X – zwałowanie i rekultywacja
1. Systemy i sposoby zwałowania.
Zwałowanie - całość czynności związanych ze składowaniem nadkładu na zwałach.
Zwał - planowo utworzone sztuczne usypisko (składowisko) mas nadkładowych.
Zwałowarka-jest to maszyna przeznaczona do formowania zwałów materiałów masowych.
Zwałowarki mogą pracować systemem ścianowym. Elementem przestrzennym frontu zwałowania jest blok, który w zależności od sposobu zwałowania może być blokiem ;
-czołowym
-bocznym
-ścianowym
Zwał wewnętrzny- jest to zwał położony wewnątrz wyrobiska, w którym został zwałowany urobiony nadkład (zwały wewnętrzne jednej odkrywki mogą stanowić zwały zewnętrzne dla drugiej).
Zwał zewnętrzny-jest to zwał położony poza wyrobiskiem, w którym został urobiony zwałowany nadkład.
Każdy z tych bloków może być usypany nadpoziomowo lub podpoziomowo.
Systemy zwałowania:
1) Zwałowanie systemem wachlarzowym -polega na ustaleniu jednego stałego punktu obrotowego, w którym kolejne położenie frontu zwałowania odpowiadają promieniu wprowadzonym ze stałego w przybliżeniu punktu obrotu .
2) Zwałowanie w systemie równoległym –zwałowanie, w którym kolejne położenia frontu zwałowania są do siebie w przybliżeniu równoległe.
3) Kombinowany system zwałowania-polega na zwałowaniu części systemem równoległym a część systemem wachlarzowym.
Sposoby zwałowania:
Przy zwałowaniu zabierkowym stosuje się 3 sposoby sypania nadkładu:
Zwałowanie przy stosowaniu przedziału.
Cykl zwałowania rozpoczyna się os sypania przedziału , czyli pryzmy materiału usytuowanej przed skarpą usypaną w poprzednim cyklu. Pryzma ta leży na tym samym poziomie co zwałowana warstwa .Następnie wypełnia się przestrzeń pomiędzy przed zwałem a istniejącą skarpą . W końcu wyrównuje się wierzchołki powstałych pryzm najczęściej za pomocą spychaczy. Ze względu na bezpieczeństwo zwałowania i późniejszą stateczność .System ten jest najwłaściwszy. Występujące płaszczyzny poślizgu związane są ze zróżnicowaniem właściwości sypanego materiału mają kierunki przeciwne.
Sypanie na stok
Materiał sypany jest na skarpę zwałowiska. Sposób ten jest prosty pod względem technologicznym jest jednak najmniej korzystny ze względu na stateczność skarp. Występuje w tym sposobie, bowiem zgodność ukierunkowania powierzchni granicznych różnego rodzaju zwałowanego materiału oraz obciążenia świeżo uformowanej skarpy zarówno statyczne i jak i dynamicznie.
Sypanie z zastosowaniem przedziałów pośrednich.
Jest to sposób pośredni, stosowany w przypadku gdy parametry dysponowanego sprzętu nie pozwalają na zastosowanie sposobu pierwszego. Podstawowymi cechami technologicznymi charakteryzujący proces zwałowania jest wysokość i zasięg zrzutu zwałowych mas.
2. Wybór lokalizacji zwałowiska i elementy konstrukcyjne zwałowania.
Podstawowym zjawiskiem spotykanym w górnictwie odkrywkowym jest budowanie zwałowiska zewnętrznego i wewnętrznego.
Przy wyborze zwałowiska należy rozważyć pod względem ekonomicznym następujące czynniki:
-ogólną długość dróg transportowych;
-odzysk lub utratę terenu;
- udział pionowego transportu nadkładu ( główny czynnik decydujący o wyborze
zwałowania).
Ogólną zasadą jest lokowanie na zwałowisko zewnętrzne jak najmniejszej ilości mas, ponieważ w przeważającej liczbie przypadków zwałowanie zewnętrzne jest mniej ekonomiczne od wewnętrznego!!!!
Praktycznie na zwałowisku zewnętrznym powinno się lokować masy nadkładowe z wkopu udostępniającego oraz masy urobione w ciągu jednego roku po osiągnięciu spągu wyrobiska. Przy ustalaniu ilości mas zwałowych zewnętrznych trzeba brać pod uwagę:
-pochylenie i stateczność dna eksploatacyjnego wyrobiska
-jakość zwałowanego nadkładu, decydujące o bezpiecznym oddaleniu dna zwałowiska wewnętrznego od dolnego piętra eksploatacyjnego.
Praktycznie na zwałowisku zewnętrznym lokuję się od 10 do 30% całej ilości urabianych mas.
Głównymi czynnikami, które decydują o wyborze terenu pod przyszłe zwałowisko zewnętrzne to :
-lokalizacja - nie daleko od punktów odbioru nadkładu;
-w wybieranym obszarze nie może zalegać kopalina użyteczna; nawet gdy są aktualnie traktowane jako zasoby poza bilansowe;
-podłoże musi gwarantować przemieszczanie obciążeń projektowanym zwałowiskiem, bez szkodliwych odkształceń (wyporów);
- teren przewidziany pod zwałowisko powinien być jak najmniej nawodniony; czyli z możliwie głęboko położonym zwierciadle wody gruntowej;
-gleba na terenie przyszłego zwałowiska być zaliczona do najniższej klasy;
-teren zajmowany pod zwałowisko powinien charakteryzować się jak najmniejszą liczbą budowli i obiektów przemysłowych, brakiem lasów, zabytków , pomników kultury narodowej itp.
Elementy konstrukcyjne zwałowiska to :
-Skarpa
-Zbocze
-Kąt nachylenie skarpy .zbocza
-Piętro
-Półka, itp.
3. Zwałowanie zwałowarkami.
Z uwagi na sposoby prowadzenia robót zwałowych zwałowanie dzielimy na :
-ręczne;
-mechaniczne;
-hydrauliczne;
Podstawowymi maszynami do budowy zwałowisk są zwałowarki.
Budowa zwałowiska zwałowarkami polega na:
- odbiorze dostarczanego na zwał nadkładu bezpośrednio ze środków transportowych
lub ze zbiorników pośrednich;
- umieszczaniu nadkładu na zwałowisku;
- wyrównywaniu poziomu roboczego w przypadku odpowiedniego wyposażenia
zwałowarki;
Nadkład na poziomy robocze może być dostarczany koleją; przenośnikami, urządzeniami typu SECCAM lub samochodami.
Technologia zwałowania w zależności od rodzaju transportu jest różna.
Zwałowiska wykonane zwałowarkami dzielą się na :
a) zwałowiska z transportem szynowym
b) zwałowiska z transportem taśmowym.
Ad a)
Nadkład wsypywany jest z wagonów samowyładowczych do rowu zsypowego umieszczonego wzdłuż torów wyładowczych , skąd zwałowarka wybiera go za pomocą czerpaka i podaje na przenośnik taśmowy umieszczony na wysięgniku. Nadkład przenosi dalej taśma na koniec wysięgnika, gdzie znajduję się bęben zsypowy i skąd spada on na skarpę roboczą zwałowiska.
Zwałowarka wykonuje swoja pracę w ruchu, przemieszczając się po torach usytuowanych wzdłuż rowu zsypowego. Wysięgnik zwałowarki jest obrotowy.
Istnieją dwie możliwości dowolnego rozmieszczania mas zwałowych.
Praca zwałowarki odbywa się równomiernie wzdłuż całego frontu roboczego. Rozbudowa poziomu zwałowego odbywa się pasami, a szerokości ich decydują parametry zwałowarki oraz z stateczności zwałów. Wysięgnik umieszczony jest zazwyczaj na dość nie znacznej wysokości w stosunku do poziomu roboczego zwałowarki , można go także ustawić pochyło do góry (15 do 18 stopni) – umożliwia zwałowanie nadsięsypne. Możliwość zwałowania nadsięsypnego jest jedną z najistotniejszych zalet zwałowarek. Ułatwia ona bardzo rozbudowę pionowa zwałowiska oraz zwiększa znacznie wysokości zwałowania z jednego poziomu roboczego co z kolei zmniejsza ilość prac związanych z przekładaniem torów dowozowych i torów zwałowarki.
Adb)
Zwałowarki taśmowe odbierające nadkład z taśmociągów są przystosowane do bezpośredniego odbioru nosiwa lub znacznej części do odbioru nadkładu poprzez specjalne urządzenia pomocnicze zwane podawarką. Stosowanie podawarek daje nam szanse zwiększania manewrów oraz zmniejszanie liczy przesunięć przenośników w poziomie roboczym.
Zwałowanie z transportem nadkładu przenośnikami charakteryzuje się :
-ciągłością pracy
-dużą wydajnością pracy
-większymi wsp. rozluźnienia mas -wielopoziomowa budowa zwałowiska
Ciągłość pracy jest podstawowym założeniem w pracy przenośników.
Dużą wydajność zwałowisk, wymaganą przy tym systemie zwałowania osiąga się przez wprowadzenie zwałowarek o znacznych wydajnościach od 1000 do 1500 m3/h.
W transporcie nadkładu przenośnikami występuje większy współczynnik rozluzowania niż przy transporcie nadkładu taborem kolejowym tym samym zwiększa on stopień osiadania oraz początkowa kubatura zwałowiska.
Transport taśmowy stosuje się zazwyczaj w przypadku zwałowisk o dużych kubaturach, co pociąga za sobą konieczność rozbudowy wzwyż.
Budowa wielopiętrowych zwałowisk z uwagi na możliwość budowy przenośników na pochylniach do 18 stopni w przypadku przenośników krytych również na większych pochylniach.
Nadkład transportowany przenośnikami krytymi jest przy ciśnięty na taśmie przenośnika dodatkową taśmą z góry. Dzięki temu zapobiega się zsuwaniu nadkładu przy pochyłym położeniu przenośnika
4. Kierunki rekultywacji terenów poprzemysłowych.
Rodzaj rekultywacji kierunek
Przygotowanie gruntów i terenów
Rolny
do zagospodarowania rolniczego: grunty orne, użytki zielone, sady, ogrody
Leśny
do zagospodarowania leśnego: lasy produkcyjne, lasy ochronne
Komunalny
do celów komunalnych: parki, zieleńce, obiekty sportowe, wypoczynkowe
Wodny
pod zbiorniki wodne oraz budowę tych zbiorników
Specjalny
do zagospodarowania na inne cele niż rekultywacji rolnej, leśnej, komunalnej i wodnej
Sukcesja naturalna
Obszary wyznaczone do naturalnego zagospodarowania
renoturyzacja
Celowe przywracanie kształtów celowo wybranych fragmentów
Przykład rekultywacji:
Zrekultywowane zwałowisko zewnętrzne KWB Bełchatów (Góra Kamieńsk):
na Górze Kamieńsk znajduje się elektrownia wiatrowa składająca się z 15 turbin o mocy 2 MW każda, na północno-wschodnim stoku góry znajduje się ośrodek sportu i rekreacji wyposażony między innymi w sztucznie naśnieżaną i oświetloną trasę narciarską, powierzchnia zwałowiska wynosi 1480 ha, zwałowisko powstało z nadkładu o objętości 1350 min m3.
5. Pojęcie i fazy rekultywacji.
Rekultywacja-nadanie lub przywrócenie gruntom zdegradowanym lub zdewastowanym wartości użytkowych lub przyrodniczych przez właściwe ukształtowanie rzeźby terenu, poprawienie właściwości fizycznych i chemicznych, uregulowanie stosunków wodnych, odtworzenie gleb, umocnienie skarp oraz odbudowanie lub zbudowanie niezbędnych dróg.
Rekultywacja- zespół czynności inżynierskich i agrotechnicznych oraz procesów biogeochemicznych kształtujących nową, pożądaną strukturę biocenotyczną industrioziemnej gleby.
Rekultywacja- współdziałanie czynników abiotycznych i biotycznych umożliwiających wytworzenie produktywnej gleby z utworów geologicznych.
Fazy rekultywacji:
a) przygotowawcza –wstępna
- inwentaryzacja;
- analiza właściwości nieużytku;
- przygotowanie dokumentacji projektowej;
b) techniczna- podstawowa
- prace ziemne, kształtowanie obrazu wysokościowego;
- urządzenia techniczne, odwodnienie, neutralizacja;
c) biologiczna- szczegółowa
- nasadzenia, nawożenia, zabezpieczenia przed zgryzaniem, pielęgnacja, wysiew traw;
Rekultywacja wg ustawy ma trwać 5 lat; w tym czasie rzadko można uzyskać pełną przydatność utworów i sprawdzić czy spełniają one wszystkie zadane funkcje. W przypadku rekultywacji terenów bezglebowych tzn. zbudowanych z różnych utworów pozbawionych związków humusowych czy substancji organicznych, czyli powstałych z różnego rodzaju wgłębnych utworów geologicznych – np. zwałowisk kopalń odkrywkowych czy hałd skał płonnych górnictwa podziemnego- potrzebny czas do nadania im cech przynajmniej zbliżonych do gleb początkowego stadium rozwoju jest znacznie dłuższy i wynosi minimum 10-25 lat (wg niektórych autorów nawet kilkaset). Decydujące znaczenie w takich przypadkach ma nie tylko poziom samych zabiegów wykonanych w czasie rekultywacji ale kontynuacja rozpoczętych działań w czasie dalszego zagospodarowania tych terenów.
Faza przygotowawcza obejmuje wszystkie czynności związane z rozpoznaniem obiektu, sporządzeniem i uporządkowaniem odpowiednich dokumentacji, przygotowaniem wniosku o wydanie decyzji co do kierunku rekultywacji i przeznaczenia zrekultywowanych terenów do zagospodarowania.
Faza podstawowa obejmuje przede wszystkim czynności związane z formowaniem obiektu, nadaniem mu kształtu umożliwiającego pełnienie określonych w decyzji funkcji. Zrealizowanie tych zadań ma zagwarantować stateczność obiektu, usunąć ewentualne negatywne właściwości utworów budujących warstwy powierzchniowe poprzez wykonanie neutralizacji, izolacji, bl...