищ скельних та напів-скельних корисних копалин України. Концепція базується на реалізації принципу внутрішньокар’єрного складування відходів гірничого виробництва та впроваджується шляхом поетапної розробки родовищ КВШ. Характеризується виділенням із відходів виробництва попутних корисних копалин, утилізованих для промислового використання та складовуваних усередині кар’єрів у техногенних родовищах з можливістю використання для їх повторної відробки кар’єрних транспортних комунікацій. Поверхню відвалів і техногенних родовищ доцільно рекультивувати для сільськогосподарського застосування. Це становить 30...40% площі земель, порушених кар’єрами. Забезпечується маловідходність виробництв, енерго- та землезбереження. Держава отримає вагомий економічний прибуток та покращиться екологія у гірничовидобувних регіонах.

13. Результати досліджень впроваджені у вигляді технічних проектів, техніко-економічного обґрунтування і рекомендацій на Кадиківському та Псилерахському вапнякових кар’єрах Балаклавського РУ, Глухівському кар’єрі кварцитів і Любимівському гранітному кар’єрі. Фактичний економічний ефект у 1992-95 рр. склав 10,146 млрд. крб і 1,4 млн грн – у 1996-99 рр. Розрахунковий ефект від реалізації рекомендованих рішень у технічному проекті інституту “Укрдіпроруда” – 739,8 млн. крб (1993 р.) Цими результатами впровадження підтверджується обґрунтованість і достовірність наукових висновків, вирішених задач дослідження та практичних рекомендацій.

14. Рекомендації з впровадження розробленої технології видобутку скельних нерудних корисних копалин із внутрішньокар’єрним складуванням відходів виробництва і формуванням техногенних родовищ схвалені Мінпромполітики України і направлені для широкого впровадження на кар’єрах флюсодоломітної сировини до Державної акціонерної компанії “Укррудпром” та на окремі підприємства.

Основні положення і результати дисертації опубліковані в 61 роботі,
основні з яких наведені нижче:

1. Симоненко В.И., Мартыненко В.П. Конструктивные схемы перегрузочных устройств // А.Ю. Дриженко, В.П. Мартыненко, В.И. Симоненко и др. Вскрытие глубоких карьеров. – М.: Недра, 1994. – С. 225–256.

2. Обоснование параметров системы вскрытия глубоких карьеров при поэтапной отработке крутыми выемочными слоями / А.Ю. Дриженко, В.И. Симоненко, С.Н. Николенко, И.Г. Чернокур // Разраб. рудн. месторождений: Респ. межвед. науч.-техн. сб. – К.: Техніка, 1993. – Вып. 54. – С. 31–43.

3. Симоненко В.И. Регулирование режима работ на карьерах с мощной толщей покрывающих пород // Горн. информац.-аналит. бюл. – М.: МГГУ. – 1998. – № 8. – С.76–80.

4. Симоненко В.И. Выбор технологической схемы поэтапной отработки нерудных карьеров // Разраб. рудн. месторождений: Респ. межвед. науч.-техн. сб. – Кривой Рог, 1998. – Вып. 62. – С. 28–32.

5. Симоненко В.И. Оценка технологических решений открытой разработки нерудных месторождений // Сб. науч. тр./ НГА Украины. - Днепропетровск: РИК НГА Украины. – 1998. – № 3, Т.4. – С. 59–63.

6. Симоненко В.І. Параметри вібраційних випускних пристроїв акумулюючих складів конвеєрних систем гірничовидобувних та переробних підприємств // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. – 1998. – Вип. 2 (43). –
   С. 151–156.

7. Симоненко В.И. Технологические аспекты энергосбережения при открытой разработке скальных нерудных полезных ископаемых // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 1998. – № 2. – С. 83–85.

8. Симоненко В.И. Природоохранная технология доработки законсервированного борта карьера //Горн. информац.-аналит. бюл.– М.: МГГУ. – 1998. – №5. – С. 198–201.

9. Симоненко В.І. Технологія дороблення та рекультивації нерудних кар’єрів // Науковий вісник НГА України. – 1999. – № 2. – С. 26–30.

10. Симоненко В.И. Расширение области использования вибрации на нерудных карьерах скальных полезных ископаемых // Вибрация в технике и технологиях. – 1999. – № 3. – С. 10–12.

11. Симоненко В.И. Перегрузочные пункты автомобильно-конвейерного транспорта на нерудных карьерах скальных пород // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. – 1999. – Вип. 4 (45). – С. 73–77.

12. Симоненко В.И. Выбор технологической схемы перемещения полезных ископаемых конвейерными системами из нерудных карьеров на ДОФ // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн.зб. – 1999.– Вип. 5 (46). – С. 59–63.

13. Симоненко В.И. Обоснование устойчивых параметров отвалов при системном моделировании технологических процессов на нерудных карьерах // Системні технології. Системне моделювання технологічних процесів: Зб. наук. пр. – Вип. 6. – Дніпропетровськ: ДНВП “Системні технології”, 1999. – С. 113–118.

14. Симоненко В.И. О систематизации карьеров скальных нерудных полезных ископаемых для исследования технологии их разработки // Науковий вісник НГА України. – 1999. – № 3. – С. 18–21.

15. Симоненко В.И. Перспективы применения внутреннего отвалообразования на глубоких флюсовых и нерудных карьерах // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 1999. – № 2–3. – С.60–63.

16. Усик И.И., Симоненко В.И. Строительство и параметры нерудных карьеров флюсового и каменного сырья // Науковий вісник НГА України. – 1999. –
    № 4. – С. 39–42.

17. Симоненко В.И. Заполнение отработанных нерудных карьеров отходами горных предприятий // Науковий вісник НГА України. – 1999. – № 6. – С. 23–26.

18. Симоненко В.И. Обоснование параметров открытой разработки мощных нерудных месторождений с внутренним отвалообразованием // Горн. информац.-аналит. бюл. – М.: МГГУ. – 2000. – № 10. – С. 164–168.

19. Симоненко В.И. Создание техногенных запасов минерального сырья в нерудных карьерах // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2000. – № 3. – С. 64–67.

20. Симоненко В.И. Новая концепция открытой разработки нерудных месторождений скального минерального сырья // Сб. науч.тр. / НГА Украины. – Днепропетровск: РИК НГА Украины. – 2001. – № 12. – С. 155–160.

21. Симоненко В.И. Энергетический подход к определению резервных запасов горных пород в конвейерных линиях // Науковий вісник НГА України. – 2002. – № 3. – С. 21–23.

22. Симоненко В.И. К вопросу о расположении карьера первого этапа разработки мощных нерудных месторождений с внутренним отвалообразованием // Сб. науч. тр. / НГА Украины. – Днепропетровск: РИК НГА Украины. – 2002. – № 13, Т 1. – С. 119–123.

23. Пат. 28946 Україна, МКИ Е21С 41/26. Спосіб відкритої розробки потужних покладів скельних корисних копалин / В.І.Симоненко /Україна/. – №97115514; Заявл. 18.11.97; Опубл. 16.10.00: Бюл. № 5–11. – 5 с.

24. Пат. 30073 Україна, МКИ Е21С 41/26. Спосіб розкриття при відкритій розробці скельних корисних копалин / В.І.Симоненко /Україна/.- №97126101; Заявл. 17.12.97; Опубл. 15.11.00. – Бюл. № 6–11. – 7 с.

25. Пат. 36913А Україна, МКІ Е21С41/00, Е21С41/32. Спосіб засипання відроблених кар’єрів пухкими та скельними породами / В.І. Симоненко (Україна). – № 2000021077; Заявл. 24.02.2000; Опубл. 16.04.2001. – Бюл. № 3. – 3 с.

26. Симоненко В.И. Решение проблемы складирования отходов горнодобывающего предприятия // Матер. междунар. науч.-практ. конф. “Экологизация производства и управление отходами”. – Днепропетровск: Приднепровский центр чистых производств. – 1996. – С. 57.

27. Симоненко В.І. Новий підхід до оцінки проектних рішень розвитку гірничодобувного комплексу в період переходу до ринкових відносин// Матер. міжнар. наук.-практ.конф. “Проблеми реформування економіки України в умовах транзиції”. – Харків: Інститут бізнесу і менеджменту, 1998. – С. 279–281.

28. Дриженко А.Ю., Симоненко В.И., Дуганов Б.Г. Утилизация отходов флюсовых известняков – путь к улучшению состояния природной среды // Зб. матер. міжнар. наук.-техн. конференції “Використання відходів виробництва гірничо-металургійного та паливно-енергетичного комплексів України, хімічних та гальванічних виробництв у будівельній індустрії та дорожному господарстві”. – К.: Тов. “Знання” України, 2000. – С. 47–50.

29. Симоненко В.И., Дуганов Б.Г. Утилизация жидких отходов обогащения флюсовых известняков // Нові технології та обладнання по переробці промислових відходів і їх медико-екологічне забезпечення: Зб. матер. конф. – Київ: Тов. “Знання” України, 2001. – С. 114–117.

30. Симоненко В.И., Дуганов Б.Г., Переверзев В.Г. Перспективные решения добычи и переработки сырья для производства кристаллического кремния // Науково-технічні аспекти використання відходів кольорової металургії, в тому числі алюмінієвої промисловості і суміжних з нею виробництв: Зб. матер. конф. – К.: Тов. “Знання” України, 2002. – С. 68–71.

31. Симоненко В.И. Параметры системы разработки нерудных карьеров при выемке пород крутыми слоями // Разраб. рудн. месторождений: Респ. межвед. науч.-техн. сб. – Кривой Рог, 1998. – Вып. 62. – С. 33–37.

32. Симоненко В.И., Богданов В.М. Моделирование процессов открытых горных работ при поэтапной отработке карьера крутыми выемочными слоями // Сб. науч. тр. / НГА Украины. – Днепропетровск: РИК НГА Украины, 1998. – № 3, Т.4. – С. 37–40.

33. Симоненко В.И., Тельнов В.Г., Васильева Н.А. Формирование отвала на склоне балки с локализацией проявившихся оползневых деформаций // Сб. науч. тр. / НГА Украины. – Днепропетровск: РИК НГА Украины. – 1998. – № 2. – С. 250–257.

Особистий внесок автора в роботи, опубліковані у співавторстві:

[1] – обгрунтування технологічних схем, параметрів і області використання перевантажувальних пунктів на кар’єрах, дослідження схем транспорту з використанням рудоскатів та грохотильно-перевантажувальних пунктів;

[2, 16] – ідея, постановка мети і методики досліджень, теоретичні дос-лідження технологічних схем поетапної розробки з внутрішньокар’єрним складуванням відходів;

[28, 29, 32, 33] – створення математичної моделі процесів гірничих робіт та раціонального розміщення відходів у виробленому просторі, розробка способів підготовки відходів до утилізації їх у різних галузях та способів локалізації зсувів відвалу;

[30] – ідея, постановка мети дослідження, розробка технологічних схем видобутку сировини та участь у розробці технологічних рішень з її переробки.