"Использование шахтной породы для производства фундаментных блоков и бетонитов".

Ежегодно при разработке угольных месторождений подземным способом на поверхность выдаетсятся, около 40 миллионов кубических метров породы, которая складируется в отвалы разной формы и размеров. Общее их количество в Украине превышает 1100 единиц, а территория, тронутая ими, составляет 6300 гектаров земли, плодородной или пригодной под промышленное и жилищное строительство. Масса отвала содержит большое количество горючих веществ, что чаще всего приводит к их самовоспламенению, выделению вредных газов, деформации, взрывам. Из пылающего отвала средних размеров на протяжении года выделяются приблизительно 15 тысяч тонн углекислого газа, 5 тысяч тонн окиси углерода и большое количество пыли. Промышленная пыль – основной вид загрязнений атмосферы, что приносит глобальный вред: плохо пропускает ультрафиолетовую радиацию, препятствует самоочистке атмосферы, засоряет слизистые оболочки дыхательных органов человека и глаз, раздражает кожу, является переносчиком бактерий и вирусов, вызывает раку. Несмотря на то, что в Донецкой, Днепропетровской, Запорожской, Луганской и Харьковской областях сосредоточенно менее трети предприятий страны, которые выбрасывают в атмосферу отходы, поступление опасных веществ в атмосферу в этих регионах составляло 80,8% от их суммарных объемов по стране.
Цель - разработать и обосновать технологические решения по использованию породы для изготовления строительных материалов
В Донецкой области продолжают гореть 132 породных отвалов; на территории региона в настоящее время расположены 582 породных отвала. Существуют технологии что позволяют сделать угольную отрасль малоотходним производством. Эти технологии уже давно используются во всем мире, а в нашей стране им пока не уделяется надлежащего внимания. Порода, что добывается, и уже существующие отвалы могут быть эффективно использованы во многих отраслях промышленности, сельском хозяйстве, принося значительную прибыль. Необходимо как можно скорее внедрять новые технологии по использованию породы. Одной из причин, которые сдерживают развитие работ из рационального использования вторичных ресурсов, особенно в межотраслевом разрезе, когда отходы, которые образуются на предприятиях одних отраслей, могут быть использованы в других отраслях народного хозяйства, есть отсутствие систематизированной информационной базы и специализированной справочной литературы в этой области. Поэтому целью магистерской работы стал вопрос создания комплекса мероприятий по использованию породы, что добывается вместе с углем, как природного ресурса.

Следствием добычи, переработки и использования угля являются отходы (порода, частицы угля, угольно-породные фракции, зола, шлаки и др.), объемы которых значительны и быстро возрастают. Они оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду. В будущем отрицательное воздействие может значительно возрасти, если в настоящее время не будут начаты работы по широкой их утилизации в различных отраслях народного хозяйства.
Горелые породы являются ценным минеральным сырьем для производства строительных материалов. Их химический состав полностью отвечает условиям использования твердых отходов угольной промышленности в производстве строительных материалов. Горелые породы являются специфическим видом промышленности угледобывающих районов и может служить источником для самых разнообразных строительных материалов. Горелые породы, особенно их твердые разновидности песчаников, могут использоваться как материал для покрытия дорог; из них можно получить бут, щебень и песок, которые могут быть применены как заполнители для бетонов и растворов. Тонкомолотые горелые породы являются активной гидравлической добавкой, что дает возможность экономить тысячи тонн клинкерного цемента, а смесь тонкомолотых горелых пород с известью ( как гашеной, так и из молотой негашеной ) и с доменным шлаком является самостоятельным местным вязким материалом. Применение сверхтонкого помола на вибромельницах открывает возможности получения из горелых пород дешевого безклинкерного цемента высоких марок. При термальной обработке материалов из смеси горелых пород с известью можно получить строительные материалы самого разнообразного назначения в зависимости от их физико-химических свойств. Из горелых пород можно изготовлять стенные блоки и кирпич (как сплошные так и пустотелые), панели для внешней облицовки домов, разные архитектурные детали и украшения, термоизоляционный и конструктивный пеносиликат, мозаичные плиты, подоконник, черепицу для кровли, плитки для пола и т.д.
Кроме материалов для наземного и промышленного домостроения, горелые породы являются ценным сырьем для производства из них специальных компонентов – бетонитов, которые служат для крепления подземных шахтных выработок. Наиболее важные технические свойства горелых пород – их химическое свойство, высокая стойкость относительно разных агрессивных факторов – позволяють применять строительные материалы из горелых пород там где бетон, дерево и металл менее долговечные (например, для крепления шахт в условиях постоянного и длительного влияния агрессивных вод).
Стойкое и яркое окрашивание горелых пород дает возможность изготовлять из них облицовочные плиты и детали, а также черепицу светло-розовых, желтых и красных тонов.
Строительные материалы из смеси горелых пород с известью, армированные металлом, не боятся коррозии, потому что такая смесь имеет щелочной характер. При автоклавной обработке из высокоактивных горелых пород можно изготовить изделия с высокой механической прочностью. При интенсивной термической обработке при температуре 1150-1200°С большинство горелых пород способны надуваться и давать легкий заполнитель типа керамзита. Если к горелым породам прибавить отходы углеобогащения или "пустые" шахтные породы, то такая смесь легко поддается агломерации и может служить источником получения аглопориту – эффективного заполнителя для легких бетонов.
Экономические преимущесва комплексного использования отходов промышленного производства обусловливается прежде всего экономией капитальных вложений и снижением издержек производства как в отраслях, производящих строительные материалы, так и в отраслях, располагающих утильным сырьём.

Огромная техногенная нагрузка на Донбасс вынуждает заниматься вопросами использования породы, что добывается, и проблемами уже существующих отвалов породы, потому, что успешное решение этих задач ведет к:
а)решению экологических проблем:
1) уменьшение загрязнения воздуха ядовитыми газами, пылью и др.;
2) снижение загрязнения стоками вод из терриконов водных объектов Донецкой области;
3) уменьшение добычи разных природных ресурсов и сбережению природных богатств для будущих поколений (напр., строительных компонентов), за счет разработки уже имеющихся ресурсов;
4) снижение деформации земной поверхности (провалов почвы, домов, появлению оврагов и т.д.)
5) уменьшение загрязнения плодородных земельных площадей, за чертой городов, которые могли бы быть использованы для сельскохозяйственных угодий.
б) решению социальных и экономических проблем:
1) предупреждение загроможденности земель в городах, которые могли бы быть использованы для лучших целей;
2) появление рабочих мест как в городе Донецке, так и, что особенно важно, в городах Донецкой области, у которых закрываются шахты, и люди стоят перед безработицей;
3) улучшение здоровья людей проживающих на территории Донбасса;
4) получение материальной прибыли от разработки породных отвалов;
5) улучшение городских условий (меньше пыли, город становится красивее).

Реализация результатов исследований на базе традиционных методов производства, технологического оборудования и тепловых агрегатов разрешает:
а) сократить потери пахотных земель;
б) снизить затраты на содержание породных отвалов;
в) сэкономить основное глинистое сырье для производства стройматериалов;
г) организовать в Донбассе строительство предприятия из производства стенных материалов и искусственных пористых заполнителей на основе отходов угледобычи. Горелые породы могут быть широко и успешно использованы для отсыпания автомобильных дорог, проездов, заболоченных участков, для балластирования железнодорожных путей и других целей, о чем свидетельствует опыт Мурманской, Ленинградской, Свердловской областей, Забайкалья, Приморского края и многих других. Эффект от реализации попутных продуктов добычи полезных ископаемых состоит из двух частей. Первая относится к предприятию и возникает благодаря улучшению производственных условий, вторая проявляется вне предприятий в результате того, что снижается потребность в применении другого более дорогостоящего, ранее использовавшегося минерального сырья.

Выдаваемая из шахты порода занимает большую территорию земель, пригодных для сельского хозяйства, загрязняет воздушный бассейн вредными газами и пылью, а также, если отвал расположен в черте города, он нарушает движение воздушных потоков. Шахта платит большие штрафы за такое загрязнение и нарушение окружающей природной среды. Остающиеся после добычи или переработки полезных ископаемых отходы представляют собой техногенные месторождения, так как им присущи большие масштабы, содержание большего количества необходимых современной промышленности минеральных компонентов и пригодность для производства товарной продукции. Количество и качество твёрдых минеральных отходов, образующихся на отдельных предприятиях, зависит от условий залегания запасов, качества добываемого полезного ископаемого, способа и технологии разработки и других факторов. Поэтому, для каждой шахты будет свой вариант переработки породы. Необходимо рассматривать попутно извлекаемую породу не как отходы, а как сырьё для использования в хозяйственной деятельности человека. Во-первых, надо провести химический анализ породы. Во-вторых, важно правильно выбрать решение относительно наилучшего использования породы. При этом необходимо учесть и где находиться горное предприятие. Если - в черте города, то возможно, наилучшим решением использования породы будет закладка её в выработанное пространство. Если - недалеко от города, то есть необходимость в производстве строительных материалах и дорожном строительстве. А в сельских районах из породы будет выгодно производить удобрения. По выбранному варианту использования надо сделать экономический расчет, чтобы увидеть насколько рационально и правильно решение, возможно, его надо изменить. Однако, такие мероприятия несут не только быстрые экономические выгоды, но и хорошие последствия на протяжении долгого периода времени для окружающей природной среды. Таким образом, необходимо и можно в корне изменить взгляд на отходы горного производства, например, на попутно извлекаемую породу. Так как нынешнее решение этого вопроса неудовлетворительно: предприятия платят штрафы, порода наносит вред окружающей среде, не используются техногенные месторождения.