Способы добычи полезных ископаемых какие

Подробное решение часть 2 Полезные ископаемые по окружающему миру для учащихся 3 класса, авторов А.А. Плешаков 2013

• Гдз рабочая тетрадь по Окружающему миру за 3 класс можно найти тут
• Гдз тесты по Окружающему миру за 3 класс можно найти тут
• Гдз контрольно-измерительные материалы по Окружающему миру за 3 класс можно найти тут
• Гдз проверочные работы по Окружающему миру за 3 класс можно найти тут

Как добывают полезные ископаемые

1.Вопрос: расскажи о разнообразии полезных ископаемых.

Ответ: полезные ископаемые могут быть в разных видах: твердом, жидком, газообразном. Их добывают под землей, из-под земли, на поверхности земли. Например: железная руда, каменный уголь – добывается как под землей так и на поверхности как глина, песок, известняк, гранит — добывается в карьерах, нефть, природный газ – добывают из-под земли.

2. Вопрос: для чего люди добывают полезные ископаемые? На чем основано их применение?

Ответ: для получения необходимых человеку предметов, для удовлетворения своих потребностей. Применение зависит от свойств полезных ископаемых. Песок, глина, известняк, гранит, мрамор – используют в строительстве; нефть для получения топлива, пластмассы, дорожно-строительных материалов; уголь для отопления, получения электроэнергии; различные руды для получения металлов.

3. Вопрос: какие способы добычи полезных ископаемых тебе известны?

Ответ: шахта, буровая вышка и платформа, карьер, скважина.

Задания для домашней работы

Вопрос: какие полезные ископаемые добывают в вашей местности?

Ответ: медную руду, золотоносную руду, каменный уголь, песок, глину, драгоценные камни, железную руду, титаномагнетитовую руду и др.

Задание 3. Подготовь сообщение о каком-нибудь полезном ископаемом.

Каменный уголь — это твердое, исчерпаемое, невосстановимое полезное ископаемое, которое человек использует для получения тепла путем его сжигания. По классификации относится к осадочным горным породам.

Уголь, как источник энергии, люди стали использовать еще в древности наравне с дровами. «Горючий камень» находили на поверхности земли, позже его стали целенаправленно добывать из-под нее.

Каменный уголь появился на Земле около 300—350 млн. лет назад, когда на древнейших болотах пышно росли древовидные папоротники и начали появляться первые голосеменные растения. Огромные стволы падали в воду, постепенно образуя толстые слои неразложившейся органической массы. Древесина при ограниченном доступе кислорода не гнила, а постепенно погружалась под своим весом все глубже. Со временем, благодаря смещению пластов земной коры, эти слои опустились на значительную глубину и там, под воздействием большого давления и повышенной температуры, произошло качественное изменение дерева в уголь.

Сегодня добывают различные виды каменного угля.

— антрациты — наиболее твердые сорта с большой глубины и имеющие максимальную температуру сгорания.

— каменный уголь — множество сортов, добываемых в шахтах и открытым способом. Имеет самое широкое распространение во многих сферах деятельности человека.

— Бурый уголь — образовался из остатков торфа, самый молодой вид угля. Имеет самую низкую температуру сгорания.

Все виды угля залегают пластами и места их расположения называются угольными бассейнами.

Поначалу каменный уголь просто собирался в местах выхода пласта на поверхность. Это могло произойти в результате смещения слоев земной коры. Часто после обвалов в горной местности такие выходы залежи оголялись, и люди получали возможность добраться до кусков «горючего камня».

Позже, когда появилась примитивная техника, уголь стали разрабатывать открытым способом. Некоторые угольные копи погружались на глубину более 300 метров.

Сегодня, благодаря наличию сложной современной техники, люди опускаются под землю в шахты, глубиной больше километра. С этих горизонтов добывают самый качественный и ценный каменный уголь.

Все виды угля можно применять для получения тепла. При сгорании оно выделяется в гораздо большем количестве, чем можно получить его от дров или других твердых видов топлива. Самые жаркие сорта угля используют в металлургии, где нужны высокие температуры. Кроме того, уголь – ценное сырье для химической промышленности. Из него добывают краски, пластмассы и другие ценные материалы.

Добывают уголь в шахтах и карьерах. А перевозят в вагонах по железной дороге.

На следующем уроке.

Вопрос: вспомни, какие растения называют культурными. Приведи примеры таких растений. Какие работы по выращиванию растений проводятся в разные времена года? Какие ты знаешь сельскохозяйственные профессии?

Ответ: культурные растения (агрокультуры) — растения, выращиваемые человеком для получения пищевых продуктов, кормов в сельском хозяйстве, лекарств, промышленного и иного сырья и других целей. Примеры культурных растений: разные зерновые культуры, картофель, морковь, томат, перец, огурец, хлопок, рис и пр.

Весной производят вспашку земли и посев растений, летом — прополка, подкормка, рыхление; осенью — сбор урожая, подготовка почвы – вспашка зяби, закрытие осенней влаги, возможен посев озимых культур; зимой – производят «снегозадержание», работы по удержанию снега на полях.

Сельскохозяйственные профессии связанные с выращиванием растений: комбайнер, агроном, полевод, овощевод, тракторист.

источник

Полезные ископаемые — минеральные и органические образования земной коры, химический состав и физические свойства которых позволяют эффективно использовать их в сфере материального производства (например, в качестве сырья или топлива). Различают твёрдые, жидкие и газообразные полезные ископаемые.

Добыча полезных ископаемых — процесс извлечения твёрдых, жидких и газообразных полезных ископаемых из недр Земли с помощью технических средств. Добыча полезных ископаемых относится к первичному сектору экономики.

Процесс добычи полезных ископаемых заключается в разработке месторождений полезных ископаемых. При разработке месторождений производится выемка полезного ископаемого и транспортировка его к местам дальнейшей переработки или полезного использования.

Добыча полезных ископаемых насчитывает многотысячелетнюю историю. За всю историю человечество выработало различные способы добычи полезных ископаемых.

Способы добычи полезных ископаемых

Добыча твёрдых полезных ископаемых ведётся открытым способом, подземным способом или комбинированным открыто-подземным способом. Открытым способом добывается около 90 % бурых углей, 20 % каменных углей, 70 % руд чёрных и цветных металлов.

Добыча жидких и газообразных полезных ископаемых осуществляется путём бурения с поверхности земли скважин, через которые производится откачка в специальные хранилища жидких и газообразных полезных ископаемых.

Добыча полезных ископаемых, которые залегают непосредственно на поверхности земли (торф, нерудные строительные материалы и некоторые другие) осуществляется с поверхности при полной механизации основных производственных процессов.

Начиная с 60-х годов XX века, стала развиваться добыча со дна моря твёрдых полезных ископаемых (золото, олово, алмазы, циркон, монацит, ильменит и др.), а также нефти и газа.

Выбор способа добычи полезного ископаемого определяется горно-геологическими условиями залегания полезных ископаемых и обосновывается технико-экономическими расчётами.

Ежегодно разрабатываются новые способы добычи полезных ископаемых. Развитие современных технологий способствует появлению новых методов и оборудования для добычи тех или иных полезных ископаемых.

Эколого-экономическая эффективность геотехнологических методов добычи полезных ископаемых

Сегодня экономическое благосостояние Казахстана в значительной степени определятся уров­нем развития горнодобывающей промышленности. Поэтому освоение природных ресурсов является одним из главных элементов стратегии развития республики на ближайшую перспективу.

В последние годы для горнопромышленного комплекса страны были характерны значительные потери полезных компонентов, обусловленные низким уровнем комплексной добычи и переработки минерального сырья, имеет место несоответствие между интересами по наращиванию производственных мощностей горной промышленности и темпами развития ее минерально-сырьевой базы.

Во многом причиной такого положения является отсутствие средств механизации горных работ для поточных и циклично-поточных технологий, ухудшение горно-геологических и горнотехниче­ских условий при разработке месторождений полезных ископаемых на больших глубинах, отсутствие единой и обоснованной системы качественного управления недропользованием.

Важные сдвиги в решении этих проблем намечены в Государственной программе форсирован­ного индустриально-инновационного развития Республики Казахстан на 2010-2014 гг., в которой предусмотрен курс на обновление устаревших технологий, техники и оборудования с учетом послед­них научных и инженерных достижений. Не зря в своем выступлении на внеочередном XII съезде партии «Нур Отан» Президент страны отметил: «Самым эффективным компаниям, привлекающим передовые технологии, инвестирующим в инновации и человеческий капитал, государство должно оказать беспрецедентную поддержку, вплоть до долгосрочного гарантирования закупок».

Такой подход в развитии промышленности и, в частности, горнодобывающей отрасли, резко по­вышает необходимость и актуальность проведения целого комплекса теоретических и эксперимен­тальных исследований, направленных на изыскание эффективных и экологически безопасных спосо­бов и средств добычи и переработки полезных ископаемых.

Повышение роли технологии добычи полезного ископаемого в противостоянии ухудшению природных условий

На стадии изучения недр, проводимого с целью обнаружения (поиска) минеральных образова­ний, воздействия на геологическую среду, с некоторой долей условности, можно разделить по объек­тивному признаку — степени физической целостности ГС — на две группы: воздействия без существенного нарушения целостности ГС (1-я группа) и воздействия с нарушением целостности и свойств ГС (2-я группа).

К 1-й группе воздействий можно отнести поисковые и сейсморазведочные работы, которые практически не влияют на состояние горного массива.

2-я группа воздействий обусловлена геологоразведочными работами (ГРР), осуществляемыми с помощью скважин, горных выработок и иных работ, ведущих к изменению физической целостности ГС. В этом случае возможны все четыре указанных выше вида воздействий на ГС: изъятие вещества недр (при проходке геологоразведочных выработок и в меньшей степени — при выбуривании сква­жин); нарушение геологической среды (при проходке горных выработок с использованием взрывча­тых веществ); загрязнение (имеет место лишь в отдельных случаях — при бурении нефтяных, газо­вых и иных разведочных скважин, при пересечении подземных термальных, минерализованных вод) и комплексное воздействие (встречается редко — например, при пересечении геологоразведочной выработкой минерализованного водного, газоносного горизонтов, флюидных потоков).

Обобщение опыта работы горных предприятий по добыче угля, нефти и газа, железной руды и других полезных ископаемых показывает, что к числу наиболее важных факторов, формирующих уровень и динамику основных технико-экономических показателей, можно отнести, с одной стороны, природные, а с другой — противостоящие им технические, технологические и организационные. Вы­бор технологии, техники и организации добычи полезных ископаемых в настоящее время зависит главным образом от природных условий. Степень активного изменения природных условий хотя и увеличивается по мере технического прогресса, но еще недостаточна. Пассивно приспосабливаясь к природным условиям, мы отбираем для эксплуатации те месторождения полезных ископаемых или их участки, где эти условия соответствуют наилучшим возможностям апробированных технологиче­ских схем разработки месторождений. Но отличительная черта природных ресурсов — их невозобновляемость. Поэтому отработка лучших участков месторождений вызывает неизбежный переход к эксплуатации все более и более худших, требующих повышенных и эксплуатационных, и капиталь­ных затрат. Ухудшению природных условий противостоит совершенствование технологии, техники и организации производства.

Безусловно, на стадии освоения разведанного месторождения полезного ископаемого опреде­ляющую роль в воздействиях на ГС играет применяемый способ (технология) его разработки, точнее, метод (техническое средство) изъятия из геологической среды ее части — минерального образования, который принимается в качестве главного классификационного признака систематизации возможных воздействий.

В соответствии с этим признаком воздействия можно подразделить на следующие четыре группы.

1 группа — механический способ. Характерен при добыче преимущественно твердых полезных ископаемых и осуществляется известными техническими средствами (угольные комбайны, драги, отбойные молотки, пилы, экскаваторы-мехлопаты и драглайны и т. д.).

2 группа — взрывной способ. Наиболее типичен для разработки твердых полезных ископаемых в случае наличия пород, не поддающихся механическому воздействию.

Взрывание массива горных пород на больших глубинах, куда перемещается эпицентр подзем­ных и открытых горных работ, требует нового подхода к ведению буровзрывных работ в этих усло­виях.

Повышение эффективности и безопасности производства взрывных работ необходимо осущест­влять за счет изыскания новых невзрывчатых компонентов и создания оборудования для изготовле­ния взрывчатых веществ на месте их применения, а также создания мини-заводов для приготовления взрывчатых веществ с максимальным приближением к местам заряжания шпуров и скважин как на подземных, так и на открытых горных работах.

Применение таких мини-заводов позволит на 80 % обеспечить взрывными веществами горные предприятия, при этом стоимость их будет на 30-90 % ниже импортных.

3 группа — гидродинамический способ, когда в качестве технического средства отделения по­лезного ископаемого от массива используются гидромониторы. Так, в угольной промышленности конструктивное объединение операций своим развитием привело к технологическому объединению, реализуемому технологией подземной гидравлической добычи угля. Многочисленные операции по забою (зарубка, отбойка, навалка, крепление, перестановка оборудования) заменяются одной опера­цией отбойки угля высоконапорной струей воды, а многочисленные операции подземного транспор­тирования — передачей смеси угля с водой по желобам и трубам с помощью самотечного безнапор­ного транспорта, углесосов и других аппаратов (рис.).

На гидрошахте «Юбилейная-II» в Кузбассе (Россия), где впервые была применена эта техноло­гия, достигнут очень высокий уровень производительности труда — 290-300 т на рабочего в месяц.

4 группа — геотехнологические способы добычи полезных ископаемых, которые являются наи­более эффективными методами повышения полноты использования богатств недр, вовлечения в экс­плуатацию некондиционных или потерянных руд; рациональными способами извлечения из недр жидких, газообразных полезных ископаемых, их смесей.

Сущность и значение геотехнологических методов добычи полезных ископаемых

Задаче интенсификации горного производства и дальнейшего повышения эффективности разра­ботки месторождений полностью отвечают развивающиеся в последние годы новые, так называемые геотехнологические способы добычи минерального сырья. Они основаны на переводе полезных ископае­мых на месте их залегания посредством осуществления тепловых, массообменных, химических и гид­родинамических процессов в жидкое или газообразное состояние, удобное для транспор­тирования и дальнейшей переработки. Добыча полезных ископаемых геотехнологическими методами производится, как правило, через скважины, буримые с поверхности до месторождения.

Геотехнологические методы возможны при подземной газификации углей, кислотном и бакте­риальном выщелачивании металлов, расплавлении серы, извлечении минеральных продуктов из тер­мальных вод и вулканических выделений, добыче калийных солей растворением с последующим вы­качиванием раствора и выпариванием его на поверхности. Например, при гидравлической добыче серы все операции по проходке стволов, развитию сети горных выработок, систем выемки и транс­порта заменяются двумя операциями: бурение скважин и нагнетание горячей воды в пласт с после­дующей откачкой расплавленной серы на поверхность. При этом ликвидируется вообще постоянное присутствие людей под землей, за исключением производства ремонтных работ.

Геотехнологические методы позволяют вовлечь в эксплуатацию месторождения, залегающие в особо сложных условиях, с непромышленным содержанием руд, расширить добычу рассеянных эле­ментов. В связи с этим в мировой практике прослеживается тенденция перехода от классической горной технологии к геотехнологическим методам добычи полезных ископаемых.

Сейчас в этом направлении наиболее продвинутыми и освоенными являются следующие прин­ципиально различные геотехнологии:

а) скважинная гидродобыча твердых полезных ископаемых;

б) подземное скважинное выщелачивание металлов, в частности, урана;

в) наземное кучное выщелачивание металлов (например, золота);

г) подземная газификация углей;

д) подземное сжигание угольных пластов;

е) получение синтетических жидких топлив из углей.

Совершенно очевидно, что бесшахтные способы добычи полезных ископаемых исключают при­сутствие людей в подземных условиях или в открытых горных выработках.

При подземном скважинном выщелачивании металлов, кроме того, появляется возможность из­влекать их из очень бедных руд и не выдавать на поверхность какие-либо отходы.

В технологиях скважинной гидродобычи люди также не присутствуют в подземных выработках, но на поверхность выдаются только полезные для переработки руды или другие ископаемые, что су­щественно снижает объемы складируемых отходов.

Понятно также, что невозможно сразу быстро перейти на геотехнологические методы бесшахтной добычи полезных ископаемых. Этот переход будет эволюционным, постепенным, но неотврати­мым, так как в противном случае не будут обеспечены основные экономические требования к горнодобывающим предприятиям — их рентабельность и прибыльность.

Технология скважинной гидродобычи полезных ископаемых

Достижения науки и техники предлагают для производства горных работ геотехнологические методы скважинной добычи полезных ископаемых. Они предусматривают качественный перевод процесса добычи от машинной технологии на уровень технологии атомов, молекул и ионов, без при­менения средств взрывания и проходки, исключая присутствие человека под землей. Такая техноло­гия признана учеными мира гуманной по отношению к природе.

Скважинная гидродобыча полезных ископаемых — добыча твердых полезных ископаемых под­земным способом, основанная на их гидравлическом или комбинированном разрушении, смешении с водой и выдаче гидросмеси на поверхность. С этой целью бурятся до подстилающих пород скважины диаметром 200-500 мм, через которые опускается добычное оборудование, которое обычно размеща­ется в двух рядом расположенных скважинах. В одной из них помещается водовод с гидромонито­ром, струей которого производится размыв полезного ископаемого и его подгон к всасывающему устройству. В другой скважине находится подъемное оборудование (гидроэлеватор, эрлифт или по­гружной грунтовый насос), с помощью которого полезное ископаемое выдается на поверхность.

Особенностью способа скважинной гидродобычи (СГД), как нового развивающегося направле­ния, является большое разнообразие систем и способов выемки полезного ископаемого. Анализ дан­ных показывает, что наиболее эффективна отработка месторождений камерными системами с под­держанием открытой необводненной камеры, позволяющими управлять сдвижением и горным дав­лением путем оставления целиков, закладкой выработанного пространства, плавным опусканием кровли и обрушением налегающих пород.

В целом предприятия СГД менее энерго- и капиталоемки, сооружаются в более короткие сроки. Следовательно, являются более конкурентоспособными в удаленных и экономически слабо освоен­ных районах по сравнению с предприятиями, применяющими традиционную технологию. Примене­ние способа СГД позволяет избежать многих негативных экологических последствий. Эта технология добычи практически безотходна, экологически безвредна, не требует значительного отвода земель под промышленное строительство. К настоящему моменту созданы необходимые предпосылки для обеспечения рационального природопользования при СГД с точки зрения мониторинга, и, несомнен­но, в ближайшее время мы будем свидетелями появления новых разработок в этой быстроразвивающейся области горной технологии.

Рассмотренный зарубежный опыт применения СГД на титано-циркониевых месторождениях также позволяет сделать вывод о том, что благодаря малым капитальным затратам, ограниченному набору технологического оборудования, мобильности, небольшим срокам освоения, минимальным воздействиям на экологическую обстановку данная технология значительно ускоряет и удешевляет разработку месторождений.

В Казахстане технология СГД пока делает только первые пробные шаги на стадиях опытно­методических и опытно-промышленных работ. Дело в том, что в республике есть ряд промышленно­генетических типов месторождений, в первую очередь остродефицитных видов минерального сырья, освоение которых способами СГД не только экономически целесообразно, но и необходимо.

Так, в нашей стране есть множество разведанных месторождений железа, марганца, богатых по содержанию и запасам, однако залегающих на значительной глубине, порядка 1400-1500 метров, и потому нерентабельных для шахтной добычи, но, по предварительным прикидкам, экономически выгодных при отработке скважинной геотехнологией. Она позволит в два раза повысить извлекаемость руды. Это значит, что наши глубоко залегающие месторождения железа и марганца могут стать до­вольно привлекательными для вложения инвестиций.

Видимо, в перспективе целесообразно сосредоточить внимание на отработке способами сква­жинной геотехнологии месторождений дорогих и дефицитных полезных ископаемых: платиноиодов, золота, урана, тантала, ниобия, иттрия, скандия, титана, циркония, флюорита, алмазов, белых бокситов и некоторых других.

Таким образом, с учетом того, что новая перспективная технология может найти применение при добыче многих твердых полезных ископаемых, ее следует рассматривать как важнейшее приори­тетное направление государственной инвестиционной политики, позволяющее в короткие сроки обеспечить прогрессивные структурные преобразования в промышленности Казахстана и обеспечить дальнейший экономический рост без ущерба экологическим системам. Важно помнить о том, что СГД — это горная технология будущего, но не далекого, а близкого, что будет зависеть от принятия правильных решений и их реализации в свете установок Стратегического плана развития Республики Казахстан до 2020 г.

источник

Производство конечной продукции в промышленности представляет сложный процесс, который обусловлен видом сырья, условиями его переработки и другими обстоятельствами. В различных отраслях индустрии он имеет свою специфику. Однако независимо от этого его можно представить в общем плане в виде следующей схемы.

Следовательно, полезные ископаемые составляют первичную, базисную основу промышленного производства. Чтобы получить конечную продукцию необходимо природные ресурсы извлечь из недр на поверхность. Этот первичный этап промышленного производства называется добычей. Добыча полезных ископаемых проводится открытым и подземным способами. В первом случае ресурсы изымаются из недр после удаления пород, которые покрывают их. В этом случае ископаемые извлекаются как бы с поверхности земли. При подземной добыче ископаемые извлекаются на поверхность из под покрывающих пород через специальные горные выработки, пройденные в горных породах. Выбор способа добычи зависит от вида природных ресурсов, горно-геологических условий их залегания и других обстоятельств. Наиболее прогрессивный способ добычи — открытая разработка полезных ископаемых. Это объясняется рядом преимуществ по сравнению с подземной добычей. В открытых разработках рабочее пространство не ограничено, как в шахтах. В результате создаются благоприятные условия для применения мощных, высокопроизводительных машин. Производственный процесс высокомеханизированный и выполняется почти без ручных работ. Как следствие производительность труда в 3-6 раз большая, чем в шахтах. Высокий уровень механизации снижает трудоемкость производства и обеспечивает более легкие, безопасные, гигиенические условия труда горняков. Благодаря широкому развитию фронта работ необходим меньший период на строительство открытых разработок, быстрее осваиваются проектные мощности. В результате капитальные вложения при строительстве карьера в 1,5-2,5 раза меньше, чем при шахтных разработках.

Все приведенные обстоятельства объясняют высокую эффектив­ность открытых разработок. Поэтому преимущественное развитие данного способа добычи определяет прогрессивные тенденции в промышленности. Широкое развитие открытых разработок сдерживается рядом обстоятельств. Во-первых, больше зависимость разработок от природных условий (климатических, горно-геологических и др.). Достаточно отметить, что добыча ископаемых этим способом при современном уровне развития научно-технического прогресса ограничена глубинами до 500 м. Во-вторых, значительное влияние на окружающую среду, которое может быть настоль­ко негативным, что делает экологический фактор основным в определении способов добычи сырья. Однако современный уровень развития научно-технического прогресса позволяет уменьшить влияние этих обстоятельств на разработку ресурсов открытым способом.

Открытым способом добывают все сырье для производства строительных материалов, большую часть железных, хромовых, медных руд, значительную долю марганца, сланцев, угля и дру­гих ископаемых.

Применение открытых разработок экономически целесообразно при условии, что себестоимость единицы добываемого сырья меньше или равна себестоимости его извлечения подземным способом. Открытые разработки используются при относительно неглубоком залегании от земной поверхности ресурсов. Так, в Кривом Роге (Украина) железные руды добываются с глубин до 250 м. Выбор способа зависит также от мощности пластов. Маломощные пласты не эффективно разрабатывать даже при относительно неглубоком залегании, так как необходимо перемещать значительные объемы пустой породы на единицу сырья. Поэтому только часть всех запасов природных ресурсов пригодна для открытых разработок. Все телефоны гостиницы снежный барс домбай можно найти на сайте snow-bars-dombay.ru. Набрав менеджерам, вы сможете забронировать любой понравившийся тип номера и отправится всей семьей на отдых.

Когда на месторождении выполнены названные работы, приступают к вскрышным, то есть удалению пустой породы, покрывающей руду. В результате открывается непосредственно доступ к природным ресурсам. Удаление породы проводят послойно (рис. 2). В процессе разработки каждый слой приобретает форму уступа, ступени. Торцевая часть его называется забоем. На площадках уступа размещают горное оборудование, транспортные средства, а сам уступ называют вскрышным. Способ удаления вскрышных пород зависит от их физических свойств. Рыхлые и мягкие породы удаляют механическим способом с использованием экскаваторов, бульдозеров. Твердые, скальные породы первоначально разрушают взрывом, а затем перемещают механическими средствами. Вынутую породу перевозят в отвалы – специально отведенные площадки, которые могут быть расположены как в выработанном пространстве (внутренние отвалы), так и за его пределами (внешние отвалы). Перемещение пустой породы в отвалы называется отвальными ра­ботами.

Очистные работы включают операции по изъятию полезных ископаемых из недр, и свое название получили от сущности назначения. Они проводятся, когда обнажены природные ресурсы. Добыча проводится, как и при удалении вскрышных пород – послойно. Образованные уступы называются очистными.

Основным механическим средством при проведении вскрышных и очистных работ является экскаватор – самоходная землеройная машина, которая выполняет выемку породы и ее перемещение в ковше. Экскаваторы бывают одноковшовыми и многоковшовыми.* Применяются также драглайны – канатно-ковшовые экскаваторы. Они отличаются от одноковшовых экскаваторов тем, что ковш со стрелой соединен тросом. Драглайны бывают шагающими и на гусеничном ходу. Кроме экскаваторов, на открытых разработках применяются скреперы, бульдозеры, буровзрывная техника и другие машины, которые имеют вспомогательное назначение.

Предприятия, которые представляют совокупность горных выработок, оборудование для добычи ископаемых открытым способом называются карьерами, а в угольной промышленности – разрезами.

Для оценки эффективности открытой добычи используется показатель коэффициент вскрыши, который представляет отношение объема пустой породы к количеству добытого полезного ископаемого. Этот показатель показывает количество перемещаемой пустой породы на единицу добытого сырья.

Многоковшовые экскаваторы бывают цепными (ковши расположены на цепи) и роторными (ковши размещены на вращающемся колесе – роторе).

Коэффициент вскрыши при добыче нерудных материалов составляет около 1 м³ пустой породы на одну тонну сырья (1 м³ /т), угля – до 15 м³ /т. С развитием добычи сырья разрабатывается все больше месторождений с худшими горно-геологическими условиями, а это обусловливает увеличение коэффициента вскрыши. Так, в 60-е годы на угольных разрезах Кузбасса этот показатель составлял 4 м³ /т, а в 90-е – более 7 м³ /т. Такой динамике показателя благоприятствует эксплуатация все более мощной техники, которая позволяет с меньшими затратами изымать руду из недр.

Открытая добыча значительно влияет на окружающую среду. Во-первых, это влияние обусловлено изъятием из хозяйственной деятельности значительных земельных угодий под карьеры, отвалы, которые в современных условиях на каждом предприятии занимают площади в несколько квадратных километров. Достаточно отметить, что размеры одного из крупнейших угольных разрезов «Богатырь» (Казахстан) составляют около 10 км². В крупнейших горнорудных районах под карьерами и отвалами заняты десятки тысяч гектаров. При этом можно отметить, что под них отводятся весьма продуктивные почвы. Так, на Курской магнитной аномалии для разработок железных руд отведено около 15 тыс. га, в том числе 9 тыс. га пашни, а здесь самые продуктивные в мире почвы – черноземы, что еще более увеличивает негативное экологическое воздействие на среду.

Строительство карьеров глубиной сотни метров обусловливает понижение уровня грунтовых вод. А это отрицательно проявляется на водообеспечении хозяйства, а также продуктивности почвы.

Значительное влияние на окружающую среду оказывают отвалы от вскрышных пород. Кроме изъятия земель из хозяйственной деятельности, отвалы загрязняют воздух, воду, почву элементами отвальных пород. Глубина этого процесса зависит как от масштабов, так и химического состава отвалов. Так, соли попадают в компоненты природы, изменяют их химический состав, растительность окружающей среды, повышают заболеваемость населения. Уменьшить отрицательное влияние позволяет рекультивация земель, использование всех пород отвалов в хозяйственных целях. Из отвалов возможно получать различные строительные материалы, минеральные удобрения, глинозем и др. При этом себестоимость продукции значительно меньше, чем из специально добытого сырья.

источник

Друзья, всем привет. Сегодня я расскажу вам о том, какие существуют способы добычи полезных ископаемых, и их влияние на окружающую среду, но прежде всего эти способы зависят от самих ископаемых, их физико-химических свойств, мест размещения и развития технического прогресса.

Еще совсем недавно добыча природных ресурсов производилась вручную, что требовало больших физических усилий и немалых трудозатрат, а сама она имела достаточно низкую производительность труда.

В современных же условиях все изменилось коренным образом: с развитием мощных технических средств и применением специальных машин трудозатраты снизились, а производительность и объемы добычи ископаемых значительно возросли.

Все минеральные ресурсы, как твердые, так и жидкие, и газообразные на нашей планете располагаются неравномерно и находятся либо на поверхности, либо глубоко под землей, и в зависимости от их мест размещения и залегания для их добычи используют тот или иной способ.Самими распространенными способами добычи природных ресурсов можно считать:

1. открытый способ либо карьерный способ,
2. закрытый способ либо подземный или шахтный способ,
3. комбинированный способ либо открыто-подземный способ,
4. геотехнологический способ либо скважинный способ,
5. дражный способ.

Все эти способы имеют как свои преимущества, так и недостатки, поэтому технология добычи полезных ископаемых открытым способом предполагает создание на местах разработки и добычи природных ресурсов глубоких котлованов в виде больших карьеров или разрезов, размеры которых зависят от относительно небольшой глубины и протяженности, а также мощности пластов залегания ископаемых.Преимуществом такого способа добычи является его относительная дешевизна, наибольшая производительность и трудоемкость, безопасные условия труда, а недостатками — большое снижение качества сырья из-за содержания в нем большого количества пустых пород, негативные последствия по отношению к окружающей среде.

Таким способом обычно добывают природное строительное и индустриальное сырье такое как –

• известняк и мел,
• песок и глина,
• торф и уголь,
• медь и свинец,
• молибден и никель,
• олово и вольфрам,
• хром и марганец,
• цинк и железо.

Твердые ископаемые, находящиеся на достаточной большой глубине залегания добывают подземным, т.е. закрытым способом, при котором сооружают подземные шахты. Недостатком такого способа является его огромный риск для горняков, связанный с обрушением и загазованностью, а значит и взрывоопасностью.

Таким способом обычно добывают руды, полиметаллы и минеральное сырье

• медь и золото,
• вольфрам и железо,
• каменный уголь и минеральные соли.

Если открытый и закрытый способ добычи полезных ископаемых не подходит для данного месторождения промышленного сырья, то применяют комбинированный открыто-подземный способ, где сначала добываются открытым способом сырье из верхних слоев, а затем уже шахтным методом дорабатывают оставшиеся запасы металлических руд, залегающие на достаточно большой глубине.

Достоинствами такого способа являются большие объемы добычи природного сырья, а таким способом обычно добываются многие цветные металлы и алмазы.

Геотехнологический или скважинный способ используют при добыче специальных видов сырья, имеющих газообразное или жидкое состояние с помощью такой процедуры как бурение глубоких скважин, где при помощи физико-химического метода осаждения, выщелачивания и плавления извлекают из недр земли на поверхность выходящие по трубам полезные ископаемые.

Таким способом обычно добываются:

• газ и нефть,
• сера и литий,
• фосфор и уран.

И наконец, отдельный дражный способ, где горное предприятие одновременно осуществляет как добычу сырья, так и его обогащение, т. е. с помощью специального оборудования первично происходит отделение ценной породы от сопутствующей пустой.

Таким способом обычно разрабатываются месторождения россыпей:

• золота и алмазов,
• платиноидов и касситерита.

Добыча полезных ископаемых любым способом не может не оказывать на окружающую среду своего негативного воздействия, так как занимает огромные площади хозяйственных земель, доходящие порой до десятков тысяч квадратных километров. Такая техногенная нагрузка на природную среду нарушает естественный ход саморегуляции жизненных процессов окружающей среды и порой приводит к ее быстрой деградации.

Как правило, под их разработками находятся самые продуктивные почвенные черноземы:

1. полей и пашен,
2. лесов и водоемов,
3. дорог и населенных пунктов.

Производство добычи начинается с подготовительных очистных работ, где на местности удаляются все искусственные преграды, так:

• вырубаются многолетние леса с ценными породами деревьев,
• осушаются вековые водоемы в виде болот, рек и озер,
• прокладываются инженерные коммуникации в виде водоотводящих канав и подъездных путей.

Затем производят вскрышные работы, целью которых служит послойное удаление и перемещение в отвалы пустой породы открывающей доступ к самим природным ресурсам:

• мягкую и легкую породу разрабатывают при помощи бульдозеров и землеройных машин,
• скальную и твердую породу сначала взрывают при помощи буровзрывной техники, а потом разрабатывают при помощи экскаваторов и скреперов,

уже обнаженные полезные ископаемые добывают и грузят на специальные транспортные средства — карьерные самосвалы,

которые везут добытое сырье на обогатительные предприятия и металлургические комбинаты.

Добыча природного сырья имеет еще и такие негативные последствия для окружающей среды как загрязнение почвы, воды и воздуха химическими элементами отвалов, что пагубно влияет как на растительный, так и животный мир данной местности.

Это негативное воздействие на окружающую среду отрицательно влияет и на здоровье людей, живущих в близлежащих местностях – повышением заболеваемости местного населения.

Поэтому в период разработки месторождений полезных ископаемых необходимы такие регулярные мероприятия как — проведение наблюдений и экологический мониторинг.Уменьшить негативное влияние на окружающую среду в дальнейшем можно усовершенствованием методов разработки, а также с помощью рекультивации этих земель, возвратом и приведением их в первоначальное состояние, однако на это нужны огромные финансовые средства и немалый временной интервал.

Поэтому добывающие предприятия согласно закону охраны недр и окружающей среды обязаны после всех проведенных работ по добыче сырья обеспечить восстановление естественного ландшафта местности, где за свой счет они сажают леса и разбивают лесопарки с созданием в последствие зон отдыха, а также восстанавливают плодородный слой почвы, вовлекая его в сельскохозяйственный оборот.

Надеюсь, вам понравилась моя статья о способах добычи полезных ископаемых, и вы узнали из нее много полезного для себя. Может быть, и вы знаете какие–то новые способы добычи природного сырья. Расскажите мне об этом в комментарии к статье, мне будет любопытно их узнать. Разрешите на этом с вами попрощаться и до новых встреч дорогие друзья.

Предлагаю Вам подписаться на обновления блога, чтобы получать мои статьи на свою почту. А также вы можете поставить свою оценку статье по 10 системе, отметив ее определенным количеством звездочек.

Приходите ко мне в гости и приводите друзей, ведь этот сайт создан специально для вас. Я всегда рада видеть вас и уверена, что вы обязательно найдете здесь много полезной и интересной информации.

источник

Добыча полезных ископаемых составляет важную часть экономики многих государств, включая Россию. Кроме подземной добычи ее важную часть составляет разработка открытым способом — в том случае, если залежи располагаются сравнительно неглубоко. Для этого используются современные технологии, применяется множество видов карьерной спецтехники.

Трудно сказать, когда человечество начало разработку первого в своей истории карьера. Но наверняка это произошло раньше, чем был вырыт первый рудник: добывать ископаемые, находящиеся непосредственно под поверхностью, а то и на ней, — много проще. Так или иначе, будет верным сказать, что человечество эволюционировало вместе с технологией добычи полезных минералов и строительных материалов. В ходе разработки карьера вынимаются и подвергаются сортировке миллионы тонн породы, что не может не влиять на состояние окружающей среды, как минимум — в местном масштабе. Тем не менее потребность цивилизации в полезных ископаемых, начиная с угля и заканчивая драгоценными металлами, век от века растет — а соответственно, растут и масштабы добычи.

К положительным сторонам добычи полезных ископаемых открытым способом нужно отнести такие факторы, как простота подготовительных (вскрышных и других) работ, относительная безопасность участников производственного процесса, сравнительно невысокие затраты на изыскательские работы и собственно добычу, большая производительность при извлечении породы.

Однако, помимо достоинств, у открытой разработки есть и свои недостатки. К ним относятся большое число работающей в карьере техники и оборудования, а значит, и немалые затраты на его приобретение и обслуживание. С углублением котлована растут и расходы на разработку залежей: доставка породы на обогатительный комбинат или пункт предварительной сортировки требует все больших усилий и все более длинных маршрутов для техники, следовательно, растут и затраты компании-разработчика.

Необходимо не только найти залежи, но и оценить их объем, состав породы и глубину залегания на предмет целесообразности добычи. Далее проводятся предварительные работы на месте будущих разработок, которые включают в себя осушение (иногда обводнение) территории, прокладку коммуникаций (подъездные пути, электричество, связь, Интернет), выкорчевывание леса и возведение административных и вспомогательных построек. Сколько времени проходит с момента завершения геологоразведки до окончания предварительных работ, однозначно сказать нельзя: это зависит от инвестиций в будущий карьер, характера местности, климатических и погодных факторов.

При добыче полезных ископаемых открытым способом — будь то залежи угля, марганца, руд, содержащих металлы, — широко используют карьерные экскаваторы — машины циклического действия, малосвязные или черпающие разрушенные породы и перемещающие их последовательно, прерывая копание на время перемещения породы. Вскрытие месторождений, выемка минералов и их последующая погрузка в транспортные средства — основные функции этих машин. Наряду с гигантскими многоковшовыми шагающими экскаваторами, роторными и канатными электрическими машинами наибольшее распространение при разработках открытым способом получили гидравлические карьерные экскаваторы на гусеничном ходу.

Характерный образец машин этого типа — Liebherr R9250. Оснащенный ковшом объемом 15 кубометров, он отлично подходит для работы с самосвалами 100-тонного класса. В зависимости от условий работы модель оснащается дизельной либо электрической силовой установкой мощностью 287 л.с.. Скорость вращения поворотного мотора — 8 оборотов в минуту. Машина может оснащаться как прямой, так и обратной лопатой и способна работать даже при экстремально низких температурах: до минус 40—50 градусов Цельсия. У модели R9250, как и у других машин семейства экскаваторов Liebherr, низкий центр тяжести и большая глубина копания: 8,7 метра. Полная масса машины — 253,5 тонны.

Необходимо удалить поверхностный, пустой слой породы, под которой находятся залежи полезных ископаемых. Для этого слоями удаляется грунт, в результате чего по периметру будущего карьера образуется каскад уступов. Если раньше для этих целей широко применялись буровзрывные работы, то сегодня для вскрышных работ чаще используется специальная техника, прежде всего — экскаваторы и погрузчики, а для вывоза пустой породы — карьерные самосвалы. Чем тоньше поверхностный слой — тем более эффективны горные работы: эффективность разработки открытым способом определяется соотношением перемещенной пустой породы к результату добычи. Количество кубических метров снятого грунта делится на тоннаж изъятого ископаемого.

Обладающие куда более внушительными размерами, чем их строительные собратья, эти землеройно-транспортные машины на колесном или гусеничном ходу имеют в качестве главного рабочего органа ковш вместимостью до 10 кубометров и более, шарнирно закрепленный на конце стрелы и разгружающийся вперед. К функциям карьерных погрузчиков относятся рыхлительные и бульдозерные работы, резка и транспортировка породы, а также ее загрузка в кузов самосвала.

Современные машины этого типа имеют эксплуатационную массу до 62 тонн. Кроме фронтального ковша в качестве сменного оборудования для карьерных погрузчиков используются бульдозерный нож, рыхлитель, грузоподъемная платформа и другие агрегаты.

Яркий представитель семейства карьерных погрузчиков — модель именитого японского производителя спецтехники Komatsu WA600-8 . Этот карьерный погрузчик имеет эксплуатационную массу 55 тонн и оснащен ковшом объема 7,03 кубометра. Оригинальный силовой агрегат погрузчика SAS6D170E-7 мощностью 529 лошадиных сил соответствует стандартам экологичности Tier 4 Final. По словам компании-разработчика, модель имеет целый ряд улучшений сравнительно с техникой Komatsu предыдущих поколений — в частности, у WA600-8 существенно улучшена обзорность кабины, а кресло оператора снабжено функцией подогрева.

В настоящее время из соображений экономической целесообразности многие процессы автоматизируются — например, все более широкое распространение получают беспилотные самосвалы, не требующие наличия водителя и часто вообще не имеющие кабины; встречаются и объекты, где управление процессом добычи осуществляется полностью дистанционно («умный карьер»). При более высоких первоначальных затратах такой подход гарантирует значительную экономию на оплате труда персонала, а кроме того, обеспечивает безопасность жизни и здоровья сотрудников добывающего предприятия. Тем не менее даже работа в технически оснащенном карьере по-прежнему считается довольно тяжелой, а порой и экстремальной для человеческого организма и поэтому требует высокой физической и психологической стабильности. В то же время вред от работы в карьере для человеческого организма намного меньше, чем в шахте, а уровень травматизма — существенно ниже.

Полезные ископаемые, добываемые в карьере, подвергаются дроблению и сортировке на месте либо транспортируются самосвалами в перевалочные пункты и далее — на обогатительные комбинаты. Вывоз породы из карьера осуществляется карьерными самосвалами; наиболее вместительные образцы этой техники способны транспортировать около пятисот тонн груза — однако по дорогам общего пользования эта техника в силу своих габаритов передвигаться не может, поэтому к месту работ ее обычно доставляют в разобранном виде, по железной дороге, автотрассе или морским транспортом.

На смену буро-взрывным методам при разработке полезных ископаемых открытым способом все чаще приходят карьерные комбайны, позволяющие не только добывать материал, но и погружать его напрямую в грузовики либо укладывать в отвалы. Если самосвал занят другой работой, срезанная комбайном порода подается по конвейеру и отсыпается в отвал. Именно так работают комбайны компании Wirtgen . В зависимости от угла поворота их конвейера материал может складироваться в один отвал с 3—5 заходов срезания породы. В дальнейшем материал загружается в кузов самосвала с помощью карьерного погрузчика. В зависимости от высоты полученного отвала при помощи фронтального погрузчика возможно выполнять погрузку материала.

Наиболее производительные карьерные комбайны Wirtgen для разработки мягких и крепких горных пород 4200SM рассчитаны на глубину фрезерования до 830 и 650 миллиметров при ширине фрезерования 4,2 метра. Кроме своей основной задачи — добычи угля, известняка, боксита, железной руды, фосфатов, горючего сланца, кимберлита, соли — эти карьерные комбайны способны эффективно работать в строительстве, включая дорожное. В частности, этим машинам по силам выполнение таких функций, как прокладка трассы для строительства дорог и сооружения рельсового пути, точное фрезерование траншей, плоскостей и откосов, фрезерование каналов, формирование подошвы тоннеля и восстановление дорог.

Открытым способом добывают множество ценных ископаемых: уголь, янтарь, мрамор, алмазы — список можно продолжать очень долго. А разработка карьера может продолжаться от нескольких лет до многих десятилетий. Например, разработка карьера Бингем-Каньон в США, штат Юта, глубина котлована которого в настоящее время составляет 1200 метров, продолжается с 1863 года.

На особенности добычи влияет множество факторов; горняки говорят, что двух идентичных карьеров в принципе не существует. Тем не менее большинство этих сооружений имеет ряд общих элементов; среди них — рабочий и нерабочий борт; дно или подошва — нижняя площадка уступа; нижний и верхний контуры; вскрышные и очистные уступы; площадки (ниже откоса, выше откоса); пункт приема породы; транспортные коммуникации. Периметр подошвы карьера определяется удобством добычи породы и ее погрузки в карьерные самосвалы.

Карьерные самосвалы — разновидность внедорожных машин этого типа, используемых при разработке месторождений открытым способом. Из-за внушительных размеров их эксплуатация на дорогах общего пользования невозможна — и к месту работ их доставляют в разобранном виде. Наиболее целесообразной для тяжелых самосвалов признана схема с двумя осями, с разгрузкой назад, с задним или полным приводом Отдельный подкласс карьерных самосвалов составляют машины шарнирно-сочлененной конструкции, для которых используется трехосная схема. Например, такие, как выпускает южноафриканская компания Bell — каждый пятый шарнирно-сочлененный самосвал в мире сходит с ее конвейера. Главная особенность этой техники — наименьшая масса во всех классах грузоподъемности, что достигается благодаря применению высокопрочного сварного шасси из легированной стали и долговечных, оптимизированных для уменьшения веса, компонентов. Среди других особенностей — мощные двигатели Mercedes Benz и трансмиссии со встроенным замедлителем ZF и Allison. Одна из популярных моделей — BELL B50D с колесной формулой 6×6 при собственной массе 34,5 тонны способна перевозить 45,4 тонны груза. Она оснащена дизельным двигателем мощностью 523 л.с. и 640-литровым топливным баком. Из систем безопасности самосвала нужно отметить автоматический горный тормоз, функцию быстрой заливки топлива с сухим затвором и мониторинг давления в шинах и защиту кабины от опрокидывания и падающих предметов.

Устройство карьера разрушает ландшафт, складывавшийся веками, а порой и тысячелетиями. Выкорчевываются многие гектары лесов, осушаются озера, производятся взрывные работы, изменяется уровень грунтовых вод. Тысячи кубометров почвы, которые могли бы быть использованы в сельскохозяйственных целях, в ходе вскрышных работ превращаются в отвалы. В зависимости от химического состава грунта отвалы могут содержать элементы, опасные не только для растительного и животного мира, но и для здоровья людей, живущих в близлежащих населенных пунктах. Их жители также страдают от высокого уровня шума, загрязнения сточных вод и выбросов угарного газа от двигателей спецтехники и оборудования.

Несмотря на то, что добыча полезных ископаемых открытым способом наносит ощутимый вред окружающей среде, вредные последствия от нее можно минимизировать. Для этого выработанные карьеры часто заполняют водой, создавая искусственные водоемы, а на прилегающих территориях проводят рекультивацию, засаживая их деревьями и кустарниками. Что касается отвальных пород, из них нередко получают минеральные удобрения, глинозем, а также некоторые виды строительных материалов. Все эти меры позволяют не только частично компенсировать ущерб, нанесенный природе открытыми разработками, но зачастую и получить экономическую выгоду. В мире год от года растет число предприятий, специализирующихся, занятых окультуриванием территории выработанных карьеров и переработкой отходов добычи.

Карьеры, разрезы, в которых добывают уголь, каменоломни позволяют людям ежегодно получать миллионы тонн ценных природных материалов. Только в России открытым способом получают более 4/5 от общего объема железной руды и горно-химического сырья, до 2/3 руд цветных металлов, почти весь объем неметаллических полезных ископаемых и строительных горных пород, более трети угля, причем в ближайшей перспективе намечено довести удельный вес его добычи до 56—60%. Из-за своей высокой экономической эффективности добыча открытым способом превалирует и в ряде других стран, располагающих значительными залежами полезных ископаемых, — США, Канаде, Австралии и Китае.

Нередко первичная переработка полезных ископаемых выполняется непосредственно на месте добычи. Для этого используется различное дробильно-сортировочное оборудование . Например, для обработки известняка и других материалов с невысокой абразивностью хорошо подходят роторные дробилки с горизонтальным валом Telsmith первичного и вторичного дробления. Они сконструированы с большим запасом прочности и имеют цельный массивный ротор, что является их основным преимуществом сравнительно с представленными на рынке аналогами, а также большую камеру дробления, которая обеспечивает высокую производительность и кубовидную форму материала на выходе. Наиболее производительная из дробилок для первичного дробления — Telsmith 6071 с приводом мощностью 800—1500 л.с., которая имеет производительность 1000—2100 тонн в час. Дробилка эксплуатационной массой 89 тонн рассчитана на максимальный размер входящего куска 1422 мм. Из дробилок для вторичного дробления наиболее производительная — Telsmith 5263 с приводом мощностью 300 л.с,; ее производительность достигает 320 тонн в час. Эта модель рассчитана на максимальный размер входящего куска 406 мм; вес дробилки — 22 тонны.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

источник

Категории Горные науки | Под редакцией сообщества: Науки о Земле

Добыча полезных ископаемых – процесс извлечения из недр Земли твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых с помощью технических средств.

Добыча полезных ископаемых ведется двумя основными разновидностями горнодобычных работ – открытыми и закрытыми.

Открытыми горными работами извлекают твёрдые полезные ископаемые.

При подземной разработке месторождений добычные работы либо ведутся из подземных горных выработок, либо извлечение полезных ископаемых осуществляется через скважины. Последний способ применяется для добычи всех жидких и газообразных полезных ископаемых, а также твёрдых полезных ископаемых при воздействии на залежь одним из физико-химических методов (например, подземное растворение, подземное выщелачивание, скважинная гидродобыча, подземная газификация углей).

Развивается направление, связанное с использованием микроорганизмов для добычи полезных ископаемых (бактериальное выщелачивание.

Особое место занимает разработка месторождений полезных ископаемых, расположенных на дне Мирового океана и извлечение полезных ископаемых из морской воды.

Процесс добычи полезных ископаемых состоит в извлечении ценных компонентов в относительно чистом виде (природные горючие газы, нефти, угли, каменная соль, драгоценные камни, строительные пески и камни, глины и прочие) или в виде горной массы (частным случаем которой являются руды металлов), которая подвергается дальнейшей переработке. Добыча полезных ископаемых сопровождается вскрытием геологического тела, вмещающее его. При этом происходит изъятие из недр безрудной горной массы – вскрышной породы.

Добыча полезных ископаемых осуществляется пятью основными способами[1]: открытым (карьерным), подземным (шахтным), комбинированным, гидротехнологическим (скважинным) и дражным.

Подавляющее количество твердых полезных ископаемых добывается из недр открытым (карьерным) способом, который более производителен и дешев относительно шахтного. Преимущества карьерного способа заканчиваются, когда глубина залегания запасов превышает 300 м, а коэффициент вскрыши (отношение массы добываемых руд к массе пустых пород) более 8. Другой недостаток карьерного способа добычи – повышенные значения разубоживания руды (количество пустых пород, попадающих в руду при добыче) и ее потерь в недрах.

Средние значения потерь полезных компонентов в недрах при добыче карьерным способом в России составляет для угля – 11 %, хромита – 25 %, свинцово–цинковых и железных руд – по 10 %, вольфрамовых и молибденовых – по 14 %, оловянных – 7 %.

Разубоживание руд при добыче карьерным способом, как правило достаточно высокое – от 5–8 до 20 % и может достигать 60 % (т.е. содержание полезных компонентов в товарной руде снижается более чем в полтора раза). Повышенное разубоживание руд снижает качество руд оказывает вредное воздействие на процесс дальнейшего обогащения руд.

Карьерный способ применяется для добычи углей (95 % энергетических и 35 % коксующихся), нерудного (индустриального) сырья, молибденовых, медно–цинковых, медно–никелевых, железных и других типов руд (доля около 70 %).

Подземный, или шахтный способ добычи применяется для добычи руд золота, меди, полиметаллов, железа, вольфрама, каменных углей, т.е. для достаточно дорогих видов минерального сырья, залегающих в виде маломощных жил, пластов, минерализованных зон.

Комбинированный способ добычи применяется при добыче запасов минерального сырья с большим гипсометрическим размахом рудных тел. При этом способе сначала открытыми горными работами из недр изымаются запасы верхних горизонтов, после отработки которых, шахтным способом дорабатываются глубоко залегающие запасы руд. Характерным примером применения такого способа добычи являются алмазоносные кимберлитовые трубки.

Геотехнологический, или скважинный способ добычи применяется для добычи специфических видов полезных ископаемых, обладающих жидким и газообразным состоянием ( нефть, газы, минеральные и пресные водорассолы) или те, которые могут переходить в это состояние с помощью простейших манипуляций. Например, выщелачивание урановых и фосфорных руд серной кислотой под землей; доработка потерь полезных ископаемых и бедных руд в контурах отработанных карьеров (медь, уран и др.). Иногда применяется подземное плавление серы и тугоплавких парафинов паром.

Дражный способ добычи выделен в отдельный вид, поскольку в нем сочетаются процессы добычи и обогащения одновременно. Применяется дражный способ при разработке россыпных месторождений золота, платиноидов, алмазов, касситерита и пр.

Эта статья еще не написана, но вы можете сделать это.

источник

МИНСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное профессиональное образовательное

«Благовещенский политехнический колледж»

Тематическая (текущая) лекция .

Способы добычи твердых полезных ископаемых.

Горное дело относится к одному из основных видов человеческой деятельности, обеспечивающих существование и уровень развития цивилизации.

Как область промышленного производства оно охватывает разведку месторождений полезных ископаемых, строительство горных предприятий для их разработки и первичной переработки минерального сырья.

Основные задачи горного дела:

1. Овладение студентами горной терминологией в области открытой, подземной разработки месторождений.

2. Ознакомление с основным горным оборудованием: буровым, выемочно-погрузочным и транспортным оборудованием карьеров, подземных рудников и обогатительных фабрик.

Овладение навыками расчетов технологических параметров.

Основная функция горного техника – технолога на производстве — управленческая : управление людьми, техникой, технологией, она выражается в процессе принятия решений — преобразовании информации в действие.

Горный техник – технолог на производстве обязан обеспечить:

— наилучшую организацию труда;

— экономно рациональное расходование материальных и денежных средств;

— освоение и использование научно-технических достижений;

— планомерное хозяйственное руководство;

— умелое применение экономических методов управления в условиях рынка

— нормальные условия труда горнорабочих.

И все это — в сложных условиях постоянного перемещения рабочих мест горных машин (экскаваторов, буровых станков, бульдозеров, электровозов и т.п.) в пространстве, непрерывного сооружения и демонтажа различных коммуникаций (ЛЭП, железнодорожных путей, автомобильных дорог и пр.).

Поэтому, независимо от занимаемой должности, горный техник – технолог должен хорошо знать основные технологические процессы на карьере

— уметь находить контакты с людьми для ведения воспитательной работы.

Последнее особенно трудно для молодого специалиста, ибо его, как правило, сразу назначают начальником смены и в его подчинении оказываются десятки весьма опытных горнорабочих, в то время как у молодого специалиста еще никакого опыта нет, есть только теоретическая подготовка.

И именно от уровня овладения теорией в дальнейшем зависит правильность принимаемых решений и скорость накопления производственного опыта.

Молодого техник – технолог ценят не столько по тому, что он знает после окончания колледжа, а что он умеет делать.

Горнодобывающая промышленность как составная часть горного дела имеет целью добычу и первичное обогащение полезных ископаемых.

Она поставляет энергетическое минеральное сырье (топливо) (уголь, горючие сланцы, торф, нефть, природный газ), руды черных, цветных, редких и радиоактивных металлов, горно-химическое сырье, строительные материалы и пр.

Ее мировое производство, по экспертным оценкам, составляет 160-180 млрд. т горной массы.

Ежегодно из недр Земли добывается 8 млрд. т энергетического сырья, руды для производства 570 млн. т черных металлов, 170 млн. т цветных металлов, 620 млн. т индустриального минерального сырья.

При этом современные технологии горного производства позволяют использовать 3-5 % добываемой горной массы. Остальное идет в промышленные отходы, загрязняющие окружающую природу.

Горнодобывающая промышленность играет ведущую роль в экономике государства, определяет его самостоятельность и обороноспособность.

Российская Федерация располагает запасами всех видов минерального сырья, обеспечивающими действительную независимость страны, включая обороноспособность.

Наличие редких металлов обеспечивает возможность создания специальных сталей и сплавов, поэтому мы располагаем лучшими в мире танками, военными самолетами и стратегическими ракетами.

Есть версия, что предвоенная Германия, не имея таких металлов, была вынуждена в больших количествах закупать в СССР топоры из качественной стали и переплавлять их на броневую сталь.

Для горнодобывающей промышленности характерны:

непосредственное влияние на окружающую среду, что обусловило ряд экологических проблем при освоении месторождений полезных ископаемых — пылегазовые выбросы в атмосферу, загрязнение подземных и поверхностных вод, почвенного слоя, снижение уровня грунтовых вод и т.п.;

постоянное перемещение рабочих мест, предъявляющее повышенные требования к средствам механизации и автоматизации производственных процессов;

постоянное увеличение глубины горных работ и связанное с ним ухудшение горно-геологических условий разработки, возможность возникновения газодинамических явлений, что создает предпосылки к снижению комфортности и повышению опасности труда.

Поэтому все горные предприятия отнесены к категории опасных.

Первая достаточно полная систематизация знаний о горном деле и металлургии дана в вышедшей в 1556 г. в Базеле книге выдающегося ученого и практика Г. Агриколы «О горном деле и металлургии в XII книгах».

Основы научных знаний об образовании минералов, способах ведения горных работ при добыче полезных ископаемых и проветривании рудников заложены в трудах великого русского ученого-энциклопедиста М.В. Ломоносова: «О движении воздуха в рудниках примеченном» ( 1745 г.), «Слово о рождении металлов от трясения земли» (1757 г.), «О слоях земных» (1763 г.), «Первые основания металлургии или рудных дел» (1763 г.).

Развитие горной промышленности является следствием научно-технического прогресса.

Многие российские ученые внесли большой вклад в развитие науки в горном деле:

— А.И. Узатис создал первый в России курс горного искусства (1843 г.);

— Б.И. Бокий разработал основы аналитического метода проектирования горных предприятий;

— акад. А.М. Терпигорев заложил научно-методические основы механизации горных работ;

— акад. Л.Д. Шевяков создал теорию проектирования шахт;

— акад. А.А. Скочинский заложил основы рудничной аэрологии и безопасного ведения горных работ;

— акад. Н.В. Мельников заложил основы открытых горных работ

— многие другие ученые внесли и вносят свой существенный вклад в развитие горного дела.

Открытая разработка ведется непосредственно с земной поверхности и применялась в древнейшие времена для извлечения наиболее близко залегающих к земной поверхности полезных ископаемых.

С увеличением глубины горных работ способ становился

невыгодным — удаление увеличивающегося объема пустых пород вручную было слишком трудоемким и дорогим.

Поэтому открытый способ разработки на длительное время был вытеснен подземным, не требующим выемки пустых пород.

Лишь с конца 19 века, с появлением машин способ получил вторую жизнь и начиная с 30-50-х годов 20 века применение открытого способа разработки непрерывно расширяется во всем мире.

В России открытые горные работы начались с Урала с Гороблагодатского железорудного карьера с 1735 года.

Но техника тогда была слабой и громоздкой и только в годы первых пятилеток началось развитие крупных карьеров:

— Магнитогорского железорудного (1930 г.),

— Коунрадского меднорудного (1936 г.),

— Бачатского угольного разреза (1950 г.).

В послевоенные годы начался выпуск мощного горного оборудования:

— экскаваторов с большой емкостью ковша,

В стране работают мощные карьеры с глубиной 250-300 м, проектируются до глубины 700 м, производительностью 20-50 млн. т горной массы.

На современном этапе формирования рыночной экономики страны основой функционирования и развития ее горной промышленности является открытый способ добычи твердых полезных ископаемых.

Ныне в России этим способом добывается около 90 % железных руд, до 60 % руд цветных металлов и угля.

Земная кора ( литосфера ) — это каменная оболочка Земли толщиной 15-70 км (меньшие значения под океанами), ограниченная сверху гидросферой и атмосферой, а снизу — мантией, с которой ее разделяет поверхность Мохоровичича, характеризующаяся скачкообразным изменением скорости упругих волн. Земная кора состоит из горных пород .

— коренные породы, залегающие на месте изначального образования,

— наносные — рыхлые породы, образовавшиеся в результате разрушения коренных пород выветриванием.

— физическое (под действием разности температур),

— химическое (под действием различных кислот и др. химических веществ)

— биологическое (под действием живых микроорганизмов) выветривание горных пород.

Отдельные частицы разрушившихся коренных пород либо оставались на месте, либо переносились водой или ветром на различные расстояния.

Коренные горные породы по происхождению делятся на:

Осадочные образуются в результате разрушения земной коры; к ним относятся песчаники, сланцы, известняки, торф, угли, каменная соль и др.

Магматические (изверженные ) образуются в результате охлаждения и затвердевания магмы.

В зависимости от места ее затвердевания они делятся:

— на интрузивные или глубинные (к ним относятся гранит, сиенит, диорит, габбро)

— эффузивные или изверженные, вулканические (диабаз, андезит, базальт и т.д.).

Метаморфические образуются в результате изменения внутреннего строения, химического состава и физических свойств осадочных или магматических пород под воздействием высокой температуры и давления (кварциты, мраморы, слюдяные сланцы и др.).

Доступная для изучения верхняя часть земной коры (до 15 км) сложена преимущественно изверженными породами (95 %), доля метаморфических пород — 4 % и осадочных — 1 %.

Горные породы имеют достаточно однородный состав и строение и состоят из зерен одного или нескольких минералов, иногда включают обломки других пород.

Минералами называют природные химические соединения (реже самородные элементы — сера, ртуть, золото и др.), возникшие в результате различных физико-химических процессов в земной коре или на ее поверхности.

Из нескольких тысяч минералов около 60 относят к породообразующим , входящим в качестве постоянных компонентов в состав горных пород (силикаты, составляющие около 75 % всей земной коры, кварц, оливин и др.).

К полезным ископаемым (ПИ) относят все виды горных пород и минералов, встречающиеся в природе в твердом, жидком или газообразном состоянии, добываемых для хозяйственных, строительных, промышленных и научных целей и используемых в сыром виде (сера, ртуть, соль, благородные металлы, природный газ)) или после переработки (руды черных и цветных металлов, нефть).

Горные породы, вмещающие полезное ископаемое или заключенные в его толще, называют пустыми или вскрышными породами.

Разделение пород на полезное ископаемое и пустые породы является относительным — с прогрессом техники добычи и технологий переработки многие пустые породы начинают использовать как полезное ископаемое , во все больших количествах (глины, песок, мел как строительный материал, в стекольной, цементной промышленности и пр.).

Полезное ископаемое и пустые породы объединяются понятием горная масса .

Естественное скопление ПИ в земной коре, занимающее определенный объем в ней, называют месторождением ПИ .

Россыпные месторождения образовались при физическом выветривании горных пород и химическом воздействии на них различных факторов, их разделяют на:

— элювиальные (залегают на месте разрушения коренных пород),

— делювиальные (перемещенные на некоторое расстояние от коренного месторождения и в большинстве случаев являющиеся продолжением элювиальных),

— аллювиальные (перемещенные на значительные расстояния водными потоками),

— эоловые (перенесенные силой ветра элювиальные россыпи).

Различают рудные и нерудные месторождения.

Рудой называют естественное минеральное вещество, из которого путем соответствующей переработки извлекаются содержащиеся в нем металлы и полезные минералы.

— металлические (руды черных, цветных, благородных радиоактивных и редких металлов),

— неметаллические (сырье для металлургической, химической и др. отраслей промышленности)

— горючие (уголь, горючие сланцы, торф, нефть, газ)

— строительные горные породы (известняки, мраморы, граниты, пески, гравий и пр.).

Существуют следующие способы добычи полезных ископаемых:

Добычу полезных ископаемых осуществляют горные предприятия.

Горное предприятие — самостоятельная производственная единица, осуществляющая разведку, добычу и обогащение полезных ископаемых.

Горное предприятие, осуществляющее добычу и первичное обогащение полезных ископаемых, называют горнодобывающим .

Виды горнодобывающих предприятий:

Шахта — горное предприятие для подземной добычи угля.

Рудник — горное предприятие для подземной добычи руд, горно-химического сырья и строительных материалов.

Карьер — горное предприятие для открытой добычи руд.

Разрез — карьер по добыче угля.

Прииск — горное предприятие по добыче россыпных месторождений драгоценных металлов.

Промысел — горное предприятие по добыче жидких и газообразных полезных ископаемых.

Разработкой месторождения называют комплекс работ по вскрытию, подготовке и очистной выемке.

Эти работы являются стадиями разработки месторождения.

Вскрытие и подготовка осуществляются посредством проведения горных выработок.

Забои таких выработок называют подготовительными .

Выемку (добычу) полезного ископаемого ведут в очистных забоях .

Это в равной степени справедливо для твердых полезных ископаемых как при подземных, так и открытых горных работах.

Работы по подготовке к выемке и выемке полезного ископаемого называют горными работами.

В результате горных работ в толще горных пород образуются полости, называемые горными выработками , которые по назначению подразделяют на :

— разведочные (служащие для разведки залежи полезного ископаемого)

— эксплуатационные (для его разработки).

В соответствии со стадиями разработки полезного ископаемого эксплуатационные горные выработки делят на:

К капитальным относят выработки, по которым осуществляется доступ к месторождению или его части. Это вскрывающие выработки.

Подготовительные выработки проводят от капитальных для подготовки части залежи полезного ископаемого к очистной выемке.

В результате ведения очистных работ образуются очистные выработки.

По месту проведения горные выработки делят на:

— открытые (на поверхности земли)

Начало выработки называют устьем .

Поверхность, ограничивающая горную выработку с противоположной от устья стороны и перемещающаяся в результате ведения горных работ, называется забоем .

Совокупность горных выработок и технических сооружений, размещенных по определенному плану и оборудованных для добычи подземным способом называют шахтой (рудником), открытым способом — карьером (разрезом).

Рудоспуск — вертикальная (реже наклонная) горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность на карьерах и не имеющая такового на подземных работах.

Как правило круглого сечения, диаметром 3-6 м на открытых работах и до 1 м на подземных.

Предназначен для перепуска горной массы к месту погрузки под действием собственного веса.

Шурф — вертикальная горная выработка малого сечения и глубины, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и служащая для различных целей: разведки, проветривания, спуска материалов и пр.

Штольня — горизонтальная горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и служащая для разведки или вскрытия месторождения полезного ископаемого.

Тоннель — сквозная выработка, имеющая выход на поверхность с двух концов, для транспортных целей.

Форма поперечного сечения горизонтальных выработок различна — прямоугольная, трапециевидная, сводчатая, круглая.

Наклонные горные выработки

Рудоскат — наклонная горная выработка, устраиваемая на естественных склонах карьеров, служит для спуска полезного ископаемого под действием собственного веса.

Траншея — открытая горная выработка трапециевидного сечения. В зависимости от угла наклона различают наклонные с подъемом до 0,1 и крутые с подъемом от 0,125 до 1,0.

Капитальные траншеи проводят для вскрытия месторождения или его части, дренажные, разведочные; отдельные обслуживают уступ карьера, групповые — несколько уступов и общие — все уступы.

Разрезные траншеи и котлованы проводят на каждом уступе карьера для создания первоначального фронта горных работ с небольшим (3-5 %) продольным уклоном для отвода воды с уступа.

Длина и ширина котлована имеют один порядок измерения.

Планомерную отработку уступа начинают с разноса одного или обоих бортов разрезной траншеи, у котлована одновременно разносят два, три и даже четыре борта.

Список используемой литературы

О.С. Брюховецкий Технология и комплексная механизация разработки месторождений полезных ископаемых, — М.,»Недра» 2011г.

Р.А. Демин, П.П. Зуев Сборник задач по открытой разработке месторождений полезных ископаемых М.: Издательство «Горная книга» ИМГГУ, 2017

В.А. Дьяков Транспортные машины и комплексы открытых разработок, -М., Недра, 2012 г.

В.М. Емельянов Технология бульдозерной разработки вечномерзлых россыпей, М.: Недра, 2016

Б.Л. Евдокимов Железнодорожный транспорт открытых горных работ, — М., Недра, 2015 г.

В.Ф. Замышляев Технического обслуживание и ремонт горного оборудования, — М., Академия , 2013 г.

Методика выполнения курсового проекта по теме «Разработка рудного и нерудного месторождения» составил О.Б.Шмырина, 2015г.

Л.О. Потапов Транспортые машины и комплексы открытых горных разработок, -М., Недра, 2013 г.

Л.О. Потапов Карьерный транспорт, — М., Недра, 2013 г.

Р.Ю. Подэрни Горные машины и автоматизированные комплексы, — М., Недра, 2013 г.

А.К. Радионов Открытые горные работы М.: Издательство «Горная книга» ИМГГУ , 2016

О.А. Томаков Системы разработки при открытых горных работах М.: Издательство «Горная книга» ИМГГУ, 2016

Типовые технологические схемы ведения горных работ на угольных разрезах, 2015г.

К.Л. Хохряков Открытые горные работы М.: Издательство «Горная книга» ИМГГУ, 2016

А.С. Чирков Добыча и переработка строительных горных пород М.: Издательство МГГУ, 2018

В.М. Шорохов Технология и комплексная механизация при разработке россыпных месторождений, М.: Недра, 2015

С. А. Брылов: Горное дело- М.: Издательство Недра, 2012

М.В. Васильев «Транспорт глубоких карьеров», — М., Недра, 2015 г.

М.В. Васильев «Комбинированный транспорт в карьерах», — М., Недра, 2015 г.

С.А.Демин «Сборник задач по горным работам», — М., Недра, 2015 г.

источник