Изыскания месторождений полезных ископаемых.

Классификация карьеров

КАРЬЕРЫ НЕРУДНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Контрольные вопросы

1. Назначение битумных и эмульсионных баз (заводов) и их классификация.

2. По каким показателям определяют размещение баз?

3. Технологический процесс приготовления прямой и обратной эмульсий и применяемые машины и оборудование.

Для строительства автомобильных дорог требуется большое количество каменных материалов: щебня, гравия, песка и пр. Так для строительства 1 км городской магистрали районного значения требуется не менее 3-4 тыс.м³ различных каменных материалов. Общие затраты на каменные материалы могут достигать от 40 до 50 % сметной стоимости строительства.

Являясь собственностью государства, все полезные ископаемые находятся под учетом и наблюдением Всероссийского геологического фонда Министерства геологии и охраны недр. Разведанные запасы подлежат утверждению Государственной или территориальной комиссией по запасам при Совете Министров РФ.

Проектирование и разработка песчаных, гравийных и каменных карьеров, используемых строительными организациями может производиться без учета и утверждения вышеупомянутыми комиссиями, если объем капиталовложений в ценах менее 100 руб. (без учета стоимости строительства объектов транспортного и силового хозяйства).

В этом случае можно ограничиться подсчетом запасов и утверждением их геологическими органами соответствующих министерств и ведомств.

Разработка месторождения допускается только после оформления горного отвода Госгортехнадзором. Получив разрешительное свидетельство на право эксплуатации месторождения, необходимо кроме того оформить отвод земель в райисполкоме депутатов трудящихся.

При утверждении запасы месторождения могут быть отнесены к одной из трех категорий – А, В или С – в зависимости от степени и детальности изученности месторождения.

 

Категория запасов	Степень изученности запасов	Назначение утвержденных запасов
А1	Вполне изученные, разведанные и оконтуренные подготовительными выработками	Для эксплуатации при добыче и переработке
А2	Вполне изученные, детально разведанные и оконтуренные горными выработками	Для проектирования и строительства карьеров по добыче и установок по переработке
В	Геологически обоснованные, разведанные и оконтуренные разведочными выработками	Для проектирования новых карьеров и заводов по переработке
С1	Установленные на основании геологического изучения по естественным и редким искусственным обнажениям, редкой сетки выработок (примыкающие к запасам А1, А2 , В)	Для составления схематических проектов (проектных заданий) карьеров и заводов по переработке; для основы на детальную разведку
С2	Установленные на основе геологического изучения района	Для перспективного планирования организации карьеров

 

Карьером называют открытую горную выработку с рядом устройств и приспособлений для добычи полезного ископаемого. Согласно этим условиям месторождения классифицируются следующим образом.

По крепости горных пород:

- месторождения не требующие предварительного рыхления (песчаные гравийно-песочные, гравийные);

- месторождения, подвергаемые предварительному рыхлению (песчаник, известняк, гранит и пр.).

По характеру залегания полезного ископаемого:

- холмистые (полезное ископаемое находится выше основных откатных путей и разрабатываемая порода транспортируется к местам переработки вниз под уклон);

- глубинные (полезное ископаемое находится ниже дневной поверхности);

- обводненные (полезное ископаемое залегает под водой);

- комбинированные.

По углу падения горных пород:

- горизонтальные;

- пологопадающие;

- крутопадающие.

По мощности залегания полезных ископаемых: разрабатываемые одним или несколькими уступами.

Карьеры классифицируются по следующим основным признакам.

По виду разрабатываемого полезного ископаемого:

- каменные;

- гравийные;

- песчаные;

- песчано-гравийные;

- валунные (т.е.ископаемое встречается в виде отдельных обломков размером до 8-10 м);

- шлаковые металлургические.

По сроку эксплуатации:

- стационарные (промышленные);

- временные (притрассовые).

По производительности:

- малые (до 75-80 тыс.м³/год);

- средние (150-170 тыс.м³/год);

- крупные (330-350 тыс.м³/год);

- мощные (свыше 350 тыс.м³/год).

В комплекс добычи горных пород и переработки их в дорожно-строительные материалы входят:

- вскрышные работы – съем толщи наносов, прикрывающих полезное ископаемое (включая транспортировку вскрыши и укладку в отвал);

- добыча – отделение горных пород от массива и погрузка их в транспортные средства;

- транспортировка материалов внутри карьера и в цехах переработки;

- изготовление из горной породы продукции заданного размера и качества (дробление, сортировка, очистка).

Одним из условий, обеспечивающих выбор рациональных методов и средств для разработки карьеров является получение в результате изысканий полной документации, освещающей характер, форму и мощность месторождения.

В зависимости от целей, работы по изысканиям месторождений можно разделить на три стадии.

Поиск – это сбор предварительных сведений о расположении месторождений, его мощности, горно-технических условий разработки. Они проводятся по подробным геологическим картам, опросом местных жителей, рекогносцировкой на местности по старым выработкам и естественным обнажениям. В результате проведения поисковых работ определяются запасы полезных ископаемых по категории «С».

Предварительная разведка. Целью данных изысканий является определение запасов месторождения по категории «В». Их проведение связано с заложением шурфов и скважин по относительно редкой сетке (100х100 м и более).

Детальная (окончательная) разведка. В результате этой разведки обосновываются запасы месторождения полезных ископаемых по категории «А». В результате детальных исследований устанавливают:

- точные контуры полезного ископаемого по площади и глубине;

- контуры и мощность вскрыши;

- условия залегания горных пород;

- вид и качества горной породы;

- гидрологические и гидрогеологические условия;

- экономическое обоснование строительства добывающих и перерабатывающих предприятий;

- наличие подъездных путей и энергоресурсы.

Одним из основных результатов разведочных работ является определение геологических и промышленных запасов месторождения.

Геологические запасы – общие (полные) запасы месторождения.

Промышленные – часть геологических запасов, разработка которых технически возможна и экономически целесообразна.

Объем запасов полезного ископаемого по оконтуренной площади подсчитывают следующим образом.

При разработке небольших карьеров объем полезного ископаемого подсчитывают по средней толщине ископаемого:

V = S · h_ср ,

где h_ср – средняя толщина полезного ископаемого по площади S м².

.

Если мощность полезного ископаемого между скважинами сильно изменяется, то изложенный выше способ дает заметные ошибки.

В таких случаях расчет ведут способом треугольников или многоугольников по разведочным скважинам, так, чтобы между скважинами не было больших колебаний мощности полезного ископаемого. Тогда объем полезного ископаемого в каждой призме будет равен

V_i = S’_i · h_ср ,

где S’_i ·– средняя площадь сечения призмы, м². h_ср– средняя высота призмы с m вершинами.

Тогда объем ископаемого по всей площади будет равен

V = ,

где т – число призм на оконтуренной площадке S.

Кроме того, запасы месторождения можно подсчитать по геологическим разрезам. Объем полезного ископаемого между двумя параллельными разрезами определяется

; V = .

На основе изысканий на первой стадии разрабатывают проектное задание; на второй – технический проект, рабочие чертежи и план горных работ карьера на весь срок эксплуатации. Для временных (притрассовых) карьеров техническую документацию разрабатывают на одной стадии.

Для каждого месторождения устанавливают технико-экономическую целесообразность организации карьера в данном месте.

При этом исходят из:

- возможности получения горного и земельного отвода для организации карьера;

- стоимости и длительности периода подготовительных работ;

- качества полезных ископаемых;

- объема полезного ископаемого;

- наличия подъездных путей, возможности снабжения карьера водой, воздухом, паром и пр.;

- коэффициента вскрыши и пустых пород (К_в и К_п).

К_в = V_в/V, К_п = V_n/V.

V_в – объем вскрыши; V_n – объем пустых пород.

Основным экономическим критерием всего комплекса является приведенная себестоимость продукции

С_пр = С + К · Е,

где С – себестоимость продукции, руб./м³; К – удельные капиталовложения на 1 м³ продукции; Е – нормативный коэффициент экономической эффективности капиталовложений (Е = I/Т)/

Иногда трудно решить, разрабатывать ли притрассовое месторождение или более целесообразно получать более качественный щебень из промышленного карьера, расположенного дальше от трассы дороги.

В этом случае необходимо учесть, что качество материалов из промышленных карьеров всегда выше, чем в притрассовых, а следовательно и эффективность применения более качественных материалов в конструктивных слоях дорожных одежд будет выше.