Довідник з видобутку і перероблення нерудних матеріалів у Північноамериканському регіоні. Глава 1: Огляд галузі

Популярний довідник з видобутку і перероблення нерудних будівельних матеріалів «Pit & Quarry Operations Handbook» був виданий вперше в далекому 1907 році. Відтоді довідник, в яких докладно описується процес видобутку і виробництва нерудних будівельних матеріалів, видавався багато разів. Довідник використовується виробниками нерудних матеріалів Північноамериканського регіону для навчання нових співробітників. Представлена в довіднику інформація буде також корисна для всіх, хто цікавиться тим, що відбувається у добувній промисловості. Спеціалізоване видання «Pit & Quarry» надало відвідувачам свого вебсайту можливість читати онлайн-версію довідника. Онлайн-версія, створена на основі друкованого довідника, має назву «Pit & Quarry University» (Університет «Pit & Quarry») і складається 14 глав.

Американські підприємства добувної промисловості, що виробляють щебінь, пісок і гравій, є постачальниками матеріалів, що відіграють виключно важливу роль у забезпеченні якості життя сучасного суспільства. Адже без цих матеріалів практично неможливе будівництво, ремонт або реконструкція сучасних споруд. На жаль, люди відносно мало знають про цю галузь, в тому числі та про те, що ця галузь щорічно поставляє близько 2 мільярдів метричних тонн життєво важливих основних матеріалів, які використовуються у всіх секторах будівельної промисловості: в житловому будівництві, в будівництві комерційної нерухомості, наземної транспортної інфраструктури, в цивільному будівництві та для збереження природи та навколишнього середовища.

Обсяг нерудних будівельних матеріалів, вироблених у США 2013 року, в грошовому вираженні становив близько 17,7 млрд доларів США. Внесок підприємств американської добувної промисловості у валовий внутрішній продукт країни склав близько 40 млрд доларів. Загальна чисельність працівників, зайнятих у цій галузі 2013 року становила близько 81 500 чоловіків і жінок, які працюють приблизно на 10 000 підприємствах у Сполучених Штатах. І від щебеневої промисловості залежать ще десятки тисяч робочих місць у галузях, що постачають для щебеневої промисловості машини, обладнання, послуги.

За даними дослідження, проведеного на замовлення Національної асоціації виробників щебеню, піску і гравію США (National Stone, Sand and Gravel Association (NSSGA), кожен мільйон тонн проданого заповнювача створює 19,5 робочих місць, а кожен долар виробленої продукції повертає в економіку 1,58 долара.

Інтенсивне зростання

Починаючи з 1950-х років у США спостерігається неухильне збільшення виробництва нерудних будівельних матеріалів і прискорення зростання щебеневої галузі. Основною причиною є високий попит на будівельні матеріали, породжений інтенсивним розвитком приміських районів і початком будівництва Системи між штатних автомагістралей США після закінчення другої світової війни. Крім того, заповнювачі займають понад 95 відсотків обсягу асфальтобетонної суміші для дорожніх покриттів і понад 80 відсотків обсягу бетонної суміші для влаштування пішохідних тротуарів.

Історично близько 40 відсотків ринку заповнювачів для будівельних матеріалів припадало на дорожні та інші проекти, пов’язані з транспортуванням. Крім дорожнього будівництва інші 60 відсотків були порівну розділені між житловим будівництвом, будівництвом комерційної нерухомості та інших установчих об’єктів. Ці пропорції дещо змінилися під час Великої рецесії, яка почалася у 2007 році та наслідки якої зберігаються і сьогодні. Частка ринку дорожнього будівництва скоротилася приблизно на 10 відсотків, а інші ринки відповідно зросли.

У 1960-х, 1970-х і 1980-х роках попит на заповнювачі зріс через необхідність підтримувати та модернізувати федеральну систему автомагістралей і задовольняти потреби зростаючого населення в наземних перевезеннях. Більшу частину 1990-х і початок 2000-х років характеризувалися зростанням компаній в галузі, що відбувалося шляхом придбання дрібних виробників великими компаніями та злиття компаній. Цей період знаменується появою транснаціональних корпорацій.

Сукупний обсяг виробництва заповнювачів 2006 року сягнув рекордно високого рівня і становив 3,09 млрд тонн щебеню, піску і гравію. У грошовому вираженні це склало близько 21 млрд доларів США. У той час загальна кількість працівників, зайнятих у цій галузі, становила близько 121 000 осіб.

У 2007-2008 роках, з початком Великої рецесії, від економічної кризи постраждала і щебенева промисловість. У США різко впало виробництво нерудних будівельних матеріалів, оскільки в багатьох районах країни фактично зупинилися всі сектори будівельної галузі.

У період спаду економіки, який тривав з 2007 року по 2011 рік, виробникам, в цілому, вдалося утриматися на плаву. Деякі виробники вижили завдяки тому, що їм вдалося знайти альтернативні варіанти використання своєї продукції. Деяким довелося скоротити розміри підприємства або скоротити виробничий цикл.

Вихід з рецесії підприємств добувної промисловості додатково ускладнювала нездатність Конгресу США прийняти рішення про повторне затвердження довгострокової програми розвитку наземної транспортної інфраструктури, яка включала федеральне фінансування будівництва федеральної системи автомагістралей.

У 2009-2011 роках добувна промисловість залишалася млявою. І тільки у 2012 році, коли економіка країни почала поступово виходити з рецесії, добувна промисловість почала оживати.

Щебінь

На території США здійснює свою діяльність близько 4000 видобувних підприємств з відкритим способом розробки (кар’єрами) і близько 90 видобувних підприємств з підземним способом видобутку корисних копалин. Розміри цих підприємств варіюються від невеликих з обсягом виробництва менш як 50 000 тонн нерудних матеріалів на рік до великих підприємств з річним обсягом виробництва більш як 10 мільйонів тонн нерудної продукції. Єдиний штат, в якому немає щебеневого виробництва, – це штат Делавер. Але штат виробляє будівельний пісок і гравій, а щебінь легко доступний із сусідніх штатів Меріленд і Пенсільванія.

У кар’єрах, розташованих на території США, видобувають практично всі основні види гірських порід, що залягають у земній корі: старі та молоді, тверді та м’які, магматичні та льодовикові гірські породи; гірські породи, що складаються з вулканічного матеріалу і гірські породи, що залягають на морському дні; гірські породи, що містять скелетні останки мікроскопічних морських організмів, і гірські породи, на яких залишилися сліди динозаврів. У кар’єрах можна знайти всі ці гірські породи.

За своїм походженням гірські породи поділяються на три основні групи: магматичні, осадові та метаморфічні. Для виробництва щебеню можна використовувати гірські породи вулканічного походження, осадові та метаморфічні породи. При цьому вони повинні бути досить твердими та міцними, щоб відповідати суворим вимогам, що пред’являються до будівельних матеріалів. При видобутку гірської маси для виробництва щебеню заданий обсяг гірської породи отримують шляхом контрольованого контурного вибуху.

Колись магматичні породи існували в розплавленому стані при дуже високих температурах, залягаючи на глибині десятків і сотень кілометрів від денної поверхні Землі. Розплави підійматися вгору в областях меншого тиску, і, досягаючи поверхні Землі, остигали та затверділи подібно до того, як охолоджується і замерзає вода, перетворюючись на лід. Кристалічні зерна чистих мінералів зросталися один з одним, утворюючи гірську породу. Розмір зерен вказує, як швидко остигав і ствердів розплав.

Виділяють два типи гірських порід вулканічного походження: інтрузивні та ефузивні. Інтрузивні гірські породи виникли в результаті виливання природного розплаву – магми – в товщі земної кори та повільної кристалізації. Найвідомішою інтрузивною гірською породою є граніт. Ефузивні гірські породи утворилися в результаті виливання магми на поверхню Землі. Розплавлена порода на поверхні називається лавою. Зерна мінералів у цьому типі гірських порід зазвичай занадто малі, щоб їх можна було розрізнити неозброєним оком.

Освіта осадових гірських порід відбувається менш драматично. Цей вид гірських порід утворюється в результаті пере відкладання продуктів вивітрювання і руйнування мінералів і гірських порід на поверхні землі. Піски та іл накопичуються, утворюючи великі товщі, і зрештою тиск і хімічна цементація перетворюють їх на пісковики та аргіліти. Осадові породи – це не тільки ерозійний матеріал. Наприклад, вапняк утворюється зі створеного в морській воді вапняного мулу і карбонатних останків морських організмів.

Метаморфічні гірські породи – будь-який тип гірських порід, що утворився в товщі земної кори в результаті метаморфізму, тобто зміни магматичних, осадових або метаморфічних гірських порід, підданих впливу високої температури, високого тиску і різних газових і водних розчинів. Метаморфізм не змінює об’ємний хімічний склад породи, але виробляє нові мінерали та текстури. Мармур – це звичайна метаморфічна порода, утворена з вапняку.

Продукти з дробленої породи, як правило, надзвичайно важкі, і їх транспортування кінцевим споживачам може бути дорогим. Ось чому відвантаження щебеню здійснюється на відстані, що не перевищують в середньому 20-25 миль від місця виробництва продукту. Кар’єри, а також підприємства, що випускають піщано-гравійну продукцію, часто розташовані недалеко від районів забудови, куди вони постачають свою продукцію.

Використання нерудних матеріалів

За наявними оцінками, від 70 до 85 відсотків виробленого щебеню використовується для будівництва доріг, будівель та об’єктів соціальної інфраструктури. Решта кількості використовується в сільському господарстві, в хімічній і металургійній промисловостях, а також в найрізноманітніших спеціальних областях застосування.

Ці сировинні ресурси незамінні для підтримки життєдіяльності міст і сільських районів і для їх розвитку. За грубими підрахунками, для будівництва одного нового будинку потрібно близько 400 тонн заповнювачів. Для зведення фундаментів, виготовлення піскоблоків, виробництва цегли, для приготування будівельного розчину, виготовлення покрівельної плитки та стінових плит, скрізь в якості основного інгредієнта потрібен заповнювач. А для будівництва однієї милі шосе з чотирисмуговим рухом потрібно понад 30 000 тонн щебеню.

Нерудні корисні копалини знайшли широке застосування в різних сферах господарства. Вони використовуються для будівництва будівель і споруд, виробництва побутової техніки, автомобілів, вироблення електроенергії, забезпечення зв’язку і навіть використовуються в сучасній медицині. Без нерудних матеріалів, який отримують шляхом дроблення гірських порід, гравію, валунів, не було б сучасних предметів першої необхідності, які роблять наше життя безпечним, комфортним і продуктивним.

У міру того, як суспільство ставало все більш складним, нерудні матеріали, одержувані шляхом дроблення гірських порід, стали грати все більш важливе життя в нашому житті, що призвело до різкого зростання попиту на них. За даними освітньої коаліції Minerals Education Coalition, яка займається екологічною освітою та інформуванням з питань, пов’язаних з видобутком і використанням корисних копалин, щорічне споживання первинно видобутих нерудних матеріалів на душу населення в США становить в середньому 17 332 кг (у тому числі понад 6 895 кг щебеню, піску і гравію. І хоча більшість людей знають, де купити те, що їм потрібно, вони рідко знають, звідки все це взялося, і навіть не замислюються про це.

Щороку в країні видобувається і переробляється величезна кількість нерудних матеріалів, з яких потім виробляють косметику, ліки, гігієнічні наповнювачі для котячого туалету, мило, пластик, мінеральні добрива, цеглу і будівельні матеріали, автомобільні шини, шпалери, клей, керамічні вироби та багато інших предметів першої необхідності.

Щебінь стає все частіше найважливішим засобом реалізації заходів щодо захисту навколишнього середовища. У програмах боротьби з ерозією щебінь використовується для того, щоб запобігти засміченню водних шляхів осадовими відкладеннями. Служби централізованого водопостачання та водовідведення використовують щебінь і пісок у системах фільтрації. Енергопостачальні підприємства використовують вапняковий щебінь для зниження викидів діоксиду сірки в атмосферу, який є причини кислотних дощів.

З урахуванням того, що видобуток і виробництво нерудних матеріалів доцільніше розміщувати ближче до споживачів цієї продукції, кар’єри та підприємства з видобутку і постачання цих матеріалів розташовуються на території міських околиць, де висока конкуренція за незабудовані ділянки, і де ведуться інтенсивні роботи по забудові території.

Ось кілька прикладів нерудних корисних копалин, які використовують у США практично щодня:

• Боксит – гірська порода природного походження, до складу якої входять гідрооксиди алюмінію і мінерали у вигляді домішок. Цей вид гірської породи відіграє важливу роль у виробництві вогнетривів, керамічних виробів, цементу та інгібіторів горіння.
• Польові шпати – найбільш поширені породоутворюючі мінерали вулканічних гірських порід, зустрічаються в численних формах і сумішах. Польові шпати використовуються у виробництві кераміки, гончарних виробів, електроізоляторів, скла і латексного наповнювача.
• Граніт – магматична гірська порода, широко поширена в континентальній земній корі. Ця гірська порода буде потрібна у величезних кількостях для будівництва аеропортів, дорожніх мереж і ключових будівельних проектів і в майбутньому. Граніт використовується при будівництві доріг, шкіл, лікарень, церков, будинків та інших сучасних об’єктів будівництва.
• Каолін – біла глина, що складається з мінералу каолініту, відома також як «китайська глина». Каолін – це алюмосилікат білого кольору, широко використовуваний для виробництва фарб, вогнетривів, пластмаси, сантехніки, скловолокна, клеїв, кераміки і гумових виробів.
• Вапняк – осадова гірська порода, що складається переважно з карбонату кальцію у вигляді кристалів кальциту. Вапнякові гірські породи становлять близько 15 відсотків осадового шару земної кори. Цей мінерал є основним будівельним матеріалом, що використовується в дорожньо-будівельній галузі, а також основним матеріалом, з якого виготовляють заповнювачі, цемент, вапно і камінь для будівельних робіт.
• Слюда – група мінералів, що мають шаркувату структуру. Зустрічаються в безлічі форм водних алюмосилікатів складного хімічного складу, що мають різні фізичні властивості. Слюди використовуються в косметиці та електроніці, в цементах і герметиках, а також в розчинах для буріння нафтових свердловин.
• Пісок – пухка осадова порода з розміром зерен від 0,02 до 2,0 мм. Пісок є одним з основних елементів, що використовуються в якості заповнювача в бетонних покриттях з портландцементу, в будівельному розчині, штукатурці та інших будівельних матеріалах. Він також використовується при виробництві скла і скловолокна, пісколовок, в ландшафтному дизайні і як абразив для очищення будівель і споруд.
• Сланці – метаморфічні гірські породи, що складаються з широкого розмаїття глин та інших дрібнозернистих гірських порід. Сланці використовуються при виробництві цегли, дренажних труб, глазурованих керамічних труб, кам’яної плитки, плитки для димових труб, водостічних труб, глиняного посуду, керамічних виробів і покрівельної черепиці.

Пісок і гравій є широко поширеними нерудними матеріалами, що виникають в результаті ерозійного впливу води, вітру та льоду. Кремнезем, основний компонент піску, є другим за поширеністю елементом у земній корі після кисню. На відміну від щебеню, який є результатом штучного процесу, відкладення піску і гравію зазвичай присутні на дні водойм і річок, під товщею води, а також на гірських хребтах і пагорбах, де наноси гравію і піску були утворені відступаючими льодовиками та безперервно піддавалися впливу ерозійних процесів.

У своєму природному стані пісок і гравій являють собою пухкі гірські породи, які легко піддаються переробленню. Оскільки ці гірські породи складаються з зерен різного розміру, вони легко ущільнюються, зберігаючи при цьому хороші дренажні властивості. Це робить їх кращим матеріалом для будівництва насипів і використання як основи дорожнього одягу та інших споруд.

У поєднанні з в’яжучим на основі портландцементу, пісок і гравій стають основним інгредієнтом такого будівельного матеріалу як бетон, забезпечуючи його надзвичайну міцність і довговічність незалежно від того, чи використовується бетон у формі бетонного розчину, вкладається за допомогою опалубки, або поставляється у вигляді виготовлених на заводі збірних виробів, наприклад, труб, Якщо мова йде про асфальтобетон, пісок і гравій стають заповнювачем, – основним компонентом асфальтобетонної суміші, яка широко застосовується для облаштування дорожніх покриттів.

Хоча як заповнювач можуть використовуватися і деякі інші матеріали, для цієї мети найчастіше використовуються пісок і гравій. У деяких регіонах США пісок і гравій є єдиними економічно доцільними видами заповнювачів. Як природний матеріал, що складається з зерен гірських порід, вони є цінними нерудними корисними копалинами там, де їхні поклади розташовані відносно недалеко від тих місць, де можуть знадобитися заповнювачі для широкого спектра застосування.

Підприємства добувної промисловості

В цей час кар’єри та підприємства з видобутку і постачання нерудних матеріалів, як правило, беруть активну участь у житті своїх громад, входять до складу окружних рад і беруть участь у ділових та освітніх програмах. Маючи давні традиції прихильності інтересам своїх громад і бувши сумлінними землекористувачами, відповідальні виробники нерудних матеріалів знають закони, що регулюють діяльність галузі, і дотримуються їх. Діяльність підприємств добувної промисловості контролюють федеральні агентства, агентства окремих штатів і місцеві агентства для забезпечення дотримання підприємствами вимог щодо техніки безпеки та запобігання заподіювати шкоду навколишньому середовищу. Найчастіше, для здійснення діяльності з видобутку та виробництва нерудних матеріалів виробники повинні отримати десятки дозволів.

З початку 1990-х років рекультивація ґрунту для наступного використання підприємствами-виробниками нерудних матеріалів стала невіднятною частиною поточного плану з організації робіт таких підприємств. Тепер у більшості штатів до виробників нерудних матеріалів пред’являється вимога відновити властивості ґрунту або навіть зробити властивості ґрунту кращими, ніж ті властивості, які ґрунт мав до початку кар’єрних робіт. Реалізація плану з рекультивації ґрунту зазвичай починається з початком експлуатації кар’єру, при цьому особлива увага приділяється таким програмам, як розвиток середовища проживання диких тварин і рослин і контурна обробка ґрунту.

Результатом успішної рекультивації земель як правило є поява в країні природних заповідників, громадських парків і водойм, полів для гри в гольф, житлових кварталів і торгових центрів.

Сучасні методи ведення гірничих робіт засновані на останніх досягненнях в області технології. Для розробки найбільш ефективних методів видобутку корисних копалин, необхідних для виробництва високоякісного щебеню, повсюдно використовуються комп’ютерні технології. Комп’ютерні технології також стають невіднятною частиною проєктування вибухових робіт у кар’єрах, гарантуючи мінімальний рівень шуму і сейсмічних коливань від вибухів. У міру розвитку технологій все більше і більше операцій на кар’єрах стає автоматизованим, і роботою обладнання можна керувати віддалено, сидячи перед комп’ютером.

Виробники нерудних матеріалів зберігають тверду і непохитну прихильність до забезпечення безпеки та охорони праці на робочих місцях. Кожна компанія зобов’язана дотримуватися в повному обсязі суворих федеральних норм, норм, прийнятих на рівні окремих штатів, і місцевих норм з техніки безпеки та охорони праці. Програми підготовки з питань техніки безпеки та охорони праці допомагають виховати кваліфіковані робочі кадри, здатні розпізнавати, аналізувати та уникати небезпек, пов’язаних з виробництвом щебеню і дроблених нерудних матеріалів.

Виробники усвідомлюють, що ресурси Землі обмежені та, щоб зберегти потенціал якості життя для майбутніх поколінь, дбайливе ставлення до навколишнього середовища необхідно вже сьогодні. З цією метою виробники не тільки повинні виконувати всі встановлені нормативні вимоги з охорони навколишнього середовища, але і там, де це можливо, працювати краще, ніж того вимагають закони та нормативні акти.

При розробці планів з використання земель після завершення гірничодобувних робіт виробники працюють з керівниками громад та об’єднаннями громадян. Ці плани враховують інтереси громад, тому що це призведе до підвищення вартості землі.

Останні досягнення в галузі електронних технологій зробили можливим проєктування установок для виробництва заповнювачів, здатних забезпечити дотримання всіх нормативних вимог. Що ще більш важливо, основною причиною, через яку виробники заповнювачів були змушені прийняти на озброєння сучасні технології, була абсолютна необхідність знайти точки дотику з громадами, на території яких розміщувалися видобувні підприємства.

Територіальні громади

Видобуток і виробництво нерудних матеріалів означає використання земель промислового призначення. Але швидке зростання міст і розвиток приміських районів, що стало можливим завдяки доступу до нерудних будівельних матеріалів, ставить складні завдання перед кожним підприємством. Перш ніж компанія зможе почати виробництво, вона повинна виконати великі вимоги, що пред’являються до таких підприємств, включаючи підготовку та узгодження комплексні плани землекористування і виконання прийнятих норм і постанов про зонування і використання земель.

Громади зацікавлені в тому, щоб підприємство з видобутку і постачання нерудних будівельних матеріалів розташовувалося якомога ближче до будівельних об’єктів споживачів. З цієї причини підприємства добувної промисловості виявилися розташованими в районах зі зростаючою щільністю забудови. В результаті цього, за останні 30 років були досягнуті значні успіхи в плануванні та облагородженні майданчиків підприємств добувної промисловості.

Оскільки щільність населення на територіях навколо кар’єрних і шахтних майданчиків зростає навіть у сільській місцевості, зростає пильна увага до діяльності гірничодобувних підприємств. Оскільки в процес залучається більше людей, гірничодобувні підприємства більш ретельно опрацьовують свої плани з урахуванням інтересів усіх сторін.

Прогресивно налаштовані громади розуміють, що із забороною на видобуток і виробництво нерудних матеріалів на їх території попит на будівельні матеріали не зникне і конфлікт інтересів, пов’язаний з видобутком і виробництвом нерудних корисних копалин, не вирішиться. Така заборона просто створить інший набір проблем через збільшення кількості вантажних транспортних засобів, що доставляють будівельні матеріали з більш віддалених районів. Доставлення з більш віддалених районів означає більше вантажівок, більша витрата палива, більший знос доріг і більше конфліктів з використанням міських земель, тому що об’єкти будівництва, на які поставляються будівельні матеріали, залишаються в міській межі.

Замість того, щоб забороняти діяльність видобувних підприємств у районах міської забудови, громади беруть участь у розробці норм функціонування видобувних і переробних підприємств і планів рекультивації земель. Таке партнерство допоможе вирішити конфлікт інтересів як в цей час, так і в майбутньому.

Видобувні підприємства конкурують з іншими сторонами за право закріпити за собою певні ділянки землі, на яких є можливості видобувати та виробляти якісні нерудні матеріали, а сукупні запаси нерудних корисних копалин на таких ділянках достатні для повернення капітальних інвестицій, необхідних для організації виробництва. У такій конкурентній боротьбі кілька штатів і громад, які зіткнулися на свій території з серйозною нестачею нерудних корисних копалин, розробили політику і законодавство, що захищають ресурси, щоб зберегти їх для майбутніх поколінь.

Досвід підприємств у забезпеченні можливості видобутку і виробництва нерудних матеріалів не завжди успішний. Частково це обумовлено тим, що частина населення переконана, що підприємства добувної промисловості завдають шкоди навколишньому середовищу в ході видобувних робіт і залишають після себе порушені землі.

З усім тим, програми з відновлення земель і заходи з екологічного контролю, які ініціюються виробниками нерудних матеріалів, можуть служити прикладом того, як досягти згоди з громадами, на території яких вони розташовані. Успіх цих виробників обумовлений двома важливими факторами:

• Використанням вдосконаленої технології видобутку та перероблення матеріалів
• Попереднім проектуванням кар’єру з урахуванням нового і продуктивного використання об’єктів і земель після завершення експлуатації кар’єру.

Н зважаючи на всі складнощі, включаючи існування двох наборів вимог, одні з яких містяться в постановах про зонування і використання міських територій, прийнятих місцевими органами самоврядування, а інші – в законах окремих штатів, гірничодобувна промисловість продовжує боротися за право виробляти нерудні матеріали. Зазначені вимоги передбачають необхідність отримання дозволів на два рівні. Вимоги часто розпливчасті у своїх визначеннях. На відміну від інших галузей, дозволи, що видаються гірничодобувним підприємствам, часто мають обмежений термін дії та для їх продовження передбачені занадто складні та дорогі процедури без гарантії того, що дозволи будуть продовжені.

Таким чином, будівництво і запуск сучасного піщано-гравійного заводу, що вимагають значних капітальних вкладень, стають для майбутнього виробника ризикованим підприємством. З усім тим, виробники нерудних матеріалів визнають законні інтереси громадськості та потребу в ефективному екологічному контролі.

З усім тим, підприємства гірничодобувної промисловості відрізняються від інших тим, що вони закриваються після виснаження родовища. Чим довше здійснюється видобуток і перероблення корисних копалин, тим коротший термін експлуатації кар’єра або шахти. Таким чином, на відміну від більшості інших видів використання промислових земель, видобуток і виробництво нерудних матеріалів, що вносять важливий внесок в економіку, являє собою тимчасове використання земель.

Щебенева промисловість знаходиться в унікальній ситуації, оскільки пов’язана з розробкою земель. У цій галузі використовується важке землерийне обладнання і часто утворюються великі обсяги ґрунту, який не призначені для постачання споживачам, тому використовуються для створення функціональних форм рельєфу. Оскільки для вилучення нерудних корисних копалин спочатку необхідно витягти розкрійну породу, глину, іл, дрібнозернисті матеріали, виникає проблема навантаження, розвантаження і переміщення всього цього матеріалу за допомогою наявного обладнання таким чином, щоб підготувати найбільш бажані земельні ділянки для розробки.

Збереження екосистем

Вважається, що в основі справжньої турботи про навколишнє середовище лежить розумне використання природних ресурсів. Підприємства добувної промисловості повністю поділяють цю позицію і, як орендарі земель для видобутку корисних копалин, визнають свою відповідальність за дотримання принципів раціонального використання природних ресурсів.

З усім тим, будь-яке підприємство добувної промисловості може робити це тільки тоді, коли у нього є можливість здійснювати видобуток корисних копалин природного походження в місцях, зручних для задоволення потреб громади. Враховуючи розміри більшості підприємств з видобутку і виробництва нерудних матеріалів, гірничі виробки, що знаходяться просто неба, відкривають широкі можливості для збереження відкритих просторів загального користування, а також місць проживання диких тварин, що приносить однакову користь як для навколишнього середовища, так і для громади.

Завдання збереження дикої природи не є чимось новим для кар’єрних майданчиків. Але часто ретельно продумана, контрольована програма зі збереження дикої природи може становити величезну цінність для громади. Відновлення лісових масивів і лугів, використання супутніх культур для відновлення рослинного покриву та альтернативні способи управління поверхневими стоками – це лише кілька прикладів.

Велика частина територій кар’єрних і шахтних майданчиків просто простоює або використовується в якості спеціальних санітарно-захисних зон або утримується для майбутньої розробки. Ці невикористовувані буферні зони являють собою можливості для створення і відновлення умов проживання, що мають важливе значення для дикої природи.

У той час як найбільшу економічну вигоду приносять великі цільні земельні ділянки, ізольовані ділянки та зелені стежки, призначені для проживання та міграції диких тварин, є цінними з екологічної точки зору. Співробітники гірничодобувних підприємств особисто беруть участь у таких програмах. Для реалізації таких проектів співробітники видобувних і сусідніх підприємств об’єднують свої зусилля, щоб внести свій особистий внесок в охорону і підтримку дикої природи на своїх промислових майданчиках. На деяких майданчиках типовими заходами є посадка спеціальних видів рослин, створення кормових полів, облаштування місць для гніздування птахів, а також поліпшення умов для проживання певних об’єктів дикої природи.

На сьогодні існує безліч унікальних прикладів облаштування майданчиків і заощадження природи підприємствами добувної промисловості, що ілюструють те, наскільки успішно будь-яке підприємство може «влитися» в громаду під час освоєння і розробки родовища і після завершення видобувних робіт. У деяких випадках плани щодо поліпшення естетичного стану майданчика промислового підприємства і зниження впливу на навколишнє середовище можуть бути включені в проект рекультивації порушених земель вже на етапі підготовчих робіт для освоєння родовища. Чинні оперативні програми видобувних підприємств включають, як правило, доброустрій виробничого майданчика, включаючи вловлювання забруднень, контроль запиленості повітря і рівня шуму, доброустрій території, розробку оптимальних маршрутів переміщення вантажного автотранспорту та організацію спеціального в’їзду в кар’єр.

Багато приголомшливих і неординарних результатів облаштування та облагородження території підприємств були досягнуті в ході реалізації програм з рекультивації порушених земель. У їх число входять місцеві парки та парки окремих штатів, заповідні зони, ексклюзивні майданчики для гри в гольф, житлові комплекси, бізнес-парки та ділянки першокласної сільськогосподарської землі. Ретельне планування варіантів подальшого використання земель, орендованих видобувним підприємством з метою видобутку корисних копалин, відповідає найкращим інтересам виробника з кількох причин. Найголовніша причина полягає в тому, що при відновленні земель з підвищенням їх народногосподарської цінності також підвищується вартість об’єкта.

Не зважаючи на те, що гірничодобувні роботи змінюють, іноді докорінно, форму поверхні землі, часто після зміни форми поверхні земельна ділянка становить більший інтерес і цінність, ніж у первісному стані. Крім того, деякі інші види землекористування дають можливість створювати нові, продуктивні місця проживання диких тварин, наприклад, завдяки трав’яним болотам і водно-болотним угіддям, що існують на території видобувного підприємства.

У минулому репутація добувної промисловості була дещо зіпсована недостатньою увагою питанням захисту навколишнього середовища. Деякі підприємства галузі все ще не повною мірою усвідомлюють свою роль у формуванні ландшафтів. З усім тим, розробка родовищ корисних копалин є важливою і невіднятною частиною загального процесу формування ландшафтів. Часто саме характеристики кар’єра перетворюються на найбільш привабливі та цінні особливості для використання території після завершення розробки родовища. Ділянки зі складним рельєфом, вертикальні кам’яні стіни, вихід гірських порід на денну поверхню і, звичайно ж, прісноводні озера – це ландшафтні характеристики, які популярні та цінуються населенням.

Підприємства добувної промисловості США зберігають тверду прихильність зобов’язанням з ведення своєї діяльності з урахуванням інтересів і потреб сусідніх з ними громад. Забезпечуючи робочі місця і сплачуючи податки до місцевих бюджетів, видобувні підприємства роблять свій внесок у розвиток місцевих спільнот різними способами, включаючи виробництво будівельного каменю, будівництво необхідних об’єктів інфраструктури, приділяючи час і жертвуючи грошові кошти професійним молодшим лігам спортивних асоціацій США.

Громади по всій країні зацікавлені в проектах видобутку нерудних будівельних матеріалів як надійному джерелі благ спільноти. Аналогічним чином, виробники нерудних будівельних матеріалів зацікавлені у збереженні своєї репутації «вартових» природи, громадських лідерів і виробників високоякісних будівельних матеріалів для досягнення успіху в задоволенні сьогоднішніх і майбутніх потреб громад.

Пісок для фрекінгу

Там, де видобуток нафти або газу традиційними способами неможливий або малорентабельний, компанії, що займаються бурінням нафтових і газових свердловин, застосовують технологію гідравлічного розриву пласта (ГРП) або фрекінгу. Застосування цієї технології породило новий попит на певний тип заповнювача. Технологія здійснення ГРП працює наступним чином: коли видобуток газу або нафти з вертикального стовбура свердловини традиційними методами вже неможливий, бурові компанії виконують буріння горизонтально розгалуженої свердловини. Потім у пласт нагнітають технологічну рідину під високим тиском. На наступному етапі в рідину додають розклинюючий агент – пропант, який розподіляється в тріщинах, зберігаючи їх у відкритому стані після зняття тиску і вивільняючи природний газ або нафту.

Пісок з полімерним покриттям за якістю на одну сходинку нижче керамічного пропанту. Це матеріал вітчизняного виробництва. Полімерне покриття, що надає піску додаткову механічну міцність і робочі характеристики у свердловині, також викликає гнів екологів, які стверджують, що використовувані смоли забруднюють джерела ґрунтової та питної води.

Найбільш поширеним пропантом є натуральний кварцевий пісок, який за якістю ділиться на дві основні категорії. Найбільш затребуваними є піски категорії «Ottawa Sand» або аналогічні піски. Піски такої якості зазвичай зустрічаються в північно-західній частині США і в Канаді. У південно-західних штатах, таких як Техас і Арканзас, можна знайти піски категорії «Brady Sand», які мають нижчу якість.

Причина, через яку керамічні пропанти мають найвищу ціну за партію, полягає в тому, що вони найкраще працюють у свердловині. Сферична форма і висока міцність на стиснення дозволяють їм глибоко проникати в тріщини та утримувати їх відкритими краще, ніж будь-який інший пропант. Вони також мають найвищу провідність, добре пропускають рідини, дозволяючи легко відкачувати нафту або газ.

Як і керамічні пропанти, зерна пісків «Ottawa Sand» також мають сферичну форму і високу механічну міцність, тільки меншою мірою. Однак їхні запаси набагато більші. Вісконсін, Міннесота та Іллінойс мають величезні запаси цього піску. Ці піски також використовуються для виробництва пропантів з полімерним покриттям. Зерна пісків «Brady Sand», попри великі запаси та близькість до місць буріння, не мають такої ж сферичної форми, міцності на стиснення і провідності як піски «Ottawa Sand».

На відміну від керамічних пропантів і пропантів з полімерним покриттям, якість кварцового піску для гідравлічного розриву пласта або є, або немає – вся справа в покладі. Форма, механічна міцність і провідність повинні бути підтверджені в спеціальних лабораторіях.

Процес отримання піску для фрекінгу

Як тільки виробник визначить, що пісок у покладах має необхідну форму і міцність, починається справжня робота. Після того, як пісок витягли з-під товщі ґрунту, його просіюють, щоб відсіяти занадто великі та занадто дрібні зерна. Потім просіяний пісок направляється на спеціальну установку для промивання, сортування і сушіння.

А розмір, виявляється, дійсно має значення.

“В цілому в бізнесі, пов’язаному з виробництвом бетону та асфальту, ви маєте справу з таким широким розбігом розміру зерен, через який, образно кажучи, проїде навіть автобус, – говорить Скотт О’Брайен. – Вимоги стандарту ASTM C 33 – не складні для виконання. Але коли ви дивитеся на вимоги до піску для гідророзриву… у вас повинен бути дуже вузький гранулометричний склад “.

Для просіювання такого піску використовуються спеціальні сита, здатні пропускати зерна розміром 16 меш і затримувати зерна розміром 30 меш, пропускати зерна розміром 20 меш і затримувати зерна розміром 40 меш, пропускати зерна розміром 30 меш і затримувати зерна розміром 50 меш, пропускати зерна розміром 40 меш і затримувати зерна розміром 70 меш, пропускати зерна розміром 70 меш і затримувати зерна розміром 140 меш.

Для сушіння піску для ГРП потрібен особливий процес сушіння. Транспортування піску для ГРП залізничним транспортом або вантажним автотранспортом також представляє певні складнощі, оскільки після сушіння пісок для ГРП необхідно помістити в цистерни або в щось на зразок цистерн, в яких між внутрішньою порожниною і піском створюється перепад тиску, як при перевезенні цементу.

“Вам знадобиться піскомийна установка для промивання піску, щоб звільнити пісок від забруднень і непотрібних домішок, що робить пісок більш податливим при сушці в кінці процесу перероблення, – розповідає Скотт О’Браєн. – Більш важливим етапом буде сушка і поділ піску на фракції шляхом просіювання. Гранулометричний склад піску для фрекінгу настільки вузький, що у вас не вийде виконати фракціонування способом гідрокласифікації. Для отримання окатанного піску вам необхідно осушити пісок, а потім піддати обробці на сортувальній установці. Ми говоримо не про ті установки грохочення, які ми звикли бачити на підприємствах щебеневої промисловості. Ми говоримо про спеціальні сита для просіювання піску, за допомогою яких можна точно відокремити дрібні фракції з вузьким гранулометричним діапазоном. Це великі грошові витрати, і, можливо, це те, до чого виробники звичайного піску, які зараз працюють в щебеневому бізнесі, не мають ніякого відношення “.

Щоб компенсувати складність і вартість перероблення і транспортування кінцевого продукту, з’являються регіональні центри перероблення піску для ГРП. Тут здійснюють видобуток неочищеного піску, який спочатку розділяють на фракції, а потім відправляють навалом на промивальну, сортувальну і сушильну установку, розташовану ближче до місця буріння нафтових або газових свердловин. Така організація робіт буде особливо зручною в зимові місяці, коли волога перероблення на півночі країни стає надзвичайно складною.

Пісок для фрекінгу – це лише один зі спеціалізованих продуктів. Вся галузь, що займається видобутком і виробництвом нерудних матеріалів, що налічує більш як 10 000 підприємств в Північній Америці, продовжує рости та розвиватися для задоволення потреб ринку.

Що таке пісок для фрекінгу?

Пісок для фрекінгу або гідравлічного розриву пласта (ГРП) зазвичай являє собою крупнистий пісок з високим вмістом кремнезему. Як правило, це матеріал з фракціями 20/40, 40/70 або навіть 100. Пісок для ГРП з найменшим розміром гранул – 100 меш – є найбільш поширеним типом піску, що використовується для здійснення ГРП на одному з найбільших родовищ сланцевого газу «Марселлус», який простягається на більшій частині Апалацького кам’яновугільного басейну на сході США.

Передає Інформаційний портал Заповнювачі