Удосконалення технології рекультивації кар'єрів та териконів

Автор(и)

  • Ярослав Юрійович Байкалов Донецький національний технічний університет, Україна
  • Ірина Миколаївна Джигирей Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-8360-447X
  • Владислав Іванович Бендюг Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0003-3295-4637
  • Олег Аскольдович Проскурнін Науково-дослідна установа «Український науково-дослідний інститут екологічних проблем» (УкрНДІЕП), Україна https://orcid.org/0000-0001-9774-9306
  • Катерина Сергіївна Березенко Луганський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна https://orcid.org/0000-0003-3975-5278
  • Сергій Валерійович Бойченко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-2489-4980
  • Анатолій Іванович Крючков Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-2234-0546
  • Микола Іванович Сергієнко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-8284-9072
  • Олександр Валерійович Данілін Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0003-3207-1156
  • Олексій Ігорович Кутняшенко Донецький національний технічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-0095-6048

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263513

Ключові слова:

рекультивація, машинна деградація, просапна борозна, еколого-економічна ефективність, екоадаптивний рекультиватор, шахтні відходи

Анотація

Розглянута і проаналізована сучасна проблема оброблення порушених ґрунтів Розроблено обладнання, що дає можливості здійснення різних процесів гірничотехнічної рекультивації териконів та кар'єрів із значним зниженням рівня екологічних ризиків, шляхом експлуатації енергоощадного малогабаритного, апарату. Використання розробленого рекультиватора також адекватно для передпосівної та інших типів агротехнічної обробки ґрунтів, догляду за рослинами на сільськогосподарських полях, а також, на територіях з неоднорідним ландшафтом. Функціональність агрегату здатна забезпечити енергетичну автономність та автоматизацію технологічного процесу. Мала вага пристрою дозволяє мінімізувати тиск на ґрунт, що максимально скорочує екологічно небезпечне утворення пилу при обробці териконів, руйнування його структури, машинну деградацію родючого шару при обробці усіх типів територій. Також пристрій скорочує ризик сповзання родючих ґрунтів зі схилів шахтних відвалів завдяки тому, що рекультиватор самохідний і функціонує без необхідності залучення важкого тракторного тягача. Проведене математичне моделювання експлуатування пропонованого технічного забезпечення обробки рекультивації териконів у порівнянні із протиставленим аналогом, доводить еколого-економічну ефективність екоадаптивного рекультиватора. Середнє значення коефіцієнтів прибутку, при використанням запропонованого рекультиватора, на 121,82 % вище ніж із залученням протиставленого обладнання. Показники негативного екологічного впливу розробленого обладнання на 100 % нижчий за вплив на довкілля при експлуатуванні аналога. Запропоноване технічне рішення може бути ефективно застосоване як у схемах санітарного очищення населених пунктів, так і в процесі модернізації сільськогосподарської техніки

Біографії авторів

Ярослав Юрійович Байкалов, Донецький національний технічний університет

Аспірант

Кафедра природоохоронної діяльності

Ірина Миколаївна Джигирей, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент

Інститут прикладного системного аналізу

Владислав Іванович Бендюг, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра математичних методів системного аналізу

Олег Аскольдович Проскурнін, Науково-дослідна установа «Український науково-дослідний інститут екологічних проблем» (УкрНДІЕП)

Доктор технічних наук, старший науковий співробітник, провідний науковий співробітник

Лабораторія проблем формування та регулювання якості вод

Катерина Сергіївна Березенко, Луганський національний університет імені Тараса Шевченка

Старший викладач

Кафедра садово-паркового господарства та екології

Сергій Валерійович Бойченко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра екології

Анатолій Іванович Крючков, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра геоінженерії

Навчально-науковий інститут енергозбереження та енергоменеджменту

Микола Іванович Сергієнко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Викладач

Кафедра геоінженерії

Навчально-науковий інститут енергозбереження та енергоменеджменту

Олександр Валерійович Данілін, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автоматизації електротехнічних та мехатронних комплексів

Навчально-науковий інститут енергозбереження та енергоменеджменту

Олексій Ігорович Кутняшенко, Донецький національний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра природоохоронної діяльності

Посилання

  1. Ignatyeva, M., Yurak, V., Pustokhina, N. (2020). Recultivation of Post-Mining Disturbed Land: Review of Content and Comparative Law and Feasibility Study. Resources, 9 (6), 73. doi: https://doi.org/10.3390/resources9060073
  2. Osendarp, S., Verburg, G., Bhutta, Z., Black, R. E., de Pee, S., Fabrizio, C. et. al. (2022). Act now before Ukraine war plunges millions into malnutrition. Nature, 604 (7907), 620–624. doi: https://doi.org/10.1038/d41586-022-01076-5
  3. Sodikov, K. A., Arabov, F. P., Bobohonzoda, K. R., Asomuddin, K. R., Fozilov, S. R. (2022). Sustainable development of ecological and economic use of agricultural land and water resources of the Republic of Tajikistan. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 981 (2), 022028. doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/981/2/022028
  4. Krzyszowska Waitkus, A. (2022). Sustainable reclamation practices for a large surface coal mine in shortgrass prairie, semiarid environment (Wyoming, USA): case study. International Journal of Coal Science & Technology, 9 (1). doi: https://doi.org/10.1007/s40789-022-00502-3
  5. Khomenko, Y. V., Soldatova, A. S. (2015). The Problem of Waste Banks of Donbass. Ekonomichnyi visnyk Donbasu, 1 (39), 12–19. Available at: http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/87535/2-Khomenko.pdf?sequence=1
  6. Gorovaya, A. I., Pavlichenko, A. V., Kulyna, S. L. (2009). Otsenka vliyaniya na okruzhayuschuyu sredu protsessov otvaloobrazovaniya (na primere L'vovsko-Volynskogo ugol'nogo basseyna Ukrainy). Gorniy informatsionno-analiticheskiy byulleten' (nauchno-tekhnicheskiy zhurnal), 12, 197–207. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/otsenka-vliyaniya-na-okruzhayuschuyu-sredu-protsessov-otvaloobrazovaniya-na-primere-lvovsko-volynskogo-ugolnogo-basseyna-ukrainy
  7. Chećko, A., Jelonek, I., Jelonek, Z. (2022). Study on restoring abandoned mine lands to economically usable state using the post‐occupancy evaluation method. Land Degradation & Development, 33 (11), 1836–1845. doi: https://doi.org/10.1002/ldr.4265
  8. Zykov, V. N., Malejik, E. S. (2007). Ecological substantiation of terikone recultivation. Vestnik Rossiyskogo universiteta druzhby narodov. Seriya: Ekologiya i bezopasnost' zhiznedeyatel'nosti, 4, 68–70. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/ekologicheskoe-obosnovanie-rekultivatsii-terrikonov
  9. Yang, Y., Wu, D., He, L. (2022). A Coupled THM Model for Simulating Mechanical Response of Open Pit and Underground Stope to the Filling of the Pit. Geotechnical and Geological Engineering, 40 (5), 2657–2676. doi: https://doi.org/10.1007/s10706-022-02052-6
  10. Wen, H., Zhang, Y., Cloquet, C., Zhu, C., Fan, H., Luo, C. (2015). Tracing sources of pollution in soils from the Jinding Pb–Zn mining district in China using cadmium and lead isotopes. Applied Geochemistry, 52, 147–154. doi: https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2014.11.025
  11. Alekseenko, A. V., Drebenstedt, C., Bech, J. (2021). Assessment and abatement of the eco-risk caused by mine spoils in the dry subtropical climate. Environmental Geochemistry and Health, 44 (5), 1581–1603. doi: https://doi.org/10.1007/s10653-021-00885-3
  12. Oktafitria, D., Febriyantiningrum, K., Jadid, N., Nurfitria, N., Rahmadani, F., Amrullah, A., Hidayati, D. (2019). Short Communication: Assessment of reclamation success of former limestone quarries in Tuban, Indonesia, based on soil arthropod diversity and soil organic carbon content. Biodiversitas Journal of Biological Diversity, 20 (6). doi: https://doi.org/10.13057/biodiv/d200634
  13. Luna, L., Pastorelli, R., Bastida, F., Hernández, T., García, C., Miralles, I., Solé-Benet, A. (2016). The combination of quarry restoration strategies in semiarid climate induces different responses in biochemical and microbiological soil properties. Applied Soil Ecology, 107, 33–47. doi: https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2016.05.006
  14. Bangian, A. H., Ataei, M., Sayadi, A., Gholinejad, A. (2012). Optimizing post-mining land use for pit area in open-pit mining using fuzzy decision making method. International Journal of Environmental Science and Technology, 9 (4), 613–628. doi: https://doi.org/10.1007/s13762-012-0047-5
  15. Talgamer, B. L., Murzin, N. V., Roslavtseva, Y. G., Semenov, M. E. (2021). Cutback angles for slope flattening during rehabilitation of degraded landscape due to open pit mining in friable sediments. Mining Informational and Analytical Bulletin, 3, 128–141. doi: https://doi.org/10.25018/0236-1493-2021-3-0-128-141
  16. Talgamer, B. L., Murzin, N. V., Batzhargal, D. (2020). Justification of reclamation parameters for lands disturbed during the development of gold placers. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 408 (1), 012058. doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/408/1/012058
  17. Novara, A., Novara, A., Comparetti, A., Santoro, A., Cerdà, A., Rodrigo-Comino, J., Gristina, L. (2022). Effect of Standard Disk Plough on Soil Translocation in Sloping Sicilian Vineyards. Land, 11 (2), 148. doi: https://doi.org/10.3390/land11020148
  18. Hafizov, C. A., Hafizov, R. N., Nurmiev, A. A., Khaliullin, F. H. (2022). Minimum required power capacity of tractors depending on grain cultivation methods. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 996 (1), 012031. doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/996/1/012031
  19. Zhao, P., Chen, X., Wang, E. (2016). Quantitative assessment of tillage erosion on typical sloping field in black soil area of northeast China. Nongye Gongcheng Xuebao/Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 32 (12), 151–157. doi: https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.2016.12.022
  20. De Alba, S. (2001). Modeling the effects of complex topography and patterns of tillage on soil translocation by tillage with mouldboard plough. Journal of Soil and Water Conservation, 56 (4), 335–345. Available at: https://www.jswconline.org/content/56/4/335
  21. Xu, L., Liu, M., Zhou, Z. (2014). Design of drive system for series hybrid electric tractor. Nongye Gongcheng Xuebao/Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 30 (9), 11–18. doi: https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-6819.2014.09.002
  22. Singh, S. P., Singh, H. B., Verma, H. N. (2001). Tractor utilisation pattern for various agricultural and developmental operations:- A case study. AMA, Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America, 32 (1), 43–47.
  23. Xuanbin, B., Xiangyu, Z., Jin, H., Hongwen, L., Qingjie, W., Wenzheng, L. (2019). Design and performance test of plowing and rotary tillage combined machine. INMATEH - Agricultural Engineering, 58 (2), 213–222.
  24. Bartenev, I. M., Kurgalin, S. D., Turovskiy, Y. A., Lysych, M. N. (2015). Promising designs multipurpose cultivator to slopes with automatic corrected biometric control system lateral stability. Lesotekhnicheskiy zhurnal, 2, 158–165. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivnaya-konstruktsiya-mnogofunktsionalnogo-kultivatora-dlya-sklonov-s-avtomaticheskoy-biometricheski-korrektiruemoy
  25. Glancey, J. (1996). Prediction of agricultural implement draft using an instrumented analog tillage tool. Soil and Tillage Research, 37 (1), 47–65. doi: https://doi.org/10.1016/0167-1987(95)00507-2
  26. Fiorineschi, L., Frillici, F. S., Rotini, F. (2018). Enhancing functional decomposition and morphology with TRIZ: Literature review. Computers in Industry, 94, 1–15. doi: https://doi.org/10.1016/j.compind.2017.09.004
  27. Bondarenko, I., Kutniashenko, O., Toporov, A., Anishchenko, L., Ziuz, O., Dunayev, I. et. al. (2020). Improving the efficiency of equipment and technology of waste briquetting. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (10 (108)), 36–52. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.220349
  28. Bondarenko, I. V., Kutnyashenko, О. І., Rudyk, Y. І., Solyonyj, S. V. (2019). Modeling the efficiency of waste management. NEWS of National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, 2 (434), 120–130. doi: https://doi.org/10.32014/2019.2518-170x.45
  29. Bondarenko, I., Kutniashenko, О. (2018). Assessment of waste management system facilities efficiency in the conditions of small settlements. Transactions of Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University, 6 (113), 103–113. doi: https://doi.org/10.30929/1995-0519.2018.6.103-114
  30. Omelchenko, A. V., Kharkovskyi, B. T., Zubova, L. H. (1999). Pat. No. 34829 UA. Prystriy dlia pidhotovky poverkhni terykoniv do ozeleninnia. No. 99073956; declareted: 12.07.1999; published: 15.03.2001. Available at: https://uapatents.com/2-34829-pristrijj-dlya-pidgotovki-poverkhni-terikoniv-do-ozeleninnya.html

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-08-30

Як цитувати

Байкалов, Я. Ю., Джигирей, І. М., Бендюг, В. І., Проскурнін, О. А., Березенко, К. С., Бойченко, С. В., Крючков, А. І., Сергієнко, М. І., Данілін, О. В., & Кутняшенко, О. І. (2022). Удосконалення технології рекультивації кар’єрів та териконів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(10 (118), 38–50. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263513

Номер

Том 4 № 10 (118) (2022): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Yaroslav Baikalov, Iryna Dzhygyrey, Vladyslav Bendiuh, Oleg Proskurnin, Kateryna Berezenko, Sergii Boichenko, Anatoliy Kryuchkov, Mykola Serhiienko, Oleksandr Danilin, Oleksii Kutniashenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.