1.2 Расчет элементов земельного отвода

Общая площадь отчуждаемых земель Fобщ включает земельный отвод под промплощадку карьера Fк, земельный отвод под санитарно-защитную зону Fсзз, и земельный отвод под вспомогательные объекты Fв. С учетом площадей Fи, 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 (3)

или Fобщ =(Fк +Fв ) *1,2 ,га (4)

где все линейные размеры приняты в метрах.

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

Окончательно

Fобщ =(Fк +Fв ) *1,2 +Fкт ,га (5) Fобщ = 299,2668га

Далее рассчитываем изымаемые площади.

Площадь карьерного поля определяется его размерами в плане на конец отработки карьера

Fк =L *B *10^-4 , га (6)

Fк=62,02 га

Площадь капитальной траншеи по верху

F_кт = (В _кт + Н_к ctg α_к) * Н_к/i * 10 ^-4, га (7)

где Вкт – ширина траншеи по низу, 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, тыс. F_кт = 0,000629 га

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 , (8)

V_кар=1837500 м³

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)

Объём вскрыши траншеи:

(9)

Vтр = 41140,15 м³

где В - ширина траншеи, м;

Н - конечная глубина карьера, м;

- длина траншеи, м.

(10)

lтр = 200 м

Отсюда общий объём вскрыши:

V_oбщ=V_кар+V_тр , м³, (11)

V_oбщ= 1878640 м³

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 = 8-10 м, ширине горизонтальной площадки (бермы) z = 4-10 м и углах откоса террасы βт = 15-20^о; профилактика водной эрозии бермы обеспечивается обратным поперечным уклоном 1,5-2^о (см. рис. 2, 3).

Расчетная ширина полосы под откосом отвала может быть определена по уравнению В = Н_осtdβ , однако целесообразней определить ее графическим построением (рис. 3) и после этого измерить результирующий угол откоса β.

Геометрические и объемные параметры отвала в форме усеченной пирамиды связаны с соотношением

V_общ = H_о/3 (a2+с2+ас) (12)

с=а-2Н_о*ctgβ (13)

Подставив уравнение (13) в выражение (12) и решив уравнение, получим окончательные размеры сторон основания а и поверхности с отвала:

а=Н_о*ctgβ+√V_общ/Н_о-1/3(Н_о*ctgβ)², м (14)

а=428,1798м

(15)

с = 362,2404 м

Для отвалов, располагаемых на землях сельскохозяйственного и лесохозяйственного назначения, рекомендуется принимать два яруса (две террасы) по вертикали в целях минимальных ландшафтных нарушений.

Ширину полосы под откосом определяем графическим построением (рис.1.2.2), и после этого измеряем результирующий угол откоса β.

z

z

h_т

H₀

β_Т

h_т

β

В

Рисунок 1.2 - сечение откоса отвала: β_Т - угол откоса террасы; β - результирующий угол; h_т - высота террасы; z - берма террасы.

Площадь земельного отвода под внешний отвал (включая площадь под откосами) F_о и подлежащая рекультивации горизонтальная поверхность отвала F_o' рассчитываются по выражениям:

(13)

(12)

Fo = 18,3338 га

Fo´ = 13,12181 га

Кроме горизонтальной поверхности отвала Fo¢ рекультивации подлежат также боковые поверхности (рис. 4). В проекте допускается расчетбоковой поверхности упрощенно

(14)

Foб´ = 5,546482 га

Окончательно рекультивируемая площадь составит

(15)

Рис.1.3

Fр = 18,66829 га

Расчет объема отвала почвенно-растительного слоя. Склад почвенно-растительного слоя занимает площадь Fпрс земельного отвода, на которую вывозятся почвы с промплощадки предприятия в процессе строительства, для чего снимается верхний слой земли. На этот же склад вывозятся почвы с площади, отчуждаемой под спецотвал. Объем отвала почвенно-растительного слоя зависит от площади, с которой снимается верхний слой, и мощности почвенно-растительного слоя h_прс равной 0,3-0,5 м.

Для горных предприятий объем отвала ПРС:

Vпрс = (Fк + Fс + Fо ) × hпрс , м³ (18)

Vпрс =401769 м³

Высота отвала на складе почвенно-растительного слоя не должна превышать 8 м; при большей высоте качество почвенно-растительного слоя резко ухудшается.

Ширина склада почвенно-растительного слоя с квадратным основанием

(19)

а₁ = 245,721 м

Расчет объема отвала потенциально плодородных пород. Склад потенциально плодородных пород располагается на площади Fппп, а объем этого склада определяется с учетом мощности снимаемого слоя потенциально плодородных пород (h_ппп=1,2-1,5 м) для горных предприятий

V_ппп = (Fк + Fс + Fо ) × h_ппп ,м (20)

V_ппп = 1205307 м3

Ширина склада потенциально плодородных пород:

(21)

а₂ = 402,183 м

В уравнениях (19) и (21) углы откосов отвалов принимаются соответственно β₁=15-20^о, β₂=25^о. Окончательно площади, занимаемые отвалами на складах почвенно-растительного слоя и потенциально плодородных пород, составят

Fпрс = а₁² х10^-4 , га (22)

Fппп = а₂² х10^-4 , га (23)

Fпрс = 6,037881 га

Fппп =16,41733 га

Расчет площади спецотвала.

Склад попутно добываемых полезных ископаемых (спецотвал) устраивается в обязательном порядке для месторождений комплексных руд, если ряд их полезных компонентов не подлежит переработке одновременно с основным (основными) полезными компонентами руды. Такой склад представляет собой перспективное техногенное месторождение, а его поверхность не подлежит рекультивации в период освоения основного месторождения.

Геометрические параметры спецотвала определяются по уравнениям (15)-(21), а изымаемая для него площадь земли Fос включается в общую площадь земельного отвода. Профилактика эрозионных процессов и обеспечение устойчивости этого отвала достигаются при соблюдении условий, на которых базируется расчет внешнего отвала (рис. 2 и 3) по технологии, представленной на рис. 4.

Рисунок 1.4. Выполаживание откоса террасы бульдозером

Расчет площади санитарной защитной зоны.

Все производственные объекты обеспечиваются защитными зонами, которые разделяются на санитарно-защитные зоны (СЗЗ) и защитные полосы (ЗП). Санитарный класс регламентирует ширину санитарно-защитной зоны, сооружаемой по периметру промплощадки предприятия, являющегося источником производственных вредностей (загрязняющих и неприятно пахнущих веществ, создаваемого шума, ультразвука, электромагнитных волн радио частей и др.).

Ширина санитарно-защитной зоны зависит от класса санитарной опасности предприятия и составляет для различных классов (м):

1 класс 2 класс 3 класс 4 класс 5 класс

1000 500 300 100 50

Горно-добывные предприятия относятся к 4 классу,но при конечной высоте карьера более 12 метров, ширину санитарно-защитной зоны принимают за 300м.

где (ав)х10^-4- площадь промплощадки предприятия, га.

F_сз = 146,58 га

Расчет площадей, занятых защитными полосами. Для расчета площадей, занятых защитными полосами F_c’, F_o’’’, F_прс’’ и F_ппп’’, во всех случаях ширину полосы Z₁ принимают равной 20 м.

Расчет общей площади отчуждаемых земель Fобщ.

См. формулы (1)-(3).

F_{общ =} 299,2668 га