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

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

№ вар.	Вкт	i	№ вар.	Вкт	i	№ вар.	Вкт	i	№ вар.	Вкт	i

Продолжение таблицы 1.2

№ вар.	Вкт	i	№ вар.	Вкт	i	№ вар.	Вкт	i	№ вар.	Вкт	i

Таблица 1.3 – Глубина карьера (Н_к) по вариантам заданий

№ вар.	Нк	№ вар.	Нк	№ вар.	Нк	№ вар.	Нк

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
			1,05				1,07				1,09				1,11
			1,06				1,08				1,1				1,12
			1,07				1,09				1,11				1,13
			1,08				1,1				1,12				1,14
			1,09				1,11				1,13				1,15
			1,1				1,12				1,14				1,16
			1,11				1,13				1,15				1,17
			1,2				1,14				1,16				1,18
			1,13				1,15				1,17				1,19
			1,14				1,16				1,18				1,2
			1,15				1,17				1,19				1,05
			1,16				1,18				1,2				1,06
			1,17				1,19				1,05				1,07
			1,18				1,2				1,06				1,08
			1,19				1,05				1,07				1,09
			1,2				1,06				1,08				1,1
			1,05				1,07				1,09				1,11
			1,06				1,08				1,1				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

Вычисление результирующего угла β

Данные по высоте террас (h_т), ширине берм (z) и угол откоса террасы (β_т) берутся по варианту из таблицы 1.6.

Рисунок 1.4 - Схема для расчета результирующего угла β

Таблица 1.6 Данные для расчета по вариантам

№ вар.	hт	z	βт	№ вар.	hт	z	βт	№ вар.	hт	z	βт	№ вар.	hт	z	βт
					9,8	5,8			9,6	7,6			9,4	4,3
	8,1	4,1				5,9			9,7	7,7			9,5	4,4
	8,2	4,2							9,8	7,8			9,6	4,5
	8,3	4,3			8,1	6,1				7,9			9,7	4,6
	8,4	4,4			8,2	6,2							9,8	4,7
	8,5	4,5			8,3	6,3			8,1	9,1				4,8
	8,6	4,6			8,4	6,4			8,2	9,2				4,9
	8,7	4,7			8,5	6,5			8,3	9,3			8,1
	8,8	4,8			8,6	6,6			8,4	9,4			8,2	5,1
	8,9	4,9			8,7	6,7			8,5	9,5			8,3	5,2
					8,8	6,8			8,6	9,6			8,4	5,3
	9,1	5,1			8,9	6,9			8,7	9,7			8,5	5,4
	9,2	5,2							8,8	9,8			8,6	5,5
	9,3	5,3			9,1	7,1			8,9	9,9			8,7	5,6
	9,4	5,4			9,2	7,2							8,8	5,7
	9,5	5,5			9,3	7,3			9,1				8,9	5,8
	9,6	5,6			9,4	7,4			9,2	4,1				5,9
	9,7	5,7			9,5	7,5			9,3	4,2			9,1

По рисунку 1.4:

b₁= h_тсtdβ_т; b₂=z; b₃= b₁; b₄=z; B_шпо = b₁+ b₂+ b₃+ b₄; Но = 2h_т

Далее из формулы (1.10): сtdβ=В_шпо/ Н_о

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

F_o=a², га (1.13)

F’_o=c², га (1.14)

Кроме горизонтальной поверхности отвала F’_o рекультивации подлежат также боковые поверхности (рисунок 1.5). В проекте допускается расчет боковой поверхности упрощенно:

, га (1.15)

Окончательно рекультивируемая площадь составит:

F_p=F’_o+F’_oб (1.16)

Рисунок 1. 5 – Схема отсыпки с одновременным односторонним озеленением (растительность заштрихована)

Расчет объема отвала почвенно-растительного слоя (ПРС). 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 0,3-0,5м. Для горных предприятий объем отвала ПРС:

Vпрс = (Fк + Fс + Fо ) × hпрс , м³ (1.17)

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

Расчет объема отвала потенциально плодородных пород (ППП).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 (1.18)