Науковий вісник НГУ

Обґрунтування безпечних параметрів рекреаційних зон при рекультивації обводнених вироблених просторів кар’єрів

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №5 2024

Останнє оновлення: 29 жовтня 2024

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1048

Authors:

О. В. Ложніков*, orcid.org/0000-0003-1231-0295, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В. О. Адамова, orcid.org/0009-0000-7802-5193, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

М. М. Сливенко, orcid.org/0009-0002-6849-0854, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2024, (5): 085 - 092

https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-5/085

Abstract:

Мета. Визначити безпечні параметри рекреаційних зон, що створюються у виробленому просторі кар’єру, з урахуванням фізико-механічних властивостей відвальних порід в обводненому стані.

Методика. Для визначення впливу рівня обводнення виробленого простору кар’єру на стійкість насипу з різних типів гірничих порід при створенні рекреаційної зони під час рекультиваційних робіт використовується спрощений метод Бішопа (Bishop Simplified Method).

Результати. Встановлені безпечні параметри рекреаційних зон при їх спорудженні в обводненому виробленому просторі кар’єру з урахуванням фізико-механічних властивостей насипів з піску, суглинків і подрібнених скельних порід шляхом визначенням стійкості їх укосів. Отримані результати необхідні для виконання проєктних робіт із розробки технологічних схем рекультивації вироблених просторів кар’єрів під рекреаційний напрям постмайнінгу.

Наукова новизна. Встановлена залежність висоти формування щебеневого насипу від стійкого кута нахилу обводненого укосу, яка дозволила визначити, що зі збільшенням висоти насипу з 20 до 80 м безпечний кут укосу зменшиться з 46 до 26°. Визначено, що найменший показник FOS складає 0,57 при використанні піщаних порід за висоти насипу 80 м при обводненості 40 %. Встановлено, що при частковому підтоплені гірничого масиву на 45–50 % для піщаних, суглинистих і скельних порід відбувається значне зниження коефіцієнту запасу стійкості в 1,4–1,5 разів на відміну від відсутності води або повного затоплення, що підтверджує негативний вплив саме часткового обводнення насипів і зниження стійкості їх укосів.

Практична значимість. Визначено, що при формуванні насипу висотою 20 м із суглинистих порід об’єм рекультиваційних робіт буде в 1,34 рази менше в порівнянні з піщаними породами, але в 1,02 рази більшим у порівнянні зі скельними породами. При зростанні висоти насипу до 80 м, об’єм рекультиваційних робіт при заміні суглинків на піски збільшиться до 1,87 і до 1,12 разів – при використанні щебеню. Однак, з урахуванням ринкової вартості матеріалів, при застосуванні суглинків вартість спорудження зменшиться у 2,5 рази в порівнянні з піщаними породами і 3,2 рази – зі скельними, при висоті насипу 20 м. При зростанні висоти насипу до 80 м вартість матеріалів зросте у 3,5 і 3,8 разів при заміні суглинистих порід на піщані або щебеневі, відповідно.

Ключові слова: кар’єр, рекультивація, рекреаційна зона, фізико-механічні властивості порід, обводнений простір

References.

1. Gumenik, I., Lozhnikov, O., & Maevskiy, A. (2012). Methodological principles of negative opencast mining influence increasing due to steady development. Geomechanical processes during underground mining. Proceedings of the school of underground mining. Dnipropetrovsk/Yalta, Ukraine, September 24-28, (pp. 45-51). Taylor & Francis Group, London, UK. https://doi.org/10.1201/b13157-10.

2. Gumenik, I., & Lozhnikov, O. (2015). Current condition of damaged lands by surface mining in Ukraine and its influence on environment. New developments in mining engineering. Theoretical and practical solution of mineral resources mining, (pp. 39-145). Taylor & Francis Group, London, UK. https://doi.org/10.1201/b19901-25.

3. Inthavongsa, I., Drebenstedt, C., Bongaerts, J., & Sontamino, P. (2016). Real options decision framework: Strategic operating policies for open pit mine planning. Resources Policy, 47, 142-153. https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2016.01.009.

4. Sobko, B., Haidin, A., Lozhnikov, O., & Jarosz, J. (2019). Method for calculating the groundwater inflow into pit when mining the placer deposits by dredger. E3S Web of Conferences, 123, 01025. EDP Sciences. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912301025.

5. Kalybekov, T., Sandibekov, M., Rysbekov, K., & Zhakypbek, Y. (2019). Substantiation of ways to reclaim the space of the previously mined-out quarries for the recreational purposes. E3S Web of Conferences, 123, 01004. EDP Sciences. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912301004.

6. Kirilov, I., & Banov, M. (2016). Reclamation of lands disturbed by mining activities in Bulgaria, 339-345. https://doi.org/10.15547/ast.2016.04.066.

7. Lima, A. T., Mitchell, K., O’Connell, D. W., Verhoeven, J., & Van Cappellen, P. (2016). The legacy of surface mining: Remediation, restoration, reclamation and rehabilitation. Environmental Science & Policy, 66, 227-233. https://doi.org/10.1016/j.envsci.2016.07.011.

8. Talento, K., Amado, M., & Kullberg, J. C. (2020). Quarries: From abandoned to renewed places. Land, 9(5), 136. https://doi.org/10.3390/land9050136.

9. Vosloo, P. (2018). Post-industrial urban quarries as places of recreation and the new wilderness–a South African perspective. Town and Regional Planning, 72, 43-57. https://doi.org/10.18820/2415-0495/trp72i1.4.

10. Yacoub, A. J. (2012). Integrated quarry rehabilitation strategy for sustainable renaturation in Lebanon. https://doi.org/10.18452/16454.

11. Wolkersdorfer, C., & Mugova, E. (2022). Effects of mining on surface water. Encyclopedia of Inland Waters, 4, 170-188. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819166-8.00036-0.

12. Sobko, B., Lozhnikov, O., & Drebenshtedt, C. (2020). Investigation of the influence of flooded bench hydraulic mining parameters on sludge pond formation in the pit residual space. E3S Web of Conferences, 168, 00037. EDP Sciences. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016800037.

13. Tan, F., Jiao, Y. Y., Wang, H., Liu, Y., Tian, H. N., & Cheng, Y. (2019). Reclamation and reuse of abandoned quarry: A case study of Ice World & Water Park in Changsha. Tunnelling and Underground Space Technology, 85, 259-267. https://doi.org/10.1016/j.tust.2018.12.009.

14. Kaźmierczak, U., Bartlewska-Urban, M., & Strzałkowski, P. (2022). Slope Shape Optimization of Water Reservoirs Formed Due to the Reclamation of Post-Mining Excavations. Applied Sciences, 12(3), 1690. https://doi.org/10.3390/app12031690.

15. Kaźmierczak, U., Lorenc, M. W., Marek, P., & Rajczakowska, D. (2024). Examples of Good Practices in the Reclamation and Use of Abandoned Quarries. Geoheritage, 16(1), 1-16. https://doi.org/10.1080/17480930.2017.1386756.

16. Kuter, N. (2013). Reclamation of degraded landscapes due to opencast mining. In Advances in landscape architecture. IntechOpen. https://doi.org/10.5772/55796.

17. Legwaila, I. A., Lange, E., & Cripps, J. (2015). Quarry reclamation in England: a review of techniques. Jasmr, 4(2), 55-79. https://doi.org/10.21000/JASMR15020055.

18. Cherniaiev, O., Anisimov, O., Saik, P., & Akimov, O. (2024). Theoretical substantiation of water inflow into the mined-out space of quarries mining hard-rock building materials. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1319(1), 012002. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1319/1/012004.

19. Visser, S. (2020). Management of Mierobial Processes in Surface Mined Land Reclamation in Western Canada. Soil Reclamation Processes Microbiological Analyses and Applications, (pp. 203-242). CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781003065340.

20. Cho, S., Yim, G. J., Lee, J. Y., & Ji, S. (2021). A Review of the Regeneration Models using a Closed Stone Quarry Area through Domestic and Overseas Cases. Journal of The Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers, 58(3), 237-248. https://doi.org/10.32390/ksmer.2021.58.3.237.

21. Doležalová, J., Vojar, J., Smolová, D., Solský, M., & Kopecký, O. (2012). Technical reclamation and spontaneous succession produce different water habitats: A case study from Czech post-mining sites. Ecological Engineering, 43, 5-12. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2011.11.017.

22. Koda, E., Kiersnowska, A., Kawalec, J., & Osiński, P. (2020). Landfill slope stability improvement incorporating reinforcements in reclamation process applying observational method. Applied Sciences, 10(5), 1572. https://doi.org/10.3390/app10051572.

23. Martín-Moreno, C., Martin Duque, J. F., Nicolau Ibarra, J. M., Hernando Rodríguez, N., Sanz Santos, M. Á., & Sánchez Castillo, L. (2016). Effects of topography and surface soil cover on erosion for mining reclamation: the experimental spoil heap at El Machorro Mine (Central Spain). Land Degradation & Development, 27(2), 145-159. https://doi.org/10.1002/ldr.2232.

24. Shustov, O., & Dryzhenko, A. (2016). Organization of dumping stations with combined transport types in iron ore deposits mining. Mining of Mineral Deposits, 10(2), 78-84. https://doi.org/10.15407/mining10.02.078.

25. Zapico, I., Duque, J. F. M., Bugosh, N., Laronne, J. B., Ortega, A., Molina, A., ..., & Castillo, L. S. (2018). Geomorphic reclamation for reestablishment of landform stability at a watershed scale in mined sites: The Alto Tajo Natural Park, Spain. Ecological Engineering, 111, 100-116. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2017.11.011.

26. Lozhnikov, O., & Adamova, V. (2023). Methodology for determining the scope of reclamation works when forming recreational zone in the quarry residual space. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1348. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1348/1/012043.

• < Попередня
• Наступна >