Довідник з видобутку і перероблення нерудних матеріалів у Північноамериканському регіоні. Глава 2: Вибір майданчика для будівництва та проєктування щебеневого заводу

У будь-якій країні при будівництві доріг, мостів, будівель і споруд, та інших будівельних об’єктів використовуються заповнювачі. До природних заповнювачів належать дроблений камінь, пісок і гравій. Для виробництва дробленого каменю використовуються магматичні, осадові та метаморфічні гірські породи, які видобуваються відкритим способом і підземним способом. Пісок і гравій можна добувати відкритим способом. Мова йде про видобуток кар’єрним способом, а також видобуток з поверхні землі за допомогою землерийних і землерийно-транспортних машин. Заповнювачі інкапсулюються з цементом і асфальтом і потім використовуються у складі бетонної або асфальтобетонної суміші для будівництва доріг, мостів, будівель і споруд, і гребель. Не інкапсульовані заповнювачі використовуються в самих різних областях застосування, в тому числі для формування дорожньої основи, для запобігання водної та вітрової ерозії ґрунтів, для формування залізничного полотна і зміцнення затоплюваних укосів насипів (кам’яний начерк для зміцнення берегових ліній). Інші області застосування заповнювачів включають сіркоочищення димових газів, для якої використовується високо кальцієвий вапняк, виробництво цементу і покрівельних матеріалів, сільське господарство і виробництво спеціальних продуктів.

Вибір «зеленого майданчика» для проекту нового будівництва (місцеперебування кар’єра, родовища піску і гравію) визначається одним з найважливіших факторів – місцем розташування. Вибір правильного місця розташування бажаний в силу декількох факторів, але, що найбільш важливо, вибір місця розташування майданчика для будівництва залежить від попиту і пропозиції на чинному в регіоні ринку будівельних матеріалів. Найважливішим фактором є вартість доставлення матеріалів на будівельні об’єкти замовників. Доставлення матеріалів на далекі відстані нерентабельна і повинна оцінюватися з урахуванням відповідних геологічних факторів, місця розташування конкурентів і можливості отримання дозвільних документів та існування обмежень для «зелених майданчиків». Для правильного вибору майданчика для будівництва і проєктування щебеневого заводу необхідний кваліфікований фахівець-геолог з відповідним досвідом у галузі виявлення та оцінки родовищ корисних копалин.

Не всі види гірської породи, піску, або гравію, що залягають на ділянці, можуть використовуватися для виробництва заповнювачів. Фізико-механічні властивості деяких видів гірських порід не відповідають вимогам до заповнювачів. Наприклад, камінь може бути занадто м’яким або може легко руйнуватися під дією поперемінного відтоку і замерзання. Крім того, покривальний шар ґрунту і розкрійної породи, що залягає вище пластів гірської породи, може бути занадто потужним для рентабельного видобутку. Піщано-гравійні поклади, що залягають на території потенційної ділянки видобутку, можуть містити занадто багато глини або мулу, щоб використовуватися в якості сировини для виробництва заповнювачів. Тому важливою умовою успішного вибору майданчика є розуміння геології та кінцевого використання заповнювачів.

І нарешті, в США користування надрами для видобутку корисних копалин регулюється низкою федеральних законів, законодавством окремих штатів і постановою місцевих органів самоврядування. У більшості міст і округів США існують постанови про зонування і планування територій, що вимагають зміни категорії земельної ділянки для розміщення гірничодобувного підприємства. Крім того, для видобутку корисних копалин необхідно отримати дозволи від агентства відповідного штату на допустимий вплив на атмосферне повітря, водні ресурси та порушення земель. Для отримання деяких інших дозволів необхідно звернутися в федеральні агентства. Наприклад, контроль надрокористування на ділянках, на яких знаходяться водно-болотні угіддя, здійснюється Корпусом військових інженерів армії США (US Army Corps of Engineers) і Управлінням з охорони навколишнього середовища США (EPA). Крім того, при проектуванні слід враховувати існування переліку рідкісних і зникаючих видів рослин і тварин, який складається Службою охорони рибних ресурсів і диких тварин США.

Визначення районів розташування будівельних об’єктів замовників

Попри те, що рушійною силою попиту на заповнювачі є фактори, що існують на місцевих ринках збуту, геологічна характеристика родовища має істотне значення. У США є багато місць з ідеальною геологією, найбагатшими запасами та мінеральними матеріалами, які можуть задовольнити найрізноманітніші вимоги до будівельних матеріалів. Однак, якщо така ділянка розташована далеко від ринку збуту, буде складно, а може бути, взагалі неможливо, зробити видобуток і виробництво рентабельними. І навпаки, ринок збуту будівельних матеріалів може існувати, але, якщо наявні потенційні об’єкти видобутку мають незадовільну геологічну характеристику, через яку вироблені матеріали будуть мати гранично низьку якість, замовники, ймовірно, будуть шукати альтернативні джерела постачання. Додатковим фактором, що визначає вибір ділянки для видобутку гірничих порід і виробництва заповнювачів, є попит на різні види будівельних матеріалів. Наприклад, якщо ринок переживає бум житлового будівництва, зросте попит на заповнювачі для бетонів. Важливою складовою бетону є пісок, і, якщо в окрузі немає джерел природного піску, необхідно буде використовувати штучний пісок, що збільшує витрати на перероблення. Серед первинних карбонатних гірських порід виділяють хімічно чисті гірські породи з високим вмістом кальцію або магнію (вапняк і доломіт). Пошук джерел карбонатних гірських порід, що відповідають суворим вимогам до хімічно-чистих гірських порід, серйозно обмежить число потенційних ділянок для видобутку цієї корисної копалини. Заповнювачі, які використовуються в асфальті, повинні забезпечувати певну граничну величину опору ковзанню. Для такого матеріалу заповнювачі з найвищими характеристиками опору ковзанню отримують з гірських порід з більш твердими мінералами, такими як кварц. Більш м’які карбонатні породи не завжди є ідеальним вибором для таких застосувань, але випробування заповнювача допоможуть визначити, чи можуть ці матеріали використовуватися для доріг другорядного значення або для виробництва заповнювача, який використовується для пристрою дорожньої основи.

Регіони, в яких може виникнути попит на заповнювачі в майбутньому, можна визначити, проаналізувавши темпи зростання населення в регіонах, що вас цікавлять, і прогнози попиту на будівельні матеріали та обсягів продажів будівельних матеріалів на майбутній період. Багато з цих даних можна отримати в Департаменті торгівлі кожного штату і в Бюро перепису населення США. Як правило, великий приріст населення спостерігається вздовж основних коридорів, що з’єднують штати, і при розширенні меж чинних міст. Департаменти транспорту кожного штату використовують ці дані для планування майбутніх поліпшень та облаштування автомобільних доріг. Горизонт планування в Програмах вдосконалення транспортних перевезень (TIP) для штатів становить, як правило, 10 років. Програми TIP також допоможуть визначити потребу в заповнювачах і обсяг їх нестачі на майбутній період. При оцінці майбутнього попиту важливо встановити наявних виробників заповнювачів і передбачуваний термін життя цих підприємств, а також проаналізувати, чи дозволить місткість ринку нормально функціонувати новому підприємству.

Регіональна розвідка

Після того, як ви визначили наявність теперішніх і потенційних будівельних об’єктів, оцінили обсяг ринку і розрахували потенційну частку ринку нового підприємства, ви приступаєте до наступного не менш важливого етапу процесу вибору майданчика – до розвідувальних робіт. На цьому етапі оцінюється економічна доцільність розробки родовища для виробництва заповнювачів. Більшу частину розвідувальних робіт по родовищу складають заходи з дослідження геологічних формацій, наявності шкідливих домішок вторинних мінералів, гідрогеології та опрацювання якісної характеристики корисних копалин – всього, що може вплинути на придатність корисних копалин для виробництва заповнювачів. Ці дані, а також відомості про земельну ділянку та зонування, отримані від податкового управління округу, можна завантажити в географічну інформаційну систему (ДВС), яка може допомогти швидко знайти ідеальні майданчики для будівництва щебеневого заводу.

Географічні інформаційні системи

Завдання з пошуку нових майданчиків для будівництва підприємства для видобутку і виробництва заповнювачів спростилося завдяки цифровим картографічним наборам даних, більшість з яких доступна в Інтернеті. Ці дані складаються з картографічних продуктів, таких як карти дорожніх мереж, меж політико-адміністративного поділу, земельних ділянок, судноплавних шляхів, аеро- і супутникових фотографій, і, звичайно, геологічної інформації Користь цих наборів даних полягає в тому, що вони мають прив’язку до місцевості. Іншими словами, даним присвоюються географічні координати. Тому, якщо у вас є кілька наборів даних, і всі вони мають географічну прив’язку, ви можете накласти їх один на одного, і вони будуть розташовані відносно один одного правильно завдяки прив’язці до географічних координат. На карті мережі автомобільних доріг будуть показані не тільки автомобільні дороги з географічною прив’язкою до реальних просторових координат, але і відомості по кожній ділянці дороги. Ці відомості можуть включати лише позначення автомагістралі (федеральна автомагістраль, що з’єднує різні штати, автомагістраль США тощо) або докладні відомості, наприклад, дані про ширину автомагістралі. Маючи таку інформацію в базі даних, ГВС, користувачі можуть потім запитувати або шукати в базі даних географічну інформацію, яка відповідає набору критеріїв. Система ДВС стане потужним інструментом у ваших руках, коли ви захочете знайти майданчики для будівництва вашого підприємства з видобутку і виробництва заповнювачів, які повинні відповідати кільком географічним критеріям. У наступному розділі наведено декілька прикладів використання даних ГВС. Існує безліч пакетів програмного забезпечення для ГВС. Доступ до деяких з таких програмних продуктів надається на платній основі, а в деяких використовується модель з відкритим вихідним кодом, завдяки чому програмне забезпечення доступне за мінімальною ціною або доступ до нього надається безкоштовно. У деяких випадках, щоб навчитися працювати з цими спеціалізованими програмами, можуть знадобитися додаткові навчальні матеріали. Більшість державних установ використовують галузеве програмне забезпечення ArcGIS. Для цього пакету програм доступно безліч варіантів онлайн-підтримки та технічної допомоги. Іншими прикладами платного програмного забезпечення ГВС є програми TECHbase, Manifold GIS, MapInfo та AutoCAD Map. Прикладами програмного забезпечення з відкритим вихідним кодом, які користуються популярністю серед населення, є програми GRASS GIS, SAGA GIS і QGIS. Будь-який з цих пакетів ДВС має основні функції, необхідні для створення баз даних ДВС для проведення розвідувальних робіт.

Для оцінки потенційних майданчиків, на яких є мінеральні ресурси для виробництва заповнювачів, потрібно зібрати кілька різних типів даних ДВС. Цей тип даних має найважливіше значення для пошуку потенційних ділянок для розвідки та можливої розробки.

Геологія

Геологічна характеристика є вирішальним фактором при визначенні місця розташування мінеральних ресурсів для виробництва заповнювачів. Цілком очевидно, що, залежно від кінцевого застосування заповнювача, деякі види гірських порід можуть бути краще інших. Вивчення геології регіону, в якому знаходяться будівельні об’єкти, що становлять інтерес з точки зору постачання заповнювача, є першим кроком для оперативного виявлення ділянок, що найбільш підходять з точки зору якості заповнювача. Більшість штатів у США публікують геологічні карти в масштабі штату. Ці карти хороші для вивчення видів гірських порід, присутніх в регіоні, але слід обережно користуватися цими картами в масштабах з більшим ступенем локалізації об’єктів. Багато з цих карт виконано в масштабі 1: 500 000. На таких картах один сантиметр відповідає на місцевості відстані 5 км. Для розвідувальних робіт завжди бажано більш детальне геологічне картування, а ідеальний масштаб становить 1: 24 000 (1 см = 240 метрів). Також можуть публікуватися геологічні карти поверхневих відкладень, на яких показані види перекривальних пухких осадових порід, що залягають на поверхні. Результати таких геологічних зйомок величезною мірою корисні для успішної реалізації проектів геологорозвідувальних робіт, основною метою яких є пошук майданчиків, що підходять для будівництва піщано-гравійних кар’єрів. Проблема полягає в тому, що геологічні карти, виконані в масштабі 1:24000, не публікуються регулярно, а те, що є в наявність, залежить від місця розташування ринку, що представляє інтерес. У деяких випадках детальні карти можуть бути недоступні, і єдиним доступним ресурсом можуть бути геологічні карти великого масштабу. У таких випадках важливою складовою процесу розвідки є польові вишукувальні роботи, які для оцінки геології в місцевому масштабі можуть вимагати значних часових витрат. Крім геологічних карт, цінну геологічну інформацію можна знайти в опублікованих у штатах звітах про геологічні дослідження, в наукових журналах і в матеріалах за експертизами результатів геологічних досліджень на федеральному рівні. На щастя, такі джерела інформації можна швидко знайти в Інтернеті, але багато старих звітів, можливо, доведеться замовляти у вигляді паперових копій. У деяких випадках звіти можуть вже не публікуватися, тому відвідування університетської бібліотеки або офісу геологічної служби США буде єдиним способом отримати доступ до цих даних. В ідеалі, це можуть бути оцифровані геологічні карти, які можна імпортувати в систему ГВС. Якщо є тільки паперові карти, то сканування та оцифрування таких карт може стати необхідною частиною робіт зі створення бази даних геологічної розвідки.

У деяких штатах можуть бути доступні дані по бурінню, які можуть бути корисними для розвідувальних робіт. Залежно від того, в якому штаті здійснюється розвідка, можуть бути також доступні дані за результатами буріння підстилаючих гірських порід і можна знайти відомості про види гірських порід і глибину їх залягання. Як варіант, у багатьох штатах зберігаються журнали буріння свердловин господарсько-питної води. Ці журнали можуть зберігатися в паперовому вигляді або у вигляді сканованих копій в архіві. В інших випадках дані буріння можуть бути скомпільовані в базу даних, яка може бути завантажена в систему ГВС.

При визначенні потенційного «зеленого майданчика» для видобутку мінеральних матеріалів і виробництва заповнювачів також необхідно виконати оцінку небезпек, пов’язаних з природними умовами. Багато з цих небезпек можуть не бути очевидними під час вивчення геологічних і топографічних карт, але такі небезпеки повинні бути предметом докладного аналізу при оцінці потенційного майданчика. Одну з серйозних небезпек становлять зсувонебезпечні схили. Причинами розвитку зсувів, які можуть виникнути під час облаштування майданчика, можуть стати області з великими розломами або розривами та похилості або шар частість у поєднанні з особливостями рельєфу місцевості. Визначити ухил місцевості допоможуть цифрові моделі висотних позначок рельєфу (DEMS), узятих з топографічних карт, і дані лазерного знімання, виконаної за допомогою лідара. Лідар (LIDAR) – це сучасна технологія отримання та обробки інформації дистанційного зондування за допомогою активних оптичних систем (лазерів). Ці відомості, разом з геологічними даними, зібраними в ході польових досліджень, допоможуть виявити потенційні зсувонебезпечні ділянки. Присутність карстових провалів є ще однією геологічною небезпекою, яку необхідно обов’язково враховувати. Ця проблема характерна для ділянок із залягаючими карбонатними гірськими породами вапняку і доломіту. Наприклад, при оцінці майданчика на предмет видобутку хімічно чистого вапняку, важливо вивчити будь-які можливі впливи на систему підземних вод. Якщо в будь-яких документах зазначено про такий вид небезпеки як наявність провалів, то досить ймовірно, що у звітах про результати геологічних досліджень, які публікуються штатами, будуть міститися відомості про карсти, і, можливо, навіть існують бази геопросторових даних для таких ділянок у системі ДВС. Присутність небезпечних мінералів може здатися несуттєвою проблемою. Але присутність, наприклад, такого мінералу, що зустрічається в природі, як азбест, якщо місцеві геологічні умови сприяють його утворенню, обов’язково має перевірятися в ході геологорозвідувальних робіт. Під час польових досліджень необхідно пам’ятати про можливість присутності покладів таких мінералів, оскільки їх присутність може бути обмежена певним місцем, тому не було задокументовано в матеріалах раніше. Крім цього, виявити зони які залягають під поверхневим шаром асбесто формними мінералами дозволить розвідувальне буріння. Ретельний каротаж керну та аналіз бурового шламу допоможе встановити проблемні ділянки для проведення додаткової аналітичної оцінки. Ділянки піщано-гравійних відкладень, через які вода з оголеної корінної породи, що характеризується ймовірною присутністю азбесту, йде в ґрунт, є проблематичними, оскільки цей волокнистий мінерал може поширюватися по всій покладі.

Аерофототопографічне знімання

Загальне уявлення про те, в яких районах зосереджено велику кількість об’єктів будівництва, або очікується зростання числа об’єктів будівництва, можуть дати аерофотографії та супутникові знімки. Вони можуть також допомогти швидко знайти земельні ділянки, які ще не освоєні. Кількість ресурсів з безкоштовними аерознімками швидко зростає, і тут, ймовірно, кращими прикладами будуть сервіси «Google Планета Земля» і «Google Карти». Легко доступні недорогі або безкоштовні супутникові знімки, які можуть бути корисні для досліджень у масштабі регіону. Напевно, тут найвідомішою програмою є програма з придбання супутникових знімків Землі Landsat, а також такі ресурси, як ASTER і SPOT, та інші джерела спектрозональних знімків. Для дослідження конкретного майданчика оператори цивільних супутників, такі як американська компанія DigitalGlobe, пропонують варіанти знімків з високою роздільною здатністю. Муніципалітети можуть періодичні реалізовувати програми закупівлі аерофотознімків. Такі оновлені знімки корисні для визначення сучасного рівня освоєння конкретного регіону. Знімки також можна використовувати для визначення потенційних небезпек, пов’язаних з природними умовами, для подальших досліджень.

Відомості про земельну ділянку

Корисними можуть бути також відомості про земельну ділянку. Як правило, відомості про земельну ділянку містять дані про її місце розташування, розмір і про власників об’єктів, розташованих на нім. Оскільки такі відомості, як правило, наводяться по округах, у деяких районах вам доведеться відвідати адміністрацію округу, щоб переглянути відповідні записи. Якщо вам пощастило отримати доступ до даних про земельні ділянки онлайн, буде ще краще, якщо можна завантажити або придбати картографічні шари ділянок у форматі ДВС. Цінність доступу до шарів ГВС полягає в тому, що ви можете запросити базу даних і швидко визначити ділянки, що відповідають певному розміру або характеристикам місця розташування. Це особливо корисно, оскільки мінімальна площа ділянки для будівництва гірничодобувного підприємства становить приблизно від 40 до 60 гектар, оскільки на ділянці має бути достатньо місця для кар’єру, переробних потужностей і складських площ для товарної продукції, техніки та відходів.

Обмеження

Навіть ідеальний майданчик для будівництва гірничодобувного підприємства, близькість майданчика до об’єктів будівництва, задовільна геологія і наявність майнового комплексу не означають, що гірничодобувне підприємство буде рентабельним, якщо є постанови муніципальної влади або заходи, що накладають обмеження на гірничодобувну діяльність. Правила зонування можуть вимагати, щоб розробка надр обмежувалася ділянками, розташованими в зоні промислового призначення. У багатьох випадках діяльність з розробки родовищ корисних копалин вимагає отримання спеціального дозволу або ліцензії на надрокористування. Для отримання такого дозволу або ліцензії необхідно подати заявку до місцевого комітету із зонування.

Карти зонування, як і відомості про земельні ділянки, можуть бути доступні у форматі шарів ДВС. Карти зонування разом з відомостями про земельні ділянки можуть додатково допомогти визначити ділянки, які відповідають вимогам зонування, і на яких дозволяється розробка родовищ. Незалежно від наявних картографічних продуктів необхідно добре вивчити особливості місцевого зонування. Можуть існувати екологічні норми та нормативні положення, що стосуються культурних цінностей, які можуть обмежити будь-які дії в межах окремої ділянки, що призводять до екологічних порушень або мають негативний вплив, наприклад, на історичні пам’ятки. Наявність водно-болотних угідь на земельній ділянці можна перевірити в Реєстрі національної інвентаризації водно-болотних угідь США. У системах ДВС є шар даних, пов’язаних з визнаними водно-болотними угіддями, для заощадження яких передбачені ґрунтом охоронні заходи. Наявність на ділянці інших водних об’єктів, такі як озера, річки та невеликі струмки, може вимагати дотримання значної відстані, що відокремлює зону розробки родовища від такого водного об’єкта, через що може значно зменшитися територія, на якій дозволяється розробка родовища. Крім усього іншого, необхідно перевірити наявність вимог щодо збереження зникаючих видів рослин і тварин на потенційній ділянці.

Інженерні мережі

До початку облаштування будь-якої промислової ділянки необхідно вивчити розташування ліній електропередач, газопроводів, ліній зв’язку та ліній водопостачання та водовідведення. У деяких випадках, для полегшення розвідки та видобутку корисних копалин, інженерні мережі можуть бути переміщені, хоча і зі значними витратами. Можливо, існують загальнодоступні бази даних, які містять інформацію про розташування інженерних мереж, але з міркувань безпеки доступ до такої інформації обмежений.

Залізничні колії та автомобільні дороги

Для доставлення заповнювачів замовникам потрібен доступ до автомобільних доріг, залізниці або баржі. Попри те, що велика частина заповнювачів перевозиться вантажним автотранспортом автомобільними дорогами, транспортування заповнювачів залізницею або баржами означає менші витрати. Така економія витрат дозволить видобувати мінеральні ресурси для виробництва заповнювачів на більшій відстані від будівельних об’єктів, що в іншому випадку було б економічно недоцільним. Шари даних ДВС, що стосуються автомобільних і залізничних мереж, як правило, можна отримати в Департаментах транспорту штатів. Шари ГВС автомобільними дорогами містять, як правило, відомості про класи доріг, тому ви можете визначити, чи є розглянута дорога двосмуговою автомобільною дорогою місцевого значення або чотирисмуговою швидкісною автомагістраллю.

Розвідувальні роботи з певного майданчика

Незалежно від наявності геологічних карт, аерофотознімків і топографічної інформації, ніщо не замінить початкові польові дослідження, які проводять для отримання деталізованих відомостей. Після того, як ви визначилися з потенційним майданчиком для будівництва і погодили із землевласником доступ до об’єкта, можна починати польові дослідження. Обладнання, необхідне для основних польових робіт, таке ж, як і для будь-якого польового геологічного дослідження: пристрій GPS, гірський компас Брантона, планшетні карти, польовий блокнот, ручна лупа і мішки для зразків. Пристрій GPS необхідний для фіксації розташування ділянок, де збираються проби з поверхні. Залежно від якості скалообразних розкриттів або розкриттів поверхневих матеріалів ви навіть можете скласти детальну геологічну карту об’єкта.

Гірський компас Брантону дозволить виконувати заміри елементів залягання нашарувань, листуватості та розломів, які можуть бути виявлені на майданчику. Якщо поверхневі оголення виявляться підхожими, а зібрані матеріали будуть відповідати основним вимогам щодо якості заповнювача, тоді можна підготувати програму буріння, щоб краще зрозуміти якість матеріалу в підземних пластах.

Перш ніж ви приступите до розвідувальних робіт в підземних пластах, слід зазначити, що буріння, бороздове випробування або геофізичні роботи повинні проводитися з певними проміжками. Проміжки залежать від однорідності геологічного тіла і необхідних характеристик готової продукції. Наприклад, розвідувальне буріння, як правило, проводиться з широким розкиданням осей, і більш щільна сітка бурових свердловин використовується для проектів експлуатаційного буріння після отримання дозволу. Менші проміжки потрібні для отримання точних відомостей про обсяги розтину або певного хімічного складу всієї породи для вибіркового видобутку.

Бороздове випробування

Для визначення дрібно залягаючих розкриттів гірських порід, необхідного для картування та відбору зразків, можна використовувати бороздове випробування, особливо у випадках, коли для різних типів гірських порід потрібна вибіркова виїмка. Крім того, цей спосіб випробування гірничих виробок може використовуватися для визначення потужності перекривних відкладень, товщини піщано-гравійних відкладень, або для відбору зразків різних літологічних різновидів гірських порід для оцінки їх якості.

Розвідувальне буріння

Для визначення потужності розтину або потужності покладів піску і гравію застосовується шнекове буріння. Це швидкий і економічний спосіб для оцінки економічної доцільності розробки родовища. Однак використовувати для кар’єрних майданчиків тільки шнекове буріння не рекомендується. При шнековому бурінні використовується стандартна бурова установка. Бурове долото бурової установки впроваджується в породу, зруйнована порода потрапляє на шнек, що обертається з високою швидкістю, і доставляється шнеком на поверхню. При відборі проб ґрунту порожній шнековий бур можна використовувати з ложковий керноотборніком для точного визначення глибини та потужності залягання зразків.

Акустичне буріння – ще один метод буріння, який використовується для відбору зразків на місці. Цей метод буріння використовується для відбору зразків пухких ґрунтів і гірських порід. Цей метод буріння при розвідці піщано-гравійних родовищ дозволяє отримати зразки гравію великого діаметра, не порушуючи їх структуру.

Колонковий спосіб буріння використовується для збору зразків гірської породи для підтвердження типу гірської породи, визначення мінералогічного складу, геологічної структури та перевірки якості гірської породи. Гірську породу бурять алмазними коронками. При цьому методі буріння руйнування гірської породи відбувається по кільцю, яка потім потрапляє у внутрішню керноприймальну трубу. При цьому з породи виходить керн, які періодично заклинюють і підіймати на поверхню. Керн використовується для оцінки потужності зони вивітрювання, якості гірських порід, визначення типів гірських порід, мінералогічного складу, оцінки тріщинуватості, визначення індексу якості породи (RQD), відсотка вилучення і для вивчення інших важливих питань, пов’язаних з якістю гірських порід.

Роторне буріння з продуванням є ще одним швидким і економічним способом для оцінки потужності розкрішних порід і визначення типів гірських порід. При використанні цього обертального методу гірська порода роздробляється і подрібнюється на дрібні осколки. Отримані таким способом зразки гірської породи використовуються для визначення контактів гірських порід із сусідніми гірськими породами. Однак вони занадто дрібні для більшості стандартних методів випробування великозернистих заповнювачів, прийнятих Міністерством транспорту США.

Розвідувальна геофізика

У ряді випадків буріння може бути занадто дорогим способом виробництва розвідувальних робіт, або доставлення обладнання в регіон, в якому розташовується об’єкт, що вас цікавить, може виявитися скрутною. До методів розвідувальної геофізики належать сейсмоакустичні та електричні методи, мікрогравіметричного знімання і радіолокаційне зондування для отримання зображення приповерхневих відкладень. Основна мета цих методів дослідження при оцінці мінеральних ресурсів для виробництва заповнювачів полягає в основному в тому, щоб визначити потужність розтину і розташування зон інтенсивних розломів або тріщинуватості. Ці методи також використовуються для визначення зон глибокого вивітрювання або контактів між різними типами гірських порід для цілей вибіркового видобутку.

Методи випробування заповнювачів

Щоб визначити придатність мінеральних ресурсів для виробництва заповнювачів необхідно виконати кілька випробувань їх фізико-механічних властивостей. Департаментами транспорту окремих штатів прийняті стандартні вимоги, що стосуються методів випробування та результатів випробувань заповнювачів. Для випробування керну або зразків кам’яного матеріалу застосовуються такі методи:

• Випробовування заповнювача на абразивний знос за методом Лос-Анджелес (Los Angeles Abrasion test або L.A. test) для визначення фортеці або зносостійкості щебеню.
• В методиці визначення втрати маси під дією сульфату магнію або сульфату натрію відтворюється цикл танення і замерзання з сезонними змінами температури.
• Також абсорбційну здатність гірських порід визначають для оцінки придатності заповнювача для асфальту. Зазвичай кам’яний матеріал з високою абсорбційною здатністю означає пористий матеріал, для якого типові високі показники втрати сульфату.
• Для розрахунку тоннажу достовірних запасів використовується такий показник як об’ємна вага гірської породи. Виробники бетону та асфальту віддають перевагу гірській породі з нижчою об’ємною вагою через те, що така ж гірська порода з високою об’ємною вагою має менший об’єм. Це робить гірську породу з нижчою об’ємною вагою більш економічною для виробника.
• Реакційна здатність заповнювача визначається для оцінки впливу заповнювача на технічні властивості бетону при використанні з високо щілинним цементом. Заповнювачі, що містять реакційні мінерали, можуть використовуватися в бетоні, але для пом’якшення хімічного впливу лугів на заповнювач, швидше за все, потрібно летюча зола або інші добавки.
• Форма частинок заповнювача, плоска або подовжена, визначає щільність упаковування заповнювача в бетонній або асфальтобетонній суміші. Як правило, зернам заповнювача плоскої форми властиво «плавати» в суміші, забезпечуючи низьку міцність бетону. Для цього методу потрібні зразки, відібрані вручну або здобуті в кар’єрах. Щоб визначити наявність цієї проблеми, допускається використовувати керни.
• проведення петрографічного аналізу необхідне для оцінки мінералогічного складу кам’яного матеріалу. За допомогою цього аналізу можна визначити присутність мінералів, які можуть сприяти хімічному впливу лугів на заповнювач, а також інші питання, пов’язані з мінералогічним складом гірської породи, які можуть бути причиною проблем при використанні заповнювачів, або питання, пов’язані з небезпекою для здоров’я персоналу і населення.
• Визначення межі міцності при стисненні та при розтягненні важливо для визначення типу матеріалу для футерівки дробарки та для міцності бетону.
• Хімічний аналіз служить для визначення хімічного складу мінеральних ресурсів, які можуть служити джерелом хімічно чистого кам’яного матеріалу. Клієнти також можуть вимагати дані хімічного аналізу для заповнювачів відповідно до стандартного протоколу.
• Випробування щебеневого заповнювача на шліфованість і полірованості згідно з британськими стандартами (British Polish Test) або інші методи випробувань на опір ковзанню визначають характеристики шліфованості та полірованої для використання в поверхневому шарі асфальту або бетону.
• Також слід визначити присутність глинистої породи, грудок глини або крихких частинок. Вимоги щодо змісту цих матеріалів у заповнювачах часто дуже суворі.

Спеціальні продукти

Для піщано-гравійних покладів, придатних для виробництва крупнозернистого заповнювача, проводять випробування перерахованих вище фізико-механічних властивостей, а також визначають насипну щільність і зерновий склад. Пісок для приготування бетонних сумішей повинен мати особливий зерновий склад, який визначається за відсотковим співвідношенням зерен, утриманих на ситах різного розміру. Якщо частка дрібних зерен в піску занадто висока, або якщо пісок погано відсортований, він може не підходити для використання в бетонних сумішах.

Для вапняку необхідний хімічний аналіз, щоб визначити вміст кальцію і магнію. У замовників будуть певні вимоги щодо співвідношення кальцію, магнію та оксиду кремнію. Хімічний аналіз допоможе встановити можливу область застосування продукту: зміцнення або стабілізація ґрунту, в сільському господарстві, для виробництва асфальтобетонних сумішей, цементу, негашеного вапна, гашеного вапна або для сіркоочищення димових газів. Якщо кінцеве використання вапняку включає його використання у вигляді заповнювача для пристрою підстав, для виробництва бетонних або асфальтобетонних сумішей, для цього кам’яного матеріалу проводять випробування перерахованих вище фізико-механічних властивостей. Крім того, визначення втрати маси вапняку при проколюванні (LOI) допоможе визначити масову частку домішок, присутніх у ньому.

Для кам’яного матеріалу, який використовуються для пристрою кам’яні начерки, або бутового каменю виконуються всі випробування відповідно до згаданих вище стандартних методів при його використанні у вигляді заповнювача. Додатково проводиться випробування з відтворенням циклу танення і замерзання.

Отримання дозволів і питань, пов’язаних із зонуванням

Знайти ділянку категорії «Грінфілд» (зелений майданчик) і отримати дозвіл на будівництво гірничодобувного підприємства на такій ділянці є непростим завданням. Це пов’язано з обмеженнями, встановленими в постановах про зонування, прийнятих органами місцевого самоврядування в більшості округів, згідно з якими для будівництва гірничодобувного об’єкта потрібно внести зміни в існуюче зонування території. Як правило, це вимагає обговорення з громадськістю і пов’язано з витратами через необхідність проведення оцінки екологічного впливу та інших оцінок негативного впливу. На жаль, більшість рішень, що стосуються зонування територій, не приймаються виходячи тільки з технічної доцільності. Якщо порівнювати отримання дозволів, видача яких заснована лише на технічній доцільності, у внесенні змін до зонування може бути відмовлено лише через активну протидію з боку громадськості. Очевидно, що на чинних рудниках, які не потрапляють під обмеження постанов про зонування території та у яких вже є дозволи на надрокористування, набагато легше продовжувати розробку родовища.

Гірничодобувна промисловість у США, мабуть, є найбільш регульованою. Для видобутку корисних копалин вимагаються отримати дозволи від агентств відповідного штату на допустимий вплив на атмосферне повітря, водні ресурси і порушення земель, а деякі питання отримання дозволів вимагають їх узгодження на федеральному рівні. Перш ніж компанія зможе почати видобуток, вона повинна пройти суворий процес отримання дозволу на видобуток. Процес подачі заявки на отримання дозволів включає збір первинних даних для характеристики стану навколишнього середовища перед початком видобутку на розглянутій ділянці. Збір даних охоплювати перевірку наявності на розглянутій ділянці культурних та історичних пам’яток, дослідження ґрунтів, рослинності, тваринного світу, оцінку поверхневих і підземних вод, кліматичних умов і перевірку наявності на розглянутої території водно-болотних угідь. Крім того, обов’язковою частиною цього процесу є підготовка планів рекультивації порушених земель. Отримання дозволів і проведення необхідних досліджень може вимагати дуже великих витрат часу і коштів. Можливі затримки в отриманні дозволу на видобуток корисних копалин слід визначати на ранньому етапі процесу, щоб обмежити непотрібні втрати часу і коштів. У багатьох штатах для проведення будь-якого розвідувального буріння потрібно отримання дозволів на вишукувальні та геологорозвідувальні роботи.

Органи державного регулювання у штатах вимагають надати плани гірничих робіт і рекультивації порушених земель з узагальненим планом гірничодобувного підприємства, детальну послідовність гірничодобувних робіт і план подальшого використання рекультивованих земель після закриття підприємства. Плани контролю наносів і боротьби з ерозією необхідні для того, щоб запобігати забрудненням водотоків або інших поверхневих вод відкладеннями. Потрібно проведення дослідження підземних вод, щоб визначити можливий негативний вплив на позаплощадні об’єкти як результат ведення гірничодобувних робіт.

Дозволи на скидання стічних вод у рамках Національної системи запобігання скиданню забруднювальних речовин США (National Pollutant Discharge Elimination System (NPDES)) видає агентство EPA. Для скидання стічних вод потрібно отримати дозволи на скидання забруднювальних речовин на поверхню. Підземні та поверхневі води, які збираються в шахтах повинні скидатися в прилеглий водотік і дренажну систему.

Контроль за порушенням водно-болотних угідь здійснюється Корпусом військових інженерів армії США. Найкраще підготувати план гірничих робіт без порушення або з мінімальним порушенням водно-болотних угідь. Водно-болотні угіддя можуть бути порушені, однак за одиницю площі порушення стягується плата і, як правило, потрібна екологічна компенсація. Екологічна компенсація передбачає в разі порушення створення водно-болотних угідь на більшій площі, ніж площа, яку займали водно-болотні угіддя спочатку. Якщо площа водно-болотних угідь на ділянці будівництва занадто велика, розробка ділянки може виявитися економічно недоцільною. Тому наполегливо рекомендується провести оцінку ділянки на наявність водно-болотних угідь на ранньому етапі програми розвідки.

Діяльність Служби охорони рибальства та диких тварин США регулюється, крім іншого, Законом США про зникаючі види рослин і тварин. У разі існування на розглянутій ділянці видів рослин і тварин, які перебувають під загрозою зникнення, видобуток на цій ділянці може заборонено або обмежено. Тому рекомендується перевірити ділянку на наявність зникаючих видів перед основною оцінкою ділянки. Якщо на ділянці існує зникаючий вид, шанси отримати дозвіл на ділянку для видобутку невисокі, якщо тільки розглянута ділянка не обмежена невеликою площею.

Важливо перевірити наявність на розглянутій ділянці державних історичних пам’яток, наявність яких також впливає на видачу дозволів. Відділ охорони державних історичних пам’яток штату, в якому розташована ділянка, що вас цікавить, може вимагати проведення археологічного обстеження рівня I. Для внесення змін в чинне зонування зазвичай потрібні інші дослідження, такі як дослідження з проведенням підривних робіт і вивчення транспортних потоків.

Остаточна оцінка

Життєздатність проекту будівництва кар’єру визначається всіма перерахованими вище факторами. Очевидно, що найбільш важливими факторами є економічні характеристики місця розташування майданчика і якість матеріалу для виробництва заповнювачів. Для визначення економічної доцільності майданчика необхідна фінансова модель, в якій будуть враховані всі вищезазначені дані та виконаний прогноз норми прибутку на інвестований капітал. Цю модель слід застосовувати та редагувати протягом всього процесу, особливо перед тим, як зробити дії щодо зміни цільового призначення землі. Щоб гарантувати точність моделі, всі особи, які беруть участь у підготовці вихідних даних, повинні бути ознайомлені з усіма аспектами моделі для її перевірки та підтвердження.

Електричне профілювання (ЕП) методом опору (КС)

Дані, з якими працюють організації, що планують розробку піщано-гравійних родовищ для виробництва заповнювачів, можуть виявитися далекими від оптимальних, якщо такі організації занадто покладаються на традиційні методи відбору проб, що включають буріння розвідувальних свердловин і роторне буріння. Це особливо актуально для комплексних відкладень уламкового матеріалу.

Роторне буріння не завжди дає репрезентативні проби, оскільки швидкість повернення проби на поверхню варіюється, проби сильно порушені та можуть бути забруднені буровим розчином. Буріння розвідувальних свердловин може дати гарне уявлення про непорушені ресурси, але свердловини рідко можуть досягати глибини понад 6-8 метрів.

Можливо, найбільша складність у випадку з цими методами відбору проб полягає в тому, що вони означають точкові вимірювання і тому отримані дані правдиві тільки в тому випадку, якщо існує хороша безперервність відкладень. Підвищити точність даних може додаткове буріння і виїмка ґрунту, але це може призвести до додаткових витрат, а також супроводжуватися підвищенням рівня шуму та інтенсивності руху транспортних засобів, ударним впливом на чутливі до вібрації об’єкти та порушенням ґрунту, наприклад, на сільськогосподарських землях.

Якщо приступити до видобутку корисних копалин на підставі результатів геологорозвідувальних робіт, отриманих тільки шляхом відбору проб, видобуток корисних копалин і надійні постачання продукту з передбачуваними характеристиками може виявитися економічно недоцільним. Найчастіше гірничодобувні підприємства «ганяються» за ресурсом, замість того щоб планувати все з урахуванням особливостей цього ресурсу.

Як працює метод опору

Існує метод, за допомогою якого можна заповнити прогалини, що виникають через нестачу розвідувальних свердловин і бурових зразків, і підвищити точність седиментологічної моделі та плану видобутку.

Геофізичний інструмент, відомий як електричне профілювання (ЕП) методом опору (КС) використовувався протягом останніх декількох десятиліть для оцінки мінеральних ресурсів для виробництва заповнювачів і в цей час є зрілою і широко прийнятою технологією. Важливо розуміти переваги та обмеження цього методу для оцінки ресурсів і планування.

Сутність методу ЕП полягає у вимірюванні величини питомого електричного опору геологічного середовища постійному струму, що дозволяє припустити будову гірського середовища, види ґрунтів і залягають гірських порід, стратиграфію і ґрунтові умови. Застосування цього методу можливе завдяки тому, що:

• Вода, яка вбирається в ґрунт, є відмінним провідником електричного струму, в той час, як мінерали володіють високим питомим опором електричному струму.
• Електричний опір може також допомогти визначити ступінь взаємопов’язаності пор – погано взаємопов’язаний поровий простір означає, що електричний струм проходить через зерна, тому виміряний питомий опір може бути вище.
• В цілому, питомий опір матеріалів з поляризованими зернами нижче (аналогічно мініатюрній стрілці компаса), як у випадку з глинами.

Ці фактори в сукупності означають, що високий питомий опір вказує на великі зерна в ґрунті (як це може бути в разі рихлих пісків або гравію), а низький питомий опір вказує на більш дрібні зерна (як це може бути в разі мулу, глини або мергелю). Досвід роботи з різними типами ґрунтів і розуміння діапазону питомого опору, зазвичай виявляється для кожного матеріалу, допомагає підготовленим фахівцям скласти картину будови середовища на місці родовища.

Обладнання для методу ЕП складається, як правило, з чотириелектродної установки ЕП. В якості електродів використовуються металеві стрижні, які вставляються в ґрунт на поверхні. В одній з найпопулярніших конфігурацій, – чотириелектродній установці Веннера, відстань між усіма електродами однакова. Струм пропускають між двома електродами, а зміну потенціалу поля вимірюють між двома іншими електродами.

При малих розносах електродів отримують зображення геологічного середовища на невеликій глибині. При збільшенні розносу електродів зростає глибинність дослідження. Тому електророзвідувальні роботи методом ЕП починають з вимірювань при малих розносах електродів. Потім свідчення продовжують знімати з одного і того ж місця, а електроди розносять все далі та далі один від одного, щоб побудувати повну картину геологічного середовища. У більшості сучасних систем ЕП використовується комплект з 56 або більше електродів.

Для перетворення профілів уявного опору, які називають псевдорозрізом, на модель профілів справжнього питомого опору використовується програмне забезпечення для двох- або тривимірного моделювання залежно від типу виконаних досліджень. У результаті отримують дані, які при об’єднанні можна використовувати для інтерпретації ґрунтовних умов і планування видобутку.

Умови, що обмежують застосування методу ЕП

Представники щебеневої промисловості галузі повинні розуміти обмеження і переваги побудови зображень за допомогою методу опорів (ЕП) і розуміти, як використовувати цей метод для ефективного планування. Вірогідність результатів методу ЕП залежить від чотирьох основних факторів:

• Глибина залягання. У туманну погоду складно розглянути віддалені об’єкти. Аналогічно, зі збільшенням глибини роздільна здатність і точність даних, отриманих за допомогою методу ЕП, знижуються. Це пов’язано з тим, що електроди, відстань між якими збільшується, можуть забезпечити вимірювання на більшій глибині залягання, але зображення буде усереднюватися на більшу відстань. Це означає, що на великих глибинах зміни питомого опору будуть з меншою ймовірністю давати зображення з хорошою роздільною здатністю.
• Насичення перехідної зони. У перехідній зоні над поверхнею ґрунтових вод зміна питомого електричного опору в основному пов’язана зі зміною рівня вмісту вологи, а не зі зміною розмірності зерен. Методи ЕП працюють добре вище і нижче перехідної зони, але не дають точних результатів в зоні, де відбувається перехід. Товщина перехідної зони залежить від розміру пір – чим більший розмір пір, тим менше товщина перехідна зона.
• Чисті, добре дреновані пісковики. Дрібнозернисті піски, які є «чистими» в тому сенсі, що вони не містять великої кількості глини або мулу, іноді демонструють високі значення питомого опору, які зазвичай виявляють у великозернистих матеріалів. Це може призвести до неправильного тлумачення результатів вимірювань.
• Штучні споруди або предмети. Металеві огорожі, залишений в ґрунті металобрухт і підземні трубопроводи поруч з випробувальним проводом установки ЕП можуть вплинути на результати. Важливо зобразити ці «штучні споруди та предмети» на карті та перевірити їх вплив на результати ЕП.

Застосування результатів електророзвідки, отриманих за допомогою методу ЕП

Для комплексних родовищ мінеральних матеріалів для виробництва заповнювачів особливо важлива наявність можливості виконати точне картування і подальше планування видобутку. Рекомендується план, що складається з семи етапів, який довів свою ефективність при будівництві майданчиків «з нуля» і розширенні існуючих майданчиків:

1. Перевірка можливості проведення електророзвідувальних робіт на майданчику, в тому числі перевірка випробувальних проводів.
2. Підготовка плану побудови зображень/електричного профілювання методом ЕП.
3. Підготовка програми буріння в обмеженому режимі.
4. Аналіз розмірності зерен і вмісту вологи.
5. Моделювання родовища.
6. Визначення зон зі сприятливими коефіцієнтами вилучення та оцінка тоннажу.
7. Внесення отриманих результатів до плану гірничих робіт.

Якщо існування родовища підтвердилося, дані, отримані в ході електророзвідки, повинні бути внесені в план гірничих робіт. При внесенні даних до плану гірничих робіт, використовувати отримані дані слід у взаємозв’язку з даними за минулі періоди, які були отримані в ході попередніх інженерних вишукувань, що проводяться на майданчику. Такий підхід допоможе визначити вимоги усереднення для ділянок з економічно граничними ресурсами і ділянок з основним ресурсним потенціалом. Це допоможе уникнути в майбутньому оцінки видобутих на майданчику ресурсів як високосортних. Метод ЕП також ефективно використовується для підготовки даних для комплексної оцінки об’єкта інвестування, щоб дати потенційним покупцям до укладення угоди певну впевненість у тому, що ресурси на цьому майданчику дійсно існують. Це особливо корисно в тих випадках, коли на початкових етапах переговорів використання бурової установки неможливо.

Раціональне планування, засноване на використанні достовірних даних, отриманих під час розвідувальних робіт на майданчику, включаючи відомості, отримані за допомогою методів електророзвідки, може означати більш точне прогнозування доступних ресурсів, щоб переконати керівництво корпорації, а також зовнішніх акціонерів у тому, що ресурси є і будуть використовуватися розумно. Це також забезпечує більш якісні і раціональні плани гірничих робіт і меншу кількість сюрпризів у майбутньому. Можливо, найважливішим є те, що такі інструменти, як метод ЕП, сприяють більш грамотному управлінню ресурсами. Така проблема, як оцінювання ресурсів як високосортних для отримання короткострокової фінансової вигоди, може бути вирішена на користь більш довгострокового планування видобутку, яке забезпечує велику віддачу від інвестицій і грамотне заощадження ресурсів.

Планування встановлення для виробництва заповнювачів

Існує безліч варіантів планування гірничодобувного підприємства, як для будівництва «з нуля», так і при оцінці існуючого підприємства з точки зору ефективності та рентабельності. Якісні складові планування з самого початку запобігають виникненню проблем на наступних етапах.

Розташування установки

Одним з ключових факторів, що визначають успішну реалізацію проекту, є купівля або оренда нової земельної ділянки. Нижче представлений короткий перелік того, що потрібно врахувати при пошуку земельної ділянки:

• Чи маєте ви право на надрокористування?
• Які види мінеральних матеріалів залягають на ділянці?
• Якість і кількість мінеральних матеріалів.
• Наявність доступу до головних магістралей, до таких як автомагістралі між штатами або залізничне сполучення.
• Система оподаткування.
• Сусідні об’єкти (які об’єкти знаходяться по сусідству, і наскільки близько вони розташовані до проектованого підприємства, і т. д.)
• Наявність місцевої робочої сили.
• Робітники об’єднані або не об’єднані в профспілку.
• Наявність водопостачання.
• Горизонт ґрунтових вод.
• Права з сервітуту.
• Можливе місце археологічних розкопок?
• Ринки збуту – Наскільки близько розташований майданчик до будівельних об’єктів замовників?

Дозволи

Після того, як ви знайшли відповідну ділянку, і вона відповідає вашим очікуванням або навіть перевершує їх, необхідно отримати дозвіл на перероблення мінеральних ресурсів. Отримання дозволу може бути найскладнішим етапом у будівництві установки.

Отримання необхідних дозволів безпосередньо залежить від типу установки, який планується використовувати на проектованому підприємстві. Іншими словами, отримати дозвіл на мобільну дробильну установку може бути легше, ніж отримати дозвіл на стаціонарну установку.

У процесі видачі дозволів вам доведеться звертатися в різні природоохоронні агентства на місцевому рівні, на рівні окремих штатів і федеральному рівні. Існують різні норми, що стосуються допустимого впливу на атмосферне повітря, водні ресурси, а також рівні шуму, які необхідно дотримуватися. Також існує безліч вимог на рівні окремих штатів і на федеральному рівні, пов’язаних із зонуванням територій. Також можуть існувати закони, прийняті місцевими органами самоврядування, які регулюють робочий час підприємства, та інші обмеження, що стосуються, наприклад, гранично допустимої висоти поступу кар’єру при застосуванні вибухових робіт або гранично допустимої висоти насипу для гравійного кар’єру. Якщо на майданчику є струмок, річка або озеро, виникнуть питання, пов’язані зі стоками. Це лише кілька моментів, про які слід пам’ятати в процесі отримання дозволу.

Огляд ринку

При пошуку майданчика для будівництва виробники зазвичай проводять «огляд ринку», щоб перевірити можливий обсяг ринку. Після прийняття рішення про придбання ділянки, необхідно провести огляд формального ринку. Інформація, зібрана в ході огляду формального ринку, буде використовуватися при плануванні нової установки для виробництва заповнювачів. Огляд ринку повинен дати відповіді на такі питання:

• Які продукти затребувані на ринку (мокра і суха переробка)?
• Яку кількість кожного продукту можна продати (залежно від пори року)?
• Місцеві технічні вимоги до продукції?
• Чи вся доставка здійснюється вантажівками клієнта або виробник надає послуги з доставки?
• Чи можливе відвантаження продукції залізничним транспортом?
• Відпускна ціна на всі продукти.
• Конкуренція на ринку.

План гірничих робіт

Ще один важливий етап, який часто випускається з уваги, – це «підготовка плану гірничих робіт». План гірничих робіт може бути простим або дуже складним, але він є життєво важливим елементом у процесі проектування нової переробної установки.

Підготовка офіційного плану гірничих робіт змушує підприємство розглянути ряд питань, які іноді упускаються з уваги, і виправити які в майбутньому може коштувати чималих грошей. Нижче наведено деякі з питань, які необхідно врахувати при розробці зазначеного плану:

• Розвідувальні роботи за всіма матеріалами на земельній ділянці.
• Де знаходиться найякісніший матеріал?
• Чи є необхідність змішувати матеріали для отримання високоякісного продукту?
• План експлуатації кар’єра/шахти на наступні три роки або п’ять років.
• Як виглядатиме кар’єр/шахта після завершення видобутку.
• Подрібнення в кар’єрі чи на стаціонарній установці первинного дроблення?
• Передбачувані місця для будівництва установки.
• Під’їзні шляхи для вантажівок клієнтів.
• Доступ до залізничного сполучення.
• Пради-відстійники (при необхідності).
• Рівень стояння ґрунтових вод.
• Глибина розробок.
• Розташування високовольтних ліній.

Після підготовки плану гірничих робіт необхідно також визначити можливість операції дроблення в кар’єрі. Дроблення в кар’єрі може використовуватися для матеріалів, які видобуваються в кар’єрі, а також для установок для виробництва піску і гравію.

Властивості мінеральних матеріалів

Властивості мінеральних матеріалів також відіграють важливу роль у прийнятті рішення про те, чи підходить ця ділянка для виробництва заповнювачів. Характеристики мінеральних матеріалів необхідно проаналізувати, щоб визначити, чи можете ви виробляти матеріали, необхідні для вашого ринку. Ці властивості також допоможуть визначити тип необхідного технологічного обладнання. Деякі властивості матеріалів, необхідні для прийняття правильних рішень, перелічені нижче.

• Найменування матеріалу.
• Джерело матеріалу (кар’єр або гравійний кар’єр).
• Об’ємна вага.
• Насипна щільність.
• Поглинаюча здатність.
• Твердість.
• Крихкість.
• Межа міцності при стисненні.
• Хімічний склад, який використовується для визначення абразивних властивостей матеріалу (потрібно, щонайменше, для двоокису кремнію, оксиду заліза, оксиду алюмінію і магнію).
• Вміст глини, бруду тощо.
• Сторонні частинки.
• Зміст вологи.
• Залишок у ситі вихідного матеріалу.
• Зерновий склад вихідного матеріалу.

Чим більше даних можна зібрати, тим грамотніше буде прийнято рішення щодо вибору технологічного обладнання. Аналіз мінеральних матеріалів дозволяє краще зрозуміти їх потенціал для виробництва високоякісного продукту.

Один зі способів зібрати частину вищевказаної інформації – це виконати випробування матеріалу. Вибір зразків для первинних випробувань дуже важливий. Відбираються зразки повинні бути репрезентативними для відкладення. Якщо є інформація про варіації, слід взяти зразки в декількох місцях, щоб ці відмінності можна було проаналізувати. Відкладення піску і гравію – хороший приклад матеріалу, розмірність зерен якого може сильно змінюється на різній глибині. Зразки слід відбирати з різної глибини, щоб підтвердити розмірність зерен на = різній глибині залягання родовища.

Тип налаштування: стаціонарна, напівстаціонарна або мобільна

Тип вибраної установки для виробництва заповнювачів, як правило, залежить від планованого терміну експлуатації кар’єру.

Стаціонарна установка. Цей тип установки зазвичай використовується для видобутку кар’єрного кам’яного матеріалу в тих випадках, коли передбачуваний термін промислової розробки родовища становить більше як 10 років. Також слід зазначити, що в цю категорію потрапляють великі установки для переробки піску і гравію. Для цього типу установки характерне наступне:

• Потрібен значний обсяг будівельних робіт.
• Потрібен майданчик для штабелів сировинного сипучого або кускового матеріалу.
• Потрібні бункери-живителі для дробарок.
• Штабелі готової продукції займають велику площу.
• Повна автоматизація установки.
• Великий вільний простір навколо обладнання для його обслуговування.
• Майданчики для розвантаження вантажного автотранспорту/залізничного транспорту.
• Бетонні та металеві конструкції.
• Стаціонарні конвеєрні системи.
• Вкрай складно переміщати на інше місце.
• Найнижчі витрати на тонну.

Напівстаціонарна установка. Цей тип установки підходить для перероблення кар’єрних кам’яних матеріалів, піску і гравію в тих випадках, коли передбачуваний термін промислової розробки родовища становить менше як 10 років. Для цього типу установки характерне наступне:

• Необхідний обсяг будівельних робіт невеликий.
• Може знадобитися, а може не знадобитися майданчик для штабелів сировинного сипучого або кускового матеріалу.
• Потрібні бункери-живителі для дробарок.
• Штабелі готової продукції займають велику площу.
• Повна автоматизація установки.
• Трохи менший вільний простір навколо обладнання для його обслуговування.
• Може знадобитися або може не знадобитися деякий вантажний автотранспорт і/або система завантаження в залізничний транспорт.
• Сталева рама основи.
• Стаціонарні конвеєри або спускні лотки.
• Пересування в інше місце потребує деяких зусиль.
• Відносно просто модифікувати.

Мобільна установка. Цей тип установки може використовувати для перероблення як кар’єрних кам’яних матеріалів, так і піску і гравію там, де вирішальне значення має можливість переміщення установки між майданчиками. Слід зазначити, що мобільні установки можуть бути на колісному шасі (на пневматичних шинах) або на гусеничному шасі. Мобільні установки мають такі особливості:

• Будівельні роботи не потрібні.
• В цілому, майданчик для штабелів сировинного сипучого або кускового матеріалу не потрібен.
• Пересувні бункери-живильники для дробарок можуть не бути потрібні.
• Штабелі готової продукції займають меншу площу.
• Установка може бути певною мірою автоматизована.
• В цілому, невеликий простір навколо обладнання для обслуговування.
• Мобільне шасі.
• Також мобільні конвеєри (територією кар’єру або дорогами).
• Легко пересувати на інше місце.
• Відносно просто модифікувати.
• Можливість транспортування дорогами або в межах підприємства.
• Простота налаштування.
• Низькі витрати на доставку та вивезення.
• Найвищі витрати на тонну.

Основна відмінність між колісною установкою та установкою на гусеничному ходу полягає в тому, що для переміщення колісної установки з одного майданчика на інший по території кар’єру або для її транспортування автомобільною дорогою потрібен сідельний тягач. Установка на гусеничному ходу здатна переміщатися по території кар’єру своїм ходом. Для транспортування такої установки на інший майданчик автомобільною дорогою використовується причіп з низькою платформою.

Залежно від способу видобутку нерудних матеріалів у кар’єрі, гусенична установка може переміщатися разом з фронтом робіт, дозволяючи транспортувати дроблений матеріал на наступний етап технологічного процесу за допомогою конвеєрів, що усуває необхідність у самоскидах.

В основному, мобільні установки використовують через їх мобільність. Їх можна переміщати з одного місця на інше, де вони можуть залишатися кілька днів або кілька років, виконуючи свої робочі завдання. Їх можна використовувати для виконання тимчасових проектів, наприклад, при будівництві греблі, укладанні трубопроводу тощо, а потім продати після завершення робіт.

Їх також використовують замість стаціонарних або напівстаціонарних установок, а іноді як додаткове обладнання за наявності стаціонарної або напівстаціонарної установки через простоту установки та дії різних норм, що застосовуються до транспортування установок різного типу.

Технологічна схема

Технологічну схему можна визначити як послідовність технологічних операцій і відповідних їм машин для перетворення сировини на необхідну готову продукцію. Технологічна схема – одна з найважливіших складових у визначенні того, як буде працювати ваша нова установка для виробництва заповнювачів, щоб виробляти необхідні продукти з максимально можливою економічною ефективністю.

Для розробки технологічної схеми буде потрібна вся зібрана вами інформація. Ця інформація допоможе при виборі відповідних дробарок, грохотів, живильників тощо, які будуть використовуватися на установці для виробництва заповнювачів.

На всіх установках для виробництва заповнювачів повинні бути так звані ділянки/стадії дроблення. Кожну ділянку/стадію дроблення можна визначити як складову частину процесу виробництва заповнювачів, де надходить первинний матеріал заданого розміру зменшується до необхідного розміру для вступу на наступну ділянку/стадію дроблення. На більшості ділянок/стадій дроблення передбачені грохоти для відсіву дрібних зерен перед відправкою матеріалу дробарку.

У деяких випадках у технологічній схемі передбачена ділянка/стадія сортування/класифікації. Тут матеріал не подрібнюється дробаркою, а тільки просіюється.

Одним з найбільш відповідальних рішень при проектуванні переробної установки є вибір відповідної технологічної схеми для конкретного матеріалу. Важливість правильного вибору пов’язана з тим фактом, що основну частину витрат на установку зазвичай складають капітальні та експлуатаційні витрати на дробильно-сортувальну техніку.

Для будь-якого проекту число факторів, які необхідно враховувати, буде залежати, серед іншого, від типу проекту. Наприклад, якщо це проект «з нуля», то необхідно буде враховувати більшість, якщо не всі з наведених нижче факторів. Якщо проект спрямований на розширення чинного виробництва, то вибір факторів або проектних обмежень, які необхідно враховувати, буде залежати від існуючої технологічної схеми.

Нова установка

Чим більше даних можна отримати, тим точніше буде початкова технологічна схема процесу. На підставі зібраних даних може бути прийнято рішення про застосування декількох підходів до розробки технологічної схеми, проте в кінцевому підсумку повинні враховуватися практичні міркування та економічні аспекти. У підсумку, це має бути установка, яка здатна виробляти якісний продукт при розумних витратах.

Корисно отримати уявлення про сучасні методики або місцеві прийоми в конкретному районі, щоб зрозуміти, чому інші зробили те чи інше, що вони робили, і використовувати отриманими іншими досвід. Можливо, цю інформацію отримати нелегко, проте особі або особам, які здійснюють розробку технологічної схеми, повинна бути передана будь-яка зібрана інформація. Для того, щоб уникнути дорогих помилок, така інформація може використовуватися в якості керівництва при розробці технологічної схеми. Пам’ятайте, що розроблена технологічна схема буде ефективною тільки якщо для її розробки використовувалася якісна інформація.

Після вибору типу дробильного обладнання, для дробарок кожного етапу дроблення додатково визначають розмір, який залежить від крупності сировини, а також продуктивність при заданому розмірі вихідної щілини. Необхідно зазначити, що цьому критерію можуть задовольняти кілька типів дробарок.

Крім того, є кілька інших аспектів, які слід враховувати при виборі характеристик дробарок:

• Простота заміни зношуваних елементів.
• Простота регулювання налаштувань як для зменшення зносу деталей, так і для отримання продукції, що задовольняє вимоги специфікації.
• Якість продукту.
• Експлуатаційна готовність.
• Наявність комплектуючих.
• Простота експлуатації.

Поряд з вибором відповідної дробарки, необхідно визначитися з підхожим сортувальним обладнанням та живильниками. Нижче наводиться інформація, яку слід враховувати при виборі грохоту або живильника:

• Крупність сировини.
• Гранулометричний склад сировини.
• Пропускна здатність у тоннах на годину.
• Тип просіюючи поверхні (дротова тканина, уретанове сито тощо)
• Мокрий або сухий процес грохочення.

На новій установці для виробництва заповнювачів буде використовуватися багато іншого обладнання, і, в цілому, для його вибору застосовуються одні та ті ж принципи.

Технологічна схема починається з поданого на встановлення вихідного матеріалу і закінчується на виході готової продукції. Потрібно виконати велику роботу, щоб визначити характеристики всього комплексу технологічного обладнання, необхідного для виробництва агрегату. Після того, як ви вибрали початкові одиниці обладнання, необхідно зробити розрахунки технологічних потоків, щоб переконатися в тому, що все обладнання підібрано правильно. Коли це робиться вручну, – це тривалий і виснажливий процес, проте деякі виробники мають у своєму розпорядженні комп’ютерні моделі, що дозволяють автоматизувати процес розрахунку технологічних потоків.

Планування розміщення обладнання

Після того, як ви спочатку визначили технологічну схему процесу, настав час приділити увагу розробці схеми розміщення обладнання на виділеній території. На цьому етапі необхідно визначитися з розмірами майданчиків для штабелів сипучого або шматкового матеріалу, розмірами майданчика для товарних запасів, мінімальними зазорами під конвеєрами, мінімальним вільним простором навколо дробарок і гуркотів, і з тим, яким чином будуть здійснюватися операції на майданчиках з товарними запасами, а також розглянути інші важливі аспекти.

В ході цього процесу, разом з визначенням місця розташування кожної одиниці обладнання, визначають довжину конвеєрів і висоту всіх конструкцій і споруд.

На цьому етапі зазвичай вноситься багато змін. Як правило, це відбувається в міру розробки нових деталей, що визначають те, як буде виглядати нова установка для виробництва заповнювачів.

Інше обладнання, яке слід розглянути для ефективної перероблення матеріалів на установці для виробництва заповнювачів, включає:

• Обладнання для буропідривних робіт, хоча в багатьох випадках для виконання цих робіт укладається контракт зі сторонньою організацією.
• Навантажувачі, кар’єрні самоскиди та екскаватори. Використання «рухомого складу» визначається такими факторами як відстань між екскаваторним забоєм і дробаркою для первинного дроблення, вартістю циклу перероблення та іншими факторами. Можна розглянути використання жорстко рамних кар’єрних самоскидів і самоскидів з шарнірно-зчленованою рамою.
• Дробарки для вторинного дроблення. Відмінності в розмірі шматків матеріалу в навалах гірської породи можуть вимагати впровадження другої стадії дроблення після вибухових робіт, або, коли матеріал завантажується в дробарку для первинного дроблення.
• Шнекові мийки та чани-класифікатори. Для деяких установок слід також розглянути відділення дрібнозернистого матеріалу.
• Показ елементів системи автоматизованого керування та контролю. Електронне обладнання для контролю процесу перероблення матеріалів і передачі даних дозволяє деяким установкам досягти максимальної експлуатаційної ефективності при мінімальній кількості обслуговчого персоналу.
• Вивантаження і зважування. Ваги для зважування автомобілів, системи моніторингу та збору даних також є важливими аспектами.

Інформаційний портал Заповнювачі