2.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1.Вскрытие и порядок отработки поля разреза
Вскрытие поля разреза участок №1 (пл.18) вскрыт разрезной и
выездными траншеями. Разрезная траншея проведена по выходу пласта 18 под
наносы.
Две выездные траншеи № 5 и 6 пройдены на флангах участка. В связи с
неглубоким залеганием пласта 18 в районе разрезной траншеи, для
сокращения расстояния транспортирования угля от забоев до угольного
склада, в центральной части нерабочего борта, был пройден дополнительный
автомобильный выезд. Пройдены также автомобильные выезды на
поверхность с верхних вскрышных горизонтов. Параметры существующих
выездных траншей обеспечивают двухстороннее движение автосамосвалов,
вывозящих уголь на угольный склад и обогатительную фабрику. Дальнейшая
эксплуатация участка №1 (пл.18)[13]
обеспечивается за счет существующих вскрывающих выработок.
Участок №1 (пл.6 – 8) вскрыт разрезной траншеей на восточной,
центральной западной части фронта работ. Пройдено две выездные траншеи
№ 1 и 2.
С целью сокращения расстояния транспортирования вскрышных пород
во внутренние отвалы, на участке №1 (пл. 6-8) предусматривается сооружение
временной транспортной породной перемычки, связывающей кровлю
бестранспортного уступа с внутренними отвалами.
При ведении добычных работ в районе перемычки, она срабатывается.
Участок №2 был вскрыт разрезной и тремя выездными траншеями две
фланговые выездные №3 и 4 и одна Центральная выездная траншея.
Выездные траншеи служили в основном для транспортировки угля
автосамосвалами от угольных забоев до угольного склада. Из–за большого
расстояния транспортирования угля через выездную траншею №4, она была
ликвидирована (засыпана вскрышными породами). В настоящее время
добываемый уголь на участке транспортируется через две выездные траншеи:
№3 и Центральную выездную траншею.
На Восточном фланге участка №2 предусмотрена система
автомобильных заездов, обеспечивающих связь вскрышных транспортных
уступов с отвальными ярусами внутреннего и внешних отвалов.
ОАО «Разрез Тугнуйский» действующее предприятие,
функционирующее с 1989 года. Эксплуатационные участки №1 и №2 вскрыты
действующими разрезными и выездными траншеями, в полной мере
обеспечивающими транспортные связи и вывоз проектных объемов угля и
вскрышных пород, поэтому проведение новых вскрывающих выработок
настоящей проектной документацией не предусматривается.
2.1.1 Порядок отработки
Олонь-Шибирское каменноугольное месторождение включает три
разобщенных участка Центральный, Южный и Западный. В границах
лицензии находятся участки Центральный и Южный. Центральный участок в
настоящее время отрабатывается. Горные работы по настоящему проекту
предусматриваются только на Центральном участке. В связи с тем, что участок
Южный лишь частично попадает в действующие лицензионные границы,
вскрытие и отработка Южного участка рассматривается отдельной проектной
документацией после внесения дополнений в лицензию в части изменения
лицензионных границ. Западный участок разведан предварительно по
категории С1 и частично находится под акваторией озера Олонь-Шибирь, за
пределами границ лицензионного участка. Запасы Западного участка сняты с
баланса предприятия и переведены в нераспределенный фонд (Протокол ГКЗ
Роснедра от 19.06.2014 г №3620-к).
Рисунок 2.1 – Схема нарушенных земель на Олонь-Шибирском
каменноугольном месторождении ОАО «Разрез Тугнуйский» по состоянию на
01.01.2018 г.
В настоящее время ОАО «Разрез Тугнуйский» разрабатывает
Центральный участок, в границах которого выделено два Эксплуатационных
участка — №1 и №2 (рисунок 2.1.2).
На Эксплуатационном участке № 1 горные работы ведутся по
вышележащим пластам 18, 18-1’’, 18-2, 18-2’’, 18 в и нижележащим пластам 6,
8, 8-1, 15, 17. Отработку пластов группы 18планируется завершить к 2025 г.
Запасы нижележащих пластов распространяются до конца отработки
месторождения.
На Эксплуатационном участке № 2, имеющем наиболее благоприятные
горно-геологические условия, (коэффициент вскрыши менее 3,0 м3/т,
мощность пластов достигает до20 м) отрабатываются пласты 18, 18-1’’, 18-2,
18-2’’, 18 в. Учитывая интенсификацию добычи на данном участке (до 7500
тыс. тонн в год), добычные работы завершатся к 2022 г.
2.2 Система разработки
Выбор системы разработки для отработки Олонь-Шибирского
каменноугольного месторождения произведен в работе «Проект на
строительство разреза «Тугнуйский» ПО «Востсибуголь» (I очередь)»,
выполненным институтом «Востсибгипрошахт» в 1983 г и утвержденным
Минуглепромом СССР в 1984 г.«Проектом строительства…» принята
комбинированная система разработки. Вскрыша над нижним пластом (6-8), 8,
и 18 участка №1 и над пластом 18 участка №2 высотой 30 — 35 м
отрабатывалась по бестранспортной схеме драглайнами ЭШ-40/85, ЭШ-
20/90 и ЭШ-10/70.Вышележащая вскрыша отрабатывалась по транспортной
схеме разработки с использованием железнодорожного и автомобильного
транспорта. Погрузка породы предусматривалась экскаваторами —
мехлопатами ЭКГ-15; ЭКГ-12,5; ЭКГ-8и. Дополнительно в 2003 г институтом
«Востсибгипрошахт» и разрезом «Тугнуйский» даны предложения и
выполнены проектные проработки по отработке пласта 18 участка №1 по
комбинированной системе разработки.[7]
Надугольный слой вскрыши средней мощностью 25 м разрабатывался по
бестранспортной системе с размещением породы на кровле междупластья
пластов 18-(6-8), а остальная вскрыша до дневной поверхности отрабатывалась
экскаватором ЭКГ-15 на автотранспорт.
В последующие годы, при отработке нижнего пласта 6-8 породы
бестранспортной вскрыши совместно с породой междупластья
предусматривалось переэкскавировать в выработанное пространство
драглайнами ЭШ-40/100, ЭШ-20/90, ЭШ-10/70. Однако переэкскавацию
навалов было решено выполнять экскаваторами ЭКГ-15 по транспортной
технологии с погрузкой в автосамосвалы.
На добычных работах предусматривалось использование экскаваторов
ЭКГ-5А, ЭКГ-8и,ЭКГ-6,3ус.В настоящее время отработка группы пластов 18
участка №1 производится по транспортной схеме. Выемка вскрышных пород
осуществляется экскаваторами Buсyrus HD-495 с погрузкой в автосамосвалы
БелАЗ. С учетом приближения вскрышного фронта участка к
границеотработки, внешнюю вскрышу экономически более целесообразно
складировать во внешние отвалы. Дальнейшее складирование навалов с
последующей переэкскавацией становится экономически не выгодно.
Отработка ранее созданных навалов производится по транспортной схеме со
складированием на внутренние отвалы участков №1 и №2. До 2014 года
отработка навалов осуществлялась экскаватором ЭКГ-15.В августе 2014 г
взамен изношенного ЭКГ-15 вводится в эксплуатацию более мощный
гидравлический экскаватор типа «обратная лопата» Hitachi EX-3600E с
емкостью ковша 23 м3, который помимо отработки навалов также будет
задействован выемке коренных вскрышных пород.
Пласты 6-8 участка №1 отрабатываются по комбинированной схеме с
использованием драглайнов ЭШ-40/85, ЭШ-20/90 и ЭШ-10/70 и
гидравлических экскаваторов РС-3000 и
ЕХ-3600 с погрузкой в автосамосвалы БелАЗ. Участок №2 так же
отрабатывается по комбинированной системе разработки. На бес-
транспортной вскрыше используются экскаваторы ЭШ-20/90 (2 ед), на
транспортной Buсyrus HD-495 с погрузкой в автосамосвалы БелАЗ.
Добычные работы производятся гидравлическими экскаваторами РС-
2000 и ЕХ-2500, а так же погрузчиком WA-900 с погрузкой в автосамосвалы
TEREX TR-100 и транспортировкой на угольный склад и обогатительную
фабрику.
Современное положение горных работ представлено на чертеже 720-
672-11-ТХ,
Рисунок 2.2 — Схема ведения отвальных работ с использованием
бульдозера,LiebherrPR-764 (T-35.01) и автосамосвала БелАЗ-7530.
2.3 Отвальное хозяйство
2.3.1 Общая характеристика отвальных работ
В настоящее время на ОАО «Разрез Тугнуйский» принята
комбинированная система разработки, в соответствии с которой вскрышные
породы размещаются:
— по бестранспортной схеме в выработанное пространство разреза
— по транспортной схеме с использованием на вывозке автомобильного
транспорта во внешние и внутренние отвалы.
Фактическое положение отвалов по состоянию на 01.01.2014 г.
представлено на чертеже210-672-11-ИОС7.2.2, лист 2.
Во внутренний отвал выработанного пространства участка № 1
складируются вскрышные породы до горизонтов +742 ÷ +880 м, участка №2
до отметок +890 ÷ +915 м. Внешние отвалы отсыпаются до отметок +875 ÷
+904 м.
Объёмы вскрыши, подлежащие размещению в отвалах до конца
отработки запасов угля в границах отработки, приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.2 — Объёмы вскрыши, подлежащие размещению в отвалах
Кроме складирования непосредственно вскрышных пород во внутренних
отвалах предусматривается размещение отходов углеобогащения и
золошлаков от котельной на промплощадке. Согласно протоколам
биотестирования эти отходы относятся к V-му классу опасности.
2.3.2 Устойчивость отвалов
В литологическом составе отложений, слагающих разведанный участок,
выделяются следующие разновидности пород:
-рыхлые несцементированные покровные отложения (8-10 %);
-песчаники на глинистом, известково-глинистом, известковистом, реже
кремнистом цементе (75 %);
-алевролиты, углистые алевролиты (6-7 %);
-аргиллиты, углистые аргиллиты (1-2 %);
-гравелиты, конгломераты (1 %);
-уголь каменный (13 %).
Рыхлые несцементированные отложения представлены суглинками,
мягкопластичной консистенции (50 %), суглинками тугопластичной
консистенции (35 %), песками, дресвяно-щебнистыми отложениями и глинами
(15 %). Угол внутреннего трения суглинков колеблется от24 до 34°, угол
внутреннего трения песков достигает 40°. Мягкопластичные суглинки имеют
величины сцепления 0,1-0,3 кг/см2 , тугопластичные 0,52 кг/см2, пески 0,2-0,75
кг/см2. Испытание суглинков с предварительным уплотнением в водном
окружении показали, что угол внутреннего трения не зависит от уплотняющей
нагрузки и составляет 31°, а сцепление разуплотненных пород уменьшается в
1,4 раза относительно уплотненных. Угол внутреннего трения разуплотненных
тугопластичных суглинков увеличивается на 4-5° относительно суглинков
естественной плотности.[4]
Средние значения прочностных свойств рыхлых отложений составляют:
угол внутреннего трения — 300, сцепление — 4,0 т/м2, объёмный вес — 1,9 т/м3.
Для пород коренной основы Тугнуйской депрессии, в том числе и Олонь-
Шибирского месторождения характерна повышенная крепость и плотность по
сравнению с угленосными толщами месторождений Иркутского и Канско-
Ачинского бассейнов. Песчаники в разрезе угленосной толщи занимают
главенствующую роль (до 75%), распространены повсеместно в пределах
месторождения и участка работ, слагая выдержанные слои мощностью от 1 до
20-30 м. Представлены они всеми гранулометрическими разностями от
гравелитистыхдо алевролитовых. Доминирующую роль среди песчаников
играют кварцполевошпатовые среднезернистые разности на глинистом
цементе. Доля песчаников на известково-глинистом и кремнистом цементе.
Незначительна и не превышает 2-3%. Величина временного
сопротивления сжатию песчаников по результатам испытаний прошлых лет
изменяется в пределах 350-790 кгс/см2, лабораторные испытания образцов
песчаников на одноосное и трёхосное сжатие равны 250-270 кгс/см2, при
косом срезе 135-150 кгс/см2, углы внутреннего трения при одноосном сжатии
достигают 26-30°, при трёхосном 34-37°. Объёмная масса песчаников
довольно постоянна, она колеблется в пределах 2,3-2,6 т/м3.
По рекомендации ООО «Центр маркшейдерии и геомеханики» высота
отвального яруса зависит от угла наклона основания и должна быть при угле
наклона основания:
-до 10° – 35 м;
-10-15° – 30 м;
-16-20° – 25 м.
Для проведения геомеханических расчётов устойчивости отвалов,
показатели прочности по контактам пород в их основании приняты по
результатам обратных расчётов. При этом учтены вышеприведенные
параметры отвалов, рекомендованные «Центр маркшейдерии и геомеханики»
при изменении угла наклона основания от 0 до 200, а также нормативный
коэффициент запаса устойчивости для отвалов, равный Кз=1,2.
Результаты выполненных расчётов приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.3 – Коэффициент запаса устойчивости в зависимости от наклона
контакта.
Сцепление по контакту порода в отвале основание отвала принималось
равным 2 т/м2.
Таким образом, угол внутреннего трения по контакту будет находиться в
диапазоне 20 – 240. Учитывая, что почва пласта 18 является основанием
внутренних отвалов, физико-механические свойства для расчётов их
устойчивости принимаются по таблице 2.4 и для алевролита углистого
приведены ниже (Том 9). При таком высоком значении угла внутреннего
трения (340) даже при повышенной влажности инженерно-геологические
условия для внутренних отвалов можно считать достаточно благоприятными.
Обратный наклон пласта также повышает их устойчивость.Физико-
механические свойства внутренних отвалов проведены в таблице 2.4
Таблица 2.4 – Физико-механические свойства основания внутренних отвалов
Необходимо отметить, что по результатам всех ранее выполненных
геологоразведочных работ, специализированных изысканий и длительной
эксплуатации разреза наличие слабых контактов в массиве не отмечалось.
Расчёты устойчивости и проверка возможности подрезки
бестранспортных отвалов с учётом углов падения почвы выполнены ООО
«Центр маркшейдерии и геомеханики согласно «Методическим указаниям по
определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и
эксплуатируемых карьеров». Соответствующие расчетные схемы приведены в
том 4, приложение М. Результаты расчётов сведены в таблицу 2.5
Таблица 2.5 — Результаты расчёта устойчивости бестранспортного отвала
Расчеты значений величины призмы возможного обрушения на уступах
и отвалах при нагружении их горнотранспортным оборудованием выполнены
ООО «Центр маркшейдерии и геомеханики» для статического и
динамического режимов работы оборудования. Для динамического режима
удельное давление увеличивалось в 1,5 раза, нарушение наружного отвала и
отступов приведены в таблице 2.6
Таблица 2.6 — Расчёт призмы обрушения нагруженного отвала и уступов
Наименование машины
Полученные коэффициенты запаса выше нормативных. Следовательно,
несущая способность пород отвала под опорными элементами обеспечивается.
2.3.3Параметры отвалов
Параметры бульдозерных отвалов приняты согласно рекомендации ООО
«Центр маркшейдерии и геомеханики» и с учетом опыта работы разреза
«Тугнуйский»:
высота отвального яруса – 30 м;
угол откоса яруса – 35°;
ширина межъярусной бермы 20 — 30 м;
ширина транспортной бермы – до 50 м.
Основным фактором, влияющим на образование оползней как на
внешних, так и внутренних отвалах, является увлажнение горных пород.
Оползнеобразование происходит вследствие отсыпки в отвал увлажненных
горных пород, либо отсыпки пород на увлажненную, в результате выпадения
атмосферных осадков, поверхность откоса.
Это доказывает недопустимость дополнительного увлажнения
вскрышных пород в отвалах, необходимость дренажа основания отвалов и
зарегулирования стока дождевых и подземных вод с рабочих площадок
уступов и поверхности отвалов, недопустимость отсыпки отвалов в воду.
В значительной степени на устойчивость внутренних отвалов влияют
углы падения пласта.[13]
Так на участке №2 углы падения паста 18 достигают на отдельных
площадях до 8 — 15°.В таблице 3.6 приведены, параметры отвалов при
отработке участка Центральный.
2.3.4 Календарный план отсыпки отвалов
Календарный план отвалообразования составлен по годам до конца
отработки утвержденных запасов участка Центральный с учетом
складирования вскрышных пород во внутренние и внешние отвалы (том 10,
черт. 210-672-11-ИОС7.2.2, листы 3-5).
Площади под отвалы транспортной и бестранспортной вскрыши
рассчитаны с учетом остаточного коэффициента разрыхления 1.7.
Приложение 1.1 Таблица 2.7- Параметры отвалов по состоянию на 2014-
2031г
Приложение 1.1Таблица 2.8– Календарный план отвалообразования.
Складирование золошлаковых отходов котельной и отходов
углеобогащения обогатительной фабрики во внутренние отвалы
Техническими условиями на рекультивацию земель, нарушаемых
горными работами ОАО «Разрез Тугнуйский» (Приложения А, Б)
предусмотрено складирование породы и шламов после обогащения угля на
обогатительной фабрике в горных выработках.
Годовой объем отходов составляет 3009 тыс. тонн , из них 3000 тыс.
тонн — шламы обогатительной фабрики (кек) и 9 тыс. тонн — золошлаковые
отходы от котельной.
Настоящей проектной документацией закладка отходов
предусматривается в выработанном пространстве участка №1 (пласт 6-8),
расположенном вблизи обогатительной фабрики.
Размещение шлама и золошлаковых отходов необходимо производить
при отсыпке верхнего яруса внутреннего отвала, поверхность которого
превышает уровень дневной поверхности на 30 м (отсутствуют подземные
воды). Ежегодно, по согласованию с руководством ОАО «Разрез Тугнуйский»,
выделяются места для закладки отходов.
Процесс отсыпки шлама и золошлаковых отходов в выработанное
пространство разреза аналогичен отвалообразованию вскрышных пород.
Отходы обогатительной фабрики и шлаки отсыпаются в один ярус
высотой до 15 м.
Шлам обогатительной фабрики на момент обвалообразования
представляет собой сухой остаток породно-угольной смеси, который по своим
физико-механическим свойствам аналогичен отсыпаемым в отвал
породам.Золошлаковые отходы представляют собой сухой шлак, который при
отсыпке повышает устойчивость отвалов.
Согласно протоколам биотестирования эти отходы относятся к V-му
классу опасности. Размещение шлака и золошлаковых отходов
предусматривается производить в верхнем отвальном ярусе внутренних
отвалов, поэтому, в целом, на устойчивость внутренних отвалов размещение
шлама и золошлаковых отходов влиять не будет. Особенностью закладки
вышеуказанных отходов является необходимость выполнения работ по их
изоляции водонепроницаемыми породами вскрыши (глины, суглинки).В связи
с тем, что глины и суглинки являются слабыми породами, разгрузка
автосамосвалами производится не ближе 5 м от верхней бровки отвала
(рисунок 3.2) С целью уменьшения пылевыделения на поверхности
золошлаковых отходов, при их высыхании, вслед за отсыпкой шлаков
производится покрытие их вскрышными породами, изолирования
золошлаковых отходов котельной и отходов углеобогащения обогатительной
фабрики водонепроницаемыми породам представлены на рисунке 2.3
Вывод:
Таким образом горнодобывающее предприятие ОАО Тугнуйский
угольный разрез представляет собой комплексный источник воздействия на
окружающую среду. При производстве горных работ нарушаются
взаимодействующие природные компоненты, составляющие ландшафт. К этим
компонентам относятся рельеф, горные породы, климат, воды, почвы,
растительность, животный мир, которые образуют взаимосвязанное и
взаимообусловленное единство. Воздействие на какие-либо из этих
компонентов приводит к нарушению ландшафта в целом.
Главным технологическим звеном при добыче угля является
извлечение сырья, при этом происходит изменение рельефа, рудовмещающих
слоев литосферы, дренирование отвалов, вывод рудничных вод и выброс
пыли. Горнотехнические мероприятия, связанные с разработкой полезных
ископаемых, всегда вносят существенные изменения в процесс
функционирования геосистем, и чем масштабнее антропогенное воздействие
на естественные ландшафтные комплексы, тем активнее негативная ответная
реакция природной среды. Все это оказывает воздействие на структуру и
функционирование геосистем.