Applied scientific and systemic problems of the related ore-dressing plants interaction in the event of decommissioning the massif that separates their quarries

Purpose. Determining the possible and substantiating expedient alternate design and engineering decisions regarding the stage of spacial union of the adjacent quarries belonging to various owners by mining the rock pillar between the No. 3 quarry of PJSC “ArcelorMittal Kryvyi Rih” and the quarry of PJSC “Southern Mining Factory” with involvement into mining the reserves, extraction of which is possible within the existing mining and land allotments. Methods. It was used an integrated methodological approach, including mining and geological analysis of the rock massif between two adjacent quarries, which is subject to decommissioning; technical-economical analysis of the operational efficiency of the ore-dressing plant when decreasing the ore mine productivity as a result of cleaning-up the deposit; theoretical substabtiation of design and engineering decisions regarding the quarry objects parameters in the specified conditions and with the efficient development of a rock pillar that separates quarries. Findings. The state of the projects and plans for the development of mining operations in the No. 3 quarry of PJSC “ArcelorMittal Kryvyi Rih” and the quarry of PJSC “Southern Mining Factory” has been analyzed, which, in the coming years, indicates their spacial union. It has been revealed that the decommissioning of the rock pillar between the quarries is complicated both spacely and technologically, especially as a result of seismic restrictions, but the proposed solutions and measures simplify and make safe this stage as much as possible. The problem has been defined of reduce in the loading at the dressing plants proportionally to the decline in ore output. The technical-economical calculations substantiate that the corresponding sequential decommissioning the enrichment sections of the ore-dressing plants is expedient at one of the two cooperating ore mining and processing plants. Originality. An integrated approach has been improved regarding the evolution of mining and processing enterprises at the stage when their quarries approach to the maximum depths and final contours by taking into account adjacent ore mines as a single complex dynamic system. The analytical substantiation of drilling and blasting technology of the rocks destruction has been adapted to the specific conditions of decommissioning the pillar adjacent to both quarries. Practical implications. It is distinguished their high level of suitability for implementation and use in the designing of mining operations development in the quarries of PJSC “ArcelorMittal Kryvyi Rih” and PJSC “Southern Mining Factory”.Мета. Визначення можливих і обґрунтування доцільних варіантів проектно-технологічних рішень щодо етапу просторового з’єднання суміжних кар’єрів різних власників на прикладі розробки породного цілика між кар’єром №3 ПрАТ “АрселорМіттал Кривий Ріг” і кар’єром ПрАТ “Південний гірничо-збагачувальний комбінат” з включенням до відпрацювання запасів, виїмка яких є можливою в межах існуючих гірничого та земельного відводів. Методика. Використано комплексний методичний підхід, що включає гірничо-геологічний аналіз породного масиву між двома суміжними кар’єрами, який підлягає ліквідації; техніко-економічний аналіз ефективності експлуатації рудозбагачувальної фабрики при зниженні продуктивності рудника внаслідок доробки родовища; теоретичне обґрунтування проектних і технологічних рішень щодо параметрів об’єктів кар’єру за даних умов та продуктивної розробки розділяючого кар’єри породного цілика. Результати. Проаналізовано стан проектів і планів розвитку гірничих робіт кар’єру №3 ПрАТ “АрселорМіттал Кривий Ріг” і кар’єру ПрАТ “Південний гірничо-збагачувальний комбінат”, що свідчить про їх просторове з’єднання в найближчі роки. Виявлено, що ліквідація породного цілика між кар’єрами ускладнюється як просторово, так і технологічно, особливо внаслідок сейсмічних обмежень, але запропоновані рішення і заходи максимально спрощують й убезпечують даний етап. Встановлена проблема зниження завантаження збагачувальних фабрик пропорційна падінню видобутку руд. Техніко-економічні розрахунки доводять, що відповідне зазначеному послідовне виведення збагачувальних секцій рудозбагачувальних фабрик є доцільним на одному зі взаємодіючих ГЗК. Наукова новизна. Вдосконалено комплексний підхід щодо еволюції гірничо-збагачувальних комбінатів на стадії наближення їх кар’єрів до граничних глибин та кінцевих контурів за рахунок врахування суміжних рудників як єдиної складної динамічної системи. Адаптовано аналітичні обґрунтування технології буро-підривного руйнування скельних порід до конкретних умов ліквідації міжкар’єрного цілика. Практична значимість визначається високим рівнем придатності їх до впровадження та використання в проектуванні розвитку гірничих робіт кар’єрів ПрАТ “АрселорМіттал Кривий Ріг” і ПрАТ “Південний гірничо-збагачувальний комбінат”.Цель. Определение возможных и обоснование целесообразных вариантов проектно-технологических решений относительно этапа пространственного соединения смежных карьеров различных собственников на примере разработки породного целика между карьером №3 ЧАО “АрселорМиттал Кривой Рог” и карьером ЧАО “Южный горно-обогатительный комбинат” с включением в отработку запасов, выемка которых возможна в рамках существующих горного и земельного отводов. Методика. Использован комплексный методический подход, включающий горно-геологический анализ породного массива между двумя смежными карьерами, который подлежит ликвидации; технико-экономический анализ эффективности эксплуатации рудообогатительной фабрики при снижении производительности рудника в результате доработки месторождения; теоретическое обоснование проектных и технологических решений относительно параметров объектов карьера при данных условиях и продуктивной разработки разделяющего карьеры породного целика. Результаты. Проанализировано состояние проектов и планов развития горных работ карьера №3 ЧАО “АрселорМиттал Кривой Рог” и карьера ЧАО “Южный горно-обогатительный комбинат”, что свидетельствует об их пространственном соединении в ближайшие годы. Выявлено, что ликвидация породного целика между карьерами осложняется как пространственно, так и технологически, особенно в результате сейсмических ограничений, но предложенные решения и меры максимально упрощают и защищают данный этап. Установленная проблема снижения загрузки обогатительных фабрик пропорциональна падению добычи руд. Технико-экономические расчеты доказывают, что соответствующее указанному последовательное выведение обогатительных секций рудообогатительных фабрик является целесообразным на одном из взаимодействующих ГОК. Научная новизна. Усовершенствован комплексный подход к эволюции горно-обогатительных комбинатов на стадии приближения их карьеров до предельных глубин и конечных контуров за счет учета смежных рудников как единой сложной динамической системы. Адаптировано аналитические обоснования технологии буровзрывного разрушения скальных пород к конкретным условиям ликвидации междукарьерного целика. Практическая значимость определяется высоким уровнем пригодности их к внедрению и использованию в проектировании развития горных работ карьеров ЧАО “АрселорМиттал Кривой Рог” и ЧАО “Южный горно-обогатительный комбинат”.The authors express their deep gratitude to the Head of the Research and Development Laboratory for quality control of iron ore raw materials, Professor A.A. Azaryan, as well as the staff of the Department of Open Pit Mining at Kryvyi Rih National University for their assistance when implementing the scientific developments and their introduction into production

Методика перерозподілу продуктивності групи кар'єрів, що входять до складу гірничо-збагачувального комбінату

Продуктивністю необхідно керувати, як на рівні окремого кар'єра, так і групи кар'єрів комбінату з метою отримання максимального прибутку. При цьому продуктивність кожного кар'єру, що входить до складу гірничо-збагачувального комбінату слід визначати виходячи з найбільшої ефективності роботи ГЗК. Розроблено методику перерозподілу продуктивності групи кар'єрів, що входять до складу гірничо-збагачувального комбінату, яка враховує взаємозв'язок режиму гірничих робіт і продуктивності по руді при зміні потреби в залізорудній продукції. Запропонована методика дозволяє адаптувати гірничі виробництва, до мінливих умов ринку і при цьому, на відміну від існуючих методик враховує взаємозв'язок режиму гірничих робіт і продуктивності кар'єру по руді. Доведено, що найкращим варіантом продуктивності кар'єрів по руді при плануванні розвитку гірничих робіт Північного ГЗК є варіант, коли Першотравневий кар'єр працює з максимально можливою продуктивністю, а Ганнівський кар'єр забезпечує продуктивність 9 млн. т/рік.Productivity must be managed both at the level of a separate open pit and a group of open pit mines in order to maximize profit. At the same time, the productivity of each open pit that is part of the mining and processing plant should be determined based on the highest efficiency of the mining and processing plant. A method has been developed for rearrangement of the productivity of the open pits group that are part of a mining and processing plant, which takes into account the relationship between the mining mode and ore productivity when the demand for iron ore products changes. Current methodology allows to adjust mining operations to different market terms and, contrary to existing methodologies, this one includes interrelation between mining operation mode and ore extraction productivity. It has been proven that the best option for the ore performance of open pits when planning the development of mining operations at Northern MPP is the option when the Pervomaysky open pit works with the maximum possible productivity, and the Annovsky open pit provides a capacity of 9 million tons/year

Дослідження режиму гірничих робіт, що забезпечують досягнення максимально можливої продуктивності кар'єра по руді

Oreextraction productivity is one of the main parameters of open pit which defines economic figures of any open-cast mining deposit.The article includes study of the following issue: determination of interrelation between operation area width and active mining operation line length in open pit, which ensures normal ore reserve and its impact on ore extraction productivity. The analysis of studies in terms of mine operational capacity and ore reserves ready to be extracted was done. It was shown that the current methods of open pit productivity based on its mining resources determination includes only length of active mining operation line but width of operation area and its impact on length of mining operation line isn’t included.The options of the mining regime ensuring the achievement of the maximum possible and planned productivity of an ore open-pit and its influence on possible solutions for determining and averaging the overburden ratio have been investigated. The fact has been established that when determining the field of mining regime regulation, it is necessary to proceed not only from the angles of highwall slope of the open-pit providing normal mining conditions, but also to take into account the possibility of achieving a given open-pit productivity of ore. It has been proved that in the development of mining operations with a minimum width of the working platform, the open-pit's productivity, based on the supply of reserves ready for excavation, will be significantly lower than the maximum possible value. It was proved that when defining the open pit productivity the length of active mining operation line and width of operation area are to be considered not separately but considering their interrelation. The results of completed studies may be used by design organizations and mining enterprises when defining mine productivity.  Исследованы варианты режима горных работ, обеспечивающие достижение максимально возможной и плановой производительности карьера по руде и их влияние на область возможных решений по определению и усреднению коэффициентов вскрыши. Установлено, что при определении области регулирования режима горных работ необходимо исходить не только из углов откоса рабочих бортов карьера, обеспечивающих  нормальные условия производства горных работ, но и учитывать возможность достижения заданной производительности карьера по руде. Доказано, что при развитии горных работ с минимальной шириной рабочей площадки производительность карьера, исходя из резерва готовых к выемке запасов, будет значительно ниже максимально возможного ее значения. Продуктивність за рудою один з основних параметрів кар'єру, що визначають економічні показники відкритої розробки будь-якого родовища корисних копалин.У статті розглядається питання встановлення взаємозв'язку між шириною робочого майданчика і довжиною активного фронту гірничих робіт в кар'єрі, що забезпечують нормативний запас руди та його вплив на продуктивність по руді. Виконано аналіз досліджень в області визначення виробничої потужності кар'єру і запасів руди готових до виймання. Показано, що існуючі методи визначення продуктивності кар'єру за гірничими можливостями враховують тільки довжину активного фронту гірничих робіт, при цьому ширина робочого майданчика та її вплив на довжину фронту гірничих робіт не враховується. Наведено результати досліджень зміни довжини активного фронту гірничих робіт залежно від збільшення ширини робочої площадки при різних значеннях продуктивності кар'єру за рудою.Досліджено варіанти режиму гірничих робіт, що забезпечують досягнення максимально можливої й планової продуктивності кар'єру за рудою та їх вплив на область можливих рішень з визначення й усереднення коефіцієнтів розкриву. Встановлено, що при визначенні області регулювання режиму гірничих робіт необхідно виходити не тільки з кутів укосу робочих бортів кар'єру, що забезпечують  нормальні умови виробництва гірничих робіт, але й враховувати можливість досягнення заданої продуктивності кар'єру за рудою. Доведено, що при розвитку гірничих робіт з мінімальною шириною робочої площадки продуктивність кар'єру, виходячи з резерву готових до виїмки запасів, буде значно нижче її максимально можливого значення. Обґрунтовано, що при визначенні продуктивності кар'єру за рудою довжина активного фронту гірничих робіт і ширина робочого майданчика повинні враховуватися не відокремлено, а з урахуванням їх взаємозв'язку.Результати виконаних досліджень можуть бути використані проектними організаціями й гірничодобувними підприємствами при визначенні продуктивності кар'єрів

Dominujące uwarunkowania adaptacji kompleksu górniczego w warunkach środowiska dynamicznego

Modern business conditions increasingly clearly demonstrate the dynamism of the surrounding world. Such changes in economic, technological, social and economic factors must be taken into account when planning and designing mining operations. In this article, it is proposed to consider the mining region as an anthropotechnical complex from the standpoint of a systemic approach. Management strategy of an open-pit group was developed and nomograms for practical use are given on its basis. Based on this decomposition approach, an adaptation mechanism is proposed. Its principle is that a set of adaptation tools is adopted for each rank of the anthropotechnical complex. The experience of using these tools in the conditions of the Kryvyi Rih mining region is given, in particular, the use of worked out space for the placement of overburden from other open-pits, the joint placement of enrichment tailings and waste rocks, etc. An approach to distinguishing stages and indicators of adaptation according to the proposed mechanism is proposed.Współczesne uwarunkowania biznesowe coraz wyraźniej pokazują dynamikę otaczającego świata. Takie zmiany czynników ekonomicznych, technologicznych, społecznych i ekonomicznych muszą być brane pod uwagę przy planowaniu i projektowaniu działalności górniczej. W artykule proponuje się potraktowanie rejonu górniczego jako kompleksu antropotechnicznego z punktu widzenia podejścia systemowego. Opracowano strategię zarządzania kopalnią odkrywkową i na jej podstawie podano nomogramy do praktycznego wykorzystania. Na tej podstawie zaproponowano mechanizm adaptacyjny. Jego zasadą jest przyjmowanie zestawu narzędzi adaptacyjnych dla każdej rangi zespołu antropotechnicznego. Podano doświadczenia w stosowaniu tych narzędzi w warunkach górniczych Krzywego Rogu, w szczególności wykorzystanie zagospodarowanej przestrzeni do składowania nadkładu z innych odkrywek, wspólnego składowania odpadów poflotacyjnych i skał płonnych itp. Zaproponowano podejście do wyodrębnienia etapów i wskaźników adaptacji według proponowanego mechanizmu

Justification of the method of determination of the border overburden ratio

The economic efficiency of the enterprise and the length of its operation, the full utilization of mineral reserves and the total cost of operation depend on the selected depth and boundaries of opencast mining. In such conditions of the deposits’ development it is necessary to evaluate the capabilities of the raw material base for the further development of the mining enterprise. The basis for determining of the border overburden ratio is on the condition that the price of manufactured marketable output of the designed enterprise should not exceed the price of the same marketable output in the world market. The realization of this condition is achieved analytically. This takes into account the impact of the rate of return on the final depth of the designed open pit. A new method of determining of the border overburden ratio is developed, which ensures the competitiveness of iron ore concentrate in the world market. The value of the border overburden ratio is developed for the Pershotravnevij open pit of the Northern mining and processing plant, depending on the situation of the iron-containing products’ prices, which ensures the competitiveness of marketable iron-ore output in the domestic and world markets

Environmentally safe technology of drilling waste management

Дисертація присвячена вирішенню науково-практичних завдань щодо комплексного екологічного вирішення проблеми поводження з відходами буріння, а саме буровим шламом, відпрацьованим буровим розчином, аналізу рівня техногенного навантаження в регіонах видобування нафти та газу. Серед багатьох технологічних схем, способів та методів утилізації відходів буріння повністю ефективної та екологічно безпечної технології не існує. Це пояснюється тим, що часто не враховуються геологічні та природно-кліматичні особливості територій та технологічні аспекти проведення робіт. Тому наукове обгрунтування, розроблення та впровадження найбільш оптимальної технологічної схеми утилізації бурових відходів з урахуванням індивідуальних параметрів та особливостей відходів є актуальною проблемою, на розвʼязання якої спрямовані дисертаційні дослідження. Метою роботи є розроблення та впровадження екологічно безпечної технології поводження з буровими відходами, а саме розділення бурового шламу в полі дії відцентрових сил на фази, за допомогою коагулянтів та флокулянтів з подальшим використанням отриманих фаз. Основними завданнями дисертаційних досліджень було аналізування впливу бурових відходів на навколишнє природне середовище та сучасні методи і технології поводження з ними; розроблення методики проведення експерименту та дослідження властивостей бурових відходів; оцінювання екологічної безпеки бурових відходів до та після розділення; встановлення ступеню осушення бурових відходів у центрифузі залежно від типу основи бурового розчину та його реологічних властивостей; обґрунтування інтенсифікації процесу розділення бурового шламу за допомогою додавання коагулянта та флокулянта; проведення математичного моделювання процесу розділення бурового шламу у полі дії відцентрових сил; удосконалення технологічної схеми екологічно безпечної технології утилізації бурових відходів; оцінка збитку за засмічення ґрунтової поверхні буровими відходами та еколого-економічної ефективності розробленої технології. Дисертаційна робота є завершеним дослідженням у науковому напрямку технології захисту навколишнього середовища. Основні положення, розробка та обґрунтування наукової новизни та практичного значення дисертаційної роботи отримано автором самостійно. Основні результати роботи доповідались та опубліковані в матеріалах міжнародних та всеукраїнських конференцій та наукових виданнях. Із метою підвищення рівня екологічної безпеки нафтовидобувних територій та ефективності поводження з буровими відходами одержані такі нові наукові та практичні результати. Вперше розроблено науково-методичні основи хімічної інтенсифікації процесу очищення відпрацьованого бурового розчину з відділенням твердої фази на основі реологічних властивостей бурового розчину, що дозволило підвищити рівень екологічної безпеки досліджуваного процесу. Науково обґрунтовано та експериментально підтверджено залежність ступеня осушення бурового шламу у центрифузі від типу основи бурового розчину, що обумовлено різними реологічними властивостями глинистих матеріалів та вуглеводнів. З метою підвищення рівня екологічної безпеки утилізації окремих фаз бурових відходів встановлено закономірності розподілення хімічних елементів, зокрема важких металів, між рідкою та твердою фазами відпрацьованого бурового розчину та бурового шламу після розділення у центрифузі. Набули подальшого розвитку методичні засади еколого-технічних рішень щодо розділення бурових відходів у відцентровому полі та застосування центрифуг у комплексній схемі поводження з відходами, що дозволило знизити техногенне навантаження на навколишнє природне середовище від нафтовидобувної діяльності. Вдосконалено науково-методичний підхід до розрахунку екологоекономічних збитків від забруднення ґрунтової поверхні буровими відходами, що містять нафтові вуглеводні, на підставі результатів математичного моделювання геофільтрації нафти. Розроблено спосіб поводження з буровими відходами, що передбачає їх розділення у центрифузі чи декантері на рідку і тверду фази з метою роздільної утилізації одержаних фаз. Такий підхід є екологічно безпечним та економічно доцільним, оскільки рідка фаза відповідає нормативним показникам якості для повторного застосування під час приготування бурового розчину, а тверду фазу можна успішно утилізувати хімічним способом, що забезпечує зв'язування важких металів. Удосконалено технологічну схему розділення шламу, зокрема впроваджено одночасне застосування коагулянта та флокулянта з обґрунтуванням оптимальних доз під час підготовки бурового шламу до сепарації. Для максимально ефективного розділення бурових відходів на фази включено в технологічну схему сепарації шламу установку автоматичний блок керування температурою. Використання вертикального осушувача в технологічній схемі значно забезпечує зниження вологості шламу, що дозволяє підвищити ефективність розділення шламу на фази, з подальшим їх використанням як окремого ресурсу. Практична реалізація на базі ТОВ «Укрнафтозапчастина» запропонованих методичних підходів до підвищення ефективності роботи осушувача ОВШ-950 за рахунок застосування хімічної попередньої підготовки бурових відходів та визначення комплексу параметрів для аналізування ступеню екологічної безпеки твердої фази бурового шламу, одержаного на виході із центрифуги. У межах виконання дисертаційних досліджень одержано такі науково обґрунтовані результати. Розроблено методику експерименту, що передбачає дослідження властивостей бурових відходів до та після розділення, зокрема за показниками екологічної безпеки; встановлення закономірностей розділення відходів у центрифузі у разі інтенсифікації процесу хімічним коагулюванням та флокуванням. Запропоновано методи дослідження та показники оцінювання рівня екологічної безпеки бурових відходів до та після розділення. Запропоновано використовувати ступінь осушення твердої фази у центрифузі як показник ефективності інтенсифікації та параметрів робочого режиму осушувача. Розглянуто механізм коагулювання та флокування як методів інтенсифікації осадження зважених частинок та відповідно ефективності розділення шламу на тверду і рідку фази, та ступеня осушення твердої фази шламу. Показано результативність розділення бурових шламів, утворених у результаті буріння свердловин із застосуванням різних основ для бурових розчинів, на центрифузі, та осушення осаду в осушувачі ОВШ-950. Рівень вмісту небезпечних забруднювальних речовин (ферум, нікель, купрум, плюмбум, хром) у зразках бурового шламу до розділення на центрифузі та в одержаній твердій фазі відрізняється, зокрема прослідковується тенденція до концентрування важких металів у твердій фазі, проте їх концентрація знаходиться у межах нормативно допустимих значень. Коефіцієнт екологічної небезпеки твердої фази знаходиться у межах допустимого значення (К < 1), що дозволяє зробити висновок про ступінь екологічної небезпеки твердої фази на рівні прийнятного. Встановлено, що осушувач вертикальний ОВШ-950 забезпечує ступінь осушення бурового шламу залежно від типу бурового розчину, що використовувався, на рівні від 51 % до 82 % для IEP Witer II та глиняно-полімерної основи відповідно. Обґрунтовано взаємозв'язок вищого ступеня осушення для зразків на глиняно-полімерній основі з реологічними властивостями та показником водовіддачі. Встановлено оптимальні дози коагулянта та флокулянта; доведено, що додавання коагулянта алюміній сульфату на рівні 35 % мас. від частки механічних домішок та флокулянта хітозану на рівні 0,4 % мас. з підтриманням кислої реакції середовища (рН на рівні 5–5,5 од.) забезпечує ступінь осушення твердої фази до 95–98 %. Проведено математичне моделювання процесу розділення бурового шламу у полі дії відцентрових сил. Одержано залежності глибини проникнення нафти в ґрунті залежно від параметрів ґрунту, нафти та навколишнього середовища, зокрема визначальним є вологість та пористість ґрунту. Удосконалено технологічну схему екологічно безпечної технології утилізації бурових відходів за рахунок застосування високоефективної центрифуги ОВШ-950 для розділення бурових відходів та інтенсифікації процесу шляхом додавання оптимальних доз коагулянта алюміній сульфату та флокулянта хітозану. Проведено інженерний розрахунок основного обладнання центрифуги ОВШ-950 на основі енергетичних витрат, що дозволяє обґрунтувати доцільність та економічну ефективність її застосування у розробленій технологічній схемі. Оцінено еколого-економічний ефект від впровадження запропонованої технології захисту довкілля за рахунок економії на сплаті екологічного податку та збитку за засмічення ґрунтової поверхні буровими відходами, що становить 2 595,240 тис. грн. Розраховано еколого-економічну ефективність розробленої технології з урахуванням капітальних та поточних витрат на реалізацію проєкту, що складає 328,307 тис. грн.The dissertation is devoted to solving scientific and practical problems of integrated environmental solutions to the problem of drilling waste management, namely drill cuttings, spent drilling mud, analysis of the level of technogenic load in oil and gas production regions. Among the many technological schemes, methods and techniques of drilling waste utilization, there is no fully effective and environmentally safe technology. This is because the geological and climatic features of the territories and technological aspects of the work are often not taken into account. Therefore, the scientific substantiation, development, and implementation of the most optimal technological scheme for the utilization of drilling waste, taking into account individual parameters and characteristics of the waste, is an urgent problem that the dissertation research is aimed at solving. The aim of the work is to develop and implement an environmentally friendly drilling waste management technology, namely the separation of drill cuttings into phases under centrifugal forces using coagulants and flocculants with the subsequent use of the resulting phases. The main objectives of the dissertation research were to analyze the impact of drill cuttings on the environment and modern methods and technologies for their management; to develop a methodology for conducting an experiment and studying the properties of drill cuttings; to assess the environmental safety of drill cuttings before and after separation; to establish the degree of dewatering of drill cuttings in a centrifuge depending on the type of drilling mud base and its rheological properties; substantiation of the intensification of the drill cuttings separation process by adding coagulant and flocculant; mathematical modeling of the drill cuttings separation process in the field of centrifugal forces; improvement of the technological scheme of environmentally safe drill cuttings utilization technology; assessment of damage for soil surface contamination by drill cuttings and environmental and economic efficiency of the developed technology. The thesis is a completed research in the scientific field of environmental protection technology. The main provisions, development and substantiation of the scientific novelty and practical significance of the dissertation were obtained by the author independently. The main results of the work were presented and published in the proceedings of international and national conferences and scientific journals. The following new scientific and practical results were obtained in order to improve the level of environmental safety of oil producing areas and the efficiency of drilling waste management. For the first time, the scientific and methodological bases of chemical intensification of the process of purification of spent drilling mud with the separation of the solid phase based on the rheological properties of the drilling mud were developed, which made it possible to increase the level of environmental safety of the studied process. The dependence of the degree of drill cuttings dewatering in a centrifuge on the type of drilling mud base has been scientifically substantiated and experimentally confirmed, which is due to the different rheological properties of clay materials and hydrocarbons. In order to increase the level of environmental safety of the utilization of certain phases of drilling waste, the regularities of the distribution of chemical elements, in particular heavy metals, between the liquid and solid phases of spent drilling mud and drill cuttings after separation in a centrifuge were established. The methodological foundations of environmental and technical solutions for separation of drilling waste in a centrifugal field and the use of centrifuges in a comprehensive waste management scheme were further developed, which made it possible to reduce the technogenic load on the environment from oil production activities. The scientific and methodological approach to calculating environmental and economic damage from soil surface contamination by drilling waste containing oil hydrocarbons based on the results of mathematical modeling of oil geofiltration was improved. A method of drilling waste management has been developed that involves separating drilling waste into liquid and solid phases in a centrifuge or decanter for separate utilization of the resulting phases. This approach is environmentally safe and economically feasible, since the liquid phase meets the regulatory quality indicators for reuse in the preparation of drilling mud, and the solid phase can be successfully utilized by chemical means that ensures the binding of heavy metals. The technological scheme of sludge separation was improved, in particular, the simultaneous use of coagulant and flocculant was introduced with justification of optimal doses during the preparation of drill cuttings for separation. To ensure the most efficient separation of drilling waste into phases, an automatic temperature control unit was included in the sludge separation process flow chart. The use of a vertical dehumidifier in the technological scheme significantly reduces the sludge moisture content, which allows to increase the efficiency of sludge separation into phases, with their subsequent use as a separate resource. Practical implementation on the basis of Ukrnaftozapchastyna LLC of the proposed methodological approaches to improving the efficiency of the Vertical sludge dryer VSD-950 dryer by applying chemical pretreatment of drilling waste and determining a set of parameters for analyzing the degree of environmental safety of the solid phase of drilling cuttings obtained at the outlet of the centrifuge. As part of the dissertation research, the following scientifically substantiated results were obtained. An experimental methodology has been developed that involves studying the properties of drilling waste before and after separation, in particular, according to environmental safety indicators; establishing the laws of waste separation in a centrifuge in the case of process intensification by chemical coagulation and flocculation. Methods of research and indicators for assessing the level of environmental safety of drilling waste before and after separation are proposed. It is proposed to use the degree of dewatering of the solid phase in the centrifuge as an indicator of the efficiency of intensification and the parameters of the operating mode of the drier. The mechanism of coagulation and flocculation as methods of intensifying the deposition of suspended particles and, accordingly, the efficiency of sludge separation into solid and liquid phases, and the degree of dewatering of the solid phase of the sludge are considered. The paper shows the effectiveness of separation of drill cuttings formed as a result of drilling wells using different bases for drilling fluids on a centrifuge and drying the sludge in the VSD-950 dehumidifier. The level of hazardous pollutants (ferrous, nickel, copper, plumbum, chromium) in the drill cuttings samples before separation by centrifuge and in the resulting solid phase differs, in particular, there is a tendency to concentrate heavy metals in the solid phase, but their concentration is within the limits of regulatory permissible values. The coefficient of environmental hazard of the solid phase is within the permissible value (K < 1), which allows us to conclude that the degree of environmental hazard of the solid phase is acceptable. It has been established that the vertical dehumidifier VSD-950 provides a degree of drilling sludge dewatering depending on the type of drilling mud used at the level of 51 % to 82 % for IEP Witer II and clay-polymer base, respectively. The relationship between the higher degree of dewatering for clay-polymer-based samples and rheological properties and water transfer rate was substantiated. The optimal doses of coagulant and flocculant were determined; it was proved that the addition of coagulant aluminum sulfate at the level of 35 % by weight of the proportion of mechanical impurities and flocculant chitosan at the level of 0.4 % by weight with the maintenance of an acid reaction of the medium (pH at the level of 5–5.5 units) provides a degree of dewatering of the solid phase up to 95–98 %. The mathematical modeling of the process of drill cuttings separation in the field of centrifugal forces is carried out. Dependences of the depth of oil penetration in the soil on the parameters of the soil, oil, and the environment were obtained, in particular, soil moisture and porosity. The technological scheme of environmentally friendly drilling waste utilization technology was improved by using a high-efficiency centrifuge VSD-950 for separation of drilling waste and intensification of the process by adding optimal doses of aluminum sulfate coagulant and chitosan flocculant. An engineering calculation of the main equipment of the VSD-950 centrifuge based on energy consumption was carried out, which allows us to substantiate the feasibility and economic efficiency of its use in the developed technological scheme. The ecological and economic effect of the proposed environmental protection technology implementation due to savings on environmental tax payment and damage for soil contamination with drilling waste, which amounts to 2 595,240 UAH thousand, is estimated. The ecological and economic efficiency of the developed technology is calculated, taking into account the capital and current costs of the project, which amount to 328,307 UAH thousand

Improving the methods for determining the promising boundaries of iron ore open pits

The article considers the determination of the final contours of the open pits. One of the problems of development of iron ore deposits at the present stage of development of opencast mining is described, which consists in the fact that in most open pits their working contours on the surface have reached final position. In these conditions, it is necessary to reevaluate the capabilities of the raw material base for further operation of mining enterprises. The analysis of scientific achievements in the decision of the final definition of the open pits` contours is executed. The well-known principle of determining the boundaries of opencast mining, the principle of which is to determine the boundaries based on a comparison of the allowable cost of ore production with the expected for the designed open pit. On the example of the open pits, which reflect the characteristic features of the development of steep-dipping deposits of Ukraine, the influence of current overburden ratio of the existing open pits on the economic overburden ratio, which serves as the main criterion in determining the boundaries of opencast mining for the designed open pits. A method for determining the boundaries of the open pits has been developed, which provides for the use of the economic overburden ratio of opening as a value not constant but variable over time, and one that depends on the change of current coefficients of opening in open pits-competitors. As a result, the theory in the field of determining the final contours of the open pits is improved. The new method differs from the known ones by taking into account the change in the economic overburden ratio over time, as well as determining the impact of technological indicators of open pits - competitors on the final depth of the designed open pit

Response of oscillatory system “liquid layer-rod” to driving disturbances

This article deals with main characteristics of the oscillating system “central body – liquid” by means of its well-known representation in the form of a pendulum mathematical model. It makes possible to evaluate spread of specified disturbances at the general physical level and to determine the most dangerous frequencies that lead to increased amplitudes of fluid oscillations. We propose equations for single-frequency pendulums, which influence each other by means of resistance forces and added mass. Several examples with different natural frequencies of the body are considered. The calculation results showed that besides natural frequencies of the components, system has two more natural frequencies. So, system actually responds only to disturbances which frequencies are close to the natural frequency of the liquid layer. In this case, amplitudes of liquid and the body sharply increase. This fact indicates that in real technological processes frequency of dominant disturbance should be as far from the first resonant frequency of the liquid as possible. The further experimental and theoretical studies that take into account the influence of the following modes on the dynamic picture of the process are also of interest

Technologies for Environmental Safety Application of Digestate as Biofertilizer

The purpose of the paper is to determine the environmentally safe and economically feasible technology of biofertilizer production from the digestate including dewatering process. Methodological basis is based on the systematic approach to the determination of factors effected on the distribution of nutrients and pollutants between liquidand solid fractions after digestate separation. We studied modern technologies aimed at dewatering the digestateand reduction of its volume, showed their effectiveness. These technologies allow expanding the opportunities forcommercialization of the digestate, increasing the cost of its transportation and application to the soil instead ofcomplex fertilizers, using some valuable products. The results of the study showed that the ecological quality ofthe digestate is the highest as well as co-digested thermally pre-treated feedstock is used for solid-liquid separationin centrifuge with polymer addition as post-treatment approach to the flocculation. In order to increase efficiencyof biofertilizer application the technological scheme of production process of granular fertilizers from digestatewas proposed. Special feature of this scheme is in the use of phosphogypsum binder for the production of organomineral fertilizer that contributes phosphogypsum recycling in the waste management system

Спосіб розділення відходів буріння нафтових свердловин з подальшою утилізацією окремих фракцій

Спосіб розділення відходів буріння нафтових свердловин з подальшою утилізацією окремих фракцій включає збирання відходів буріння, регулювання рН та обробку коагулянтами і флокулянтами, розділення відходів на тверду і рідку фази з наступним використанням рідкої фази та утилізацією твердої фази відходів. При розділенні відходів буріння на фази, рідка фаза розділяється на нафвідтову і водну складові