Техногенное сырьё для производства строительных материалов. В 2 частях. Ч.2. Учебное пособие

61

Второй этап лабораторного изучения техногенного сырья заключается в определении основных физических и технологических свойств техногенного сырья с целью конкретизации направлений его использования. В связи с воз-

можностью многоцелевого использования этого вида минерального сырья,

оценка его качества требует применения довольно широкого комплекса мето-

дов изучения его физико-химических, физико-механических и технологических свойств.

Оценка возможных направлений использования техногенного сырья про-

изводится в соответствии с оценочными критериями (ВНИГРИуголь, 1997 г.),

для чего определяется следующая группа параметров: плотность (истинная,

средняя, насыпная), содержание тонкодисперсных фракций (для глинистого и углисто-глинистого типов сырья и угля), коэффициент формы зерен, коэффи-

циент фильтрации (для песчано-глинистого типа сырья и угля), химико-

технологические показатели угля, показатель общей флюидоактивности (Fобщ),

суммарная удельная эффективная активность по основным радионуклидам

(226Ra, 40K, 232Th).

Значения плотности определяются с соблюдением требований ГОСТа для всех установленных литологических типов техногенного сырья (ГОСТ 2409-95,

ГОСТ 24468-80, ГОСТ 18847-84, ГОСТ 8269-93, ГОСТ 9758-2012). Грануло-

метрический анализ выполняется методом пипетки, коэффициент фильтрации определяется по методике, используемой в инженерной геологии, – в трубке Каменского. Интегрированная оценка физико-химических особенностей выде-

ленных литотипов, угля и техногенного сырья в целом характеризуется резуль-

татами вакуумно-декриптометрического анализа (ВДА). Метод ВДА позволяет на основе величины общей флюидоактивности прогнозировать технологиче-

ские свойства сырьевых компонентов и сырья в целом, а также определять ко-

личество и состав газов, которые будут выбрасываться в атмосферу при нагре-

ве, обжиге и плавлении отвальных пород и их смесей.

62

В период лабораторных работ проводится обязательная радиологическая оценка техногенного сырья с определением удельной активности главных дол-

гоживущих естественных радионуклидов и общей эффективной активности техногенных пород. Определения производятся гамма-спектральным методом по ГОСТ 30108-94.

Органическая составляющая техногенных образований как сопутствующий компонент, подлежащий извлечению из породной массы, изучается на материале концентратов, полученных разделением минеральной и органической составляю-

щих угля фракционированием его в тяжелых жидкостях. В угольных концентра-

тах определяются теплота сгорания (ГОСТ 147-95), выполняется их технический анализ (ГОСТ 11022-95, ГОСТ 8606-93, ГОСТ 6382-2001), определение петрогра-

фического состава (ГОСТ 9414-93), проводится гранулометрический анализ по ГОСТ 2093-82, определение истинной и кажущейся плотности по ГОСТ 2160-92.

Результаты, полученные на втором этапе лабораторного изучения отваль-

ных пород как техногенного минерального сырья угольного ряда, служат для оценки техногенного месторождения и окончательного выбора направлений промышленного использования сырья.

Лабораторные работы должны проводить аттестованные и аккредитован-

ные лаборатории, качество аналитических работ должны контролировать путем систематического проведения внутрилабораторного (выявление случайных ошибок) и внешнего (наличие систематической погрешности) контроля.

По результатам лабораторных исследований на основании оценочных критериев определяются все возможные направления использования техноген-

ного минерального сырья, которые затем заверяются лабораторными техноло-

гическими испытаниями и, в случае необходимости, полупромышленными ис-

пытаниями.

По техногенному месторождению необходимо иметь топографическую основу масштаба 1:2000 – 1:5000 (маркшейдерский план отвала или группы от-

валов).

63

2.3. Категории запасов и прогнозных ресурсов техногенного сырья

Классификацией запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых (ГКЗ МПР России, 2006 г.) определены единые для всей Российской Федерации принципы подсчета, оценки и государственного учета запасов и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых по степени их изученности и экономическому значению. Этим же документом установлено,

что запасы подсчитываются и учитываются, а прогнозные ресурсы оценивают-

ся всеми недропользователями по каждому виду полезных ископаемых и на-

правлениям их промышленного использования.

При подсчете запасов техногенных месторождений должны учитываться следующие особенности, отражающие специфику техногенных месторождений этого типа и содержащегося в них техногенного минерального сырья:

для всех техногенных месторождений по данным маркшейдерских за-

меров и статистической отчетности с высокой степенью достоверности уста-

новлен объем породной массы, т.е. запасы таких месторождений определены с достаточной полнотой и достоверностью;

внутреннее строение месторождений весьма сложное, что связано с не-

закономерным, спорадическим и неравномерным распределением в их объеме пород;

априорно известны литологический состав по данным геологической разведки объекта и геолого-маркшейдерской документации.

Запасы техногенных месторождений минерального сырья в силу перечис-

ленных его специфических особенностей по степени их геологической изучен-

ности в соответствии с «Классификацией запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых» (ГКЗ МПР России, 2006 г.) подразде-

ляются на категории С1 и С2 , прогнозные ресурсы по степени их обоснованно-

сти квалифицируются категорией Р1. Согласно названному выше документу, к

64

различным категориям запасов и прогнозным ресурсам техногенного сырья предъявляются следующие требования.

Запасы категории С1 выделяются на техногенных месторождениях, сте-

пень изученности которых удовлетворяет следующим требованиям:

основные особенности внутреннего строения изучены по карьерным выемкам либо вертикальным срезам иного происхождения, либо определены геофизическими методами;

вещественный состав пород и качество полезного ископаемого, в том числе и экологическая характеристика, определены на материале рядовых и модельных проб с детальностью, позволяющей уверенно определить все воз-

можные направления их промышленного использования;

технологические свойства изучены в лабораторных условиях и завере-

ны полупромышленными испытаниями на материале укрупненных технологи-

ческих проб.

Запасы категории С2 составляют основную часть запасов техногенных месторождений и должны удовлетворять следующим требованиям:

внутреннее строение определено по отдельным (единичным) карьерным выемкам либо выемкам иного происхождения;

вещественный состав пород и качество (в том числе и экологическое)

их как минерального сырья детально определены лишь для одного-двух на-

правлений использования, другие направления установлены по оценочным критериям и не заверены лабораторными технологическими испытаниями.

Прогнозные ресурсы категории Р1 учитывают возможность использо-

вания в качестве общераспространненного минерального сырья пород, слагаю-

щих сухие отвалы длительного хранения, по которым отсутствует геолого-

маркшейдерская документация и информация о принадлежности какой-либо конкретной шахте или обогатительной фабрике. Оценка вещественного состава и качества производится по результатам единичных анализов, количественная оценка ресурсов этой категории производится визуально.

65

Количественная оценка прогнозных ресурсов производится комплексно.

При этом используются действующие на момент оценки требования к качеству и технологическим свойствам полезных ископаемых аналогичных месторождений с учетом возможности изменения этих требований в ближайшей перспективе.

Группы запасов техногенных полезных ископаемых по их экономи-

ческому значению.

Запасы подразделяются на две группы, подлежащие отдельному учету:

балансовые (экономические или активные) и забалансовые (потенциально эко-

номические или пассивные).

Балансовые (активные) запасы подразделяются на:

запасы техногенного минерального сырья, переработка которого в на-

стоящий момент экономически эффективна при использовании техники и тех-

нологии разработки месторождения и переработки сырья, обеспечивающих со-

блюдение требований по рациональному использованию недр и охране окру-

жающей среды;

запасы, отработка которых в настоящий момент экономически мало эффек-

тивна либо неэффективна, но освоение которых целесообразно по соображениям рынка либо экологическим и может быть рентабельным при оказании недропользо-

вателю специальной поддержки со стороны Администрации региона в виде нало-

говых льгот, субсидий и т.п. (гранично экономические или пограничные запасы).

Забалансовые (пассивные) запасы включают в себя:

запасы техногенного минерального сырья, отвечающие всем требовани-

ям, предъявляемым к балансовым запасам, но использование которых в данный момент невозможно по правовым, экологическим и другим обстоятельствам;

запасы попутных компонентов в виде отсевов и пр., использование ко-

торых в данный момент невозможно по экономическим, технологическим и иным причинам, но в ближайшем будущем может стать экономически эффек-

тивным в результате изменения конъюнктуры рынка, изменения цен, появления новых технологий переработки и т.д.

66

При подсчете забалансовых запасов производится их подразделение в за-

висимости от причин отнесения к забалансовым (экономических, технологиче-

ских, экологических, правовых и пр.).

2.4. Подсчет запасов техногенного минерального сырья

Подсчет запасов техногенного сырья имеет особенности, обусловленные спецификой техногенных месторождений. В связи с этим ни один из методов подсчета запасов природных полезных ископаемых в данном случае не приме-

ним. Поскольку объем отвалов (техногенных геологических тел), т.е. количест-

во полезного ископаемого известно с достаточной степенью точности, проце-

дура подсчета запасов сводится к маркшейдерскому обмеру отвала в целях уточнения его объема и определению (расчету) извлекаемого количества сырья.

Извлекаемое количество техногенного сырья определяется как разница между общим замеренным объемом отвала и объемом находящегося в нем тех-

нического мусора (производственных отходов шахт и обогатительных фабрик,

сбрасываемых в породные отвалы). Количество техногенного мусора (степень засорения) в каждом конкретном отвале (техногенном геологическом теле) оп-

ределяется в объемных процентах при полевом описании объекта. В среднем его содержания колеблются от 5 до 12 %.

Подсчет запасов техногенного минерального сырья производится на маркшейдерских планах отвалов масштаба 1:500 – 1:2000 и оформляется в таб-

личной форме с пояснительной запиской.

Прогнозные ресурсы оцениваются по фактическому объему отвалов (тех-

ногенных геологических тел) без учета степени засорения. Подсчитанные та-

ким образом запасы и оцененные прогнозные ресурсы апробируются на заседа-

нии секции твердых полезных ископаемых Территориальной комиссии по запа-

сам полезных ископаемых и ставятся на учет Территориальным балансом запа-

сов и прогнозных ресурсов техногенного сырья.

67

2.5. Подготовленность месторождений техногенного минерального сырья для промышленного освоения

Целесообразная степень изученности техногенных месторождений, под-

готовленных для промышленного освоения, определяется в зависимости от сложности их строения, а также экономическими факторами.

Месторождения техногенного минерального сырья считаются подготов-

ленными для промышленного освоения при соблюдении следующих условий:

а) запасы утверждены в установленном порядке;

б) утвержденные в установленном порядке балансовые запасы техноген-

ного сырья, используемые при проектировании, должны быть квалифицирова-

ны категорией С1. Проектирование горнодобывающего предприятия для место-

рождений техногенного сырья с запасами категории С2 допускается по согласо-

ванию с администрацией региона при условии проведения недропользователем опережающего геологического изучения месторождения;

в) вещественный состав и технологические свойства полезного ископае-

мого должны быть изучены с детальностью, позволяющей оценить все возмож-

ные направления промышленного использования, содержащегося на месторож-

дении техногенного сырья, и обеспечивающей получение исходных данных,

достаточных для проектирования технологической схемы его комплексной пе-

реработки. Извлечение попутных компонентов проектируется исходя из степе-

ни их изученности;

г) инженерно-геологические, горно-геологические и другие природные условия должны быть изучены с детальностью, обеспечивающей получение ис-

ходных данных, необходимых для составления проекта разработки отвала. Раз-

работка техногенных месторождений без соответствующего проекта не допус-

кается;

д) должна быть изучена возможность промышленного использования горнопромышленных отходов (отсевов и т.д.), получаемых при принимаемой

68

технологической схеме переработки техногенного сырья, либо определены ус-

ловия (место, объемы) их складирования или захоронения;

е) должны быть разработаны рекомендации по охране окружающей среды;

ж) добыча техногенного минерального сырья осуществляется только по проектам, прошедшим экологическую экспертизу и согласованным с террито-

риальными органами, выполняющими функции технадзора.

2.6. Балансовый учет запасов и прогнозных ресурсов техногенных месторождений

В соответствии с установленным порядком запасы всех видов полезных ископаемых учитываются Государственным балансом запасов полезных иско-

паемых по видам и направлениям использования минерального сырья. Про-

гнозные ресурсы полезных ископаемых до настоящего времени Государствен-

ным балансом не учитываются. Также до настоящего времени не учитываются балансом запасы и прогнозные ресурсы техногенного сырья.

Принимая во внимание, что породы большинства отвалов, шлако- и шла-

мохранилищ внесены в перечень общераспространенных полезных ископаемых

(техногенное минеральное сырье), а следовательно, работы по геологическому изучению и разработке техногенных месторождений подлежат лицензирова-

нию, возникает необходимость учета их запасов и прогнозных ресурсов Терри-

ториальным балансом запасов. Для этих целей общепринятая форма баланса запасов твердых полезных ископаемых актуализирована и адаптирована к осо-

бенностям техногенных месторождений. В основу формы Территориального баланса запасов и прогнозных ресурсов техногенного сырья положена необхо-

димость учета запасов по категориям С1 и С2 и оценка прогнозных ресурсов по категории Р1.

Территориальный баланс запасов и прогнозных ресурсов техногенного сырья состоит из 22 столбцов, содержащих следующие сведения (табл. 2.3):

порядковый номер отвала (месторождения) по балансу;

69

номер отвала по областному реестру (кадастру), степень и год освоения,

название предприятия, ведущего разработку, номер и дата выдачи лицензии

(для распределенного фонда недр);

принадлежность отвала (месторождения) к геолого-промышленному району, конкретной шахте или обогатительной фабрике, местоположение (гео-

графическая привязка);

количество балансовых запасов по категориям С1 и С2 и забалансовых запасов на начало отчетного года;

количество прогнозных ресурсов на начало отчетного года;

изменения баланса запасов и прогнозных ресурсов за отчетный год,

причины этих изменений;

состояние запасов категорий С1 , С2, С1+ С2 и прогнозных ресурсов, ос-

тавшихся на конец отчетного года;

количество балансовых и забалансовых запасов (по категориям), утвер-

жденных ТКЗ и апробированных прогнозных ресурсов: на дату утверждения или апробации, остаток на конец отчетного года; год утверждения (апробации),

номер протокола ТКЗ;

срок обеспеченности предприятия балансовыми запасами (для распре-

деленного фонда недр).

Территориальный баланс запасов и прогнозных ресурсов ведется ТФИ по округам.