ОТВАЛ. ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕ
Объект проектирования: Шлаковый отвал, отвал горной породы,
отвал слабоминерализованных пород, отвал почвенно-растительного грунта.
Стадия: Новое строительство; увеличение количества ярусов; консервация; техническое перевооружение; предпроектная проработка.
Вид возможного согласования: Государственная строительная экспертиза; экспертиза промышленной безопасности; экологическая экспертиза.
Разрешение на строительство – требуется за исключением предприятий по добыче общераспространенных полезных ископаемых (ОРМПИ) выполняемых без применения буровзрывных работ.
Сроки проектирования – от одного до трех месяцев
Виды работ: Техническая документация; проектная документация; рабочая документация
Общие сведения об отвалообразовании:
Часть горного отвода, где размещаются вскрышные породы или некондиционные полезные ископаемые, называется отвалом.
Технологический процесс укладки вскрышных пород или некондиционных полезных ископаемых с помощью средств механизации называется отвалообразованием.
Отвалы в комплексе с техническими устройствами, средствами механизации и автоматизации производственных процессов отвалообразования составляют отвальное хозяйство горного или промышленного предприятия.
В общем комплексе горных работ отвальное хозяйство является одним из важных факторов в обеспечении бесперебойной работы горного и транспортного оборудования.
В настоящее время расходы на отвалообразование составляют до 15% себестоимости одной тонны полезного ископаемого. Отвальные работы характеризуются значительной трудоемкостью и относительно высокой стоимостью работ. Поэтому правильно выбранный способ отвалообразования имеет, как и другие технологические процессы (отбойка, экскавация, транспорт), существенное значение для организации высокопроизводительной и бесперебойной работы предприятия.
Экономичность и трудоемкость вскрышных работ в значительной степени зависят от способа перемещения пород в отвалы, а также от их расположения. При соответствующих горногеологических условиях отвалы могут быть расположены в выработанном пространстве или за пределами его. При расположении отвалов в выработанном пространстве перемещение вскрышных пород производиться непосредственно экскаваторами и транспортными средствами, которые могут быть представлены железнодорожным, автомобильным транспортом, специальным конвейерными установками или средствами гидромеханизации.
В настоящее время принята следующая классификация отвалов.
По территориальному расположению:
Внешние отвалы, внутренние отвалы (расположенные внутри карьерной выработки), смешанные отвалы.
По способу механизации отвальных работ:
Плужные отвалы, экскаваторные отвалы, бульдозерные отвалы, гидромеханизированные отвалы.
Отвал может организовываться как на новом месте, так и с помощью увеличения количества ярусов действующего отвала
Многоярусные отвалы, состоящие из нескольких отвальных горизонтов, создают в гористой местности, а также при отсутствии резервных площадей. Переход на многоярусные отвалы в равнинной местности сопровождается уменьшением расстояния транспортирования вскрышных пород на отвалы с одновременным увеличением уклона транспортных коммуникаций. Поэтому при выборе высоты и ярусности отвалов необходимо производить технико-экономический анализ и определять оптимальную высоту отвала (а не максимальную, допустимую по условию устойчивости) с учетом расстояния транспортирования, уклона отвальных путей, шага переукладки, стоимости земельного отвода и других факторов.
Экскаваторное отвалообразование
Организация работ при экскаваторном отвалообразовании ведется в такой последовательности: отвальный уступ разбивается на два подуступа, экскаватор располагается на подуступе на 4-7 м ниже уровня отвальных железнодорожных путей, по которым подаются груженые породой составы. Порода разгружается из вагонов на площадку подуступа, откуда экскаватором перелопачивается вперед, в сторону и вверх. Приемная площадка подуступа представляет собой своеобразный бункер и имеет длину по фронту разгрузки 20-25м (1,5-2 длины думпкара).
Вместимость площадки бункера составляет 200-300 м³.Достоинства экскаваторного отвалообразования: в 2-3 раза увеличивается приемная способность отвальных тупиков, а количество их сокращается; в 10-20 раз сокращается объем работ по передвижению железнодорожных путей; повышается устойчивость железнодорожных отвальных путей за счет балластировки их, благодаря чему возрастают скорости движения поездов и их производительность; сокращается штат рабочих отвала и повышается производительность труда; увеличивается высота отвала в 1,5-2 раза и сокращается площадь, занимаемая под отвалы, а также упрощается организация работ на отвалах; сравнительно легко регулируется высота отвала.
Недостатки экскаваторных отвалов:
- Необходимость строгой технологической связи при работе вскрышного и отвального экскаваторов;
- Для полного использования отвального экскаватора необходимо сосредоточить большой грузопоток на один экскаватор, что практически не всегда возможно;
- Необходимость иметь резервные экскаваторные тупики связана с большими затратами на приобретение оборудования и содержание резервных бригад;
- Значительный расход электроэнергии, сложность управления машинами;
- Ограниченный фронт одновременной разгрузки, приводящий к увеличению общего времени разгрузки составов.
Отвалообразование драглайнами
Применение экскаваторов-драглайнов при отвалообразовании рыхлых, в особенности обводненных пород характеризуется лучшими технико-экономическими показателями по сравнению с отвалообразованием механическими лопатами.
В настоящее время применяются две технологические схемы:
- Приемка и укладка пород в отвал с промежуточного подуступа;
- Отвалообразование с расположением железнодорожных путей на поверхности основания отвала.
Большие линейные параметры драглайнов позволяют иметь значительный шаг переукладки отвальных путей, объем переукладочных работ уменьшается при этом в 4-6 раз, что уменьшает трудовые затраты на переукладку. Увеличивается приемная способность на 1 пог.м. отвального тупика и создается возможность более устойчивой работы железнодорожного транспорта.
Недостатки:
- Большая длительность цикла экскавации за счет большого угла поворота приводит к уменьшению производительности драглайна;
- Простой экскаватора при разгрузке составов, при сильных туманах, снегопадах, плохая видимость также затрудняют работу экскаватора;
- Большие затраты энергии при черпании, подъеме и перемещении вскрышных пород в отвал снижают технико-экономические показатели применения этого способа отвалообразования.
Консольно-ленточное отвалообразование
Консольные (ленточные) отвалообразователи на шагающем, гусеничном или железнодорожном ходу могут с успехом применятся в сочетании с работой многочерпаковых и одноковшовых экскаваторов.
По сравнению с работой на железнодорожном транспорте, коэффициент использования экскаваторов во времени достигает 0,9-0,95.
В настоящее время ленточные конвейеры применяются:
- на транспортировке полезных пород на карьерах
- на транспортировке рыхлых или мягких покрывающих пород на внешние или внутренние отвалы
- на рудных карьерах и карьерах строительных материалов в сочетании с дробильными установками
- при перемещении влажных шламов
- при перемещении шлаковых отходов в отвал
Технологический процесс отвалообразования при ленточных консольных отвалообразователях и конвейерном транспорте включает следующие процессы:
- прием, транспортирование и укладку породы в отвале;
- планировку поверхности отвала
- содержание и перемещение линий электропередач и удаление поверхностных стоков
- передвижку ленточных конвейеров.
Достоинства:
- Совмещение функций транспортирования и отвалообразования;
- Большая приемная способность отвала и небольшая металлоемкость и энергоемкость.
Недостатки:
- Необходимо периодически наращивать конвейерные ленты;
- Невозможно применять при скальных породах без предварительного измельчения
Бульдозерное отвалообразование
При автомобильном транспорте вскрышных пород основным способом механизации отвалообразования являются бульдозеры.
Организация отвального хозяйства при автотранспорте значительно проще, чем при железнодорожном. На бульдозерном отвале не требуется укладка рельсового пути и применение громоздких и тяжелых локомотивов с подвижным составом. При применении автосамосвалов устройство отвалов несложно, их конфигурация в зависимости от рельефа и территории, отводимой под их размещение, может меняться.
Существует два способа отвалообразования: периферийное и площадное.
При периферийном отвалообразовании автосамосвалы разгружаются по периферии отвального фронта в непосредственной близости от верхней бровки отвального откоса или под откос. Часть или вся порода в этом случае бульдозером сталкивается под откос. Этот вид отвалообразования является более экономичным, так как объем планировочных работ значительно меньше.
Площадное отвалообразование применяется при складировании малоустойчивых, склонных к деформации, мягких пород, реже при большой высоте отвала, сложенного скальными породами.
Достоинства бульдозерного отвалообразования:
- Простая организация работ при возведении первоначальной насыпи отвала и при отвалообразовании;
- Большая маневренность применяемого оборудования;
- Небольшие эксплуатационные расходы.
Недостатки:
- Зависимость эффективности работ отвалообразования от физико-механических свойств пород и климатических условий;
- Повышенный износ покрышек на автосамосвалах;
- Необходимость строительства подъездных автодорог, расходы на их содержание и применение специальных мер по борьбе с пылеобразованием.
Основные стадии разработки месторождений
Выбор участка.
Участок под отвал должен удовлетворять многим факторам. Вблизи участка не должно быть жилых строений, охраняемых территорий, борт отвала должен располагаться за границей охранных зон других предприятий. Отвал должен располагаться на безрудных площадях. Отвал должен находиться на минимальном расстоянии от мест погрузки породы, в идеальном случае внутри карьера.
Желательно занимать под отвалы непригодные для сельского хозяйства и промышленности земельные площади: косогоры, овраги, балки и ущелья; старые карьеры и выработки; заболоченные площади и пустоши.
При выборе местоположения участка обращают внимание на такие параметры как: суммарные затраты по перевозке пород, затраты на рекультивацию, ущерб от изъятия земель.
Подбор техники и технологии отвалообразования
От правильного выбора способов отвалообразования, вида механизации и целесообразных параметров отвальных тупиков зависят технико-экономические показатели отвальных работ.
Правильно выбранные способ отвалообразования и средства механизации отвальных работ должны обеспечивать:
- необходимую приемную способность при складировании пустых пород;
- безопасные условия работы людей и оборудования
- низкую себестоимость работ и высокую производительность труда;
- простую и удобную организацию труда;
- удобное местоположение, не затрудняющее развитие горных работ.
- иметь транспортные коммуникации без крутых подъемов и спусков
- находиться на минимальном расстоянии от мест погрузки породы, в идеальном случае внутри карьера.
- располагаться на безрудных площадях
- соответствовать проекту устойчивости бортов отвала
При выборе способа отвалообразования необходимо учитывать топографические, горно-геологические условия, объемы вскрышных пород и их физико-механические свойства, организационно-технические, экономические и климатические факторы.
На этой стадии заказчиком проводится анализ необходимой техники, подходящей под требуемые характеристики отвалообразования. Составляется предварительная транспортная структура, в которой приводится основное технологическое оборудование, подбираются основные машины для отвала. Проводятся встречи с представителями фирм-производителей. На этой стадии заключаются предварительные соглашения на приобретения, доставку, монтаж и наладку оборудования. На установку специфического оборудования под ключ требуется от трех месяцев до года. Рассчитываются потребности в электроэнергии на электроснабжение и освещение отвала.
При выборе типов и моделей оборудования должны учитываться размеры отвала, его производственная мощность и срок существования, месторасположение, характер подготовки пород к выемке.
Составление технического задания на разработку отвала.
В задании на проектирование указываются:
- наименование предприятия;
- основание для проектирования;
- район и площадка строительства;
- производительность карьера по пустой породе и некондиции;
- режим работы предприятия;
- основные источники обеспечения предприятия в периоды эксплуатации и строительства сырьем, водой, теплом и электроэнергией;
- основные технологические процессы и объекты;
- необходимость разработки автоматизированных систем;
- сроки строительства и ввода мощностей;
- основные технико-экономические показатели;
- требования по разработке вариантов проекта;
- стадийность проектирования.
Проведение тендера на проектирование и изыскательские работы.
Тендер на проектирование требуется если проектные работы финансируются за счет государства или их стоимость превышает 5 миллионов рублей. На этой стадии утверждается конечная стоимость проектных и изыскательских работ.
Проведение изысканий.
Проектирование отвала происходит на основе следующих изысканий:
- Геологические изыскания
- Геодезические изыскания
- Гидрометеорологические изыскания
- Экологические изыскания.
- Расчет устойчивости бортов отвала
При составлении договора на проведение изысканий составляются технические характеристики объектов проектирования, на основании которых рассчитывается степень деталировки изысканий. Отчет о инженерных изысканиях обязан проходить государственную экспертизу до выполнения проекта карьера либо одновременно с ним.
Получение акта выбора земельного участка.
Необходим для выдачи разрешения на разработку отвала. Для получения акта выбора земельного участка на строительство отвала необходимо выполнить следующее:
- Подготовить и утвердить Решение о предварительном выборе земельного участка
- Получить право пользования земельным участком (договор купли-продажи, договор аренды)
- Подготовить инженерно-геодезические изыскания (План)
- Согласовать с муниципалами место расположения карьера. Предварительное согласование места размещения действует в течение трех лет.
- Сделать схему расположения земельного участка на кадастровой карте территории.
- Получить градостроительный план.
Аренда земельного участка.
Необходим для выдачи разрешения на эксплуатацию отвала.
Арендатор земельного участка берет на себя обязанности по окончанию аренды привести земельный участок в состояние, пригодное для дальнейшего его использования. Провести рекультивационные работы на арендуемом участке.
Арендаторы земельных участков должны выполнять следующие функции
- использовать земельные участки только в соответствии с их назначением.
- сохранять геодезические пункты и знаки
- соблюдать требования градостроительных и иных регламентов
- не допускать загрязнение, деградацию и ухудшение плодородия почв
Разработка проекта отвалообразования.
Разработка проекта отвалообразования начинается на основании задания на разработку проектной документации.
Затем после получения геологических материалов, инженерных изысканий, акта выбора площадки и других необходимых исходных данных начинается проектирование. Содержание, состав определенны Постановлением Правительства РФ от 16.02.2008 №87 «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию».
Проект отвалообразования предусматривает:
- Описание территории отвала
- Определение границ отвалообразования
- Схему устойчивости откосов отвалов
- Обоснование схемы развития отвального фронта работ
- Расчет параметров отвала
- Подбор оборудования для отвалообразования и транспортировки пород
- Организацию работы и схему установки оборудования на отвалах (Разработка технологических схем).
- Электроснабжение и освещение отвала
- Технику безопасности при отвалообразовании
- Проект рекультивации отвала
- Смета на строительство
Исходные данные:
- Решение на разработку документации
- Правоустанавливающие документы на объект капитального строительства
- Документация по земельному участку
- Исходно-разрешительная документация предусмотренная техническими и градостроительными регламентами
- Документация по инженерным изысканиям
- Инженерно-геодезические изыскания
- Инженерно-геологические изыскания
- Технические условия на электроснабжение
- Технические условия на рекультивацию
- Технические условия на очистку ливневых стоков
- Согласование СЭС места сброса стоков
- Специальные технические условия (СТУ) на проектирование особоопасных, технически сложных и уникальных объектов
- Согласование отступлений от положений технических условий
- Сведения о функциональном назначении, составу и характеристиках
- Решение собственника о выведении из эксплуатации в случае рекультивации
- Материалы обследования технического состояния объекта при реконструкции и капремонте
- Приобретаемое оборудование (предложение заказчика)
- Сертификаты на оборудование
- Технические характеристики на приобретенное оборудование
- Согласованный штат трудящихся
- Решения по АБК, обслуживанию и проживанию трудящихся
- (для действующего предприятия) Лицензия по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортировке, размещению опасных отходов
- (для действующего предприятия) Материалы по обоснованию классов опасности отходов для человека
- (для действующего предприятия) Действующие лимиты на размещение отходов
- Затраты на оформление землеотводных документов для сметной части
- Предложение по % затрат на временные здания и сооружения для сметной части
- Предложение по % зимнего удорожания, страхования строительных рисков и имущества строителей, пусконаладочных работ для сметной части
- Предложение по % содержания аппарата управления для сметной части
- Предложение по % резерва средств на непредвиденные работы и затраты для сметной части
- Территориальные ценники для сметной части
Функции проектировщика:
- Составление смет на проектные работы
- Перечень исходных данных
- Подготовка договоров
- Перечень необходимых технических условий
- Разработка оптимальных решений по заданным условиям
- Разработка предварительных решений и согласование основных положений
- Разработка документации
- Участие в согласовании и получении заключений.
Стоимость проектирования по сборнику базовых цен:
Название сборника: СБЦ Горнорудная промышленность
Факторы влияющие на стоимость:
Коэффициенты влияющие на стоимость:
- Действие ударной волны от массовых взрывов
- Агрессивность воды по отношению к металлу и бетону
- Наличие напорных водоносных горизонтов
- Предгорная и горная местность
- Районный коэффициент
Организация маркшейдерской службы.
Чтобы получить разрешение на эксплуатацию отвала предприятие должно иметь лицензию на выполнение маркшейдерских работ. Выполнение маркшейдерских работ осуществляется маркшейдерской службой, входящей в состав горного предприятия, ведущего разведку и строительство горного предприятия. Основные задачи маркшейдерской службы:
- построение опорной сети
- съемка земельной поверхности
- перенесение разведочных выработок в натуру
- съема разведочных и рабочих выработок
- составление чертежей горной графической документации с объемами выполненных работ
- разработка мероприятий по безопасному ведению горных работ вблизи опасных зон
- наблюдения за сдвижением горных пород
- учет движения промышленных запасов, потерь и разубоживания.
Получение разрешения на строительство.
Отвал относится к опасным производственным объектам и поэтому проект строительства отвала обязан проходить государственную строительную экспертизу, за исключением предприятий по добыче общераспространенных полезных ископаемых (ОРМПИ) выполняемых без применения буровзрывных работ.
Разрешение на строительство получают после получения положительного заключения госэкспертизы по разработанной проектной документации.
Если отвал не подлежит государственной экспертизе то требуется прохождение экспертизы промышленной безопасности.
Реконструкция, модернизация и техническое перевооружение также подлежит государственной экспертизе. Если отвал входит в состав карьера по разработке ОРМПИ требуется прохождение экспертизы промышленной безопасности. Если отвал находится в особо охраняемой природной территории то требуется прохождение экологической экспертизы Росприроднадзора.
Разработка рабочей документации.
Рабочие чертежи являются завершающей стадией проектирования. На их основании осуществляются все работы по строительству внутренних коммуникаций (водоводы, карьерный водоотлив, электроснабжение и освещение, транспорт).
Отдельно составляются годовые планы развития отвальных работ.
Внесение изменений в проектную документацию по разработке отвала.
Если в процессе строительства и эксплуатации вы вынуждены внести изменения касающиеся изменения границ отвала (расширение, увеличение угла откоса, увеличение количества ярусов) то придется заново проходить государственную экспертизу и получать новое разрешение на строительство отвала. Иначе отвал будет считаться незаконным. Что повлечет за собой административные наказания и штрафы вплоть до закрытия.
Решение о направлении на государственную экспертизу дополнений, корректировок проектной документации принимает заказчик (застройщик) в соответствии с Градостроительным кодексом Российской федерации (часть 15 статьи 48; части 1, 2, 3, 4 статьи 49).
Дополнения к Проектной документации на расширение и техническое перевооружение особо опасных и технически сложных объектов капитального строительства (шахт, рудников, разрезов, карьеров), ранее получившие положительное заключение государственной экспертизы, подлежат экспертизе на федеральном уровне, в случае изменения следующих основных проектных решений, затрагивающих вопросы надежности и безопасности объектов капитального строительства:
- проведение новых вскрывающих капитальных горных выработок (стволов, шурфов, штолен, съездов, квершлагов и др), ранее не предусмотренных проектом, для отработки нижележащих горизонтов с целью поддержания производственной мощности предприятия или ее увеличения;
- применение новых систем разработки, выемочных комплексов (погрузочно-доставочного оборудования) большей производительности, ранее не предусмотренных проектом;
- отработка новых участков (прирезок, крыльев) с проведением новых вскрывающих капитальных горных выработок, ранее не предусмотренных проектом;
Изменение порядка (последовательности) отработки месторождения, если оно влечет за собой изменение первоначальных проектных решений по вопросам вентиляции, транспорта, электроснабжения, водоотлива и других разделов проектной документации.
В остальных случаях, проведение экспертизы проектной документации связанной с расширением и техническим перевооружением действующих предприятий осуществляется в соответствии с требованиями Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» №116-ФЗ
Проект рекультивации отвала
Земли отвалов подлежат рекультивации с целью сдачи арендованных земель и уменьшения воздействия на окружающую среду.
Проект рекультивации отвала включает в себя следующие задачи:
- Экономическая оценка отчужденных территорий
- Перечень работ и расчет объемов, и техники
- Организация удаления и хранения плодородного растительного слоя (ПРС)
- Определение очередности рекультивации
- Горно-техническая рекультивация отвала – выполаживание уступов отвала, планировка поверхности, создание экранирующих слоев, создание охранного вала, нанесение почвенно-плодородного слоя.
- Биологическая рекультивация отвала – приведение растительного покрова. в состояние, пригодное для последующего использования в народном хозяйстве.
Вместе с этой работой также смотрят:
- Отвод поверхностных вод нагорными канавами
- Горно-техническая и биологическая рекультивация
- Определение оптимальных бортов
- Накопители и пруды отстойники
- Проект нормативов образования отходов и лимитов на их размещение (ПНООЛР)
- Проект уменьшения санитарно-защитной зоны.
- Промышленная безопасность
- Проект земельного отвода