Обоснование технологии разработки месторождений для использования выработанных пространств известняковых карьеров в строительстве

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………. 4
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ
ИССЛЕДОВАНИЯ ……………………………………………………………………………………………. 8
1.1 Краткая характеристика месторождений известняка и анализ современного
состояния сырьевой базы ………………………………………………………………………………….. 8
1.2 Анализ современного состояния технологии горных работ при разработке
месторождений известняка ……………………………………………………………………………… 13
1.3 Современное состояние исследований технологии горных работ и
использования выработанных пространств известняковых карьеров ………………… 21
1.4 Цель, задачи и методы исследований …………………………………………………………. 32
2 АНАЛИЗ УСЛОВИЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ИЗВЕСТНЯКА И
ХАРАКТЕРИСТИКА ИХ ВЫРАБОТАННЫХ ПРОСТРАНСТВ. ОЦЕНКА
ВОЗМОЖНОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ
КАРЬЕРОВ ОБЪЕКТОВ ПРОМЫШЛЕННОГО И ГРАЖДАНСКОГО
НАЗНАЧЕНИЯ ……………………………………………………………………………………………….. 33
2.1 Исследование взаимосвязи между показателями условий разработки
месторождений известняка ……………………………………………………………………………… 33
2.2 Оценка относительной трудности разработки месторождений известняка ….. 37
2.3 Проблемы и перспективы использования выработанных пространств
известняковых карьеров в строительстве …………………………………………………………. 40
2.4 Анализ возможности размещения в выработанном пространстве карьеров
объектов промышленного и гражданского назначения …………………………………….. 44
2.5 Выводы ……………………………………………………………………………………………………… 50
3 МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ИЗВЕСТНЯКА ……………… 51
3.1 Основные принципы оценки эффективности технологии разработки
месторождений известняка и формирования выработанного пространства ………. 51
3.2 Экономические критерии для оценки технологии разработки месторождений
известняка и формирования выработанного пространства ……………………………….. 58
3.3 Методика расчета основных технико-экономических показателей технологии
разработки месторождений известняка ……………………………………………………………. 61
3.4 Выводы ……………………………………………………………………………………………………… 63
4 ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО ВАРИАНТА ВСКРЫТИЯ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ ИЗВЕСТНЯКА ………………………………………………………………. 64
4.1 Способы вскрытия месторождений разрабатываемых открытым способом…. 64
4.2 Исследование влияния параметров вскрывающих выработок и формы бортов
карьеров в плане на показатели землепользования …………………………………………… 67
4.3 Разработка технологии вскрытия месторождения комбинированным способом
и обоснование глубины заложения концентрационного горизонта …………………… 79
4.4 Выводы ……………………………………………………………………………………………………… 89
5 ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ИЗВЕСТНЯКА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВЫРАБОТАННОГО КАРЬЕРНОГО
ПРОСТРАНСТВА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ …………………………………………………………. 91
5.1 Технология разработки месторождений известняка и факторы влияющие на её
выбор ……………………………………………………………………………………………………………… 91
5.2 Анализ вариантов технологии разработки месторождений известняка при
использовании выработанных пространств карьеров в строительстве ……………… 93
5.3 Обоснование условий эффективного применения вариантов технологии
разработки месторождений известняка при последующем использовании
выработанного пространства в строительстве ………………………………………………….. 93
5.4 Исследования влияния технологии разработки месторождений известняка на
показатели землеемкости, объемы вскрышных работ и затраты на рекультивацию
нарушенных земель ……………………………………………………………………………………….. 115
5.5 Выводы ……………………………………………………………………………………………………. 132
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………………….. 134
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………………………………. 137

1. Остапенко П.Е. Технологическая оценка минерального сырья. Нерудное сы-
рье: Справочник. / Остапенко П.Е. //– М.: Недра, 1995. – 507с. С. 271 – 276.
2. Алванян, А.К. Геолого-промышленные типы месторождений общераспро-
страненных полезных ископаемых Пермского края. / А.К. Алванян, Р.Г. Ибламинов
// Вопросы современной науки и практики. Ун-т им. В.И. Вернадского, 2009. Вып.
10. С. 135 – 144.
3. Российский федеральный геологический фонд «РосГеолФонд» [Электрон-
ный ресурс]: – Режим доступа: http://www.rfgf.ru/.
4. Методические рекомендации по применению Классификации запасов место-
рождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых. Карбонатные по-
роды // Москва 2007 год.
5. Коженевский С.Р. – Известняк [Электронный ресурс] / С.Р. Коженевский // –
Режим доступа: http://www.uran.donetsk.ua/~masters/2011.htm
6. Василик Г.Ю. Цементная промышленность России в 2013 году. / Г.Ю. Васи-
лик // Цемент и его применение. 2013. – № 6. – С. 3–8.
7. Добыча извести в мире [Электронный ресурс]: – Режим доступа:
http://biblioclub.ru/.
8. Думнов, А.Д. Ресурсы и окружающая среда России (аналитический доклад)
/А.Д. Думнов, Н.Г. Рыбальский, Е.Д. Самотесов, Ю.И. Максимов и др. // М.: НИА
– Природа, РЭФИА, 2001. – 572 С.
9. Сводный отчетный баланс запасов флюсовых известняков Красноярского
края и Хакассии. – Красноярск, 2002. – 150 С.
10. Кадастр месторождений известняков. – Красноярск, 1960. – 305 С.
11. Зайцев, Г.Д. Оценка технологических и технических возможностей обору-
дования для безвзрывной добычи полезных ископаемых. / Г.Д. Зайцев, В.И. Чески-
дов // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический
журнал). 2014, № 2, С.220–227.
12. Забегалов, Г.В. Бульдозеры, скреперы, грейдеры / Г.В. Забегалов, Э.Г. Ро-
нинсон // М.: Высшая школа, 1991. – 334 С.
13. Репин, Н.Я. Выемочно-погрузочные работы: Учеб. пособие. – 2-е изд., стер.
/ Н.Я. Репин, Л.Н. Репин // М.: Издательство «Горная книга», 2012. – 267 с.: ил.
(Процессы открытых горных работ)
14. Макеев М.В. Принципы действия компактного роторного экскаватора осо-
бой мощности / М.В. Макеев // Горный информационно-аналитический бюллетень
(научно-технический журнал). 2009, № 12, С.353–360.
15. Губенко, А.А. Современное состояние и перспективы развития конструкций
карьерных комбайнов для безвзрывной послойной выемки прочных пород. / А.А.
Губенко, Ле Бинь Зыонг, А.А. Грабский, И.В. Петров // Научный вестник Москов-
ского государственного горного университета. 2010. № 7. С. 24-30.
16. Штейнцайг, Р.М. Мировая горная промышленность история достижения,
перспективы / Р.М. Штейнцайг, К.Ю. Анистратов // – М.: НТЦ Горное дело, 2005.
– С 298-318.
17. Ржевский, В.В. Разработка полускальных и скальных пород на карьерах
комбайнами / В.В. Ржевский, Ю.И. Анистратов // Добыча угля открытым способом.
– 1967. – № 8. – С. 26–30.
18. Анистратов, Ю.И. Подготовка пород к выемке при применении на разрезах
комбайнового способа разработки / Ю.И. Анистратов, А.П. Семин // Добыча угля
открытым способом. – 1970. – № 11-12. – С. 13-14.
18. Коваленко, С.К. Совершенствование технологических процессов горного
производства на угольном разрезе «Талдинский» / С.К. Коваленко, А.И. Шендеров,
Р.М. Штейнцайг // Уголь. – 1997. –№ 1. – С 17–20.
19. Комбайн «Wirtgen» [Электронный ресурс]: – Режим доступа: http://спецтех-
ника-оборудование.рф.
20. Рыльникова, М.В. Классификация техногенных георесурсов в свете пер-
спектив комплексного освоения рудных месторождений. / М.В. Рыльникова, Д.Н.
Радченко, В.В. Экс. // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-
технический журнал). 2012, № 2, С.318–324.
21. Трубецкой К.Н. Комплексное освоение рудных месторождений при откры-
том способе разработки / К.Н. Трубецкой // Итоги науки и техники. Сер. Разработка
месторождений твердых полезных ископаемых. Т.31. М.: ВНИИТИ, 1985. – С. 3–
44.
22. Гавришев, С.Е. Определение ценности техногенных георесурсов / С.Е. Гав-
ришев, В.Ю. Заляднов, И.А. Пыталев, Е.В. Павлова // Вестник МГТУ им. Г.И. Но-
сова. – 2010. – №2 (30). С. 5–8.
23. Федеральная служба государственной статистики [Электронный ресурс]:–
Режим доступа: http://www.gks.ru/
24. Пыталев И.А. Обоснование параметров карьеров и отвалов, формируемых
в виде емкостей для размещения промышленных отходов [Текст] //Автореф. Дис.
… канд. техн. наук: 25.00.22 / Пыталев Иван Алексеевич. Магнитогорск, 2008. –
20 с.
25. Эко-отель в карьере, пригород Шанхая, Китай, проект.15.07.2008. [Элек-
тронный ресурс]:– Режим доступа: http://www. urbanismo.ru.
26. Ботанический сад Проект «Эдем» Eden Project. [Электронный ресурс]:– Ре-
жим доступа: https://ru.wikipedia.org.
27. Тальков камень – отработанный карьер. [Электронный ресурс]:– Режим до-
ступа: http://www.ekmap.ru/lakes/63
28. Экогород 2020 от Архитектурного бюро «АБ Эллис». [Электронный ре-
сурс]: – Режим доступа: http://www.prolite.ru.
29. Белый колодец – спортивный комплекс в отработанном карьере. [Электрон-
ный ресурс]: – Режим доступа: http://www.tetralab.ru.
30. Амфитеатр Дальхалла. [Электронный ресурс]: – Режим доступа: http:// www.
lenta.ru.
31. Токмаков, П.И. Экология и охрана природы при открытых горных работах /
П.И. Токмаков, B.C. Коваленко, A.M. Михайлов // Учеб. пособие. М.: Издательство
московского государственного горного университета, 2000. – 417 С.
32. Домаренко, В.А. Эколого-экономическая оценка месторождений (твердые
полезные ископаемые) / В.А. Домаренко // Издательство Томского Политехниче-
ского Университета, 2007. – 183 С.
33. Саканцев Г.Г. Внутреннее отвалообразование на глубоких рудных карьерах
/ Г.Г. Саканцев // Екатеринбург: УрО РАН, 2008. – 225 С.
34. Хохряков B.C. Проектирование карьеров. Учеб. для вузов 3-е изд., перераб.
и доп. / B.C. Хохряков // – М.: Недра, 1992. – 383 С.
35. Томаков, П.И. Перспективы развития внутренних отвалов на разрезе «Бога-
тырь» / П.И. Томаков, В.И. Супрун, Д.П. Мелехов // Уголь. 1986. – №12. – С. 2–26.
36. Томаков П.И. Система разработки крутых пластов угля с внутренним отва-
лообразованием / П.И. Томаков // Новые направления в технике и технологии от-
крытых горных работ: сб. тр. / МИРГЭМ. М.: Недра, 1965. – С. 67–73.
37. Трубецкой, К.Н. Проектирование карьеров: учебник для вузов: в 2 т. / 2-е
изд., перераб. и доп. / К.Н. Трубецкой, Г.Л. Краснянский, В.В. Хронин // – М.: Изд.
Академии горных наук, 2001. – Т. I. – 519 С.
38. Холодняков Г.А. Проектирование карьеров, разрабатывающих комплекс-
ные месторождения / Г.А. Холодняков // Л.: ЛГИ, 1987. – 84 С.
39. Холодняков Г.А. Решение экологических проблем при проектировании гор-
норудных предприятий / Г.А. Холодняков // Горный журнал. 2006. – №4. С. 2–22.
40. Томаков, П.И. Природоохранные технологии открытой разработки крутых
и наклонных угольных месторождений Кузбасса / П.И. Томаков, В.С. Коваленко //
Уголь. 1992. – № 1. – С. 16–20.
41. Михайлова, Т.Л. Рациональное землепользование в цветной металлургии /
Т.Л. Михайлова, A.B. Хохряков // Изв. вузов. Горный журнал. 1993. – №6. С. 97–
135.
42. Кирин, В.И. Отчет о геологоразведочных работах на месторождении Подка-
мешек / В.И. Кирин, Ю.П. Ульянов // – Красноярск, 1961. – 123с.
43. Медведев, В.И. Мазульское месторождение известняков. (Отчет с подсче-
том запасов) / В.И. Медведев, А.В. Максудов, С.А. Каравицкий // – Красноярск,
1970. – 32с.
44. Недорезов, В.А. Отчет о разведке Крутокачинского месторождения и доло-
митов / В.А. Недорезов, Г.В. Чепкасов // – Красноярск, 1959. – 76с.
45. Ильин, К.М. Отчет по теме: «Химическое сырье Красноярского края» / К.М.
Ильин, В.А. Давыдова // – Красноярск, 1983. – 234с.
46. Килесо, И.Т. Геолого-промышленный отчет и подсчет запасов по Ербин-
скому месторождению известняков в Усть-Абанском районе / И.Т. Килесо, В.Т.
Лабзовская // – Красноярск, 1959. – 213с.
47. Барков В.В. Материалы по Подгорному месторождению известняков / В.В.
Барков // – Красноярск, 1970. – 140с.
48. Боровский А.И. Геологический отчет. Малокамалинское месторождение из-
вестняков / Боровский А.И. // – Красноярск, 1961. – 75с.
49. Кадастр месторождений известняков. – Красноярск, 1960. – 305с.
50. Серебров И.В. и др. Геологический отчет. Артемовское месторождение. –
Красноярск, 1991. – 170с.
51. Ходаковский Ф.И. Отчет о геологоразведочных работах. Осиновское место-
рождение известняков / Ф.И. Ходаковский // – Красноярск, 1999. – 135с.
52. Храмов И.П. Отчет о детальной разработке Саратахского месторождения
известняков с подсчетом запасов / И.П. Храмов // – Красноярск, 1975. – 125 С.
53. Справочник полезных ископаемых Емельяновского района Красноярского
края. – Красноярск 2001.- 158 С.
54. Миронов, В.С. Справочник месторождений полезных ископаемых строи-
тельной индустрии Красноярского края. Т 1. / В.С. Миронов, А.М. Глушков и др.
//– Красноярск: Монитек, 1998. – 462 С.
55. Миронов, В.С. Справочник месторождений полезных ископаемых строи-
тельной индустрии Красноярского края. Т 2. / Миронов В.С., Глушков А.М. и др. //
– Красноярск: КГУ, 1998. – 510 С.
56. Окользин, Е. П. Опыт исследования трещиноватости и вероятностные ме-
тоды определения блочности камня в массиве / Е.П. Окользин, П.Ф. Корсаков //
Облицовочные камни. – И.: Наука, 1974.- С. 82-87.
57. Медников Н.Н. Оценка добываемости полезных ископаемых / Н.Н. Медни-
ков // Техника и технология открытых горных работ при комплексном освоении
минеральных ресурсов: Сб. трудов МГИ. – М.: МГИ, 1988.- С.171–183.
58. Малышева, Н.А. Технология разработки месторождений нерудных строи-
тельных материалов / Н.А. Малышева, В.Н. Сиренко // – М.: Недра, 1977. – 392 С.
59. Таламанова О.Н. Энерго-трудо-затратоёмкость производства щебня / О.Н.
Таламанова // – Санкт-Петербургский государственный горный институт, 2001. –
122 С.
60. Назарова Е.Ю. Обоснование технологии разработки месторождений карбо-
натных пород вблизи селитебных территорий [Текст] //Автореф. Дис. … канд. техн.
наук: 25.00.22 / Назарова Евгения Юрьевна. Красноярск, 2007. – 18 С.
61. Косолапов А.И. Исследование и обоснование технологии разработки нагор-
ных месторождений облицовочного мрамора: [Текст] //Автореф. Дис. … докт. техн.
наук: 25.00.22 / Косолапов Александр Иннокентьевич. Москва, – М.: МГГУ, 1993.
– 28 С.
62. Картозия, Б.А. Строительная геотехнология / Б.А. Картозия, А.В. Корчак,
С.А. Мельникова // М.: МГГУ, 2003. – 230 С.
63. Умнов Виталий Анатольевич. Экономическое обоснование рационального
использования подземного пространства. [Текст] //Автореф. Дис. … докт. экон.
наук: 11.00.11 / Умнов Виталий Анатольевич. Москва, 2000. – 35 С.
64. Закон Российской Федерации от 21 февраля 1992 г. N 2395-1 «О недрах» (в
редакции от 06.12.2011 N 401-ФЗ).
65. Налоговый кодекс Российской Федерации. Ч. 1 и 2. – М.: Норма, 2000.
66. Фадеичев, А.Ф. Динамика негативного воздействия на окружающую среду
на разных стадиях развития горного производства / А.Ф. Фадеичев, А.В. Хохряков,
Н.В. Гревцов, Е.М. Цейтлин // Известия вузов. Горный журнал. 2012, №1, С.39-46.
67. Опарин В.Н. Фундаментальные проблемы облагораживания поверхности
земли в условиях высокой техногенной нагрузки / В.Н. Опарин //Сборник докладов
Всероссийской научно-технической конференции с международным участием
«Глубокие карьеры». – Апатиты, 2012. – С.18-37.
68. Мосинец, В.Н. Горные работы и окружающая среда / В.Н. Мосинец, М.В.
Грязнов // М.: Недра, 1978. – 192 С.
69. Третьяков И.О. Эколого-экономическое обоснование направлений исполь-
зования выработанного подземного пространства: На примере предприятий уголь-
ной промышленности [Текст] //Автореф. Дис. … канд. экон. наук: 08.00.19 / Треть-
яков Игорь Олегович. Москва, 1996.- 18 С.
70. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Ч. 1. Производственные процессы.
/ В.В. Ржевский //– М.: Недра, 1985. – 509 С.
71. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Ч. 2. Технология и комплексная
механизация. / В.В. Ржевский // М.: Недра, 1985. – 549 С.
72. Моссаковский Я.В. Экономика горной промышленности. Учебник для ву-
зов. – 2-е изд. / Моссаковский Я.В.// – М.: МГГУ, 2006. – 525 С.
73. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных
проектов и их отбору для финансирования. – М., 1994. – 80 С.
74. Хохряков В.С. Оценка эффективности инвестиционных проектов открытых
горных работ / В.С. Хохряков // – Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 1996.– 180 С.
75. Гальперин А.М. Геомеханика открытых горных работ. Часть 1. / А.М. Галь-
перин // – М.: МГГУ, 2003 – 467 С.
76. Арсентьев А.И. Определение производительности и границ карьеров. 2-е
изд. пер. и доп. / А.И. Арсентьев // М.: Недра, 1970. C 319.
77. Пат. 2499139 Российская Федерация, МПК E 21 C 41/26 (2006.01). Способ
открытой разработки вытянутых месторождений крутопадающих залежей / А.И.
Косолапов, А.И. Пташник, Ю.П. Пташник // – № 2012121238/03; заявл. 23.05.2012;
опубл. 20.11.2013, Бюл. № 32. – 5 с.
78. Пат. 2013550 Российская Федерация. Способ разработки крутопадающих
месторождений. / М.Л. Медведев, А.Г. Михайлов, А.Ф. Тетерин, В.И. Адамович,
Г.Г. Егоров, В.И. Попов, В.П. Дюкарев. // Патент на изобретение № 2013550 от
30.05.1994.
79. Пат. 2097561 Российская Федерация. Способ разработки крутопадающих
вытянутых месторождений / М.Л. Медведев, А.Г. Кузнецов. // Патент на изобрете-
ние № 2097561 от 27.11.1997.
80. Пат. 2132950 Российская Федерация. Способ комбинированной разработки
месторождений. / Р.Б. Юн, В.И. Борщ-Компониец // Патент на изобретение №
2132950 от 10.07.1999
81. Пат. 2515649 Российская Федерация, МПК E 21 C 41/00 (2006.01). Способ
комбинированной разработки вытянутых месторождений крутопадающих залежей
/ А.И. Косолапов, А.И. Пташник, Ю.П. Пташник // – № 2013105043/03; заявл.
06.02.2013; опубл. 20.05.2014, Бюл. № 14. – 9 с.
82. Хантеев, В.Г. Технология буровзрывных работ на карьерах нерудных стро-
ительных материалов / В.Г. Хантеев, А.Е. Мосин //– М.: ВНИИЭСМ, 1983.
83. Штейнцайг Р.М. Фрезерные комбайны –эффективное оборудование для от-
крытой разработки скальных пород / Р.М. Штейнцайг // Мировая горная промыш-
ленность 2004-2005: история достижения, перспективы. –М.: НТЦ Горное дело ,
2005, С 298-318.
84. Бротанек И. Контурное взрывание в горном деле и строительстве. Пер. с
чеш. Под ред. Б.Н. Кутузова. / И. Бротанек, Й. Вода //– М.: Недра, 1983. – 144 С.
85. Цейтлин Я.И. К расчету мощности охранного целика при взрывах. – В кн.:
Взрывное дело 78/35. / Я.И. Цейтлин // М.: Недра, 1977. – С. 221 – 225.
86. Потапов М.Г. Экологическая оценка технологических схем открытых гор-
ных разработок / М.Г. Потапов, А.Н. Комраков // Горный журнал. – 2003. – № 3. –
С. 81 – 86.
87. Томаков, П.И. Рациональное землепользование при открытых горных рабо-
тах. / П.И. Томаков, В.С. Коваленко // – М.: Недра, 1984. – 213 С.
88. Арский, Ю.М. Рациональное природопользование в горной промышленно-
сти. Под ред. проф. Харченко В.А. / Ю.М. Арский, Н.А. Архипов и др.// – М.: Из-
дательство МГГУ, 1995. – 444 С.
89. Томаков, П.И. Экология и охрана природы при открытых горных работах /
П.И. Томаков, В.С. Коваленко, А.М. Михайлов, А.Т. Калашников //– М.: Издатель-
ство МГГУ, 1994. – 418 С.
90. Дриженко А.Ю. Восстановление земель при горных разработках / А.Ю.
Дриженко // – М.: Недра, 1985. – 240 С.