Обоснование параметров эффективной отработки техногенного месторождения из лежалых хвостов обогащения в криолитозоне : на примере Норильского промышленного района

• Автор: Сумин, Максим Николаевич
• Шифр специальности: 25.00.22
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Владикавказ
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Оглавление
Введение
ГЛАВА 1. КОМПЛЕКСНАЯ ПРОБЛЕМА БЕЗОПАСНОЙ РАЗРАБОТКИ И ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
1.1. Особенности проектирования, строительства, эксплуатации и разработки техногенных месторождений
1.2. Безопасная эксплуатация техногенных месторождений
1.3. Методы определения устойчивости
1.4. Характеристика региона нахождения объектов исследования
1.5. Выводы по главе
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
2.1 Оценка устойчивости сооружения
2.2 Методы определения коэффициента запаса устойчивости
2.3 Факторы, влияющие на коэффициент устойчивости
2.4 Выводы по главе
ГЛАВА 3. КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА ДАМБЫ
3.1. Комплексное исследование состава, структуры и свойств техногенных грунтов
3.1.1. Г ранулометрический и минеральный состав грунтов
3.1.2. Физические и физико-химические свойства намывных грунтов
3.1.3. Определение прочностных свойств намывных грунтов
3.2. Оценка устойчивости намывных массивов
3.3. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ К ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ ТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
4.1. Объекты исследований
4.2. Оценка устойчивости каскадного типа
4.3. Заключение
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение
Минерально-сырьевая база - важнейшая составляющая развития общества и одновременно источник экологических проблем, поскольку только малая часть добываемого сырья превращается в полезную продукцию, а остальная складируется в виде отходов. Неиспользуемые отходы - это не только огромный ущерб, наносимый природной среде, но и безвозвратно теряемое в результате ветровой и водной эрозии минеральное сырье.[1, 2]
Анализ современного состояния минерально-сырьевой базы Российской Федерации свидетельствует, что интенсивная отработка высокорентабельной приповерхностной части большинства
эксплуатируемых месторождений привела к истощению сырьевой базы горно-обогатительных предприятий [3]
Выработка богатых месторождений заставляет вовлекать в промышленное производство все более бедные природные материалы.
В сложившейся ситуации назрела необходимость поиска и оценки новых перспективных видов минерального сырья, а также вовлечение в переработку отходов металлургических предприятий, лежалые хвосты обогащения всегда рассматривались как «законсервированное» сырье, переработка которого будет осуществляться в недалеком будущем на более высоком уровне развития техники и технологии.
В целом каждый накопитель с развитием технологий переработки минерального сырья становиться техногенным месторождением, нередко изменение статуса из накопителя в месторождение происходит в процессе эксплуатации.[1] в связи с чем проблем обеспечения устойчивости бортов накопителя с точки зрения безопасности приобретает также значение сохранения минерального сырья для более комплексной переработки.
Мировая практика свидетельствуют о возможности организации производства металлов из отходов, качество которых имеет тенденцию сближения с качеством природного сырья. Потенциальные возможности
техногенных ресурсов характеризуются значительным содержанием в них черных и цветных металлов, компонентов для стройиндустрии, существенная часть которых в современном понимании относится к поликомпонентным техногенным рудам.
В нашей стране и за рубежом возведено, и вводиться в эксплуатацию большое количество накопителей предназначенных для складирования отходов металлургической промышленности, при этом значительное число таких накопителей по окончанию срока эксплуатации получает статус законсервированных. Объемы отвалов хвостов и шлаков расположенных в пределах металлургических заводы достигают миллионов кубических метров фактически формируя площадки запаса
Также отвалы активно участвуют в формировании микроклимата таких городов, как Норильск, Магнитогорск, Усть-Каменогорск, Владикавказ и др., но они не могут быть утилизированы без разработки технологий извлечения ряда компонентов.
Нередко во время этапа подъема лежалых хвостов накопитель приобретает негативный фактор каскада. Потенциальная опасность накопителя заключается в наличии текучих шламов и расположения их на некоторой высоте над окружающей территорией. [4]
В случае гидродинамической аварии произойдет вытекание отстойного пруда объемом несколько млн. м3 и неконсолидированных хвостов в значительном объеме.
Гидродинамическая авария — полное разрушение или местный прорыв напорного фронта ограждающих сооружений с вытеканием технических вод и жидких отходов за пределы хранилища, вызванные техногенными и/или природными факторами.
В условиях хвостового хозяйства аварийные ситуации могут возникнуть в результате выработки ресурсов сооружений и их элементов, недостаточного контроля за сооружениями, изменением состава хвостов укладываемых в накопитель, неправильной технологии подъема
1.4. Характеристика региона нахождения объектов исследования.
Как уже отмечалось в пункте 1.2. немаловажное значение имеют климатические и геологические параметры района нахождения объекта. В данной работе в качестве примера взят Норильский промышленный район (НПР). На территории которого эксплуатируются уникальные хвостохранилища ЗФ ОАО "ГМК" Норильский Никель", имеет площадь около 60 тыс. км2, и расположен к востоку от р. Енисей между 86-92° восточной долготы и 68-70° северной широты, в северо-западной части Средне-Сибирского плоскогорья (рисунок 1.1).
Основное промышленное предприятие НПР - крупнейший в России горно-металлургический комбинат, добывающий и перерабатывающий медно-никелевые руды. Обогащение руд осуществляется на Норильской и Талнахской обогатительных фабриках (НОФ и ТОФ), доставка продуктов и отходов обогащения к местам переработки и складирования осуществляется по системе гидротранспорта общей протяженностью более 200 км.
Территория занятая под хвостохранилища представляет собой пересеченную местность с перепадами высот до 10-12 м и многочисленными не перемерзающими озерами и протоками их соединяющими. Существующий рельеф сильно изменен вследствие заполнения понижений и котловин озер хвостами обогатительных фабрик, а также в результате строительства дамбы. Абсолютные отметки изменяются в пределах от 33,0 м до 58,0 м, уклон естественного рельефа в сторону озера Пясино. Хвостохранилища № 1 и «Лебяжье» расположены на озерно-термокарстовой равнине, в пределах междуречья рек Купец и Щучья. В геоморфологическом отношении площадка хвостохранилищ приурочена к озерно-бугристой долине р. Норильской. В северной и западной частях территории протекают наиболее крупные реки Щучья и Купец, максимальные расходы которых достигают суммарно 25-30 мЗ/сек.