Материал: Объекты и условия открытой разработки. Отличительные признаки открытых горных работ. Достоинства и недостатки

Введение

Основной особенностью развития мировой горной промышленности на обозримую перспективу остается устойчивая ориентация на открытый способ разработки, обеспечивающий наилучшие экономические показатели.

Наша страна располагает большими запасами полезных ископаемых и по объему добычи минерального сырья Россия занимает первое место в мире.

Полезные ископаемые добывают из недр земли. В зависимости от условий залегания минерального сырья и его вида существует несколько способов добычи. Мы с вами будем рассматривать открытый способ разработки твердых полезных ископаемых.

Удельный вес открытого способа разработки составляет в мире 72-73, в США 83, в странах СНГ около 70 %.

В России открытым способом добывается более 60 % угля, 91 % железных руд и более 70 % руд цветных металлов. Высокий удельный вес открытого способа в России свидетельствует о сохранении этого генерального направления развития горнодобывающих отраслей промышленности при переходе к рыночной экономике.

Добыча открытым способом в России производится с дальних времен. Одними из первых здесь считаются горнопромышленники Урала. Например, Алапаевский карьер существует с 1704 года, Гороблагодатский с 1735 года, Бакальский - с 1757 года. Более 125 лет ведется добыча в Александровском районе Пермской области - Всеволодо - Вильвенский карьер известняков.

В нашей стране наиболее быстрое развитие открытых работ началось в середине 20 века. После второй мировой войны. Это обусловило разработку и выпуск современного мощного карьерного оборудования и транспорта, погрузочной техники. Добыча полезных ископаемых в России осуществляется почти во всех регионах. Наиболее значимые, представляющие интерес при изучении дисциплины считаются: Коркинский угольный разрез, Качканарский и Бакальский железорудные, Гайский и Учалинский меднорудные, Баженовский асбестовый, Тургоякский и Чаньвинский карьеры известняков на Урале. В Сибири и дальнем Востоке: Канско-Ачинские, Кузбасские угольные разрезы, Коршуновский железорудный, Норильский медно-никеливый, Сорский молибденовый; В центральной России - Подмосковные угольные разрезы, железорудные карьеры Курской магнитной аномалии (Михайловский, Лебединский, Стойленский и др.); на Кольском полуострове - Ковдорский, Оленегорский железорудные карьеры.

Большие достижения в технологии и механизации открытых горных работ в настоящее время позволяют существенно увеличить параметры открытых горных работ и достичь колоссальных объемов добычи - свыше 250 млн. тонн в год. Глубина некоторых карьеров достигает больших величин. В 1995 году 18 железорудных карьеров имели глубину более 200 м, а 5 (Соколовский, Сарбайский, Ковдорский, Ингулецкий и карьер ЮГОКа) - более 300 м. Среди угольных разрезов самый глубокий Коркинский (проектная глубина 630 м, фактическая 455 м). Карьеры Кальмакырский, Сорский, Учалинский, разрабатывающие руды цветных металлов имеют глубину 220 - 280 м при проектной глубине 330 - 470 м. Среди нерудных карьеров наиболее глубокими являются Баженовские ОАО "Ураласбест". В настоящее время глубина Центрального карьера 285 м, а Южного 300 м. Здесь, проектом предусматривается глубина 680 м. Кимберлитовые карьеры в республике Саха имеют проектную глубину 500 - 600 м., фактическую 280 - 500 м.

Зарубежные карьеры представлены в основном предприятиями, разрабатывающими руды цветных металлов: Бингхем, Твин Бьютс, Беркли, Минош, Сиеррита (США), Чукикамата (Чили), Эндако (Канада), Антик (Швеция), Эрцберг (Австрия) и другие. Проектная глубина их достигает 250 - 300 м. А некоторые из них будут разрабатываться до глубины 500 - 550 м.

С ростом параметров карьеров усложняются технологии разработки, возникает необходимость проветривания, отстройка бортов карьера, затрудняется осушение рабочих горизонтов. Значительно увеличиваются затраты на транспортировку горной массы. Требует решения охрана окружающей среды.

Объекты и условия открытой разработки

Добыча полезного ископаемого непосредственно на поверхности земли называется открытыми горными работами.

Открытая разработка ведется непосредственно с земной поверхности и включает в два основных вида работ - вскрышные и собственно добычные.

Вскрышные работы заключаются в удалении пустых пород, покрывающих залежь полезного ископаемого, а также вмещающих полезное ископаемое. Вскрышные работы обеспечивают доступ к полезному ископаемому и создают условия для его безопасной выемки.

В результате вскрышных и добычных работ образуется карьер. Рис. 1.

Разделение горных пород на вскрышные и полезное ископаемое относительно. С прогрессом техники добычи и переработки многие вскрышные породы начинают использовать как полезное ископаемое.

Горное предприятие, осуществляющее разработку полезного ископаемого открытым способом, называется карьером.

Понятие «карьер» имеет два значения - техническое и административно-хозяйственное.

В техническом отношении можно сформулировать следующие определения карьера.

Карьером называется комплекс открытых горных выработок, предназначенных и оборудованных для открытой разработки месторождений полезных ископаемых. Открытые горные выработки примыкают непосредственно к земной поверхности.

Рис.1 V - вскрыша, P - полезное ископаемое, 1 - положение горных работ на 1.01.2005 г., 2 - положение горных работ на 1.01.2006 г., 3 - границы карьера

Совокупность горных выработок, примыкающих непосредственно к земной поверхности и оборудованных для добычи полезных ископаемых, открытым способом называется карьером.

Если горное предприятие, ведущее открытую разработку месторождения, имеет в своем составе комплекс по переработке добытого минерального сырья (дробление, сортировка или обогащение), то его иногда называют горно-обогатительным комбинатом.

Карьером принято называть горные предприятия рудной и нерудной промышленности, а в угольной промышленности - разрезом. Россыпные месторождения отрабатываются прииском. В зарубежной практике используется термин «горное предприятие».

Вскрышные и добычные работы ведутся на месторождении совместно, с некоторым опережением во времени и пространстве (рис. 1). Опережение вскрышных работ для каждого карьера или разреза определяется отдельно и обычно устанавливается проектом.

В зависимости от горно-геологических условий отработки на отдельных месторождениях, кроме опережающих вскрышных работ осуществляется и совместная выемка пустых пород, вмещающих полезное ископаемое. Например, при отработке карбонатных пород в забое ведется одновременно выемка карстов и полезного ископаемого. Так называемая селективная отработка. Селективная выемка на открытых работах в основном применяется при добыче различных сортов руд.

Контур открытых выработок непрерывно перемещается.

Подземная разработка в отличие от открытой осуществляется под земной поверхностью и связана с ней посредством подземных горных выработок - шахтных стволов или штолен и примыкающих к ним квершлагов, штреков и других. Подземная разработка состоит в основном из трех видов работ: проведения и крепления горно-капитальных выработок, подготовительных и нарезных выработок и собственно добычных работ. Сечения подземных горных выработок имеют относительно небольшие размеры.

При подземной разработке необходимо крепление горных выработок, постоянная вентиляция и освещение.

Между подземной и открытой разработкой имеются значительные различия.

Отличительные признаки открытых горных работ

1. Добыча полезных ископаемых может производиться лишь после удаления пустых пород, покрывающих и вмещающих полезное ископаемое.

Объем удаляемых пустых пород (вскрыши) обычно в несколько раз превосходит объем добываемого полезного ископаемого. Поэтому основные затраты при открытом способе разработки связаны с вскрышными работами.

• 2. Размеры открытых горных выработок по всем направлениям значительны и позволяют применять мощное оборудование больших размеров и мощные заряды взрывчатых веществ.
• 3. Удаление пустых пород и добыча полезного ископаемого производятся в основном экскаваторным способом, реже - гидромеханическим способом или землеройно-транспортными и шнекобуровыми машинами.

При экскаваторном способе горная масса, разрыхленная взрывом, грузится экскаваторами в транспортные средства и вывозится из карьера.

При гидромеханизации горная масса размывается струей воды, выбрасываемой гидромонитором под давлением до 1.2 МПа, и при помощи землесосов транспортируется в смеси с водой по трубам.

В последнее время на открытых горных работах внедряется комбайновый способ выемки, а для транспортирования горной массы из карьера используется конвейерный транспорт. Для этого на рабочих площадках, в карьере, оборудуются специальные перегрузочные пункты.

Экскаваторный способ можно применять для разработки любых пород, гидромеханический и комбайновый только в мягких и рыхлых.

4. Горное оборудование и транспорт, применяемые при открытой разработке месторождений, характеризуются значительными размерами и высокой производительностью.

Бурение взрывных скважин производится станками канатно-ударного, вращательного, пневмоударного, шарошечного и огневого бурения. Диаметр скважин 80 - 320 мм, глубина скважин зависит от высоты уступа и достигает 30 м. Масса заряда в скважине колеблется от 10 - 550 кг до 500- 700 кг. Для выемки и погрузки горной массы применяются одноковшовые и многоковшовые экскаваторы. Наиболее распространены одноковшовые экскаваторы на гусеничном ходу с емкостью ковша 3 - 12,5 м³. Емкость ковшей зарубежных экскаваторов достигает 43,7 м³. (Фирма «Харнишфергер», США). Реже используются драглайны на шагающем ходу и многоковшовые экскаваторы. Перевозка горной массы осуществляется в основном железнодорожным транспортом широкой колеи (1524 мм) с электрической и тепловой тягой в думпкарах грузоподъемностью 80 - 180 т и более, автосамосвалами грузоподъемностью 27 - 110 т и более, ленточными конвейерами.