JUSTIFICATION OF MIXTURE COMPOSITION FOR RECLAMATION OF THE LANDS DISTURBED AS A RESULT OF UNDERGROUND COAL MINING

Underground coal development is accompanied by significant deformations of the earth's surface, changes in the hydrological mode of groundwater and surface water, as well as other negative consequences. Subsidence of the earth's surface leads to the flooding of its settlements, industrial objects, communications, agricultural and forest lands. As a result, there are areas with low productivity, reduced agricultural and aesthetic value. Thus, there is a need to develop the system of reclamation of disturbed lands for their further effective use

RESEARCH OF THE VEGETATIVE COVER OF ABANDONED COAL DUMPS

Abandoned coal dumps have various chemical and mineralogical compositions. Under the influence of internal and external physicochemical processes in combination with climatic and hydrogeological conditions, the chemical composition of the dumps undergoes serious transformations. This can lead to the inhibition of growth and death of plants that grow on the dumps and adjoining areas. Therefore, the control of the state of phytomeliorants growing on waste heaps is an important link to the rehabilitation of the mining territories

Research of possibilities for extraction of secondary resources from mining waste and mineral processing waste

Substantiation of new methods and technologies of processing and enrichment of technogenic wastes and previously formed wastes of mining and metallurgical production [1-5]. The choice of areas of rational use of man-made waste from mining and metallurgical production must be performed on the basis of a comprehensive study of raw materials, as well as the analysis of potential consumers in the region of the producer

Оцінка екологічної ефективності відкритої розробки нерудних родовищ корисних копалин

The object of research is the environmental safety of the functioning of mining enterprises. One of the most problematic places there are significant differences in the mining and geological conditions and geometrical parameters of the quarries, the type and technical condition of the mining and transportation equipment used in mining enterprises, as well as the need to refine reserves in a reduced sanitary protection zone. Changes in the procedure for assessing the environmental impact of a planned activity by mining enterprises should include the development and implementation of additional technological solutions that will help reduce pollution in the adjacent territories. Therefore, there is a need to develop standardized approaches, the use of which will allow analyzing the technological processes of mining enterprises and be more dangerous from an environmental point of view, where significant amounts of pollutant emissions are generated.In the course of the study, three typical technological schemes for the development of deposits of rocky building materials, differing in productivity and emissions of pollutants to adjacent territories, have been analyzed. It has been established that the use of belt conveyors allows reducing the zone of influence of an enterprise on the ecological state of adjacent territories and minimizing the environmental risks of the functioning of mining enterprises.For the localization of emissions of pollutants in the mining enterprise, it is reasonable to place mobile and portative crushing and screening plants in a quarry directly in the faces or at work sites. This will reduce environmental pollution levels and increase the comfort of living in the mining regions.Thanks to the use of modern research methods, methods of cartographic modeling and scientific forecasting and the use of computer programs, optimal environmental-friendly field development technologies have been developed. Their use will reduce emissions of pollutants outside the sanitary protection zone and improve the environmental image of the mining enterprise. Such approaches will contribute to the successful passage of the environmental audit of mining enterprises, obtaining international environmental certificates and the development of new markets for products.Объектом исследования является экологическая безопасность функционирования горных предприятий. Одним из самых проблемных мест являются значительные различия горно-геологических условий и геометрических параметров карьеров, тип и техническое состояние горно-транспортного оборудования, применяемого на горных предприятиях, а также потребность доработки запасов в условиях уменьшенной санитарно-защитной зоны. Изменения процедуры оценки воздействия на окружающую среду планируемой деятельности горными предприятиями должны предусматривать разработку и внедрение дополнительных технологических решений, которые будут способствовать уменьшению загрязнения прилегающих территорий. Поэтому возникает необходимость в разработке унифицированных подходов, использование которых позволит анализировать технологические процессы горных предприятий и выявлять более опасные с экологической точки зрения, на которых образуются значительные объемы выбросов загрязняющих веществ.В ходе исследования проанализированы три типовые технологические схемы разработки месторождений скальных строительных материалов, отличающихся производительностью производства и объемами выбросов загрязняющих веществ на прилегающие территории. Установлено, что использование ленточных конвейеров позволяет уменьшить зону влияния предприятия на экологическое состояние прилегающих территорий и минимизировать экологические риски функционирования горных предприятий.Для локализации выбросов загрязняющих веществ на территории горного предприятия обоснованно схемы размещения мобильных и передвижных дробильно-сортировочных установок в карьере непосредственно в забоях или на рабочих площадках. Это позволит уменьшить уровни загрязнения окружающей среды и повысить комфортность проживания населения на территории горнопромышленных регионов.Благодаря применению современных методов исследования, методов картографического моделирования, научного прогнозирования и использованию компьютерных программ разработаны оптимальные экологобезопасные технологии разработки месторождений. Их применение позволит уменьшить объемы выбросов загрязняющих веществ за пределы санитарно-защитной зоны и улучшить экологический имидж горного предприятия. Такие подходы будут способствовать удачному прохождению экологического аудита горных предприятий, получению международных экологических сертификатов и освоению новых рынков сбыта продукции.Об’єктом дослідження є екологічна безпека функціонування гірничих підприємств. Одним з найбільш проблемних місць є значні відмінності гірничо-геологічних умов та геометричних параметрів кар’єрів, тип та технічний стан гірничо-транспортного обладнання, що застосовується на гірничих підприємствах, а також потреба доробки запасів в умовах зменшеної санітарно-захисної зони. Зміни процедури оцінки впливу на довкілля планованої діяльності гірничими підприємствами повинні передбачати розробку та впровадження додаткових технологічних рішень, що сприятимуть зменшенню забруднення прилеглих територій. Тому виникає необхідність в розробці уніфікованих підходів, використання яких дозволить аналізувати технологічні процеси гірничих підприємств та виявляти більш небезпечні з екологічної точки зору, на яких утворюються значні обсяги викидів забруднюючих речовин.В ході дослідження проаналізовано три типові технологічні схеми розробки родовищ скельних будівельних матеріалів, що відрізняються продуктивністю виробництва та обсягами викидів забруднюючих речовин на прилеглі території. Встановлено, що використання стрічкових конвеєрів дозволяє зменшити зону впливу підприємства на екологічний стан прилеглих територій та мінімізувати екологічні ризики функціонування гірничих підприємств.Для локалізації викидів забруднюючих речовин на території гірничого підприємства обґрунтовано схеми розміщення мобільних і пересувних дробильно-сортувальних установок в кар’єрі безпосередньо у вибоях або на робочих площадках. Це дозволить зменшити рівні забруднення навколишнього середовища та підвищити комфортність проживання населення на території гірничопромислових регіонів.Завдяки застосуванню сучасних методів дослідження, методів картографічного моделювання і наукового прогнозування та використання комп’ютерних програм розроблено оптимальні екологобезпечні технології розробки родовищ. Їх застосовування дозволить зменшити обсяги викидів забруднюючих речовин за межі санітарно-захисної зони та покращить екологічний імідж гірничого підприємства. Такі підходи сприятимуть вдалому проходженню екологічного аудиту гірничих підприємств, отриманню міжнародних екологічних сертифікатів та освоєнню нових ринків збуту продукції

Оцінка екологічної ефективності відкритої розробки нерудних родовищ корисних копалин

The object of research is the environmental safety of the functioning of mining enterprises. One of the most problematic places there are significant differences in the mining and geological conditions and geometrical parameters of the quarries, the type and technical condition of the mining and transportation equipment used in mining enterprises, as well as the need to refine reserves in a reduced sanitary protection zone. Changes in the procedure for assessing the environmental impact of a planned activity by mining enterprises should include the development and implementation of additional technological solutions that will help reduce pollution in the adjacent territories. Therefore, there is a need to develop standardized approaches, the use of which will allow analyzing the technological processes of mining enterprises and be more dangerous from an environmental point of view, where significant amounts of pollutant emissions are generated.In the course of the study, three typical technological schemes for the development of deposits of rocky building materials, differing in productivity and emissions of pollutants to adjacent territories, have been analyzed. It has been established that the use of belt conveyors allows reducing the zone of influence of an enterprise on the ecological state of adjacent territories and minimizing the environmental risks of the functioning of mining enterprises.For the localization of emissions of pollutants in the mining enterprise, it is reasonable to place mobile and portative crushing and screening plants in a quarry directly in the faces or at work sites. This will reduce environmental pollution levels and increase the comfort of living in the mining regions.Thanks to the use of modern research methods, methods of cartographic modeling and scientific forecasting and the use of computer programs, optimal environmental-friendly field development technologies have been developed. Their use will reduce emissions of pollutants outside the sanitary protection zone and improve the environmental image of the mining enterprise. Such approaches will contribute to the successful passage of the environmental audit of mining enterprises, obtaining international environmental certificates and the development of new markets for products.Объектом исследования является экологическая безопасность функционирования горных предприятий. Одним из самых проблемных мест являются значительные различия горно-геологических условий и геометрических параметров карьеров, тип и техническое состояние горно-транспортного оборудования, применяемого на горных предприятиях, а также потребность доработки запасов в условиях уменьшенной санитарно-защитной зоны. Изменения процедуры оценки воздействия на окружающую среду планируемой деятельности горными предприятиями должны предусматривать разработку и внедрение дополнительных технологических решений, которые будут способствовать уменьшению загрязнения прилегающих территорий. Поэтому возникает необходимость в разработке унифицированных подходов, использование которых позволит анализировать технологические процессы горных предприятий и выявлять более опасные с экологической точки зрения, на которых образуются значительные объемы выбросов загрязняющих веществ.В ходе исследования проанализированы три типовые технологические схемы разработки месторождений скальных строительных материалов, отличающихся производительностью производства и объемами выбросов загрязняющих веществ на прилегающие территории. Установлено, что использование ленточных конвейеров позволяет уменьшить зону влияния предприятия на экологическое состояние прилегающих территорий и минимизировать экологические риски функционирования горных предприятий.Для локализации выбросов загрязняющих веществ на территории горного предприятия обоснованно схемы размещения мобильных и передвижных дробильно-сортировочных установок в карьере непосредственно в забоях или на рабочих площадках. Это позволит уменьшить уровни загрязнения окружающей среды и повысить комфортность проживания населения на территории горнопромышленных регионов.Благодаря применению современных методов исследования, методов картографического моделирования, научного прогнозирования и использованию компьютерных программ разработаны оптимальные экологобезопасные технологии разработки месторождений. Их применение позволит уменьшить объемы выбросов загрязняющих веществ за пределы санитарно-защитной зоны и улучшить экологический имидж горного предприятия. Такие подходы будут способствовать удачному прохождению экологического аудита горных предприятий, получению международных экологических сертификатов и освоению новых рынков сбыта продукции.Об’єктом дослідження є екологічна безпека функціонування гірничих підприємств. Одним з найбільш проблемних місць є значні відмінності гірничо-геологічних умов та геометричних параметрів кар’єрів, тип та технічний стан гірничо-транспортного обладнання, що застосовується на гірничих підприємствах, а також потреба доробки запасів в умовах зменшеної санітарно-захисної зони. Зміни процедури оцінки впливу на довкілля планованої діяльності гірничими підприємствами повинні передбачати розробку та впровадження додаткових технологічних рішень, що сприятимуть зменшенню забруднення прилеглих територій. Тому виникає необхідність в розробці уніфікованих підходів, використання яких дозволить аналізувати технологічні процеси гірничих підприємств та виявляти більш небезпечні з екологічної точки зору, на яких утворюються значні обсяги викидів забруднюючих речовин.В ході дослідження проаналізовано три типові технологічні схеми розробки родовищ скельних будівельних матеріалів, що відрізняються продуктивністю виробництва та обсягами викидів забруднюючих речовин на прилеглі території. Встановлено, що використання стрічкових конвеєрів дозволяє зменшити зону впливу підприємства на екологічний стан прилеглих територій та мінімізувати екологічні ризики функціонування гірничих підприємств.Для локалізації викидів забруднюючих речовин на території гірничого підприємства обґрунтовано схеми розміщення мобільних і пересувних дробильно-сортувальних установок в кар’єрі безпосередньо у вибоях або на робочих площадках. Це дозволить зменшити рівні забруднення навколишнього середовища та підвищити комфортність проживання населення на території гірничопромислових регіонів.Завдяки застосуванню сучасних методів дослідження, методів картографічного моделювання і наукового прогнозування та використання комп’ютерних програм розроблено оптимальні екологобезпечні технології розробки родовищ. Їх застосовування дозволить зменшити обсяги викидів забруднюючих речовин за межі санітарно-захисної зони та покращить екологічний імідж гірничого підприємства. Такі підходи сприятимуть вдалому проходженню екологічного аудиту гірничих підприємств, отриманню міжнародних екологічних сертифікатів та освоєнню нових ринків збуту продукції

Development of recommendations for the selection of mechanization means for the liquidation of emission funnel generated as a result of the explosion of projectles and rockets

The object of research is the mechanization of the process of eliminating emission funnels on the earth's surface, formed as a result of explosions of shells and rockets. The problem being solved in the work is related to the military operations on the territory of Ukraine, because of which thousands of hectares of land appeared, disturbed as a result of explosions of shells and missiles, excluding their further effective use without restoration. The first step in the restoration of such lands is backfilling by means of mechanization, however, due to the different sizes of the formed emission funnels, there is no universal equipment for achieving the set goals. In the course of the work, the main types of disturbances of the earth's surface, formed as a result of the explosion of shells, represented by emission funnels in open areas, were determined. It has been established that the number of disturbed soil layers as a result of the formation of a funnel depends on its depth. Efficient methods of mechanization of backfilling of emission funnels in accordance with their parameters are proposed. Schemes of five main types of emission funnels are presented, taking into account the number of soil layers disturbed as a result of the explosion, which make it possible to determine the sequence of restoration of disturbed areas of the earth's surface. It has been established that the dependence of the volume of emission funnels on their depth is a power law, while the angle of inclination of the slopes also has a significant effect on the value of the funnel volume. It has been determined that with an increase in the funnel depth from 1 to 10 m, its volume increases from 350 to 450 times depending on the funnel slope angle, and an increase in the funnel slope angle by 28 % from 35° to 45° leads to an increase in its volume by 95 %, and the area by 98 %. The recommendations developed in the work on the choice of mechanization means for the elimination of emission funnels formed as a result of explosions of shells and rockets, depending on the depth of the funnel, can be used in practice. The established dependences of the required time for backfilling the emission funnels on their depth can be used for a preliminary assessment of the cost of restoration work, depending on the chosen means of mechanization and the volume of emission funnels

Substantiation of resource-saving technology when mining the deposits for the production of crushed-stone products

Purpose. Scientific substantiation of the expedient depth of mining the non-metallic deposits of rocky minerals on the basis of mathematical and statistical methods, which will ensure resource-saving and rational use of natural resources. Methods. To solve the purpose set, the following methods are used: graphical-analytical – when optimizing the maximum depth of mining the deposits of building materials, and the method of mathematical modeling – for determining the maximum depth of mining the non-metallic deposits with internal dumping. By means of statistical processing according to systematized types of deposits, the patterns of a change in the maximum depth of mining the basic deposits, depending on the main parameters of the quarry field, have been studied. Findings. A new methodology, which is distinguished by taking into account in-pit dumping, has been developed for calculating the maximum depth of granite quarries, which most of all influences the efficiency of mining operations and the value of economic indicators while ensuring the maximum economic effect with the achievement of a rational maximum depth of mining the deposit. A new, theoretically substantiated methodology has been created for determining the maximum depth of mining the mineral deposits for the production of crushed-stone products while providing the resource- and land-saving during the quarry operation. Originality. For the first time for these deposits, the dependence of their maximum mining depth on the main parameters of the quarry field and the place of internal dumping of overburden rocks has been determined. This has become a determining factor in the appropriate mining of deep non-metallic deposits of building materials with internal dumping, which provides a minimal land disturbance. Practical implications. The research results have been tested and implemented in working projects for mining the Liubymivske, Chaplynske, Pervomaiske, Mykytivske, Trykratske and Novoukrainske granite deposits; as a result of additional mining of mineral reserves, their additional increment in the volume from 1 to 48 million m3 is possible, which will ensure 5-40 years of sustainable operation of the mining enterprise.Мета. Наукове обґрунтування доцільної глибини розробки нерудних родовищ скельних корисних копалин на основі математичних і статистичних методів, що забезпечить ресурсозбереження та раціональне використання природних ресурсів. Методика. Для вирішення поставленої мети використані наступні методи: графо-аналітичний – при оптимізації максимальної глибини розробки родовищ будівельних матеріалів, а також метод математичного моделювання – для визначення максимальної глибини розробки нерудних родовищ із внутрішнім відвалоутворенням. Дослідження закономірностей зміни максимальної глибини розробки базових родовищ від головних параметрів кар’єрного поля виконано шляхом статистичної обробки за систематизованими типами родовищ. Результати. Розроблена нова методика розрахунку граничної глибини гранітних кар’єрів, що відрізняється врахуванням внутрішньокар’єрного відвалоутворення, яке найбільше впливає на ефективність ведення гірничих робіт і величину економічних показників при забезпеченні максимального економічного ефекту з досягненням раціональної граничної глибини відпрацювання покладу. Створено нову, теоретично обґрунтовану, методику визначення граничної глибини розробки родовищ мінеральної сировини для виробництва щебеневої продукції із забезпеченням ресурсо- та землезбереження в процесі експлуатації карєрів. Наукова новизна. Вперше для зазначених родовищ встановлена залежність їхньої граничної глибини відпрацювання від головних параметрів кар’єрного поля та місця формування внутрішнього відвала розкривних порід, що стало визначальним фактором доцільної розробки глибоких нерудних родовищ будівельних матеріалів із внутрішнім відвалоутворенням при мінімальному порушенні земель. Практична значимість. Результати досліджень апробовані та впроваджені у робочих проектах розробки Любимівського, Чаплинського, Первомайського, Микитівського, Трикратського та Новоукраїнського родовищ гранітів; в результаті дорозвідки запасів корисної копалини можливе їх додаткове прирощення у обсязі від 1 до 48 млн м3, що забезпечить 5-40 років сталого функціонування гірничодобувного підприємства.Цель. Научное обоснование целесообразной глубины разработки нерудных месторождений скальных полезных ископаемых на основе математических и статистических методов, что обеспечит ресурсосбережение и рациональное использование природных ресурсов. Методика. Для решения поставленной цели использованы следующие методы: графо-аналитический – при оптимизации максимальной глубины разработки месторождений строительных материалов, а также метод математического моделирования – для определения максимальной глубины разработки нерудных месторождений с внутренним отвалообразованием. Исследование закономерностей изменения максимальной глубины разработки базовых месторождений от основных параметров карьерного поля выполнено путем статистической обработки по систематизированным типам месторождений. Результаты. Разработана новая методика расчета предельной глубины гранитных карьеров, отличающаяся учетом внутрикарьерного отвалообразования, которое больше всего влияет на эффективность ведения горных работ и величину экономических показателей при обеспечении максимального экономического эффекта с достижением рациональной предельной глубины отработки месторождения. Создана новая, теоретически обоснованная, методика определения предельной глубины разработки месторождений минерального сырья для производства щебеночной продукции с обеспечением ресурсо- и землесбережения в процессе эксплуатации карьеров. Научная новизна. Впервые для указанных месторождений установлена зависимость их предельной глубины отработки от главных параметров карьерного поля и места формирования внутреннего отвала вскрышных пород, что стало определяющим фактором целесообразной разработки глубоких нерудных месторождений строительных материалов с внутренним отвалообразованием при минимальном нарушении земель. Практическая значимость. Результаты исследований апробированы и внедрены в рабочих проектах разработки Любимовского, Чаплинского, Первомайского, Никитовского, Трикратского и Новоукраинского месторождений гранитов; в результате дораз-ведки запасов полезного ископаемого возможно их дополнительное приращение в объеме от 1 до 48 млн м3, что обеспечит 5-40 лет устойчивого функционирования горнодобывающего предприятия.This research is performed within the framework of the working projects development for operating enterprises of Ukraine, developed on economic contract topics, completed by the Institute for the Design of Mining Enterprises of the Dnipro Polytechnic National Technical University: #110054 “Addendum to the working project of mining the Liubymivske granite deposit: mining out of incremental reserves”, #110011 “Adjustment of the working project of mining the Sofiivske deposit: The project for reconstruction of mining the Sofiiеvka crushed-stone quarry” and #71302/1 “Addendum to the working project of mining the Mykytivka granite deposit: Mining out of incremental reserves”, as well as within the framework of performing the research work on state budget topics of the Ministry of Education and Science of Ukraine “Substantiation of the latest technological solutions for mining the mineral deposits in the context of sustainable development of mining regions” (Number of State Registration #0120U102078)

Розробка методологічних підходів до екологічної оцінки наслідків впливу техногенних масивів на об’єкти навколишнього середовища

Man-made wastes generated as a result of development of mineral deposits negatively affect the components of the environment and the health of the population, therefore the object of research is environmental safety of the functioning of mining enterprises.To analyze the impact of man-made massifs on the environment, the Leopold matrix is used, which is formed for a typical bulk man-made massifs (rock dump and sludge depository) at various stages of their life cycle. For the complex multifactorial evaluation of the consequences of the influence of rock dumps and sludge depositories on the components of the environment, Harrington's logistic function is used.Environmental consequences of waste disposal of mining enterprises in rock dumps are investigated. The most dangerous types of impact on the components of the environment during the operation of rock dumps are geomechanical changes in the relief, pollution of aquifers and the atmosphere. The total impact on environmental objects during the exploitation of man-made massifs in the form of rock dumps is estimated at 115 points, and after completion of their operation, significantly less - in 66 points.An evaluation of environmental condition of the areas adjacent to the sludge depositories of waste from mining and processing of minerals is made. The greatest danger to the components of the environment during the operation of sludge depositories is the contamination of aquifers and anthropogenic eutrophication of surface water bodies. The total impact on environmental objects during operation of slurry storage is estimated at 107 points, and after their operation – 98 points.A methodological approach to the environmental evaluation of mining sites is developed, which includes the following stages:– collection, processing and systematization of information on volumes and component composition of waste;– compilation of checklists of environmental consequences of waste disposal at various stages of the life cycle of man-made massifs;– environmental evaluation of danger levels of man-made massifs;– identification of environmental components that are most affected by waste sites;– development of environmental decisions and effectiveness evaluation of their implementation.The implementation of the proposed methodology will make it possible to comprehensively evaluate the environmental risks of certain technological links of mining enterprises, and develop ways to minimize them. This will reduce the levels of environmental pollution and increase the comfort of living in the mining regions.Приведены методологические подходы к комплексной экологической оценке последствий размещения горнопромышленных отходов на земной поверхности. Проанализировано влияние техногенных массивов, которые образовались в результате накопления горных отходов на состояние почв, атмосферного воздуха, водных объектов и биоты с применением полуколичественных (бальных) методов и матричной оценки воздействий. Приведены основные этапы оценки воздействия техногенных отходов на компоненты окружающей среды.Приведено методологічні підходи до комплексної екологічної оцінки наслідків розміщення гірничопромислових відходів на земній поверхні. Проаналізовано вплив техногенних масивів, що утворились внаслідок накопичення гірничих відходів на стан ґрунтів, атмосферного повітря, водних об’єктів та біоту із застосуванням напівкількісних (бальних) методів і матричної оцінки впливів. Наведені основні етапи оцінки впливу техногенних відходів на компоненти довкілля.

Methodology of researching the process of obtaining composite fuel from coal processing waste

In solving the problem of developing coal preparation wastes in the production of composite fuels, such as coal sludge and braize, reliable knowledge about various physical and mechanical characteristics of waste is important [1-5], since they are the initial calculated values for equipment design [6-10]. To study the process of electrokinetic agglomeration and the choice of optimal parameters, a complex technique is required, including the determination of: physical, mechanical and chemical properties of the initial coal sludge, ways of influencing the production mode of compositions by bringing the state of the initial material to its required parameters (preparation and influence on physical and chemical properties)

Ecological aspects of managing the stressed- deformed state of the mountain massif during the development of multiple coal layers

The ecological consequences of long-term development of coal deposits for the components of the environment, buildings, communications and infrastructure facilities have been analysed. The stress-deformed state of the rock massif around the preparatory working in the development of multiple coal layers is determined. The parameters of the development of the contiguous layers in the conditions of the mines of the Lviv-Volyn Coal Basin are substantiated. The complex of nature protection measures allowing to reduce the negative consequences of disturbance of the earth's surface in the development of multiple coal layers is substantiated