Обоснование выбора метода добычи угля зависит от таких факторов, как топография, геометрия угольного пласта, геология вышележащих пород и экологические требования или ограничения. Однако преобладают над ними экономические факторы. К ним относятся: наличие, качество и стоимость необходимой рабочей силы (включая наличие подготовленных руководителей и менеджеров); адекватность условий проживания, питания и отдыха для рабочих (особенно, когда шахта расположена вдали от местного населения); наличие необходимого оборудования и машин, а также рабочих, обученных работе с ними; наличие и стоимость транспортировки рабочих, необходимых материалов и доставки угля потребителю или покупателю; наличие и стоимость необходимого капитала для финансирования операции (в местной валюте); и рынок для конкретного типа добываемого угля (т. е. цена, по которой он может быть продан). Основным фактором является коэффициент зачистки, т. е. количество вскрышного материала, подлежащего удалению, пропорционально количеству угля, которое может быть извлечено; по мере его увеличения стоимость майнинга становится менее привлекательной. Важным фактором, особенно при открытой добыче полезных ископаемых, который, к сожалению, часто упускают из виду, является стоимость восстановления рельефа и окружающей среды при прекращении горных работ.

Здоровье и безопасность

Еще одним важным фактором является стоимость защиты здоровья и безопасности горняков. К сожалению, особенно при мелкомасштабных операциях, вместо взвешивания при принятии решения о том, следует ли и как следует добывать уголь, необходимые защитные меры часто игнорируются или недооцениваются.

На самом деле, несмотря на то, что всегда существуют непредвиденные опасности — они могут исходить от стихии, а не от добычи полезных ископаемых, — любая добыча полезных ископаемых может быть безопасной при условии, что все стороны привержены безопасной работе.

Открытые угольные шахты

Добыча угля открытым способом осуществляется различными способами в зависимости от топографии, района, в котором ведется добыча, и факторов окружающей среды. Все методы включают удаление вскрышного материала для извлечения угля. Хотя в целом безопаснее, чем подземная добыча полезных ископаемых, наземные операции сопряжены с некоторыми специфическими опасностями, которые необходимо учитывать. Заметным среди них является использование тяжелого оборудования, которое, помимо несчастных случаев, может быть связано с воздействием выхлопных газов, шума и контакта с топливом, смазочными материалами и растворителями. Климатические условия, такие как сильный дождь, снег и лед, плохая видимость и чрезмерная жара или холод, могут усугубить эти опасности. Когда взрывные работы необходимы для разрушения горных пород, требуются особые меры предосторожности при хранении, обращении и использовании взрывчатых веществ.

Наземные операции требуют использования огромных отвалов для хранения вскрышных продуктов. Должны быть реализованы соответствующие средства контроля, чтобы предотвратить сбой дампа и защитить сотрудников, общественность и окружающую среду.

Подземный горный

Существует также множество методов подземной добычи полезных ископаемых. Их общим знаменателем является создание тоннелей от поверхности к угольному пласту и использование машин и/или взрывчатых веществ для добычи угля. В дополнение к высокой частоте несчастных случаев (угледобыча занимает первое место в списке опасных рабочих мест, где ведется статистика), при подземных работах всегда существует вероятность крупного инцидента с многочисленными человеческими жертвами. Двумя основными причинами таких катастроф являются обвалы из-за неправильного проектирования туннелей, а также взрыв и пожар из-за накопления метана и / или легковоспламеняющихся уровней переносимой по воздуху угольной пыли.

Метан

Метан очень взрывоопасен в концентрациях от 5 до 15% и стал причиной многочисленных аварий на шахтах. Лучше всего его контролировать, обеспечив достаточный поток воздуха для разбавления газа до уровня ниже его взрывоопасного диапазона и быстрого выпуска его из выработок. Уровни метана должны постоянно контролироваться и должны быть установлены правила прекращения работ, когда его концентрация достигает 1–1.5%, и оперативной эвакуации шахты, если она достигает уровня 2–2.5%.

Угольная пыль

Помимо того, что горняки вдыхают черную болезнь легких (антракоз), угольная пыль взрывоопасна, когда мелкая пыль смешивается с воздухом и воспламеняется. Бороться с переносимой по воздуху угольной пылью можно с помощью распыления воды и вытяжной вентиляции. Его можно собрать путем фильтрации рециркулирующего воздуха или нейтрализовать путем добавления каменной пыли в количествах, достаточных для того, чтобы сделать смесь угольной пыли и воздуха инертной.

Назад

Во всем мире есть подземные шахты, представляющие собой калейдоскоп методов и оборудования. Существует около 650 подземных рудников, годовая добыча каждой из которых превышает 150,000 90 тонн, что составляет 6,000% добычи руды в западном мире. Кроме того, по оценкам, существует 150,000 XNUMX небольших шахт, каждая из которых производит менее XNUMX XNUMX тонн. Каждый рудник уникален рабочим местом, установками и подземными выработками, определяемыми видами ископаемых полезных ископаемых, местоположением и геологическими формациями, а также такими экономическими соображениями, как рынок сбыта конкретного полезного ископаемого и наличие средств для инвестиций. Некоторые шахты непрерывно работают уже более века, а другие только запускаются.

Шахты представляют собой опасные места, где большая часть работ связана с тяжелым трудом. Опасности, с которыми сталкиваются рабочие, варьируются от таких катастроф, как обвалы, взрывы и пожары, до несчастных случаев, воздействия пыли, шума, жары и многого другого. Защита здоровья и безопасности рабочих является одним из основных соображений при надлежащем ведении горных работ и в большинстве стран требуется законами и правилами.

Подземная шахта

Подземный рудник — это фабрика, расположенная в скале внутри земли, на которой горняки работают над добычей полезных ископаемых, скрытых в горной массе. Они бурят, заряжают и взрывают, чтобы получить доступ и извлечь руду, т. е. горную породу, содержащую смесь минералов, по крайней мере один из которых может быть переработан в продукт, который можно продать с прибылью. Руда вывозится на поверхность для переработки в высококачественный концентрат.

Работа внутри массива горных пород глубоко под поверхностью требует специальной инфраструктуры: сети шахт, туннелей и камер, соединяющихся с поверхностью и позволяющих перемещать рабочих, машины и породу внутри шахты. Ствол – это выход в подземелье, где боковые штреки соединяют шахтную станцию ​​с производственными забоями. Внутренний пандус представляет собой наклонный штрек, соединяющий подземные уровни на разных отметках (т. е. глубинах). Все подземные отверстия нуждаются в таких услугах, как вытяжная вентиляция и приток свежего воздуха, электроэнергия, вода и сжатый воздух, канализация и насосы для сбора просачивающихся грунтовых вод, а также система связи.

Подъемные установки и системы

Копор представляет собой высокое здание, которое идентифицирует шахту на поверхности. Он стоит прямо над стволом, главной артерией шахты, по которой горняки входят и покидают свои рабочие места, по которой спускаются припасы и оборудование, а руда и отходы поднимаются на поверхность. Шахтные и подъемные установки различаются в зависимости от потребности в мощности, глубине и т. д. Каждая шахта должна иметь не менее двух стволов, чтобы обеспечить альтернативный путь эвакуации в случае чрезвычайной ситуации.

Подъем и перемещение вала регулируются строгими правилами. Подъемное оборудование (например, подъемная машина, тормоза и канат) спроектировано с достаточным запасом прочности и регулярно проверяется. Внутреннее пространство шахты регулярно осматривают люди, стоящие над клетью, а кнопки остановки на всех станциях приводят в действие аварийный тормоз.

Ворота перед шахтой загораживают проходы, когда клетки нет на станции. Когда клетка прибывает и полностью останавливается, сигнал разрешает открытие ворот. После того, как горняки вошли в клеть и закрыли ворота, другой сигнал освобождает клеть для движения вверх или вниз по стволу. Практика различается: сигнальные команды могут отдаваться оператором клети или, следуя инструкциям, размещенным на каждой шахтной станции, горняки могут сигнализировать о назначении шахты для себя. Горняки, как правило, хорошо осведомлены о потенциальных опасностях при движении по шахте и подъеме, и несчастные случаи случаются редко.

Алмазное бурение

Месторождение полезных ископаемых внутри породы должно быть нанесено на карту до начала добычи. Необходимо знать, где находится рудное тело, и определить его ширину, длину и глубину, чтобы получить трехмерное представление о месторождении.

Алмазное бурение используется для исследования массива горных пород. Бурение может производиться с поверхности или из штрека в подземной выработке. Буровое долото, усыпанное мелкими алмазами, вырезает цилиндрический керн, который захватывается в цепочке труб, следующих за долотом. Ядро извлечено и проанализировано, чтобы выяснить, что находится в скале. Образцы керна проверяются, а минерализованные части расщепляются и анализируются на содержание металлов. Для обнаружения месторождений полезных ископаемых требуются обширные программы бурения; скважины бурятся как с горизонтальными, так и с вертикальными интервалами для определения размеров рудного тела (см. рисунок 1).

Рисунок 1. Схема бурения, рудник Гарпенберг, свинцово-цинковый рудник, Швеция.

Разработка шахты

Разработка рудника включает в себя земляные работы, необходимые для создания инфраструктуры, необходимой для добычи в забое, и для подготовки к будущей непрерывности операций. Обычные элементы, все изготавливаемые методом буровзрывных работ, включают горизонтальные штреки, наклонные пандусы и вертикальные или наклонные подъемы.

Проходка вала

Проходка шахты включает в себя выемку породы, продвигающуюся вниз, и обычно поручается подрядчикам, а не персоналом шахты. Для этого требуются опытные рабочие и специальное оборудование, такое как шахтопроходческий копр, специальная лебедка с большим ковшом, подвешенным на канате, и устройство для выемки шахты с захватом кактуса.

Бригада шахтеров подвергается различным опасностям. Они работают на дне глубокой вертикальной выемки. Люди, материалы и взорванная порода должны находиться в одном большом ковше. Людям на дне шахты негде спрятаться от падающих предметов. Очевидно, что проходка шахты — работа не для неопытных.

Дрейф и рампа

Шахта представляет собой горизонтальный туннель, используемый для транспортировки породы и руды. Выемка штреков является рутинной деятельностью при разработке рудника. В механизированных шахтах для бурения забоя используются двухстреловые электрогидравлические буровые установки. Типичные профили выноса составляют 16.0 м.² в разрезе и забой пробурен на глубину 4.0 м. Отверстия пневматически заряжаются взрывчатым веществом, обычно нерасфасованным мазутом на основе нитрата аммония (ANFO), из специального заправочного грузовика. Используются неэлектрические (нонель) детонаторы короткого замедления.

Выемка грунта производится леворульными (погрузочно-доставочными) машинами (см. рис. 2) с объемом ковша около 3.0 м.³. Навоз транспортируется непосредственно в систему рудоспуска и перегружается в грузовик для более длительных перевозок. Пандусы представляют собой проходы, соединяющие один или несколько уровней с уклоном от 1:7 до 1:10 (очень крутой уклон по сравнению с обычными дорогами), которые обеспечивают достаточное сцепление с дорогой для тяжелой самоходной техники. Пандусы часто движутся по восходящей или нисходящей спирали, похожей на винтовую лестницу. Выемка рампы является обычной процедурой в графике разработки рудника и использует то же оборудование, что и проходка.

Рис. 2. Погрузочно-доставочная машина

Atlas Copco

Привлечение

Повышение представляет собой вертикальное или круто наклонное отверстие, соединяющее разные уровни шахты. Он может служить лестницей для доступа к забоям, рудоспуском или воздуховодом в вентиляционной системе шахты. Воспитание — трудная и опасная, но необходимая работа. Методы подъема варьируются от простых ручных буровзрывных работ до механической выемки горных пород с помощью бурильных машин (RBM) (см. рис. 3).

Рисунок 3. Методы повышения

Ручной подъем

Подъем вручную — сложная, опасная и требующая физических усилий работа, требующая от горняка ловкости, силы и выносливости. Это работа, которую можно поручить только опытным горнякам в хорошей физической форме. Как правило, приподнятая секция разделена на два отсека бревенчатой ​​стеной. Один остается открытым для лестницы, используемой для подъема в забой, воздуховодов и т. д. Другой заполняется породой от взрывных работ, которую горняк использует в качестве платформы при бурении снаряда. Пробор древесины удлиняется после каждого раунда. Работа включает в себя подъем по лестнице, монтаж бревен, бурение и взрывные работы в скалах, и все это делается в тесном, плохо проветриваемом помещении. Все это делает один майнер, так как места для помощника нет. Шахты ищут альтернативы опасным и трудоемким ручным методам подъема.

Подъемный альпинист

Подъемный подъемник - это транспортное средство, которое позволяет избежать подъема по лестнице и большей части трудностей ручного метода. Это транспортное средство поднимается по направляющей, прикрепленной болтами к скале, и служит надежной рабочей платформой, когда горняк выполняет бурение наверху. С помощью подъемника можно выкопать очень высокие подъемы с гораздо большей безопасностью по сравнению с ручным методом. Однако выемка грунта остается очень опасной работой.

Подъемно-сверлильный станок

RBM представляет собой мощную машину, которая механически разрушает породу (см. рис. 4). Он устанавливается на вершине запланированного подъема и бурится пилотная скважина диаметром около 300 мм для прорыва цели на более низком уровне. Пилотное сверло заменяется головкой расширителя с диаметром предполагаемого подъема, а RBM переворачивается, вращая и вытягивая головку расширителя вверх, чтобы создать полноразмерный круговой выступ.

Рисунок 4. Подъем бурового станка

Atlas Copco

Наземный контроль

Наземный контроль является важной концепцией для людей, работающих внутри скального массива. Это особенно важно в механизированных шахтах с применением оборудования на резиновых колесах, где проходка штрека составляет 25.0 м.² в сечении, в отличие от шахт с рельсовыми штреками, где они обычно всего 10.0 м.². Крыша высотой 5.0 м слишком высока, чтобы горняк мог использовать масштабную линейку для проверки возможных камнепадов.

Для крепления кровли в подземных проемах используются разные меры. При плавном взрыве контурные отверстия просверливаются близко друг к другу и заряжаются маломощным взрывчатым веществом. Взрыв создает ровный контур без разрушения внешней породы.

Тем не менее, поскольку в скальном массиве часто есть трещины, которые не видны на поверхности, камнепады представляют собой постоянную опасность. Риск снижается за счет анкерной крепи, т. е. введения стальных стержней в скважины и их закрепления. Анкер скрепляет скальный массив, предотвращает распространение трещин, помогает стабилизировать скальный массив и делает подземную среду более безопасной.

Методы подземной разработки

На выбор способа добычи влияют форма и размер рудной залежи, ценность содержащихся полезных ископаемых, состав, устойчивость и прочность горной массы и требования к производительности и безопасным условиям труда (которые иногда противоречат друг другу). ). Хотя методы добычи развивались с древних времен, в этой статье основное внимание уделяется тем, которые использовались в полу- и полностью механизированных шахтах в конце двадцатого века. Каждая шахта уникальна, но все они преследуют общие цели — безопасное рабочее место и прибыльное ведение бизнеса.

Плоская камерно-столбовая добыча

Коммерно-столбовая отработка применима для пластового оруденения с горизонтальным и умеренным падением под углом не более 20° (см. рис. 5). Месторождения часто имеют осадочное происхождение, а порода часто находится как в висячей стене, так и в компетентной минерализации (относительная концепция здесь, поскольку горняки имеют возможность установить анкерные болты для укрепления кровли, где ее устойчивость вызывает сомнения). Комнатно-столбовой способ добычи угля — один из основных способов подземной добычи угля.

Рисунок 5. Камерно-столбовая отработка плоского рудного тела

Комнатно-столбовая выемка рудного тела осуществляется горизонтальным бурением по многогранному фронту с образованием пустых помещений за продуктивным фронтом. Между комнатами оставлены столбы, куски скалы, чтобы крыша не обрушилась. Обычный результат - это регулярная структура комнат и столбов, их относительный размер представляет собой компромисс между сохранением стабильности горной массы и извлечением как можно большего количества руды. Это включает в себя тщательный анализ прочности опор, пропускной способности слоев крыши и других факторов. Скальные болты обычно используются для увеличения прочности камня в столбах. Выработанные забои служат проезжей частью для грузовиков, перевозящих руду в складской бункер шахты.

Забой камерно-столбовой забоя бурят и взрывают, как при проходке. Ширина и высота забоя соответствуют размеру штрека, который может быть достаточно большим. Большие производительные буровые установки используются в шахтах нормальной высоты; компактные буровые установки используются при мощности руды менее 3.0 м. Мощное рудное тело отрабатывается поэтапно, начиная сверху, чтобы можно было закрепить крышу на удобной для горняков высоте. Участок ниже восстанавливается горизонтальными срезами путем бурения плоских отверстий и взрывных работ в пространстве выше. Руда загружается в самосвалы в забое. Обычно используются обычные фронтальные погрузчики и самосвалы. Для работы на малой высоте доступны специальные карьерные самосвалы и погрузочно-разгрузочные машины.

Комнатно-столбовая добыча — эффективный метод добычи. Безопасность зависит от высоты открытых помещений и стандартов наземного контроля. Основными рисками являются несчастные случаи, вызванные падающей породой и движущимся оборудованием.

Наклонная камерно-столбовая разработка

Наклонно-столбовое оруденение относится к пластовому оруденению с углом падения от 15° до 30° к горизонтали. Это слишком крутой угол для транспортных средств с резиновыми шинами, чтобы подняться, и слишком плоский для гравитационного каменного потока.

Традиционный подход к наклонному рудному телу основан на ручном труде. Горняки бурят взрывные скважины в забоях ручными перфораторами. Забой очищают скребками от слякоти.

Наклонный забой - трудное место для работы. Шахтерам приходится карабкаться по крутым кучам взорванной породы, неся с собой буровые установки, шкив волокуши и стальные тросы. Помимо камнепадов и несчастных случаев, опасность представляют шум, пыль, недостаточная вентиляция и жара.

В тех случаях, когда наклонные рудные залежи можно приспособить к механизации, применяется пошаговая отработка. Это основано на преобразовании подошвы «трудного провала» в «лестницу» со ступенями под углом, удобным для безрельсовых машин. Ступени производятся ромбовидным расположением забоев и откаточных путей под выбранным углом поперек рудного тела.

Добыча руды начинается с проходки горизонтальных очистных забоев, ответвляющихся от комбинированного проходческо-отгрузочного штрека. Начальная забойка горизонтальна и следует за висячей стенкой. Следующая остановка начинается чуть дальше и следует по тому же маршруту. Эта процедура повторяется при движении вниз, чтобы создать ряд шагов для извлечения рудного тела.

Секции минерализации оставлены для поддержки висячей стены. Это делается путем отработки двух или трех соседних забойных забоев на полную длину с последующим запуском следующего забойного забоя на одну ступень вниз, оставляя между ними продолговатый целик. Секции этого столба позже могут быть извлечены в виде вырезов, которые пробурены и взорваны из забоя ниже.

Современное безгусеничное оборудование хорошо адаптируется к пошаговой добыче. Остановка может быть полностью механизирована с использованием стандартного мобильного оборудования. Взорванная руда собирается в забоях погрузочно-доставочными машинами и перегружается на карьерные самосвалы для транспортировки в шахту/рудоспуск. Если высота забоя недостаточна для погрузки грузовиков, то грузовики можно загружать в специальные погрузочные площадки, вырытые в тяговом приводе.

Прекращение усадки

Усадочную остановку можно назвать «классическим» методом добычи, который был, пожалуй, самым популярным методом добычи на протяжении большей части прошлого века. Он в значительной степени был заменен механизированными методами, но все еще используется на многих небольших шахтах по всему миру. Он применим к месторождениям полезных ископаемых с регулярными границами и крутым падением, залегающим в прочном массиве горных пород. Кроме того, на взорванную руду не должно влиять хранение на склонах (например, сульфидные руды имеют тенденцию к окислению и разложению на воздухе).

Его наиболее заметной особенностью является использование гравитационного потока для обработки руды: руда из забоев падает прямо в железнодорожные вагоны по желобам, что позволяет избежать ручной загрузки, что традиционно является наиболее распространенной и наименее любимой работой в горнодобывающей промышленности. До появления пневматического ковша в 1950-х годах не существовало машин, подходящих для погрузки породы в подземных шахтах.

Усадочная выемка извлекает руду горизонтальными пластами, начиная с днища очистных забоев и продвигаясь вверх. Большая часть взорванной породы остается в забое, обеспечивая рабочую платформу для горняков, бурящих скважины в кровле, и служит для поддержания устойчивости стенок забоя. Поскольку взрывные работы увеличивают объем породы примерно на 60 %, около 40 % руды вытягивается на дно во время очистных работ, чтобы сохранить рабочее пространство между верхом отвала и кровлей. Оставшаяся руда извлекается после того, как взрывные работы достигли верхнего предела забоя.

Необходимость работы сверху отвала и доступа по подъемной лестнице не позволяет использовать механизированное оборудование в забое. Разрешается использовать только оборудование, достаточно легкое, чтобы шахтер мог справиться с ним в одиночку. Пневматическая опора и перфоратор с общим весом 45 кг являются обычным инструментом для бурения усадочной забоя. Стоя на вершине нагромождения, горняк берет бур/корм, закрепляет опору, прижимает перфоратор/буровую сталь к крыше и начинает бурение; это не легкая работа.

Добыча полезных ископаемых

Добыча методом «выемка-засыпка» подходит для крутопадающих месторождений полезных ископаемых, содержащихся в массиве горных пород с устойчивостью от хорошей до умеренной. Он удаляет руду горизонтальными слоями, начиная с нижнего разреза и продвигаясь вверх, позволяя корректировать границы забоя в соответствии с неравномерной минерализацией. Это позволяет выборочно разрабатывать участки с высоким содержанием золота, оставляя руду с низким содержанием золота на месте.

После того, как забой очищен от грунта, выработанное пространство засыпается, чтобы сформировать рабочую платформу при отработке следующего куска и повысить устойчивость стенок забоя.

Разработка для отработки горных выемок в безрельсовых условиях включает в себя проходку подошвы по рудному телу на основном уровне, подрезку забоя, снабженную дренами для гидрозакладки, спиральный пандус, выработанный в подошве с проходными стрелами для забои и подъем от забоя до уровня выше для вентиляции и транспортировки наполнения.

Остановка сверху используется с выемкой и засыпкой, как с сухим камнем, так и с гидравлическим песком в качестве материала обратной засыпки. Сверху означает, что руда бурится снизу путем взрывания пласта толщиной от 3.0 до 4.0 м. Это позволяет бурить всю площадь забоя и проводить взрывные работы по всему забою без перерывов. «Верхние» отверстия сверлятся простыми вагонными сверлами.

Бурение вверх по стволу скважины и взрывные работы оставляют шероховатую поверхность породы для кровли; после выемки грунта его высота составит около 7.0 м. Прежде чем шахтерам будет разрешено войти на территорию, кровля должна быть закреплена путем подрезки контуров кровли с помощью гладкоструйной обработки и последующей оборки рыхлой породы. Это делается горняками с помощью ручных перфораторов, работающих из навозной кучи.

In передняя остановка, безрельсовое оборудование используется для добычи руды. Песчаные отвалы используются для обратной засыпки и распределяются в подземных выработках по пластиковым трубам. Забои заполнены почти полностью, образуя достаточно твердую поверхность, по которой может пройти оборудование на резиновых колесах. Производство забоя полностью механизировано с помощью самосвалов и леворульных транспортных средств. Забой представляет собой вертикальную стенку высотой 5.0 м поперек забоя с открытой щелью шириной 0.5 м под ней. В забое бурятся горизонтальные скважины длиной пять метров, и руда взрывается в открытую нижнюю выемку.

Тоннаж, производимый одним взрывом, зависит от площади забоя и не сравнится с тоннажем, полученным при взрыве в забое сверху. Тем не менее, производительность безрельсового оборудования значительно выше, чем при ручном методе, в то время как управление кровлей может осуществляться с помощью буровой установки, которая бурит гладкие скважины вместе с забойным взрывом. Автомобиль с левым рулем, оснащенный большим ковшом и большими шинами, является универсальным инструментом для уборки навоза и транспортировки и легко перемещается по поверхности насыпи. В двухзабойном забое буровая каретка задействует его с одной стороны, а ПДМ обрабатывает отвал с другого конца, обеспечивая эффективное использование оборудования и повышение производительности.

Подуровневая остановка удаляет руду в открытых забоях. Обратная засыпка забоев консолидированной закладкой после добычи позволяет горнякам вернуться позже, чтобы восстановить целики между забоями, что обеспечивает очень высокую скорость извлечения полезных ископаемых.

Разработка подуровневой остановки обширна и сложна. Рудное тело разделено на участки высотой около 100 м по вертикали, в которых подготовлены подъярусы, соединенные наклонным пандусом. Участки рудного тела дополнительно разделены по горизонтали на чередующиеся забои и целики, а в подошве, внизу, создан привод для откатки почты с вырезами для погрузки на стрелу.

При отработке забой подэтажа будет представлять собой прямоугольное отверстие в рудном теле. Дно забоя имеет V-образную форму для направления взорванного материала в точки отбора. На верхних подэтажах подготовлены буровые выработки для буровой установки (см. рис. 6).

Рис. 6. Ограждение подэтажа кольцевым бурением и поперечной нагрузкой

Для взрывных работ требуется пространство, чтобы порода увеличилась в объеме. Для этого необходимо подготовить щель шириной несколько метров до начала буровзрывных работ. Это достигается за счет увеличения подъема от дна до верха забоя до полного слота.

После вскрытия скважин буровой станок (см. рис. 7) приступает к эксплуатационному бурению в подэтажных штреках в точном соответствии с детальным планом, разработанным специалистами по взрывным работам, в котором указаны все шпуры, положение забуривания, глубина и направление шпуров. Буровая установка продолжает бурение до тех пор, пока не будут завершены все кольца на одном уровне. Затем он переносится на следующий подуровень для продолжения бурения. Тем временем скважины загружаются, и взрывная схема, которая охватывает большую площадь внутри забоя, разрушает большой объем руды за один взрыв. Взорванная руда падает на дно забоя, где леворульные машины забирают ее в точке отбора под забоем. Обычно бурение глубоких скважин предшествует зарядке и взрывным работам, обеспечивая запас готовой к взрыву руды, что обеспечивает эффективный производственный график.

Рисунок 7. Буровая установка для бурения глубоких скважин

Atlas Copco

Подъярусная выработка является продуктивным методом добычи. Эффективность повышается за счет возможности использования полностью механизированных производительных станков для бурения глубоких скважин, а также того факта, что станок можно использовать непрерывно. Это также относительно безопасно, потому что бурение в подэтажных штреках и проходка через точки отбора исключают риск возможного обвала породы.

Вертикальное отступление от кратера

Подобно остановке подэтажа и усадке, добыча с вертикальным отходом кратера (VCR) применима к минерализации в крутопадающих пластах. Однако он использует другую технику взрывных работ, разрушая породу тяжелыми сосредоточенными зарядами, размещенными в скважинах («кратерах») очень большого диаметра (около 165 мм) на расстоянии около 3 м от свободной поверхности породы. Взрывные работы создают конусообразное отверстие в горной породе вокруг скважины и позволяют взорванному материалу оставаться в забое на этапе добычи, так что каменная наброска может поддерживать стены забоя. Необходимость в устойчивости горных пород меньше, чем при подэтажной остановке.

Разработка для добычи VCR аналогична разработке для подэтажной выемки, за исключением того, что требуется выемка как перерезки, так и подрезки. Выемка необходима на первом этапе для размещения буровой установки, бурящей взрывные скважины большого диаметра, и для доступа при зарядке скважин и проведении взрывных работ. Выемка под выемкой обеспечила свободную поверхность, необходимую для взрыва VCR. Он также может обеспечить доступ для леворульного транспортного средства (управляемого дистанционно, а оператор остается за пределами забоя) для извлечения взорванной руды из точек отбора под забоем.

При обычном взрыве VCR используются отверстия размером 4.0 × 4.0 м, направленные вертикально или под крутым наклоном, с зарядами, тщательно размещенными на рассчитанном расстоянии, чтобы освободить поверхность под ними. Заряды совместно откалывают горизонтальный пласт руды толщиной около 3.0 м. Взорванная порода падает в забой внизу. Контролируя скорость выемки, забой остается частично заполненным, так что каменная наброска помогает стабилизировать стенки забоя на этапе добычи. Последним взрывом перерез врезается в забой, после чего забой очищается и подготавливается к обратной закладке.

Шахты VCR часто используют систему первичных и вторичных забоев в рудном теле. Первичные забои отрабатываются на первом этапе, а затем засыпаются цементной закладкой. Забой оставляют для закрепления насыпи. Затем горняки возвращаются и добывают руду в столбах между первичными и вторичными забоями. Эта система в сочетании с цементированной обратной закладкой приводит к почти 100% извлечению запасов руды.

Подуровневое обрушение

Подэтажное обрушение применимо к месторождениям полезных ископаемых с крутым или умеренным падением и большим расширением на глубине. Руда должна разрушаться в управляемые блоки с помощью взрывных работ. Висячая стена обрушится после добычи руды, и земля на поверхности над рудным телом осядет. (Он должен быть забаррикадирован, чтобы никто не мог проникнуть на территорию.)

Подуровневое обрушение основано на гравитационном потоке внутри разрушенной горной массы, содержащей как руду, так и породу. Масса горных пород сначала разрушается буровзрывными работами, а затем выгружается через штреки под пещерой горной массы. Он считается безопасным методом добычи, потому что горняки всегда работают в выработках размером с штольню.

Подэтажное обрушение зависит от подэтажей с регулярными схемами штреков, подготовленных внутри рудного тела на достаточно близком расстоянии друг от друга по вертикали (от 10.0 м до 20 м). План штрека одинаков на каждом подъярусе (т. е. параллельные проходки поперек рудного тела от транспортировочного штрека подошвы до висячего борта), но шаблоны на каждом подъярусе немного смещены, так что штреки на более низком уровне расположены между дрейфует на подуровне над ним. На поперечном сечении будет показан ромбовидный узор с дрейфами через равные промежутки по вертикали и горизонтали. Таким образом, разработка подэтажного обрушения обширна. Однако выемка грунта — это простая задача, которую легко можно механизировать. Работа по нескольким штрекам на нескольких подуровнях способствует высокой загрузке оборудования.

Когда разработка подэтажа завершена, буровая установка для бурения глубоких скважин перемещается для бурения взрывных скважин в виде веера в вышележащей породе. Когда все взрывные скважины готовы, установка для бурения длинных скважин перемещается на нижний подуровень.

Взрыв длинной скважины разрушает горную массу над штреком подэтажа, создавая пещеру, которая начинается на контакте с висячей стенкой и отступает к подошве, следуя прямому фронту через рудное тело на подэтаже. Вертикальный разрез покажет лестницу, в которой каждый верхний подуровень на одну ступень опережает нижний подуровень.

Взрыв заполняет фронт подуровня смесью руды и отходов. Когда прибывает леворульное транспортное средство, пещера содержит 100% руды. По мере продолжения погрузки доля пустой породы будет постепенно увеличиваться, пока оператор не решит, что разбавление пустой породы слишком велико, и не прекратит погрузку. По мере того, как погрузчик перемещается к следующей выработке, чтобы продолжить проходку, вводится взрывной инструмент, чтобы подготовить следующее кольцо скважин для взрывных работ.

Уборка навоза на подуровнях — идеальное применение для автомобиля с левым рулем. Доступный в различных размерах для удовлетворения конкретных ситуаций, он наполняет ковш, перемещается примерно на 200 м, опорожняет ковш в рудоспуск и возвращается для другой загрузки.

Подэтажное обрушение имеет схематическую схему с повторяющимися рабочими процессами (проходка проходки, бурение глубоких скважин, зарядно-взрывные работы, погрузка и транспортировка), которые выполняются независимо друг от друга. Это позволяет процедурам непрерывно перемещаться с одного подуровня на другой, что позволяет наиболее эффективно использовать рабочие бригады и оборудование. По сути, шахта аналогична фабрике, разделенной на отделы. Однако подуровневая добыча, будучи менее избирательной, чем другие методы, не дает особенно эффективной скорости извлечения. Пещера содержит от 20 до 40% отходов с потерями руды от 15 до 25%.

Блок-спелеотуризм

Блочное обрушение представляет собой крупномасштабный метод, применимый к оруденению порядка 100 миллионов тонн во всех направлениях, содержащимся в поддающихся обрушению массивах горных пород (т. е. с внутренними напряжениями, которые после удаления поддерживающих элементов в массиве горных пород способствуют гидроразрыв добытого блока). Ожидаемый урожай составляет от 10 до 30 миллионов тонн в год. Эти требования ограничивают блочное обрушение несколькими конкретными месторождениями полезных ископаемых. Во всем мире существуют блочные рудники, разрабатывающие месторождения, содержащие медь, железо, молибден и алмазы.

Заблокировать относится к макету добычи. Рудное тело разделено на крупные участки, блоки, каждый из которых содержит тоннаж, достаточный для многолетней добычи. Обрушение вызывается устранением несущей способности скального массива непосредственно под блоком с помощью подрезки, участка породы высотой 15 м, разрушенного буровзрывным бурением. Напряжения, создаваемые естественными тектоническими силами значительной величины, подобные тем, которые вызывают континентальные движения, создают трещины в массиве горных пород, разбивая блоки, чтобы пройти проходные отверстия в шахте. Природа, однако, часто нуждается в помощи горняков, чтобы справиться с негабаритными валунами.

Подготовка к обрушению блока требует долгосрочного планирования и обширной первоначальной разработки, включающей сложную систему раскопок под блоком. Они различаются в зависимости от сайта; они обычно включают в себя подрезку, оттяжные колокола, гризли для управления негабаритной породой и рудоспусками, которые направляют руду в погрузку поезда.

Колокола представляют собой конические отверстия, вырытые под выемкой, которые собирают руду с большой площади и направляют ее в точку отбора на производственном уровне ниже. Здесь руда добывается леворульными машинами и транспортируется в рудоспуски. Валуны, слишком большие для ковша, взрываются в точках отбора, а более мелкие перерабатываются на гризли. Колосники, наборы параллельных стержней для просеивания крупного материала, обычно используются в блочных шахтах, хотя все чаще предпочтение отдается гидравлическим отбойным молоткам.

Выработки в блочно-обрушенном руднике подвержены высокому горному давлению. Сугробы и другие проемы, поэтому, выкапывают с наименьшим возможным сечением. Тем не менее, для сохранения целостности отверстий требуется обширная анкерная крепь и бетонная облицовка.

При правильном применении блочное обрушение является недорогим и продуктивным методом массовой добычи. Однако не всегда предсказуема податливость массива горных пород обрушению. Кроме того, требуемая комплексная разработка приводит к тому, что рудник начинает добычу через длительное время: задержка в доходах может оказать негативное влияние на финансовые прогнозы, используемые для обоснования инвестиций.

Лонгволл майнинг

Разработка длинными забоями применима к пластовым отложениям однородной формы, ограниченной мощности и большой горизонтальной протяженности (например, угольный пласт, калийный пласт или риф, пласт кварцевой гальки, разрабатываемый золотыми приисками в Южной Африке). Это один из основных способов добычи угля. Он извлекает минерал фрагментами вдоль прямой линии, которые повторяются для извлечения материалов на большей площади. Ближайшее к забою пространство остается открытым, в то время как висячая стена может обрушиться на безопасном расстоянии позади горняков и их оборудования.

Подготовка к лаве включает в себя создание сети штреков, необходимых для доступа к району добычи и транспортировки добытой продукции в ствол. Поскольку оруденение имеет форму пласта, простирающегося на большой площади, наносы обычно можно расположить в виде схематичной сетки. Откаточные штреки готовятся в самом пласте. Расстояние между двумя соседними откаточными штреками определяет длину забоя лавы.

тампонирование

Обратная засыпка очистных забоев предотвращает обрушение горных пород. Он сохраняет присущую горной массе устойчивость, что способствует безопасности и позволяет более полно извлекать нужную руду. Обратная засыпка традиционно используется при выемке и закладке, но она также распространена при остановке подэтажа и добыче VCR.

Традиционно горняки сбрасывали пустую породу после разработки в пустые забои вместо того, чтобы поднимать ее на поверхность. Например, при выемке и закладке пустая порода распределяется по пустому забою скребками или бульдозерами.

Гидравлическая засыпка использует хвосты обогатительной фабрики шахты, которые распределяются под землей через скважины и пластиковые трубы. Хвосты сначала обесшламливают, при этом на засыпку идет только крупная фракция. Наполнитель представляет собой смесь песка и воды, около 65% которой составляют твердые вещества. При смешивании цемента с последней заливкой поверхность насыпи затвердеет и превратится в гладкое дорожное полотно для техники на резиновых колесах.

Обратная засыпка также используется при отбойке подэтажной выемки и отработке VCR, при этом щебень вводится в качестве дополнения к песчаной засыпке. Дробленая и просеянная порода, добытая в соседнем карьере, доставляется под землю через специальные закладочные подъемники, где она загружается на грузовики и доставляется к забоям, где сбрасывается в специальные закладочные подъемники. Первичные забои засыпаются цементированной каменной насыпью, полученной путем распыления цементно-зольного раствора на каменную отсыпку перед ее распределением по забоям. Цементированная каменная наброска затвердевает в твердую массу, образуя искусственный целик для отработки вторичного забоя. Цементный раствор, как правило, не требуется при обратной засыпке вторичных забоев, за исключением последних заливок для создания прочного грунта.

Оборудование для подземных горных работ

Подземная добыча становится все более механизированной везде, где это позволяют обстоятельства. Четырехколесная тележка с шарнирно-сочлененной рамой на резиновых колесах и приводом от дизельного двигателя является общей для всех мобильных подземных машин (см. рис. 8).

Рис. 8. Малогабаритная забойная буровая установка

Atlas Copco

Торцовая буровая установка для эксплуатационного бурения

Это незаменимая рабочая лошадка в шахтах, которая используется для всех горных работ. Он несет одну или две стрелы с гидравлическими перфораторами. С одним рабочим за пультом управления он за несколько часов пробурит 60 взрывных скважин глубиной 4.0 м.

Буровая установка для бурения скважин

Эта установка (см. рис. 7) бурит взрывные скважины в радиальном направлении вокруг штрека, которые охватывают большую площадь породы и откалывают большие объемы руды. мощный гидравлический перфоратор и карусельное хранилище для удлинителей, оператор использует пульт дистанционного управления для бурения породы из безопасного положения.

Зарядная тележка

Зарядный грузовик является необходимым дополнением к дрейфующему гиганту. На шасси установлена ​​гидравлическая сервисная платформа, контейнер взрывчатого вещества ANFO под давлением и загрузочный шланг, что позволяет оператору заполнять скважины по всему забою за очень короткое время. В то же время могут быть вставлены детонаторы Nonel для правильного выбора времени отдельных взрывов.

леворульный автомобиль

Универсальный погрузочно-доставочный автомобиль (см. рис. 10) используется для различных работ, включая добычу руды и погрузочно-разгрузочные работы. Он доступен в различных размерах, что позволяет майнерам выбирать модель, наиболее подходящую для каждой задачи и каждой ситуации. В отличие от других дизельных транспортных средств, используемых в шахтах, двигатель леворульного транспортного средства обычно работает непрерывно на полной мощности в течение длительных периодов времени, производя большое количество дыма и выхлопных газов. Вентиляционная система, способная разбавлять и отводить эти пары, необходима для соблюдения приемлемых стандартов дыхания в зоне погрузки.

Подземная перевозка

Руда, добытая в забоях, расположенных вдоль рудного тела, транспортируется на рудный отвал, расположенный рядом с подъемным стволом. Специальные уровни откатки подготовлены для более длительного поперечного перемещения; они обычно имеют рельсовые пути с поездами для перевозки руды. Железная дорога зарекомендовала себя как эффективная транспортная система, позволяющая перевозить большие объемы на большие расстояния с помощью электровозов, которые не загрязняют подземную атмосферу, как дизельные грузовики, используемые в безрельсовых шахтах.

Обработка руды

На своем пути от очистных забоев до подъемной шахты руда проходит несколько станций с различными методами обработки материалов.

Ассоциация Слашер использует скребковый ковш для подачи руды из забоя в рудоспуск. Он оснащен вращающимися барабанами, проволокой и шкивами, расположенными так, чтобы обеспечить движение скребка вперед и назад. Шламоуборочная машина не требует подготовки настила забоя и может забирать руду из грубой навозной кучи.

Ассоциация леворульный автомобиль, работающий на дизельном топливе и передвигающийся на резиновых шинах, переносит объем, содержащийся в ковше (размеры различаются), от отвала до рудоспуска.

Ассоциация рудный проход представляет собой вертикальное или круто наклонное отверстие, через которое горная порода течет под действием силы тяжести с верхних уровней на нижние. Иногда рудоспуски устраивают в вертикальной последовательности для сбора руды с верхних уровней к общему пункту доставки на уровне откатки.

Ассоциация носик это ворота, расположенные в нижней части рудоспуска. Рудные проходы обычно заканчиваются в горной породе рядом с отгрузочным штреком, так что, когда желоб открыт, руда может течь, чтобы заполнить вагоны на пути под ним.

Рядом с шахтой поезда с рудой проходят через свалка где груз может быть сброшен в ящик для хранения, гризли на станции свалки препятствует падению крупногабаритных камней в бункер. Эти валуны раскалываются взрывными работами или гидромолотами; а грубая дробилка может быть установлен ниже колосника для дальнейшего контроля размера. Под вещевым ящиком находится мера карман который автоматически проверяет, чтобы объем и вес груза не превышали грузоподъемности скипа и подъемника. Когда пустой пропускать, контейнер для вертикального перемещения, прибывает на автозаправочная станция, в нижней части мерного кармана открывается желоб, заполняющий скип нужным грузом. После подъемник поднимает загруженный скип к копровой раме на поверхности, желоб открывается для выгрузки груза в наземный накопительный бункер. Подъем скипов может управляться автоматически с помощью системы видеонаблюдения для наблюдения за процессом.

Назад

Подземная добыча угля сначала началась с подъездных туннелей или штольней, которые добывались в пластах из их выходов на поверхность. Однако проблемы, вызванные неадекватными транспортными средствами для доставки угля на поверхность и растущим риском возгорания очагов метана от свечей и других источников открытого огня, ограничивали глубину, на которой можно было работать в первых подземных шахтах.

Увеличение спроса на уголь во время промышленной революции послужило стимулом для проходки шахт для доступа к более глубоким запасам угля, и к середине двадцатого века гораздо большая часть мировой добычи угля приходилась на подземные разработки. В 1970-х и 1980-х годах широко развивались новые мощности открытых угольных шахт, особенно в таких странах, как США, Южная Африка, Австралия и Индия. Однако в 1990-х годах возобновившийся интерес к подземной добыче привел к разработке новых рудников (например, в Квинсленде, Австралия) из самых глубоких точек бывших открытых рудников. В середине 1990-х годов на подземную добычу приходилось примерно 45% всего добываемого в мире каменного угля. Фактическая доля широко варьировалась: от менее 30% в Австралии и Индии до примерно 95% в Китае. По экономическим причинам лигнит и бурый уголь редко добываются под землей.

Подземная угольная шахта состоит в основном из трех компонентов: производственной зоны; транспортировка угля к подножию шахты или склону; и либо подъем, либо транспортировка угля на поверхность. Производство также включает в себя подготовительные работы, которые необходимы для обеспечения доступа к будущим производственным зонам шахты и, следовательно, представляют собой самый высокий уровень личного риска.

Разработка шахты

Простейшим способом доступа к угольному пласту является слежение за ним с его выхода на поверхность, что до сих пор широко практикуется в районах с крутым рельефом вышележащего пласта и относительно плоским залеганием пластов. Примером может служить угольное месторождение Аппалачи на юге Западной Вирджинии в Соединенных Штатах. Фактический метод добычи, используемый в пласте, на данный момент не имеет значения; важным фактором является то, что доступ можно получить дешево и с минимальными затратами на строительство. Штольни также широко используются в районах низкотехнологичной добычи угля, где уголь, добытый при разработке штольни, может быть использован для компенсации затрат на ее разработку.

Другие средства доступа включают склоны (или пандусы) и вертикальные шахты. Выбор обычно зависит от глубины разрабатываемого угольного пласта: чем глубже пласт, тем дороже обходится разработка градуированного пандуса, по которому могут двигаться транспортные средства или ленточные конвейеры.

Проходка шахты, при которой шахта добывается вертикально вниз от поверхности, является дорогостоящей и трудоемкой, а также требует более длительного времени между началом строительства и добычей первого угля. В случаях глубокого залегания пластов, как в большинстве европейских стран и в Китае, часто приходится проходку стволов через водоносные породы, залегающие над угольными пластами. В этом случае необходимо использовать специальные методы, такие как замораживание грунта или заливка цементным раствором, чтобы предотвратить попадание воды в шахту, которая затем облицовывается стальными кольцами или литым бетоном для обеспечения долговременного уплотнения.

Уклоны обычно используются для доступа к пластам, которые слишком глубоки для открытой разработки, но все еще находятся относительно близко к поверхности. Например, на угольном месторождении Мпумаланга (Восточный Трансвааль) в Южной Африке извлекаемые пласты залегают на глубине не более 150 м; в некоторых районах их добывают открытым способом, а в других необходима подземная добыча, и в этом случае уклоны часто используются для обеспечения доступа для горнодобывающего оборудования и для установки ленточных конвейеров, используемых для выноса отрезанного угля из шахты.

Откосы отличаются от штолен тем, что они обычно выкапываются в горной породе, а не в угле (если только пласт не падает с постоянной скоростью), и отрабатываются с постоянным уклоном для оптимизации доступа транспортных средств и конвейеров. Нововведением с 1970-х годов стало использование ленточных конвейеров, работающих на склонах, для транспортировки продукции из глубоких шахт, система, которая имеет преимущества перед традиционным шахтным подъемом с точки зрения производительности и надежности.

Методы добычи

Подземная добыча угля включает два основных метода, многие из которых были разработаны для учета условий добычи в отдельных операциях. При камерно-столбовой выемке выемки туннели (или штреки) проходят по регулярной сетке, часто оставляя прочные столбы для долгосрочной поддержки кровли. При разработке длинными забоями достигается полное извлечение больших частей угольного пласта, в результате чего породы кровли обрушиваются в выработанную зону.

Комнатно-столбовая добыча

Комнатно-столбовая разработка является старейшей системой подземной добычи угля и первой, в которой для защиты горняков используется концепция регулярной крепи. Название «камерно-столбовая добыча» происходит от угольных столбов, которые оставляются на регулярной сетке, чтобы обеспечить на месте опора на крышу. Он превратился в высокопроизводительный механизированный метод, на долю которого в некоторых странах приходится значительная часть общего объема подземной добычи. Например, 60% подземной добычи угля в США приходится на шахты камерно-столбового типа. С точки зрения масштаба, некоторые шахты в Южной Африке имеют установленные мощности, превышающие 10 миллионов тонн в год, за счет операций с несколькими эксплуатационными секциями в пластах мощностью до 6 м. Напротив, многие камерно-столбовые шахты в Соединенных Штатах являются небольшими, они работают с пластами толщиной всего 1 м и могут быстро останавливать и возобновлять добычу в соответствии с рыночными условиями.

Комнатно-столбовая разработка обычно используется в более мелких пластах, где давление, оказываемое вышележащими породами на опорные столбы, не является чрезмерным. Система имеет два ключевых преимущества по сравнению с разработкой длинными забоями: ее гибкость и присущая ей безопасность. Его основным недостатком является то, что извлечение угольных ресурсов является лишь частичным, а точное количество зависит от таких факторов, как глубина пласта под поверхностью и его мощность. Возможно восстановление до 60%. XNUMX-процентное извлечение возможно, если столбы извлекаются на втором этапе процесса добычи.

Система также может работать на различных уровнях технической сложности, начиная от трудоемких методов (таких как «корзинная добыча», при которой большинство этапов добычи, включая транспортировку угля, выполняется вручную) и заканчивая высокомеханизированными методами. Уголь можно добывать из забоя туннеля с помощью взрывчатых веществ или машин непрерывного действия. Транспортные средства или передвижные ленточные конвейеры обеспечивают механизированную транспортировку угля. Кровельные болты и металлические или деревянные стропы используются для поддержки крыши проезжей части и пересечений между проезжими частями, где открытый пролет больше.

Комбайн непрерывного действия, который включает в себя режущую головку и систему загрузки угля, установленную на гусеничном ходу, обычно весит от 50 до 100 тонн, в зависимости от рабочей высоты, на которой он предназначен для работы, установленной мощности и требуемой ширины проходки. Некоторые из них оборудованы бортовыми анкерными анкерами, обеспечивающими крепь кровли одновременно с выемкой угля; в других случаях последовательно используются отдельные комбайн непрерывного действия и анкероустановщик.

Углевозы могут получать электроэнергию от шлангокабеля или могут работать от аккумуляторной батареи или дизельного двигателя. Последний обеспечивает большую гибкость. Уголь загружается из задней части комбайна непрерывного действия в транспортное средство, которое затем перевозит полезную нагрузку, обычно от 5 до 20 тонн, на короткое расстояние к загрузочному бункеру для системы основного ленточного конвейера. В бункерный питатель может быть включена дробилка для дробления крупногабаритного угля или породы, которые могут заблокировать желоба или повредить конвейерные ленты дальше по транспортной системе.

Альтернативой автомобильному транспорту является система непрерывной транспортировки, гибкий секционный конвейер на гусеничном ходу, который транспортирует уголь непосредственно из комбайна непрерывного действия в бункер. Они дают преимущества с точки зрения безопасности персонала и производственных мощностей, и по тем же причинам их использование распространяется на системы разработки штреков длинными забоями.

Выработки разрабатываются до ширины 6.0 м, обычно на всю высоту пласта. Размеры столбов зависят от глубины под поверхностью; Квадратные столбы площадью 15.0 м с шагом 21.0 м представляют собой конструкцию столбов для неглубокой шахты с низким пластом.

Лонгволл майнинг

Добыча длинными забоями широко воспринимается как разработка двадцатого века; однако на самом деле считается, что эта концепция была разработана более 200 лет назад. Главный прогресс заключается в том, что раньше операции выполнялись в основном вручную, а с 1950-х годов уровень механизации возрос до такой степени, что теперь лава представляет собой высокопроизводительную установку, с которой может работать очень небольшая бригада рабочих.

Выемка длинными забоями имеет одно существенное преимущество по сравнению с камерно-столбовой выемкой: при этом можно добиться полного извлечения панели за один проход и извлекать более высокую общую долю от общего запаса угля. Однако этот метод относительно негибок и требует как больших извлекаемых ресурсов, так и гарантированных продаж, чтобы быть жизнеспособным из-за высоких капитальных затрат, связанных с разработкой и оснащением современной лавы (в некоторых случаях более 20 миллионов долларов США).

В то время как в прошлом отдельные шахты часто одновременно эксплуатировали несколько лав (в таких странах, как Польша, в ряде случаев более десяти на шахту), в настоящее время наблюдается тенденция к объединению горных мощностей в меньшее количество мощных единиц. Преимущество этого заключается в снижении потребности в рабочей силе и необходимости менее масштабного развития и обслуживания подземной инфраструктуры.

При разработке длинными забоями кровля преднамеренно обрушивается при отработке пласта; только основные пути доступа под землей защищены опорными столбами. Управление кровлей в лаве обеспечивается двух- или четырехопорными гидравлическими опорами, которые принимают на себя непосредственную нагрузку вышележащей кровли, позволяя частично распределять ее на неразрабатываемый забой и целики по обе стороны от панели, и защищают забойное оборудование. и личный состав от обрушившейся кровли за линией опор. Разрубка угля осуществляется комбайном с электроприводом, обычно оснащенным двумя углевыемочными барабанами, который за один проход вынимает из забоя полосу угля толщиной до 1.1 м. Комбайн движется вперед и загружает срезанный уголь на бронированный конвейер, который змеится вперед после каждого разреза за счет последовательного движения забойных крепей.

В забое отрубленный уголь подается на ленточный конвейер для транспортировки на поверхность. В наступающем забое лента должна регулярно удлиняться по мере увеличения расстояния от начальной точки забоя, в то время как при проходке длинным забоем применяется обратное.

За последние 40 лет значительно увеличилась как длина выработанного лавы, так и длина отдельной панели лавы (блока угля, через который проходит лава). Например, в Соединенных Штатах средняя длина лавы увеличилась со 150 м в 1980 г. до 227 м в 1993 г. В Германии средняя длина лавы в середине 1990-х гг. Как в Соединенном Королевстве, так и в Польше отрабатываются забои длиной до 270 м. Длина панелей в значительной степени определяется геологическими условиями, такими как разломы или границы шахт, но в настоящее время в хороших условиях постоянно превышает 300 км. В США обсуждается возможность панелей длиной до 300 км.

Откатная добыча становится отраслевым стандартом, хотя она требует более высоких первоначальных капитальных затрат на разработку выработок до самого дальнего участка каждой панели, прежде чем можно будет начать проходку длинными забоями. Там, где это возможно, выработки теперь отрабатываются в пласте с использованием комбайнов непрерывного действия, при этом стальные арки и фермы, которые использовались ранее, заменяются анкерными крепями, чтобы обеспечить положительную поддержку вышележащим породам, а не пассивную реакцию на движения горных пород. Однако его применимость ограничена подходящими породами кровли.

Меры предосторожности

Статистические данные МОТ (1994 г.) указывают на большие географические различия в количестве смертельных случаев при добыче угля, хотя эти данные должны учитывать уровень сложности горных работ и количество рабочих, занятых в каждой стране. Условия улучшились во многих промышленно развитых странах.

Крупные несчастные случаи на горных работах в настоящее время происходят относительно редко, поскольку инженерные стандарты улучшились, а такие материалы, как конвейерные ленты и гидравлические жидкости, используемые под землей, стали огнестойкими. Тем не менее, вероятность инцидентов, способных привести к повреждению людей или структурным повреждениям, сохраняется. Взрывы метана и угольной пыли все еще происходят, несмотря на значительно улучшенные методы вентиляции, а падение крыш является причиной большинства серьезных аварий во всем мире. Особую опасность представляют пожары на оборудовании или возникающие в результате самовозгорания.

Принимая во внимание две крайности, трудоемкую и высокомеханизированную добычу полезных ископаемых, также существуют большие различия как в частоте несчастных случаев, так и в типах связанных с ними происшествий. Рабочие, занятые в небольшой шахте с ручным управлением, чаще получают травмы в результате падения камня или угля с крыши или боковых стенок проезжей части. Они также подвергаются большему риску воздействия пыли и легковоспламеняющихся газов, если системы вентиляции неадекватны.

Как при камерно-столбовой разработке, так и при разработке выработок для обеспечения доступа к панелям лавы требуется поддержка пород кровли и боковых стенок. Тип и плотность крепи варьируются в зависимости от мощности пласта, способности вышележащих пород и глубины пласта, среди прочих факторов. Самое опасное место в любой шахте находится под неподдерживаемой крышей, и большинство стран налагают строгие законодательные ограничения на длину выработки, которая может быть разработана до установки крепи. Восстановление колонны при камерно-столбовых операциях представляет особую опасность из-за возможности внезапного обрушения крыши и должно быть тщательно спланировано, чтобы предотвратить повышенный риск для рабочих.

В современных высокопроизводительных лавах требуется бригада из шести-восьми операторов, поэтому количество людей, подвергающихся потенциальной опасности, заметно сокращается. Пыль, образующаяся при работе комбайна, представляет серьезную проблему. Таким образом, выемка угля иногда ограничивается одним направлением вдоль забоя, чтобы использовать вентиляционный поток для отвода пыли от операторов комбайна. Тепло, выделяемое все более мощными электрическими машинами в пределах забоя, также оказывает потенциально вредное воздействие на рабочих, особенно по мере того, как шахты становятся глубже.

Скорость, с которой комбайны работают вдоль забоя, также увеличивается. Скорость резания до 45 м/мин активно рассматривается в конце 1990-х годов. Способность рабочих физически не отставать от комбайна, неоднократно перемещающегося по забою длиной 300 м в течение полной рабочей смены, сомнительна, и, таким образом, увеличение скорости комбайна является основным стимулом для более широкого внедрения систем автоматизации, в которых будут действовать горняки. как мониторы, а не как практические операторы.

Восстановление забойного оборудования и его перемещение на новую рабочую площадку сопряжено с уникальными опасностями для рабочих. Были разработаны инновационные методы крепления кровли лавы и забоя, чтобы свести к минимуму риск обвала горных пород во время операции по перемещению. Тем не менее, отдельные единицы техники очень тяжелые (более 20 тонн для крупной забойной крепи и значительно больше для комбайна), и, несмотря на использование специально разработанных транспортеров, остается риск защемления или травм во время подъема лавы. .

Назад

Разработка шахты

Планировка и планировка ямы

Общая экономическая цель открытых горных работ состоит в том, чтобы извлечь наименьшее количество материала и получить наибольшую отдачу от инвестиций за счет переработки наиболее товарного минерального продукта. Чем выше класс месторождения полезных ископаемых, тем больше значение. Чтобы свести к минимуму капитальные вложения при доступе к наиболее ценному материалу в пределах месторождения полезных ископаемых, разрабатывается план горных работ, в котором точно описывается способ добычи и переработки рудного тела. Поскольку многие рудные месторождения не имеют однородной формы, плану горных работ предшествует обширное разведочное бурение для определения геологии и положения рудного тела. Размер месторождения полезных ископаемых диктует размер и расположение шахты. Расположение открытых шахт определяется минералогическими и геологическими особенностями местности. Форма большинства карьеров близка к конусу, но всегда отражает форму разрабатываемого месторождения полезных ископаемых. Карьеры состоят из ряда концентрических уступов или уступов, которые разделены пополам подъездными путями к шахте и подъездными путями, спускающимися под углом от края карьера к дну по спирали или зигзагообразной ориентации. Независимо от размера, план горных работ включает положения по разработке карьера, инфраструктуре (например, склады, офисы и техническое обслуживание), транспорту, оборудованию, коэффициентам добычи и ставкам. Темпы и коэффициенты добычи влияют на срок службы рудника, который определяется истощением рудного тела или достижением экономического предела.

Современные карьеры различаются по масштабу: от небольших частных предприятий, перерабатывающих несколько сотен тонн руды в день, до крупных промышленных комплексов, управляемых правительствами и многонациональными корпорациями, которые добывают более миллиона тонн материала в день. Крупнейшие операции могут занимать площадь в несколько квадратных километров.

Вскрытие вскрыши

Вскрышная порода представляет собой пустую породу, состоящую из консолидированного и рыхлого материала, который необходимо удалить, чтобы обнажить нижележащее рудное тело. Желательно удалить как можно меньше вскрышных пород, чтобы получить доступ к интересующей руде, но больший объем пустой породы извлекается, когда месторождение полезных ископаемых находится на большой глубине. Большинство методов удаления являются циклическими с перерывами в фазах извлечения (бурение, взрыв и погрузка) и удаления (транспортировки). Это особенно верно для твердых пород вскрышных пород, которые должны быть предварительно пробурены и подвергнуты взрывным работам. Исключением из этого циклического эффекта являются земснаряды, используемые при гидравлической добыче открытым способом, и некоторые виды добычи сыпучих материалов роторными экскаваторами. Отношение пустой породы к добытой руде определяется как коэффициент вскрыши. Коэффициенты вскрыши от 2:1 до 4:1 не редкость в крупных горнодобывающих предприятиях. Соотношение выше 6:1, как правило, менее рентабельно, в зависимости от товара. После удаления вскрышные породы могут использоваться для строительства дорог и хвостохранилищ или могут иметь коммерческую ценность, не связанную с добычей полезных ископаемых, в качестве насыпного грунта.

Подбор оборудования для майнинга

Выбор горнодобывающего оборудования зависит от плана горных работ. Некоторые из факторов, учитываемых при выборе горнодобывающего оборудования, включают топографию карьера и прилегающей территории, количество руды, которую необходимо добыть, скорость и расстояние, на которое руда должна транспортироваться для обработки, а также предполагаемый срок службы рудника, среди прочего. В целом, в большинстве современных открытых горных работ используются мобильные буровые установки, гидравлические экскаваторы, фронтальные погрузчики, скреперы и самосвалы для извлечения руды и ее переработки. Чем крупнее шахта, тем большая мощность оборудования требуется для выполнения плана горных работ.

Оборудование, как правило, является самым большим из доступных, чтобы соответствовать экономии масштаба карьеров с учетом соответствия мощности оборудования. Например, небольшой фронтальный погрузчик может заполнить большой самосвал, но это неэффективно. Точно так же большой экскаватор может загружать более мелкие грузовики, но требует, чтобы грузовики сокращали время своего цикла, и не оптимизирует использование экскаватора, поскольку один ковш экскаватора может содержать достаточно руды для более чем одного грузовика. Безопасность может быть нарушена при попытке загрузить только половину ковша или если грузовик перегружен. Кроме того, масштабы выбранного оборудования должны соответствовать имеющимся средствам технического обслуживания. Крупное оборудование часто обслуживается там, где оно выходит из строя из-за логистических трудностей, связанных с его транспортировкой в ​​установленные ремонтные мастерские. По возможности ремонтно-эксплуатационные сооружения шахты проектируются с учетом масштаба и количества шахтного оборудования. Таким образом, по мере включения в план горных работ нового более крупного оборудования необходимо также учитывать вспомогательную инфраструктуру, включая размер и качество подъездных дорог, инструменты и средства технического обслуживания.

Традиционные методы открытой разработки

Открытая добыча и открытая добыча являются двумя основными категориями открытых горных работ, на долю которых приходится более 90% мировой добычи открытым способом. Основные различия между этими методами добычи заключаются в расположении рудного тела и способе механического извлечения. При добыче рыхлой породы процесс, по существу, является непрерывным, при этом этапы извлечения и транспортировки выполняются последовательно. Добыча твердых пород требует прерывистого процесса бурения и взрывных работ перед этапами погрузки и транспортировки. Открытая добыча Методы (или открытой разработки) относятся к добыче рудных тел, которые находятся вблизи поверхности и относительно плоские или пластинчатые по своей природе, а также минеральные пласты. Он использует различные типы оборудования, включая лопаты, грузовики, буксирные канаты, роторные экскаваторы и скреперы. Большинство открытых рудников перерабатывают залежи некрепких пород. Уголь является наиболее распространенным товаром, добываемым открытым способом из поверхностных пластов. По сравнению, открытая разработка используется для удаления руды твердых пород, которая вкраплена и/или расположена в глубоких пластах, и обычно ограничивается добычей с помощью экскаваторов и самосвалов. Многие металлы добываются открытым способом: золото, серебро и медь, и это лишь некоторые из них.

Карьер термин, используемый для описания специализированной технологии добычи открытым способом, при которой твердая порода с высокой степенью консолидации и плотностью извлекается из локализованных месторождений. Добываемые материалы либо измельчаются и разбиваются для производства заполнителя или строительного камня, такого как доломит и известняк, либо смешиваются с другими химическими веществами для производства цемента и извести. Строительные материалы производятся из карьеров, расположенных в непосредственной близости от места использования материала, чтобы снизить транспортные расходы. Размерный камень, такой как плитняк, гранит, известняк, мрамор, песчаник и сланец, представляет собой второй класс добываемых материалов. Карьеры габаритного камня находятся в районах с желаемыми характеристиками полезных ископаемых, которые могут быть или не быть географически удаленными и требуют транспортировки на рынки пользователей.

Многие рудные тела слишком рассеяны и неправильной формы, слишком малы или глубоки, чтобы их можно было добывать открытым способом или открытым способом, и их необходимо извлекать более хирургическим методом подземной добычи. Чтобы определить, когда применима открытая добыча полезных ископаемых, необходимо учитывать ряд факторов, включая рельеф и высоту участка и региона, его удаленность, климат, инфраструктуру, такую ​​как дороги, электро- и водоснабжение, нормативные и экологические требования, уклон. устойчивость, утилизация вскрышных пород и транспортировка продукции, среди прочего.

Рельеф и высота: Топография и высота также играют важную роль в определении осуществимости и масштабов проекта горных работ. В целом, чем выше высота над уровнем моря и грубее местность, тем сложнее будет разработка и добыча полезных ископаемых. Минерал более высокого качества в труднодоступной гористой местности может добываться менее эффективно, чем руда более низкого качества в равнинной местности. Шахты, расположенные на более низких отметках, как правило, испытывают меньше проблем, связанных с погодными условиями, при разведке, разработке и добыче полезных ископаемых. Таким образом, топография и местоположение влияют на метод добычи, а также на экономическую целесообразность.

Решение о разработке рудника принимается после того, как разведка охарактеризовала месторождение руды, а технико-экономическое обоснование определило варианты добычи и переработки полезных ископаемых. Информация, необходимая для составления плана разработки, может включать форму, размер и содержание полезных ископаемых в рудном теле, общий объем или тоннаж материала, включая вскрышные породы, и другие факторы, такие как гидрология и доступ к источнику технологической воды, доступность. и источник энергии, места хранения пустой породы, потребности в транспорте и особенности инфраструктуры, включая расположение населенных пунктов для поддержки рабочей силы или необходимость развития города.

Транспортные требования могут включать дороги, автомагистрали, трубопроводы, аэропорты, железные дороги, водные пути и гавани. Для карьерных разработок, как правило, требуются большие земельные участки, на которых может отсутствовать существующая инфраструктура. В таких случаях дороги, коммунальные услуги и жилищные условия должны быть установлены в первую очередь. Карьер будет разрабатываться вместе с другими перерабатывающими элементами, такими как склады пустой породы, дробилки, обогатительные фабрики, плавильные и нефтеперерабатывающие заводы, в зависимости от требуемой степени интеграции. Из-за большого объема капитала, необходимого для финансирования этих операций, разработка может проводиться поэтапно, чтобы использовать полезные ископаемые как можно раньше для продажи или сдачи в аренду, чтобы помочь финансировать оставшуюся часть разработки.

Производство и оборудование

Бурение и взрывные работы

Механическое бурение и взрывные работы являются первыми этапами добычи руды на большинстве открытых карьеров и наиболее распространенным методом, используемым для удаления вскрышных твердых пород. Несмотря на то, что существует множество механических устройств, способных разрыхлять твердые породы, взрывчатые вещества являются предпочтительным методом, поскольку ни одно механическое устройство в настоящее время не может сравниться с разрушающей способностью энергии, содержащейся в зарядах взрывчатых веществ. Обычно используемым взрывчатым веществом для твердых пород является нитрат аммония. Буровое оборудование выбирается на основе характера руды, а также скорости и глубины скважин, необходимых для дробления определенного тоннажа руды в день. Например, при отработке 15-метрового уступа руды обычно бурят 60 или более скважин на расстоянии 15 м от текущего забоя породы в зависимости от длины отрабатываемого уступа. Это должно происходить заблаговременно, чтобы можно было подготовить место для последующей погрузки и транспортировки.

Загрузка

Открытые горные работы в настоящее время обычно проводятся с использованием настольных экскаваторов, фронтальных погрузчиков или гидравлических экскаваторов. На открытых горных работах погрузочное оборудование сочетается с самосвалами, которые могут загружаться за три-пять тактов или проходов экскаватора; однако предпочтение погрузочного оборудования определяют различные факторы. При работе с острыми камнями и/или трудным рытьем и/или влажным климатом предпочтительнее использовать гусеничные лопаты. И наоборот, погрузчики с резиновыми шинами имеют гораздо меньшие капитальные затраты и предпочтительнее для погрузки материала небольшого объема и легкого копания. Кроме того, погрузчики очень мобильны и хорошо подходят для сценариев добычи, требующих быстрых перемещений из одной области в другую или для смешивания руды. Погрузочные машины также часто используются для погрузки, перевозки и выгрузки в дробилки материала из штабелей смешивания, складываемых рядом с дробилками самосвалами.

Гидравлические экскаваторы и канатные экскаваторы имеют схожие преимущества и ограничения. Гидравлические экскаваторы не рекомендуются для копания твердых пород, а канатные экскаваторы обычно доступны большего размера. Таким образом, большие канатные экскаваторы с грузоподъемностью около 50 кубических метров и более являются предпочтительным оборудованием на шахтах, где производительность превышает 200,000 XNUMX тонн в день. Гидравлические экскаваторы более универсальны на забое и позволяют оператору лучше контролировать выборочную загрузку либо из нижней, либо из верхней половины забоя. Это преимущество полезно, когда можно добиться отделения отходов от руды в зоне погрузки, тем самым максимизируя содержание руды, которую транспортируют и перерабатывают.

Перетяжка

Транспортировка в карьерах и карьерах чаще всего осуществляется самосвалами. Роль самосвалов во многих открытых горных работах ограничивается циклическим перемещением между зоной погрузки и точкой перегрузки, такой как внутрикарьерная дробильная станция или система транспортировки. Предпочтение отдается самосвалам из-за их гибкости в эксплуатации по сравнению с железными дорогами, которые были предпочтительным методом перевозки до 1960-х годов. Тем не менее, стоимость транспортировки материалов в открытых металлических и неметаллических карьерах обычно превышает 50% от общих эксплуатационных расходов шахты. Дробление в карьере и транспортировка с помощью ленточных конвейеров были основным фактором снижения затрат на транспортировку. Технические разработки самосвалов, такие как дизельные двигатели и электрические приводы, привели к созданию транспортных средств гораздо большей грузоподъемности. Несколько производителей в настоящее время производят грузовики грузоподъемностью 240 тонн, а в ближайшем будущем ожидаются грузовики грузоподъемностью более 310 тонн. Кроме того, использование компьютеризированных диспетчерских систем и технологии глобального спутникового позиционирования позволяет отслеживать и планировать транспортные средства с большей эффективностью и производительностью.

Системы подъездных дорог могут использовать движение в одном или двух направлениях. Движение может быть как левосторонним, так и правосторонним. Движение по левой полосе часто предпочтительнее для улучшения обзора оператором положения шин на очень больших грузовиках. Безопасность также повышается при левостороннем движении за счет снижения вероятности столкновения с водителем в центре дороги. Уклоны подъездной дороги обычно ограничены от 8 до 15% для устойчивых перевозок и оптимально составляют от 7 до 8%. Безопасность и отвод воды требуют, чтобы длинные уклоны включали не менее 45-метровых участков с максимальным уклоном 2% на каждые 460 м крутого уклона. Дорожные бермы (приподнятые грунтовые бордюры), расположенные между дорогами и прилегающими выработками, являются стандартными средствами безопасности в карьерах. Они также могут быть размещены посередине дороги для разделения встречного движения. Там, где существуют обратные подъездные дороги, в конце длинных крутых подъемов могут быть установлены полосы эвакуации с увеличением высоты. Барьеры по краям дорог, такие как бермы, являются стандартными и должны располагаться между всеми дорогами и прилегающими котлованами. Дороги высокого качества повышают максимальную производительность за счет увеличения безопасной скорости грузовиков, сокращения времени простоя на техническое обслуживание и снижения утомляемости водителя. Обслуживание дорог самосвалами способствует снижению эксплуатационных расходов за счет снижения расхода топлива, увеличения срока службы шин и снижения затрат на ремонт.

Железнодорожные перевозки в наилучших условиях превосходят другие способы перевозки руды на большие расстояния за пределы шахты. Однако на практике железнодорожные перевозки больше не используются на открытых горных работах с появлением электрических и дизельных грузовиков. Железнодорожные перевозки были заменены, чтобы извлечь выгоду из большей универсальности и гибкости самосвалов и внутрикарьерных конвейерных систем. Железные дороги требуют очень пологих уклонов от 0.5 до максимум 3% для подъема в гору. Капитальные вложения в железнодорожные локомотивы и рельсы очень высоки и требуют длительного срока службы рудника и больших объемов производства, чтобы оправдать окупаемость инвестиций.

Обработка руды (транспортировка)

Дробление и транспортировка в карьере — это методология, популярность которой возросла с момента ее первого внедрения в середине 1950-х годов. Размещение полумобильной дробилки в карьере с последующей транспортировкой из карьера конвейерной системой позволило получить значительные производственные преимущества и сэкономить средства по сравнению с традиционными автомобильными перевозками. Сокращаются дорогостоящие работы по строительству и содержанию дорог для перевозки грузов, а также минимизируются трудозатраты, связанные с эксплуатацией самосвалов, их обслуживанием и топливом.

Цель системы внутрикарьерной дробилки состоит в том, чтобы в первую очередь обеспечить транспортировку руды по конвейеру. Системы внутрикарьерных дробилок могут быть как стационарными, так и полностью мобильными. Однако чаще дробилки конструируются в модульной форме, чтобы обеспечить некоторую мобильность внутри шахты. Дробилки можно перемещать каждые один-десять лет; для завершения переезда могут потребоваться часы, дни или месяцы в зависимости от размера и сложности подразделения и расстояния перемещения.

Преимущества конвейеров перед самосвалами включают мгновенный запуск, автоматическую и непрерывную работу, а также высокую степень надежности с доступностью от 90 до 95%. Они, как правило, не страдают от ненастной погоды. Конвейеры также требуют гораздо меньше рабочей силы по сравнению с самосвалами; Для эксплуатации и обслуживания парка грузовых автомобилей может потребоваться в десять раз больше членов экипажа, чем для конвейерной системы эквивалентной мощности. Кроме того, конвейеры могут работать при уклоне до 30%, в то время как максимальный уклон для грузовых автомобилей обычно составляет 10%. Использование более крутых уклонов снижает потребность в удалении низкокачественного вскрышного материала и может снизить потребность в строительстве дорогостоящих подъездных дорог. Конвейерные системы также интегрированы в роторные экскаваторы на многих карьерах по добыче угля открытым способом, что устраняет необходимость в самосвалах.

Методы добычи растворов

Добыча раствором, наиболее распространенный из двух типов водной добычи, используется для извлечения растворимой руды, где традиционные методы добычи менее эффективны и/или менее экономичны. Этот метод, также известный как выщелачивание или поверхностное выщелачивание, может быть основным методом добычи, как при добыче выщелачиванием золота и серебра, или он может дополнять обычные пирометаллургические этапы плавки и рафинирования, как в случае выщелачивания руд с низким содержанием оксида меди. .

Экологические аспекты открытых горных работ

Значительное воздействие наземных мин на окружающую среду привлекает внимание, где бы они ни находились. Изменение рельефа, уничтожение растительности и неблагоприятное воздействие на местных животных являются неизбежными последствиями открытой добычи полезных ископаемых. Загрязнение поверхностных и подземных вод часто представляет собой проблему, особенно при использовании выщелачивающих веществ при добыче раствором и стоков при гидродобыче.

Благодаря повышенному вниманию со стороны экологов всего мира и использованию самолетов и аэрофотосъемки горнодобывающие предприятия больше не могут «копать и бежать», когда добыча нужной руды завершена. Законы и постановления обнародованы в большинстве развитых стран и благодаря деятельности международных организаций навязываются там, где их еще нет. Они устанавливают программу экологического менеджмента как неотъемлемый элемент каждого горнодобывающего проекта и устанавливают такие требования, как предварительная оценка воздействия на окружающую среду; прогрессивные программы реабилитации, включая восстановление контуров земель, лесовосстановление, пересадку местной фауны, пополнение запасов местной дикой флоры и фауны и т. д.; а также параллельный и долгосрочный аудит соответствия (ЮНЕП 1991, ООН 1992, Агентство по охране окружающей среды (Австралия) 1996, ICME 1996). Крайне важно, чтобы это было нечто большее, чем заявления в документации, необходимой для необходимых государственных лицензий. Основные принципы должны быть приняты и применяться руководителями на местах и ​​доведены до сведения работников на всех уровнях.

Независимо от необходимости или экономической выгоды, все методы поверхностного растворения имеют две общие характеристики: (1) руда добывается обычным способом, а затем складируется; и (2) водный раствор наносится на верхнюю часть запаса руды, который химически реагирует с интересующим металлом, из которого полученный раствор соли металла направляется через штабель для сбора и обработки. Применение добычи открытым раствором зависит от объема, металлургии интересующего минерала (ов) и связанной с ним вмещающей породы, а также доступной площади и дренажа для разработки достаточно больших отвалов выщелачивания, чтобы сделать операцию экономически выгодной.

Разработка отвалов выщелачивания в открытом руднике, в котором добыча раствором является основным методом добычи, аналогична всем операциям открытым способом, за исключением того, что руда предназначена исключительно для отвала, а не для мельницы. В рудниках как с размолом, так и с растворением руда разделяется на размолотую и выщелоченную части. Например, большая часть медной сульфидной руды перемалывается и очищается до меди товарного качества путем плавки и рафинирования. Оксидно-медная руда, которая обычно не поддается пирометаллургической переработке, направляется на выщелачивание. После разработки отвала раствор выщелачивает растворимый металл из окружающей породы с предсказуемой скоростью, которая контролируется конструктивными параметрами отвала, характером и объемом применяемого раствора, а также концентрацией и минералогическим составом металла в отвале. руда. Раствор, используемый для извлечения растворимого металла, называется выщелачивающий. Наиболее распространенными выщелачивателями, используемыми в этом горнодобывающем секторе, являются разбавленные растворы щелочного цианида натрия для золота, кислой серной кислоты для меди, водного диоксида серы для марганца и сернокислотно-железного сульфата для урановых руд; однако большая часть выщелоченного урана и растворимых солей собирается на месте добыча, при которой выщелачиватель вводят непосредственно в рудное тело без предварительного механического извлечения. Этот последний метод позволяет перерабатывать руды с низким содержанием полезных ископаемых без извлечения руды из месторождения полезных ископаемых.

Аспекты здоровья и безопасности

Опасности для здоровья и безопасности, связанные с механической добычей руды при добыче раствором, по существу аналогичны опасностям при обычных открытых горных работах. Исключением из этого общего правила является необходимость первичного дробления невыщелачиваемой руды в карьере открытой разработки перед транспортировкой на мельницу для традиционной переработки, в то время как руда обычно транспортируется самосвалами непосредственно с места добычи на отвал выщелачивания в майнинг раствором. Таким образом, рабочие, работающие в горнодобывающей промышленности, будут меньше подвергаться основным опасностям, связанным с дроблением, таким как пыль, шум и физические опасности.

Основными причинами травм в открытых горных работах являются погрузочно-разгрузочные работы, поскальзывания и падения, работа с механизмами, использование ручного инструмента, механическая тяга и контакт с источником электричества. Однако уникальной особенностью добычи растворением является потенциальное воздействие химических выщелачивающих веществ во время транспортировки, работ по выщелачиванию и химической и электролитической обработке. Воздействие кислотного тумана может происходить в металлических электролизных цехах. При добыче урана необходимо учитывать опасность ионизирующего излучения, которая возрастает пропорционально от добычи к концентрации.

Гидравлические методы добычи

При гидравлической добыче полезных ископаемых или «гидравлике» распыление воды под высоким давлением используется для извлечения рыхлого или неуплотненного материала в суспензию для обработки. Гидравлические методы применяются в основном для добычи металлов и заполнителей, хотя этот метод также подходит для добычи угля, песчаника и хвостов металлургических заводов. Наиболее распространенным и известным приложением является добыча россыпей при котором концентрации металлов, таких как золото, титан, серебро, олово и вольфрам, вымываются из аллювиальных месторождений (россыпей). Подача воды и напор, уклон грунта для стока, расстояние от забоя до перерабатывающих предприятий, степень консолидации извлекаемого материала и наличие площадок для захоронения отходов — все это основные факторы, учитываемые при разработке гидравлических горных работ. Как и в случае других открытых горных работ, применимость зависит от местоположения. Неотъемлемые преимущества этого метода добычи включают относительно низкие эксплуатационные расходы и гибкость, обусловленную использованием простого, прочного и мобильного оборудования. В результате многие гидравлические операции проводятся в удаленных районах добычи полезных ископаемых, где требования к инфраструктуре не являются ограничением.

В отличие от других видов открытых горных работ, гидравлические методы полагаются на воду как на среду как для добычи, так и для транспортировки добытого материала («шлюзирование»). Струи воды под высоким давлением доставляются лафетными стволами или водометами к россыпному берегу или месторождению полезных ископаемых. Они разрушают гравий и рыхлый материал, который смывается в сборочные и перерабатывающие предприятия. Давление воды может варьироваться от нормального гравитационного потока для очень рыхлых мелких материалов до тысяч килограммов на квадратный сантиметр для рыхлых отложений. Бульдозеры и грейдеры или другое мобильное землеройное оборудование иногда используются для облегчения добычи более уплотненных материалов. Исторически сложилось так, что в современных мелкомасштабных операциях сбор навозной жижи или стока осуществляется с помощью шлюзовых колодцев и уловов небольшого объема. Операции промышленного масштаба зависят от насосов, сдерживающих и отстойных резервуаров, а также оборудования для разделения, которое может перерабатывать очень большие объемы навозной жижи в час. В зависимости от размера разрабатываемого месторождения работа лафетных стволов может быть ручная, дистанционная или с компьютерным управлением.

Когда гидравлическая добыча ведется под водой, это называется дноуглублением. В этом методе плавучая обогатительная станция извлекает рыхлые отложения, такие как глина, ил, песок, гравий и любые сопутствующие минералы, с помощью ковшового каната, буксирного каната и/или подводных водометов. Добытый материал транспортируется гидравлическим или механическим способом на промывочную станцию, которая может быть частью дноуглубительной установки или физически отделена с последующими этапами обработки для разделения и завершения обработки. Хотя дноуглубительные работы используются для добычи полезных ископаемых и заполнителя, они наиболее известны как метод, используемый для очистки и углубления водных каналов и пойм.

Здоровье и безопасность

Физические опасности при гидродобыче отличаются от таковых при открытых горных работах. Из-за минимального применения бурения, взрывчатых веществ, работ по транспортировке и сокращению угрозы безопасности, как правило, чаще всего связаны с водяными системами высокого давления, ручным перемещением мобильного оборудования, проблемами близости, связанными с источниками питания и водой, проблемами близости, связанными с обрушением забой и ремонтные работы. Опасности для здоровья в первую очередь связаны с воздействием шума и пыли, а также с эргономическими опасностями, связанными с обращением с оборудованием. Воздействие пыли, как правило, является меньшей проблемой, чем при традиционной открытой разработке месторождений, поскольку в качестве рабочей среды используется вода. Действия по техническому обслуживанию, такие как неконтролируемая сварка, также могут способствовать облучению рабочих.

Назад