Открытая разработка - Open-pit mining

"Opencast" перенаправляется сюда. Для проекта программного обеспечения с открытым исходным кодом см. Opencast (программное обеспечение).
Техника ничтожна по сравнению с размером этой шахты.
Горные работы на большом карьере Золотой рудник Twin Creeks в Невада, Соединенные Штаты. Обратите внимание на размер экскаваторов в масштабе (передний план, слева) и на то, что дно шахты не видно.
Гигант роторные экскаваторы угольные шахты в Рейнской области Германии являются одними из крупнейших в мире наземных транспортных средств.

Открытая разработка, также известный как открытый или же открытая добыча, это открытая разработка техника извлечения камень или же минералы от земли путем удаления их из открытой ямы, иногда известной как поручительство.

Эта форма добыча полезных ископаемых отличается от методов добычи, требующих прокладки туннелей в земле, таких как разработка длинных стенок. Открытые карьеры используются, когда месторождения коммерчески полезной руды или горных пород обнаруживаются вблизи поверхности. Он применяется к руде или горным породам, обнаруженным на поверхности, потому что перегружать относительно тонкий, или интересующий материал конструктивно не подходит для проходки туннелей (как в случае песка, шлака и гравия). Напротив, полезные ископаемые, которые были обнаружены под землей, но которые трудно извлечь из-за твердых пород, можно получить с помощью подземной добычи.[1]

Чтобы создать карьер, горняки должны определить информацию о руде, которая находится под землей. Это делается путем просверливания отверстий для датчиков в земле, а затем нанесения каждого отверстия на карту. Информация, полученная через отверстия, дает представление о вертикальной протяженности рудного тела. Эта вертикальная информация затем используется для определения примерных местоположений уступов, которые будут располагаться в шахте.[2] Важно учитывать содержание и экономическую ценность руды в потенциальном карьере.[3] Карьеры, добывающие строительные материалы и размерный камень обычно называют "карьеры."

Карьеры обычно расширяются до тех пор, пока полезное ископаемое истощается, или увеличение отношения вскрыши к руде делает дальнейшую добычу нерентабельной. Когда это происходит, отработанные мины иногда превращаются в свалки для утилизации твердых бытовых отходов. Однако обычно требуется какая-то форма контроля воды, чтобы шахта не превратилась в озеро, если шахта расположена в условиях значительного климата. осадки или если какие-либо слои карьера, образующие границу шахты, продуктивны водоносные горизонты.

Добыча открытым способом считается одной из самых опасных отраслей в промышленном мире. Это наносит значительный ущерб здоровью шахтеров, а также наносит ущерб окружающей среде. Открытые разработки вызывают изменения растительности, почвы и коренных пород, что в конечном итоге способствует изменениям гидрологии поверхности, уровней грунтовых вод и путей потока.[4] Кроме того, открытый карьер производит вредные загрязнители в зависимости от типа добываемого минерала и типа используемого процесса добычи.

Добыча

См. Подпись.
Обратите внимание на наклонные и ступенчатые стороны Золотой рудник Санрайз Дам, Австралия.
Тяжелая техника по добыче лигнита из Подводная мина Гарцвейлер в Германии в 2008 году.

Открыты карьеры скамейки, которые описывают вертикальные уровни отверстия. Расстояние между уступами зависит от разрабатываемого месторождения, добываемого минерала и размера используемого оборудования. Обычно большие уступы шахт имеют толщину от 12 до 15 метров.[5][6] Напротив, многие карьеры не используют уступы, поскольку они обычно неглубокие.[7] Майнинг может проводиться одновременно на нескольких уступах, и доступ к разным уступам осуществляется с помощью системы пандусов. Ширина каждой скамьи определяется размером используемого оборудования, обычно 20-40 метров в ширину.[8] Созданы нисходящие пандусы, позволяющие начать добычу на новом уровне. Этот новый уровень будет постепенно расширяться, образуя новое дно карьера.[9]

Большинство стен карьера обычно разрабатываются под углом меньше вертикального. Когда котлован становится глубже, пустая порода удаляется, поэтому этот угол является мерой безопасности, чтобы предотвратить и минимизировать ущерб и опасность от камнепадов. Однако это зависит от степени выветривания и эрозии пород, а также от типа вовлеченных пород. Это также зависит от количества структурных слабостей, встречающихся в породах, таких как недостатки, ножницы, суставы или слоения.

Стены ступенчатые. Наклонная часть стены известна как тесто, а плоская часть ступеньки известна как скамья или уступ. Ступеньки в стенах помогают предотвратить продолжающееся падение камней по всей поверхности стены. В некоторых случаях требуется дополнительная наземная поддержка и анкерные болты, тросовые болты и торкретирование используются. Отверстия для обезвоживания могут использоваться для снижения давления воды путем горизонтального сверления в стене, чего часто бывает достаточно, чтобы вызвать разрушение стены само по себе.[10]

Подъездная дорога обычно проходит сбоку от карьера, образуя съезд, который грузовики может водить, носить руда и пустая порода.[11]

Напрасно тратить

В открытых карьерах образуется значительное количество отходов. Почти один миллион тонн руды и пустой породы может перемещаться из крупнейших шахт в день, и пара тысяч тонн перемещается из небольших шахт в день.[12] Обычно на эту нагрузку влияют четыре основные операции в шахте: бурение, взрывные работы, погрузка и перетаскивание.

Пустая порода вывозится на свалку. Отвалы могут складываться на поверхности действующего карьера или в ранее разработанных карьерах.

Остаточные отходы от переработки руды называются хвосты, и обычно имеет вид суспензия. Это перекачивается в дамба хвостохранилища или отстойный пруд, где вода повторно используется или испаряется. Хвостохранилища могут быть токсичный из-за наличия неизвлеченных сульфид минералы, некоторые формы токсичных минералов в порода, и часто цианид который используется для лечения золото руда через процесс цианидного выщелачивания. Если надлежащие меры защиты окружающей среды отсутствуют, это токсичность может нанести вред окружающей среде.[13]

Загрязняющие вещества

Открытая разработка месторождений включает в себя процесс разрушения почвы, который приводит к образованию загрязнителей воздуха. Основным источником загрязнителей воздуха является транспортировка полезных ископаемых, но существуют и другие факторы, включая бурение, взрывные работы, погрузку и разгрузку вскрышных пород.[14] Эти типы загрязнителей не только ухудшают качество воздуха, но и наносят значительный ущерб здоровью и безопасности населения. Вдыхание этих загрязнителей может вызвать проблемы с легкими и в конечном итоге увеличить смертность.[15] Кроме того, загрязняющие вещества влияют на флору и фауну в районах, прилегающих к карьерам.

Открытая добыча золота - одна из самых серьезных потенциальных угроз для окружающей среды, поскольку она влияет на химический состав воздуха и воды. Открытая пыль может быть токсичной или радиоактивной, что создает угрозу для здоровья рабочих и окружающих.[16]

Гидрология в горном деле

Карьеры, работающие в районах с тяжелыми грунтовыми водами, могут в конечном итоге столкнуться с проблемами, связанными с гидрологией. Это включает в себя вспучивание и разрыв основания шахты из-за чрезмерного подъемного давления. Для решения проблем, вызванных гидрологией, необходимо установить систему контроля грунтовых вод. Формирование соответствующей конструкции откоса карьера меняется на протяжении всего срока эксплуатации рудника. Он основан в основном на постоянно растущем понимании условий горных массивов. Сюда входят грунтовые воды и связанные с ними нагрузки, которые могут действовать в пределах склонов. Снижение уровня грунтовых вод, связанное с поровым давлением, является решающим аспектом при определении возможности инженерно-геологического проектирования откосов карьера. Системы контроля грунтовых вод, которые включают колодцы для осушения и сброса давления, также могут иметь большое влияние на местные грунтовые воды. Из-за этого требуется версия системы управления на основе оптимизации, чтобы гарантировать, что местные и региональные гидрогеологические воздействия находятся в допустимых пределах.[17]

Сброс давления в карьерах - это процесс снятия напряжения или давления с разных участков шахты. Сброс давления помогает сделать карьеры более стабильными и безопасными. При использовании комплексной программы разгерметизации откосов шахты вероятность того, что планы горных работ могут быть выполнены, и при приемлемом уровне риска резко возрастет.[18][19] Сброс давления позволяет значительно расширить шахту и продлить срок ее службы на 10-15 лет. Одним из методов разгерметизации является отжиг. Отжиг - это медленный нагрев и охлаждение металла, сплава или стекла. Этот медленный нагрев и охлаждение снимает внутреннее напряжение с окружающих участков. Отжиг увеличивает обрабатываемость и долговечность материала, что в целом повышает безопасность карьера.[20] Когда давление грунтовых вод вызывает проблемы в карьерах, используются горизонтальные дренажные системы, чтобы ускорить процесс разгерметизации откосов. Это помогает предотвратить крупномасштабное разрушение откосов в шахте. Горизонтальные дренажные каналы используются для снижения порового давления за счет уменьшения напора грунтовых вод, что повышает устойчивость откосов.[21]

Отмена

Форма разработки карьеров может осуществляться как «вскрытие». Это делается там, где предыдущая подземная шахта становится нерентабельной или разрабатывается, но все еще оставляет ценные породы на месте, часто в результате комнатная и столбовая добыча. Отключение удаляет покрывающую толщу сверху, открывает шахту сверху, а затем позволяет добыть ранее «захваченные» минералы.

Отмена была особенностью Валлийский шифер работал в 1930-х и 2000-х годах, где Мартин Уильямс-Эллис, менеджер Llechwedd обнаружили, что более ранние викторианские выработки можно было сохранить прибыльными с помощью новых механизированных методов выемки грунта для извлечения столбов, а в последнее время - на нескольких выработанных рудниках.[22]

Реабилитация

Освоенная территория рядом с действующей шахтой теперь покрыта травой.
Разгрузочная станция и мелиорированная земля на Северная Антилопа Рошель карьер каменный уголь мой, в Вайоминг, Соединенные Штаты.
Основная статья: Реконструкция земель § реабилитация шахт

После окончания горных работ на шахте может произойти восстановление земель. Отвалы имеют такой контур, чтобы их выровнять и стабилизировать. Если руда содержит сульфиды обычно покрывается слоем глина чтобы предотвратить доступ дождь и кислород из воздуха, который может окислять сульфиды с образованием серная кислота, явление, известное как кислотный дренаж шахты.[23] Затем это обычно покрывается почва, и растительность посажена, чтобы помочь укрепить материал. В конце концов, этот слой разрушится, но обычно есть надежда, что скорость выщелачивания или кислоты будет замедлена покрытием, так что окружающая среда сможет выдержать нагрузку кислоты и связанных тяжелых металлов.[24] Нет никаких долгосрочных исследований успешности этих покрытий из-за относительно короткого времени, в течение которого существовала крупномасштабная разработка открытых карьеров. Некоторым свалкам может потребоваться от сотен до тысяч лет, чтобы стать «кислотно-нейтральными» и прекратить выщелачивание в окружающую среду. Свалки обычно огорожены, чтобы не допустить домашний скот лишая их растительности. Затем карьер окружают изгородь, чтобы предотвратить доступ, и обычно в конечном итоге заполняется грунтовые воды. В засушливых районах он может не заполняться из-за глубокого уровня грунтовых вод.[25] Вместо того, чтобы вернуть землю в ее прежнее естественное состояние, ее также можно использовать повторно, превратив ее в парки отдыха или даже жилые / смешанные сообщества.[26] В Германии крупнейший в мире производитель лигнит (в настоящее время практически все рудники разрабатываются открытым способом), бывшие шахты обычно превращаются в искусственные озера. Чтобы смягчить упомянутую выше проблему кислотного дренажа шахт, затопление часто проводится водой из близлежащих рек вместо использования только грунтовых вод. В том же случае Окись кальция или другие основные химические вещества должны быть добавлены в воду для нейтрализации pH -ценность.

Искусственное водно-болотное угодье.
Серный карьер на г. Тарнобжег, Польша проходит реабилитацию земель

Типичные марки открытых разрезов

Золото обычно добывается открытым способом в количестве от 1 до 5 ppm (частей на миллион), но в некоторых случаях экономически выгодно 0,75 ppm золота. Это было достигнуто массовым кучное выщелачивание на Шахта Пик Хилл на западе Новый Южный Уэльс, возле Даббо, Австралия.[27]

Никель Обычно в виде латерита добывается открытым способом до 0,2%. Медь могут быть извлечены с содержанием от 0,11% до 0,2%.

Материалы, обычно добываемые в открытых карьерах, включают:

Крупнейшие карьеры

Открытые разработки - это распространенный метод добычи полезных ископаемых и проб с Земли. Благодаря своей рентабельности этот метод очень популярен и используется во всем мире. В списке представлены десять крупнейших карьеров в мире.[28]

  • 1. Рудник Бингем-Каньон - Юта
  • 2. Алмазный рудник «Мир» - Восточная Сибирь, Россия
  • 3. Калгурли Супер Пит - Австралия
  • 4. Даймонд Кимберли - Южная Африка
  • 5. Алмазный рудник Дьявик - Канада
  • 6. Шахта Халл-Раст-Махонинг - Миннесота
  • 7. Шахта Грасберг - Индонезия
  • 8. Медный рудник Чукикамата - Чили
  • 9. Алмазный рудник Удачный - Сибирь, Россия
  • 10. Медный рудник Эскондида - Чили

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Прочтите «Эволюционные и революционные технологии в горной промышленности» на NAP.edu.
  2. ^ "Добыча". Энциклопедия Британника. Получено 2019-04-01.
  3. ^ "Добыча". Энциклопедия Британника. Получено 2019-04-01.
  4. ^ Чен, Цзяньпин; Любить; Чанг, Го-Джен; София, Джулия; Таролли, Паоло (01.10.2015). «Характеристика геоморфологических особенностей открытых горных работ». Международный журнал прикладных наблюдений Земли и геоинформации. 42: 76–86. Дои:10.1016 / j.jag.2015.05.001. ISSN  0303-2434.
  5. ^ "Добыча". Энциклопедия Британника. Получено 2019-04-01.
  6. ^ Марк А. Прелас; Галина Поповичи; Луи К. Бигелоу (23 сентября 1997 г.). Справочник промышленных алмазов и алмазных пленок. CRC Press. С. 496–. ISBN  978-0-8247-9994-6.
  7. ^ Марк А. Прелас; Галина Поповичи; Луи К. Бигелоу (23 сентября 1997 г.). Справочник промышленных алмазов и алмазных пленок. CRC Press. С. 496–. ISBN  978-0-8247-9994-6.
  8. ^ "Добыча". Энциклопедия Британника. Получено 2019-04-01.
  9. ^ "Добыча". Энциклопедия Британника. Получено 2019-04-01.
  10. ^ «Открытый карьер» Сообщество горных инженеров (2000), по состоянию на 19 декабря 2011 г.
  11. ^ G.E. Упадок; А.Б. Фурье; G.R. Уордл (1 января 1999 г.). Геотехника для развития Африки: Материалы 12-й региональной конференции для Африки по механике почв и инженерно-геологическому проектированию, Дурбан, Южная Африка, 25–27 октября 1999 г. CRC Press. С. 49–. ISBN  978-90-5809-082-9.
  12. ^ "Добыча". Энциклопедия Британника. Получено 2019-04-01.
  13. ^ «Горные отходы» Европейская комиссия по окружающей среде (17 ноября 2011 г.), по состоянию на 19 декабря 2011 г.
  14. ^ Huertas, José I .; Уэртас, Мария Э .; Искьердо, Себастьян; Гонсалес, Энрике Д. (январь 2012 г.). «Оценка воздействия на качество воздуха нескольких угольных разрезов на севере Колумбии». Журнал экологического менеджмента. 93 (1): 121–129. Дои:10.1016 / j.jenvman.2011.08.007. PMID  22054578.
  15. ^ Huertas, José I .; Уэртас, Мария Э .; Искьердо, Себастьян; Гонсалес, Энрике Д. (январь 2012 г.). «Оценка воздействия на качество воздуха нескольких угольных разрезов на севере Колумбии». Журнал экологического менеджмента. 93 (1): 121–129. Дои:10.1016 / j.jenvman.2011.08.007. PMID  22054578.
  16. ^ Абдул-Вахаб, Сабах; Марикар, Фузул (01.01.2012). «Воздействие золотых приисков на окружающую среду: загрязнение тяжелыми металлами». Открытая инженерия. 2 (2). Дои:10.2478 / s13531-011-0052-3. ISSN  2391-5439.
  17. ^ Саймон Лич; Мэттью МакГанн (2008). «Сброс давления на откосе карьера с использованием горизонтальных водостоков - пример из практики». Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  18. ^ Саймон Лич; Мэттью МакГанн (2008). «Сброс давления на откосе карьера с использованием горизонтальных водостоков - пример из практики». Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  19. ^ Стивен П. Уайт; Эшли Л. Крейтон; Пол Ф. Биксли; Уорвик М. Кисслинг (август 2004 г.). «Моделирование обезвоживания и разгерметизации золотого рудника Лихир, Папуа-Новая Гвинея». Геотермия. 33 (4): 443–456.
  20. ^ С. Мохан; П.К. Сриджит; С.К. Прамада (1 июля 2007 г.). «Оптимизация системы разгерметизации карьера с использованием технологии имитационного отжига». Гидротехника. 133 (7).
  21. ^ Саймон Лич; Мэттью МакГанн (2008). «Сброс давления на откосе карьера с использованием горизонтальных водостоков - пример из практики». Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  22. ^ «Владельцы карьеров - валлийские и английские предприниматели». Сланцевый сайт.
  23. ^ Вальтер Геллер; Гельмут Клаппер; Вим Саломонс (6 декабря 2012 г.). Кислотные горные озера: осушение кислотных шахт, лимнология и мелиорация. Springer Science & Business Media. ISBN  978-3-642-71954-7.
  24. ^ Васудеван Раджарам; Субиджой Датта; Кришна Парамешваран (30 июня 2005 г.). Устойчивые методы добычи полезных ископаемых: глобальная перспектива. CRC Press. С. 207–. ISBN  978-1-4398-3423-7.
  25. ^ «МОЙНАЯ РЕАБИЛИТАЦИЯ» Департамент горнодобывающей и нефтяной промышленности (Октябрь 2006 г.), по состоянию на 19 декабря 2011 г.
  26. ^ "Mines2Cities" В архиве 2016-09-19 в Wayback Machine Проект Mines2Cities (Апрель 2016 г.), по состоянию на 19 апреля 2016 г.
  27. ^ "Золотой рудник Пик Хилл" Основные металлические рудники, месторождения и проекты (2010), по состоянию на 19 декабря 2011 г.
  28. ^ Mining Global (9 сентября 2015 г.). «Топ-10 крупнейших карьеров в мире».

внешняя ссылка