№71-08

Проблеми утворення пустих порід при видобуванні вугілля у Західному Донбасі:сучасний стан та можливі шляхи розв’язання

М.В. Петльований1, К.С. Сай1, О.В. Столярська1

1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна

Coll.res.pap.nat.min.univ. 2022, 71:79-90

https://doi.org/10.33271/crpnmu/71.079

Full text (PDF)

АНОТАЦІЯ

Мета. Аналіз та узагальнення проблем накопичення пустих порід та виділення напрямів їх можливого вирішення для поліпшення еколого-економічних умов розробки запасів вугілля у Західному Донбасі.

Методика. Використано комплексний науково-методичний підхід, який полягає у вивченні регіональних звітів щодо стану навколишнього середовища, даних реєстру місць видалення відходів у Дніпропетровській області, особливостей розташування відвалів за даними програми Google Earth та зібраної шахтної інформації. Для вивчення доцільності переробки відвалів було застосовано SWOT-аналіз, а також аналіз існуючих технологій переробки породної маси відвалів, ґрунтуючись на закордонний та вітчизняний досвід.

Результати. Визначено та ідентифіковано 9 породних відвалів, що утворені внаслідок функціонування вугільних шахт у Західному Донбасі, де накопичено майже 130 млн т пустих порід на площі близько 190 га.Зазначено, що рекультивації порушених земель, як основного засобу утилізації порід, недостатньо. На підставі SWOT-аналізу визначено стратегічний напрям переробки – використання породної маси як сировини для будівництва (матеріали та дороги) з супутнім вилученням вугілля, алюмінію і заліза. Систематизовано існуючі технології переробки відвальних шахтних порід. Визначено, що найбільша масштабізація переробки породного відвалу шахт Західного Донбасу може бути досягнена при комбінації механічних і хімічних способів, серед яких пріоритетними є гравітаційні та магнітні методи збагачення, механічне подрібнення й хімічне вилуговування.

Наукова новизна. Визначені механізми поводження з вуглевідходами в умовах вугільних шахт Західного Донбасу для вирішення еколого-економічних проблем, пов’язаних із їх накопиченням.

Практична значимість. Результати досліджень відкривають можливі шляхи розв’язання проблем накопичення пустих шахтних порід у Західному Донбасі, що має екологічний та економічний сенс.

Ключові слова: вугільна шахта, породний відвал, переробка, мінерально-сировинний
ресурс, утилізація.

Перелік посилань

1. Shah,Y.T. (2021). Hybrid energy systems – strategy for decarbonization. Hybrid Energy Systems, 1-18.
https://doi.org/10.1201/9781003159421-1

2. Debiagi, P., Rocha, R.C., Scholtissek, A., Janicka, J., & Hasse, C. (2022). Iron as a sustainable chemical carrier of renewable energy: Analysis of opportunities and challenges for retrofitting coal-fired power plants. Renewable and Sustainable Energy Reviews, (165), 112579.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2022.112579

3. Статистичний збірник «Паливно-енергетичні ресурси України» за 2020 рік. (n.d.).
https://www.ukrstat.gov.ua/druk/publicat/kat_u/2021/zb/12/Zb_per.pdf

4. Мінеральні ресурси України. (2020). Державне науково-виробниче підприємство «Державний інформаційний геологічний фонд України».

5. Cornot-Gandolphe, S. (2019). Status of global coal markets and major demand trends in key regions.The Institut français des relations internationals.

6. Bai, E., Li, X., Guo, W., Tan, Y., Guo, M., Wen, P., & Ma, Z. (2022). Characteristics and formation mechanism of surface residual deformation above longwall abandoned goaf. Sustainability, 14(23), 15985.
https://doi.org/10.3390/su142315985

7. Shang, H., Zhan, H.-Z., Ni, W.-K., Liu, Y., Gan, Z.-H., & Liu, S.-H. (2022). Surface environmental evolution monitoring in coal mining subsidence area based on multi-source remote sensing data. Frontiers in Earth Science, (10), 1-19.
https://doi.org/10.3389/feart.2022.790737

8. Петлёваный, М.В., & Гайдай, А.А. (2017). Аналіз накопичення і систематизація породних відвалів вугільних шахт, перспективи їх розробки. Геотехнічна механіка, (136), 147-158.

9. 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.
https://doi.org/10.33271/crpnmu/58.154

10. Tao, M., Cheng, W., Nie, K., Zhang, X., & Cao, W. (2022). Life cycle assessment of underground coal mining in China. Science of The Total Environment, (805), 150231.
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150231

11. Kovrov, O., & Kulikova, D. (2022). Improvement of the mine water purification efficiency via modified settling tank. Ecological Engineering & Environmental Technology, 23(1), 65-75.
https://doi.org/10.12912/27197050/142943

12. Zhang, J., Zhang, Q., Spearing, A. J. S. (Sam), Miao, X., Guo, S., & Sun, Q. (2017). Green coal mining technique integrating mining-dressing-gas draining-backfilling-mining. International Journal of Mining Science and Technology, 27(1), 17-27.
https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2016.11.014

13. Petlovanyi, M., Malashkevych, D., Sai, K., Bulat, I., & Popovych, V. (2021). Granulometric composition research of mine rocks as a material for backfilling the mined-out area in coal mines. Mining of Mineral Deposits, 15(4), 122-129.
https://doi.org/10.33271/mining15.04.122

14. Brodny, J., & Tutak, M. (2022). Challenges of the polish coal mining industry on its way to innovative and sustainable development. Journal of Cleaner Production, (375), 134061.
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.134061

15. Гріньов, В.Г., & Хорольський, А.О. (2021). Нові підходи і результати досліджень по раціоналізації відпрацювання родовищ корисних копалин. Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва, (23), 174-199.

16. Кузьменко, А.М., Петлёваный, М.В., & Усатый, В.Ю. (2010). Влияние тонкоизмельченных фракций шлака на прочностные свойства твердеющей закладки. Матеріали Школи підземної розробки, 383-386.

17. Song, W., Zhang, J., Li, M., Yan, H., Zhou, N., Yao, Y., & Guo, Y. (2022). Underground disposal of coal gangue backfill in China. Applied Sciences, 12(23), 12060.
https://doi.org/10.3390/app122312060

18. Barabash, M., & Cherednichenko, Y. (2015). Transformation SHC “Pavlogradvugillia” in the world class coal-mining company – PJSC “DTEK Pavlogradvugillia”. Mining of Mineral Deposits, 9(1), 15-23.
https://doi:10.15407/mining09.01.015

19. Malashkevych, D., Poimanov, S., Shypunov, S., & Yerisov, M. (2020). Comprehensive assessment of the mined coal quality and mining conditions in the Western Donbas mines. E3S Web of Conferences, (201), 01013.
https://doi.org/10.1051/e3sconf/202020101013

20. Саїк, П.Б., Лозинський, В.Г., Петльований, М.В., Сай, К.С., & Стрижаков, Є.М. (2018). Сучасний підхід до освоєння енергетичних ресурсів залишених та некондиційних запасів вугілля. Збірник наукових праць Національного гірничого університету, (54), 152-168.

21. Afum, B.O., Caverson, D., & Ben-Awuah, E. (2018). A conceptual framework for characterizing mineralized waste rocks as future resource. International Journal of Mining Science and Technology, 29(3), 429-435.
https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2018.07.002

22. Lèbre, É., Corder, G.D., & Golev, A. (2017). Sustainable practices in the management of mining waste: a focus on the mineral resource. MineralsEngineering, (107), 34-42.
https://doi.org/10.1016/j.mineng.2016.12.004

23. Регіональна доповідь про стан навколишнього природного середовища в Дніпропетровській області за 2021 рік. (2022). Департамент екології та природних ресурсів Дніпропетровської ОВА.

24. Реєстр місць видалення відходів у Дніпропетровській області станом на 2021 рік. (2022).
https://adm.dp.gov.ua/storage/app/media/EKOLOGIA/MVV-REESTR-20-08-2021.pdf

25. Вернигора, В.Н. (2019). Декарбонизация и циркуляционная экономика – звенья одной цепи. Доклад.
https://dtek.com/content/files/vernigora-vladislav.pdf

26. Бузило, В.И., Кошка, А.Г., Сердюк, В.П., Сулаев, В.И., & Яворский, А.В. (2012). Технология селективной отработки тонких угольных пластов. НГУ.

27. Petlovanyi, М.V., Мalashkevych, D.S., & Sai, K.S. (2020). The new approach to creating progressive and low-waste mining technology for thin coal seams. Journal of Geology, Geography and Geoecology, 29(4), 765-775.
https://doi.org/10.15421/112069

28. Мalashkevych, D.S.,Petlovanyi, М.V., Sai, K.S., &Zubko, S.A. (2022). Research into the coal quality with a new selective mining technology of the waste rock accumulation in the mined-out area. Mining of Mineral Deposits, 16(4), 103-114.
https://doi.org/10.33271/mining16.04.103

29. Гаркуша, В.С. (2017). Кріплення магістральних виробок з використанням твердіючих сумішей на основі шахтної породи. НГУ.

30. Rozanski, Z., Suponik, T., Matusiak, P., Kowol, D., Szpyrka, J., Mazurek, M., & Wrona, P. (2016). Coal recovery from a coal waste dump. E3S Web of Conferences, (8), 01052.
https://doi.org/10.1051/e3sconf/20160801052

31. Vo, T. L., Nash, W., Del Galdo, M., Rezania, M., Crane, R., Mousavi Nezhad, M., & Ferrara, L. (2022). Coal mining wastes valorization as raw geomaterials in construction: A review with new perspectives. Journal of Cleaner Production, (336), 130213.
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.130213

32. Taha, Y., Benzaazoua, M., Hakkou, R., & Mansori, M. (2017). Coal mine wastes recycling for coal recovery and eco-friendly bricks production. Minerals Engineering, (107), 123-138.
https://doi.org/10.1016/j.mineng.2016.09.001

33. Зубова, Л.Г., Зубов, А.Р., Верех-Белоусова, К.И., & Олейник, Н.В. (2012). Получение металлов из терриконов угольных шахт Донбасса. ВНУ.

34. Amrani, M., Taha, Y., ElHaloui, Y., Benzaazoua, M., & Hakkou, R. (2020). Sustainable reuse of coal mine waste: Experimental and economic assessments for embankments and pavement layer applications in Morocco. Minerals, 10(10), 851.
https://doi.org/10.3390/min10100851

35. Chugh, Y. P., & Behum, P. T. (2014). Coal waste management practices in the USA: An overview. International Journal of Coal Science & Technology, 1(2), 163-176.
https://doi.org/10.1007/s40789-014-0023-4

36. Pactwa, K., Woźniak, J., & Dudek, M. (2020). Coal mining waste in Poland in reference to circular economy principles. Fuel, (270), 117493.
https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117493

Інновації та технології

 

Дослідницька платформа НГУ

 

Відвідувачі

353911
Сьогодні
За місяць
Усього
16
5543
353911