Расчет элементов 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 F_ис на 15-20% больше расчетных, т.е.

F_общ = F_к + F_в = F_к +(F_cзз + F_о + F_ппп + F_прс + F_с) + F_ис

F_общ = (F_к + F_в)×1,2, га.

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:

F_общ = (F_к + F_в)×1,2 + F_кт, га.

Далее рассчитываем изымаемые площади.

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

F_к = L × B × 10^-4, га.

Площадь капитальной траншеи по верху:

F_кт = (В_кт + Н_к×ctgα_к)×Н_к/i×10^-4, га,

где В_кт - ширина траншеи по низу, м; α_к - угол откоса бортов траншеи (при глубине Н_к до 30 м, α_к = 35^о, при Н_к>30 м α_к = 30^о); i - уклон траншеи, тысячные.

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,

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:

,

где В - ширина траншеи, м;

Н - конечная глубина карьера, м;

l_тр - длина траншеи, м.

,

Отсюда общий объём вскрыши:

V_oбщ = V_кар+V_тр, 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 β_т = 15-20^о; профилактика водной эрозии бермы обеспечивается обратным поперечным уклоном 1,5-2^о.

Расчетная ширина полосы под откосом отвала может быть определена по уравнению В = Н_о×сtdβ, 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)

с = а-2Н_о×ctgβ.

Окончательные размеры сторон основания а и поверхности с отвала:

а = Н_о×ctgβ+v×V_общ/Н_о - 1/3(Н_о×ctgβ)2, 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. 2.), и после этого измеряем результирующий угол откоса β.

 

Рис. 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:

Кроме горизонтальной поверхности отвала F_o рекультивации подлежат также боковые поверхности (рис. 3). В проекте допускается расчет боковой поверхности упрощенно:

Окончательно рекультивируемая площадь составит:

Рис. 3.

Расчет объема отвала почвенно-растительного слоя. Склад почвенно-растительного слоя занимает площадь F_прс 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:

V_прс = (F_к + F_с + F_о) × h_прс, 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:

Расчет объема отвала потенциально плодородных пород. Склад потенциально плодородных пород располагается на площади F_ппп, 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 = (F_к + F_с + F_о) × h_ппп, м.

Ширина склада потенциально плодородных пород:

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

F_прс = а_{1 2} ×10^-4, га.

F_ппп = а_{2 2} ×10^-4, 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 вышеприведенным уравнениям, а изымаемая для него площадь земли F_ос 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, 3) по технологии, представленной на рис. 4.

Рис.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

 

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

где (ав) ×10^-4 - площадь промплощадки предприятия, га.

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

Расчет общей площади отчуждаемых земель F_общ.

См. вышеприведенные формулы.