Совершенствование технологии рекультивации карьеров при их доработке
Розглянуто питання раціонального використання просторів відпрацьованих кар’єрів. Обґрунтовано технологію встановлення бортів кар’єра у неробочий стан зі створенням площадок під об’єкти необхідної ширини. Викладено особливості проведення технології пошарової гірничотехнічної та біологічної реку...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Datum: | 2009 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2009
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33608 |
| 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: | Совершенствование технологии рекультивации карьеров при их доработке / Е.А. Ворон // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 81. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859718800575823872 |
|---|---|
| author | Ворон, Е.А. |
| author_facet | Ворон, Е.А. |
| citation_txt | Совершенствование технологии рекультивации карьеров при их доработке / Е.А. Ворон // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 81. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Розглянуто питання раціонального використання просторів відпрацьованих кар’єрів.
Обґрунтовано технологію встановлення бортів кар’єра у неробочий стан зі створенням
площадок під об’єкти необхідної ширини. Викладено особливості проведення технології
пошарової гірничотехнічної та біологічної рекультивації.
The questions of the rational use of warking area of quarries are considered. The technology
of setting of sides quarry in non-working position with a creation of grounds for construction the
objects of necessary width is explained. The features of technology of layer mine-technical and
biological recultivation are expounded.
|
| first_indexed | 2025-12-01T08:28:18Z |
| format | Article |
| fulltext |
Геотехническая механика"
УДК 622.882.012.3
Е.А. Ворон, асп.
(ИГТМ НАН Украины)
1
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕКУЛЬТИВАЦИИ
КАРЬЕРОВ ПРИ ИХ ДОРАБОТКЕ
Розглянуто питання раціонального використання просторів відпрацьованих кар’єрів.
Обґрунтовано технологію встановлення бортів кар’єра у неробочий стан зі створенням
площадок під об’єкти необхідної ширини. Викладено особливості проведення технології
пошарової гірничотехнічної та біологічної рекультивації.
PERFECTION OF TECHNOLOGY RECULTIVATION OF QUARRIES AT
THEM COMPLETION
The questions of the rational use of warking area of quarries are considered. The technology
of setting of sides quarry in non-working position with a creation of grounds for construction the
objects of necessary width is explained. The features of technology of layer mine-technical and
biological recultivation are expounded.
Постановка задачи. В настоящее время в Украине наиболее экономически
выгодным является добыча полезного ископаемого открытым способом. Мине-
рально-сырьевая база представлена в основном такими горнодобывающими ре-
гионами, как Кривбасс, Западный Донбасс, Никопольско-Марганцеворудный
бассейн, Вольногорский горно-обогатительный комбинат, карьеры по добыче
флюсового сырья и строительных материалов.
В горнодобывающих регионах практически не сохранились природные
территории с естественной горно-геологической средой, с исходными ланд-
шафтами и экосистемами. Так, в Донецко-Приднепровском регионе ненару-
шенные природные территории составляют всего 0,3% площади. Экосистемы
на остальных территориях либо существенно модифицированы (81,5%), либо
существенно трансформированы (8,25%). Анализ показывает (рис. 1), что
площадь нарушенных земель составляет 66,4…83,6% и связано с ведением
горных работ и отвалообразованием (рис 1) [1].
а) б) в)
1 – горные выработки; 2 – отвалы вскрышных пород и шламохранилища; 3 – водохрани-
лища, аккумулирующие бассейны; 4 – промплощадки и инженерные коммуникации;
5 – другое (по Весел Н.Н., Мормуль Т.Н.)
Рис. 1 – Структура нарушенных земель Украины: а), б), в) соответственно по Днепровско-
му буроугольному, Предкарпатскому сероносному и Никопольскому
марганцеворудному бассейнам
1 Данная работа выполнена под руководством док-ра техн. наук, проф. М.С. Четверика
Выпуск № 81
Неусовершенствованная технология проведения рекультивационных ра-
бот приводит к тому, что сельскому хозяйству возвращается только до 30-
40% земель использованных под горные объекты. Поэтому актуальным явля-
ется рациональное использование пространств отработанных карьеров, отва-
лов, проведение горнотехнической и биологической рекультиваций нарушен-
ных земель.
В этом направлении выполнены исследования и практические внедрения
такими организациями как НГУ, КТУ, НАГУ, ГНИГРИ, ИППЭ НАНУ, ИГТМ
им. Н.С. Полякова НАНУ, проектными институтами Кривбасспроект, Укрги-
проруда и др. Значительный вклад по использованию и восстановлению на-
рушенных земель внесли Бекаревич Н.Е., Горлов В.Д., Масюк Н.Т., Тарта-
ковский Б.Н, Семенов А.П., Шапарь А.Г., Дриженко А.Ю., Симоненко В.И.,
Четверик М.С. и др. Но, вопросы систематизации объектов, которые могут
быть размещены в пространствах отработанных карьеров, технология уста-
новки бортов в нерабочее положение и технология горнотехнической и био-
логических рекультивации недостаточно обоснованы.
В этой связи актуальными являются следующие задачи:
1. Разработка систематизации объектов, которые рационально и экологи-
чески безопасно располагать в пространствах отработанных карьеров.
2. Обоснование технологии установки бортов карьеров в нерабочее поло-
жение с созданием площадок необходимой ширины для размещения объектов
в процессе доработки карьеров.
3. Разработка технологии горнотехнической и биологической рекультива-
ции.
Сущность исследований. Систематизация объектов, размещенных в от-
работанном карьере. Для того, чтобы рационально и эффективно использо-
вать пространства отработанных карьеров, необходимо заблаговременно на
стадии проектных работ установить целесообразность размещения того или
иного объекта. Это позволит в процессе доработки карьера выполнить капи-
тальные работы для создания запроектированного объекта.
Размещение объектов в пространствах отработанных карьеров зависит от
многих факторов: климатических условий, параметров карьера и объекта,
удаленности его от селитебной и промышленной зоны и др. Поэтому на ста-
дии доработки карьера необходимо рассматривать вопросы систематизации
будущих объектов, которые могут быть размещены в его пространстве.
С учетом проведенных исследований проф. Б.Н. Тартаковского нами раз-
работана систематизация таких объектов для различных отраслей промыш-
ленности: горное производство, сельское хозяйство, металлургическая, легкая
промышленность, энергетика, городское и коммунальное хозяйство, объекты
спортивного и культурного назначения [2].
Из приведенной систематизации следует два этапа:
а) разработка технологии горных работ, обеспечивающей создание в про-
странстве отработанного карьера площадок необходимой ширины, на кото-
рых планируется размещение объектов;
Геотехническая механика"
б) создание технологии послойной рекультивации по восстановлению
свойств в нарушенной геологической среде ее природных.
Технология установки бортов карьеров в нерабочее состояние. Для раз-
мещения объектов в пространстве отработанного карьера важным является
создание площадок необходимой ширины. Создание таких площадок воз-
можно при увеличении высоты уступов при установке их в нерабочее состоя-
ние. Существующие технологии установки уступов карьеров в нерабочее со-
стояние предусматривают «гладкое» взрывание, что исключает проявление
заколов вглубь ненарушенного массива и повышает устойчивость уступов [8].
Повышение их устойчивости может быть достигнуто при применении анкер-
ного крепления [3].
Доработка карьера высокими уступами и установка их в нерабочее со-
стояние с созданием площадок определенной ширины для размещения объек-
тов требует решения технологических и геомеханичних задач.
Технологическая задача заключается в проведении эффективных буро-
взрывных работ. Сложность обусловлена необходимостью бурения глубоких
скважин (до 45-60м), взрыванием массива, с обеспечением заданной кускова-
тости и отсутствием заколов и глубоких трещин.
Геомеханическая задача заключается в обеспечении длительности стойко-
сти высоких уступов. Она достигается при применении анкерного крепления
на определенных, опасных с точки зрения стойкости, участках.
Теоретически ширину рабочей площадки под будущие объекты предлага-
ем определять по следующей формуле (1):
i
ii
i н
нyy
нyор ctg
hh
ШhШ
.
..
11
(1)
где Шр.о. – ширина рабочей площадки под будущие объекты, м; hyi – высота
уступа в процессе эксплуатации карьера, м; Шн – ширина нерабочей площад-
ки, м; hyнi – высота уступа при постановке борта карьера в нерабочее положе-
ние, м; αнi – угол откоса нерабочего уступа, град.
Как видно на рис. 2 при высоте уступа в 45 м можно создать площадки
под объекты до 55-60м.
Предлагаем несколько технологических схем ведения горных работ при
отработке высокими уступами. Она из них – технологическая схема отработ-
ки высоких уступов мехлопатами ЭКГ-5, ЭКГ- 8 и драглайном, представлен-
ная на рис. 3.
Эта схема имеет, как ряд преимуществ, так и недостатков. Преимущества
при применении этой схемы следующее:
- обеспечивается раскрытие последующего уступа в карьере с выполнени-
ем выемочно-погрузочных и транспортных работ в «сжатых» условиях.
- возможность отрабатывания обводненной части месторождения без вве-
дения на нижнюю площадку уступа транспортных коммуникаций, с располо-
Выпуск № 81
жением транспортного средства на горизонты стояния драглайна.
- исключение перегрузочного звена (при ведении работ только мехлопата-
ми типа ЭКГ – 5, ЭКГ – 8).
0
20
40
60
80
100
120
140
0 15 30 45 60 75 90 105Ш
и
р
и
н
а
р
а
б
о
ч
е
й
п
л
о
щ
а
д
к
и
п
о
д
б
у
д
у
щ
и
е
о
б
ъ
е
к
т
ы
Ш
р
.о
.,
м
Высота уступа при постановке борта карьера
в нерабочее положение hу.н., м
1-Н30 м 2-Н45м 3-Н60м 4-Н75м 5-Н90м
Рис.2 – График зависимости ширины рабочей площадки под будущие объекты
от высоты уступа
Уменьшение высоты подъема полезного ископаемого автосамосвалами по
наклонным выработкам и повышение производительности карьерного транс-
порта.
Для достаточного увеличения высоты уступов, которые отрабатывают, со-
трудниками объединенной группы специалистов ИПКОН РАН и ННЦ ГП-
ИГД им. А.А Скочинского разработан новый тип экскаватора – кранлайн
ДПШ-15.50 [4]. Применение кранлайна в сочетании с ЭКГ позволяет более
рационально создать широкую площадку для размещения объектов (рис. 4).
Следует выделить основные технологические достоинства конструкции
кранлайна – как экскаватор может точно и безударно разгружать горную по-
роду в транспорт и как драглайн вести отработку нижним черпанием уступов
высотой 30 м и более при малом удельном давлении опорной базы.
Технология проведения горнотехнической и биологической рекультивации.
Естественная геологическая среда четвертичных отложений имеет свойства как
система, в которой породы (лессовидные) с высокими фильтрационными пара-
метрами пропускают влагу (атмосферные осадки). Породы с низкими фильтра-
ционными параметрами (глины) ее задерживают, а пески и частично лессовидные
породы накапливают. Таким образом, горные породы, в которых разные физико-
механические характеристики, создают водообменную систему в геологической
Геотехническая механика"
среде. При горных разработках (открытых и подземных) происходит нарушение
естественной геологической среды. Это приводит с одной стороны к низкому ка-
честву рекультивационных земель, с другой – к повышению уровня подземных
вод в ненарушенной геологической среде.
Рис. 3 – Технологическая схема отработки уступов системой «мехлопата-драглайн»
Рис. 4 – Технологическая схема отработки уступов системой «мехлопата-кранлайн»
В естественных условиях основное накопление влаги для питания растений
происходит в осенне-зимний период в верхнем водоносном горизонте. Насыще-
ние влаги растениями происходит через зону аэрации, и благодаря вертикальной
Выпуск № 81
пористости лессовидных пород может меняться от 5-10м к 15м [5]. В многочис-
ленных исследованиях Горлова В.Д. и других была предложена теоретическая
универсальная схема-структура мощности созданного рекультивированного слоя
на отвалах горных пород и выведена формула определения мощности рекульти-
вированного слоя с учетом формулы Жюрена [6]. Известно, что при экскавации
лессовых пород, складированию их в отвал, планировании и уплотнении проис-
ходит разрушение естественного строения лессов. Следовательно, изменяется
физика процесса капиллярного поднятия воды, которая является важной характе-
ристикой при формировании почвенно-растительного слоя. Таким образом, ре-
культивация, проведенная по этой технологии, не дает позитивные результаты, и
качество плодородия земель остается низким.
В техногенных ландшафтах возобновить свойства естественной геологи-
ческой среды возможно при использовании технологии послойной горнотех-
нической и биологической рекультивации.
Сущность данной технологии заключается в последовательном проведении
горнотехнической и биологической рекультивации, а именно в последовательной
укладке пород. Сначала на горные породы или отходы обогащения подстилаем
водоупор (глину и глинистые отложения), водонакопитель (песок), слой грунто-
во-плодородных пород (лессовидные породы), чернозем. Толщина слоя выбира-
ется с учетом высоты капиллярного поднятия системы высаженных растений.
После формирования первичной корневой системы, насыпаем еще слой потенци-
ально-плодородных пород, и высаживаем растения, а после этого, как корневые
системы станут целостны, насыпаем слой чернозема [7]. Последовательно возоб-
новленная нарушенная капиллярная система почвы (см. рис. 5) позволит накап-
ливать осенне-зимнюю влагу, создать зону аэрации и искусственно возобновить
нарушенную пористость пород.
Рис. 5 – Техногенная геологическая среда с возобновленными
свойствами естественного строения
Таким образом, мощность рекультивированного слоя можно определить
по формуле (2):
чер
n
s
свнвшр hhhhР
i
1
... (2)
Геотехническая механика"
где Рр.с. – мощность рекультивированного слоя, м; hв – толщина слоя водоу-
пора (горные породы или отходы обогащения с глинистыми породами), м; hвн
– толщина слоя водонакопителя (песок), м; hс.i – толщина слоев лессовидных
пород с корнями растений, м; hчер – толщина слоя чернозема, м
Тогда высота капиллярного поднятия соответственно будет равна:
n
i
черспк hhh
i
1
..
Выводы.
1. Большая глубина железорудных карьеров Кривбасса, нерудных карье-
ров строительных материалов, расположенных в пределах города и жилищ-
ных поселков, усложнение технологических комплексов вызывают необхо-
димость совершенствования теории проектирования карьеров, исходя из со-
временной ситуации, прогноза развития горно-металлургического комплекса
Украины. На основании чего предусматривается проведение комплекса работ
по горнотехническому этапу рекультивации карьера параллельно с его дора-
боткой, путем увеличения ширины существующих нерабочих площадок за
счет повышения высоты уступов.
2. Качество восстанавливаемых земель повышается за счет создания пол-
ноценной капиллярной системы нарушенных почв при применении послой-
ной горнотехнической и биологической рекультивации. Создание разветв-
ленной капиллярной системы позволит повысить структурную прочность по-
род; почва не будет уплотняться при перемещении сельскохозяйственных
машин и техники.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Весел Н.М., Мормуль Т.Н. Усовершенствование технологии открытых горных работ в режиме земле-
пользования. Днепропетровск.: Недра и образование. 2008- 168с.
2. Четверик М.С., Ворон Е.А. Создание промышленно-хозяйственных и туристическо-оздоровительных
комплексов в пространствах отработанных карьеров. Металлургическая и горнорудная промышленность,
2005 -№1, -С. 89-92.
3. Ханс Фернберг. Новые тенденции. Горное дело & Строительство 2002 №1. – С. 16-17.
4. Трубецкой К.Н., Сидоренко Д.Н., Домбровский А.Н., Котровский М.Н. Кранлайн: актуальная задача
создания нового типа экскаватора для разработки месторождений высокими уступами по транспортной сис-
теме. Горная Промышленность, 2008, - №4, - С.40-49.
5. Четверик М.С., Стеценко Н.М., Ворон Е.А. Повышение качества нарушенных горными работами зе-
мель при их послойной горнотехнической и биологической рекультивации. Разработка рудных месторожде-
ний, Кривой Рог, вып. 92. -2008., - С. 28-32.
6. Горлов В.Д. Рекультивация земель на карьерах. М.: Недра, 1981. 260с.
7. Патент України на винахід № 33359 кл. Е 21 С 41/00 Е 21 F 15/00 Спосіб рекультивації земель, пору-
шених відкритими гірничими роботами / Четверик М.С., Ворон О.А., Семенов А.П., Стеценко Н.М., опубл.
25.06.2008 р. Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України.
8. Пацера С.В., Семенов А.П., Ворон Е.А. Особенности проведения горных работ при доработке карьера
для создания в его выработанном пространстве рекреационных и промышленных зон. Материалы междуна-
родной конференции “Форум горняков – 2006”, Открытые горные работы, Днепропетровск.: НГУ, 2006 -. С.
219-229.
Рекомендовано до публікації д.т.н Л.М. Васильєвим 18.08.09
Выпуск № 81
УДК 661.185-3:677.021.127
К.С. Голов, аспірант
(ІГТМ НАН України)
ВПЛИВ УЛЬТРАЗВУКОВОЇ ДІЇ НА СЕДИМЕНТАЦІЙНУ СТІЙКІСТЬ
СУСПЕНЗІЇ З РАДІАЦІЙНО-ЗАХИСНИМ НАПОВНЮВАЧЕМ
В статье рассмотрено влияние продолжительности ультразвукового воздействия мега-
герцового диапазона на седиментационную устойчивость суспензии на основе этанола с
полидисперсным редкоземельным радиационно-защитным наполнителем
INFLUENCE OF ULTRASONIC AFFECTING SEDIMENTATION
STABILITY OF SUSPENSION WITH RADIATION-PROTECTIVE
COMPOSITION
In the article influence of duration of ultrasonic influence of megahertz range is considered
on sedimentation stability of suspension on the basis of ethanol with polidispersible rarely earth
radiation-protective composition
З відомих причин, які обумовлені, перш за все, наслідками Чорнобильсь-
кої катастрофи, забрудненням ряду територій радіоактивними відходами пе-
реробних виробництв і, нарешті, широким використанням проникаючих ви-
промінювань у різних сферах медичної і науково-технічної спрямованості,
питання технології створення високоефективних засобів індивідуального і
колективного захисту в Україні є надзвичайно актуальними
2
.
Висока якість радіаційно-захисних (РЗ) полімерних і лакофарбних покрит-
тів значною мірою визначається тривалістю гравітаційної седиментації час-
тинок полідисперсної суміші РЗ наповнювача в матриці покриття. При цьому
вочевидь, що час гравітаційної седиментації частинок РЗ наповнювача пови-
нен перевищувати час затвердіння матриці покриття [1]. Раніше було встано-
влено [2], що при короткочасній дії ультразвуковими (УЗ) коливаннями мега-
герцового діапазону на суспензію РЗ наповнювача у вигляді полідисперсної
суміші складного оксиду рідкоземельних елементів (ОРЗЕ) в різних розчин-
никах підвищується седиментаційна стійкість суспензії. Проте, питання про
вплив на неї тривалості УЗ обробки залишається відкритим.
Метою цієї роботи є дослідження впливу тривалості УЗ обробки суспензії
полідисперсної суміші РЗ складного ОРЗЕ на її седиментаційну стійкість.
У якості найбільш привабливого РЗ наповнювача, який по щільності най-
більш сумісний з полімерними і лакофарбними найбільш сумісний з полімер-
ними найбільш сумісний з полімерними і лакофарбними матрицями, нами був
обраний складний ОРЗЕ. Дійсно, пікнометрична щільність складного ОРЗЕ (в
середньому 5,6 г/см
3
) набагато нижча за щільність свинцю (11,3 г/см
3
), гаф-
нію (13,1 г/см
3
), танталу (16,6 г/см
3
), вольфраму (19,2 г/см
3
), тобто металів, які
використовують при вирішенні завдань радіаційного захисту. Але з іншого
боку, у порівнянні з використанням РЗ наповнювачів у вигляді полідисперс-
2 Примітка: робота виконана згідно «Переліку державних наукових і науково-технічних програм з пріоритет-
них напрямів розвитку науки і техніки на 2002-2006 роки»
Геотехническая механика"
них порошків наведених вище важких металів використання складного ОРЗЕ
через його невелику щільність обумовлює деяке зниження захисних власти-
востей. Проте, ця втрата може бути практично повністю компенсована шля-
хом використання технологій, що реалізовують відкрите явище аномальної
зміни інтенсивності потоку квантів проникаючого випромінювання моно- і
багатоелементними середовищами [3]. Згідно досліджень [3], полідисперсні
середовища (у нашому випадку складний ОРЗЕ) з розмірами частинок (10
-9
÷
10
-3
м) при сегрегації шляхом їх перемішування будуть самоорганізовуватись
в систему енергетично взаємозв'язаних ансамблів, що забезпечить аномальне
високе збільшення перетину фото поглинання і відповідне збільшення захис-
ного еквіваленту [4].
Важливим аргументом на користь складного ОРЗЕ є і те, що при викорис-
танні його у вигляді поліріта оптичного (ТУ 48-4-244-87), він містить цілий
ряд таких елементів з групи лантаноїдів, як лантан, церій, празеодим, неодим.
А це, у свою чергу, забезпечує «розтягнутий» максимум поглинання рентге-
нівського і гамма- випромінювань в діапазоні 40 ÷ 44 кеВ за рахунок відмін-
ності в енергіях зв'язку електронів К- оболонок окремих елементів.
Обґрунтування вибору типу розчинника при експериментальній оцінці
впливу тривалості УЗ обробки на седиментаційну стійкість суспензії полідис-
персної суміші складного ОРЗЕ базувалося на результатах аналізу різних ти-
пів розчинників, які традиційно використовують в лакофарбній промисловос-
ті [2, 5]. При цьому вирішувалося завдання вибору такого типа розчинника,
робота з яким, не викликає технологічних ускладнень, які пов'язані, напри-
клад, з високою в'язкістю, високою температурою плавлення, низькою темпе-
ратурою кипіння і тощо. В результаті для проведення експерименту оцінкою
седиментаційної стійкості при різній тривалості УЗ дії у якості розчинника
був обраний етанол (етиловий спирт).
Методика експерименту полягала в наступному. На поміщену в скляну
ємність суспензію складного ОРЗЕ в етанолі (загальним об'ємом 60 мл і кон-
центрацією складного ОРЗЕ 30%) з боку донної частини ємкості здійснюва-
лося УЗ дія з частотою 1,5 МГц. Фонтан над поверхнею суспензії при цьому
підносився на висоту біля 1 см. Діапазон фіксованої тривалості УЗ дії на су-
спензію знаходився в межах від 3 до 15 хвилин з кроком 3 хвилини.
Після спливання кожного проміжку часу (t1, t2. tn) в діапазоні від 10 с до
180 с (з кроком, який вказаний у табл. 1) від моменту завершення УЗ дії фік-
сувалася висота Н суспензії складного ОРЗЕ від її поверхні до верхнього кор-
дону частинок складного ОРЗЕ, що випали в осад, заввишки h. На рис. 1. схе-
матично показана скляна ємкість, яка заповнена суспензією до (а) і після (б, в,
г) УЗ дії з фіксацією відповідних висот Н (Н1, Н2 … Нn).
У таблиці. 1 наведені отримані експериментальні дані, що характеризу-
ють седиментаційну стійкість суспензії, яка оцінювалася за висотою суспензії
Н через фіксовані проміжки часу від моменту завершення УЗ дії. В табл. 1
умовно осад не показаний.
Выпуск № 81
Рис. 1 – Схема зміни висоти суспензії Н, що фіксується, через тимчасові проміжки t від
моменту завершення УЗ дії
Для оцінки висоти суспензії здійснювалося фотографування ємності, після
чого знімки піддавалися обробці за допомогою програмного продукту Adobe
Photoshop CS4 Extended Trial. У даному продукті по засобах ряду перетворень
цифрового зображення з визначенням масштабного коефіцієнту, вимірювала-
ся дійсна величина висоти суспензії Н з точністю до десятих долей міліметра.
Вочевидь, чим вище динаміка зростання висоти суспензії Н, тим менш
ефективна дія УЗ на суспензію з точки зору седиментаційної стійкості. Ціл-
ком зрозуміло, що необґрунтоване збільшення тривалості УЗ дії на суспензію
призводить до втрати продуктивності процесу і, в остаточному результаті, ве-
де до економічних втрат.
З наведених експериментальних даних (табл. 1) і їх графічного зображен-
ня (рис. 2) видно, що при тривалості УЗ дії, яка дорівнює 9 хвилинам спосте-
рігається максимальна седиментаційна стійкість суспензії. Використовуючи
дані таблиці. 1, для більшої наочності ефективності УЗ дії на рис. 3, як прик-
лад, показані порівняльні графічні залежності, що характеризують седимен-
таційну стійкість, при УЗ дії на суспензію протягом 9 хвилин і за відсутності
УЗ дії.
Геотехническая механика"
Таблиця 1 – Висота суспензії Н складного ОРЗЕ в етанолі в залежності від тривалості УЗ
дії Т і часу її фіксації t після завершення УЗ дії
Висота суспензії Н складного ОРЗЕ в етанолі, мм
Ч
ас
У
З
д
ії
Т
,
х
в
Проміжки часу фіксації t від моменту завершення УЗ дії, с
t 1
=
1
0
t 1
=
2
0
t 1
=
3
0
t 1
=
4
0
t 1
=
5
0
t 1
=
6
0
t 1
=
8
0
t 1
=
1
0
0
t 1
=
1
2
0
t 1
=
1
4
0
t 1
=
1
6
0
t 1
=
1
8
0
0
7,0 13,6 17,2 19,8 21,1 21,8 23,2 24,0 25,9 25,5 27,4 30,2
3
5,4 7,7 10,9 16,5 19,9 19,9 20,0 21,0 21,0 21,5 21,7 22,0
6
3,2 6,7 9,5 13,6 18,5 19,7 20,2 20,0 20,1 20,4 20,4 20,5
9
1,9 3,4 4,9 7,5 9,5 12,5 13,4 14,5 14,9 15,5 16,2 16,5
12
2,4 5,8 11,0 13,9 21,6 19,9 21,5 25,6 24,1 24,0 24,0 29,2
15
10,0 11,2 11,6 16,8 21,0 25,4 27,8 27,2 26,8 27,3 28,6 28,9
Выпуск № 81
0
5
10
15
20
25
30
0 3 6 9 12 15
Тривалість УЗ дії T , хв
В
и
со
та
с
у
сп
ен
зі
ї
H
,
м
м
через 180 с
через 160 с
через 140 с
через 120 с
через 100 с
через 80 с
через 60 с
через 50 с
через 40 с
через 30 с
через 20 с
через 10 с
Рис. 2 – Висота суспензії складного ОРЗЕ в етанолі в залежності від тривалості УЗ дії і
проміжків часу її фіксації після завершення УЗ дії
Рис. 3 – Вплив часу УЗ дії і проміжків часу на зміну висоти суспензії УДЧ
складного ОРЗЕ в етанолі
Регресійний аналіз наведених залежностей (рис. 3) та їх аналітичний опис
проводився на основі програмного продукту «Advanced Grapher версії 2.2
trial».
Геотехническая механика"
Пояснення отриманих результатів можна зробити в такий спосіб.
Враховуємо, що гранулометричний склад складного ОРЗЕ у вигляді полі-
ріта у стані постачання (табл. 2), отриманий на растровому електронному мі-
кроскопі (РЕМ) моделі РЕММА 102-02 включає:
а) ультрадисперсні частинки (УДЧ) по вазі 0,25 %; по кількості частинок
96,67 %;
б) останні (частинки більше 20 мкм) по вазі 99,75 %; по кількості частинок
3,33 %.
Таблиця 2 – Фракційний склад матеріалу без обробки УЗ
Ф
р
ак
ц
ій
н
и
й
с
к
л
ад
ч
ас
ти
н
о
к
,
м
к
м
С
ер
ед
н
ій
д
іа
м
ет
р
ч
а-
ст
и
н
о
к
2
∙R
,
м
к
м
В
м
іс
т
в
ід
з
аг
ал
ь
н
о
го
ч
и
сл
а
ч
ас
ти
н
о
к
,
%
К
іл
ь
к
іс
ть
ч
ас
ти
н
о
к
,
ш
т.
Об'єм час-
тинок, мкм
3
3
3
4
RV
Маса час-
тинок, г
В
м
іс
т
ч
ас
ти
н
о
к
в
ід
за
га
л
ь
н
о
ї
в
аг
и
,
%
1,0 ÷ 2,5 1,25 40,75 648 1,0 1,02·10
-9
0,0002
2,5 ÷ 5,0 2,9 33,55 534 12,8 1,28·10
-8
0,0003
5,0 ÷ 10 6,33 16,19 258 132,7 1,33·10
-7
0,0027
10 ÷ 20 12,8 6,18 99 1097,5 1,10·10
-6
0,2210
20 ÷ 30 24,9 2,64 42 8079,4 8,08·10
-6
1,626
30 ÷ 40 – – – – – –
40 ÷ 50 43,17 0,38 6 42104,1 4,21·10
-5
8,472
50 ÷ 60 – – – – – –
60 ÷ 70 65 0,25 4 143720,4 1,44·10
-4
28,918
70 ÷ 80 – – – – – –
80 ÷ 90 83,24 0,06 1 301838,5 3,02·10
-4
60,734
Итого 100,0 4,97·10
-4
100,0
Примітка: маса навішування складного ОРЗЕ обумовлена підкладкою для РЕМ РЕММА
102-02.
По перше, при перемішуванні такої полідисперсної суміші складного
ОРЗЕ в процесі його виготовлення і транспортування із-за відмінностей зна-
чень енергії Фермі дрібних і великих частинок відбувається їх поляризація
[4]. В результаті значна частина негативно заряджених УДЧ притягується до
позитивно заряджених крупніших частинок і розміщуються на поверхні
останніх, утворюючи конгломерати. У процесі УЗ дії відбувається відділення
УДЧ від вказаних конгломератів.
По-друге, при розміщенні полідисперсної суміші складного ОРЗЕ в ета-
нол, як конгломерати його частинок, так і окремі частинки виявляються пок-
ритими мікробульбашками повітря. При цьому, чим дрібніше частинка, тим
менший розмір мікробульбашок повітря вона утримує на своїй поверхні, і тим
більше має бути тривалість УЗ дії для їх розділення [6].
З порівняння даних зміни висоти суспензії Н, яка досліджувалась (табл. 1.
і рис. 2) при відсутності УЗ дії і при його реалізації відповідно протягом 3, 6 і
Выпуск № 81
9 хвилин випливає, що висота суспензії на всіх проміжках часу її фіксації t
монотонно і істотно зменшується. Це наочно свідчить про позитивний вплив
УЗ дії на підвищення седиментаційної стійкості суспензії, яка досліджува-
лась. Зрозуміло, що при УЗ дії з поверхні конгломератів віддаляються УДЧ,
які, завдяки наявності на їх поверхні мікробульбашок повітря, знаходяться в
рідині у зваженому стані. Це обумовлює мінімізацію величини Н, що фіксу-
ється (табл. 1).
Проте, при подальшому збільшенні часу УЗ дії (до 12, 15 хвилин) седиме-
нтаційна стійкість досліджуваної суспензії різко зменшується. Пояснити це
можна тим, що збільшення часу УЗ дії призводить до видалення мікробуль-
башок повітря не лише з відносно великих частинок і конгломератів, але і з
УДЧ, внаслідок чого вони теж випадають в осад. Це обумовлює збільшення
висоти Н, а значить, і зниження седиментаційної стійкості суспензії.
За результатами досліджень можна зробити наступні висновки:
1) розроблена і апробована на конкретному прикладі методика підвищен-
ня седиментаційної стійкості суспензії, яка досліджувалась, може бути поши-
рена на суспензії різних складів і призначень, зокрема, вона може бути кори-
сна при відпрацюванні технології створення високоякісних РЗ полімерних і
лакофарбних покриттів;
2) для суспензії полідисперсної суміші складного ОРЗЕ в етанолі оптима-
льна тривалість УЗ дії при частоті 1,5 МГц дорівнює 9 хвилинам, що забезпе-
чує її найвищу седиментаційну стійкість;
3) вказані дослідження слід продовжити з використанням різноманітних
матриць та широкого спектру частот УЗ дії.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Выбор технологических параметров при создании радиационно-защитных тонкослойных полимерных
покрытий / Булат А.Ф., Іванов В.А., Голов К.С., Зыбайло С.Н., Емельянов Ю.В. // Геотехнічна механіка: Мі-
жвід. зб. наук. праць / Ін-т геотехнічної механіки ім. М. С. Полякова НАН України. – Дніпропетровськ, 2008.
– Вип. 78. – С. 3-13.
2. Вплив розчинників різноманітного хімічного складу на седиментаційну стійкість систем полідисперс-
ний наповнювач – розчинник / Зибайло С.М., Голов К.С., Іванов В.А., Ємельянов Ю.В // Східноєвропейський
журнал передових технологій. – Харків, 2009. – Вип. 4. – С. 53-56.
3. Иванов В. А. Явление аномального изменения интенсивности потока квантов проникающего излуче-
ния моно- и многоэлементными средами (Диплом №57) / Иванов В. А., Катращук Г. К., Конюхов С. Н. и др.
// Научные открытия (научные гипотезы, научные идеи). Справочно-методические материалы. – М. – С.-
Петербург, 2000. – С. 57-58.
4. Булат А. Ф. Феноменологическое обоснование «квантовых ловушек» из полидисперсного радиацион-
но-защитного модификатора в обеспечении аномально высоких радиационно-защитных свойств матричных
материалов / Булат А. Ф., Иванов В. А. / К основам физического взаимодействия // Научные труды. Под на-
уч. редакцией проф. В.А. Ткаченко. – Днепропетровск: МАБЭТ, 2007. – с. 74-89.
5. Дринберг С.А. Растворители для лакокрасочных материалов / Дринберг С.А., Ицко Э.Ф. : Справочное
пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1986. – 208 с.
6. Труэлл Р. Ультразвуковые методы в физике твердого тела / Труэлл Р., Эльбаум Ч., Чик Б. – М.: Мир,
1972. – 423 с.
Рекомендовано до публікації д.т.н. В.П. Надутим 08.07.09
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33608 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T08:28:18Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ворон, Е.А. 2012-05-28T20:25:28Z 2012-05-28T20:25:28Z 2009 Совершенствование технологии рекультивации карьеров при их доработке / Е.А. Ворон // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 81. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33608 622.882.012.3 Розглянуто питання раціонального використання просторів відпрацьованих кар’єрів. Обґрунтовано технологію встановлення бортів кар’єра у неробочий стан зі створенням площадок під об’єкти необхідної ширини. Викладено особливості проведення технології пошарової гірничотехнічної та біологічної рекультивації. The questions of the rational use of warking area of quarries are considered. The technology of setting of sides quarry in non-working position with a creation of grounds for construction the objects of necessary width is explained. The features of technology of layer mine-technical and biological recultivation are expounded. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Совершенствование технологии рекультивации карьеров при их доработке Perfection of technology recultivation of quarries at them completion Article published earlier |
| spellingShingle | Совершенствование технологии рекультивации карьеров при их доработке Ворон, Е.А. |
| title | Совершенствование технологии рекультивации карьеров при их доработке |
| title_alt | Perfection of technology recultivation of quarries at them completion |
| title_full | Совершенствование технологии рекультивации карьеров при их доработке |
| title_fullStr | Совершенствование технологии рекультивации карьеров при их доработке |
| title_full_unstemmed | Совершенствование технологии рекультивации карьеров при их доработке |
| title_short | Совершенствование технологии рекультивации карьеров при их доработке |
| title_sort | совершенствование технологии рекультивации карьеров при их доработке |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33608 |
| work_keys_str_mv | AT voronea soveršenstvovanietehnologiirekulʹtivaciikarʹerovpriihdorabotke AT voronea perfectionoftechnologyrecultivationofquarriesatthemcompletion |