Проектирование горных предприятий

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ (а. mine planning and design; н. Planung der Bergwerke, Projektierung der Bergbaubetriebe; ф. elaboration des projets des entreprises minieres; и. proyeccion de minas, disenado de minas) — разработка комплексной технической документации (проекта), содержащей технико-экономические обоснования, расчёты, чертежи, макеты, сметы, пояснительные записки и другие материалы, необходимые для строительства (реконструкции) горного предприятия.

Начальный этап проектирования горных предприятий — комплексные геологоразведочные, гидрогеологические и технологические исследования, результаты которых используются в качестве исходных данных для создания проекта. В процессе этих исследований определяются общие (балансовые) запасы полезных ископаемых, подлежащие отработке на данном месторождении (или проектируемые горным предприятием), выявляются основные геологические и технологические особенности месторождения (глубина залегания, мощность пластов или рудных тел, характеристики вмещающих пород, наличие геологических нарушений, обводнённость, газообильность, склонность пород к внезапным выбросам и др.). Наряду с этим оценивается наличие в горном массиве других полезных ископаемых, возможность и целесообразность их попутной (или совместной) добычи с основными полезными ископаемыми. Все эти данные рассматриваются и утверждаются Государственной комиссией по запасам полезных ископаемых при Совете Министров СССР (ГКЗ СССР).

При разработке проектов горных предприятий руководствуются законами СССР, Указами Президиума Верховного Совета СССР, решениями правительства СССР, а также нормативными актами по проектированию и строительству (реконструкции), в т.ч. государственными стандартами, нормами технологического и строительного проектирования, общесоюзными и ведомственными каталогами строительных конструкций и изделий, каталогами на оборудование, приборы и др.

Проекты на строительство новых горных предприятий, расширение, реконструкцию действующих крупных и сложных предприятий разрабатываются на основе решений, принятых в утверждённых технико-экономических обоснованиях (ТЭО) или технико-экономических расчётах (ТЭР), имея в виду, что расчётная стоимость строительства, предусмотренная в утверждённом ТЭО (ТЭР), не должна быть превышена в дальнейшем при проектировании и строительстве. При проектировании горных предприятий учитываются также решения, принятые в утверждённых в установленном порядке схемах развития и размещения отраслей народного хозяйства и отраслей промышленности и схем развития и размещения производительных сил по экономическим районам и союзным республикам, а также в схемах генеральных планов групп предприятий с общими объектами (промышленных узлов).

ТЭО (ТЭР) является предплановым и предпроектным документом в части обоснования намечаемого строительства (реконструкции) предприятия, его мощности, номенклатуры и качества продукции, кооперации производства, обеспечения сырьём, материалами, полуфабрикатами, топливом, электро- и теплоэнергией, водой и трудовыми ресурсами, а также выбора наиболее эффективных технических, экономических и организационных решений, включая выбор конкретной площади проектируемого предприятия, определение расчётной стоимости его строительства и основных проектных технико-экономических показателей. При разработке технико-экономических обоснований учитываются перспективы развития науки и техники, новейшие достижения науки и техники и передовой отечественный и зарубежный опыт. Строительство (реконструкция) горных предприятий предусматривается, как правило, очередями с определением основных технико-экономических показателей на полное развитие и по очередям. При этом принимаются решения, обеспечивающие рациональное и экономное использование земель, материальных, топливно-энергетических, финансовых и трудовых ресурсов. В ТЭО намечается комплексное строительство объектов производственного назначения, жилых домов, объектов социально-бытового назначения и охраны окружающей среды, учитываются требования обеспечения сейсмостойкости, устойчивости, взрыво- и пожаробезопасности проектируемых горных предприятий. При целесообразности технико-экономического обоснования проект горного предприятия может разрабатываться на конкурсной основе.

При составлении ТЭО анализируются исходные данные, включая техническое состояние реконструируемого или расширяемого горного предприятия, анализируется его деятельность, основные технико-экономические показатели работы за последние 3 года, предшествовавшие году разработки ТЭО. Определяются мощность (объём производства продукции), номенклатура продукции, специализация и кооперация горного предприятия, при этом мощность уточняется исходя из потребности в продукции всех предприятий данной отрасли и других отраслей с учётом экономного и рационального её использования, а также полного использования имеющихся и создаваемых мощностей по производству аналогичной продукции. Приводятся основные технические данные и экономические показатели продукции в сравнении с данными и показателями аналогичных видов продукции передовых отечественных и зарубежных горных предприятий; обосновывается возможность и целесообразность получения и использования в народном хозяйстве попутной продукции при комплексной переработке сырья и утилизации отходов производства. Рассматриваются вопросы, связанные с обеспечением горных предприятий сырьём, материалами, полуфабрикатами, энергией, топливом, водой и трудовыми ресурсами. Предлагаются мероприятия по организации подготовки рабочих кадров на действующих предприятиях и в учебных заведениях.

В ТЭО приводятся технические решения по составу предприятия, организации производства и управления; обосновывается рекомендуемая технология добычи и обогащения полезных ископаемых (технологические схемы) на основе сравнения возможных технологических процессов и схем и оценки оптимальности выбранной технологии. Выбирается район, пункт, площадка (трасса) для строительства и даётся их характеристика.

Основные строительные решения и мероприятия по организации строительства включают принципиальные объёмно-планировочные и конструктивные решения и их основные параметры по наиболее крупным и сложным зданиям и сооружениям; предложения по строительству предприятия очередями для ускорения ввода в действие производственных мощностей и основных фондов; ситуационный план с указанием размещения площадок промышленного и жилищно-гражданского строительства и др. Анализируются особенности организации и сроки осуществления строительства предприятия исходя из норм его продолжительности. Устанавливаются основные мероприятия по организации строительства; объёмы основных строительно-монтажных работ и потребность в важнейших строительных материалах и механизмах. Определяется трудоёмкость строительства по укрупнённым нормативам и показателям. Рассматривается возможность использования мощностей шахтостроительных и строительно-монтажных организаций, предприятий строительной индустрии и строительных материалов, расположенных в районе строительства предприятия, а также предложения по их наращиванию или созданию таких мощностей.

В разделе Охрана окружающей среды приводятся характеристики и объёмы сточных вод и вредных выбросов, мероприятия по водопользованию и предупреждению загрязнения воздушного бассейна, почвы и водоёмов, а также по рекультивации нарушенного земельного участка и использованию плодородного слоя почвы; размеры санитарно-защитной зоны; предложения по снижению потерь добываемого (обогащаемого) полезного ископаемого и его комплексному применению. Рассматривается характер влияния на окружающую среду в данном районе действующих, строящихся и намечаемых к строительству предприятий. Рассчитывается экономическая эффективность осуществления природоохранных мероприятий и оценивается ущерб, причиняемый народному хозяйству загрязнением окружающей среды. Наряду с расчётной стоимостью строительства и экономикой строительства и производства в ТЭО приводятся основные технико-экономические показатели; экономическая эффективность капитальных вложений; удельные капитальные вложения, в т.ч. на строительно-монтажные работы; расчётная себестоимость основных видов продукции; удельные расходы сырьевых, материальных и топливно-энергетических ресурсов; уровень производительности труда; сравнение с показателями действующих передовых отечественных и зарубежных горных предприятий, а также с перспективными показателями проектируемых предприятий. В выводах и предложениях к ТЭО даётся оценка экономической эффективности строительства горного предприятия.

Учитывая, что горные предприятия — сложные объекты и требуют разработки индивидуальных решений, проектирование горных предприятий осуществляется, как правило, в две стадии: вначале разрабатывается проект со сводным расчётом стоимости, а затем рабочая документация со сметами. Отдельные объекты в составе горных предприятий, как правило, проектируют в одну стадию — разрабатывается рабочий проект со сводным сметным расчётом стоимости.

В проектах (рабочих проектах) на основе изучения горно-геологических и инженерно-геологических данных выполняется вариантная проработка с целью выбора оптимальных для конкретных условий месторождений схем размещения промплощадок, решений по вскрытию и подготовке запасов, системам разработки, проектной мощности, сметной стоимости и технико-экономических показателей с учётом необходимого развития производственной и социальной инфраструктуры, охраны окружающей среды, комплексного использования минерально-сырьевых ресурсов и других работ и затрат, обеспечивающих выполнение капитальных и ведение эксплуатационных работ в соответствии с действующими нормами и правилами.

При длительных сроках выполнения капитальных работ и осуществления строительства очередями проект разрабатывается только на первую очередь. В состав проекта первой очереди включается схема генерального плана предприятия на полное развитие с определением основных технико-экономических показателей и расчётом стоимости строительства (реконструкции). При сдаче в эксплуатацию предприятий пусковыми комплексами в проекте (рабочем проекте) определяются пусковые комплексы, состав которых должен обеспечивать выпуск продукции заданного объёма и качества.

Особое внимание при проектировании горных предприятий уделяется всемерному повышению эффективности капитальных вложений за счёт первоочередного наращивания производственных мощностей путём технического перевооружения и реконструкции действующих горных предприятий; внедрению высокопроизводительного оборудования, установок и агрегатов большой единичной мощности, значительному расширению практики размещения оборудования на открытых площадках, полной механизации и автоматизации основных и вспомогательных производственных процессов; повышению степени заводской готовности поставляемого на стройки оборудования, строительных конструкций, изделий и деталей; применению индустриальных методов строительства и эффективных форм его организации, обеспечивающих повышение производительности труда; совершенствованию объёмно-планировочных и конструктивных решений зданий и сооружений, блокированию производств, рациональному применению монолитного железобетона, широкому использованию лёгких несущих и ограждающих конструкций и других прогрессивных изделий и материалов и эффективного инженерного оборудования.

Важнейшее направление в проектировании горных предприятий — типизация проектных решений на базе унификации объёмно-планировочных, конструктивных и технологических решений, узлов, конструкций и изделий, а также широкое применение типовых проектов. Например, при проектировании угольных шахт широко используются типовые проекты сечений и сопряжений горных выработок с различными видами крепи, шахтных стволов, подземных камер производственного назначения, типовые технологические схемы околоствольных дворов и др. При проектировании нефте-, газодобывающих предприятий используются блочное и блочно-комплектное оборудование, установки и сооружения заводского изготовления, типовые проекты и экономичные индивидуальные проекты повторного применения.

Основными добычными сооружениями на месторождениях нефти и газа являются скважины. Наземные объекты нефтяных и газовых промыслов предназначены для подготовки добытых полезных ископаемых к дальнейшей транспортировке потребителям в соответствии с требованиями действующих нормативных документов (ГОСТ, технические условия). К проектированию газодобывающих предприятий приступают, если имеются исчерпывающие данные о месторождении, полученные в результате опробования разведочных скважин, схема расположения и число скважин (эксплуатационных, резервных, наблюдательных и др.), порядок ввода их в эксплуатацию; диаметры эксплуатационных и лифтовых колонн, типы подземного оборудования и фонтанной арматуры. Для многопластовых месторождений эти сведения выдаются по каждому пласту. На основе технологической схемы разработки месторождения и задания на проектирование разрабатывается проект обустройства месторождения, который включает в себя собственно добычные скважины, установки для предварительной (первичной) и комплексной подготовки газа, готовые сооружения, предназначенные для окончательной обработки газа и газового конденсата, поступающего в магистральный газопровод (для газа) и в конденсатопровод или в специальные ёмкости (для конденсата), коммуникация различного назначения. Подготовленные соответствующим образом товарные продукты (нефть, газ и др.) поступают в магистральные трубопроводы для последующей их транспортировки на нефте- и газоперерабатывающие заводы.

Проект на строительство (реконструкцию) горных предприятий или их очередей, разрабатываемый при двухстадийном проектировании, состоит из пояснительной записки с комплексом чертежей, сметной документации, спецификаций на оборудование, материала и паспорта проекта. В общей пояснительной записке содержатся исходные данные для проектирования; краткая характеристика объекта; данные о сырьевой базе (геологическая часть). Пояснительная записка содержит также краткую характеристику района и площадки строительства; решения и показатели по генеральному плану, внутриплощадочному и внешнему транспорту с определением грузооборота и выбором транспортных средств; решения по инженерным сетям и коммуникациям; мероприятия по восстановлению (рекультивации) земельного участка и использованию плодородного слоя почвы с обоснованием объёмов работ и методов их выполнения. Приводятся также основные проектные решения, направленные на комплексное и рациональное применение полезных ископаемых, отходов производства, вторичных энергоресурсов при выпуске продукции, а также на рациональное и экономное использование трудовых, материальных и энергетических ресурсов в строительстве с указанием удельных показателей их расхода на 1 т добываемого полезного ископаемого (или на единицу создаваемой мощности) и на 1 млн. рублей строительно-монтажных работ и сравнение с лучшими мировыми достижениями и показателями, установленными в задании на проектирование. В пояснительной записке приводятся сведения о предусматриваемых мероприятиях по охране окружающей природной среды, включая данные, характеризующие естественные состояние водоёмов, атмосферного воздуха и почвы, сведения о количестве и качестве сточных вод и выбросов в атмосферу, а также отходов, не утилизируемых в производстве; расчётные данные, характеризующие эффективность принимаемых мероприятий и проектируемых сооружений.

В технологических решениях содержатся расчёты, обосновывающие объёмы добычи горного предприятия и проектную мощность обогатительной фабрики, если она входит в состав предприятия; приводятся решения по организации работы шахты, карьера, промысла, а также решения по вскрытию шахтного (карьерного) поля; подъёмам по стволам; схемы подготовки шахтного (карьерного) поля; системы разработки и механизация добычных и подготовительных работ; календарные планы отработки пластов (залежей), участков шахтного (карьерного) поля; обосновываются принятые в проекте нагрузки на забой (или на добычную машину), дебиту добычных скважин; решения по закладке выработанного пространства; транспорт (подземный, карьерный); транспортного средства; расчёты вентиляции горных выработок, дегазации пластов, мероприятия по борьбе с высокими температурами, внезапными выбросами и горными ударами, по откачке подземных вод, меры по охране зданий и сооружений; решения по технологическому комплексу на поверхности шахт, рудников, разрезов, карьеров и др. Приводятся также решения по механизации и автоматизации технологических процессов и управления производством, сравнение их с передовыми техническими решениями отечественной и зарубежной практики. Рассматривается состав и даётся оценка прогрессивности выбранного оборудования, показатели его загрузки; обосновывается численность производственного персонала; приводятся принципиальные решения по научной организации труда, по тепло-, энергоснабжению и электрооборудованию, автоматизации технологических процессов с применением средств вычислительной техники (АСУТП) и автоматизированным системам управления предприятием (АСУП). Приводится перечень мероприятий по охране окружающей природной среды, предположения по освоению проектных мощностей в нормативные сроки; топливно-энергетические и материальные балансы технологических процессов с учётом всех твёрдых и жидкообразных отходов производства и решения по максимально полному использованию каждого из них.

В строительных решениях приводятся краткое описание и обоснование основных архитектурно-строительных решений по зданиям и сооружениям с оценкой прогрессивности этих решений; обоснование принципиальных решений по освещённости рабочих мест, снижению производственных шумов и вибраций, бытовому, санитарному обслуживанию работающих; мероприятия по электро-, взрыво- и пожаробезопасности, защите строительных конструкций от коррозии; основные решения по водоснабжению, канализации, отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха; перечни применённых типовых и повторно используемых экономических проектов с краткой их характеристикой.

Кроме указанных материалов, в состав проекта горных предприятий входят раздел по организации строительства предприятия в целом, включая проходку стволов (скважин), проведение и крепление горных выработок, возведение зданий и сооружений на поверхности; раздел по жилищно-гражданскому строительству, в котором решаются вопросы, связанные с расселением трудящихся проектируемого предприятия, а также сметная документация и паспорт проекта.

К каждому из разделов проекта составляются соответствующие чертежи, главными из которых, например, для шахт и рудников, являются схемы вскрытия и подготовки шахтного или карьерного поля, схемы горных выработок по основным рабочим пластам, околоствольные дворы, сечения стволов и протяжённых горных выработок, схемы вентиляции, генеральный план промышленной площадки, общие виды и разрезы зданий и сооружений. В проекте также приводятся заказные спецификации и ведомости, необходимые для размещения заказов на технологическое оборудование. Если для осуществления принятых в проекте технических решений необходимо выполнять научно-исследовательские, экспериментальные или опытные работы, в материалах проекта даётся перечень с краткой характеристикой и обоснованием необходимости выполнения этих исследований и работ.