Вибір способу розробки корисних копалин з техногенних родовищ за технологічним критерієм
Мета. Пошук та вибір оптимальних технологій розробки техногенних родовищ. Методика. Для досягнення мети використаний аналіз вибору технологій розробки техногенних родовищ з урахуванням типу корисної копалини, яка залежить від структури родовища та особливостей його формування. Результати. За певними...
Gespeichert in:
| Datum: | 2016 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України
2016
|
| Schriftenreihe: | Розробка родовищ |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/133577 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Вибір способу розробки корисних копалин з техногенних родовищ за технологічним критерієм / А. Владико, Д. Мальцев, Я. Шаповалов // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 4. — С. 74-82. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-133577 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1335772018-06-02T03:04:24Z Вибір способу розробки корисних копалин з техногенних родовищ за технологічним критерієм Владико, А. Мальцев, Д. Шаповалов, Я. Мета. Пошук та вибір оптимальних технологій розробки техногенних родовищ. Методика. Для досягнення мети використаний аналіз вибору технологій розробки техногенних родовищ з урахуванням типу корисної копалини, яка залежить від структури родовища та особливостей його формування. Результати. За певними ознаками визначено, згруповано та рознесено на частки джерела формування відвалів на території України. Розглянуто можливі технології видобутку корисних копалин з техногенних родовищ й останні роботи науковців у їх розробці. З великого переліку технологій вилуговування виділено найбільш перспективні способи видобутку корисних копалин з відвалів. Методом кластерного аналізу отримано графічне рішення вибору оптимальної технології розробки техногенного родовища з урахуванням типу корисних копалин, що планується видобувати, яке залежить від структури родовища та особливостей його формування. Наукова новизна. Наукова новизна полягає у виборі способів розробки техногенних родовищ. Визначено методом кластерного аналізу оптимальні технології розробки корисних копалин. Практична значимість. За допомогою графічного рішення з’являється можливість вибору оптимальної технології розробки техногенного родовища з урахуванням типу корисної копалини, що планується розробляти і яка залежить від структури родовища та особливостей його формування. Цель. Поиск и выбор оптимальных технологий разработки техногенных месторождений. Методика. Для достижения цели использован анализ выбора технологий разработки техногенных месторождений с учетом типа полезного ископаемого, которые зависят от структуры месторождения и особенностей их формирования. Результаты. По определенным признакам выявлено, сгруппировано и разнесено на части источники формирования отвалов на территории Украины. Рассмотрены возможные технологии добычи полезных ископаемых из техногенных месторождений и последние работы ученых в их разработке. Из большого перечня технологий выщелачивания выделены наиболее перспективные способы добычи полезных ископаемых из отвалов. Методом кластерного анализа получено графическое решение выбора оптимальной технологии разработки техногенного месторождения с учетом типов полезных ископаемых, которые планируются добывать и зависящие от структуры месторождений и особенностей их формирования. Научная новизна. Научная новизна заключается в выборе способов разработки техногенных месторождений. Определены методом кластерного анализа оптимальные технологии разработки полезных ископаемых. Практическая значимость. С помощью графического решения появляется возможность выбора оптимальной технологии разработки техногенного месторождения с учетом типа полезного ископаемого, которое планируется разрабатывать и зависящая от структуры месторождения и особенностей его формирования. Purpose. The purpose of the paper is to search for and choose optimal technologies of developing technogenic deposits. Methods. To achieve the aim, the analysis of selecting the deposit development technologies is used taking into account the type of minerals depending on the structure of deposits and specifics of its formation. Findings. The sources of dump formation in Ukraine are defined, grouped and separated by percentage. Possible mining technology of technogenic deposits development and recent scientific research into their development are considered. From the list of leaching methods, the most perspective ways of minerals extraction from dumps are selected. Using cluster analysis method, the graphic solution for the choice of optimal method to develop technogenic fields is obtained considering the type of mineral that is planned to be produced, depending on the structure of deposit and specifics of its formation. Originality. Originality consists in the choice of ways of developing technogenic deposits and their elaboration. Optimal mining methods are determined by cluster analysis. Practical implications. With the graphic solution, it is possible to choose optimal technology to develop technogenic deposits considering the type of mineral that is planned to be developed and depending on the structure of deposits and specifics of their formation. 2016 Article Вибір способу розробки корисних копалин з техногенних родовищ за технологічним критерієм / А. Владико, Д. Мальцев, Я. Шаповалов // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 4. — С. 74-82. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. 2415-3435 DOI: doi.org/10.15407/mining10.04.074 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/133577 658.567:622.17 uk Розробка родовищ УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Мета. Пошук та вибір оптимальних технологій розробки техногенних родовищ. Методика. Для досягнення мети використаний аналіз вибору технологій розробки техногенних родовищ з урахуванням типу корисної копалини, яка залежить від структури родовища та особливостей його формування. Результати. За певними ознаками визначено, згруповано та рознесено на частки джерела формування відвалів на території України. Розглянуто можливі технології видобутку корисних копалин з техногенних родовищ й останні роботи науковців у їх розробці. З великого переліку технологій вилуговування виділено найбільш перспективні способи видобутку корисних копалин з відвалів. Методом кластерного аналізу отримано графічне рішення вибору оптимальної технології розробки техногенного родовища з урахуванням типу корисних копалин, що планується видобувати, яке залежить від структури родовища та особливостей його формування. Наукова новизна. Наукова новизна полягає у виборі способів розробки техногенних родовищ. Визначено методом кластерного аналізу оптимальні технології розробки корисних копалин. Практична значимість. За допомогою графічного рішення з’являється можливість вибору оптимальної технології розробки техногенного родовища з урахуванням типу корисної копалини, що планується розробляти і яка залежить від структури родовища та особливостей його формування. |
| format |
Article |
| author |
Владико, А. Мальцев, Д. Шаповалов, Я. |
| spellingShingle |
Владико, А. Мальцев, Д. Шаповалов, Я. Вибір способу розробки корисних копалин з техногенних родовищ за технологічним критерієм Розробка родовищ |
| author_facet |
Владико, А. Мальцев, Д. Шаповалов, Я. |
| author_sort |
Владико, А. |
| title |
Вибір способу розробки корисних копалин з техногенних родовищ за технологічним критерієм |
| title_short |
Вибір способу розробки корисних копалин з техногенних родовищ за технологічним критерієм |
| title_full |
Вибір способу розробки корисних копалин з техногенних родовищ за технологічним критерієм |
| title_fullStr |
Вибір способу розробки корисних копалин з техногенних родовищ за технологічним критерієм |
| title_full_unstemmed |
Вибір способу розробки корисних копалин з техногенних родовищ за технологічним критерієм |
| title_sort |
вибір способу розробки корисних копалин з техногенних родовищ за технологічним критерієм |
| publisher |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України |
| publishDate |
2016 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/133577 |
| citation_txt |
Вибір способу розробки корисних копалин з техногенних родовищ за технологічним критерієм / А. Владико, Д. Мальцев, Я. Шаповалов // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 4. — С. 74-82. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
| series |
Розробка родовищ |
| work_keys_str_mv |
AT vladikoa vibírsposoburozrobkikorisnihkopalinztehnogennihrodoviŝzatehnologíčnimkriteríêm AT malʹcevd vibírsposoburozrobkikorisnihkopalinztehnogennihrodoviŝzatehnologíčnimkriteríêm AT šapovalovâ vibírsposoburozrobkikorisnihkopalinztehnogennihrodoviŝzatehnologíčnimkriteríêm |
| first_indexed |
2025-07-09T19:15:37Z |
| last_indexed |
2025-07-09T19:15:37Z |
| _version_ |
1837197993059549184 |
| fulltext |
Founded in
1900
National Mining
University
Mining of Mineral Deposits
ISSN 2415-3443 (Online) | ISSN 2415-3435 (Print)
Journal homepage http://mining.in.ua
Volume 10 (2016), Issue 4, pp. 74-82
74
UDC 658.567:622.17 https://doi.org/10.15407/mining10.04.074
ВИБІР СПОСОБУ РОЗРОБКИ КОРИСНИХ КОПАЛИН
З ТЕХНОГЕННИХ РОДОВИЩ ЗА ТЕХНОЛОГІЧНИМ КРИТЕРІЄМ
О. Владико1, Д. Мальцев1*, Я. Шаповалов1
1Кафедра підземної розробки родовищ, Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, Україна
*Відповідальний автор: e-mail m_dima@3g.ua, тел. +380562472326
CHOICE OF DEVELOPMENT METHOD FOR TECHNOGENIC
MINERAL DEPOSITS BY TECHNOLOGICAL CRITERIA
О. Vladyko1, D. Maltsev1*, Ya. Shapovalov1
1Underground Mining Department, National Mining University, Dnipropetrovsk, Ukraine
Corresponding author: e-mail m_dima@3g.ua, tel. +380562472326
ABSTRACT
Purpose. The purpose of the paper is to search for and choose optimal technologies of developing technogenic deposits.
Methods. To achieve the aim, the analysis of selecting the deposit development technologies is used taking into
account the type of minerals depending on the structure of deposits and specifics of its formation.
Findings. The sources of dump formation in Ukraine are defined, grouped and separated by percentage. Possible
mining technology of technogenic deposits development and recent scientific research into their development are
considered. From the list of leaching methods, the most perspective ways of minerals extraction from dumps are
selected. Using cluster analysis method, the graphic solution for the choice of optimal method to develop technogenic
fields is obtained considering the type of mineral that is planned to be produced, depending on the structure of
deposit and specifics of its formation.
Originality. Originality consists in the choice of ways of developing technogenic deposits and their elaboration.
Optimal mining methods are determined by cluster analysis.
Practical implications. With the graphic solution, it is possible to choose optimal technology to develop technogenic
deposits considering the type of mineral that is planned to be developed and depending on the structure of deposits
and specifics of their formation.
Keywords: technogenic deposits, methods of development, minerals extraction, classification of deposits,
production wastes
1. ВСТУП
Техногенні родовища, які утворюються в резуль-
таті роботи гірничодобувних підприємств і збагачу-
вальних фабрик, – це перспективні джерела сирови-
ни, що вже давно привертали увагу як інвесторів, так
і науковців. Але завжди виникала певна складність
роботи з ними з деяких причин, основною з яких є
наукоємність. Проте перспективність впровадження
технологій переробки не викликає сумнівів і полягає
в отриманні додаткової сировини з відходів вироб-
ництва за рахунок вилучення максимально можливої
корисної копалини.
Щоб окреслити область досліджень потрібно ро-
зуміти теперішній стан речей. Тому було визначено
розподіл залишків виробництва: близько 20% зали-
шків захоронюється; 40 – 50% – використовується
для відсипання низин, пустот, доріг; частина порід,
що використовується в будівництві, сягає 10%;
реальна частина техногенних родовищ, яка зараз
повторно використовується, не перевищує 20%;
30% – не розподілені, а отже потребують визначен-
ня способів розробки.
Постановка проблеми. В останні 20 – 25 років
оцінка результатів діяльності гірничодобувної про-
мисловості, з точки зору розробки техногенних родо-
вищ, привертає увагу вчених. Це пов’язано не тільки
зі зростанням цінності земельних ділянок на терито-
рії України й комплексного забруднення навколиш-
нього середовища, а й розробки нових підходів до
використання та переробки накопичених роками
техногенних родовищ. Як відомо, Україна має велику
кількість родючих земель, а подібні родовища за-
ймають певну територію сільськогосподарських угідь
та інших ділянок земель, які можна і потрібно вико-
О. Vladyko, D. Maltsev, Ya. Shapovalov. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(4), 74-82
75
ристовувати з більшою користю для країни. Окрім
цього поводження з відходами гірничодобувної дія-
льності в Україні спонукало європейців внести до
Угоди про асоціацію України і ЄС вимогу про те, що
процес подальшої реструктуризації повинен охоплю-
вати всі етапи вугільного виробництва: від видобутку
і збагачення до обробки та утилізації відходів. Після
цього виникає логічне питання: як можна ефективно
використати й переробити існуючі техногенні родо-
вища та організувати наступні?
Ми знаємо, що техногенні родовища – це такі ро-
довища, які формуються з відходів розробки та/або
збагачення/переробки корисних копалин. Більшість з
них, на час їх формування, створено при відсутності
технології переробки, яка була б здатна ефективно
вилучити корисний компонент з них.
За останні 60 – 90 років накопичилися відходи ви-
робництва, які зараз можна розробити. Останніми
роками спостерігається зростання спроб комплексно-
го або точкового використання таких родовищ тим
або іншим чином (Maltsev & Vladyko, 2015). Певну їх
частину вже використали для отримання будматеріа-
лів, відсипання дорожнього полотна та інші будіве-
льні потреби і тільки в окремих випадках відправля-
лися на повторну переробку для отримання корисної
копалини. В іншій частині родовищ залишається
суттєва кількість корисних компонентів, які, у деяких
випадках, можуть перевищувати цінність корисних
копалин у надрах землі. Виходячи з цього, виникає
потреба систематизувати та розробити комплексні
міри щодо освоєння накопичених роками на терито-
рії України техногенних родовищ.
Виділення невирішених завдань. Для ефективного
використання техногенних родовищ треба проаналі-
зувати джерела їх формування, вивчити як діючі
способи розробки впливають на створення техноген-
них родовищ та інші супутні фактори, що пов’язані з
цим процесом. Треба розкрити зв’язок між форму-
ванням відвалів та технологіями, що спричинили їх
утворення. Це дозволить орієнтуватися у зв’язках
“технологія розробки – тип відвалу” та поєднати ме-
тоди вилучення корисних копалин з техногенних ро-
довищ для ефективного їх видобування. Наступним, за
загальними ознаками, потрібно виділити родовища,
що розробляються за технологіями залежно від типу
та кількості корисної копалини, що видобувається. І,
тільки після цього, стає можливим створення таблиці,
що дозволяє визначення оптимальної технології роз-
робки техногенного родовища з урахуванням типу
корисної копалини, що планується видобувати.
Аналіз останніх досліджень та публікацій. Сього-
дні є достатньо наукових робіт, пов’язаних з:
– відвалами, що були сформовані після розробки
корисних копалин відкритим способом, які повторно
розробляються також відкритою розробкою (Aver’ya-
nov, Emel’yanenko, & Gorbatova, 2016).
– розробкою териконів, які утворились після пі-
дземної розробки родовищ корисних копалин за допо-
могою відкритої розробки (Knysh, 2006; Popov, 2007).
– розробкою некодиційних продуктів збагачення
корисних копалин методами відкритої розробки родо-
вищ і вилуговуванням (Ilimbetov, Ryp’nikova, & Rad-
chenko, 2008; Rylnikova, Radcenko, & Ilimbertov, 2008).
Для більшості груп відходів авторами було розг-
лянуто способи та технології вилучення корисного
компоненту з використанням класичних геотехноло-
гічних способів (Tabachenko, Vladyko, & Khomenko,
2012). Розглянуто можливості застосування методів
фізико-хімічної геотехнології, визначення її парамет-
рів і режимів, теорії фільтрації розчинника, видобу-
вання елементів з мінеральної речовини в розчин і
вилучення цінних компонентів з продуктивних роз-
чинів (Angelov, 2012).
Аналіз існуючих технологічних рішень щодо за-
лучення в експлуатацію відвалів, сформованих після
видобутку корисних копалин, показав, що в промис-
лових масштабах такі технології не знайшли широко-
го застосування (Ilimbetov, Ryp’nikova, & Radchenko,
2008; Rylnikova, Radcenko, & Ilimbertov, 2008).
Пошук ефективних способів видобутку корисних
копалин з відвалів різними способами в різні роки
проводилися провідними як науково-дослідними і
проектними інститутами, так і зарубіжними вченими
на рівні технічних проектів. Але є і конкретні наукові
роботи, що пов’язані з нестандартним використанням
відходів виробництва, еколого-економічною оцінкою
впливу на господарську діяльність регіону, оцінкою
варіантів використання відходів, тощо (Bryantseva &
Dubanov, 2011; Wu, 2013; Volotkovskaya, 2015). Пев-
ний досвід використання залишків виробництва як
базової сировини для тампонажних розчинів з дослі-
дженням складів таких розчинів має робота (Angelov,
2012). В.В. Харченко в роботі (Kharchenko, 2012)
представив організаційний механізм еколого-
економічної оцінки й провів вибір варіантів способів
розробки териконів, що дозволяє своєчасно приймати
раціональні рішення щодо залучення їх у господар-
ську діяльність регіону.
Для оцінки варіантів використання відходів
С.М. Поповим (Popov, 2006) запропонована економі-
ко-математична модель для максимізації сумарної,
приведеної у часі, величини доходів від реалізації
продукції, яка створюється при використанні відхо-
дів, та економії екологічних витрат (зниження збит-
ків), що виникають у результаті їх дії на довкілля.
В роботі Ю.А. Волотковської (Volotkovskaya,
2015) автор досліджує теоретичні, методичні та прак-
тичні аспекти впливу капіталовкладень на утилізацію
териконів від рангу токсичності.
Всі ці науковці розглядали теоретико-методоло-
гічні засади екологізації підприємництва за умов
глобалізації та трансформації економічних відносин з
урахуванням пріоритезації екологічної складової у
забезпеченні сталого економічного зростання.
Постановка завдання. Особливої актуальності
набувають питання зниження накопичених обсягів
відходів гірничодобувних і переробних підприємств,
зниження негативного впливу на навколишнє сере-
довище та підвищення ефективності використання
корисних копалин. Разом з цим виникає необхідність
розглянути та класифікувати технології повторної
розробки родовищ; визначити способи їх розробки
залежно від корисної копалини (речовини), яка в ній
присутня та, виходячи з завдань, запропонувати тех-
нології вилучення корисного компонента залежно від
типу родовища та корисної копалини.
О. Vladyko, D. Maltsev, Ya. Shapovalov. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(4), 74-82
76
2. ОСНОВНА ЧАСИНА
Техногенні родовища набувають більш важливого
значення у сучасних умовах щодо видобутку та пере-
робки корисних копалин. Для реалізації цього потрі-
бно розглянути роботи та розробити вибір технології
розробки цих родовищ.
Щоб забезпечити переробку техногенного родо-
вища потрібно провести комплексний аналіз фізико-
механічних та фізико-хімічних властивостей відхо-
дів, хімічного складу і структурних характеристик,
що дозволить обрати ефективні технології для вилу-
чення корисного компоненту. Крім вимог збільшення
ефективності розробки та загальновідомої екологіч-
ної складової можна виділити основні причини роз-
робки техногенних родовищ:
– збіднення діючих родовищ, що призводить до
збільшення об’ємів техногенних родовищ;
– необхідність більш повного використання отри-
маної гірничої маси за рахунок комплексної переробки;
– недостатній рівень застосування інновацій у те-
хнологію видобування корисних копалин;
– збільшення негативного екологічного впливу за
рахунок зростання площі техногенних родовищ;
– посилення відповідальності перед законом за
створення та неналежне використання надр.
Далі визначаємо основні напрями використання ві-
двалів залежно від типу відходів. Виходячи з цього,
можна згрупувати відвали за технологіями розробки
родовищ або їх збагачення, що спричинили їх форму-
вання (Ilimbetov, Ryp’nikova, & Radchenko, 2008; Rylni-
kova, Radcenko, & Ilimbertov, 2008). Відвали можуть
бути сформовані від діяльності видобувного або збага-
чувального підприємства у таких формах та станах:
– відвали, які утворюються після видобутку кори-
сних копалин відкритим способом;
– відвали та терикони від підземного видобутку
корисних копалин;
– шламосховища, які утворюються після збага-
чення або переробки.
Отже, всі відходи можна згрупувати за загальни-
ми ознаками, які поділяються за типом корисної ко-
палини, що може бути звідти вилучена та технологі-
єю їх розробки. В свою ж чергу, відвали від відкритої
розробки діляться на дві основні частини, – відвали
від розробки кар’єрів, які розробляють будматеріали
та великі підприємства з видобутку марганцю, заліз-
ної руди та ін. Терикони від підземної розробки фор-
муються від видобутку металів (залізної й уранової
руд, поліметалів та ін.), розробки вугілля і не металі-
чних руд; відходи від збагачувальних фабрик – від
збагачення вугілля, металічних і не металічних руд
намиванням або сухим збагаченням. Усі ці типи тех-
ногенних родовищ із зазначенням часток одиниць від
загального обсягу (Рис. 1).
Усі відвали, що були сформовані від ведення гір-
ничих робіт і хвости від збагачувальних фабрик поді-
ляються на три групи:
1 – 60%, відкрита розробка; 1.1 – 15%, відкрита ро-
зробка будматеріалів; 1.2 – 15%, відкрита розробка
(марганцю та залізної руди); 1.3 – 25% розробка гідро-
моніторами; 1.4 – 23%, відвали, що сформовані драг-
лайном та транспортно-відвальним мостом; 1.5 – 22%,
відвали скельних порід;
Рисунок 1. Формування техногенних родовищ у част-
ках: 1, 2 – відкрита і підземна розробка родо-
вищ відповідно; 3 – збагачувальна фабрика
2 – 35%, підземна розробка родовищ; 2.1 – 50%,
від видобутку руд; 2.2 – 50%, від видобутку вугілля;
3 – 15%, збагачувальні та переробні підприємства;
3.1 – 34%, шлаки та інші відходи від металургійного
виробництва; 3.2 – 32%, хвости та шлами, що сфор-
мувались у результаті мокрого збагачення (затворен-
ня водою, гідроциклонами); 3.3 – 30%, хвости та
шлами, що утворились при сухому збагаченні.
Аналізуючи Рисунок 1 та відповідну літературу з
формування відвалів (Angelov, 2012), можемо визначи-
ти способи їх формування. При відкритій розробці фо-
рмуються внутрішні й зовнішні відвали та відвали на
косогорах. Такі відвали, як правило, облаштовують на
невеликій відстані від підприємства, де видобувається
корисна копалина, що пов’язано з економічними показ-
никами транспортування порід на відвал та особливос-
тями устаткування. Інші типи відходів формуються за
схожими стримуючими факторами з відображенням
зв’язків технології, що створює тип відвалу (Рис. 2).
Питання видобутку і розробки відвалів з’являється
після сформованого відвалу. Вік відвалів для видобу-
вання можна розділити на три частини: перша – 1 – 5
років; друга – 5 – 15 років; третя – 15 – 80 років. Вік
відвалу впливає на фізико-механічні властивості по-
рід, їх щільність, злежуваність та водопроникність.
Приймаючи рішення про відробку відвалів, окрім
основного чинника, як вміст корисного компоненту,
для вилучення з відвалу треба враховувати і такі
фактори як методи формування відвалів, їх вік і влас-
тивості ґрунтів, які вміщую відвал.
Маючи джерела формування техногенних родо-
вищ та вплив частин кожного з них, пропонується
згрупувати методи вилучення корисних компонентів,
що містяться у техногенних родовищах (Рис. 3).
О. Vladyko, D. Maltsev, Ya. Shapovalov. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(4), 74-82
77
Рисунок 2. Зв’язки формування відвалів залежно від технології їх створення
Вибір засобів відпрацювання техногенних родо-
вищ залежить від фізико-механічних властивостей
порід (міцність, фільтраційні властивості й т.п.),
гірничо-геологічних умов, технічних (устаткування,
яке використовується для видобутку порід, транспор-
тування та допоміжних робіт), технологічних (режим
видобування, схема під’їзду транспорту та ін.), орга-
нізаційних (терміни підготовки до видобутку, кіль-
кість змін та ін.), економічних (собівартість видобут-
ку продукції, продуктивність праці, розмір прибутку
та ін.) чинників.
На основі систематизованих методів вилучення
корисного компоненту з техногенного родовища
(Рис. 3) можемо сказати, що основним способом
розробки техногенних родовищ є спосіб розробки,
який поділяється на видобування механічними лопа-
тами та роторним або цеповим (ланцюговим) екска-
ваторами. Таким чином, за своїми технічними харак-
теристиками устаткування повинно підходити та
бути відповідними один одному. Для досягнення
ефективної роботи для даних умов можна використа-
ти певні комплекси обладнання.
Рисунок 3. Методи вилучення корисних компонентів, що містяться в техногенних родовищах, за різними технологіями
Першим розглянемо спосіб відкритої розробки, в
результаті якої відвал було сформовано. Маючи певні
знання з того як він був утворений, можемо сказати,
що їх розміри сягають 20 м у висоту і їх верхня части-
на розрівнюється бульдозерами. Підошва відвалу фо-
рмується на твердій основі породами з високим коефі-
цієнтом міцності. Залежно від призначення ми розроб-
ляємо спосіб їх розробки. Таке родовище буде розроб-
лятись з використанням екскаваторів і з наступним
завантаженням в автотранспорт, який доставляє її до
подрібнюючюго бункера. Після цього отримана сиро-
вина проходить попередню переробку та передається
до потужностей споживача. Такий хід дій дозволяє
розрізнити основні процеси при розробці родовища за
допомогою екскаваторів з механічною лопатою: під-
готовку гірських порід до виймання шляхом розпу-
О. Vladyko, D. Maltsev, Ya. Shapovalov. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(4), 74-82
78
шення; навантаження гірничої маси в транспортні
засоби; транспортування автотранспортом гірничої
маси до бункерів, де виконується її подрібнення.
Окрім основних технологічних процесів викону-
ються і допоміжні роботи: підготовка дорожнього
полотна, проведення ліній електропостачання і т.п.
(Tabachenko, Vladyko, & Khomenko, 2012).
Наступним способом розробки техногенних родо-
вищ є безперервна технологія з використанням уста-
ткування потокової дії, такі як: роторні або цепові
(ланцюгові) екскаватори. Роторні екскаватори мо-
жуть використовуватися при невеликій потужності
родовища, оскільки при збільшенні потужності до
певного рівня вони стають економічно не рентабель-
ні. Цепові екскаватори можуть відпрацьовувати ро-
довище двома різними заходками, що дозволяє вико-
ристовувати його для зменшення маневрів. При за-
стосуванні роторних і цепових (ланцюгових) екска-
ваторів породи повинні мати певний гранулометрич-
ний склад і розміри самого родовища повинні коли-
ватися у певних межах.
Третім способом розробки техногенних родовищ є
вилуговування. Він передбачає багато наукових роз-
робок та експериментальних досліджень. Ця техноло-
гія поділяється на два основні види: вилуговування в
штабелях із застосуванням сітки перфорованих труб та
вилуговування техногенного родовища за допомогою
свердловин. Розглянемо основні процеси вилугову-
вання в штабелях. Даний спосіб передбачає певне
формування техногенного родовища. Його заздалегідь
готують до такого способу переробки під час видобу-
вних робіт та під час формування відвалу. Порядок
формування штабеля складається з наступних посту-
пових кроків: у першу чергу формують основу з твер-
дих порід, потім формують гідроізоллюючий шар з
водонепроникних матеріалів та сітку відводних кана-
лів для збору розчинів, після чого безпосередньо фор-
мують штабель певного розміру і зверху формують
сітку з перфорованих труб з розприскувачем. Сам же
процес вилуговування полягає у періодичному зро-
шенні поверхні штабеля розчинником і збору конди-
ційних розчинів приймальною системою (Рис. 4). Піс-
ля певного часу продуктивний розчин відводять на
сорбційні установки. Як приклад, у результаті вилуго-
вування окислених або напівокислених мідних руд з
вмістом 0.16 – 0.7% міді ми отримуємо кондиційний
розчини із вмістом до 2.5 г/л міді і 7.0 г/л заліза. Зага-
льна принципова схема вилуговування штабеля із
застосуванням перфорованих труб та розповсюдження
розчинника представлена на Рисунку 4.
На Рисунку 4 представлено техногенне родови-
ще, що має потужність 20 – 25 м прямокутної фор-
ми та розмірами сторін 50×100 м. Ця технологія
вилуговування передбачає формування певної конс-
трукції штабеля з подавальними 3 та 4 і приймаль-
ними 8 системами.
Наступним розглянемо вилуговування родовища
за допомогою свердловин. Цей спосіб передбачає
меншу кількість підготовчих робіт, ніж попередній,
але й з нижчою ефективністю (менша на 30 – 50%),
оскільки під час його формування він не планувався
для повторної розробки вилуговуванням.
Рисунок 4. Загальна принципова схема вилуговування
штабеля: 1 – штабель; 2 – резервуар для збо-
ру розчину, який при досягненні певної конце-
нтрації вилуговування зупиняється та роз-
чин вилучається; 3 – трубопровід для подачі
розчину у систему зрошення; 4 – система
зрошення; 5 – насип для організації водотри-
вкого шару; 6 – водотривкий шар із загальним
похилом до 5º; 7 – напрямок руху вилугову-
вання; система труб для збору продуктивно-
го розчину; 8 – напрямок зливу розчину
Для забезпечення такого вилуговування потрібно
розмістити подавальні та приймальні свердловини
таким чином, щоб розчин поступово рухався від
подавальних до приймальних свердловин (Рис. 5).
Рисунок 5. Загальний вигляд техногенного родовища, що
придатне для відпрацьовування вилуговуван-
ням із застосуванням свердловин: 1 – сверд-
ловини для подачі розчину (закачувальні свер-
дловини); 2 – свердловини для видачі розчину;
(відкачувальні свердловини); 3 – система по-
дачі розчину; 4 – система видачі продуктив-
ного розчину; 5 – система зв’язку між резер-
вуаром подачі й видачі для контролю конце-
нтрації розчину, що отримується; 6 – резер-
вуар для розчину для вилуговування; 7 – резер-
вуар для збору продуктивного розчину; 8 – на-
прямок руху розчину в масиві під час вилуго-
вування; 9 – штабель
Схема вилуговування із використанням свердло-
вин базується на постійному або періодичному русі
фільтраційного потоку реагенту через рудну зону за
рахунок різниці напорів у розчиноподавальних (зака-
чувальних) і розчиноприймальних (відкачувальних)
свердловинах. При цьому фільтраційний потік запов-
нює усі тріщини й відкриті пори в масиві або порож-
нини у техногенному родовищі.
Наступна технологія (Рис. 3), яку ми розглянемо,
буде технологія вибірки, що, в свою чергу, поділя-
ється на два способи: ручна вибірка та автоматична
вибірка (збагачення грохотами). Послідовно розкри-
ємо кожен із цих способів окремо. Перший – ручна
вибірка великих шматків вугілля. Вона здійснюєть-
ся на вугільних видобувних підприємствах на шляху
О. Vladyko, D. Maltsev, Ya. Shapovalov. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(4), 74-82
79
до відвалу або прямо на відвалах. Цей спосіб дозво-
ляє вибрати вугілля з розміром шматків від 50 до
150 мм. Шматки вугілля відбирають орієнтуючись
по зовнішнім ознакам кольору і блиску. Дрібні й не
відібрані шматки вугілля губляться безповоротно в
породних відвалах.
Для зниження втрат вугілля й зменшення ручної
роботи важливо механізувати процес вилучення ву-
гілля з відвалів, а також забезпечити можливість їх
переробки на механізованих установках – це другий
спосіб вибірки. Сутність цього способу полягає у
тому, що відвальну породу переробляють на спеціа-
льно побудованих для цих цілей збагачувальних
установках (грохотах) прямо на відвалі, в результаті
чого є змога отримати вугілля зольністю біля 20%,
яке після додаткової переробки може бути викорис-
тане як паливо.
Для використання гідророзмиву потрібно, щоб
склалися декілька умов: відносно близьке розташу-
вання водної артерії; можливість спорудити великий
відстійник; у більшій кількості відвалу повинні бути
присутні глиняні та піскові фракції; корисний компо-
нент повинен мати фізичну властивість осідати (ви-
миватися). Найбільш придатні для такого способу
розробки є відходи збагачувальних фабрик, які нами-
валися і вже мають змінені фізико-механічні власти-
вості порід, інфраструктуру та інші показники, що
підходять для осадження. Після чого можна вже про-
водити остаточну утилізацію відходів (Ilimbetov,
Ryp’nikova, & Radchenko, 2008).
Виходячи з аналізу (Angelov, 2012; Knysh, 2006),
для відвалів, що можуть бути відпрацьовані, доці-
льно зазначити співвідношення певних корисних
копалин та задіяні технології їх вилучення. За цими
критеріями створимо два наступних рисунки. Спе-
ршу зазначимо як поділяється розробка з техноген-
них родовищ по типу корисної копалини, що видо-
бувається (Рис. 6), а вже потім розглянемо класифі-
кацію за технологіями, які забезпечують цей видо-
буток (Рис. 7).
Рисунок 6. Розподіл технологій, що можуть застосову-
ватися при розробці техногенних родовищ у
частках: 1, 2, 3, 4 – сектори (частки)
Рисунок 7. Дендрограма класифікації об’єктів
Використовуючи літературу (Ilimbetov, Ryp’niko-
va, & Radchenko, 2008; Rylnikova, Radcenko, & Ilim-
bertov, 2008) та власний досвід, ми орієнтовно розді-
лили розробку 100% відвалів на певні чотири секто-
ри: перший сектор складає близько 74% від загально-
го обсягу існуючих відвалів, які можна відпрацювати
тільки відкритою технологією розробки (механічною
лопатою та роторним або ланцюговими екскаватора-
ми) при отриманні з них будматеріалів (Рис. 3); дру-
гий сектор – близько 15% техногенних родовищ мо-
жна відпрацювати за допомогою гідророзмиву при
отримані заліза, міді, нікелю та інших відповідних
корисних копалин, придатних до вимивання; третій
сектор – до 6% можна відпрацювати технологією
вилуговування для отримання поліметалів, урану,
міді, нікелю та інших відповідних корисних копали-
ни придатних до вилуговування; четвертий сектор –
до 4% із застосуванням вибірки.
Аналіз можливих елементів поєднання способів
розробки родовищ корисних копалин вказує на необ-
хідність підбору способів розробки з відвалів, які
дозволяють ефективно отримувати корисну копалину.
Спираючись на дані формування техногенних родо-
вищ у частках (Рис. 1), зв’язки формування відвалів
залежно від технології їх створення, методи вилучен-
ня корисних компонентів, що містяться в техногенних
родовищах за різними технологіями (Рис. 3) і техно-
логія, що може бути застосована при розробці техно-
генного родовища по секторах (Рис. 6), сформуємо
певні когнітивні зв’язки. Цей зв’язок та його потуж-
ність описується між причиною формування техно-
генних родовищ та їх розробкою. Виходячи з цього, у
нас проявляються чотири типи зв’язків, кожний з
яких має місце у всіх секторах.
Потужний зв’язок:
• відкрита розробка:
o розробка гідромоніторами;
o відвали скельних та м’яких порід;
• підземна розробка:
o від видобутку вугілля;
• збагачувальні та переробні фабрики:
o шлаки та інші відходи від металургійного
виробництва;
o хвости та шлами, що сформовані в результаті
мокрого збагачення.
О. Vladyko, D. Maltsev, Ya. Shapovalov. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(4), 74-82
80
Середній зв’язок:
• відкрита розробка:
o розробка гідромоніторами;
o відвали скельних порід;
o відвали м’яких порід;
• підземна розробка:
o від видобутку руд;
o від видобутку вугілля;
• збагачувальні та переробні фабрики:
o хвости та шлами, що сформовані в результаті
мокрого збагачення;
o хвости та шлами, що сформовані при сухому
збагаченні.
Слабкий зв’язок:
• відкрита розробка:
o відвали м’яких порід;
• підземна розробка:
o від видобутку руд.
Відсутній зв’язок:
• відкрита розробка:
o розробка гідромоніторами;
o відвали скельних порід;
• підземна розробка:
o від видобутку руд;
o від видобутку вугілля;
• збагачувальні та переробні фабрики:
o шлаки та інші відходи від металургійного
виробництва;
o хвости та шлами, що сформовані в результаті
мокрого та сухого збагачення.
Такий розподіл нагадує матричну основу, що до-
зволяє провести кластерний аналіз та окреслити кола
застосування певних технологій розробки техногенних
родовищ, виходячи з джерела формування відвалів.
Для аналізу сформуємо таблицю, де цифрами від 1
до 8 покажемо технології формування родовищ, від x1
до x4 – способи розробки техногенних родовищ.
Зв’язок між технологіями буде визначатися від 0 до 10
залежно від шкали пріоритизації розробки родовища.
Таблиця 1. Ваговий показник зв’язку розробки техноген-
них родовищ від способу їх формування
№ з/п x1 x2 x3 x4
1 8 8 8 8
2 10 0 4 0
3 10 6 6 2
4 8 0 0 0
5 0 6 8 0
6 0 4 6 0
7 4 0 4 2
8 6 0 0 10
Таблиця 2. Результати ієрархічної класифікації об’єктів
технології розробки техногенного родовища
№ з/п 1, 2, 3 4 5, 6, 7 8
1, 2, 3 0.00 8.94 4.47 11.48
4 8.94 0.00 10.77 14.42
5, 6, 7 4.47 10.77 0.00 9.16
8 11.48 14.42 9.16 0.00
Скористаємося агломеративним ієрархічним ал-
горитмом класифікації. За відстань між об’єктами
приймемо звичайну евклідову відстань, що відповід-
но до формули становить:
( ) −=
=
k
l
jiilji xxxxp
1
2)( , (1)
де:
l – ознаки факторів, що розглядаються;
k – кількість ознак;
ji xx , – координати i-го та j-го класів відповідно,
де i та j – номери двох будь-яких значень фактору.
За методом Уорда спочатку обчислюються відс-
тані jip , між усіма значеннями фактору. Потім
об’єднуються два значення з найменшою відстанню
jip , і розраховуються відстані від усіх інших зна-
чень до новоутворень класів. Далі знову
об’єднуються два значення (або класи) з найменшою
відстанню jip , і так далі до утворення бажаного
числа класів (Табл. 2).
Результати ієрархічної класифікації об’єктів пред-
ставлені на Рисунку 7 у вигляді дендрограми.
Результати розрахунків дозволяють розробити
таблицю визначення оптимальної технології розро-
бки техногенного родовища з урахуванням типу
корисної копалини, що планується видобувати, тех-
нології та структури формування самого техноген-
ного родовища (Рис. 8).
Виходячи з результатів дослідження можна стве-
рджувати, що перший кластер формується відкри-
тою розробкою зі створенням найбільших об’ємів
відвалів (отримані корисні копалини широко вико-
ристовуються у будівництві); другий кластер – шла-
ки та відходи металургійного виробництва, що
утворюються після спікання порід (отримані корис-
ні копалини широко використовуються у будівниц-
тві); третій кластер – хвости і шлами від збагачення
та видобутку руд, які є найбільш перспективні для
відпрацювання геотехнологічними способами роз-
робки; четвертий кластер – технологія вибірки ко-
рисних копалин, яка дозволяє отримати вугілля
високої якості, але зі значними витратами ручної
праці (кількість чол.-год.).
3. ВИСНОВКИ
1. Визначено та згруповано джерела формування
відвалів за технологіями розробки родовищ або їх
збагачення, що спричинили їх утворення на території
України.
2. Розглянуто можливі технології видобутку ко-
рисних копалин з техногенних родовищ і виділено з
великого переліку найбільш перспективні шляхи
вилучення корисних копалин.
3. Визначено застосування фізико-хімічної геоте-
хнології для видобутку і вилуговування із зазначен-
ням принципових схем та основних технологічних
параметрів розробки.
4. Розроблено графічне рішення вибору оптима-
льної технології розробки техногенного родовища з
урахуванням типу корисної копалини, що планується
видобувати, яке залежить від структури родовища та
особливостей його формування.
О. Vladyko, D. Maltsev, Ya. Shapovalov. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(4), 74-82
81
Рисунок 8. Представлення визначення оптимальної технології розробки техногенного родовища з урахуванням типу кори-
сної копалини, що планується видобувати, та структури родовища, де шкала пріоритизації застосування си-
стеми розробки техногенного родовища, залежно від джерела та способу його формування, зазначено кодом
кольору у міжнародному форматі RAL від найбільш пріоритетного (ліворуч) до мало вірогідного (праворуч)
ВДЯЧНІСТЬ
Робота виконана в рамках науково-дослідної ро-
боти “Наукове обґрунтування та розробка енергоефе-
ктивних маловідходних технологій видобування
вуглеводневої та мінеральної сировини” у ДВНЗ
“Національний гірничий університет”.
REFERENCES
Angelov, V. (2012). Obosnovanie sposobov podgotovki tekh-
nogennogo syr’ya dlya effektivnogo ispol’zovaniya pri kom-
pleksnom osvoenii medno-kolchedannykh mestorozhdeniy.
Magnitogorsk: Magnitogorskiy gosudarstvennyy tekhni-
cheskiy universitet.
Aver’yanov, K., Emel’yanenko, E., & Gorbatova, E. (2016).
Ispol’zovanie porodnykh otvalov v kachestve dopolnitel’-
nogo istochnika mineral’nogo syr’ya pri kompleksnom
osvoenii medno-kolchedannykh mestorozhdeniy Yuzhnogo
Urala. In Vserossiyskaya molodezhnaya nauchno-
prakticheskaya konferentsiya (pp. 82-88). Ekaterinburg:
Problemy nedropol’zovaniya.
Bryantseva, O, & Dubanov, V. (2011). The Environmental
Accountability of Efficiency Evaluation of Processing
Technogenic Formations. Economy of Region, 209-213.
https://doi.org/10.17059/2011-2-25
Ilimbetov, A., Ryp’nikova, M., & Radchenko, D. (2008). Raz-
rabotka tekhnologii formirovaniya i kompleksnogo osvoe-
niya tekhnogennykh mestorozhdeniy na osnove otkhodov
pererabotki rud. Gornyy iformatsionno-analiticheskiy
byulleten, (4), 247-256.
Kharchenko, V. (2012). Ekologo-ekonomicheskaya otsenka i
vybor sposobov razrabotki porodnykh otvalov Vostochnogo
Donbassa. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho
Universytetu, (10), 92-97.
Knysh, I. (2006). Perspektyvy vykorystannia vidkhodiv vuhil-
noi promyslovosti Lvivshchyny jak novoi mineralnoi syro-
vyny. Visnyk Lvivskoho universytetu, (20), 111-123.
Maltsev, D., & Vladyko, O. (2015). Novyy podkhod k dobyche
urana dlya Novokonstantinovskogo mestorozhdeniya.
Heotekhnichna mekhanika, (120), 202-212.
Popov, S. (2006). Printsipy formirovaniya napravleniy ispo-
l’zo-vaniya ugleotkhodov. Ekologiya i ekonomika gornogo
dela, 41-47.
О. Vladyko, D. Maltsev, Ya. Shapovalov. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(4), 74-82
82
Popov, S. (2007). Analiz faktorov vliyayushchikh na vybor
napravleniy ispol’zovaniya otkhodov. Gornyy iformatsion-
no-analiticheskiy byulleten, (6), 58-62.
Rylnikova, M., Radcenko, D., & Ilimbertov, A. (2008). K obos-
novaniyu parametrov tekhnologii utilizatsii otkhodov
obogashcheniya rud v vyrabotannom prostranstve kar’yerov.
Marksheyderskiy vestnik, (5),8-14.
Tabachenko, M., Vladyko, O., & Khomenko, O. (2012). Fizy-
ko-khimichna heotekhnolohiia. Dnipropetrovsk: Natsional-
nyi hirnychyi universytet.
Volotkovskaya, Y. (2015). Obosnovanie napravleniya kapitalo-
vlozheniy pri utilizatsii terrikona s ispol’zovaniem ranga
toksichnosti. Ekonomichnyi prostir, (100), 232-241.
Wu, D. (2013). Analysis on Complexity of Integrated Develop-
ment of Artery Mining Industry and Vein Mining Industry.
Applied Mechanics and Materials, (448-453), 3830-3836.
https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.448-453.3830
ABSTRACT (IN UKRAINIAN)
Мета. Пошук та вибір оптимальних технологій розробки техногенних родовищ.
Методика. Для досягнення мети використаний аналіз вибору технологій розробки техногенних родовищ з
урахуванням типу корисної копалини, яка залежить від структури родовища та особливостей його формування.
Результати. За певними ознаками визначено, згруповано та рознесено на частки джерела формування від-
валів на території України. Розглянуто можливі технології видобутку корисних копалин з техногенних родовищ
й останні роботи науковців у їх розробці. З великого переліку технологій вилуговування виділено найбільш
перспективні способи видобутку корисних копалин з відвалів. Методом кластерного аналізу отримано графічне
рішення вибору оптимальної технології розробки техногенного родовища з урахуванням типу корисних копа-
лин, що планується видобувати, яке залежить від структури родовища та особливостей його формування.
Наукова новизна. Наукова новизна полягає у виборі способів розробки техногенних родовищ. Визначено
методом кластерного аналізу оптимальні технології розробки корисних копалин.
Практична значимість. За допомогою графічного рішення з’являється можливість вибору оптимальної
технології розробки техногенного родовища з урахуванням типу корисної копалини, що планується розробляти
і яка залежить від структури родовища та особливостей його формування.
Ключові слова: техногенне родовище, способи розробки, вилучення мінералів, класифікація родовищ, від-
ходи виробництва
ABSTRACT (IN RUSSIAN)
Цель. Поиск и выбор оптимальных технологий разработки техногенных месторождений.
Методика. Для достижения цели использован анализ выбора технологий разработки техногенных место-
рождений с учетом типа полезного ископаемого, которые зависят от структуры месторождения и особенностей
их формирования.
Результаты. По определенным признакам выявлено, сгруппировано и разнесено на части источники фор-
мирования отвалов на территории Украины. Рассмотрены возможные технологии добычи полезных ископае-
мых из техногенных месторождений и последние работы ученых в их разработке. Из большого перечня техно-
логий выщелачивания выделены наиболее перспективные способы добычи полезных ископаемых из отвалов.
Методом кластерного анализа получено графическое решение выбора оптимальной технологии разработки
техногенного месторождения с учетом типов полезных ископаемых, которые планируются добывать и завися-
щие от структуры месторождений и особенностей их формирования.
Научная новизна. Научная новизна заключается в выборе способов разработки техногенных месторожде-
ний. Определены методом кластерного анализа оптимальные технологии разработки полезных ископаемых.
Практическая значимость. С помощью графического решения появляется возможность выбора оптималь-
ной технологии разработки техногенного месторождения с учетом типа полезного ископаемого, которое плани-
руется разрабатывать и зависящая от структуры месторождения и особенностей его формирования.
Ключевые слова: техногенное месторождение, способы разработки, изъятие минералов, классификация
месторождений, отходы производства
ARTICLE INFO
Received: 07 October 2016
Accepted: 01 December 2016
Available online: 30 December 2016
ABOUT AUTHORS
Oleksandr Vladyko, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Underground Mining Department, Nation-
al Mining University, 19 Yavornytskoho Ave., 4/58, 49005, Dnipropetrovsk, Ukraine. E-mail: labprm1@rambler.ru
Dmytro Maltsev, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Underground Mining Department,
National Mining University, 19 Yavornytskoho Ave., 4/61, 49005, Dnipropetrovsk, Ukraine. E-mail: m_dima@3g.ua
Yakiv Shapovalov, Assistant Professor of the Underground Mining Department, National Mining University,
19 Yavornytskoho Ave., 1/138a, 49005, Dnipropetrovsk, Ukraine. E-mail: yahashapovalov@gmail.com
|