№64-07

  • Друк

Методика дослідження параметрів формування закладного масиву кар’єрних пустот з металургійних шлаків

О.В. Філоненко1, М.В. Петльований2

1ТОВ «Метінвест холдинг», Маріуполь, Україна

2Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна

Coll.res.pap.nat.min.univ. 2021, 64:81-98

https://doi.org/10.33271/crpnmu/64.081

Full text (PDF)

АНОТАЦІЯ

Мета. Розробка методичного алгоритму виконання аналітичних та експериментальних досліджень для обґрунтування раціональних параметрів формування закладного масиву з металургійних шлаків у відпрацьованих кар’єрних пустотах.

Методика досліджень. Для досягнення поставленої мети запропоновано та обґрунтовано використання методу фізичного моделювання для дослідження ступеня проникності атмосферних опадів у закладний масив та визначення його ключових фізичних властивостей з урахуванням критеріїв подібності натури та моделі. Обґрунтовано використання чисельного моделювання методом кінцевих елементів для прогнозування деформацій закладного масиву та досягнення його стійкого стану.

Результати досліджень. Викладені теоретичні аспекти порядку формування стійкого закладного масиву з різних видів металургійних шлаків під дією навантаження, шари якого характеризуються різними фізичними властивостями. Запропоновано висоту донного закладного шару формувати зі сталеплавильних шлаків за умов ступеня проникності атмосферних опадів і утворення фільтрату. Визначені характеристики фізичної моделі закладного масиву та максимальної кількості опадів, що впливатимуть на його поверхню. Виділено ключові фізичні властивості основних шарів закладного масиву (пустотність, насипна вага, коефіцієнт ущільнення) та способи їх визначення для формування його стійкого стану. Визначені особливості чисельного моделювання деформацій закладного масиву на основі моделі міцності Друккера-Прагера для сипких матеріалів у програмному пакеті SolidWorks.

Наукова новизна. Створено науково-методичні засади формування безпечного та стійкого закладного масиву кар’єрних пустот на основі металургійних шлаків.

Практичне значення. Розроблений методичний алгоритм дозволяє визначити параметри формування закладного масиву з подальшим відновленням природних ландшафтів та утилізувати суттєві обсяги безпечних промислових відходів у кар’єрних пустотах.

Ключові слова: сталеплавильний шлак, доменний шлак, закладний матеріал, рекультивація, гранулометричний склад, фізичне моделювання.

Перелік посилань:

  1. Півняк, Г.Г., Гуменик, І.Л., Дребенштедт, К., & Панасенко, А.І. (2011). Наукові основи раціонального природокористування при відкритій розробці родовищ. Дніпропетровськ, Україна: Національний гірничий університет.
  2. Ложніков, О.В., & Романченко, Ю.В.(2014). Розробка технології гірничотехнічної рекультивації обводнених залишкових вироблених просторів кар’єрів. Геотехнічна механіка, (14), 34-42.
  3. Літвінов, Ю.І. (2018). Технологічні засади розкриття та розробки горизонтальних кар’єрних полів при обмеженому порушенні природних ресурсів. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.15.03 «Відкрита розробка родовищ корисних копалин». Дніпро, Україна: НТУ «Дніпровська політехніка», Міністерство освіти і науки.
  4. Федонюк, В.В., Волянський, В.О., & Федонюк,М.А. (2016).Порівняльний економічний аналіз проведення рекультивації різних видів на порушених землях. Актуальні проблеми економіки, (9), 203-212.
  5. Melnyk, O.H. (2020). Some aspects of soil`s legal protection: conservation and reclamation in Ukraine and the EU. Juridical Scientific and Electronic Journal, (3), 188-190.
    https://doi.org/10.32782/2524-0374/2020-3/45
  6. Собко,Б.Ю.,Ложніков, О.В., & Романченко, Ю.В. (2015).Обґрунтування параметрів технологічних схем гірничотехнічної рекультивації обводнених залишкових вироблених просторів кар’єрів. Збірник наукових праць НГУ, (48), 88-95.
  7. Ляшенко, В.И., Дудченко, А.Х., & Ткаченко, А.А. (2008). Научно-технические основы природоохранных технологий подземной разработки урановых месторождений. Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, (4), 34-42.
  8. Kuzmenko, O., & Petlovanyi, M. (2015). Substantiation the expediency of fine gridding of cementing material during backfill works. Mining of Mineral Deposits, 9(2), 183-190.
    https://doi.org/10.15407/mining09.02.183
  9. Звіт з оцінки впливу на довкілля ДП СхідГЗК. Смолінська шахта. Рекультивація кар’єру піску. (2019). Жовті Води, Україна: УкрНДПРІ, 132 с.
  10. Козловский, А.А., & Хоменко, Н.Н. (2010). Использование выработанного пространства карьера в качестве полигона для складирования промышленных отходов. Горный информационно-аналитический бюллетень, (9), 285-288.
  11. Ахмедьянов, И.Х., Красавин, В.П., Данилов, О.Н., Григорьев, В.В., & Калмыков, В.Н. (2014). Горнотехническая рекультивация учалинского карьера с использованием обезвоженных хвостов обогащения. Горный журнал, (7), 24-29.
  12. Спильник, Н.В., & Щербак, С.А. (2013). Использование гранулированных шлаков от производства силикомарганца при изготовлении строительных материалов. Вісник Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського, (3), 175-179.
  13. Petlovanyi, M, & Filonenko, O. (2019). Problematic aspects and ways to increase the level of metallurgical slags disposal. In International Scientific Conference Scientific Development of New Eastern Europe: Conference Proceedings (pp. 55-60). Riga, Latvia: Baltija Publishing.
    https://doi.org/10.30525/978-9934-588-13-6-17
  14. Proctor, D.M., Shay, E.C., Fehling, K.A., & Finley, B.L. (2002). Assessment of human health and ecological risks posed by the uses of steel-industry slags in the environment. Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal, 8(4), 681-711.
    https://doi.org/10.1080/20028091057150
  15. Брызгалов, С.В. (2009). Снижение негативного воздействия доменных шлаков при их утилизации на объекты гидросферы. Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности ВАК РФ 03.00.16 – «Экология». Пермь, Россия: Пермский государственный технический университет.
  16. ТУ У 08.1-00191158-002:2020.(2020).Суміші закладні із металургійних шлаків ПРАТ«МК «Азовсталь» та ПРАТ «ММК ім. Ілліча» для технічної рекультивації техногенно порушених земель.
  17. Петлёваный, М.В., Кузьменко, А.М., Сай, Е.С., & Филоненко, А.В. (2019). Взаимосвязь технологических параметров формирования закладочного массива с его качественными характеристиками. Физико-технические проблемы горного производства, (21), 91-105.
  18. Бахаева, С.П., Тур, К.А., & Илюшкин, В.Д. (2020). Геомеханическое обоснование устойчивости отвала при совместном складировании вскрышных песчано-глинистых пород и отходов обогащения. Вестник Кузбасского государственного технического университета, (4), 49-59.
  19. Федорова, Е.А. (2011). Моделирование деформаций отвалов, нагруженных шагающим экскаватором при подрезке откосов. Вестник ЧитГУ, (2), 112-116.
  20. Баловнев, В.И. (2014). Подобие и моделирование в системе проектирования дорожно-строительных машин. Москва, Россия: МАДИ, 148 с.
  21. Косенко, А.В., & Тарасютін, В.М. (2018). Дослідження технологічного процесу випуску руди на основі фізичного моделювання. Вчені записки Таврійського національного університету імені В.І. Вернадського: Серія «Технічні науки», 29(68), 73-79.
  22. Український гідрометеорологічний центр. (2020). Режим доступ
    https://meteo.gov.ua/
  23. Методические указания по проектированию рекультивации нарушенных земель на действующих и проектируемых предприятиях Минуглепрома СССР. (1988). – Пермь, Россия: ВНИИОСуголь, 292 с.
  24. Shashenko, O.M., Hapieiev, S.M., Shapoval, V.G., & Khalymendyk, O.V. (2019). Analysis of calculation models while solving geomechanical problems in elastic approach. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (1), 28-36
    https://doi.org/10.29202/nvngu/2019-1/21
  25. Bondarenko, V., Symanovych, H., Barabash, M., Husiev, O., & Salieiev, I. (2020). Determining patterns of the geomechanical factors influence on the fastening system loading in the preparatory mine workings. Mining of Mineral Deposits, 14(1), 44-50.
    https://doi.org/10.33271/mining14.01.044
  26. Petlovanyi, M., Lozynskyi, V., Saik, P., & Sai, K. (2019). Predicting the producing well stability in the place of its curving at the underground coal seams gasification. E3S Web of Conferences, (123), 01019.
    https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912301019
  27. Шустов, О.О., Петльований, М.В., Зубко, С.А., &Шерстюк, Є.А.(2019).Геомеханічні проблеми стійкості природно-техногенних масивів рудних родовищ. Збірник наукових праць Національного гірничого університету, (58), 154-165.
  28. Ракишев, Б.Р., Шашенко, А.Н., Молдабаев, С.К., Ковров, А.С., Сеитулы, К. (2013). Численное моделирование геомеханических процессов во внутренних отвалах на наклонном основании. Промышленность Казахстана, 80(№5), 79-82.

Наукові видання НТУ "ДП"

Інновації та технології

 

Дослідницька платформа НГУ

 

Відвідувачі

464808
Сьогодні
За місяць
Усього
127
31148
464808