Способ выбора мест размещения углепородных отвалов

Изобретение относится к горной промышленности, может быть использовано при выборе мест для расположения углепородных отвалов и предназначено для предотвращения самовозгорания складируемой горной массы. Техническим результатом изобретения является предотвращение самовозгорания складируемой горной массы за счет исключения возможности поступления воздуха в отвал через проницаемые зоны в его основании. При подготовке площадки для размещения отвалов создают водонепроницаемый слой до проектных границ отвала, изолирующий слой из инертных материалов по периметру отвала и озеленение откосов отвала, выполняют оценку напряженного состояния массива и место для расположения отвала выбирают за пределами тектонически разгруженных зон горного массива. 3 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для предотвращения самовозгорания складируемой горной породы, может быть использовано при выборе мест для расположения углепородных отвалов.

Самовозгорание углепородных отвалов является одной из актуальных экологических проблем в горнопромышленных районах. В соответствии с теоретическими разработками (Веселовский B.C., Виноградова Л.П., Орлеанская Г.Л., Терпогосова Е.А. Методическое руководство по прогнозу и профилактике самовозгоранияугля. М.: АН СССР, 1971), самовозгорание угля обусловливается химической активностью угля, притоком к нему воздуха и накоплением тепла, образующегося в результате окисления. Необходимым фактором здесь является приток воздуха, в связи с чем, изобретение направлено на профилактику поступления воздуха в тело отвала.

Известен способ выбора места для расположения отвала, учитывающий направление господствующего ветра. Место для размещения отвала выбирают с учетом розы ветров данного района, что снижает воздействие отвала на селитебные зоны населенных пунктов (Протасова Н.Н. Обоснование факторов, влияющих на выбор местонахождения отвалов. 7 Международная научно-практическая конференция «Инновации в технологиях и образовании», Велико Тырново, 28-29 мая, 2014: Сборник статей. Ч. 1. Белово; Велико Тырново. 2014, с. 60-65).

Недостатком данного способа является то, что место для размещения отвалов может оказаться в высокопроницаемых зонах растяжения земной коры, что существенно повысит вероятность поступления воздуха в тело отвала через проницаемые зоны в его основании за счет давления, создаваемого напором воздуха.

Также известен способ выбора места для размещения отвала, при котором отвал располагают на породах, устойчивых к воздействию атмосферных факторов (исключаются такие породы, как глины и сланцы). Преимущественно место отвала выбирается за пределами долин, так как при расположении отвала в долине могут создаваться условия для поступления воздуха в тело отвала за счет давления, создаваемого напором ветра (Phillips Н., Uludag S., Chabedi К. (2011). Prevention and control of spontaneous combustion. Best practice guidelines for surface coal mines in South Africa. Coal tech research association annual colloquium [Электронный ресурс] //https://miningandblasting.files.wordpress.com/2009/09/spontaneous_combustion_guidelines.pdf).

Недостатком данного способа также является то, что место для размещения отвалов может оказаться в высокопроницаемых зонах растяжения земной коры, что создаст условия для поступления воздуха в тело отвала через трещины в земной коре за счет возникновения тяги воздуха.

В рассмотренных выше способах не учитывается то, что при размещении углепородного отвала в тектонически разгруженной зоне земной коры, характеризующейся развитием растягивающих деформаций, создаются условия для поступления воздуха в тело отвала через проницаемые зоны в его основании, возникающие за счет деформаций растяжения.

Наиболее близким по технической сущности является такой способ, когда отвалы размещают на землях, непригодных для сельскохозяйственного производства и других целей за пределами зон влияния границ геодинамически активных блоков земной коры (патент РФ 2600948, опубл. 27.10.2016, Бюл. №30). В предполагаемом районе размещения углепородного отвала производят выделение геодинамически активных блоков и их границ, определяют ширину зон влияния границ геодинамически активных блоков (ширину геодинамически опасных зон) и выбирают место для размещения отвала за пределами зон влияния границ геодинамически активных блоков (геодинамически опасных зон). Подготовка площадки для размещения отвала производится путем создания водонепроницаемого слоя до проектных границ отвала и формирования изолирующего слоя из инертных материалов по его периметру. После отсыпки отвала производят озеленение его откосов.

Недостатком данного способа является то, что даже при расположении отвала за пределами зон влияния границ геодинамически активных блоков земной коры сохраняется вероятность его размещения в зоне развития современных деформаций растяжения земной коры, что может вызвать разрушение изолирующего слоя в основании отвала и поступление воздуха к углепородному материалу. Возможность разрушения изолирующего слоя в основании отвала связана с тем, что во внутренних частях блоков земной коры (за пределами зон влияния их границ) за счет их взаимодействия создаются тектонически разгруженные и тектонически напряженные зоны. В тектонически разгруженных зонах развиваются деформации растяжения и раскрытия трещин, что повышает проницаемость горного массива и влияет на основания инженерных сооружений.

Техническим результатом изобретения является предотвращение самовозгорания складируемой горной массы за счет исключения возможности поступления воздуха в тело отвала через проницаемые зоны в его основании.

Технический результат достигается следующим образом. В предполагаемом районе размещения углепородного отвала выполняют оценку напряженного состояния массива, и место для расположения отвала выбирают за пределами тектонически разгруженных зон горного массива, где производят подготовку площадки путем создания водонепроницаемого слоя до проектных границ отвала, изолирующего слоя из инертных материалов по периметру отвала и озеленение откосов отвала.

Способ поясняется фиг. 1. Цифрами обозначены следующие составные элементы: 1 - углепородный отвал, 2 - земная поверхность, 3 - массив горных пород, 4 - тектонически разгруженные зоны, 5 - изолирующий слой, 6 - зона разрушения изолирующего слоя в основании отвала, 7 - зона разрушения изолирующего слоя на бортах, 8 – трещины растяжения в массиве пород и на поверхности, 9 - наносы, 10 - движение воздуха. Способ реализуется следующим образом.

С помощью известных методов, например геодинамического районирования, инструментальных измерений напряжений различными методами, методов тектонофизики, геофизики, математического или физического моделирования, производят оценку напряженного состояния горного массива, находят тектонически разгруженные зоны (4), осуществляют их идентификацию на местности, сопоставляют их с планируемым местом размещения углепородного отвала (1) на земной поверхности (2). Участок для размещения углепородных отвалов располагают за пределами тектонически разгруженной зоны.

Реализация предлагаемого способа возможна на основании того, что породы земной коры под воздействием тектонических напряжений находятся в сложном напряженном состоянии. Неоднородности массива приводят к появлению тектонически напряженных и разгруженных зон, резко контрастирующих между собой по величинам (отличие в 3-5 раз и более) максимальных напряжений (Петухов И.М., Батугина И.М. Геодинамика недр. М.: Недра, 1996). В тектонически напряженных зонах (напряжения выше средних для блока) под действием высоких напряжений происходит сжатие пород и закрытие трещин, а в тектонически разгруженных зонах (напряжения ниже средних для блока) развиваются деформации растяжения и происходит раскрытие трещин (8). В результате этого проницаемость массива при одних и тех же других условиях ниже за пределами тектонически разгруженных зон. Поэтому при расположении отвала за пределами тектонически разгруженных зон сжатие и закрытие трещин в массиве препятствует поступлению воздуха в его тело через основание и тем самым способствует снижению опасности возгорания углепородной массы. Наоборот, при расположении углепородного отвала в тектонически разгруженной зоне в его основании могут развиваться деформации растяжения, сопровождающиеся раскрытием трещин, что с течением времени приведет к разрушению изолирующего слоя в основании (6) и на бортах (7) отвала, повышению его проницаемости и создаст условия для поступления воздуха в тело отвала за счет тяги, возникающей от ветрового напора (10) и перепада давления по высоте отвала.

Напряженное состояние массива и выделение тектонически разгруженных зон может быть установлено путем инструментальных измерений напряжений различными методами, а также методами тектонофизики, геофизики, математического и физического моделирования (Геодинамика недр. Методические указания. Под ред. Петухова И.М. и Батугиной И.М. - Л.: ВНИМИ, 1990. 129 с.) и представлено в виде карт изолиний или различных схем, пригодных для выбора участка для размещения углепородного отвала.

Примеры. В работе Петухов И.М., Батугина И.М. Геодинамика недр. М.: Недра, 1996, на с. 102-103 представлены полученные с помощью математического моделирования схемы напряженного состояния горного массива с изолиниями средних напряжений (1) и границами блоков 4-го ранга (2), фиг. 2. Блоки земной коры 4-го ранга имеют размеры в первые километры. Размеры участков (3), располагающихся за пределами тектонически разгруженных зон (4) (среднее значение напряжений более 1,5), как это показано на чертеже, могут составлять сотни метров и первые километры, что достаточно для размещения углепородных отвалов.

В результате геодинамического районирования месторождения Бейпяо в Китае установлено положение границы блоков 1-го ранга (1) относительно шахтных полей (2), размеры и положение тектонически напряженной зоны (3), фиг. 3 (Чжан Хунвэй, Чжан Вэнь Цзюнь. Измерение напряжений и напряженное состояние земной коры. КНР, Научно-техническое издательство Внутренней Монголии. 1999. 165 с. ISBN 7-5380-5021-8 (на китайском языке)). Размеры тектонически напряженной зоны по длинной оси составляют 2,5 км. Части тектонически напряженной зоны размерами не менее 1×0,7 км (4) находятся за пределами зоны влияния горных работ (мульды сдвижения) и могут быть использованы для размещения отвалов.

Способ выбора мест расположения углепородных отвалов, включающий подготовку площадки путем создания водонепроницаемого слоя до проектных границ отвала, изолирующего слоя из инертных материалов по периметру отвала и озеленение откосов отвала, отличающийся тем, что выполняют оценку напряженного состояния массива и место для расположения отвала выбирают за пределами тектонически разгруженных зон горного массива.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано при поисках месторождений углеводородов на шельфе. Согласно предложенному методу поиска месторождений углеводородов в акваториях для идентификации аномалий, обнаруженных по данным сейсморазведки и электроразведки, дополнительно на профиле устанавливают донные станции с ионоселективными электродами, избирательно реагирующими на ионы тяжелых металлов (Сu, Рb и Cd), аномалии которых при отсутствии мешающих ионов (Ag и Hg) свидетельствуют о связи с залежью углеводородов и индицируют аномалии повышенного частотного поглощения сейсмических волн в сейсмических структурах и пониженной проводимости и/или поляризуемости, пространственно коррелирующиеся с аномалиями ионов тяжелых металлов и не теряющие эту корреляцию в течение определенных периодов суточного мониторинга.
Изобретение относится к области геологии и может быть использовано для разведки месторождений углеводородов в шельфовой зоне. Заявлен способ комплексной системы поиска и разведки месторождений углеводородов сейсмическими и электромагнитными методами в шельфовой зоне, который осуществляется с использованием донных сейсмических станций, обеспечивающих измерение по 4 каналам (3 геофона: Χ, Y, Z, и 1 гидрофон) и регистрацию всех типов волн, устанавливаемых на дне вдоль профиля наблюдения с помощью высокопрочной веревки с отрицательной плавучестью, на которой установлены узлы крепления станции.

Изобретение относится к способам поиска месторождений углеводородов и может быть использовано для обнаружения углеводородов в высокоуглеродистых отложениях баженовской свиты.

Изобретение относится к области геологоразведки и может быть использовано для поисков нефтегазосодержащих участков недр. Сущность: в пределах выделенных участков проводят газовую съемку по почвенному слою и геотермические исследования.

Предложена дальнометрическая система для ствола скважины и способ, применяемые между стволами первой и второй скважин, причем данная система содержит измерительный преобразователь электромагнитного поля, расположенный в стволе второй скважины, электропроводящую обсадную трубу в стволе первой скважины, источник электрического тока, создающий электрический ток в проводящем элементе, и волоконно-оптический датчик, расположенный вблизи проводящего элемента.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для идентификации областей высокой тепловой энергии под поверхностью Земли. Раскрыт способ определения температуры в подземной области.
Изобретение относится к способам поиска морских нефтегазовых месторождений. Сущность: на профилях над предполагаемым месторождением или перспективной площадью в слое воды производят непрерывное измерение концентрации тяжелых металлов с помощью ионоселективных электродов, избирательно реагирующих на ионы тяжелых металлов меди (Cu), свинца (Pb), кадмия (Cd), серебра (Ag) и ртути (Hg).
Изобретение относится к области измерений сейсмоэлектромагнитной активности, а именно к измерению регионального уровня сейсмоэлектромагнитной активности по магнитным компонентам естественного электромагнитного поля Земли акустического диапазона, и может найти применение при мониторинге и прогнозе сейсмической активности регионов, мониторинге процессов эксплуатации месторождений рудных, жидких и газообразных полезных ископаемых.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Предложено устройство для определения местоположения источника сигналов, содержащее персональную электронно-вычислительную машину (ПЭВМ), а также первый и второй идентичные каналы, каждый из которых включает первый блок магнитных антенн и последовательно соединенные первый усилитель и первый фильтр, дополнительно содержит подключенные к ПЭВМ блок системы единого времени и блок связи с абонентами, последовательно соединенные второй блок магнитных антенн, первый блок усилителей, первый пороговый блок, первый блок схем ИЛИ, первый таймер, первую схему И и первый блок счетчиков, последовательно соединенные приемник радиации, второй усилитель и первый пороговый элемент, последовательно соединенные блок приемников температуры, второй блок усилителей, второй пороговый блок и первый блок схем И, а также первый тактовый генератор, подключенный ко второму входу первой схемы И и первый блок аналого-цифровых преобразователей (АЦП), подключенный входами к первому и второму блокам усилителей, а выходами подключенный к ПЭВМ, причем выход первого таймера подключен к ПЭВМ и ко вторым входам первого блока схем И, выходы первого блока схем И подключены ко входам останова первого блока счетчиков, выход первого порогового элемента подключен к первому блоку схем ИЛИ и к ПЭВМ, выходы первого и второго пороговых блоков, выходы первого блока счетчиков, третьи входы первого блока схем И, управляющие входы первого и второго блоков усилителей, второго усилителя, первого и второго пороговых блоков, первого порогового элемента и первого таймера подключены к ПЭВМ, а в каждом канале дополнительно содержатся последовательно соединенные блок датчиков света, третий блок усилителей, первый блок фильтров, четвертый блок усилителей, третий пороговый блок и второй блок схем ИЛИ, последовательно соединенные пятый блок усилителей, второй блок фильтров, шестой блок усилителей, четвертый пороговый блок и третий блок схем ИЛИ, последовательно соединенные первый блок цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) и первый блок калибраторов, последовательно соединенные второй блок ЦАП и второй блок калибраторов, последовательно соединенные первый ЦАП, первый калибратор и сейсмометр, последовательно соединенные третий усилитель, второй фильтр, второй пороговый элемент и вторую схему И, последовательно соединенные второй таймер, третью схему И и счетчик, последовательно соединенные второй ЦАП и второй калибратор, последовательно соединенные блок микробарометров, седьмой блок усилителей, третий блок фильтров, восьмой блок усилителей, четвертый блок фильтров, пятый пороговый блок и второй блок схем И, последовательно соединенные третий таймер, четвертую схему И и второй блок счетчиков, а также АЦП и второй блок АЦП, подключенные входами соответственно к первому фильтру и третьему блоку фильтров, а выходами подключенные к ПЭВМ, третий и четвертый блоки АЦП, подключенные входами соответственно к первому и ко второму блокам фильтров, а выходами подключенные к ПЭВМ, четвертый и пятый таймеры, подключенные выходами соответственно ко вторым входам второй схемы И и второго блока схем И, а входами запуска и управляющими входами подключенные к ПЭВМ, второй тактовый генератор, подключенный выходом ко вторым входам третьей и четвертой схем И, схему ИЛИ, подключенную входами ко второму пороговому элементу и к первому блоку ИЛИ, а выходом подключенную к третьему таймеру, и пятую схему И, подключенную первым и вторым входами соответственно к третьему таймеру и к первому блоку ИЛИ, инверсным входом подключенную ко второму таймеру, а выходом подключенную к управляющим входам второго и третьего таймеров.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Заявлено устройство для определения направления и дальности до источника сигналов, содержащее первую антенну, первый и второй микробарометры, а также пять аналого-цифровых преобразователей (АЦП), подключенных к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ).

Изобретение относится к горному делу, к области добычи природных алмазов и других полезных ископаемых открытой разработкой в карьере. Техническим результатом является повышение степени автоматизации технологических операций добычи полезных ископаемых, их энергетической самообеспеченности и экологической чистоты в карьере.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке наклонных рудных месторождений округлой и вытянутой формы для регулирования режима вскрышных работ.

Изобретение относится к технологическим процессам открытых горных работ при отвалообразовании вскрышных пород в карьерной выемке смежного участка и может быть использовано при открытой разработке угольных месторождений пологого, наклонного и крутого падения.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и создано применительно к отработке глубоких горизонтов карьеров с применением автомобильного транспорта.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для открытой разработки сложноструктурных месторождений и получения посредством классификации непосредственно в процессе добычи высококачественного продукта с отделением пустой породы.

Изобретение относится к горной промышленности, строительству и может быть использовано для разработки прочных горных пород посредством рыхлительных агрегатов без проведения буровзрывных работ.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке крутопадающих месторождений твердых полезных ископаемых, в частности скального и полускального типов.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке глубокозалегающих, вытянутых в плане скальных месторождений полезных ископаемых, разрабатываемых с использованием автомобильно-конвейерного транспорта и внутрикарьерного отвалообразования вскрышных пород.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к разработке открытыми горными работами пологих пластов месторождений полезных ископаемых. Техническим результатом является сокращение объемов работ по вскрытию месторождения и продолжительности периода, предшествующего началу эксплуатационных работ, а также минимизация коэффициента переэкскавации за счет оптимального формирования отвала в выработанном пространстве вскрышной заходки.

Изобретение относится к области разработки россыпных месторождений, представленных суглинистыми отложениями. Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых включает бурение технологических скважин, размещение в них гидростволов и напорных трубопроводов, размыв продуктивного пласта.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для поиска месторождений углеводородов на шельфе. Сущность: на исследуемом участке выполняют сейсморазведочные и электроразведочные исследования посредством соответствующих станций, установленных на профиле. Причем сейсморазведочные исследования используют для выделения перспективных на углеводороды структур, а электроразведочные исследования – для поиска аномалий повышенного сопротивления и/или поляризуемости, созданных залежью. При этом в качестве дополнительного критерия используют аномалии вариаций геомагнитного поля. С этой целью посредством магнитовариационной станции, установленной в геологически однородном блоке пород за пределами исследуемого участка, регистрируют вариации геомагнитного поля. Кроме того, измеряют на исследуемом участке геомагнитное поле магнитометром-градиентометром в движении двумя разнесенными вдоль профиля датчиками. Оценивают вариации геомагнитного поля по магнитовариационной станции и вариации, полученные по результатам геомагнитной градиентометрической съемки. Вычисляют аномалии вариаций и отождествляют их с аномалиями продольной проводимости осадочного чехла. По выделенным посредством сейсморазведки структурам, аномалиям повышенного сопротивления и/или поляризуемости, определенным по данным электроразведки, и аномалиям продольной проводимости осадочного чехла, определенным по данным геомагнитных съемок, выделяют комплексную аномалию и отождествляют ее с залежью углеводородов. Технический результат: повышение эффективности поисков месторождений углеводородов на шельфе.

Изобретение относится к горной промышленности, может быть использовано при выборе мест для расположения углепородных отвалов и предназначено для предотвращения самовозгорания складируемой горной массы. Техническим результатом изобретения является предотвращение самовозгорания складируемой горной массы за счет исключения возможности поступления воздуха в отвал через проницаемые зоны в его основании. При подготовке площадки для размещения отвалов создают водонепроницаемый слой до проектных границ отвала, изолирующий слой из инертных материалов по периметру отвала и озеленение откосов отвала, выполняют оценку напряженного состояния массива и место для расположения отвала выбирают за пределами тектонически разгруженных зон горного массива. 3 ил.

Наверх