Виды карьеров по добыче полезных ископаемых

При использовании таких понятий как «шахта», «рудник» и «прииск», обычно не возникает затруднений в определении принадлежности объекта к добыче вида природных ископаемых. А что такое карьер? Это также искусственный промышленный объект или все-таки природное углубление?

Карьер – это искусственно образованная выемка в поверхности земной коры для добычи залегающего слоя природных ископаемых методом открытой выборки. Как правило, имеет воронкообразную форму, сужающуюся книзу. Территория ограничена образованными плоскостями. На начальной стадии разработки происходит снятие верхнего слоя грунта и перемещение его за пределы зоны добычи.

Понятие «карьер» возникло от заимствованного из французского языка слова carriere, которое использовалось для обозначения мест добывания и обработки природного камня. Может также применятся для выделения специализации предприятия, деятельность которого связана с добычей природных ископаемых открытым способом.

Выработку закрытым способом без снятия верхнего слоя принято называть шахтой. При открытой добыче угля пользуются термином разрез. При разработке ископаемых для извлечения руд металлов и кристаллов чаще встречается понятие рудник (прииск).

Для всех случаев можно сказать, что карьер – это открытая разработка для промышленной выборки породы, залегающей на глубине. В зависимости от месторождения это может быть песок, глина, гравий, известняк. Добыча горючих ископаемых производится в торфяных, сланцевых, угольных карьерах. Для химической промышленности производят выборки для извлечения из недр планеты фосфитов, апатитов, серы, мышьяка и прочих солей. Из нерудных материалов можно выделить карьеры по добыче алебастра, талька, слюды.

Металлы добывают из руды. Добыча ее чаще всего также производится карьерным методом. Так добывают сырье для производства черных металлов (железо, марганец, хром) и цветных (медь, цинк, олово). По такому же принципу происходит выборка руд благородных, радиоактивных и редкоземельных металлов. Рядом с такими месторождениями обычно строится горно-обогатительный комбинат.

Метод вскрытия зависит от характера месторождения. Обычно используют вертикальную траншею, направленную внутрь выработки. Особенность карьеров в том, что материал идет на изготовление облицовочного камня и блоков. Основная задача заключается в максимальной сохранности монолита извлекаемых блоков.

Гранит обладает свойством раскалываться по плоскости залегания породы. Эту особенность используют при добыче клиновым способом. Применяют несколько технологических приемов. Самый простой – бурение скважины с последующей закладкой взрывчатки. Во время подрыва порода вскрывается. Крупные куски идут на порезку плит. Недостаток метода в большом количестве отхода, который идет на щебень. В крупных частях повышается вероятность возникновения микротрещин, которые проявятся в процессе обработки. Более щадящий метод – закачивание сжатого воздуха в буровую скважину, что приводит к растрескиванию пласта.

Гранитные карьеры на стадии подготовки при разработке месторождения обходятся дешевле, чем мраморные. Но в процессе выработки из-за сложной технологии себестоимость продукции возрастает. Самые лучшие результаты по качеству продукции дает резка пласта породы сразу на блоки. Но именно такой вариант наиболее затратный.

Интенсивное строительство требует много бетона. Песок – незаменимый компонент в его составе. Наличие залежей этого материала на небольшой глубине в непосредственной близости от черты города положительно сказывается на себестоимости строительства. При оценке месторождения берется во внимание химический состав (содержание SiO₂), наличие примесей, огнеупорность, структура породы, ее физико-механические свойства.

Небольшая глубина залегания делает возможным вскрытие месторождения колесной техникой: скреперами, бульдозерами. Выборка осуществляется драглайнами, многоковшовыми экскаваторами, а транспортировка – автомобильным транспортом. Песчаный карьер – это сравнительно неглубокая выработка (до 15 м). Особенность в том, что материал сыпучий. Обеспечить стабильность фронтальных отвалов не получается из-за опасности обвалов. Другая особенность – вероятность подтопления грунтовыми водами, что предполагает их отвод или использование «мокрой» технологии добычи.

источник

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

Классификация карьеров

КАРЬЕРЫ НЕРУДНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Для строительства автомобильных дорог требуется большое количество каменных материалов: щебня, гравия, песка и пр. Так для строительства 1 км городской магистрали районного значения требуется не менее 3-4 тыс.м 3 различных каменных материалов. Общие затраты на каменные материалы могут достигать от 40 до 50 % сметной стоимости строительства.

Являясь собственностью государства, все полезные ископаемые находятся под учетом и наблюдением Всероссийского геологического фонда Министерства геологии и охраны недр. Разведанные запасы подлежат утверждению Государственной или территориальной комиссией по запасам при Совете Министров РФ.

Проектирование и разработка песчаных, гравийных и каменных карьеров, используемых строительными организациями может производиться без учета и утверждения вышеупомянутыми комиссиями, если объем капиталовложений в ценах менее 100 руб. (без учета стоимости строительства объектов транспортного и силового хозяйства).

В этом случае можно ограничиться подсчетом запасов и утверждением их геологическими органами соответствующих министерств и ведомств.

Разработка месторождения допускается только после оформления горного отвода Госгортехнадзором. Получив разрешительное свидетельство на право эксплуатации месторождения, необходимо кроме того оформить отвод земель в райисполкоме депутатов трудящихся.

При утверждении запасы месторождения могут быть отнесены к одной из трех категорий – А, В или С – в зависимости от степени и детальности изученности месторождения.

Карьером называют открытую горную выработку с рядом устройств и приспособлений для добычи полезного ископаемого. Согласно этим условиям месторождения классифицируются следующим образом.

— месторождения не требующие предварительного рыхления (песчаные гравийно-песочные, гравийные);

— месторождения, подвергаемые предварительному рыхлению (песчаник, известняк, гранит и пр.).

По характеру залегания полезного ископаемого:

— холмистые (полезное ископаемое находится выше основных откатных путей и разрабатываемая порода транспортируется к местам переработки вниз под уклон);

— глубинные (полезное ископаемое находится ниже дневной поверхности);

— обводненные (полезное ископаемое залегает под водой);

По углу падения горных пород:

По мощности залегания полезных ископаемых: разрабатываемые одним или несколькими уступами.

Карьеры классифицируются по следующим основным признакам.

По виду разрабатываемого полезного ископаемого:

— валунные (т.е.ископаемое встречается в виде отдельных обломков размером до 8-10 м);

— средние (150-170 тыс.м 3 /год);

— крупные (330-350 тыс.м 3 /год);

— мощные (свыше 350 тыс.м 3 /год).

В комплекс добычи горных пород и переработки их в дорожно-строительные материалы входят:

— вскрышные работы – съем толщи наносов, прикрывающих полезное ископаемое (включая транспортировку вскрыши и укладку в отвал);

— добыча – отделение горных пород от массива и погрузка их в транспортные средства;

— транспортировка материалов внутри карьера и в цехах переработки;

— изготовление из горной породы продукции заданного размера и качества (дробление, сортировка, очистка).

Одним из условий, обеспечивающих выбор рациональных методов и средств для разработки карьеров является получение в результате изысканий полной документации, освещающей характер, форму и мощность месторождения.

В зависимости от целей, работы по изысканиям месторождений можно разделить на три стадии.

Поиск – это сбор предварительных сведений о расположении месторождений, его мощности, горно-технических условий разработки. Они проводятся по подробным геологическим картам, опросом местных жителей, рекогносцировкой на местности по старым выработкам и естественным обнажениям. В результате проведения поисковых работ определяются запасы полезных ископаемых по категории «С».

Предварительная разведка. Целью данных изысканий является определение запасов месторождения по категории «В». Их проведение связано с заложением шурфов и скважин по относительно редкой сетке (100х100 м и более).

Детальная (окончательная) разведка. В результате этой разведки обосновываются запасы месторождения полезных ископаемых по категории «А». В результате детальных исследований устанавливают:

— точные контуры полезного ископаемого по площади и глубине;

— контуры и мощность вскрыши;

— условия залегания горных пород;

— вид и качества горной породы;

— гидрологические и гидрогеологические условия;

— экономическое обоснование строительства добывающих и перерабатывающих предприятий;

— наличие подъездных путей и энергоресурсы.

Одним из основных результатов разведочных работ является определение геологических и промышленных запасов месторождения.

Геологические запасы – общие (полные) запасы месторождения.

Промышленные – часть геологических запасов, разработка которых технически возможна и экономически целесообразна.

Объем запасов полезного ископаемого по оконтуренной площади подсчитывают следующим образом.

При разработке небольших карьеров объем полезного ископаемого подсчитывают по средней толщине ископаемого:

где h_ср– средняя толщина полезного ископаемого по площади S м 2 .

.

Если мощность полезного ископаемого между скважинами сильно изменяется, то изложенный выше способ дает заметные ошибки.

В таких случаях расчет ведут способом треугольников или многоугольников по разведочным скважинам, так, чтобы между скважинами не было больших колебаний мощности полезного ископаемого. Тогда объем полезного ископаемого в каждой призме будет равен

где S’_i ·– средняя площадь сечения призмы, м 2 . h_ср– средняя высота призмы с m вершинами.

Тогда объем ископаемого по всей площади будет равен

V = ,

где т – число призм на оконтуренной площадке S.

Кроме того, запасы месторождения можно подсчитать по геологическим разрезам. Объем полезного ископаемого между двумя параллельными разрезами определяется

; V = .

На основе изысканий на первой стадии разрабатывают проектное задание; на второй – технический проект, рабочие чертежи и план горных работ карьера на весь срок эксплуатации. Для временных (притрассовых) карьеров техническую документацию разрабатывают на одной стадии.

Для каждого месторождения устанавливают технико-экономическую целесообразность организации карьера в данном месте.

— возможности получения горного и земельного отвода для организации карьера;

— стоимости и длительности периода подготовительных работ;

— качества полезных ископаемых;

— объема полезного ископаемого;

— наличия подъездных путей, возможности снабжения карьера водой, воздухом, паром и пр.;

— коэффициента вскрыши и пустых пород (К_в и К_п).

V_в – объем вскрыши; V_n – объем пустых пород.

Основным экономическим критерием всего комплекса является приведенная себестоимость продукции

где С – себестоимость продукции, руб./м 3 ; К – удельные капиталовложения на 1 м 3 продукции; Е – нормативный коэффициент экономической эффективности капиталовложений (Е = I/Т)/

Иногда трудно решить, разрабатывать ли притрассовое месторождение или более целесообразно получать более качественный щебень из промышленного карьера, расположенного дальше от трассы дороги.

В этом случае необходимо учесть, что качество материалов из промышленных карьеров всегда выше, чем в притрассовых, а следовательно и эффективность применения более качественных материалов в конструктивных слоях дорожных одежд будет выше.

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 877 ; Нарушение авторских прав? ;

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

источник

Добыча полезных ископаемых в горнорудной отрасли осуществляется путем разработки карьеров. Уголь и некоторые металлические руды добываются путем организации шахт (или карьеров закрытого типа). В остальных случаях на месторождениях организуются горные выработки открытого типа – представляющие собой крупные, сужающиеся книзу углубления со «ступенчатыми» уступами, достигающими до 10-12 километров в длину и до 800-900 метров в ширину и глубину.

Ко второму виду относятся базальтовые, гранитные, габбро диабаз карьеры и прочие варианты каменоломен, поставляющие на рынок натуральный строительный камень.

• снятие поверхностного слоя почвы;
• поочередная организация горизонтов-уступов, необходимых для установки оборудования и перемещения транспорта (с откосами от 20° до 75° — в зависимости от особенностей добывающей технологии и характеристик породы);
• постепенное расширение карьерной выработки, связанное с выемкой камня и, как следствие, смещения горизонтов в стороны от центра.

Любые карьеры, специализирующиеся на добыче твердых горных пород, используют сразу несколько технологий их добычи. Для получения стройматериалов мелкой фракционности применяется метод «быстрого» и/или «медленного» взрыва. Повреждение внутренней структуры блоков при этом не принципиально – поскольку гранитный щебень, а также бутовый камень и отчасти брусчатка вполне могут производиться и из небольших глыб неправильной формы. Именно поэтому стоимость брусчатки в основном зависит от способа ее последующей обработки – с минимальной ценой на колотую, и максимальной на пиленую.

Сырье для продукции более высокого передела (таких, как высококачественные блоки, слэбы, гранит плита и пр.) требует применения уже иных технологий и механизмов. Основными из них являются баровые и алмазно-канатные машины – мощные, эффективные, мобильные и высокоэкономичные.

1. Баровые машины

Техника этого вида впервые появилась в каменных карьерах около 50 лет назад (с тех пор многократно совершенствуясь). Свое название механизмы получили от единицы измерения давления («бар»), поскольку их рабочий инструмент – твердосплавные пилы – способны резать породу с прочностью на сжатие до 155-165 МПа. Это допускает их эффективное применение при выпиливании блоков относительно мягких минералов, а также наиболее крупнозернистого порфировидного гранита и оригинального габбро. При этом характер распила может быть практически любым – и тыловым, и поперечным, и вертикальным продольным, и горизонтальным подрезным. К сожалению, сверхтвердые породы (мелкозернистый гранит, габбро диабаз, кварц, нефрит и т.д.) подобным путем получить невозможно – и для их высококачественной выемки приходится применять алмазно-канатный способ.

1. Алмазно-канатные машины

Камнерезные механизмы этой техники представляют собой приводные шкивы с конечными фрезами с напылением из промышленных алмазов. При диаметре около 80 см «канаты» позволяют осуществлять прорез в твердой породе длиной до 10 метров – чего вполне достаточно для получения самых высококачественных блоков и слэбов.

В дальнейшем блоки сортируются и идут либо на измельчение и сортировку камня по фракциям, либо на последующую нарезку и обработку. Первый метод обычно осуществляется прямо на месте – в связи с чем, щебень габбро либо гранита купить можно непосредственно на карьерных выработках. Остальные виды продукции (слэбы, плиты облицовочные, тротуарная плитка, бордюрный камень и прочие стройматериалы и изделия различных форм и текстур) создаются уже на камнеобрабатывающих заводах и предприятиях.

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

Карьер ( разрез )— совокупность выемок в земной коре, образованных при добыче полезного ископаемого открытым способом; горное предприятие по добыче полезных ископаемых открытым способом.
В широком смысле карьер – это громадная вырытая в земной поверхности скважина. Карьеры образуются, когда из земли огромными или раздробленными кусками вынимают породу, и бывают они разными.

Принцип открытой разработки заключается в том, что расположенные сверху более мощные слои пустых пород, покрывающих полезное ископаемое, в пределах горного отвода разделяется на горизонтальные слои, которые вынимают последовательно в направлении сверху вниз с опережением нижних слоев верхними . Высота уступа зависит от прочности пород и применяемой техники, и колеблется от нескольких метров до нескольких десятков метров.

Дно карьера

Дно карьера

Дном карьера является площадка нижнего уступа карьера (что называется также подошвой карьера). В условиях разработки крутых и наклонных тел полезных ископаемых минимальные размеры дна карьера определяются с учетом условий безопасного вынимания и нагрузки горных пород из последнего уступа: по ширине — не меньше 20 м, по длине — не меньше 50-100 м.

В условиях разработки морфологически сложных залежей значительного протягивания дно карьера может иметь ступенчатую форму.

Глубина карьера

Глубина карьера

Глубина карьера — это расстояние по вертикали между уровнем земной поверхности и дном карьера, или расстояние от верхнего контура карьера к нижнему. Различают проектную, конечную и предельную глубину карьера.

Карьер представляет собой систему уступов (как правило, верхние — породные или вскрышные, нижние — добычные), которые постоянно подвигаются, обеспечивая выемку горной массы в контурах карьерного поля.

Взрыв на карьере

Одним из способов добычи каменной породы в карьере является взрыв. Для взрыва бурят скважины заданной глубины, с помощью буровой машины. Диаметр скважин может быть разный, в зависимости от состава камня . Сетка скважин (расстояние между скважинами) тоже может быть разной . Скважины бурят как правило заранее и потом закрывают их мешками, чтобы не попала вода или мелкие камни до начала работы. Раскладывают компоненты: мешок со взрывчаткой и детонатор. Затем подсоединяют детонаторы и опускают вниз. Кабель привязывают, чтобы «не ушел» вниз.

Заряжают скважину взрывчатым веществом . По ходу работ меряют уровень взрывчатого вещества в скважине.

После заряда, в скважине выполняется забойка (пробка) из породы, которая осталось после бурения скважины.
Забойка нужна для запирания продуктов взрыва, чтобы не «вылетело» вверх из скважины, и чтобы взрыв пошел по кратчайшему пути не вверх, а в бок.

Заканчивают работу, соединяют провода в гирлянду. Проверяют контур на отсутствие обрывов.

Подается предупредительный сигнал перед взрывом. Всю технику с карьера убирают на безопасное расстояние от точки взрыва, люди прячутся в укрытии, и происходит взрыв. После взрыва подается сигнал об окончании взрывных работ.

Виды карьеров

Карьер

Продукция карьеров

На гранитных карьерах добывают и производят щебень гранитный, отсев гранитный, бутовый камень.

На кварцитовых карьерах: щебень кварцитовый, отсев кварцитовый .

На песочных карьерах: песок строительный, песок овражный, песок карьерный.

На известняковых карьерах: щебень известняковый, мука известняковая, гипсовый щебень.

На андезитовых карьерах: щебень андезитовый, камень бутовый, камень бутовый тонкоколотый.

На мраморном карьере: мраморная крошка, мраморный песок, мраморная мука , камень бутовый.

На блочных карьерах: блоки гранитные, плиты гранитные, блоки габбро, брусчатка .

На перлитовых карьерах: щебень перлитовый, песок, камень перлитовый, перлит вспученный .

На цеолитовых карьерах: щебень цеолитовый, цеолит природный дробленый.

источник

Продолжаю выкладывать лекции по горному делу

Возможно, это будет интересно читателям Блога о камне
Сегодня пост посвящен вводной лекции по горным карьерам.

Карьер – горное предприятие, осуществляющее добычу полезного ископаемого открытым способом (открытыми горными работами).

Карьер – выемка в земной коре, ограниченная искусственно созданной поверхностью, являющаяся результатом работ по добыче полезного ископаемого открытым способом.
В практике открытой разработки угольных и россыпных месторождений термин карьер принято заменять соответственно терминами разрез и прииск.
Вскрыша – выемка пород, покрывающих полезное ископаемое, для обеспечения к нему полного доступа. Вскрыша осуществляется горизонтальными или слабонаклонными слоями, при этом боковая поверхность карьера приобретает уступную форму. для вскрыши чаще всего применяются экскаваторный или гидравлический способы.
Уступ – часть боковой поверхности карьера, имеющая форму ступени.

Рисунок 1 – основные элементы уступа:

1 – верхняя площадка уступа.
2 – нижняя площадка уступа.
3 – откос уступа.
4 – верхняя бровка уступа.
5 – нижняя бровка уступа.
6 – забой уступа.
h – высота уступа.
& — угол откоса уступа.

Рабочая площадка уступа – площадка уступа, на которой размещается основное оборудование для его отработки Ширина рабочей площадки уступа превышает его высоту в 2 –4 раза.
Берма – площадка, на которой работа не производится. Различают предохранительные и транспортные (соединительные) бермы.
Откос уступа — наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства.
Угол откоса – угол, образуемый плоскостью уступа и горизонтальной плоскостью.
Забой уступа – часть уступа, служащая объектом воздействия горного оборудования.

Особенности открытого способа:

необходимость удаления из карьера значительных объемов вкрышных пород, затраты на разработку которых составляют основную часть общих затрат на добычу полезного ископаемого;
необходимость соблюдения определенного порядка отработки слоев – выемку нижних слоев можно начинать только после отработки (выемки) вышележащих слоев;
неограниченная возможность использования крупногабаритного высокопроизводитель-ного специального горного оборудования, обеспечивающего комплексную механизацию и автоматизацию всех производственных процессов.

Преимущества открытого способа:

возможность обеспечения высокого уровня автоматизации и механизации горных работ;
высокая производительность труда;
низкая себестоимость полезного ископаемого;
более безопасные условия труда;
более полное извлечение полезного ископаемого;
меньшие капитальные затраты.

Недостатки открытого способа:

зависимость некоторых параметров технологии от климатических условий;
значительный экологический ущерб при ведении горных работ.
Основные показатели открытых горных работ:
годовая производительность карьера по полезному ископаемому и вскрыше;
коэффициент вскрыши;
месячная производительность труда рабочего по полезному ископаемому;
затраты на 1 м3 вскрыши;
производственная и полная себестоимость полезного ископаемого;
капитальные затраты на 1т (1 м3) полезного ископаемого;
годовая прибыль и рентабельность карьера.

Для сравнения различных вариантов проектирования карьера используются приведенные затраты

[ad#blok_ssilok]
Зп=(С+Ен К)Q, руб
где С – себестоимость 1 т полезного ископаемого, руб/т;
Ен – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений = 0,1 – 0,2;
к – капитальные затраты на 1 т полезного ископаемого, руб;
Q – годовой объем добычи полезного ископаемого, т.

Коэффициент вскрыши определяется отношением объемного или весового количества вскрыши к количеству добытого или подлежащего добыче полезного ископаемого. В зависимости от размерности коэффициент вскрыши называется весовым (т/т), объемным (м3/м3) и смешанным (вскрыша/полезное ископаемое м3/т).
Различают средний, текущий, контурный, граничный и плановый коэффициенты вскры-ши.
Средний коэффициент Кср определяется отношением объема Vв вскрыши к объему Vи полезного ископаемого в конечных контурах карьера

Текущий коэффициент вскрыши Кт определяется отношением объема Vв.т вскрыши, пе-ремещенного из карьера или в пределах его границ за определенный промежуток времени (год, квартал, месяц) к объему Vи.т полезного ископаемого, добытого за тот же про-межуток времени
Кт = Vв.т/ Vи.т
Контурный коэффициент вскрыши Кк определяется отношением объема вскрыши к объ-ему полезного ископаемого, извлекаемому при изменении конечных контуров карьера.
Граничный коэффициент вскрыши Кгр характеризует удельный максимальный объем перемещаемых пород, при котором затраты на добычу единицы полезного ископаемого открытым способом не превышают аналогичных затрат Сп при подземном способе, т.е.

Значения коэффициентов вскрыши являются важными показателями открытых горных работ. Они служат для определения экономически целесообразных границ открытых горных работ и глубины карьеров при разработке наклонных и крутых залежей, зале-гающих на значительной глубине, а также для планирования и регулирования производ-ства карьера и себестоимости добываемого угля.

Карьерное поле – месторождение или его часть, предназначенная для отработки одним карьером. Под этим термином следует понимать геометрическое тело сложной конфигу-рации, заключенное в конечных контурах карьера.
Борт карьера – боковая поверхность, ограничивающая карьер.
Подошва карьера – поверхность, ограничивающая карьер снизу.
Верхний и нижний контуры карьера – линии пересечения борта карьера соответственно с дневной поверхностью и подошвой.
Угол откоса борта карьера – угол, образуемый бортом карьера и горизонтальной плоско-стью, проходящей через его подошву.
Рабочий борт карьера – борт, на котором в настоящий момент ведутся горные работы.
Глубина карьера – усредненное расстояние между подошвой и усредненной отметкой дневной поверхности.
Конечные контуры карьера – контуры, соответствующие моменту окончания открытых горных работ. Им соответствуют конечная глубина карьера и конечные размеры в плане. Конечный контур на дневной поверхности называется также технической границей карьера.

К главным параметрам карьера относятся объем горной массы в контурах, конечная глубина, размеры по подошве, углы откосов бортов, запасы полезного ископаемого в конту-рах и размеры на уровне дневной поверхности.
Объем Vг.м горой массы в контурах карьера, характеризующий масштаб горных работ. срок существования и производительность карьера можно определить по формуле чл.-кор. АН СССР В.В. Ржевского:

и решив квадратное уравнение относительно Hк получим формулу для определения промежуточной глубины карьера, при которой текущий коэффициент вскрыши будет равен граничному коэффициенту

Аналитические методы расчета конечной глубины карьеров являются достаточно при-ближенными, так как они не могут учесть всех горно-геологических, топографических и других особенностей месторождения. Для более точного решения этой задачи применя-ются другие методы – графические, графо-аналитические и метод вариантов. Технико-экономические расчеты показывают, что ряд месторождений страны целесообразно разрабатывать до глубины 700 – 800 м.
Балансовые запасы – запасы, отвечающие требованиям кондиций, разработка которых экономически целесообразна при современном уровне развития техники и технологии.
Забалансовые запасы – запасы, разработка которых экономически нецелесообразна при современном уровне развития техники и технологии.
Промышленные запасы – часть балансовых запасов, подлежащая извлечению из недр.
Проектные потери – часть балансовых запасов, проектируемая к безвозвратному оставлению в недрах. На карьерах потери составляют 3 – 10 %.

Зависимость открытых горных работ от природных факторов

Обоснование экономической целесообразности использования открытого способа горных работ и выбор их технологии и механизации зависит от:
рельефа топографической поверхности месторождения;
положения залежи относительно поверхности;
угла падения, мощности и формы залежи;
климатических и гидрогеологических условий.
Рельеф поверхности может представлять равнину, склон, возвышенность, холмистую поверхность, водную поверхность.
В зависимости от положения залежи относительно поверхности она может быть:
поверхностной – мощность покрывающих пород 25 –30 м;
глубинной — мощность покрывающих пород более 30 м;
высотной – выше господствующего уровня топографической поверхности;
глубинно-высотной.

По углу падения различают следующие залежи:
горизонтальные;
пологие – угол падения 0 – 12о;
наклонные — угол падения 13 – 30о;
крутые – угол падения более30о.
По мощности различают залежи:
пологие по вертикальной мощности
весьма малой мощности – 3-5 м;
малой мощности – 6 –20 м;
средней мощности – 20-40 м;
мощные более 40 м.
наклонные и крутые – по горизонтальной мощности
весьма малой – 15 –20 м;
малой – 25-75 м;
средней – 75 – 100 м;
большой мощности более 100 м.

По строению различают простые, сложные и рассредоточенные залежи.

Простые залежи имеют однородное строение.
Сложные залежи содержат прослойки пустых пород и некондиционного полезного ископаемого.
Рассредоточенные залежи содержат прослойки полезного ископаемого в виде тел, распределенных в массиве вмещающих пород.

Кстати, посмотрите фотоотчем архитектора, который побывал на самом крупном подземном Мраморном карьере

Хотите узнать больше и получать новый статьи прямо на свое e-mail, тогда подпишитесь на обновления

источник

Горные выработки, предназначенные для добычи полезных ископаемых открытым способом, с поверхности грунта и постепенным углублением по площади в процессе работы, называются карьерами. Таким образом извлекаются полезные ископаемые из рудных, нерудных, а также россыпных месторождений. В случаях, когда речь идёт об освоении россыпных и угольных пластов, карьеры называются разрезами. Структура карьера обычно имеет ступенчатую форму, при этом верхние слои состоят в основном из вскрышной породы, а на нижних осуществляется добыча.

Бингем-Каньон, штат Юта, США

Размеры карьеров по вертикали обычно определяются, исходя из рентабельности производственных процессов, растущих пропорционально глубине работ. Целесообразность увеличения глубины карьера теряется после достижения отметки в пределах от десятков до полутысячи метров, в зависимости от конкретных геологических и технических условий. Тем не менее, есть и рекордно глубокие разрезы — например, Бингем-Каньон (Юта, США) — более километра.

Открытые горные работы человек вёл ещё в глубокой древности. Появление первых примитивных горнопроходческих инструментов датируется 6-м тысячелетием до нашей эры. Таким способом извлекались полиметаллические руды с целью получения бронзы в 4-м тысячелетии до нашей эры в Северной Эфиопии, на Кавказе, Синайском полуострове и в Индии. Железо начали добывать в карьерах со 2-го тысячелетия до нашей эры в Южной Европе и ближневосточных странах.

Первые большие карьеры появились во время строительства пирамид в Древнем Египте, в античный период на открытой местности добывался мрамор. В средние века центрами открытой добычи цветных металлов являлись территории современных Испании, Италии и российского Урала. Разработка россыпных месторождений карьерным способом набрала популярность на Урале и в Сибири с 18-го века. Только с появлением полноценной карьерной техники и налаживания основных процессов производства — выемки, погрузки, транспортировки и образования отвалов — наметился значительный прогресс в отрасли.

Бакальский рудник, Челябинская область (Южный Урал), начало ХХ века

Уже в конце 19-го века на карьерах стали использоваться экскаваторы. Открытая разработка месторождения начала бурно развиваться в начале двадцатого века, особенно в США и Германии. Тем не менее, в России преобладал ручной труд (к примеру — использование в роли транспорта примитивных средств — тачек), работы были лишь частично механизированы. Первые крупные карьеры для добычи угля, цветных и чёрных металлов, были обустроены в СССР с 1928 по 1941 годы.

Электровоз IVКП1 с думпкаром ВС-50 на разгрузке, разрез «Коркинский», 1959 год

Во время Второй мировой войны объёмы добычи в советском государстве значительно выросли. В послевоенную эпоху началась механизация добычи, переход на унифицированную и более мощную технику. Совершенствовались и методики проведения взрывных работ. От средневекового пороха горняки в 20-х годах перешли к аммоналу, в 30-х — к динамону, в военное время использовался оксиликвит, после — игданит. В послевоенный период восстановления экономики расширились масштабы механизации процессов на карьерах, было унифицировано экскаваторное и транспортное оборудование.

Благодаря открытой разработке месторождений удовлетворяется 65% от объёма мирового потребления сырья как рудного, так и нерудного происхождения, а также 35% топлива твёрдого типа. Около 90% бурых и 20–30% каменных углей также извлекаются в разрезах, 75% железных руд и порядка 80% руд цветных металлов, 90% других ископаемых и строительных материалов добываются в карьерах. В России до 93% руд как чёрных, так и цветных металлов, 66% угля и практически 100% строительных материалов получают в карьерах. Наиболее широко распространена карьерная добыча в таких странах, как США, Китай, Австралия, Канада, ряд государств Европы.

Высокая степень популярности открытой добычи заключается прежде всего в её экономической эффективности. В сравнении с шахтным способом добычи, извлечение полезных ископаемых в карьерах в три раза дешевле для угольных и в два раза — для рудных месторождений. Разработка месторождений карьерным способом не требует обустройства шахт или прокладывания тоннелей. При этом производительность труда в карьерах выше в два–три раза, а объём потерь полезных ископаемых в пять раз меньше.

Добыча угля открытым способом в Хантер-Вэлли, Австралия

С задействованием мощного оборудования, как горного, так и транспортного, при высокой степени автоматизации и применения современных информационных технологий возможно рентабельное освоение залежей с низким содержанием металлов в руде. Нормальное соотношение объёма извлекаемой руды (вскрыши) к одному кубометру полезных ископаемых составляет от 4 до 25 кубометров. При превышении последнего значения, называемого коэффициентом вскрыши, карьер становится нерентабельным.

Существуют разные виды открытой разработки месторождений в зависимости от ряда её параметров и применяемых технологий. Тем не менее, разным типам освоения залежей в карьерах присуща идентичная общая схема работ. Слои пустых пород разделяются на уступы, которые снимаются сверху вниз, при этом верхние слои опережают нижние. Выработанное пространство увеличивается по мере перемещения рабочих уступов. В целом технологические процессы предусматривают отделение горных пород от полезных ископаемых, погрузку и вывоз горной массы, размещение пустой породы в отвалах. Давайте рассмотрим этапы открытой разработки месторождении более подробно.

Пронедра писали ранее, что освоению месторождения всегда предшествует геологоразведка. В этом плане карьерная добыча — не исключение. Уже после утверждения и запуска проекта проводятся подготовительные работы. Они включают первичную подготовку поверхности, в том числе рубку и корчевание леса, обводнение или осушение местности, строительство складских, административных и производственных объектов, коммуникаций, водопроводных и канализационных сетей. Трудоёмкость процесса повышается, если местность является сложной в топографическом аспекте, или же освоение участка производится в условиях сурового климата, высокой степени обводнённости.

После подготовки осуществляются горно-капитальные работы и вскрытие месторождения. На данном этапе обустраиваются структурные компоненты карьера — внутренние и внешние траншеи, монтируется горное, технологическое и транспортное оборудование. Вскрышные работы — отделение породы, мешающей извлечь полезные ископаемые, путём механического рыхления или с применением взрывчатки. Особенностью работы с вскрышными породами является постоянное перемещение забоев и пунктов разгрузки на отвалах. Добычные работы, как это понятно из их названия, включают выемку полезных ископаемых, их транспортировку и отгрузку на склады или на обогатительные комбинаты.

Взврывные работы в угольном разрезе

В связи с вышесказанным, становится очевидно, что разработка карьера связана с перемещением большого количества грунтов и пород, нарушением естественного ландшафта и вмешательством в естественный баланс местной экосистемы. По мнению экспертов в области экологии, карьер несёт лишь негативные последствия для окружающей среды, поскольку при его обустройстве повреждается почвенный покров и уничтожаются лесные массивы, изменяется картина движения подземных вод. Непосредственно работа техники в карьере приводит к выбросу большого количества пыли, оседающей в лесах поблизости.

В связи с тяжёлыми последствиями разработки карьеров для живой природы после окончания эксплуатации месторождений на отвалы пустой породы в обязательном порядке наносится почвенный слой, а выработанное пространство облагораживается. Карьеры, отработавшие свой срок, затапливаются или рекультивируются. Если же карьер просто брошен, то он постепенно осыпается и покрывается растительностью. Во многих странах мира владельцы горнодобывающих предприятий обязаны восстановить состояние почвы и высадить растения на месте старого карьера.

Рекультивация угольного разреза

Добыча полезных ископаемых открытым способом ведётся с применением разных подходов и технологий. В связи с этим классификация добычных работ осуществляется в зависимости от основных факторов, которые влияют на выбор того или иного производственного процесса.

В зависимости от положения и формы залежей относительно поверхности земли различают такие методы разработки месторождений, как:

• поверхностный, предусматривающий полное освоение участка и обработку максимального объёма как полезных ископаемых, так и вскрышных пород. При этом последние размещаются в отработанном пространстве карьера;
• глубинный, при котором вскрышные породы извлекаются в нисходящем порядке слоями;
• нагорный — вскрышные породы и полезные ископаемые перемещаются сверху вниз, до более глубинных отметок;
• нагорно-глубинный метод применяется как вариант нагорного при достаточно сложном рельефе;
• метод подводной добычи — при расположении залежи и её кровли под водой.

По критерию положения рабочей зоны, а также перемещения фронта работ:

• сплошной метод — руда добывается в залежах горизонтального или полого-падающего типа, при этом пустая порода размещается как в выработанном пространстве, так и за пределами карьера;
• углубочный метод: освоение крутых и наклонных залежей с размещением вскрыши во внешних отвалах;
• смешанный, включающий в разной степени углубочный и сплошной методы, используется при добыче полезных ископаемых в сложных горных, геологических и топографических условиях.

Соответственно применяемым видам горного и транспортного оборудования:

• цикличная технология — процессы выемки и транспортировки руды проходят с паузами, что связано с особенностями применения конкретной техники;
• циклично-поточная технология — применяются механизмы непрерывного и цикличного действия. При этом выемка породы осуществляется машинами цикличного принципа работы — одноковшовыми экскаваторами, а также погрузчиками, а транспортировка — непрерывно работающими устройствами, в том числе конвейерами и автоматическими сортировочными установками;
• поточная технология предполагает использование по большей части горных и транспортных машин с непрерывным принципом действия, к примеру, гидромеханических устройств, ленточных конвейеров, многоковшовых экскаваторов. Если для цикличной и циклично-поточно технологий характерно автоматизированное управление отдельными процессами, то для поточной задействуются автоматизированные системы управления.

Любой современный карьер представляет собой предприятие с высокой степенью механизации. На месторождениях работают высокопроизводительные машины, предназначенные для выемки, дробления, перевозки и складирования породы и полезных ископаемых. Данные процессы производятся как разными горными машинами, так и комплексными агрегатами, которые выполняют сразу несколько функций.

Выбор конкретных машин зависит от целого ряда условий, в том числе от степени крепости пород, формы пластов полезных ископаемых, геологических условий, рельефа и даже климата. Кроме того, выбор техники обусловливается системой разработки месторождения и режимом проведения горных работ. Не в последнюю очередь свою роль играют капитальные затраты, прибыль и производительность труда.

С целью повышения эффективности освоения месторождений в карьерах внедряется комплексная механизация, условием которой является неразрывность коммуникаций — от точки забоя до пунктов разгрузки руды. Кроме того, машины, задействованные на бурении, выемке и погрузке, отвалах и вспомогательных задачах, при этом должны соответствовать друг другу по показателям производительности и мощности.

Бурение пластов угля перед рыхлением

Рассмотрим применение некоторых машин, на современном этапе развития отрасли. Так, для бурения взрывных скважин используются буровые станки массой до 130 тонн. Основные типы взрывчатки — это аммиачно-селитренные бестротиловые гранулиты и граммониты, а также водонаполненные компоненты для скважин с обводнением. Разрыхление осуществляется рыхлителями с мощностью до 735 кВт. К вскрышным работам привлекаются драглайны и механизированные лопаты с вместимостью ковша порядка полутора сотен кубометров.

Примечательно, что выбор конкретной техники обусловлен в том числе и национальными традициями отрасли. Если в США операторы угольных разрезов отдают предпочтение большим экскаваторам, то для германской школы характерно использование транспортно-отвальных комплексов. В большинстве случаев в качестве техники для выемки и погрузки породы во всём мире используются экскаваторы, прямые мехлопаты и погрузчики шарнирно-сочленённого типа.

Особенностью поточной технологии открытой разработки месторождений является повсеместное использование роторных экскаваторов и самоходных дробилок. Масса последних может достигать 600 тонн. Применение дробильных агрегатов, как мобильных, так и стационарных, размещаемых в разгрузочно-приёмных пунктах, позволяет операторам шире использовать конвейерные системы. Основной же транспортной единицей в карьерах по-прежнему являются самосвалы. Преобладающее количество таких машин имеет грузоподъёмность до 155 тонн, в меньшей степени в открытой разработке месторождений участвуют гиганты (200–300 тонн). Кроме того, активно применяются железнодорожные 360-тонные агрегаты, думпкары с грузоподъёмностью порядка 180 тонн.

Напомним, среди карьерных машин есть настоящие колоссы, мировые рекордсмены по габаритам и мощности среди экскаваторов, погрузчиков и самосвалов. Понятно, что задействование большого количества дорогих и мощных машин, колоссальные объёмы работ предопределяют не только то, что карьерная добыча предельно эффективна, но и то, что она является достаточно затратным процессом.

Роторный комплекс SRs(K)-4000

К примеру, для карьеров глубиной до ста метров с крепкими породами треть себестоимости кубометра вскрыши занимают взрывные и бурильные работы, около 15% — экскавация, ещё 40% — транспортировка. По мере углубления карьера транспортные расходы могут вырасти до 70%. Кроме того, 15% себестоимости — это строительство карьера. Непосредственно при его обустройстве 40% расходов приходятся на горные работы, ещё 30% — на закупку оборудования. В настоящее время срок окупаемости карьеров составляет минимум семь лет. В то же время, большие расходы и трудоёмкость производственного процесса не являются препятствиями для инвесторов, свидетельством чего служат колоссальные объёмы добычи и масштабы освоения месторождений открытым способом во всём мире.

* Новости рассылаются в виде подборок каждую неделю

источник