< Попер   ЗМІСТ   Наст >

ГІРНИЧОВИДОБУВНИЙ КОМПЛЕКС

  • 4.1. Загальна характеристика
  • 4.2. Використовувані ресурси
  • 4.3. Вплив гірничовидобувного комплексу на довкілля
  • 4.4. Заходи зі зниження рівня негативного впливу гірничовидобувного комплексу на навколишнє середовище та його попередження

3агальна характеристика

Гірничовидобувний комплекс – це комплекс галузей видобутку та первинної переробки корисних копалин. Технології гірничовидобувного комплексу пов'язані із вилученням корисних копалин із надр, тому без доступу до інших джерел необхідних людству ресурсів (інші планети, міжпланетний простір), не існує альтернативних технологій забезпечення техносфери необхідною сировиною. Мова може йти тільки про мінімізацію впливу гірничовидобувного комплексу на довкілля.

Основні групи галузей гірничовидобувного комплексу: паливна, рудовидобувна, промисловість нерудних корисних копалин, гірничохімічна. Паливна – сукупність галузей промисловості, зайнятих видобутком та переробкою різних видів палива (вугільна, нафтова, газова, сланцева та торф'яна). Рудовидобувна видобуває руди чорних, кольорових металів, рідких і розсіяних елементів. Промисловість нерудних корисних копалин видобуває будівельні матеріали, а також вогнетриви, абразиви, технічні та дорогоцінні камені. Гірничохімічна промисловість видобуває, збагачує і здійснює первинну обробку фосфоритних руд, природних кам'яних солей, руд, що містять сірку, бору, миш'яку, барію, бариту, а також одержує йод і бром.

У гірничовидобувному комплексі об'єктами основного виробництва вважаються підприємства видобутку (шахти, розрізи, кар'єри), фабрики збагачення, а також відвали та хвостосховища, де складуються і консервуються некондиційні руди та відходи всього промислового комплексу.

Технологічні процеси видобувної промисловості можна розділити на 3 групи:

  • – переміщення речовини в межах літосфери,
  • – зменшення концентрації елементу в літосфері,
  • – зміна складу в процесі збагачення.

Роботи, що проводять в процесі виїмки корисної копалини чи породи, називаються гірничими. У результаті проведення їх в товщі землі утворюються порожнечі – гірничі виробки. Вони різні за формою, розмірам, призначенням, положенням в просторі. Розрізняють виробки відкриті, що розташовані на земній поверхні і мають незамкнутий контур поперечного перетину та підземні – із замкнутим контуром поперечного перетину, розташовані на деякій глибині від поверхні.

На території України розвідано 7,5 тис.родовищ корисних копалин, з яких 4,5 тис. експлуатуються. Обсяг видобутку гірничої маси складає 2,7 млрд.т/рік, з яких 1,9 млрд.т є розкривними породами і відходами переробки.

У розвитку мінерально-сировинного комплексу визначилися такі закономірності:

  • – погіршуються гірничо-геологічні та гірничотехнічні умови розробки родовищ через зниження змісту корисних компонентів,
  • – розширюються масштаби освоєння нових родовищ у важкодоступних районах, що мають складні умови розробки,
  • – гірничі розробки поглибилися до 1500 – 2000 м для підземної і 1000 м для відкритого видобутку,
  • – збільшуються прояви гірничого тиску (результат дії гравітаційних, тектонічних сил і зміни температури верхніх шарів земної кори), раптових викидів гірничої маси і газів не тільки на вугільних, але і на рудних родовищах,
  • – поглиблюється недостатня повнота вилучення, низька комплексність освоєння та використання мінерально-сировинних ресурсів, інтенсивне збільшення відходів гірничого виробництва. У гірничовидобувних районах країни фактично сформувався новий тип мінеральних утворень з відходів гірничого виробництва – техногенні родовища, масштаби яких постійно зростають.

До основних технологічних процесів гірничо-видобувного комплексу відносяться: геологорозвідувальні роботи, процеси видобування корисних копалин відкритим способом, процеси видобування корисних копалин шахтним способом, процеси видобування нафти і газу із надр свердловинними методами, процеси переробки і збагачення корисних копалин, процеси морської гірничої технології та геотехнологічні способи добування корисних копалин.

Геологорозвідувальні роботи – це комплекс спеціальних геологічних та інших робіт, які виконуються з метою виявлення та підготовки для промислового освоєння родовищ корисних копалин, а також дослідження будови надр Землі. Загальна мета геологорозвідувальних робіт полягає в науковому обґрунтуванні, планомірному і економічно ефективному забезпеченні країни розвіданими запасами корисних копалин, вивченні способів їх повного, комплексного та економічно раціонального видобування в процесі експлуатації родовищ з урахуванням охорони навколишнього середовища. Загальний принцип геологорозвідувальних робіт – це комплексне ведення робіт, тобто поряд з пошуками та розвідкою основних видів корисних копалин вивчаються також всі супутні мінеральні компоненти, з'ясовуються можливості їх утилізації, виконуються гідрогеологічні, гірничотехнічні, інженерно-геологічні та інші дослідження, вивчаються природничо-кліматичні, географо- економічні, соціально-економічні, геолого-економічні умори освоєння родовищ.

Виділяють шість стадій геологорозвідувальних робіт:

  • 1. Регіональні геолого-зйомочні та геофізичні роботи.
  • 2. Пошуки родовищ корисних копалин, які виконуються у три стадії – загальні пошуки, детальні пошуки, пошуково-оціночні роботи.
  • 3. Попередня розвідка – встановлюється промислове значення родовища.
  • 4. Детальна розвідка – здійснюється тільки на родовищах або окремих їх ділянках, промислова цінність яких доказана попередньою розвідкою.
  • 5. Дорозвідка родовищ – виконується в межах гірничого відводу на недостатньо вивчених частинах родовища.
  • 6. Експлуатаційна розвідка – з проведенням гірничопідготовчих виробок.

Родовища корисних копалин можуть бути вивчені шляхом буріння свердловин, будівництва геологорозвідувальних шахт, проходки штолень та шурфів, відбору проб гірських порід, та їх лабораторних досліджень, виконання геофізичних досліджень. Найбільш досконалим і розповсюдженим є вивчення родовищ корисних копалин шляхом буріння свердловин.

Буріння – це процес утворення гірничих виробок переважно круглого перерізу шляхом руйнування гірських порід буровим інструментом (головним чином), рідше термічним, гідроерозійним, вибуховим та іншими способами. З технологічних позицій буріння поділяють на безкернове (за якого руйнування породи відбувається на всій площині вибою) і колонкове буріння (з утворенням кільцевого простору для виймання керну).

Керн – це циліндричний моноліт гірської породи, який отримують в процесі колонкового буріння, і виймають керноприймачем або за допомогою промивної рідини з обов'язковою фіксацією глибини відбору. Витягнутий із надр керн є основним матеріалом для вивчення геологічної будови розрізу свердловини.

Якщо розвідка корисних копалин здійснюється шахтним способом, то із пробуреного шахтного ствола проводять підземні гірничі виробки до покладів і безпосередньо покладами корисних копалин.

Шурф – це вертикальна (іноді похила) гірнича виробка (частіше прямокутного перерізу), яка пройдена з поверхні Землі для пошуків і розвідки корисних копалин, а також для інженерно-геологічних та гідрогеологічних досліджень. Шурфи в сучасній геологорозвідці використовуються все рідше і рідше.

Експлуатаційні шурфи потрібні для здійснення вентиляції шахт, водовідливу, транспортування матеріалів, спускання і підіймання людей та інше. Неглибокі шурфи круглого перерізу називаються дудками.

Інколи для вивчення родовищ корисних копалин проводять штольні. Штольня – це підземна гірнича виробка, що пройдена на місцевості з складним рельєфом горизонтально або з незначним нахилом і має вихід на поверхню. Форму і величину поперечного перерізу, тип кріплення штольні вибирають в залежності від гірничо- геологічних та гірничо-технічних умов.

Значні відмінності має технологія розвідки родовищ нафти і газу. Вона передбачає буріння розвідувальних свердловин, які розміщують за обраною системою. Свої технологічні особливості має розвідка підземних вод. Тут виділяють три етапи розвідки: попередня, детальна і експлуатаційна.

Морська розвідка – це комплекс геологічних робіт щодо вивчення, геолого-економічної оцінки і підготовки до промислового освоєння мінеральної сировини в акваторіях морів та океанів. За розташуванням морські родовища діляться на: родовища прибережних зон; родовища близького і далекого шельфу; родовища глибоководних морських і океанічних впадин.

В прибережних зонах розвідують родовища, перспективні поклади яких виходять з суші під морське дно. Розвідка здійснюється шляхом проходки кущів похилих свердловин, орієнтованих в сторону моря.

Процеси видобування корисних копалин відкритим способом – це сукупність робіт, які проводяться з земної поверхні з метою видобування гірських порід і створення різних виїмок та котлованів.

Всі основні процеси щодо вилучення корисної копалини здійснюються у відкритих гірничих виробках.

Відкритий спосіб видобутку – генеральний напрямок гірничовидобувної промисловості. Відкритим способом видобувається 3/4 всього обсягу корисних копалин (у тому числі залізної руди – 86%, фосфоритів – 75%, руд кольорових металів – 66%, вугілля – 42%, будівельних гірських порід – 100%). Продуктивність праці видобутку відкритим способом значно (для видобутку вугілля ~ в 9 разів) вище, ніж для видобутку шахтним способом через застосування більш потужної техніки, менших термінів будівництва, менших капітальних витрат та меншої собівартості продукту.

Гірниче підприємство, на якому здійснюється розробка корисних копалин відкритим способом і яке є сукупністю гірничих виробок називається кар'єром (вугільне – розріз).

Види відкритих гірничих розробок класифікуються щодо положення покладу відносно поверхні таким чином:

  • 1. Розробки поверхневого типу. До них відносять більшість розробок торфу, розсипищ, природних будівельних гірських порід, значна частина вугільних та незначна частина рудних розробок у випадку горизонтальних та пологих покладів. Кар'єри переважно неглибокі (до 40 – 60 м) і мають відносно постійну глибину. Розкривні породи та корисні копалини різноманітні, частіше м'які та напівскельні.
  • 2. Розробки глибинного типу. До них належить більша частина рудних та частково вугільних розробок у випадку похилого та крутого падіння Покладів. В цьому випадку кар'єри поступово заглиблюються: кінцева глибина їх може Сягати 800 м. В таких кар'єрах розроблюються всі типи порід.
  • 3. Розробки нагірного типу. До них відносять в основному відкриті розробки різних руд, гірничо-хімічної сировини, будівельних гірничих порід і рідше вугілля. Поклади розміщені значно вище переважаючого рівня поверхні. Число робочих уступів і розміри кар'єрів в плані різні. Корисні копалини та розкривні породи в основному скельні.
  • 4. Розробки нагірно-глибинного виду. До них відносять відкриті розробки різних руд, гірничо-хімічної сировини, будівельних гірських порід і вугільні розробки у випадку складного рельєфу та поверхні кар'єрного поля.

Для відкритої розробки родовище поділяють на горизонтальні шари, що виймають зверху вниз з випередженням верхнього шару стосовно нижнього, тому кар'єр наздобуває уступну форму. Похила поверхня, що обмежує уступ з боку вироблюваного простору – укіс. Кут нахилу укосу до горизонтальної поверхні – кут укосу. Для глин, пісків кут укосу дорівнює 25 – 50°, для сланців, вапняку, залізних руд – 55 – 75°, гранітів, базальтів – 75 – 90°'

Існує два варіанти розробки корисних копалин: екскаваторний та гідравлічний. Екскаваторний – універсальний, у цьому випадку використовуються виємні та транспортні машини, а також різні прийоми розпушування порід і копалин. Гідравлічний заснований на використанні енергії струменя води з гідромонітора. Застосовується обмежено на розкривних роботах на породах, що легко розмиваються і транспортуються водою.

Розкривні роботи – видалення порожніх порід, що покривають корисну копалину. Обсяг робіт залежить від глибини залягання шару. Трудомісткість розробки визначається коефіцієнтом розкриву: співвідношенням між обсягом розкривних порід, що видаляються з кар'єрного поля, до промислових запасів копалини у межах того ж кар'єрного поля. Глибина, для якої собівартість видобутку 1т копалини відкритим та підземним способами однакова, є границею відкритої розробки чи граничною глибиною кар'єру. Розкривні роботи виконуються з розрахунковим випередженням стосовно робіт щодо видобутку корисної копалини. Обсяг переміщуваних мас розкривних робіт вимагає значних витрат. Вартість видобутої корисної копалини значною мірою обумовлюється витратами на розкривні роботи. Процес виробництва розкривних робіт складається з таких операцій: зняття розкривних порід, транспортування їх до відвалів і розміщення у відвалах.

Підготовка порід до виїмки ведеться буровибуховими роботами чи безпосередньо екскаваторами. Буровибухові роботи застосовують на породах середньої міцності і міцних. За допомогою верстатів пробурюють 1-2 ряди свердловин діаметром 150 – 200 мм (для розкривних робіт), 100 – 200 мм (у вугільних вибоях). У результаті вибуху порода (вугілля) повинні роздрібнитися на шматки, розмір яких визначається ємністю ковша екскаватора. Закладаються заряди до 720 кг у кожній свердловині. Питома витрата вибухових речовин 0,7-1,0 кг/м3 гірської маси. Після вибуху частина шматків висадженої гірської породи може перевершувати розміри кондиційних фракцій. Ці шматки дроблять вибуховим чи механічним способом.

Для того, щоб зменшити витрати на переміщення покриваючих порід в процесі розробки горизонтальних та пологих покладів намагаються переміщувати розкривні породи найкоротшою відстанню в раніше створений відпрацьований простір. Насипи пустих порід та некондиційних корисних копалин, які вилучаються і видаляються в процесі відкритої розробки родовищ, називаються відвалами.

Відвали, які розміщені у відпрацьованому просторі кар'єру, називають внутрішніми, а поза контурами кар'єру – зовнішніми. За великої потужності нестійких покривних порід відкрита розробка родовищ може виявитися складнішою та дорожчою за підземну. Родовище або частину його, яка розроблюється одним кар'єром, називають кар'єрним полем.

Підготовка кар'єрного поля до розробки. Для нормального ведення гірничих робіт, забезпечення можливості розміщення технічних та господарських споруд, відвалів і транспортних комунікацій всі природні перепони та штучні споруди в межах кар'єрного поля та в зоні транспортного доступу до нього видаляють або переносять.

До природних перепон належать ліс, чагарник, річки, озера, болота, струмки (на рівнинних родовищах), нависи та заколи (в горах).

До штучних споруд відносять автомобільні та залізничні дороги, які проходять в межах технічних границь кар'єру, а також різні промислові і побутові споруди.

Експлуатаційні гірничі роботи ділять на:

  • розкривні роботи – виймання і переміщення у відвали пустих порід та неконденційних корисних копалин із створенням підготовлених до розробки і розкритих запасів корисної копалини;
  • видобувні роботи – виймання та доставка видобутої корисної копалини на склади або до споживача.

Весь комплекс гірничих робіт можна розділити на зв'язані між собою основні виробничі технологічні процеси:

  • • підготовку порід до виймання, виймально-навантажувальні роботи;
  • • переміщення (транспортування) гірничої маси;
  • • складування (відвалоутворення) супутніх та пустих порід;
  • • розвантаження або складування корисних копалин.

Кожному основному виробничому процесу відповідають допоміжні роботи, які дають змогу планомірно здійснювати основний процес або полегшують його. Загальний вигляд ландшафту під час виконання розкривних робіт зображено на рис. 4.1.

Розкривні роботи на кар'єрі.

Рис. 4.1. Розкривні роботи на кар'єрі.

Всі основні виробничі процеси на кар'єрах практично повністю механізовані. Переважаючими способами механізації виробничих процесів в сучасних кар'єрах є екскаваторний, гідравлічний та комбінований. На виконання відкритих гірничих робіт суттєво впливають кліматичні умови.

Для видобування корисних копалин досить поширеним є гідромеханізовані комплекси гірничих робіт. Гідромоніторна розробка передбачає ведення гірничих робіт шляхом руйнування породного масиву струменем води за допомогою гідромонітора. За гідромоніторної розробки попутним забоєм напрямок польоту струменя води гідромонітора і потоку гідросуміші співпадають. За розмиву уступу зустрічним забоєм (найбільш поширений спосіб) напрямок руху струменя гідромонітора і потоку гідросуміші – протилежні. Розмив попутньо-зустрічним або боковим забоєм ведеться для щільних, важко розмивних порід і високих уступів. У випадку використання цього способу собівартість робіт в 2 – 2,5 рази менша, ніж для екскаваторної розробки. Недоліком способу слід вважати: залежність ефективності гідромоніторної розробки від характеру розроблюваних гірських порід, значну енергоємність, сезонність робіт.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >