Технология добычи полезных ископаемых

Наиболее древней, но сохранившей актуальность и по сей день технологией добычи полезных ископаемых является разработка открытым способом. Уже в Древнем Египте знали, что такое карьер, а первые открытые горные выработки известны нам из эпохи палеолита. В античном мире подобная технология применялась для добычи мрамора. Наибольших успехов при этом достигли строители Древней Греции.

Для того чтобы понять, что такое карьер, необходимо познакомиться с открытым способом добычи полезных ископаемых. Суть этого метода состоит в том, что ресурсы добывают непосредственно с поверхности земли путем вскрытия верхних слоев литосферы. А совокупность горных выработок или предприятий и называется карьером.

1. Высокая степень безопасности.
2. Более комфортные условия для рабочих.
3. Простота организации работ.
4. Короткие сроки возведения сооружения.
5. Низкое капиталовложение.
6. Более полное извлечение ресурсов.

Но что такое карьер не позволяет вновь сделать основным местом добычи полезных ископаемых? В качестве основного фактора можно назвать снижение экономической выгоды: чем дольше разрабатывается земная поверхность, тем глубже становится карьер, из-за чего увеличиваются расходы по доставке материала к перерабатывающим предприятиям. На данном этапе развития добывающей промышленности это основной барьер на пути развития открытого способа добычи.

Проще всего карьер представить в виде конуса, вершина которого погружена в земную поверхность. Внутри такого «конуса» можно заметить спиральные съезды, которые образованы уступами. Основными элементами, которые способны охарактеризовать любой, будь то каменный или песчаный карьер, являются:

1. Дно карьера – поверхность нижнего уступа, которая именуется также подошвой. Если ведется добыча морфологически сложных и протяженных пород, то дно может иметь ступенчатую структуру.
2. Глубина карьера – расстояние верхнего среза до самой низкой точки горной разработки. Эта величина может достигать значения в 1000 метров.
3. Предельная глубина – максимальное расстояние от верхнего края до нижнего контура, при котором добыча ископаемых экономически целесообразна.
4. Предельный контур – контур карьера на период его закрытия ввиду малой экономической эффективности.

Основной элемент, без которого невозможно представить, что такое карьер, является уступ. Его основные характеристики – высота, угол откоса, размеры верхней и нижней рабочей площадки – зависят от массивности и ценности разрабатываемых пород.

Добыча полезных ископаемых открытым способом ведется двумя видами работ – вскрышными и добычными. На первом этапе производят «вскрытие» земной поверхности – верхний слой литосферы срезают, выкапывают котлован, открывая тем самым доступ к полезным ископаемым. После приступают непосредственно к добыче ресурсов.

Разрабатывая мрамор, известняковые породы, создавая любую горную выработку открытого типа, в том числе и песчаный карьер, стремятся сократить издержки. Для этого используют роторные экскаваторы и большегрузный транспорт: в основном автомобили типа БЕЛАЗ, что позволяет снизить затраты на транспортировку.

Разработка карьеров оказывает негативное влияние на экологическую обстановку разрабатываемой территории. Во-первых, полностью уничтожается верхний плодородный слой земли, который впоследствии восстановить нельзя. Во-вторых, существенно изменяются гидрогеологические условия площадки, рельеф местности.

В-третьих, загрязняется территория землеотвода образующимися отходами и сточными водами. Кроме того, нельзя не учитывать шумовое воздействие на окружающую среду, а также выброс большого количества угарного газа. Подобные негативные эффекты наблюдается в то время, когда создается как гранитный карьер, так и любая другая открытая горная выработка.

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

Преимущества разработки месторождений открытым способом. Производственные процессы и принципы их механизации. Размещение пустых пород в отвалах. Создание циклично поточных технологических схем при разработке руд и скальных пород в глубоких карьерах.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru

Размещено на http://allbest.ru

Экономические развития нашей страны неразрывно связаны с дальнейшим развитием горнодобывающей отрасли. Добыча полезных ископаемых связана с большими материальными и трудовыми затратами, которые в себестоимости производства тепловой энергии составляют около 65%, чугуна- 90-95%, цветных металлов- 80-85%.

Наша республика располагает большими запасами полезных ископаемых, как, золото, серебро, вольфрам, уран, месторождений горно-химического и топливно-энергетического сырья, строительных материалов и многие другие. По запасам и объему добычи цветных металлов она занимает передовое место в мире.

В настоящей время действует крупнейшие карьеры по добыче золото (серебро), меди и угля. Вводятся в эксплуатации участок Ташкура на Джерой — Сардаринском месторождении фосфоритов, который относится крупнейшему кызылкумскому бассейну данного вида сырья.

Проектными решениями намечается разработку денной месторождении открытым способом по мощностью горного- комплекса, по горной массе 40-45 млн. м 3 в год. Разработка месторождений открытым способом обеспечивает значительно лучшие технико-экономические показатели, чем подземным. Вместе с тем она сопряжена с рядом негативных последствий: нарушением земель, изменением микроклимата и водного баланса и. т.д.

Бурное развитие открытых горных работ стало возможным, благодаря достижением горной науки и техники, в основу которых положены труды Н.В. Мельникова, В.В.Ржевского, А. О. Спиваковского, Е.В. Шешко, М.Г.Новожилова, А.И.Арсентьева, Б.П. Юматова, Г.А. Нурка, П. И. Томакова, В.С. Хохрякова, Ю. И. Анистратова и других.

Технология и принципы открытой разработки месторождений полезных ископаемых

Термин «Технология» в общем случае означает совокупность знаний о способах, средствах и организации выполнения каких-либо производственно-технических работ.

Технология разработки месторождения — это совокупность взаимосвязанных процессов, способов и приемов механизированного производства горных работ, основанная на фундаментальных знаниях закономерностей разработки и возможностей технических средств.

Технология открытого способа добычи полезных ископаемых включает два аспекта: технология производственных процессов (выемку, перемещение и складирование горных пород); (технологию открытых горных работ, строительство и развитие по мере разработки месторождения во времени и пространстве карьера как комплекса горных выработок).

Технология производственных процессов включает принципы, средства, комплексы механизации и схемы организации основных производственных процессов; подготовку горных пород к выемке, выемочно-погрузочные работы, транспортирование, перегрузку, складирование и разгрузку горной массы.

Технология открытых горных работ рассматривает параметры карьеров в их динамике, способов проходки горных выработок, схемы развития горных работ в карьере, способы вскрытия и системы разработки, способы и средства управлением качества продукции, организацию и планирование горных работ в карьере.

Механизация производственных процессов при открытой разработке осуществляется двумя основными способами: экскаваторным и гидравлическим. При экскаваторном способе применяется различные механические средства (экскаваторы, скреперы, механические виды транспорта и др.), а при гидравлическом способе основные производственные процессы осуществляются с помощью воды и специального гидромеханизированного оборудования.

Отбойка и рыхление скальных пород осуществляется с помощью буровзрывных работ.

Размещение пустых пород в отвалах называется отвалообразованием. Оно осуществляется при помощи отвальных экскаваторов, отвальных плугов, бульдозеров.

Большие объемы извлекаемых и перемещаемых горных пород вызывают необходимость подбора технических средств механизации основных процессов, соответствующих по производительности размерами, развиваемых усилиям (мощности) друг другу.

Такая цель взаимосвязанных машин и механизмов, обеспечивающих надежную и эффективную разработку и перемещению пород, называется комплексом карьерного оборудования. При формировании комплексов оборудования (грузопотоков) исходят из принципов механизации открытых работ.

Принцип поточности. Основные на этом принципе технологические схемы и комплексы оборудования грузопотоков обеспечивают непрерывность перемещения горной массы от забоя до приемного пункта на поверхности.

Принцип совмещения операций. В этом случае операции по выемке, транспортированию и укладке породы в отвал осуществляются одной машиной-экскаватором, при бестранспортных технологических схемах — погрузчиков, скрепером или бульдозером.

Принцип независимости операций. В технологических схемах, основанных на этом принципе, каждая операция выполняется одной группой самостоятельных машин: например, погрузка-экскаваторами, транспортирование-автосамосвалами, отвалообразование — посредством бульдозеров.

Технологическая схема состоит из отдельных звеньев, каждое из которых связано со смежными звеньями.

Принцип независимости операций широко распространен, так как наиболее универсален.

На этом принципе основаны цикличные технологические схемы, посредством которых отрабатывается более 95 % всех объемов скальных пород и преобладающая часть рыхлых пород на карьерах. Сочетание этого принципа с принципом поточности привело к созданию циклично поточных технологических схем, применяемых при разработке крепких руд и скальных пород в глубоких карьерах.

месторождение карьер порода отвал

Список использованной литературы

1. Арсентьев А.И. Вскрытие и системы разработки карьерных полей. М., Недра, 1981.

2. Анистратов Ю.И. Технология открытых горных работ. М., Недра, 1984.

3. Килячков А.П. Технология горного производства. М., Недра, 1992.

4. Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам. М., Недра, 1981.

5. Малышева Н.А., Томаков П. И. и др. Разработка маломощных и сложных угольных пластов открытым способом. М., Недра, 1975.

6. Новожилов М.Г. Технология открытой разработки месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 1971.

7. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. М., Недра, 1979.

8. Ржевский В.В. Открытые горные работы.-Ч. . Технология открытых горных работ. М., Недра, 1985.

9. Хохряков В.С. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 1995.

Схема переработки железных руд. Общие сведения о железных рудах: содержание и соотношение нерудных примесей. Классификация месторождений железных руд. Системы подземной разработки с открытым очистным пространством. Способы доставки отбитой руды.

реферат [2,6 M], добавлен 28.02.2010

Широкое применение при разработке рудных месторождений систем с обрушением руды и вмещающих пород. Система подэтажного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами. Открытая разработка рудных месторождений. Основные виды карьерного транспорта.

реферат [2,2 M], добавлен 28.02.2010

Методика расчета некоторых параметров шахты. Основные положения норм технологического проектирования по вопросам вскрытия, подготовки шахтных полей, систем разработки и выбора оптимальных технологических схем очистных работ и средств их механизации.

методичка [62,6 K], добавлен 03.03.2009

Основные стадии разработки месторождений полезных ископаемых подземным способом с помощью шахт. Размеры и запасы рудничного поля. Производительность и срок существования рудника. Буровзрывные работы при проходке вертикальных и горизонтальных стволов шахт.

курсовая работа [578,0 K], добавлен 28.12.2011

Горные машины и оборудование как один из курсов в программе подготовки горного инженера, готовящегося к работе в области технологии вскрытия и разработки месторождений полезных ископаемых. Условия эксплуатации и требования к машинам, их развитие.

реферат [21,1 K], добавлен 25.08.2013

История металлургического производства. Экономическая классификация запасов полезных ископаемых. Щековая и конусная, валковая, молотковая дробилки. Процесс грохочения и обогащения. Шаровая мельница. Схема фабрики окатышей. Производство чугуна и стали.

презентация [5,2 M], добавлен 30.01.2016

Исходные данные для проектирования комплекса производств лакокрасочных материалов и растворителей общей мощностью 7000 т/г. Основание для разработки исходных данных и общие сведения о технологии. Описание принципиальных технологических схем производства.

курсовая работа [83,8 K], добавлен 17.02.2009

Разработка технологии перегрузочных работ. Выбор схем механизации грузооборота, конструкций причалов и складов. Определение минимального числа кордонных и тыловых механизированных линий, портовых рабочих. Технико-экономический анализ схем механизации.

курсовая работа [88,2 K], добавлен 14.11.2012

Определение параметров карьера, расчет граничной глубины открытой разработки. Вычисление объема горной массы в контурах карьера. Порядок подготовки горных пород к выемке буровзрывным способом. Выемочно-погрузочные работы и перемещение карьерных грузов.

курсовая работа [1,0 M], добавлен 09.12.2010

Характеристика сменной и годовой эксплуатационной производительности одноковшового экскаватора. Расчет производительности парка машин для подготовки горных пород к выемке. Исследование продолжительности погрузки, буровзрывной подготовки пород к выемке.

контрольная работа [50,8 K], добавлен 23.03.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

источник

Открытым способом разработки месторождения называтю такой способ проведения горных работ, когда все полезные ископаемые добываются непосредственно с поверхности земли, или происходит добыча полезных ископаемых открытым способом. Горное предприятие, которое занимается открытой разработкой найденного месторождения называется карьером. Подобный способ добычи имеет ряд преимуществ в сравнении с подземным.

Открытые горные работы применяются при добыче металлических руд, углей, нерудных полезных ископаемых.

Открытым способом разработки месторождений достигаются более совершенная механизация работ, повышение производительности труда и снижение себестоимости продукции.

Открытый способ добычи полезных ископаемых имеет бесспорные гигиенические преимущества. Он является радикальным путем профилактики основных, профессиональных заболеваний горняков — пневмокониозов и вибрационной болезни; при этом способе добычи создаются также более безопасные условия труда, в результате чего травматизм при работе в карьерах значительно ниже, чем на шахтах.

В РФ в настоящее время с помощью открытого способа разработки полезных ископаемых добывается свыше 4/5 железной руды и горно-химического сырья, около 2/3 руд цветных металлов, почти весь объем неметаллических полезных ископаемых и строительных горных пород, более 1/3 угля, причем в ближайшей перспективе намечено довести удельный вес добычи угля открытым способом до 56 — 60% за счет ускоренного освоения Кузнецкого, Экибазстузского, Канско-Ачинского и других угольных бассейнов Сибири и Дальнего Востока.

Открытые разработки в рудной промышленности принято называть карьерами, в угольной — разрезами, при добыче камня — каменоломнями. Чаще всего ко всем видам открытых разработок применяется термин карьер.

Карьер представляет собой котлован, боковые поверхности которого разделены на горизонтальные слои-уступы. Боковые поверхности, ограничивающие карьер, называются бортами, В современных карьерах высота уступов достигает 10 — 15 м. Оборудование в карьерах размещено на горизонтальных площадках, которые обеспечивают устойчивость бортам и служат для передвижения транспорта.

Глубина карьера определяется глубиной залегания полезного ископаемого и мощностью пласта. В нашей стране глубина многих карьеров более 100 м. Так, в железорудной промышленности средняя глубина карьеров составляет 200 м. Глубина отдельных карьеров достигает 320 м (Сарбайский, Соколовский). Проектная глубина ряда карьеров700-800м.

Характер рельефа, уровень залегания фунтовых вод учитываются при проектировании системы отработки полезного ископаемого. Они сказываются и на экологических последствиях добычи: размещении отвалов, разносе пыли и газов, образовании депрессионных воронок, карста, поведении подотвальных вод и многого другого. Способы и масштабы извлечения руд меняются со временем.
Промышленная добыча полезных ископаемых, начиная с XVIII века, велась с помощью вертикальных горных выработок: глубоких шурфов (до 10 м), шахт. Из вертикальной выработки при необходимости проходилось несколько горизонтальных выработок, глубина которых определялась уровнем залегания подземных вод. Если они начинали заполнять шахту, шурф, добыча прекращалась из-за нехватки водоотливной техники. Следы старых горных выработок можно наблюдать и сегодня в окрестностях Пласта, Кусы, Миасса и многих других городов и поселков горнозаводской зоны области. Часть из них остается незакрытой, не загороженной до сих пор, что представляет определенную опасность. Таким образом, вертикальная амплитуда изменений природной среды, связанных с добычей минерального сырья, до XX столетия едва превышала 100 м.
С появлением мощных насосов, осуществляющих водоотлив из выработок, экскаваторов, большегрузных автомобилей, разработка минеральных ресурсов все чаще ведется открытым способом — карьерным.
На Южном Урале, где большинство месторождений залегает на глубинах до 300 м, преобладает карьерная добыча. В карьерах добывается до 80 % (по объему) всех полезных ископаемых. Самой глубокой горной выработкой на территории области является Коркинский угольный разрез. Его глубина на конец 2002 года была равна 600 м. Крупные карьеры имеются в Бакале (бурые железняки), Сатке (магнезиты), Межозерном (медная руда), Верхнем Уфалее (никель), Магнитогорске и Малом Куйбасе (железо).
Очень часто карьеры располагаются в городской черте, на окраинах поселков, что серьезным образом сказывается на их экологии. Много мелких карьеров (несколько сотен) находится в сельской местности. Практически каждое крупное сельское предприятие имеет свой карьер площадью 1—10 га, где добываются щебень, песок, глина, известняк для местных нужд. Обычно добыча ведется без соблюдения каких-то экологических норм.
Подземные горные выработки—шахты (шахтные поля) также широко распространены в области. В большинстве из них добыча полезных ископаемых сегодня уже не ведется, они выработаны. Часть шахт затоплена водой, часть заложена спущенной в них пустой породой. Площадь отработанных шахтных полей только в Челябинском буроугольном бассейне составляет сотни квадратных километров.
Глубина современных шахт (Копейск, Пласт, Межевой Лог) достигает 700—800 м. Отдельные шахты Карабаша имеют глубину 1,4 км. Таким образом, вертикальная амплитуда изменений природной среды в наше время, с учетом высоты отвалов, терриконов на территории Южного Урала достигает 1100—1600 м.
Россыпные месторождения золота в речных песках разрабатываются в последние десятилетия с помощью драг — крупных промывальных машин, способных брать рыхлую породу с глубин до 50 м. На мелких россыпях добыча ведется гидравлическим способом. Породы, содержащие золото, размываются мощными струями воды. Результатом такой добычи становится «рукотворная пустыня» со смытым почвенным слоем и полным отсутствием растительности. Такие пейзажи вы встретите в Миасской долине, к югу от Пласта. Масштабы добычи минерального сырья увеличиваются ежегодно.
Это связано не только с ростом потребления тех или иных минералов, пород, но и с уменьшением содержания в них полезных компонентов. Если раньше на Урале, в Челябинской области отрабатывались полиметаллические руды с содержанием полезных элементов 4—12%, то теперь разрабатываются бедные руды, где содержание ценных элементов едва достигает 1%. Для того, чтобы получить из руды тонну меди, цинка, железа, необходимо добыть из недр гораздо больше породы, чем в прошлом. В середине XVIII столетия суммарная добыча минерального сырья в год составляла в крае 5—10 тыс. тонн. В конце XX столетия горные предприятия области перерабатывают ежегодно 75—80 млн тонн горной массы.
Любой способ добычи полезных ископаемых значительно влияет на природную среду. Особое влияние испытывает верхняя часть литосферы. При любом способе добычи происходит значительная выемка пород и их перемещение. Первичный рельеф заменяется техногенным. В горной местности это приводит к перераспределению приземных потоков воздуха. Нарушается цельность определенного объема пород, увеличивается их трещиноватость, появляются крупные полости, пустоты. Большая масса пород перемещается в отвалы, высота которых достигает 100 м и более. Нередко отвалы располагаются на плодородных землях. Создание отвалов обусловлено тем, что объемы рудных полезных ископаемых по отношению к вмещающим их породам невелики. Для железа и алюминия это 15—30%, для полиметаллов — около 1—3%, для редких металлов — менее 1%.
Откачка воды из карьеров и шахт создает обширные депрессионные воронки, зоны снижения уровня водоносных горизонтов. При карьерной добыче диаметры этих воронок достигают 10—15 км, площади — 200—300 кв. км.
Проходка шахтных стволов приводит также к соединению и перераспределению вод между ранее разобщенными водоносными горизонтами, прорывам мощных потоков воды в туннели, забои шахт, что значительно затрудняет добычу.
Истощение фунтовых вод в районе горных выработок и осушение поверхностных горизонтов сильно влияют на состояние почв, растительного покрова, величину поверхностного стока, обуславливают общее изменение ландшафта.
Создание крупных карьеров и шахтных полей сопровождается активизацией различных инженерно-геологических и физико-химических процессов:
— возникают деформации бортов карьера, оползни, оплывины;
— происходит оседание земной поверхности над отработанными шахтными полями. В скальных породах оно может достигать десятков миллиметров, в некрепких осадочных породах — десятков сантиметров и даже метров;
— на соседних с горными выработками площадях усиливаются процессы эрозии почв, оврагообразования;
— в выработках и отвалах активизируются во много раз процессы выветривания, идет интенсивное окисление рудных минералов и их выщелачивание, во много раз быстрее, чем в природе, идет миграция химических элементов;
— в радиусе нескольких сот метров, а иногда и километров, происходит загрязнение почв тяжелыми металлами при транспортировке, ветровом и водном разносе, почвы также загрязняются нефтепродуктами, строительным и промышленным мусором. В конечном счете, вокруг крупных горных выработок создается пустошь, на которой растительность не выживает. Например, разработка магнезитов в Сатке привела к гибели сосновых лесов в радиусе до 40 км. Пыль, содержащая магний, попала в почву и изменила щелочно-кислотный баланс. Почвы из кислых превратились в слабощелочные. Кроме того, карьерная пыль как бы зацементировала хвою, листья растений, что вызвало их оскудение, увеличение мертвопокровных пространств. В конечном итоге, леса погибли.

Дата добавления: 2015-04-23 ; Просмотров: 4917 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

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

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