Технология разработки месторождений
Технология разработки месторождения – это совокупность способов и приемов механизированного осуществления взаимосвязанных процессов горных работ, основанная на фундаментальных знаниях закономерностей разработки и возможностей технических средств.
Непосредственно горные работы на карьерах заключаются в выемке, перемещении и складировании полезных ископаемых и вскрышных пород. Соответственно весь комплекс горных работ можно разделить на связанные между собой основные производственные (технологические) процессы: подготовку пород к выемке, выемочно-погрузочные работы, перемещение (транспортирование) горной массы, складирование (отвалообразование) пустых пород и разгрузку или складирование полезных ископаемых. Если на карьере производится первичное обогащение или переработка полезного ископаемого до конечного продукта, они также входят в состав основных производственных процессов.
Технологическим называют процессы, при которых разрабатываемые горные породы изменяют свое агрегатное состояние и местоположение.
Каждому основному производственному процессу соответствуют вспомогательные работы, которые позволяют планомерно осуществлять основной процесс или облегчают его.
Помимо этого на карьерах выполняются ряд общих вспомогательных процессов – электроснабжение, вентиляция, водоотлив, опробование полезных ископаемых, ремонты оборудования и др. – способствующих производству горных работ.
Выемочно-погрузочные работы, перемещение и разгрузка (складирование) горной массы объединяют основные и вспомогательные процессы горных работ, составляя единый и по существу, непрерывный технологический комплекс горных работ, в котором организация одного процесса влияет на организацию других связанных с ним процессов.
Все основные производственные процессы на карьерах механизированы. В настоящее время преобладающими способами механизации производственных процессов являются экскаваторный, гидравлический и комбинированный (их сочетание). При экскаваторном способе применяют различные механические средства (экскаваторы, скреперы, механические виды транспорта и др.), а при гидравлическом основные производственные процессы осуществляются с помощью воды и специального гидромеханизированного оборудования. Экскаваторный способ универсален, посредством его выполняется до 95% объемов горных и массовых земляных работ; гидравлический способ применяется преимущественно при разработке пород, легко поддающихся размыву и транспортированию водой, при наличии источников воды и достаточно дешевой электроэнергии.
Средства механизации производственных процессов должны в первую очередь соответствовать характеристикам пород, в противном случае выполнение этих процессов становится технически невозможными или весьма затруднительными. Важно не только иметь техническую возможность выемки и перемещения горных пород, но и обеспечить высокую производительность средств механизации в каждом процессе, их надежность в работе и долговечность эксплуатации.
Большие объемы разрабатываемых и перемещаемых горных пород, измеряемые на карьерах нередко десятками и сотнями миллионов тонн в год, вызывают необходимость подбора технических средств механизации основных процессов, соответствующих по производительности, размерам, развиваемым усилиям (мощности) друг другу. Такая цепь взаимосвязанных машин и механизмов обеспечивает надежную и эффективную разработку и перемещение пород, называется комплексом карьерного оборудования.
Комплексная механизация предусматривает полную механизацию не только
основных, но и вспомогательных процессов. Комплекс карьерного оборудования
включает соответствующую основному оборудованию по мощности и производительности средства механизации вспомогательных работ. Из всех операций вытеснен тяжелый ручной труд.
Наиболее дорогостоящим и трудоемким процессом при открытой разработке является перемещение горных пород. Минимальные затраты средств достигаются либо при перемещении пород в конечное положение по кратчайшему расстоянию, либо при перемещении их на большие расстояния более дешевыми видами транспорта.
В комплексы оборудования добычных и вскрышных работ, как правило, включаются транспортные средства. Они отличаются наличием разгрузочных устройств на поверхностном технологическом комплексе или у потребителей.
Наиболее эффективная и планомерная эксплуатация горного и транспортного оборудования достигается при поточном производстве горных работ, характеризующем выполнение всех процессов в одном темпе, непрерывностью общего процесса разработки и равномерностью во времени (ритмичностью). Поточность производства легче достигается при использовании оборудования непрерывного действия (роторных экскаваторов и конвейеров и др.).
Основными принципами, на которых базируются технология и механизация горных работ являются: поточное производство, совмещение основных процессов, независимость процессов, кратчайшее расстояние перемещения горной массы, сокращение числа и объемов вспомогательных работ.
Понятие о карьере
В результате производства открытых горных работ на земной поверхности образуются большие выемки, совокупность которых называют карьером.
В административно-хозяйственном понимании карьером называют горное предприятие, осуществляющую открытую разработку месторождения. В угольной промышленности карьер называют разрезом.
При производстве открытых горных работ для добычи полезного ископаемого горизонтальной или пологой залежи необходимо удалить покрывающие пустые (вскрышные) породы. При разработке наклонных и крутых залежей помимо покрывающих пород необходимо удалить и часть вмещающих пустых пород для создания транспортного доступа к различным частям залежи по глубине и для обеспечения устойчивости массива вмещающих пород после выемки полезного ископаемого. Так для этих целей угол откоса породного массива должен быть не более 25-30°, при открытой разработке наклонных залежей удаляются только пустые породы со стороны висячего бока залежи, а породы лежачего бока не вынимают. При разработке крутых залежей вынуждены вынимать породы со стороны висячего и лежачего ее боков.
Удаление больших масс покрывающих и вмещающих вскрышных пород является характерной особенностью открытых разработок угольных и рудных месторождений, когда годовые объемы перемещаемых пород могут в несколько раз превышать объемы добываемого полезного ископаемого. При разработке строительных горных пород объемы работ по удалению пустых пород невелики, а в некоторых случаях и совершенно отсутствуют.
При ведении горных работ с земной поверхности создается техническая возможность, а большие объемы горных работ обуславливают необходимость применения в карьерах мощного оборудования для разрушения, выемки и транспортирования пород.
Выемка полезного ископаемого, покрывающих и вмещающих пород производится слоями с опережением верхними нижних; в результате разрабатываемый массив горных пород принимает форму уступов. Между смежными слоями (уступами) оставляют площадки для размещения экскаваторов, транспортных коммуникаций и других производственных целей. В результате выемки полезного ископаемого и вскрышных пород в земной коре образуется ступенчатая поверхность уже выработанного пространства. Размеры выработанного пространства при разработке горизонтальных месторождений увеличиваются в плане, а при разработке наклонных и крутых месторождений – одновременно в плане и по глубине, так как постепенно создаются (нарезаются) новые слои (уступы) по глубине залежи. Глубина выработанного пространства при разработке мощных крутых залежей может достигать несколько сотен метров.
Выемка пород и полезного ископаемого в нижнем слое или создание (нарезка) нового слоя возможна только после выемки горной массы во всех вышележащих слоях или части их. Поэтому выемка вскрышных пород должна опережать во времени и пространстве выемку полезного ископаемого.
Для того чтобы уменьшить затраты на перемещение пород, покрывающих или вмещающих залежь, при разработке горизонтальных и пологих залежей стремятся перемещать вскрышные породы по кратчайшем расстоянию в ранее созданное выработанное пространство. При наклонном и крутом падении залежей в большинстве случаев отсутствует возможность размещения вскрышных пород в выработанном пространстве и их вывозят за пределы карьера.
Насыпи пустых пород и некондиционных полезных ископаемых, извлекаемых и удаляемых при открытой разработке месторождения, называют отвалами. Отвалы, размещаемые в выработанном пространстве, называют внутренними, а вне контуров карьера – внешними.
При неустойчивых породах откосы выемок выполаживаются, что увеличивает объем работ и затраты на них. При большой мощности неустойчивых покрывающих пород открытая разработка месторождения может оказаться сложнее и дороже подземной.
Для производства открытых горных работ необходимы большие размеры горных выработок (широкие площадки, большая длина уступов и др.) с целью применения оборудования большой мощности и производительности. Производительность карьерных экскаваторов может достигать десятков миллионов кубически метров породы в год, для чего необходимы высококвалифицированный персонал и четкая организация производства.
Безопасность производства открытых горных работ достигается осуществлением мероприятий по отводу поверхностных и подземных вод, снегозащите, укреплению и выполаживанию откосов уступов, склонных к оползанию и обрушению и др. На карьерах нередко возникают запыленность и загазованность атмосферы из-за бурения скважин, многократных перевалок горной массы экскаваторами, местных пожаров (при разработке угля), работы дизельных машин, интенсивного движения карьерных автосамосвалов и других причин. В таких случаях необходимы проветривание рабочих мест и проведение мероприятий по борьбе с пылью и пожарами.
Дата добавления: 2016-10-07 ; просмотров: 8931 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
Способы разработки рудных месторождений
В настоящее время выделяют четыре основных способа разработки рудных месторождений:
• открытый;
• подземный;
• комбинированный;
• специальные способы.
Наиболее распространенным способом добычи металлургического сырья является открытая разработка рудных месторождений, посредством которой из недр извлекается более 2/3 всех полезных ископаемых. Это относительно дешевый способ разработки, позволяющий применять мощное и высокопроизводительное оборудование. Однако при проведении открытых работ на многие десятилетия из хозяйственного оборота изымаются огромные площади сельскохозяйственных и лесных угодий. Для доступа к месторождению с поверхности приходится вынимать, перемещать и складировать в отвалы пустые породы, объем которых в несколько раз превышает объем добываемого полезного ископаемого.
Второй по значению способ разработки месторождений – подземный, на долю которого приходится около 20% добычи железа, до 45 % добычи меди, до 70% цинка, до 75 % олова и свинца, 100 % вольфрама. Затраты на добычу руды при подземной разработке месторождений выше, чем при открытой, но она ведется на месторождениях, которые экономически нецелесообразно или технически невозможно разрабатывать открытым способом. В связи с постепенным истощением легкодоступных неглубоко залегающих запасов металлических руд увеличивается глубина разработок, что определяет растущее значение подземной добычи. Тенденция увеличения глубины разработок прослеживается во всем мире. В Канаде добычу руд, содержащих золото, медь, никель ведут на глубинах 1800 – 2600 м; в США извлечение меди и золота – на глубинах 1700 – 3000 м; в Индии золото извлекают с глубины в 3500 м; в Южно-Африканской Республике действует самый глубокий в мире рудник, работы ведутся на глубине более 4000м. Подземная разработка в ряде случаев позволяет полностью сохранить земную поверхность, что обеспечивает значительное преимущество перед открытыми горными работами.
Из специальных способов разработки месторождений руд черных и цветных металлов наибольшее распространение получила дражная разработка россыпных месторождений – золотоносных или оловоносных песков. Ведется эксплуатация морских месторождений железомарганцевых конкреций и кимберлитовых месторождений, расположенных на морских шельфах, со специальных судов. На ряде месторождений извлечение цветных металлов, золота, урана осуществляют посредством выщелачивания. Способ выщелачивания руд на месте их залегания многие специалисты считают весьма перспективным.
Однако в ближайшем будущем основными способами разработки руд черных и цветных металлов будут открытый и подземный. Запасы железных руд сосредоточены в Кривбассе, Курской магнитной аномалии (КМА), на Урале, юге Кемеровской области; запасы марганцевых руд – на месторождениях Никополь-Марганецкого и Чиатурского бассейнов. На Урале, в Красноярском крае, Забайкалье, Восточной Сибири и на Дальнем Востоке залегают руды цветных металлов.
За последние десятилетия в технологии подземной разработки рудных месторождений произошли коренные изменения: резко возросла степень механизация основных и вспомогательных производственных процессов, получило широкое распространение использование искусственных твердеющих смесей для заполнения выработанного пространства, разработаны новые технологии и материалы поддержания горных выработок. Всё это в совокупности с применением низкозатратных высокопроизводительных систем разработки, таких как системы с самообрушением, позволяет повысить извлечение руды из недр и обеспечить безопасность горных работ, особенно на больших глубинах. Вследствие этого уже сейчас на многих подземных рудниках достигнута много миллионная годовая производительность при высоких показателях извлечения.
2. Основные термины и понятия
В горном деле, как и в других сферах человеческой деятельности, сложилась своя профессиональная терминология, поэтому овладение специальными знаниями невозможно без ее усвоения. В этой главе приводятся первоначальные сведения об основных терминах и понятиях, которые необходимы для понимания последующего изложения.
Полезное ископаемое – содержащееся в земной коре природное минеральное или органическое вещество, которое целесообразно добывать и использовать в народном хозяйстве или для личных потребностей, как в сыром виде, так и после соответствующей переработки. Полезные ископаемые бывают: горючие (энергоносители) и негорючие (руды).
Горные породы – естественные минеральные образования, сформировавшиеся вследствие геологических процессов, более или менее постоянного состава и строения, слагающие земную кору и залегающие в ней в виде самостоятельных тел.
Руда – минеральное образование с содержанием полезных компонентов, обеспечивающим экономическую целесообразность их извлечения при современном уровне развития техники.
Руды принято классифицировать по трем признакам: виду полезных компонентов, их количеству и характеру оруденения.
По виду полезных компонентов выделяют руды металлические (руды черных, цветных, редких, благородных и радиоактивных металлов) и неметаллические (апатитовые и фосфоритовые руды; калийные и каменные соли; гипс, известняк и другие породы для производства строительных материалов; руды, содержащие слюду, пьезокварц, графит, драгоценные камни и некоторые другие виды минерального сырья).
В зависимости от количества входящих полезных компонентов руды делятся на простые (однокомпонентные, или монометаллические) и сложные (полиметаллические). Руды цветных металлов чаще всего бывают полиметаллическими.
По характеру оруденения руды делятся на сплошные и вкрапленные. Сплошные руды имеют четко выраженные, легко отличимые на глаз границы с вмещающими породами. Вкрапленные же руды представляют собой горную породу, пронизанную мелкими, иногда почти невидимыми включениями рудных минералов в виде точек, звездочек, крошечных прожилков. Контуры вкрапленных руд устанавливаются обычно по данным опробования и на глаз практически неразличимы.
Порода (пустая порода) – минеральное образование, не являющееся объектом извлечения полезных компонентов при разработке месторождений (или минеральное соединение, не содержащее полезных компонентов или содержащее их слишком мало для рентабельной переработки).
Руда и порода – понятия относительные, поскольку по мере развития способов обогащения и добычи руд в переработку вовлекаются породы с более низким содержанием. Минеральное соединение, считавшееся ранее породой, в настоящее время может являться рудой.
Вмещающая порода – горная порода, окружающая рудное тело или включенная в него, которая либо совсем не содержит полезных компонентов, либо содержит их, но в количестве, недостаточном для экономического оправдания добычи и переработки.
Рудной массой называется смешанная при добыче руда с пустой породой.
Горной массой называют всю выданную на поверхность руду и породу, как в смешанном виде, так и раздельно, сюда же входит и порода, полученная при проведении горных выработок.
На некоторых горнодобывающих предприятиях установились понятия о сырой и товарной руде. Сырой называют руду (с высоким содержанием полезного компонента), направляемую в плавку без обогащения, а товарной рудой называют совокупность сырой руды и концентрата, полученную после обогащения бедной руды, отгруженной потребителю.
Рудное месторождение – естественное скопление в земной коре полезного ископаемого, разработка которого экономически выгодна.
Рудник – предприятие по добыче руд.
Горная выработка – сооружение (полость) в недрах земли, созданная в результате ведения горных работ.
Капитальными называют выработки, проведенные на стадии строительства рудника за счет выделенных на это строительство средств, сохраняемые в течение всего срока службы рудника или хотя бы одного его горизонта.
Ствол – вертикальная или наклонная горная выработка, имеющая непосредственный выход на поверхность и предназначенная для обслуживания горных работ: подъема полезного ископаемого и пустой породы, спуска и подъема людей, материалов и оборудования, подачи свежего воздуха и выдачи загрязненного, спуска закладочных материалов, откачки воды и др.
Слепой ствол – вертикальная или наклонная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ: подъема полезного ископаемого и пустой породы, спуска и подъема людей, материалов и оборудования, подачи свежего воздуха и выдачи загрязненного, спуска закладочных материалов, откачки воды и др.
Штольня – горизонтальная горная выработка, пройденная к месторождению с поверхности и предназначенная для обслуживания подземных горных работ: выдачи полезного ископаемого и пустой породы на поверхность, перемещения людей, материалов и оборудования, подачи свежего воздуха и выдачи загрязненного, подачи закладочных материалов, откачки воды и др. Штольни проходят в гористой местности. Направление штольни по отношению к простиранию рудного тела может быть любым.
Горизонт – совокупность выработок, расположенных в одной горизонтальной плоскости и предназначенных для ведения горных работ.
Этаж – часть шахтного поля, ограниченная по падению откаточным и вентиляционным горизонтами, по простиранию – границами шахтного поля.
Блок – часть этажа, ограниченная восстающими или условными границами. Блок – выемочный участок в пределах этажа, для отработки которого применена в полном комплексе та или иная система разработки.
Панель – часть шахтного поля, образующаяся в результате его деления (подготовки) главными откаточными и вентиляционными штреками.
Квершлаг – горизонтальная подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность, проведенная по породам вкрест (перпендикулярно) простиранию месторождения от ствола до рудной залежи. Используется для транспорта, вентиляции, передвижения людей, водоотлива, прокладки кабелей, труб и линий связи.
Штрек – горизонтальная подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность, проведенная по простиранию (параллельно) наклонно залегающего рудного тела или в любом направлении при горизонтальном его залегании. Штрек служит для транспортирования грузов, передвижения людей, вентиляции. Штреки, проводимые по руде, называют рудными, а по вмещающим породам – полевыми.
Орт – горизонтальная подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и проведенная вкрест простирания рудного тела по руде. Если орт соединяется с полевым штреком, то часть его может проходиться по породам. Понятие «орт» имеет смысл только в крутых и наклонных залежах, так как в горизонтальных залежах простирания просто не существует, и в этих условиях (как уже отмечалось выше) горизонтальную выработку любого направления называют штреком.
Восстающий – вертикальная или наклонная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и имеющая выход на один или оба этажных горизонта. Восстающий проходят по восстанию рудной залежи, и он предназначен для обслуживания подземных горных работ: доставки материалов и оборудования, перемещения людей, проветривания, подачи энергии и воды, а также для разведочных целей, в редких случаях для спуска руды. Основное отличие восстающего от слепого ствола в том, что по нему не поднимают руду. Восстающие могут иметь одно, два или более отделений, причем одно лестничное.
Рудоспуск – вертикальная или наклонная горная выработка, или ограниченная крепью часть выработанного пространства для перепуска рудной массы под действием собственного веса.
Выработанным называется пустое пространство, образующееся в недрах после извлечения полезного ископаемого.
Уклон – наклонная подземная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и предназначенная для подъема руды и вспомогательных нужд.
Шурф – неглубокая вертикальная горная выработка, пройденная с поверхности и предназначенная для доразведки, проветривания (запасное), подъема.
Спиральный съезд (заезд) – наклонная горная выработка (может иметь непосредственный выход на поверхность, также и не иметь), предназначенная для заезда бурового, доставочного и другого горного оборудования на горизонты, доставки крупногабаритных грузов, подъема рудной массы на поверхность при помощи самоходного оборудования, а также для вентиляции.
Источник
