Расчет элементов площадей земельного отвода

1.1 Структура площадей горного и земельного отвода

В подразделе 1.1 необходимо представить схему структуры площадей горного и земельного отвода (рисунок 1.1) и дать определение каждого структурного элемента.

Fвт

Fост F31

а

13

1

Fo

Fco

Fв

Fтв

2

б

Fпрс

Fппп

Рис. 1.1. Структура площадей горного и земельного отводов.

На рисунке 1.1: а - горный отвод: 1 - карьерное поле; 2 - разрезная траншея; 3 - выездная траншея; 4 - остаточное выработанное пространство; 5 - капитальная траншея; 12 - граница горного отвода; б - земельный отвод: 6 - отвал пустых пород; 7 - спецотвал; 8 - отстойник карьерного водоотлива; 9 - отвал промышленного мусора; 10 - склад почвенно-растительного слоя; 11- склад потенциально плодородных пород; 13 - граница земельного отвода; F - площадь земельного участка.

1.2 Расчет элементов земельного отвода

Расчет элементов площадей земельного отвода производится на основе анализа земель, изымаемых из народнохозяйственного оборота, и количественной оценки изымаемых под отвалы промышленных отходов и восстанавливаемых площадей с учетом обоснованного направления рекультивации.

Структура площадей зависит от отраслевой принадлежности предприятия. Для освоения месторождения недропользователь должен иметь горноотводный акт с указанием геометрических границ горного отвода (контур карьерного поля по состоянию на конец отработки) и акт земельного отвода с указанием (в плане) границ участков поверхности, изымаемых горным предприятием. Горный отвод включает в себя как участок поверхности для размещения карьерного поля (отчуждаемый на основании акта земельного отвода), так и участок недр, содержащих полезные ископаемые. Все площади, предназначенные для строительства сопутствующих производству объектов (отвалы твердых отходов, хвостохранилища, шламонакопители и др.), отчуждаются актом земельного отвода.

Общая площадь отчуждаемых земель F_общ включает земельный отвод под промплощадку карьера F_к, земельный отвод под санитарно-защитную зону F_сзз, и земельный отвод под вспомогательные объекты F_в. С учетом площадей F_и, занимаемых инженерными сетями и коммуникациями (дороги, ЛЭП, трубопроводы и др.) изымаются площади Fис на 15-20 % больше расчетных, т.е.

Fобщ = Fк +Fв =Fк +(Fcзз +Fо +Fппп +Fпрс +Fс ) +Fис (1.1)

или Fобщ =(Fк +Fв ) *1,2 ,га (1.2)

где все линейные размеры приняты в метрах.

Вскрытие карьерного поля осуществляется капитальной горной выработкой внешнего заложения – капитальной траншеей площадью F_кт (располагаемой вне площади карьера). Окончательно

Fобщ =(Fк +Fв ) х1,2 +Fкт ,га (1.3)

Далее рассчитываем изымаемые площади.

Площадь карьерного поля определяется его размерами в плане на конец отработки карьера по формуле (1.6).

Fк =LхB , га (1.4)

где L – карьерного поля, м; В – ширина карьерного поля, м. Значения L и В берутся из таблицы 1.1 по варианту.

Площадь капитальной траншеи по верху:

F_кт = (В_кт + Н_к ctg α_к) х (Н_к/i) , га (1.5)

где В_кт – ширина основания капительной траншеи, м; α_к – угол откоса бортов траншеи (при глубине Н_к до 30 м α_к =35^о, при Нк˃30 м α_к =30^о); i – уклон траншеи, тысячных При расчете данной формулы берется цифра по уклону траншеи та, которая дана в задании. Данные для расчета по формуле 1.5 - в таблицах 1.2 и 1.3.

Расчет объемов складируемых отходов при внешнем размещении техногенных массивов. Площадь, занимаемая внешним отвалом, зависит от общего объема складируемых отходов и принятой высоты отвала Н_о

Площадь, занимаемая внешним отвалом, зависит от общего объема складируемых отходов V_общ и принятой высоты отвала Н_о.

Объём вскрыши при отработке карьера:

V_кар=А_в·Т·К_р , (1.6)

где А_в - годовой объём вскрыши, тыс.м³;

Т - срок существования карьера, лет;

К_р – коэффициент разрыхления пород в отвале (от 1,05 до 1,2).

Данные для расчета по формуле 1.6 по вариантам приведены в таблице 1.4.

Объём вскрыши траншеи:

V_тр = ((В_ктхН_к)хl_тр)+((Н_к/tgα_к)х((Н_кхl_тр)/2); м³ (1.7)

где В_кт - ширина основания траншеи, м (в таблице 1.2);

Н_к - конечная глубина карьера, м (в таблице 1.3);

l_тр - длина траншеи, м (рассчитывается по формуле 1.8).

l_тр =Н_к/i, м, (1.8)

где Н - конечная глубина карьера, м; i – угол траншеи (в этой формуле значение угла траншеи, данное в задании необходимо поделить на 1000). Данные для расчета по формуле 1.7 в таблицах 1.2 и 1.3 , по формуле 1.8 – в таблице 1.3 (Н_к), в таблице 1.2 (i).

Таблица 1.1 – Параметры карьерного поля по вариантам заданий.

№ вар.	L, м	В, м	№ вар.	L, м	В, м	№ вар.	L, м	В, м	№ вар.	L, м	В, м
1	856	452	19	1206	1300	37	1326	956	55	1236	852
2	562	953	20	945	1003	38	796	1012	56	1400	563
3	786	389	21	895	1009	39	895	1100	57	892	659
4	856	774	22	875	966	40	943	1500	58	912	906
5	843	489	23	1255	856	41	1266	920	59	1322	758
6	489	579	24	758	1600	42	1415	856	60	679	1200
7	1200	452	25	1230	947	43	913	1500	61	851	1200
8	850	936	26	653	1500	44	899	1300	62	1200	920
9	1005	489	27	1345	936	45	1489	843	63	1356	855
10	489	963	28	1120	896	46	1563	758	64	1248	599
11	912	1002	29	1400	563	47	1659	562	65	1002	966
12	1658	995	30	1235	454	48	1458	652	66	1009	842
13	1936	1200	31	1455	859	49	943	1300	67	896	1200
14	799	1500	32	1233	1005	50	1587	710	68	956	896
15	1652	1000	33	968	1322	51	945	1300	69	852	1205
16	748	894	34	789	1200	52	1752	1200	70	983	1301
17	1243	1400	35	1533	978	53	1654	1200	71	1245	980
18	523	756	36	1323	852	54	894	1700	72	486	986

Таблица 1.2 – Параметры капитальной траншеи: ширина капитальной траншеи по низу (В_кт) и уклон траншеи (i) по вариантам заданий.

№ вар.	Вкт	i	№ вар.	Вкт	i	№ вар.	Вкт	i	№ вар.	Вкт	i
1	15	80	19	13	40	37	5	75	55	18	70
2	20	80	20	15	35	38	21	65	56	20	60
3	10	80	21	12	45	39	11	45	57	15	60
4	18	70	22	18	40	40	6	35	58	14	60
5	20	80	23	20	55	41	15	55	59	8	40
6	15	60	24	15	65	42	10	35	60	10	40
7	14	70	25	8	75	43	9	50	61	16	50
8	8	70	26	10	65	44	14	60	62	20	50
9	10	70	27	20	75	45	7	30	63	16	40
10	16	60	28	12	35	46	14	40	64	20	50
11	20	60	29	8	65	47	15	70	65	8	40

Продолжение таблицы 1.2

№ вар.	Вкт	i	№ вар.	Вкт	i	№ вар.	Вкт	i	№ вар.	Вкт	i
12	8	60	30	9	45	48	15	60	66	6	35
13	6	40	31	10	65	49	20	50	67	10	45
14	10	40	32	14	75	50	10	30	68	15	35
15	15	50	33	12	65	51	6	80	69	14	45
16	14	50	34	13	45	52	15	60	70	20	75
17	20	40	35	18	35	53	20	70	71	17	65
18	17	50	36	7	45	54	10	70	72	13	45

Таблица 1.3 – Глубина карьера (Н_к) по вариантам заданий

№ вар.	Нк	№ вар.	Нк	№ вар.	Нк	№ вар.	Нк
1	12	19	4	37	9	55	12
2	15	20	27	38	8	56	15
3	24	21	25	39	20	57	4
4	27	22	20	40	15	58	22
5	7	23	8	41	12	59	4
6	20	24	25	42	5	60	11
7	9	25	15	43	15	61	17
8	10	26	20	44	14	62	12
9	5	27	9	45	20	63	15
10	24	28	12	46	17	64	25
11	22	29	15	47	13	65	12
12	29	30	4	48	4	66	15
13	28	31	8	49	12	67	8
14	16	32	6	50	18	68	21
15	7	33	26	51	20	69	17
16	21	34	17	52	15	70	4
17	8	35	4	53	20	71	11
18	19	36	16	54	10	72	5

Таблица 1.4 – Данные по объему вскрыши при отработке карьера по вариантам заданий.

№ вар.	Ав, тыс.м3	Т, лет	Кр	№ вар.	Ав, тыс.м3	Т, лет	Кр	№ вар.	Ав, тыс.м3	Т, лет	Кр	№ вар.	Ав, тыс.м3	Т, лет	Кр
1	300	10	1,05	19	70	12	1,07	37	75	14	1,09	55	300	14	1,11
2	400	15	1,06	20	550	11	1,08	38	450	15	1,1	56	400	15	1,12
3	500	10	1,07	21	500	10	1,09	39	400	10	1,11	57	70	10	1,13
4	550	15	1,08	22	450	11	1,1	40	95	11	1,12	58	455	11	1,14
5	100	10	1,09	23	125	12	1,11	41	400	12	1,13	59	70	12	1,15
6	450	15	1,1	24	500	13	1,12	42	75	13	1,14	60	300	13	1,16
7	150	10	1,11	25	400	14	1,13	43	125	14	1,15	61	425	14	1,17
8	200	12	1,2	26	450	15	1,14	44	400	15	1,16	62	300	15	1,18
9	75	13	1,13	27	150	10	1,15	45	100	10	1,17	63	400	10	1,19
10	500	14	1,14	28	300	11	1,16	46	450	11	1,18	64	500	11	1,2
11	450	15	1,15	29	400	12	1,17	47	400	12	1,19	65	300	12	1,05
12	600	11	1,16	30	70	13	1,18	48	70	13	1,2	66	400	13	1,06
13	550	10	1,17	31	125	14	1,19	49	450	14	1,05	67	100	14	1,07
14	420	15	1,18	32	95	15	1,2	50	600	15	1,06	68	450	15	1,08
15	100	10	1,19	33	500	10	1,05	51	70	10	1,07	69	425	10	1,09
16	455	13	1,2	34	425	11	1,06	52	400	11	1,08	70	75	11	1,1
17	125	14	1,05	35	70	12	1,07	53	450	12	1,09	71	300	12	1,11
18	435	15	1,06	36	400	13	1,08	54	150	13	1,1	72	75	13	1,12

Общий объём вскрыши равен:

V_oбщ=V_кар+V_тр , м³, (1.9)

При расчете необходимо учитывать следующее: рациональная технология отвалообразования с последующей рекультивацией предопределяет форму отвала, приближающуюся к геометрически правильной фигуре; углы откосов отвала должны обеспечивать его устойчивость; откосы подлежат террасированию при высоте террас h_т = 8-10 м, ширине горизонтальной площадки (бермы) z = 4-10 м и углах откоса террасы β_т = 15-20^о; профилактика водной эрозии бермы обеспечивается обратным поперечным уклоном 1,5-2^о (рисунок 1.2).

Расчетная ширина полосы под откосом отвала (В_шпо) может быть определена по уравнению

В_шпо = Н_осtgβ, (1.10),

где Н_о – высота отвала, м (в таблице 1.6 по варианту); β – результирующий угол откоса (рисунок 1.2)

Однако целесообразней определить ее графическим построением (рисунок 1.2) и после этого измерить результирующий угол откоса β (ПРИМЕР 1.1), по которому будем вычислять параметры отвала в формулах 1.11 и 1.12. Для отвалов, располагаемых на землях сельскохозяйственного и лесохозяйственного назначения, рекомендуется принимать два яруса (две террасы) по вертикали в целях минимальных ландшафтных нарушений.

Геометрические и объемные параметры отвала в форме усеченной пирамиды (рисунок 1.3). Размеры сторон основания а и поверхности с отвала рассчитываем по формулам 1.11 и 1.12:

, м (1.11)

, м (1.12)

Рисунок 1.2 - Сечение откоса отвала: β_т - угол откоса террасы;

β - результирующий угол; h_т - высота террасы; z - берма террасы,

Н _о – высота отвала; В_шпо – ширина полосы под откосом отвала.

Рисунок 1.3 Геометрические параметры внешнего отвала в форме усеченной пирамиды: - сторона основания пирамиды, - ширина полосы под откосом отвала, - высота отвала, - рекультивируемая поверхность

ПРИМЕР 1.1