Горные работы выемка полезных ископаемых это
Горные породы и минералы, добываемые из земных недр с целью использования их в народном хозяйстве, называются полезными ископаемыми. Полезные ископаемые образуют в земной коре естественные скопления — месторождения. Объектами горных работ являются месторождения полезных ископаемых.
Под разработкой месторождения понимают весь комплекс работ по извлечению полезного ископаемого из недр земли. По виду добываемых полезных ископаемых различают разработку угольных и рудных месторождений, месторождений строительных материалов, горно-химического сырья, россыпных и др.
Месторождения могут разрабатываться открытым, подземным и комбинированным способами. При открытом способе выемка полезного ископаемого производится непосредственно с поверхности земли. Подземным способом разрабатывают глубинные месторождения полезных ископаемых под толщей покрывающих пород. При комбинированном способе верхнюю часть месторождения отрабатывают открытыми горными работами, глубинную — подземным способом.
Разработка месторождений включает следующие основные стадии: вскрытие, подготовку и очистную выемку. Непосредственная цель вскрытия — установление газотранспортной связи между горизонтами разработки и пунктами приема горной массы на земной поверхности. Вскрытие месторождения осуществляют проведением горных выработок (шахтных стволов, штолен, капитальных траншей), обеспечивающих доступ от поверхности земли или какой-либо разрабатываемой части месторождения к вновь создаваемым рабочим горизонтам. Через эти выработки в процессе разработки транспортируют добытое полезное ископаемое (руду, уголь и др.) и породу на поверхность, доставляют людей, оборудование и материалы, проветривают подземные выработки.
Очистной выемке — извлечению полезного ископаемого из вскрытой части месторождений — предшествует проведение по месторождению или вмещающим породам подготовительных выработок. Подготовительные выработки, разделяя вскрытую часть месторождения на отдельные выемочные участки (например, этажи, блоки, панели), обеспечивают возможность их отработки.
Подготовительные и очистные работы выполняют в определенной последовательности, которая характеризует систему разработки. Под системой разработки понимается порядок проведения подготовительных и очистных работ, обеспечивающий для данного месторождения безопасную, экономичную и наиболее полную выемку кондиционных запасов полезного ископаемого.
При открытом способе разработки существенным признаком системы является порядок выполнения вскрышных работ — удаление необходимого для добычи полезного ископаемого объема покрывающих и вмещающих пород.
Полезное ископаемое и пустые породы извлекают путем проведения ряда производственных процессов: отделения части полезного ископаемого или породы от общего массива (выемки), погрузки их в средства транспорта, перемещения и выдачи на поверхность. Все эти процессы по удалению породы и добыче полезного ископаемого составляют горные работы.
Добычу полезного ископаемого ведут горные предприятия на отведенных для них месторождениях или их участках (горных отводах). Различают следующие горные предприятия: рудник, шахту, карьер (разрез). Административно-техническое управление этих предприятий построено по единому принципу.
Рудник и шахта — горные предприятия, разрабатывающие месторождение или его часть подземным способом, карьер — открытым. В соответствии с этим различают рудничные, шахтные и карьерные поля месторождения (его части), разрабатываемые одним рудником, шахтой или карьером.
Шахтное поле по падению месторождения разделяется подготовительными выработками на участки — этажи, вытянутые, как правило, по простиранию. Этажом называют часть месторождения, ограниченную по падению вентиляционным и откаточным горизонтами, а на флангах — границами шахтного поля. Высота этажа определяется расстоянием между двумя смежными откаточными горизонтами. В пределах этажа полезные ископаемые извлекают отдельными блоками, образующими самостоятельные выемочные участки. Месторождение обычно отрабатывается подземным способом сверху вниз, поэтажно. Горизонты, этажи и подэтажи.
Шахтные поля горизонтальных и весьма пологих пластообразных залежей разделяются на панели — прямоугольные или квадратные участки, ограниченные продольными и поперечными или только продольными откаточными выработками.
При открытой разработке, прежде чем начать добычу полезного ископаемого, необходимо удалить породы, покрывающие рудное тело (пласт полезного ископаемого). Работы по удалению наносов и боковых пород (вскрыша) включают выемку и погрузку пустых пород, транспортирование пород до отвала (места их размещения на поверхности), отвалообразование — порядок размещения горной массы в отвале. Выемка полезного ископаемого и вскрыши обычно производится горизонтальными слоями (уступами), сверху вниз. По мере выемки запасов на данном горизонте работы переходят на следующий, нижележащий.
Источник
РАЗДЕЛ 1
МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДОБЫЧИ СЫРЬЯ
ТЕМА 1.1: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДОБЫЧЕ СЫРЬЯ.
ПЛАН
1.Способы производства горных работ.
2.Элементы карьера.
3.Оборудование для гидромеханизации карьерных работ.
СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА ГОРНЫХ РАБОТ
Важными строительными материалами являются цемент, песок, гравий, металлы, древесина, камень, кирпич, стекло, изоляционные и кровельные материалы.
Сырьем для их получения (кроме древесины и других органических веществ) служат минеральные вещества, такие как известняк, кварцит, доломит, полевой шпат, глины, каолины, гипс, мел, слюда и других, которые лежат в недрах земли, полученные для использования и называются полезными ископаемыми.
Работы по извлечению полезных ископаемых из недр земли называются горными.
Полезные ископаемые добывают:
• открытым;
• подземным;
• комбинированным способами.
При открытом способе добычу, погрузку и транспортировку полезных ископаемых ведут на поверхности земли. Выбор способа зависит от физических свойств полезного ископаемого, глубины залегания, прочности слоев залежей и их расположения в пространстве, от объема предполагаемой добычи и имеющихся средств механизации.
Нефть и газ, например, добывают подземным способом, используя скважины. Глубоко расположенные твердые ископаемые добывают в шахтах. Большую часть сырья для производства строительных материалов, добывают открытым способом в карьерах.
Карьером называют совокупность открытых горных выработок, оборудованных для добычи полезных ископаемых и которые являются составной частью производственно-хозяйственной единицей — предприятие, цех или участок.
ОТКРЫТЫЙ СПОСОБ добычи ископаемых, по сравнению с подземным (шахтным) имеет следующие преимущества:
· в 3 … 4 раза большую производительность труда при меньшей (в 2 … 3 раза) себестоимости добытого материала (благодаря применению мощных машин и оборудования для добычи и транспортировки);
· лучшие условия труда, меньший травматизм; возможность более быстрого строительства и ввода в эксплуатацию карьера, по сравнению с шахтой.
· можно эффективно использовать мощные технические средства — экскаваторы, бульдозеры и скреперы, гидромониторы, механизированный процесс добычи и транспортировки полезных ископаемых и пустых пород.
К недостаткам открытого способа относят:
· большой объем выемки и перемещения пустых пород (вскрышные работы),
· приведение больших участков земли в непригодное к дальнейшему использованию состояние, зависимость работ от климатических условий.
При добыче полезных ископаемых открытым способом в карьере, как правило, в то же время выполняют два вида работ:
1) вскрышные работы;
2) добыча полезных ископаемых.
Вскрышные работы заключаются в удалении слоя пустой породы (вскрыши), прикрывающий полезные ископаемые. Эта пустая порода содержит растительный слой, наносы, выветренный слой полезных ископаемых. Объем вскрышных работ может расти по мере разработки месторождения при наклонном размещении слоя полезных ископаемых. Вскрышные работы опережают добывающие.
ЭЛЕМЕНТЫ КАРЬЕРА
Карьер — выемка, которая служит для разработки полезных ископаемых открытым способом.
Месторождение (или часть), разрабатываемая карьером, называется карьерным полем. Оно разделяется в процессе разработки на горизонтальные слои. Каждый вышележащий слой отрабатывается с опережением по отношению к нижележащему. В результате этого слои приобретают ступенчатую (уступную) форму. Слой толщи горных пород, разрабатываемый самостоятельными средствами выемки и транспорта, называют уступом. Иногда уступ разделяют по высоте на подуступы, которые разрабатываются самостоятельными средствами выемки, но обслуживаются общим для всего уступа транспортом.
Основными элементами уступа являются: верхняя и нижняя площадки, откос, угол откоса бровки уступа и забой уступа (рис. 1). Верхняя горизонтальная часть поверхности уступа называется верхней площадкой, а нижняя — нижней площадкой.
Площадки уступа ограничивают уступ по высоте. Откос уступа — наклонная (иногда вертикальная) плоскость, ограничивающая уступ от выработанного пространства.
Угол, образуемый откосом уступа и горизонтальной плоскостью, называется углом откоса уступа. Линии пересечения откоса уступа с верхней и нижней площадками называются соответственно верхней и нижней бровками уступа.
Расстояние по вертикали между нижней и верхней площадками называют высотой уступа.Она выбирается с учетом физических свойств разрабатываемых пород и применяемого оборудования. Угол откоса уступа определяется устойчивостью горных пород и изменяется в широких пределах — от 40 до 80°.
Часть уступа по его длине, подготовленная для разработки, называется фронтом работ уступа. Суммарная протяженность фронта работ уступов составляет фронт работ карьера.
Площадки уступа, на которых располагают выемочное оборудование (буровое, добычное, транспортное), называют рабочими площадками (рис.2). В отличие от рабочих не рабочие площадки оставляются с целью повышения устойчивости откосов карьера.
Поверхность уступа, являющаяся объектом горных работ и перемещающаяся в результате этих работ, называется забоем уступа . Им, как правило, является его торец. В отдельных случаях забоем уступа может быть его откос или верхняя рабочая площадка.
В результате перемещения забоя производится отработка горных пород в виде полос, называемых заходками.
Часть заходки по ее длине, разрабатываемая самостоятельными средствами отбойки и погрузки, называют блоком.
Боковые поверхности, ограничивающие карьер, называют бортами карьера. Различают рабочий и нерабочий борта карьера.
Рабочим называют борт, на котором ведутся горные работы, а нерабочим— борт, на котором горные работы уже не производятся. Нижнюю, обычно горизонтальную, поверхность карьера называют дном карьера.
При решении вопроса о выборе способа разработки, а также определении целесообразной конечной глубины карьера производят технико-экономические расчеты, при которых используют такой показатель, как коэффициент вскрыши. Последний представляет отношение количества пустых (вскрышных) пород, удаляемых при открытой разработке месторождений, к единице добытого полезного ископаемого. Используя этот показатель, а также учитывая стоимостные показатели добычи полезного ископаемого подземным и открытым способом, можно определить целесообразность применения открытого способа разработки.
Рисунок 1 –Основные элементы уступа и рабочая площадка уступа
Для более эффективного использования оборудования уступы и отвалы (места складирования пустых пород) следует располагать так, чтобы как наиболее сократить транспортные пути и использовать природные наклонности рельефа местности. Для укладки пустой породы лучше использовать выработанное пространство карьера.
Источник
ПОДЗЕ́МНАЯ РАЗРАБО́ТКА МЕСТОРОЖДЕ́НИЙ твёрдых полезных ископаемых, извлечение из недр Земли твёрдых полезных ископаемых без нарушения дневной поверхности системой подземных горных выработок. Скважинную разработку месторождений применяют для добычи газообразных, жидких и полужидких (в т. ч. твёрдых – путём их перевода в текучее состояние) полезных ископаемых.
П. р. м. включает вскрытие месторождения, подготовку шахтного поля и очистные работы. При П. р. м. доступ с поверхности ко всему месторождению (или его части) открывают шахтные стволы, квершлаги и штольни, которые обеспечивают возможность проведения подготовительных выработок и очистную выемку в запланиров. объёмах; вскрытая часть месторождения разделяется подземными выработками (такими как штреки, уклоны, бремсберги, восстающие, орты и др.) на обособленные выемочные участки (этажи, блоки, панели, камеры, столбы), предусмотренные принятым способом подготовки и системой разработки; выемку полезных ископаемых обеспечивают буровые, погрузочно-доставочные, отрезные восстающие и др. выработки.
Подземный способ широко применяют при добыче углей, сланцев, рудных и нерудных полезных ископаемых и россыпей, незначительно – при добыче минер. сырья для произ-ва стройматериалов. При огранич. приросте запасов минер. сырья вблизи земной поверхности возрастают темпы освоения месторождений, разрабатываемых подземным способом (в 1980-х гг. удвоилась интенсивность выемки пологих месторождений, углубление горных работ крутых и наклонных залежей составляло от 10 до 40 м в год). Подземным способом разрабатываются тела (залежи) полезных ископаемых разл. форм, мощности, угла падения, залегающих на разных (от 20–30 м до 5 км) глубинах.
Многообразие месторождений полезных ископаемых обусловило наличие разл. систем подземной переработки. Известны св. 60 классификаций систем П. р. м., которые разработали отеч. учёные – М. И. Агошков, Б. И. Бокий, А. М. Терпигорев, Л. Д. Шевяков и др. Выделяют системы подземной разработки пластовых (каменноугольных и др.) месторождений, системы подземной разработки рудных месторождений и др. Классификация систем подземной разработки пластовых месторождений Шевякова (1933) основывается на признаке расположения подготовит. выработок. Для систем разработки рудных месторождений наибольшее распространение получила классификация Агошкова (1949), по которой все системы делятся на классы по осн. признаку – состоянию выработанного пространства.
Пластовые месторождения
Пластовые месторождения свойственны в осн. горючим полезным ископаемым (уголь, торф, сланцы), месторождениям марганца, значит. части РЗЭ и радиоактивных металлов, месторождениям медистых песчаников и некоторым строит. материалам (глина, песок и др.). Горные предприятия, разрабатывающие такие месторождения, обычно именуются шахтами.
Подготовка запасов к выемке в шахтном поле осуществляется в течение всего периода отработки, поскольку выемку пластов ведут последовательно в отд. их частях. Подготовленными считают запасы, для которых проведены осн. подготовит. выработки. Готовыми к выемке считают запасы, для которых проведены необходимые нарезные выработки и подготовлено оборудование, позволяющее начать очистные работы. Сеть выработок обеспечивает доставку полезного ископаемого до горизонтальных откаточных выработок, транспортирование материалов и оборудования, пропуск необходимого количества воздуха для проветривания забоев.
Период ведения очистных работ на шахте называют эксплуатацией месторождения. Осн. количественные характеристики шахты (рудника): производств. мощность – количество полезного ископаемого (в тоннах), добываемого в единицу времени (сутки, год), и срок службы (существования) – период, в течение которого отрабатывают пром. запасы в пределах шахтного поля.
Рудные месторождения
Рудные месторождения имеют ряд особенностей, вытекающих из их геологич. происхождения. Осн. особенности: высокая крепость и абразивность руд; разнообразие размеров, изменчивость элементов залегания рудных тел и содержания полезных компонентов и минералогич. состава руд по объёму залежи; способность некоторых руд к слёживаемости и самовозгоранию; высокая ценность большинства руд (обусловливает более жёсткие требования к полноте и качеству извлечения); отсутствие на большинстве рудников метановыделения, допускающее в подземных условиях применение открытого огня и аппаратуры в нормальном исполнении; и др.
Вскрытие рудного месторождения заключается в проведении горных выработок, открывающих доступ к залежи или её части с земной поверхности. Подготовка включает проведение штреков, ортов и др. подземных выработок, которыми вскрытая часть месторождения делится на обособленные выемочные участки (этажи, блоки, панели, столбы). Выемочный участок подготовит. и нарезными выработками делится на отд. части (подэтажи, слои, полосы, прирезки, уступы, камеры, междуэтажные, междукамерные, междупанельные целики и др.). Очистная выемка – технологич. процесс извлечения руды из выемочного участка, а также поддержание очистных выработок и очистного пространства, которое может оставаться открытым (свободным), заполняться отбитой рудой, закладкой или обрушенными породами либо поддерживаться крепью.
В РФ железную руду подземным способом добывают 9 предприятий; в 2011 добыча железной руды распределялась по системам разработки: этажная с принудит. обрушением (57,8%), этажно-камерная с последующей гидрозакладкой (24,4%), этажно-камерная с обрушением целиков (12,3%) и подэтажное обрушение (5,5%). При П. р. м. руд цветных металлов в значительно больших объёмах используется закладка выработанного пространства; слоевая система с закладкой твердеющими смесями применяется при добыче медно-никелевой руды на норильских рудниках (Комсомольский, Октябрьский, Скалистый, Таймырский) и на алмазных рудниках компании АЛРОСА (Айхал, Интернациональный, Мирный). Этажно-камерную систему с твердеющей закладкой применяют медно-колчеданные рудники Урала: Гайский, Учалинский, Узельгинский и др.; Северо-Уральский бокситовый рудник использует закладку в огранич. объёме. Применение систем с закладкой предусмотрено на многих вновь вводимых рудниках.
Продолжительность подземной разработки
Продолжительность П. р. м. зависит от обеспеченности запасами, установленными детальной разведкой. В зависимости от вида добываемого сырья и производств. мощности предприятия устанавливаются сроки их существования, напр., крупных горно-обогатительных комбинатов и предприятий по добыче бокситов, медной, свинцово-цинковой и никелевой руд 30–40 лет, золоторудных предприятий 15–20 лет, небольших предприятий, разрабатывающих богатые месторождения некоторых металлов и ценных видов неметаллургич. сырья, 5–10 лет. Конкретные сроки обеспеченности горно-добывающего предприятия разведанными запасами устанавливаются технико-экономич. расчётом. Прекращение П. р. м. и ликвидация подземного горного предприятия производятся, как правило, после полной отработки или списания балансовых запасов месторождения и при отсутствии перспективы их прироста.
Эффективность П. р. м. оценивается системой технико-экономич. показателей – общих (прибыль, рентабельность, ценность и качество осн. и сопутствующих компонентов) и специфических [годовое понижение горизонта выемки, подвигание фронта очистной выемки, коэф. эксплуатации – количество добытой руды (т/год), приходящееся на 1 м2 горизонтальной площади рудной залежи], характеризующих интенсивность эксплуатации месторождения, способ вскрытия и др. П. р. м. относится к производствам с повышенной опасностью для работающих. Для выполнения в подземных выработках спасат. и аварийных работ созданы военизиров. горноспасат. части, дислоцируемые на всех добывающих предприятиях. Для освещения используют стационарные светильники, переносные прожекторы, имеющие защитное исполнение (пылевлагонепроницаемое или взрывобезопасное); шахтное самоходное оборудование оснащено прожекторами и фарами для местного освещения, питающимися от силового электрич. кабеля, контактного провода или аккумулятора самой машины.
Перспектива П. р. м. связана с наиболее полным и комплексным использованием минерально-сырьевых ресурсов, усовершенствованием технологии и способов механизации, внедрением автоматизир. систем управления технологич. процессами и дистанционного управления добычными машинами и робототехники.
Источник