ОСНОВЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ | Студия аппаратного педикюра
Студия аппаратного педикюра

ОСНОВЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Открытая разработка представляет собой комплекс горных работ, при котором все производственные процессы, необходимые для извлечения полезного ископаемого из недр земли, совершаются непосредственно с земной поверхности (рисунок 2.1).

Поэтому применялась она еще в древнейшее время, когда извлекались только те полезные ископаемые, которые залегали наиболее близко к земной поверхности. По мере увеличения глубины работ открытый способ становился невыгодным, так как удаление увеличивающегося объема пустых пород посредством мускульного труда было слишком трудоемким и дорогим. Поэтому открытый способ разработки на длительное время был в основном вытеснен подземным, при котором не требовалось выемки пустых пород. Лишь с конца XIX века в связи с внедрением горных машин открытые работы начали получать широкое распространение. С этого времени, а особенно в 30–50годы XX столетия, применение открытого способа разработки непрерывно расширялось во всем мире. Так, если в 1950 г. доля добычи угля открытым способом составляла 11 %, то к 1980 г. она увеличилась до 38 %, а по Кузбассу составляет более 40 %. За это же время объем добычи железной руды возрос с 44

до 88%.

27

Рисунок 2.1. Схема открытой разработки месторождений полезных ископаемых открытым способом: 1 – экскаватор; 2 – автосамосвал; 3 – бульдозер; 4 – буровой станок; 5 – рабочие горизонты; 6 – взорванная масса; 7 – залежь полезного ископаемого;

8 – скважины; 9 – въездная траншея; 10 – отвал пустых пород

В России наиболее старыми являются Уральские железорудные карьеры. Горные работы в них ведутся с XVIII века – на Гороблагодатском с 1735 г., на Высокогорном с 1781 г. Однако техническая оснащенность карьеров была низкой – преобладали ручная погрузка и конная откатка грузов. Горное машиностроение было развито слабо. Путиловский завод, единственный в России изготовлявший экскаваторы, выпустил всего 25 штук. Они были громоздкие, малопроизводительные, с паровым приводом и на железнодорожном ходу.

Значительное развитие открытых горных работ началось в период первых пятилеток. Были введены в действие такие крупные карьеры, как Магнитогорский железорудный (1930 г.), Коунрадский меднорудный (1936 г.), Краснобродский и Бачатский угольные разрезы (1948–1950гг.) и др.

Наиболее быстрое развитие открытых горных работ началось в послевоенный период, чему способствовал выпуск современного карьерного горнотранспортного оборудования. В период 1947–1950гг. на карьеры

28

стали поступать экскаваторы СЭ-3,драглайныЭШ-4/40,ЭШ-6/60,ЭШ14/65, большегрузные автосамосвалы и думпкары и другая техника, что способствовало значительному улучшениютехнико-экономическихпоказателей открытого способа добычи. Для разработки скальных пород в дальнейшем были созданы новые буровые станки шарошечного и огневого бурения, карьерные экскаваторы мехлопаты с ковшом вместимостью до 20 м3, думпкары грузоподъемностью 180 т, автосамосвалы грузоподъемностью110–180т, а также целая серия вспомогательного оборудования.

С внедрением новой техники совершенствовались технология ведения горных работ и параметры карьеров. Сейчас проектируются карьеры глубиной до 700 м. Высота уступа увеличилась с 7 до 40 м. Широкое применение получили бестранспортные и транспортно-отвалъныетехнологические схемы, повысилась интенсивность отработки (углубка карьеров достигает15–20м/год), возросла производственная мощность карьеров.

Одной из характерных особенностей открытых горных является необходимость удаления значительных объемов покрывающих и вмещающих пород. Поэтому, при открытой разработке различают вскрышные идобычные работы.

Под вскрышными работами понимают совокупность производственных процессов по выемке и удалению пустых пород, обеспечивающих доступ к полезному ископаемому.

Добычными работами называют совокупность производственных процессов по извлечению полезного ископаемого из недр земли.

Объем вскрышных работ обычно в несколько раз превышает объем добычных, а при добыче ценных полезных ископаемых – и в 10–20раз. Вскрышные и добычные работы ведутся совместно, причем вскрышные несколько опережают добычные во времени и пространстве. Вскрышу ук-

29

ладывают в специальные насыпи – отвалы. Совокупность объемов пустых пород и полезного ископаемого называютгорной массой.

Количественная оценка удаляемых вскрышных пород производится с помощью специального показателя – коэффициента вскрыши. Под ним понимают объемное ли весовое количество пустых пород, приходящееся на единицу объема или массы полезного ископаемого. Коэффициент вскрыши показывает, какое количество вскрыши необходимо переместить в отвалы для добычи единицы полезного ископаемого. Коэффициент вскрыши измеряется в т/т, м33, м3/т.

Различают несколько основные виды коэффициентов вскрыши (рисунок 2.2):

средний (Кср– отношение объема вскрышных пород в конечных контурах карьера к запасам полезного ископаемого в этих же контурах;

текущий (Кт– перемещаемых в отвалы в течение месяца, квартала, полугодия, года,

эксплуатационный (Кэ— отношение объема вскрышных пород к объему полезного ископаемого за период эксплуатации карьера;

граничный (Кгр– максимально допустимое соотношение объемов пустых пород и полезного ископаемого, при котором открытая разработка месторождения экономически целесообразна.

а б

30

в

г

Рисунок 2.2. Схемы к расчету коэффициентов вскрыши: а – средний; б – текущий; в – эксплуатационный; г — граничный

Разработка месторождения открытым способом рентабельна, когда себестоимость добычи полезного ископаемого оне превышаеткакой-тодопустимой величиныи). В качестве допустимой себестоимости чаще всего принимают оптовую цену за 1 мполезного ископаемого или себестоимость добычи подземным способом. Граничное условие Со = Си. Границу открытых горных работ (предельную глубину карьера) устанавливают по величине граничного коэффициента вскрыши, из условия Кср ≤ Кгр.

Входе разработки месторождения открытым способом можно выделить четыре периода: подготовительный, строительный, эксплуатационный, заключительный.

Подготовительный период включает работы по подготовке месторождения, осушению и ограждению от вод поверхностного стока.

Встроительный период входят работы по созданию начального фронта вскрышных и добычных работ, строительство транспортных коммуникаций.

Эксплуатационный период охватывает горные работы по вскрыше и добыче в пределах плана.

31

Заключительный период – это работы по рекультивации нарушенных горными работами земель.

Степень экономической эффективности открытых горных работ характеризуется величиной технико-экономическихпоказателей, к основным из которых относятся прибыль, рентабельность, себестоимость.

Под прибылью понимается разница между ценностью реализуемой товарной продукции и затратами на ее производство.

Рентабельность – это отношение прибыли, полученной в течение года, к общей величине средств (основных и оборотных фондов), находящихся на предприятии.

Себестоимость (Со– затраты, приходящиеся на 1 т добычи полезного ископаемого, складываются из затрат на собственно добычуди вскрышув):

Со = Сд + Св·К, где К – коэффициент вскрыши, т/т.

Преимущества открытых горных работ по сравнению с подземными состоят в следующем:

применение более мощной и производительной техники, в результате чего достигается лучшие технико-экономическиепоказатели – производительность труда в5–8раз выше, а себестоимость добычи в2–4раза ниже, чем на шахтах;

капитальные затраты, связанные со строительством карьера в2–4раза меньше, чем на строительстве шахт одинаковой с карьером мощностью;

более высокие темпы роста производительности труда и снижения затрат на добычные работы;

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

32

при открытой разработке месторождений легче увеличить в случае надобности производственную мощность предприятия;

на карьерах обеспечиваются более высокая безопасность труда и лучшие производственные условия.

Вместе с тем открытым разработкам свойственны и недостатки:

необходимость отчуждения больших земельных угодий для размещения карьеров и отвалов пустых пород;

понижение уровня грунтовых вод на больших площадях;

зависимость от климатических условий, что наиболее сильно проявляется в условиях сурового климата.

2.2.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ЭЛЕМЕНТЫ И ПАРАМЕТРЫ КАРЬЕРА

Карьер в хозяйственном значении – это горное предприятие, осуществляющее открытую разработку месторождения, а в техническом значении – это совокупность открытых горных выработок, служащих для разработки месторождения. Угольные карьеры обычно на-

зывают разрезами.

Месторождения или его часть, разрабатываемые одним карьером, называется карьерным полем. Площадь карьерного поля обычно составляет от 0,5 до 4 тыс. га. Участок земной поверхности, занимаемый карьером, его службами и цехами, называется земельным отводом. Площадь земельного отвода во много раз превышает площадь карьерного поля. На рисунке 2.3 представлена схема основных объектов карьера в границах земельного отвода.