ОТКРЫ́ТАЯ РАЗРАБО́ТКА МЕСТОРОЖДЕ́НИЙ
-
Рубрика: Технологии и техника
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ОТКРЫ́ТАЯ РАЗРАБО́ТКА МЕСТОРОЖДЕ́НИЙ, способ добычи полезных ископаемых, при котором процессы выемки осуществляются на поверхности Земли (в открытых горных выработках – карьерах). Характеризуется высокой степенью извлечения полезных ископаемых из недр, возможностью достижения бoльшей (по сравнению с шахтной добычей) производств. мощности предприятия. Гл. требования к О. р. м. – комплексное освоение всех ресурсов месторождения и охрана окружающей среды. По положению залежи полезного ископаемого относительно земной поверхности различают месторождения поверхностного (расположенные на поверхности или покрытые небольшими наносами), глубинного (значительно ниже господствующего уровня поверхности), нагорного (на возвышенности или склоне горы) и нагорно-глубинного (частично расположенные на горе или горном склоне) типов. Осн. горные выработки О. р. м. – капитальные траншеи, обеспечивающие доступ к полезному ископаемому, и разрезные траншеи, подготавливающие карьерное поле к вскрышным и добычным работам.
Осн. технологич. процессы О. р. м. включают: подготовку горных пород к выемке – их отделение от массива с применением взрывных технологий или механич. рыхления; погрузку (экскавацию) горной массы в средства карьерного транспорта и её перемещение из забоев до пром. площадки и отвалов; размещение вскрышных пород в отвалах.
При О. р. м. безопасная, экономичная и наиболее полная выемка всех видов полезных ископаемых обеспечивается правильно выбранной системой разработки месторождения, которая устанавливает определённый порядок выполнения горно-подготовит., вскрышных и добычных работ. Наибольшее распространение в РФ получила разработанная Н. В. Мельниковым классификация систем О. р. м. по способу перемещения пустых пород вскрыши в отвалы и типу применяемого оборудования: бестранспортная – вскрышные породы перемещаются во внутр. отвалы непосредственно экскаваторами; транспортно-отвальная – вскрышные породы перемещаются во внутр. отвалы при помощи передвижных транспортно-отвальных установок; специальная – вскрышные породы удаляются колёсными скреперами, с помощью средств гидромеханизации и др.; транспортная – вскрышные породы перемещаются на внутренние или внешние отвалы средствами карьерного транспорта; комбинированная – вскрышные породы верхних уступов удаляют карьерным транспортом, а породы с нижних уступов перемещаются во внутр. отвалы непосредственно экскаваторами или при помощи передвижных транспортно-отвальных установок. По классификации, разработанной В. В. Ржевским, системы О. р. м. в зависимости от положения рабочей зоны и направления перемещения фронта горных работ делят: на сплошные, применяемые для добычи руды из горизонтальных или пологопадающих залежей (отвалы вскрышных пород размещают в выработанной части карьера или за его пределами); углубочные – при разработке наклонных и крутых залежей (вскрышные породы размещают только во внешних отвалах); смешанные (сочетают особенности сплошных и углубочных систем) – для разработки месторождений в сложных топографич. и горно-геологич. условиях. Классификация систем на основе ресурсосберегающих и малоотходных технологий с применением новых видов горного и транспортного оборудования, предложенная К. Н. Трубецким, подразделяет технологич. схемы О. р. м. на цикличные (13 схем) и циклично-поточные (5 схем) способы произ-ва горных работ.
О. р. м. включает подготовит., основной горно-строительный, эксплутационный и заключит. периоды. В подготовительный период в пределах карьерного поля ведутся работы по подготовке территории (вырубка леса, корчёвка пней, отвод рек, осушение месторождения, перенос автомобильных и ж.-д. трасс, возведение спец. складов, административно-бытовых и коммунальных сооружений, механич. мастерских, депо, гаражей, прокладывание транспортных коммуникаций, сети водоснабжения и канализации). В основной горно-строительный период осуществляются горно-капитальные работы по сооружению капитальных и разрезных траншей (см. Вскрытие месторождения), проводятся дренажные и осушит. работы, ведётся монтаж осн. горного, транспортного и технологич. оборудования, возводятся пром. здания, обогатит. сооружения, склады для готовой продукции и др.
Наиболее продолжит. этап О. р. м. – эксплуатация месторождения. Планомерная выемка и перемещение горных пород обеспечиваются комплексом горного транспортного и вспомогат. оборудования. Выбор средств комплексной механизации зависит от природных (крепость горных пород, форма залегания полезного ископаемого, горно-геологич. условия, климат, рельеф и т. п.), технологических (система разработки, схема вскрытия, режим горных работ и др.), технических (выемочно-погрузочное оборудование, транспорт, элементы систем разработки), организационных (годовой и суточный режимы работ, сроки строительства и др.) и экономических (размер капитальных затрат, себестоимость продукции, производительность труда, размер прибыли и др.) факторов. Комплексная механизация горных разработок обеспечивает неразрывность транспортных коммуникаций от забоев до пунктов разгрузки, а отд. машины и механизмы (буровые, выемочно-погрузочные, транспортные, отвальные, вспомогательные), входящие в комплект оборудования, должны соответствовать друг другу по мощности, производительности и др. осн. параметрам. Отличит. особенность комплексной механизации добычных работ – наличие разгрузочно-приёмных пунктов, располагаемых в определённых местах, как правило на весь срок отработки месторождения. Эти пункты включают в себя дробильно-сортировочные установки, размещаемые непосредственно в карьере и на бортах. Осн. требование, предъявляемое к комплексной механизации добычных работ, – обеспечение равномерной и бесперебойной подачи полезного ископаемого на переработку.
Комплексы для механизации добычных работ различают по виду входящего в них оборудования, которое определяет вид технологии горных работ: цикличная, при которой все осн. процессы осуществляются комплексом оборудования цикличного действия; циклично-поточная – предусматривает применение комплексов с оборудованием цикличного и непрерывного действия; поточная – осуществляется с помощью комплексов, в которых в качестве осн. горнотранспортного оборудования используются машины непрерывного действия.
Заключительный период эксплуатации месторождений – восстановление нарушенных при О. р. м. земель и возвращение их для полезного использования: планировка отвалов, нанесение на них почвенного слоя (предварительно снятого при вскрышных работах), восстановление и благоустройство выработанного пространства карьера (см. Рекультивация земель). При разработках месторождений поверхностного типа горнотехнич. рекультивация может осуществляться в процессе эксплуатации.
Эффективность О. р. м. оценивается системой технико-экономич. показателей – общих (прибыль, рентабельность, качество горной продукции) и специальных (коэф. вскрыши, себестоимость полезного ископаемого, эксплуатац. затраты, капитальные затраты, производительность труда и коэф. использования горнотранспортного оборудования). Для О. р. м. ср. коэф. вскрыши (отношение всего объёма вскрыши в контуре карьера ко всему объёму полезного ископаемого) составляет 4–5 м3/м3 (редко 10 м3/м3); такие значения коэф. вскрыши гарантируют рентабельность этого вида разработки.
О. р .м. прошла длинный историч. путь – от выемки продуктивной залежи, находящейся прямо на земной поверхности, и снятия слоя покрывающих пород с помощью примитивных горнопроходч. инструментов и землеройной техники (6–5-е тыс. до н. э.) до появления в 21 в. карьеров глубиной более 350 м, оснащённых мощными буровыми станками и экскаваторами, большегрузными автосамосвалами. О. р. м. – осн. направление развития горнодобывающей пром-сти в РФ, этим способом добывают 80–93% руд чёрных и цветных металлов, около 64–66% угля, практически 100% строит. горных пород. О. р. м. позволяет создавать мощные комплексы по добыче и переработке железных руд. Так, в РФ на 5 наиболее крупных карьерах – Лебединском, Михайловском, Стойленском, Костомукшском, Северном Качканарском (производительность каждого по сырой руде св. 20 млн. т в год) добывается ок. 70% железной руды, на 3 др. карьерах – Ковдорском, Главном и Западном Качканарских (производительность каждого более 10 млн. т в год) – св. 16% общей добычи. Проектная глубина карьеров: Лебединского 450 м, рудника «Железный» Ковдорского 850 м, Михайловского 450 м, Оленегорского 435 м и Стойленского 470 м. Проектная глубина зарубежных карьеров: железорудного Полтавского ГОКа 700 м (Украина), меднорудных «Бингем» 900 м (США) и «Гаспе» 546 м (Канада), золоторудного «Мурунтау» 950–1000 м и меднорудного «Кальмакыр» 660 м (Узбекистан).
К наиболее крупным в РФ О. р. м. руд цветных металлов и золота относят: карьер Олимпиадинского месторождения золота, Сорский молибденовый карьер, карьер «Эрдэнэт» совместного рос.-монг. предприятия; осн. районы О. р. м. алмазов – карьер «Мир» в Якутии, угля – Бачатский карьер в Кузнецком угольном бассейне в Зап. Сибири, горно-химич. сырья – карьеры ОАО «Апатит» на Кольском п-ове и др.
Перспективы развития О. р. м. связаны с оптимизацией параметров горных работ и оборудования, применения техники непрерывного действия, комплексным освоением недр, переходом на большие глубины (до 1000 м), широким применением автоматизир. систем и методов управления, внедрением ресурсосберегающих, малоотходных и ресурсовоспроизводящих геотехнологий.