Добыча полезных ископаемых открытый способ подземный способ

Способы добычи полезных ископаемых в окружающей нас природной среде

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.

Основные способы и технология добычи природных ресурсов

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 такие как:

• 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.

Влияние на окружающую среду добычи полезного сырья

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

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

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

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

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

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

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

уже обнаженные полезные ископаемые добывают и грузят на специальные транспортные средства — карьерные самосвалы, которые везут добытое сырье на обогатительные предприятия и металлургические комбинаты.

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

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

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

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

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

Предлагаю Вам подписаться на обновления блога, чтобы получать мои статьи на свою почту. А также вы можете поставить свою оценку статье по 10 системе, отметив ее определенным количеством звездочек. Приходите ко мне в гости и приводите друзей, ведь этот сайт создан специально для вас. Я всегда рада видеть вас и уверена, что вы обязательно найдете здесь много полезной и интересной информации.

Источник

Добыча полезных ископаемых. Методы и технологии

Добыча полезных ископаемых. Методы и технологии

Добыча полезных ископаемых невозможна без предварительных разведопераций, делящиеся на предварительную и детальную стадию. Предварительная разведка (сверление, копание штолен или штреков) позволяет выявить форму залегания полезного ископаемого, количество, минералогический и химический состав.

Детальная разведка полностью выявляет количество полезных ископаемых, условия их размещения, а также распределение пластов в земле.

Существует несколько геофизических методов детальной разведки:

• сейсмометрический — основан на изменении скорости прохождения в земле гибких колебаний от местных взрывов;
• гравиметрический — основан на изменении силы тяжести массы в разных частях земли в зависимости от центра ее поверхностных слоев;
• магнитометрический — основан на изменении магнитного силового поля на участках земли, где залегают руды магнитных металлов;
• электрометрический — основан на разных величинах электропроводности горных минералов.

Добыча производится подземным (шахтным) и открытым способами

Подземный способ добычи начинают с проходки — добычи породы и установления ствола, а также выполнение подготовительных работ. Затем начинают выполнять основные работы — добычу полезных ископаемых. Добычу каменного угля осуществляют горными комбайнами и сверлильными машинами, а также используют погрузочно-транспортную технику.

Открытый способ подходит для добычи угля, руды, минеральных материалов, торфа. Операции по добыче подразделяют на вскрышные и непосредственно саму добычу, объединяющую отбой, погрузку, доставку и разгрузку породы и полезных ископаемых.

В зависимости от глубины месторождение делится на горизонтальные слои, которые разрабатывают отдельно и которым по мере выработки придают формы уступов. В процессе выполнения вскрышных работ, лишние породы направляют в пустое пространство отработанных карьеров (внутренние свалки) или вывозят их за территорию саморазгружающимся вагонами на внешние свалки. Отделение и рыхление крепких пород (руды, угля) выполняется взрывом, для чего сверлят шурфы, в которых размещают взрывчатое вещество. Собирают полезные ископаемые разными машинами (гусеничный экскаватор, конвейер и др.).

Добыча нефти производится двумя способами бурения скважин: ударным и круговым. Ударный способ используется редко, круговой бывает роторным и турбинным. Наиболее распространенное турбинное бурение с помощью турбобура, в котором основной частью есть многоступенчатая турбина, преобразующая энергию жидкости, протекающей сквозь нее, в механическую, что приводит к вращению вала — турбобура, на конце которого имеется долото для разрушения породы.

Эксплуатации нефтяных скважин

Существует несколько способов эксплуатации нефтяных скважин. Наиболее распространенным является фонтанный способ, в котором давление пласта превышает давление нефти в самой скважине.

Компрессорный способ используют тогда, когда скважина перестает фонтанировать. Тогда в скважину вводят две колонны труб. Сжатый газ нагнетают в скважину, по одной трубе, а по второй поднимается газонефтяная смесь.

Глубинно-насосный способ используют тогда, когда фонтанирования нет в связи с очень слабым давлением.

Газ добывают из скважины, как и при добыче нефти. От скважин газ идет в сепараторы, где он высвобождается от воды и механических примесей, затем его транспортируют в сборный коллектор, который является газосборным кольцом всего промысла. Оттуда газ подают на компрессорные станции магистрального газопровода для передачи потребителям.

Источник

Тематическая (текущая) лекция. Сущность открытого, подземного и физико-химических способов добычи полезных ископаемых. Основная терминология.

МИНСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное профессиональное образовательное

«Благовещенский политехнический колледж»

Тематическая (текущая) лекция.

Сущность открытого, подземного и физико-химических способов

добычи полезных ископаемых. Основная терминология.

Выполнила: Шмырина О.Б.

При открытой разработке все горные работы проводят в открытых горных выработках непосредственно с земной поверхности.

Горные работы включает два основных вида — вскрышные и добычные .

Вскрышные работы заключаются в удалении пустых пород, обеспечивающем доступ к полезному ископаемому и его добычу и ведутся с опережением добычных работ во времени и пространстве.

Контур открытых выработок непрерывно перемещается в пространстве, занимая ежегодно новое положение.

В результате выемки вскрышных пород и полезного ископаемого образуется выработанное пространство ступенчатой формы.

Выемка пород в нижнем слое возможна только после выемки горной массы во всех вышележащих слоях или их части.

Основные производственные процессы при открытых горных работах:

— подготовка горных пород к выемке,

— перемещение карьерных грузов автомобильным, железнодорожным, конвейерным или комбинированным транспортом,

— отвалообразование вскрышных пород и складирование полезного ископаемого.

Насыпи пустых пород и некондиционных полезных ископаемых, извлекаемых и удаляемых при открытой разработке месторождения, называют отвалами .

Внутренние отвалы размещают в выработанном пространстве , внешние — вне контуров карьера, как правило в понижениях местности .

Отличительные признаки открытых горных работ :

— добыча производится лишь после удаления пустых пород, при этом выемка производится в основном экскаваторным способом слоями с опережением верхними нижних;

— размеры открытых горных выработок по всем направлениям значительны, что позволяет применять мощное оборудование больших размеров и высокой производительности: большегрузные автосамосвалы грузоподъемностью до 180 т, экскаваторы типа мехлопаты с ковшом вместимостью до 20 м 3 и драглайны с ковшами вместимостью 40-100 м 3 и длиной стрелы 100-150 м, роторные комплексы производительностью до 12,5 тыс. т/ч, думпкары грузоподъемностью 180 т и т.п.

Достоинства и недостатки открытых горных работ:

— по сравнению с подземными работами заключаются в следующем: на карьерах обеспечивается более высокая безопасность труда;

— производительность труда на карьерах в 5-8 раз выше, а себестоимость в 2-4 раза ниже, чем в шахтах, а капитальные затраты, связанные со строительством карьера, в 2-4 раза меньше, чем при строительстве шахт равной мощности;

— на карьерах меньше потери полезного ископаемого и легче производить раздельную выемку различных сортов руд;

— при открытой разработке легче увеличить при необходимости производственную мощность предприятия.

— необходимость отчуждения больших земельных угодий под карьер и отвалы;

— серьезное отрицательное воздействие на окружающую среду — понижение уровня грунтовых вод на больших площадях, загрязнение прилегающих сельхозугодий пылегазовыми выбросами; зависимость от климатических условий, особенно в суровом климате.

В большинстве случаев недостатки перекрываются преимуществами.

Подземная добыча связана с необходимостью проведения сети подземных выработок, по которым осуществляется доступ к полезному ископаемому и его транспортирование на поверхность.

При добыче ископаемых углей наиболее распространен механический способ разрушения, при добыче руд — взрывной.

Добытый уголь транспортируют по горным выработкам скребковыми или ленточными конвейерами, в вагонетках электровозами или лебедками, а также под действием собственного веса по желобам или трубам.

Применяют гидротранспорт — перемещение в потоке воды по трубам или желобам.

Руда на рудниках в пределах добычных блоков транспортируется скреперами или виброустановками, а по горизонтальным выработкам — локомотивной откаткой.

Горную массу до ствола транспортирует служба внутришахтного транспорта.

На поверхность горную массу поднимают в специальных подъемных сосудах — скипах или устройствах — клетях, в которые помещают вагонетки.

В клетях осуществляют спуск-подъем людей, оборудования и материалов.

Комплекс подъемных машин и оборудования называют шахтным подъемом.

Выданное на поверхность полезное ископаемое размещают на складах и отгружают его потребителям или на обогатительную фабрику.

Поверхность современных шахт и рудников представляет собой комплекс зданий и сооружений сгруппированных в блоки:

— здания подъемных машин и копры (конструкции для установки шкивов под канаты клетей и скипов и разгрузки последних в специальных направляющих),

Для повышения качества добытого полезного ископаемого осуществляет его обогащение на специальных обогатительных фабриках.

Преимущества подземных работ :

— малое влияние на окружающую среду;

— малая зависимость от климатических условий.

Недостатки подземных работ:

— малые размеры выработок и как следствие небольшие размеры горных машин и малая их производительность;

— высокая опасность и низкий комфорт для работающих;

— существенное ухудшение условий и увеличение опасности газодинамических явлений с ростом глубины

Добычу полезных ископаемых со дна озер, морей, океанов (благородные и редкоземельные металлы) осуществляют в пределах континентального шельфа и ложа мирового океана.

Добычу ведут земснарядами, черпаковыми элеваторами и грейферными грузчиками через водную толщу или через горные выработки, проведенные с земной поверхности.

Средняя глубина подводной разработки в России 30 м.

При геотехнических способах разработки бурят скважины с поверхности или из горных выработок, через них воздействуют на полезное ископаемое с целью изменения его физического или химического состояния и извлекают его после этого на поверхность.

Перевод твердых полезных ископаемых в транспортабельное по скважинам состояние осуществляют:

— подземная выплавка серы,

— подземная газификация углей,

— бактериально-химическое выщелачивание меди

В целом объемы таких работ пока невелики.

Скважинная добыча применяется при извлечении жидких (нефть, термальные и минеральные воды) и газообразных (природный газ) полезных ископаемых.

Процесс добычи нефти включает:

— движение нефти по пласту к забою скважины за счет разности давлений в пласте и у скважины (создаваемой естественным или искусственным путем — закачкой газа или жидкости);

— движение нефти от забоя до устья скважины на поверхности; сбор нефти, газа и воды на поверхности и их разделение.

Особенность добычи газа заключается в том, что весь путь газа при его извлечении из недр, сборе, подготовке к транспортированию и транспорт потребителю герметизирован.

По форме залегания месторождения твердых полезных ископаемых подразделяются на:

К правильным месторождениям относятся:

— изометрические — развитые более или менее одинаково во всех направлениях (массивные залежи, штоки, гнезда и пр.);

— плитообразные — вытянутые преимущественно в двух направлениях при относительно небольшой мощности (пласты и пластообразные залежи угля, горючих сланцев, солей, марганцевых руд).

Пласт имеет значительное распространение в земной коре и ограничен двумя более или менее параллельными плоскостями.

Весьма тонкие пласты, не разрабатываемые вследствие малой мощности (до 0,4 м) называют прослойками .

Плоскости соприкосновения пластов отдельных пород называют плоскостями напластования .

Породы над пластом называют кровлей или висячим боком , а под пластом — почвой или лежачим боком .

— трубообразные и столбообразные — вытянутые преимущественно в одном направлении.

К неправильным месторождениям относятся:

— переходные между правильными формами (линзы, жилы, седловидные залежи,

— тектонически нарушенные свиты пластов и пр.).

Как правило такую форму имеют рудные месторождения.

Жилой называют заполненную минеральным веществом трещину в земной коре, они бывают простые и сложные, ответвления от них называют апофизами .

Большинство месторождений благородных металлов жильные.

Такие формы залегания как штоки, линзы, гнезда , характерны для железных, медных, полиметаллических и других руд.

Они представляют собой полости в земной коре, заполненные минеральным веществом и отличаются друг от друга формой и размерами.

Пласты горных пород в период образования залегали практически горизонтально, но под действием тектонических (горообразовательных) процессов в земной коре их первоначальное положение нарушалось и они могут занимать любое положение и некоторые из них собраны в складки.

Нарушения нормального залегания пластов называют дислокациями .

Дислокации без разрыва сплошности (утонения и утолщения пласта, складчатость) называют пликативными .

Складка выпуклостью вниз называется синклиналью , вверх — антиклиналью.

Дислокации с разрывом сплошности ( сбросы, взбросы, надвиги и пр.) называют дизъюнктивными .

Рельеф поверхности месторождения может быть:

— равнинным, в виде склона возвышенности,

— залежь может находиться под водой .

От рельефа поверхности зависит порядок разработки и возможные средства механизации.

В зависимости от положения относительно господствующего уровня поверхности и глубины залегания различают месторождения:

поверхностного типа — непосредственно выходящие на поверхность или под наносами небольшой (20-30 м) мощности;

глубинного типа — расположены значительно ниже господствующего уровня поверхности, мощность толщи пустых пород 40-250 м;

высотного типа — выше господствующего уровня поверхности;

высотно-глубинного типа частично расположены выше и ниже господствующей поверхности.

Залегание может быть согласным и несогласным с рельефом поверхности.

Положение пластов в земной коре определяется элементами их залегания :

Простирание — протяженность пласта в длину, а линия простирания — линия пересечения пласта с горизонтальной плоскостью.

Линия, лежащая в плоскости пласта перпендикулярно линии простирания — линия падения , а само направление этой линии — падением пласта .

Угол линии падения с горизонтальной плоскостью — угол падения пласта .

Направление падения пласта определяется углом, который составляет линия простирания с меридианом.

По углу падения различают залежи :

— пологие (до 8-10 о ), частный случай — горизонтальные залежи;

— наклонные — с углом падения 8-30 о ;

— круто наклонные — 30-56 о ,

Мощность пласта (залежи ) нормальная — расстояние по нормали между кровлей и почвой.

Горизонтальная мощность — то же по горизонтали, вертикальная мощность — по вертикали.

— минимальную (возможность применения техники)

— среднюю (для расчетов) мощность пласта.

Количество полезного ископаемого, заключенное в недрах его месторождения, называют запасами (т, м 3 ).

Геологические запасы — общие запасы месторождения или его части, состоят из:

Балансовые запасы — разведанные и изученные запасы, использование которых экономически целесообразно и которые удовлетворяют требованиям, установленным для подсчета запасов в недрах данного месторождения.

Они включают промышленные запасы и потери.

Промышленные запасы — часть балансовых запасов, подлежащая извлечению и выдаче на поверхность.

Отношение промышленных запасов к балансовым называют коэффициентом извлечения.

Потери — часть балансовых запасов, остающаяся в недрах при их разработке.

Отношение потерь к балансовым запасам называют коэффициентом потерь.

Сумма коэффициентов извлечения и потерь равна единице.

Избежать потерь невозможно, их величину можно только снизить за счет удорожающих добычу дополнительных мероприятий.

Фактический уровень потерь колеблется в широких пределах — от нескольких процентов в цветной металлургии до десятков процентов в угольной отрасли.

Забалансовые запасы — разведанные и изученные запасы, использование которых экономически нецелесообразно при современном уровне техники и технологии добычи (малое количество, малая мощность и пр.). С прогрессом техники часть этих запасов переводят в балансовые.

Список используемой литературы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Источник