Образование глубоких карьеров происходит при открытом способе добычи полезных ископаемых

Что такое карьер? Технология добычи полезных ископаемых открытым способом

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.

Преимущества карьеров

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.

Основные элементы карьера

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.

Технология добычи

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.

Экономическая эффективность

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.

Влияние карьеров на экологическую обстановку

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

Карьер – это место для добычи ископаемых открытым способом

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?

Определение

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.

Разновидности

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.

Добыча гранита

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.

Песчаный карьер

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

Разработка месторождений ископаемых открытым способом

Открытым способом разработки месторождения является такой, при котором ископаемые добываются не из толщи, а из верхних слоев земли. Он применяется при поверхностном залегании ископаемых или когда добыча закрытым способом нерентабельна. Чаще всего разработка другим способом производится при глубоком залегании ископаемых, но в некоторых случаях шахтный метод добычи применяют для сохранения ценных ландшафтов или в густонаселенных местностях.

Золотодобыча открытым способом

Особенности разработки месторождений карьерным способом

Существует несколько способов разработки месторождений: шахтный, открытый (или карьерный), скважинный и морской. Карьерным способом добывают уголь, металлическую и неметаллическую руду, нерудные ископаемые. Предприятие, занимающееся ведением подобных работ, называется карьером. Этот термин объединяет все виды открытых разработок, несмотря на то, что в угольной промышленности их называют разрезами, в рудной – карьерами, а при добыче камня — каменоломнями.

Разработка месторождений открытым способом (вид из самолёта)

Добыча полезных ископаемых открытым способом обладает такими преимуществами:

• При добыче таким способом можно осуществлять более совершенную механизацию работ.
• Меньше травматизм и процент профессиональных заболеваний (пневмокониозов и вибрационной болезни).
• Производительность труда выше.
• Потребление энергии во много раз меньше, чем при подземном способе добычи.
• Уменьшение затрат на наем рабочей силы и обустройство инфраструктуры.
• Снижение себестоимости продукции.

Подобным способом ведется разработка месторождений, залегающих на поверхности или неглубоко. На сегодня в РФ этим методом добывают большую часть руд цветных металлов, большую часть железной руды и горно-химического сырья, практически все строительные породы и неметаллические полезные ископаемые, больше трети всего угля.

Способы добычи полезных ископаемых

Планируется повысить угледобычу карьерным способом за счет разработки угольных бассейнов Дальнего Востока и Сибири.

Карьеры для добычи открытым способом

Карьер имеет вид круглого или вытянутого котлована размером от 1,5 до 5 км, внутренние боковые поверхности которого состоят из 10-15 метровых слоев-уступов, называемых бортами. На их горизонтальных площадках располагается оборудование, подъездные автотранспортные и железнодорожные пути.

Часть уступа, являющаяся объектом любых горных работ, независимо от вида добываемого ископаемого, именуется забоем. В них работают экскаваторы, погружая в транспорт горную массу. Вместо шахтного ствола в этом случае выступает траншея, по которой передвигается пустой и загруженый транспорт.

Технология ведения горных работ

Методы ведения горных работ используются в зависимости от вида ископаемого. Они отличаются разной технологией и применяемыми механизмами:

Динамика суммарной производственной мощности разрезов

• Руды свинца, железа и меди добываются методом бурения и взрывных работ, поскольку являются очень крепкими скальными породами. Такие работы требуют гораздо меньшего крепления выработок, чем при угледобыче.
• В свою очередь, уголь нуждается в сложном креплении выработок деревом, металлическими стойками, железобетоном, а также другими разнородными материалами. Он добывается с помощью электросверл, врубовых машин и комбайнов.

Разработка карьерным методом слабых скальных пород (марганца и угля) дает возможность применять шагающие (драглайны) и роторные экскаваторы. Это же оборудование применяется при вскрышных работах (иначе говоря – снятии верха пустых пород) во время добычи крепких руд цветных и черных металлов.

Основная масса работ на карьере разделяется на добычные и вскрышные. Вскрышные работы всегда ведутся перед добычными и представляют собой удаление грунта и пустых пород, которые покрывают полезное ископаемое. Вскрышным работам предшествует разведочное бурение.

Транспортирование угля происходит при помощи конвейера – ленты из резины или брезента до 120 см шириной. В карьерах такие линии оборудуются при больших роторных экскаваторах.

Конвейер для добычи угля открытым способом

Большая часть месторождений твердых ископаемых разрабатывается при помощи карьеров и шахт, а также буровых скважин, способом перевода твердых ископаемых в другое состояние. Открытым способом добываются практически все нерудные породы, каменные и бурые угли, металлические руды, а также нефтенасыщенные пески. Этим методом, естественно, нельзя добывать нефть, газ, подземные воды и рассолы – их получают с использованием буровых скважин и шахт.

Мировой объем добычи карьерным способом

Добыча угля карьерным методом составляет 65 % от общего объема угледобычи, и доля его имеет тенденцию постепенно увеличиваться. За будущее десятилетие она предположительно повысится еще на 10 %. В РФ угледобыча таким способом возросла со 167 до 253,9 тонн за период с 2000 до 2014 года.

Общемировая добыча железной руды превышает 1 млрд. тонн.

Добыча угля открытым способом в РФ

Рейтинг стран по добыче руды (в млн. тонн):

• Китай – 250;
• Бразилия – 185;
• Австралия – 140;
• Россия – 78;
• США – 60;
• Индия – 60.

В больших масштабах разработка месторождений железной руды проводится также в ЮАР и Канаде.

Основным сырьем для производства алюминия являются бокситы. Их много во влажных субтропиках и тропиках, что связано с естественными процессами выветривания горных пород.

По масштабам добычи лидирует Австралия – 42,6, ее основные районы, в которых ведется разработка – Север Квинсленда и Западная Австралия. В США открытым способом бокситы добывают в Арканзасе, Алабаме и Джорджии, годовой объем при этом – около 35 тыс. тонн. В РФ бокситы в основном встречаются на Урале.

Месторождения меди находятся в основном в США, Канаде, Перу и Чили, Замбии, Конго, РФ.

Производство меди

Лидеры по добыче меди (млн. тонн):

• Чили – 2,5;
• США – 1,89;
• Канада – 730;
• Индонезия – 460;
• Перу – 405;
• Австралия – 394;
• Польша – 384;
• Замбия – 342;
• Россия – 330.

Добыча меди является основной отраслью горнодобывающей промышленности Чили, там находится примерно 22% всех запасов медной руды в мире. Основная масса медной руды добывается на месторождении Чукикамата.

В США добычей медной руды карьерным методом занимаются в Нью-Мексико, Юте, Монтане, Аризоне и Мичигане. На величайшем руднике Бингем-Каньон получают в сутки 77 тыс. тонн медной руды.

Общий мировой объем добычи золота составляет 2200 тонн.

Производство золота в России

Лидеры по добыче золота (тонн):

Самым старым и глубоким рудником по добыче золота в США является Хоумстейк в Южной Дакоте. Там золотодобыча ведется более ста лет. Основные районы золотодобычи в США находятся в Монтане, Неваде, Южной Каролине и Калифорнии. Иманирование, как новый метод экстракции золота, делает прибыльными даже большинство скудных месторождений.

За все время существования золотодобычи в США золото добывалось на 12 крупных приисках, (основная часть из них находится на Аляске), 420 рудниках жильных месторождений на западе и в мелких россыпях на Аляске.

За прошедший год добыча золота в России увеличилась в разы. Основными районами с большим запасом желтого металла являются Кемеровский регион и Красноярский край.

Серебро извлекается из сульфида свинца, обычно попутно. Месторождения последнего в основном жильные.

Лидеры по добыче серебра (в тоннах):

• Мексика – 2323;
• Перу – 1910;
• США – 1550;
• Канада – 1207;
• Чили – 1042.

Видео: Южуралзолото. Добыча золота

Источник