СПОСОБ ВЫБОРА МЕСТ РАЗМЕЩЕНИЯ УГЛЕПОРОДНЫХ ОТВАЛОВ Российский патент 2016 года по МПК E21C41/26 G01V11/00 

Описание патента на изобретение RU2600948C1

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 самовозгорания угля. 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 при таком выборе места расположения отвала сохраняются условия поступления воздуха к его поверхности и внутренним частям через проницаемые зоны в его основании за счет давления, создаваемого напором воздуха.

Также известен способ выбора места расположения углепородного отвала, который основан на минимизации расстояния транспортирования породы от угольного предприятия до породного отвала (Агапов А.Е., Навитний A.M., Терещенко Т.Л., Игошин В.М., Каплунов Ю.В., Малышев А.А., Батраков Н.В., Агапитова О.В. Технико-технологические решения по формированию пожаробезопасных параметров и тушению горящих отвалов (террикоников): В 2 кн. Справочное пособие. Москва-Шахты: изд-во ЮРО АГН РФ. - 2008).

Недостатком данного способа также является то, что при таком выборе места расположения отвала сохраняются условия поступления воздуха к его поверхности и внутренним частям через проницаемые зоны в его основании за счет давления, создаваемого напором воздуха.

В рассмотренных выше способах не учитываются особенности геологического, тектонического и геоморфологического строения района.

Наиболее близким по технической сущности является такой способ, когда отвалы размещают на землях, непригодных для сельскохозяйственного производства и других целей. В первую очередь для размещения отвалов выбирают отработанные карьеры, балки, овраги и т.п. (Агапов А.Е., Навитний A.M., Терещенко Т.Л., Игошин В.М., Каплунов Ю.В., Малышев А.А., Батраков Н.В., Агапитова О.В. Технико-технологические решения по формированию пожаробезопасных параметров и тушению горящих отвалов (террикоников): В 2 кн. Справочное пособие. Москва-Шахты: изд-во ЮРО АГН РФ. - 2008). Предварительно на площадках, планируемых для размещения углепородных отвалов, создают изолирующий слой из инертных материалов по периметру отвала на высоту каждого вновь формируемого яруса для предотвращения возникновения отдельных очагов горения на глубине и перемещения их от поверхности отвала в сторону его откоса. Одновременно по внешнему контуру ярусов формируют насыпи из инертных материалов, затем производят отсыпку и складирование породы выравнивающего слоя площадки с последующим уплотнением отвальной массы кулачковыми катками. После этого на откосах укладывают складированный ранее слой грунта и весной производят посадку саженцев. Таким образом, вся боковая поверхность отвала оказывается озелененной, что препятствует ветровой эрозии и поступлению воздуха в отвал.

Недостатком данного способа является то, что размещение отвалов в балках и оврагах может существенно повысить вероятность поступления воздуха в тело отвала через трещины и разломы в земной коре, поскольку балки и овраги являются индикаторами современных активных разломов земной коры (геодинамически опасных зон) (Геодинамика недр. Методические указания / Под ред. Петухова И.М., Батугиной И.М. - Л.: ВНИМИ, 1990. 138 с.). Кроме того, в геодинамически опасной зоне может происходить деформация изолирующего слоя в основании отвала, что способствует установлению аэродинамическая связи между телом отвала и проницаемой зоной в его основании. Изобретение направлено на устранение возможности возникновения аэродинамической связи между размещенными в отвале породами и проницаемыми зонами в его основании путем размещения отвала за пределами геодинамически опасной зоны.

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

Технический результат достигается следующим образом. 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 его проектных границ и формирования изолирующего слоя из инертных материалов по его периметру. После отсыпки отвала производится озеленение его откосов.

Способ поясняется на чертеже. Цифрами обозначены следующие составные элементы: 1 - углепородный отвал; 2 - земная поверхность; 3 - массив горных пород; 4 - зона влияния границ геодинамически активных блоков (геодинамически опасная зона); 5 - изолирующий слой; 6 - зона разрушения изолирующего слоя в основании; 7 - зона разрушения изолирующего слоя на бортах; 8 - наносы; 9 - движение воздуха. Способ реализуется следующим образом.

С помощью метода геодинамического районирования на основе использования топокарт, аэро- и космоснимков разных масштабов, геологических, геофизических, геоморфологических и других материалов производят выделение границ геодинамически активных блоков (4), оценивают ширину их влияния (b), осуществляют идентификацию этих зон на местности, сопоставляют их с планируемым местом размещения углепородных отвалов (1) на земной поверхности (2). Участок для размещения углепородных отвалов располагают за пределами зон влияния границ геодинамически активных блоков.

Реализация предлагаемого способа возможна на основании того, что земная кора состоит из иерархически упорядоченных геодинамически активных блоков разного ранга, которые находятся в постоянном взаимодействии друг с другом (И.М. Батугина, И.М. Петухов. Геодинамическое районирование месторождений при проектировании и эксплуатации рудников. М.: Недра, 1998. 166 с.). Границы между блоками получили название «геодинамически опасные зоны» и представляют собой линейные участки тектонической деструкции породного массива. Проницаемость пород на границах блоков может быть намного выше, чем проницаемость пород внутри блоков, что способствует массопереносу газов в массиве именно по этим зонам. Кроме того, взаимодействие блоков и их относительные смещения по границам препятствуют залечиванию трещин в массиве горных пород и вызывают деформации поверхностных сооружений, например зданий и трубопроводов (Петухов И.М., Батугина И.М. Геодинамика недр. М.: Недра коммюникейшенз, 1999. 214 с.).

Поэтому при размещении углепородного отвала над геодинамически опасной зоной создаются условия для разрушения с течением времени изолирующего слоя в основании отвала (6) и на его бортах (7) и поступления воздуха в тело отвала через проницаемую зону за счет тяги, возникающей за счет ветрового напора и перепада давления по высоте отвала.

Пример. Горящие углепородные отвалы имеются в Восточном Донбассе, Кузбассе и других горнопромышленных районах России (Экологический мониторинг при ликвидации шахт и разрезов / Под общей редакцией Красавина А.П. - Пермь, ОАО «МНИИЭКО ТЭК», 2010. - 315 с.). Многие из них расположены в балках, оврагах и других понижениях рельефа. Углепородные отвалы имеют размеры 0,5-5 км. Результаты геодинамического районирования показывают, что в Кузбассе шахтные поля разделены на геодинамически активные блоки размерами от 2 до 10 км с шириной зон влияния их границ 200-400 м (Батугин А.С., Головко И.В., Семенов В.А., Мусина В.Р. Определение ширины зон влияния границ блоков по данным проявления техногенной сейсмичности в горнопромышленном районе Кузбасса // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2015. №7. С. 211-214). Границы блоков прослежены через балки, овраги и другие индикаторы рельефа (Геодинамика недр. Методические указания / Под ред. Петухова И.М., Батугиной И.М. - Л., ВНИМИ, 1990. 138 с.). Ширина b зон влияния геодинамически активных границ блоков (ширина геодинамически опасной зоны) определяется путем регистрации и анализа пространственного размещения сейсмических событий или путем измерения амплитуды взаимного вертикального смещения блоков и дальнейшего расчета по формуле b=10H, где H - амплитуда относительно смещения блоков. Поскольку ширина геодинамически опасной зоны намного меньше размеров углепородных отвалов, а размеры отвалов меньше размеров отдельных блоков, существует возможность располагать отвалы за пределами геодинамически опасных зон.

Похожие патенты RU2600948C1

название год авторы номер документа
Способ выбора мест размещения углепородных отвалов 2017
  • Батугин Андриан Сергеевич
  • Коликов Константин Сергеевич
  • Каркашадзе Гиоргий Григолович
  • Мусина Валерия Раисовна
RU2657302C1
Способ мониторинга углепородных отвалов 2016
  • Батугин Андриан Сергеевич
  • Булаева Нуржаган Маисовна
  • Мусина Валерия Раисовна
  • Пономарев Владимир Сергеевич
RU2631915C1
Способ предотвращения горения отвалов 1986
  • Чернышков Леонид Николаевич
  • Фомичев Владимир Иванович
SU1460259A1
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТВАЛОВ ОТ САМОВОЗГОРАНИЯ 2010
  • Гришин Виктор Харитонович
  • Лаппо Евгений Леонидович
  • Полторакова Нина Станиславовна
  • Гришин Павел Викторович
RU2450124C2
СПОСОБ ЗАХОРОНЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ И ДРУГИХ ВРЕДНЫХ ОТХОДОВ 1992
  • Петухов И.М.
  • Батугина И.М.
  • Батугин А.С.
  • Петухов С.И.
RU2029401C1
Способ управления обрушением и перемещением материалов 1980
  • Шемякин Евгений Иванович
  • Курленя Михаил Владимирович
  • Ряшенцев Николай Павлович
  • Васильев Евгений Иванович
  • Молотилов Сергей Георгиевич
SU996729A1
Способ предотвращения горения отвалов 1981
  • Махонченко Валерий Иванович
  • Вознюк Геннадий Георгиевич
SU973842A1
СПОСОБ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ И ПОДАВЛЕНИЯ САМОВОЗГОРАНИЯ ПОРОДНЫХ ОТВАЛОВ 2014
  • Портола Вячеслав Алексеевич
  • Торосян Елена Самвеловна
RU2547186C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАНА ИЗ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ 1998
  • Яковлев Д.В.(Ru)
  • Шабаров А.Н.(Ru)
  • Гончаров Е.В.(Ru)
  • Антонов О.М.(Ru)
  • Презент Григорий Михайлович
  • Бобнев Юрий Николаевич
  • Бирюков Юрий Михайлович
RU2136850C1
СПОСОБ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОГО ОТВАЛООБРАЗОВАНИЯ 2006
  • Андросов Артур Дмитриевич
  • Ягнышев Борис Сергеевич
  • Ганченко Михаил Васильевич
  • Михайлов Владимир Егорович
  • Андросов Артур Артурович
  • Матус Николай Викторович
RU2310076C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 600 948 C1

Реферат патента 2016 года 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, выделяют границы геодинамически активных блоков, определяют ширину b зоны их влияния и площадки для размещения углепородных отвалов располагают за пределами этих зон. 1 пр., 1 ил.

Формула изобретения RU 2 600 948 C1

Способ выбора мест размещения 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 производят выделение границ геодинамически активных блоков земной коры, определяют ширину зоны их влияния и площадки для размещения отвалов располагают за пределами этих зон.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2600948C1

АГАПОВ А.Е
и др., Технико-технологические решения по формированию пожаробезопасных параметров и тушению горящих отвалов (террикоников), В 2 кн., Справочное пособие, Москва-Шахты, изд-во ЮРО АГН РФ, 2008
СПОСОБ ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ УЧАСТКА ЗЕМНОЙ КОРЫ 1992
  • Петухов И.М.
  • Батугина И.М.
  • Батугин А.С.
  • Петухов С.И.
  • Шабаров А.Н.
RU2065189C1
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПЛОСКИХ ОТВАЛОВ ОТ САМОВОЗГОРАНИЯ 2007
  • Бондаренко Алексей Андреевич
  • Слотин Василий Петрович
  • Демерджи Родион Григорьевич
RU2349758C2
СПОСОБ ЗАХОРОНЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ И ДРУГИХ ВРЕДНЫХ ОТХОДОВ 1992
  • Петухов И.М.
  • Батугина И.М.
  • Батугин А.С.
  • Петухов С.И.
RU2022377C1
CN 101526009 A, 09.09.2009.

RU 2 600 948 C1

Авторы

Батугин Андриан Сергеевич

Булаева Нуржаган Маисовна

Мусина Валерия Раисовна

Пономарев Владимир Сергеевич

Даты

2016-10-27Публикация

2015-11-17Подача