Способ открытой добычи угля
Владельцы патента RU 2523246:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт угля Сибирского отделения Российской академии наук (ИУ СО РАН) (RU)
Изобретение относится к горному делу, в частности к освоению угольного месторождения открытым способом и восстановлению нарушенных отрытыми горными работами территорий, и может быть использовано при добыче угля и рекультивации породных отвалов. Техническим результатом является повышение эффективности открытой добычи угля. Способ включает удаление верхнего почвенного слоя и сохранение его или перенос на территории, подлежащие восстановлению, взрыхление, погрузку и транспортирование вскрышных пород с образованием породных отвалов, отбойку, погрузку и транспортирование угля на склад, рекультивацию отвалов. При этом выветренный уголь пластов, близко подходящих к дневной поверхности, добывают и складируют отдельно, породные отвалы выравнивают, на выровненную поверхность наносят слой почвы и выветренного угля, полученный слой рыхлят с присечкой вскрышных пород и укатывают.
Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к освоению угольного месторождения открытым способом и восстановлению нарушенных отрытыми горными работами территорий, и может быть использовано при добыче угля и рекультивации породных отвалов.
Известен способ открытой добычи угля, включающий подготовку земной поверхности в пределах участка, намеченного к разработке; осушение поля карьера и ограждение его от поступления воды; вскрытие поля карьера; ведение вскрышных работ - выемку и удаление пустых пород, вмещающих полезное ископаемое; ведение добычных работ - выемку, транспортирование и разгрузку полезного ископаемого [1]. Открытые горные работы наносят существенный вред окружающей природной среде, поэтому отсутствие работ по восстановлению нарушенных открытыми горными работами земель является серьезным недостатком данного способа.
Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является способ открытой добычи угля, включающий: удаление верхнего почвенного слоя и сохранение его или перенос на территории, подлежащие восстановлению; взрыхление, погрузку и транспортирование вскрышных пород с образованием породных отвалов; отбойку, погрузку и транспортирование угля на склад, а также рекультивацию отвалов [2].
Недостатком прототипа являются:
- выветренный уголь из части пласта, выходящей под наносы, с одной стороны, является низкокачественным топливом и его складирование на угольном складе ведет к разубоживанию товарного угля, с другой - содержит гумусовые кислоты, внесение которых повышает плодородие почвы;
- площадь поверхности породного отвала всегда больше площади дневной поверхности, с которой снят почвенный слой. Поэтому объема снятого почвенного слоя недостаточно для рекультивации всех нарушенных открытыми работами территорий, в частности отвалов.
Отмеченные недостатки снижают эффективность способа открытой добычи угля.
Цель изобретения - повышение эффективности открытой добычи угля за счет отдельной добычи угля из выветренной части пласта и размещения его на выровненной поверхности породного отвала при рекультивации.
Поставленная цель достигается тем, что в способе открытой добычи угля, включающем удаление верхнего почвенного слоя и сохранение его или перенос на территории, подлежащие восстановлению; взрыхление, погрузку и транспортирование вскрышных пород с образованием породных отвалов;
отбойку, погрузку и транспортирование угля на склад, а также рекультивацию отвалов, согласно техническому решению выветренный уголь пластов, близко подходящих к дневной поверхности, добывают и складируют отдельно, породный отвал выравнивают, на выровненную поверхность наносят слой почвы и выветренного угля, полученный слой рыхлят с присечкой вскрышных пород и укатывают.
Вблизи выхода угольного пласта на поверхность или под наносы меняется элементарный состав угля: уменьшается содержание углерода и водорода и увеличивается содержание кислорода, появляются гумусовые кислоты. В зоне выветривания наблюдается увеличение трещиноватости угля [3]. Идея состоит в том, чтобы использовать выветренный уголь, являющийся низкокачественным топливом, в качестве почвообразующего компонента при восстановлении нарушенных открытыми горными работами земель. Внесение разрушенного выветренного угля в породы вскрыши будет способствовать образованию гумуса, а внесение этого угля в почву (глинистую и суглинистую) улучшает ее структуру.
Способ может быть осуществлен следующим образом. В угледобывающем регионе существуют старые угледобывающие предприятия открытого способа добычи и строятся новые. При строительстве нового угледобывающего предприятия появляются растущие породные отвалы, которые на этой стадии функционирования предприятия не могут быть рекультивированы; но требуют рекультивации породные отвалы старых угледобывающих предприятий.
На новом предприятии после вскрытия угольного пласта приступают к добыче выветренного угля, т.е. разработке части пласта, близко подходящей к поверхности или под наносы. Этот уголь направляют на восстановление нарушенных земель, в частности на породные отвалы старых предприятий. При этом породные отвалы выравнивают с выполаживанием его бортов, на выровненную поверхность наносят слой почвы, предварительно снятой с площади разрабатываемого участка, и выветренный уголь. Затем полученный слой рыхлят на глубину чуть больше мощности слоя, т.е. с присечкой вскрышных пород, и слегка укатывают.
Рыхлением нанесенного слоя почвы и выветренного угля с присечкой вскрышных пород достигается эффект перемешивания почвы, угля и пород вскрыши; при этом уголь улучшает структуру почвы, обогащает ее гумусовыми кислотами, а вскрышные породы удерживают нанесенный слой от размывания атмосферными осадками.
Укатыванием нанесенного слоя угля и почвы снижают его эрозию под воздействием ветра и атмосферных осадков.
Таким образом, исключение поставки выветренного угля на склад готовой продукции снижает вероятность разубоживания товарного угля низкокачественным топливом; нанесение слоя выветренного угля на выровненную поверхность породного отвала способствует восстановлению нарушенных открытыми работами земель. Все перечисленное свидетельствует о повышении эффективности открытого способа добычи угля, т.е. достижении цели изобретения.
Источники информации
1. Бокий Б.В. Горное дело. / Учебное пособие для студентов горных специальностей вузов. - М: Углетехиздат. - 1953. - с.516-518 (аналог).
2. Westcott Paul. Управление открытой добычей угля // [электронный ресурс]. - Режим доступа: http://base.safework.ru/ - Дата доступа 20.02.2013 прототип).
3. Лидин Г.Д. Горное Дело: Терминологический словарь. / Г.Д. Лидин, П.Д. Воронина, Д.Р. Каплунов и др. - 4-у изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1990, с.107 (Выветривание углей).
Способ открытой добычи угля, включающий удаление верхнего почвенного слоя и сохранение его или перенос на территории, подлежащие восстановлению; взрыхление, погрузку и транспортирование вскрышных пород с образованием породных отвалов; отбойку, погрузку и транспортирование угля на склад; рекультивацию отвалов, отличающийся тем, что выветренный уголь пластов, близко подходящих к дневной поверхности, добывают и складируют отдельно, породные отвалы выравнивают, на выровненную поверхность наносят слой почвы и выветренного угля, полученный слой рыхлят с присечкой вскрышных пород и укатывают.
