Способы отработки месторождений полезного ископаемого

Способы отработки месторождений

С появлением новых технологий изменяются способы отработки месторождений полезных ископаемых. Иногда, даже сравнительно малое изменение может иметь значительное влияние. Например, появление на рынке в середине 1990-х годов дистанционно управляемых ПДМ, позволило обеспечить доступ к узким подэтажным очистным забоям вдоль по простиранию рудного тела, вместо проходки выпускных ортов. Это не только съэкономило расходы на добычу, но и позволило вовлечь в добычу дополнительные объёмы товарной руды. Выполнение добычных операций дистанционным способом не было новшеством, а всего лишь эволюционным развитием использования погрузчиков Cavo в начале 1960-х годов.

Термин «добыча с использованием самоходного (безрельсового) оборудования» появился в середине 1950-х годов. Впервые, дизельные самосвалы использовались на канадском медном подземном руднике Норанда Гасп» (Noranda’s Gaspe) в 1959 году, где они вначале загружались через рудоспуски, а затем с использованием канатных экскаваторов с электрическим проводом и короткой стрелой. На первых специально спроектированных под использование для ПДМ рудниках, как, например, канадский рудник Лейк Дюфо (Lake Dufault) в 1964 году, использовались подземные мастерские для сборки машин из частей, спускаемых по стволу шахты. В настоящее время, на руднике Маунт Иза (Mt Isa Mines) в шт. Квинсленд, Австралия используются ПДМ Wagner St5 и ST1.5, фронтальные погрузчики Cat 922B, автопогрузчики Atlas T4G и различные модели погрузочных машин на рельсовом ходу Eimco. Однако, лишь небольшая толика рудников во всём мире экспериментально использует дизельную подземную горнодобычную технику, в то время как большинство до сих пор больше доверяет канатному скреперу с откаткой руды при использовании рельсового транспорта.

Первое разрешение на использование дизельной техники в подземном руднике в шт. Западная Австралия было выдано руднику Маунт Шарлот (Mt Charlotte) в 1964 году, однако, профсоюзная оппозиция затормозила введение его в действие. Тем не менее, Компания Инко (Inco) провела испытания ПДМ на канадском руднике Фруд (Frood) в 1966 году, и в последствии, к середине 1969 года, уже использовала 14 машин на канадском руднике Крейтон (Creighton). Возвращаясь к Австралии, механизация добычи началась в 1967 году на руднике Нью Брокен Хилл Консолидейтед (New Broken Hill Consolidated) с использования ПДМ ST5, которые через течки отгружали руду в вагонетки. В 1967 году, единственная ПДМ ST4A была установлена на руднике Памур Поркьюпайн (Pamour Porcupine) в Канаде, которая заменила 25 рабочих, ранее занятых на погрузке-откатке руды, что позволило достичь 12-месячного срока возврата капиталовложений. А в других местах результаты применения таких новшеств были более значительными, как, например, у компании Инко (Inco), которая отчиталась о 300%-ном росте производительности (с 75 до 225 тонн/мес)!

Что можно сказать о наследниках ПДМ? В начале 1980-х годов, в Канаде была запущена программа с использованием погрузочных машин с подгребающими лапами на пунктах выпуска руды совместно с полустационарными дробилками Eagle и гибкими конвейерами, загружаемыми через рудоспук. Эта программа не была успешной ввиду низкой фрагментации материала в забое и, что особенно важно, ввиду ограниченной мобильности. Если вдруг возникнет идея вновь попробовать использовать подобный метод, какие идеи по устройству оборудования мы сможем высказать, используя преимущества 30-летнего опыта технологического усовершенствования?

Большие перемены скрываются прямо за углом. Три основных производителя горного оборудования всерьёз занимаются вопросом бесперывной выемки твёрдых пород. Если будет найдено решение, то это вызовет революционные перемены в методах отработки месторождений, как открытым, так и подземным способом. Последним большим новшеством в отработке карьеров стало применение гидравлических экскаваторов и бульдозеров, размеры которых, как и размеры самосвалов, становятся всё больше и больше. Применение непрерывной выемки породы и использование гибких конвейеров позволит проводить хирургическую выемку коммерчески значимого материала таким же образом, как это сейчас происходит на месторождениях с аморфными породами и на угольных рудниках. Конечно, никто не отказывается от использования буровзрывных методов, однако, многие предположительно массивные рудные тела в реальности имеют пространственные размеры, не превышающие несколько метров. Если удастся наполовину сократить объём забалансового материала, попадающего в поток богатой руды, мы сможем значительно снизить затраты на переработку и вдвое сократим размеры хвостохранилищ. Это как раз то, что нужно.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Отработка — месторождение

Отработка месторождений полезных ископаемых обычно производится так, что их лучшие части срабатываются в первую очередь. В процессе эксплуатации постоянно возрастает глубина отработки, увеличивается трудоемкость, нередко снижается содержание ценных компонентов в рудах и т.п. С другой стороны, все более трудным оказывается выявление новых месторождений, а открываемые месторождения как бы постоянно смещаются в мало освоенные районы или более глубокие горизонты земной коры. Научно-технический прогресс, являющийся в других отраслях основным фактором непрерывного возрастания эффективности производства, в минерально-сырьевой отрасли оказывается в значительной степени направленным на компенсацию отрицательных тенденций, связанных с постоянным ухудшением свойств объектов труда. Этой компенсации удается достичь не всегда. [1]

Отработка месторождений полезных ископаемых открытым и подземным способами осложняется рядом специфических геологических явлений. В первую очередь необходимо отметить весьма неравномерное распределение напряжений в сеисмогенных зонах северной части региона. Таких зон выделяется три: Мурманская, Кандалакшская, Северо-Карельская. Аномально-высокие напряжения в кристаллических поро дах вызывают вывалы, стреляние пород и горные удары. Их связывают с неотектоническими глыбовыми движениями вдоль разломов северо-западного направления. Здесь могут наблюдаться землетрясения силой до 5 баллов. [2]

Открытая отработка месторождений заключается в непосредственном вскрытии и отработке полезного ископаемого сплошной выемкой с поверхности на глубину. [3]

Проект отработки месторождений пильного камня , все паспорта крепления и управления кровлей, контроль за состоянием выработок осуществляются на основе геолого-геофизических данных и результатов бурения, обеспечивающих достаточно детальное определение мощности потолочины и физико-механических свойств пород. [4]

Закончив отработку месторождения , они до 1970 г. возвратили сельскому хозяйству последние 300 га. [5]

При отработке месторождений полезных ископаемых методом подземного выщелачивания особые требования предъявляются и к фильтрам буровых скважин. [6]

Значит, форсированная, пиковая отработка месторождений — это не интенсификация, а, напротив, один из самых экстенсивных методов, если учитывать всю совокупность экономических последствий и конечные результаты производства. [7]

Настоящая практика отработки месторождений ориентирована на минимизацию удельных затрат при извлечении запасов и не считается с ограниченностью запасов, что чревато их потерями. [8]

До начала комбинированной отработки месторождений Учалинским карьером добыто более 90 млн. т руды. [9]

В процессе отработки Ждановского месторождения медно-никелевых руд установлено, что руды месторождения крайне неоднородны по своим технологическим качествам. По минералого-технологическим характеристикам выделено три типа ( семь разновидностей) руд. Значительная часть потерь, особенно у разновидностей с мелкой и пылевидной вкрапленностью, обусловлена плохим раскрытием рудных зерен. Извлечение в концентрат, составляющее у крунозернистых разностей 80 — 90 %, снижается до 70 — 75 % у рядовых руд и даже до 60 % у разностей с мелкой и пылевидной вкрапленностью. Такие потери закономерны, так как основная масса рудных вкрапленников имеет размеры меньшие предела измельчения, принятого на фабрике — 80 % класса — 0.071 мм. Однако работами фабрики показано, что увеличение степени измельчения не приводит к существенному улучшению раскрытия рудных зерен, значительно ухудшая технологический процесс за счет повышения содержания тонких классов. Одной из причин плохого раскрытия рудных зерен в тонковкрапленных рудах является значительно большая устойчивость к истиранию серпофита по сравнению с сульфидами, тальком и карбонатом. Вследствие этого разрушение проходит по крупным рудным зернам, мелкие же вкрапленники и заливообразные включения рудных минералов в серпофите остаются нераскрытыми. Увеличение выхода тонких классов, т.е. дальнейшее измельчение, приводит к уменьшению размеров рудных зерен, и отчасти — карбоната, талька, антигорита, но почти не затрагивает крупные серпофитовые зерна с вростками сульфидов. Одновременное поступление в мельницы тонковкрапленных руд, силикатная составляющая которых антигорит серпофит, и крупновкрапленных с высоким содержанием талька лишь усугубляет этот процесс. Поэтому плохое раскрытие рудных зерен наблюдается и в рудах с достаточно крупными сульфидными вкрапленниками, но имеющих сложные очертания последних. [10]

Охрана недр, наиболее полная отработка месторождений полезных ископаемых, комплексное извлечение из них основных и сопутствующих полезных компонентов, рациональное использование в народном хозяйстве минерального сырья и продуктов его переработки, а также отходов производства — комплекс крупнейших внутренних резервов и средств повышения эффективности производства в общегосударственном масштабе. [11]

Практически при проектировании отработки месторождений с учетом ценности сырья выбирается экономически приемлемый компромисс между себестоимостью добычи и величиной потерь и разубоживания. [12]

При инжекционном режиме отработки месторождений наблюдаются существенные перетоки минерализованных хлоридных натриевых и кальциевых вод через затрубное пространство скважин в горизонты пресных вод. В отдельных случаях имеет место грифонообразование. При эжек-ционном режиме на месторождениях отмечаются перетоки загрязненных вод вышезалегающих горизонтов в нижезалегающие. [13]

При применении системы отработки месторождений , в которых число откачных и нагнетательных скважин выбирается из соотношения 1: 3, 1: 4, 1: 5, производительность откачных скважин должна быть соответственно в 3, 4 и 5 раз больше производительности на-рнетательных скважин. [15]

Источник

Как реализуется подземная добыча подземных ископаемых?

Подземная разработка рудных и нерудных месторождений (подземная разработка месторождений полезных ископаемых) — это совокупность работ по вскрытию, подготовке и очистной выемке месторождения. Вскрытие и подготовка осуществляются посредством проведения выработок. Забои проводимых выработок называются подготовительными. Выемку полезного ископаемого ведут в очистных забоях, применяя при этом различные способы его разрушения. Очистные забои необходимы для выемки полезного ископаемого. При подземной разработке рудных месторождений наиболее распространен взрывной, а при добыче ископаемых углей — механический способ разрушения тела руды или угленосного горизонта.

Комплекс подъемных машин и оборудования называют шахтным подъемом. В него входят скребковые контейнеры, ленточные конвейеры, вагонетки, гидротранспорт — для подъема добытого угля. Скреперная доставка, виброустановки и локомотивная откатка — для транспортировки добытой руды.

Добытая руда зачастую содержит 3-5% необходимого продукта, следовательно ее необходимо подвергнуть процессу обогащения — совокупности процессов первичной обработки минерального сырья, добытого из недр, в процессе которого происходит разделение полезных минералов от пустой породы.

Подземная разработка пластовых месторождений

Добыча твердых полезных ископаемых подземным способом осуществляется в три стадии: вскрытие, подготовка и очистные работы. Вскрытие — проведение горных работ, обеспечивающих доступ с поверхности земли к залежи полезного ископаемого (в соответствии с требованиями безопасности их должно быть не менее двух). К вскрывающим выработкам относятся стволы, штольни, квершлаги (горизонтальные горные выработки не имеющие выхода на поверхность), слепые стволы, гезенки (вертикальная горная выработка не имеющая выхода на поверхность) и шурфы (вертикальная выработка для проведения разведки)..

Подготовляющие выработки обеспечивают шахту необходимым инвентарем для проведение очистки, по ним осуществляется транспорт готовой продукции, пропускают необходимое количества воздуха для функционирования шахты.

Очистные работы — основная стадия подземной разработки полезных ископаемых. Эксплуатацией месторождения называют период ведения очистных работ.

Вскрывающие выработки

Вскрывающие выработки при подземный способ разработки месторождений делятся на следующие типы:

1) Основные (главные) — для выдачи полезного ископаемого на поверхность.

2) Вспомогательные — для других целей (например спуск-подъем людей и оборудования).

3) Капитальные — служат весь срок отработки запасов шахты.

4) Горизонтные — служат в течение времени отработки запасов между смежными транспортными горизонтами — пологое падение

5) Этажные — функционируют пока разрабатываются запасы одного этажа.

Подземная разработка пластовых месторождения начинается с выбора способа и схемы вскрытия, что зависит от множества факторов: размеров шахтного поля, угла падения пласта, количество пластов и расстояние между соседними, рельеф поверхности, глубина залегания, удароопасность угольных пластов и их склонность к самовозгоранию, и другие.

По полученным данным выбирают методику проведения работ по вскрытию: вскрытие штольнями, наклонными стволами с капитальным квершлагом, вскрытие вертикальными стволами с горизонтальными квершлагами или комбинированное вскрытие.

Подготовка пластов к добыче

После проведения работ по вскрытию месторождения, его необходимо подготовить к добыче полезного ископаемого в очистных забоях. Этот процесс состоит из двух этапов: способ подготовки, на котором проводят подготавливающие выработки на уровне транспортного горизонта и пластовая подготовка, при которой транспортные штреки проводят по угольному пласту. Пластовая подготовка изредка заменяется на полевую (если имеются неустойчивые боковые породы и на пластах с углями, склонными к самовозгоранию) при которой полевые штреки в породах лежащего бока.

Далее проводят подготавливающие выработки в плоскости пласта, для создания очистных забоев принятой длины в количестве, обеспечивающем принятую производственную мощность шахты (количество полезного ископаемого, добытого в единицу времени).

Очистные работы в угольных шахтах

Подземные разработки угольных месторождений кроме непосредственно выемки полезного ископаемого под очистными работами включат еще крепление забоя и управление кровлей. Очистная выемка — совокупность процессов отбойки, погрузки на забойный контейнер и доставка угля до ближайшей транспортной выработки.

Очистной забой — забой, в котором осуществляется массовая добыча полезного ископаемого. В зависимости от длины забоя различаются технологии выемки угля. В лавах (длинные забои) применяется фланговая и фронтальная схема выемки. При фланговой схеме выемка угля осуществляется выемочной машиной, перемещающейся вдоль забоя перпендикулярно к направлению его подвигания. При фронтальной выемке отделение угля от массива осуществляется выемочной машиной одновременно по всей длине очистного забоя без участия людей.

Выемочные машины — общее название, объединяющее в себе следующие горно-проходческие комплексы: комбайны, струги, агрегаты, гидромониторы, механогидравлические машины. Отдельно при добыче угля стоят буровзрывные работы.

Для доставки угля в лавах на пологих и наклонных пластах применяются скребковые конвейеры. Они получили широкое распространение, так как относительно просты по конструкции, пригодны к тяжелым условиям эксплуатации, приспособлены для работы с очистными комбайнами, стругами и механизированными крепями.

Крепь очистных выработок — искусственное сооружение, возводимое для предотвращения обрушения пород кровли сохранения необходимой площади поперечного сечения призабойного пространства и управления горным давлением.

Основы подземной разработки рудных месторождений

Залежи рудных месторождений большей частью имеют крутое или наклонное залегание. В целях удобства разработки их по падению делят на этажи с определенной высотой и длиной, иначе говоря — рудное тело. В зависимости от условий залегания рудных тел применяется вскрытие вертикальными, наклонными стволами или штольнями. Самый распространенный способ — вскрытие вертикальными стволами, от которых отходят квершлаги на каждом горизонте.

Если рудное месторождение находится в горной местности, то применяют вскрытие штольнями, от которых отходят слепые вертикальные стволы с подъемной установкой на штольневом горизонте.

Подготовка рудных тел к очистной выемке похожа на подземные разработки угольных месторождений, так же как и при подземной разработке угольных месторождений подготовка рудных тел к очистной выемке начинается с проведения сети подготовительных выработок:

• по типу подготовительных выработок — штрековая и ортовая
• по расположению выработок по отношению к рудному телу — рудную, полевую и комбинированную
• по схеме движения транспорта — тупиковую и кольцевую

При очистной выемке руды выполняются следующие основные производственные процессы:

1. Отбойка руды — процесс отделения руды от массива в блоке с одновременным дроблением ее на куски.
2. Вторичная дробление — для соответствия условиям технологического процесса, по которым отбитая руда должна иметь куски определенной крупности
3. Выпуск и доставка руды — перемещение рудной массы от мест отбойки до транспортных выработок блока
4. Управление горным давлением — естественное поддержание очистного пространства, обрушение вмещающих пород, искусственное поддержание очистного пространства

Системы разработки рудных месторождений

Системы разработки с естественным поддержанием очистного пространства — основано на использовании естественной устойчивости руды и вмещающих пород. Для них характерны более высокая производительность блоков, ниже трудоемкость и себестоимость добычи. Однако они отличаются значительными потерями руды в целиках: 25-35%.

Системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород — отличаются невысокими затратами на контролирование горного давления. Это высокопроизводительные системы, но имеющие повышенные потери отбитой руды и ее высокая потеря вследствие неполного выпуска руды из блока.

Системы разработки с искусственным поддержанием очистного пространства — для них характерны высокие затраты на возведение закладки или крепи, либо то и другое, более низкие потери и разубоживание.

Источник