Команда талантливых исследователей из Горного института НИТУ «МИСиС» представила передовую разработку для восстановления отработанных шахтных пространств. Инновационный материал не только предотвращает возможные техногенные катастрофы при подземных работах, но и существенно снижает негативное воздействие на экологию. Внедрение промышленных отходов в состав закладочного материала позволяет сократить затраты на его производство на 80-90%, а общую стоимость восстановительных работ — до 50%. Результаты этого прорывного исследования получили признание в авторитетном международном издании Minerals.
Проблема безопасности шахт остается актуальной в горнодобывающей отрасли. История знает немало случаев серьезных аварий, вызванных просчетами при проектировании или эксплуатации. Такие инциденты происходили на рудниках Сильвинит и Уралкалий в Прикамье, где наблюдались обрушения и затопления. Подобные ситуации возникали на якутском руднике «Мир», а сейсмические явления фиксировались на «Умбозеро» в Мурманской области. Эти происшествия привели к значительным потерям месторождений.
С углублением разработок возрастает количество извлекаемой пустой породы, а снижение качества добываемой руды ведет к росту промышленных отходов. Хранилища этих материалов занимают обширные территории, а пылевые частицы, разносимые ветром, негативно влияют на плодородие почв в радиусе 50 километров.
Мировая практика демонстрирует, что более трети подземных рудников успешно применяют технологию заполнения выработанных пространств. Этот метод позволяет эффективно контролировать горное давление, повышает уровень безопасности, дает возможность комбинировать подземную и открытую добычу, ускоряя процесс извлечения руды.
Основа технологии заключается в заполнении пустот специальными материалами для восстановления первоначальной структуры горного массива. Ключевой вопрос — поиск оптимального наполнителя, обеспечивающего необходимую прочность при экономической эффективности.
Научная группа Горного института создала революционный композитный материал для заполнения шахтных пустот. Замещение традиционных компонентов (цемента, песка, гравия) промышленными отходами значительно снижает себестоимость, одновременно решая проблему утилизации техногенных отходов.
«Наша инновация основана на преобразовании структуры промышленных отходов горнодобывающей и металлургической отраслей. Формирование новых кристаллических структур позволило существенно усилить прочностные характеристики закладочного массива», — поясняет Чейнеш Конгар-Сюрюн, магистрант Горного института НИТУ «МИСиС».
В процессе разработки использовался механический дезинтегратор для измельчения различных промышленных отходов: пустой породы, некондиционной руды, отходов обогащения и металлургических шлаков. После измельчения компоненты смешиваются и увлажняются.
Лабораторные исследования подтвердили, что механическая активация компонентов — наиболее эффективный и экономичный способ модификации свойств материала. Помимо улучшения прочности и однородности, этот процесс повышает текучесть смеси, упрощая ее транспортировку.
Исследователи отмечают важность вторичного использования промышленных отходов для устойчивого развития горнодобывающих регионов.
«На земной поверхности накоплен триллион тонн твердых отходов горной и металлургической промышленности, и их объем стремительно растет. Наша технология предлагает эффективное решение проблемы утилизации, размещая отходы в выработанных пространствах. Это не только сохраняет природный ландшафт, но и существенно снижает затраты на производство закладочной смеси и проведение восстановительных работ», — комментирует профессор Ярослав Рыбак из Вроцлавского политехнического университета.
Исследования продолжаются в направлении извлечения остаточных металлов и солей из перерабатываемой породы, что сделает технологию еще более экономически привлекательной.
Информация предоставлена пресс-службой НИТУ «МИСиС»
Источник: scientificrussia.ru
