Способ формирования породного круглого отвала с экологической направленностью
METHOD FOR FORMING A ROCK ROUND DUMP WITH AN ENVIRONMENTAL FOCUS

Область техники
Предлагаемый способ относится к горному делу, в частности к освоению месторождений открытым способом и восстановлению нарушенных отрытыми горными работами территорий, и может быть использовано при добыче полезного ископаемого и рекультивации породных круглых отвалов.
Уровень техники
Известен способ формирования отвала бульдозером (патент RU 2059074 C1, 27.04.1996, МПК A01B 75/02), включающий комбинированное заполнение отдельных слоев с фронтом заполнения подстилающего слоя, ведущего к тому, что из вышележащего слоя, и подъездные пандусы смещаются по мере заполнения отвала. Отвал образован ведущим заполнением слоя нижнего основания без подъема породы и образованием замкнутых по периметру банков пионерного слоя, который разделяет площадь слоя на две равные части с общим центром, и обеспечивается заполнение фронтов пространства слоя породами, направленными к центру и периферии.
Недостатком известного способа является низкая экологическая эффективность отсыпанного породного круглого отвала.
Известен наиболее близкий способ формирования породного отвала с экологичной направленностью (Технология рекультивации и обустройство нарушенных земель в Западной и Восточной Сибири/ И.В. Зеньков и др. - Красноярск: СФУ, 2015. - 309 с., с. 93), включающий выполнение пионерной отвальной насыпи, развитие фронта отвальных работ к проектным границам отвала, формирование откоса породного отвала по периметру с ярусами 5-7 м с углами откосов в диапазоне 18-22, с уклоном горизонтальных площадок в сторону тела отвала, покрываемого плодородным слоем почвы.
Недостатком наиболее близкого способа является низкая экологическая эффективность отсыпанного породного круглого отвала.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом является повышение экологической эффективности отсыпанного породного круглого отвала.
Настоящий технический результат достигается в способе формирования породного круглого отвала с экологичной направленностью, включающем выполнение пионерной отвальной насыпи в границах круглого отвала, сформированную раздвоенной вдоль границы отвала слева и справа навстречу друг к другу на полную проектную высоту яруса, с одновременным формированием рекультивации по периметру внешнего откоса породного отвала подъярусами 5-7 м с углами откосов в диапазоне 18-22, с уклоном горизонтальных площадок в сторону тела отвала, покрываемого плодородным слоем почвы, прием вскрышных пород карьера, при соединении встречных граничных отвальных фронтов яруса, выполняют с развитием фронта отвальных работ к центру проектируемого тела круглого отвала, процесс повторяется при формировании следующих ярусов отвала в верх, причем  пионерную отвальную насыпь в границах круглого отвала, формируемую раздвоенной вдоль границы отвала слева и справа на встречу друг к другу на полную проектную высоту яруса, выполняют с развитием фронта отвальных работ к центру тела отвала с расположением оси въездной насыпи круглого отвала параллельной оси векторов розы ветров с максимальным значением режима ветра в данном месте по многолетним наблюдениям, прием вскрышных пород карьера выполняют в режиме попутной отсыпки по направлению ветра в текущий момент, с развитием секторов фронта отвальных работ к центру отвала по направлениям векторов розы ветров пропорционально их длины, формируемой осаждающую и гасящую турбулентную составляющую потока пыления внутри отсыпаемого откоса яруса круглого отвального фронта.
Отличительными признаками являются:
пионерную отвальную насыпь в границах круглого отвала, формируемую раздвоенной вдоль границы отвала слева и справа на встречу друг к другу на полную проектную высоту яруса, выполняют с развитием фронта отвальных работ к центру тела отвала с расположением оси въездной насыпи круглого отвала параллельной оси векторов розы ветров с максимальным значением режима ветра в данном месте по многолетним наблюдениям, это повышает экологическую эффективность отсыпанного породного круглого отвала;
прием вскрышных пород карьера выполняют в режиме попутной отсыпки по направлению ветра в текущий момент, с развитием секторов фронта отвальных работ к центру отвала по направлениям векторов розы ветров пропорционально их длины, формируемой осаждающую и гасящую турбулентную составляющую потока пыления внутри отсыпаемого откоса яруса круглого отвального фронта, это повышает экологическую эффективность отсыпанного круглого породного отвала, за счет снижения пыления откосов в процессе отвальных работ с созданным микроклиматом.
Сравнение заявляемого решения с аналогом и прототипом не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна».
Краткое описание чертежа
На фиг.1 приведена схема формирования породного круглого отвала с экологичной направленностью, включающая: 1 - раздвоение пионерной отвальной насыпи в вдоль границы отвала слева и справа; 2 - формирование граничного отвального фронта пионерной насыпи яруса слева; 3 - горизонтальную площадку с уклоном в сторону тела отвала, покрываемую плодородным слоем почвы; 4 - рекультивируемый верхний подъярус, первоначальной отвальной насыпи, формируемой по периметру внешнего откоса породного круглого отвала, с плодородным слоем почвы; 5 - место соединения встречных граничных отвальных фронтов яруса; 6 - формирование граничного отвального фронта яруса справа; 7 - развитие фронта отвальных работ к центру проектируемого тела круглого отвала; 8 - откос нижнего подъяруса; 9 - роза ветров в данном месте по многолетним наблюдениям; 10 - ось векторов розы ветров с максимальным значением режима ветра; 11 - ось въездной насыпи круглого отвала.
На фиг.2 приведен разрез А-А с фиг. 1 породного круглого отвала, включающий: 12 - покрытие плодородным слоем почвы со стороны внешнего откоса отвала; 13 - пионерная отвальная насыпь в границах круглого отвала; 14 - воздушный поток, формируемый по розе ветров в момент отсыпки породы; 15 - проходящая ламинарная составляющая воздушного потока на фронте отвальных работ, уносящая пылевидные частицы; 16 - осаждающая и гасящая турбулентная составляющая потока пыления на откосе отвального яруса в процессе приемки пород.
Осуществление изобретения
3
В структуру комплексной механизации экспериментального отвального пионерного участка, с одновременным формированием рекультивации породного круглого отвала, предусмотрено использование: одного бульдозера Т-170 и одного гидравлического экскаватора модели «обратная лопата» с ковшом емкостью 1,5-2,0 м, как основного выемочного механизма, использованного для погрузки плодородного слоя почвы. Для этапа рекультивации дополнительно применяют два автосамосвала грузоподъемностью 18-20 т. и еще один бульдозер Т-170.
Высота яруса породного отвала экспериментального участка составила 10 м, а высота рекультивируемого подъяруса 5 м, что соответствует оборудованию используемому на горных работах. Пионерную отвальную насыпь, выполняемую на границе круглого отвала 1, формируют раздвоенной вдоль границы отвала слева 2 и справа 6 к месту встречи 5 на полную проектную высоту яруса и выполняют её с развитием секторов фронта отвальных работ к центру 7 тела круглого отвала с расположением оси въездной насыпи 11 круглого отвала параллельной оси векторов 10 розы ветров 9 с максимальным значением режима ветра в данном месте по многолетним наблюдениям.  С одновременным формированием рекультивации по периметру внешнего откоса породного отвала подъярусами 5-7 м с углами откосов 4 в диапазоне 18-22, с уклоном горизонтальных площадок 3 в сторону тела отвала, покрываемого плодородным слоем почвы 12.
Выполняют эту работу одним бульдозером Т-170, который принимает карьерные автосамосвалы от вскрышных экскаваторов, и формирует граничный отвальный фронт пионерной насыпи яруса слева 2. С отставанием в 30-50 м от этого фронта пионерной насыпи яруса 2, дополнительный бульдозер Т-170 выполняет из этого яруса 2 подъярус с рекультивационной горизонтальной площадкой 3 с уклоном в сторону тела отвала. Откос нижнего подъяруса 8 и горизонтальную площадку 3, яруса 2 покрывают плодородным слоем почвы (ПСП) или почвенной смесью, состоящей из четвертичных вскрышных пород и почвенных слоев толщиной до 2 м согласно [2]. Доставку ПСП выполняют дополнительными двумя автосамосвалами из-под экскаватора верхнего вскрышного уступа. Одновременное формирование рекультивации по периметру внешнего откоса породного отвала повышает экологическую эффективность отсыпанного породного отвала, за счет до срочного снижения пыления откосов в процессе горных работ. При достижении граничным отвальным фронтом пионерной насыпи яруса слева 2 положения, места соединения 5 встречных граничных отвальных фронтов яруса, отвальные работы бульдозером Т-170 переводят на формирование граничного отвального фронта яруса справа 6. Аналогично выполняют рекультивационные работы дополнительным бульдозером Т-170 правого 6 откоса отвала с созданием покрытия 12 плодородным слоем почвы со стороны внешнего откоса пионерной отвальной насыпи 13 в границах круглого отвала. При соединении встречных граничных отвальных фронтов яруса в месте 5, отвальные работы бульдозером Т-170 выполняют в направлении развития фронта отвальных работ к центру проектируемого тела отвала 7, это повышает экологическую эффективность отсыпанного породного отвала, за счет снижения пыления откосов в процессе отвальных работ с созданным микроклиматом внутри отсыпаемого яруса. Причем прием вскрышных пород карьера выполняют в режиме попутной отсыпки пород воздушному потоку 14, соответствующему розе ветров в текущий момент исполнения отвальных работ, с развитием фронта отвальных работ к центру отвала 7 по направлениям векторов розы ветров 9 пропорционально их длины. В таких условиях формируется проходящая ламинарная составляющая воздушного потока 15 на фронте отвальных работ, уносящая пылевидные частицы, и осаждающая и гасящая турбулентная составляющая потока пыления 16 на откосе отвального яруса в процессе приемки пород.
Работа отвалообразования в режиме попутной отсыпки пород направлению воздушного потока в текущий момент создает гасящую составляющую пыления внутри отвального фронта у откоса яруса.
Параллельное расположение оси въездной насыпи круглого отвала и оси векторов розы ветров с максимальным значением формирует транспортные потоки с минимальным пробегом, и как следствие минимальное пыление от работы транспорта.
Процесс отвальных работ с параллельной рекультивацией внешнего откоса породного отвала повторяется при формировании новых ярусов отвала в верх.
Источники информации:
1. Патент RU 2059074 С1, 27.04.1996, МПК A01B 75/02.
2. Технология рекультивации и обустройство нарушенных земель в Западной и Восточной Сибири/ И.В. Зеньков и др. - Красноярск: СФУ, 2015. - 309 с., с. 93.