Открытые горные работы - Surface mining

Угольный разрез в Вайоминг
В Карбонатитовый комплекс Сиилинъярви,[1] шахта, принадлежащая Yara International, в Сиилинъярви, Финляндия

Открытые горные работы, включая открытая добыча, открытый карьер и горная добыча, это широкая категория добыча полезных ископаемых в котором почва и порода, покрывающая месторождение полезных ископаемых ( перегружать ) удалены, в отличие от подземная добыча, в котором вышележащая порода остается на месте, а минерал удаляется через шахты или туннели.

Открытые разработки начались в середине 16 века.[2][сомнительный – обсуждать] и практикуется во всем мире, хотя большая часть открытой добычи угля происходит в Северной Америке.[3] Он приобрел популярность на протяжении 20-го века, и теперь большая часть угля, добываемого в Соединенных Штатах, производится на открытых рудниках.[4]

В большинстве форм открытых горных работ тяжелое оборудование, такое как землеройные машины, сначала удалите покрывающую нагрузку. Далее большие машины, такие как экскаваторы-драглайны или же роторные экскаваторы, извлеките минерал.

Типы

Ниже описаны пять основных форм открытых горных работ.

Открытая добыча

В Баггер 288 это роторный экскаватор используется при открытой добыче.

«Горная добыча» - это практика разработки пласта полезных ископаемых, сначала удаляя длинную полосу вышележащей почвы и породы ( перегружать ); эта деятельность также упоминается как «удаление покрывающих отложений». Чаще всего используется для майнинга каменный уголь и лигнит (бурый уголь). Открытая добыча практична только тогда, когда рудное тело, подлежащее выемке, находится относительно близко к поверхности. В этом типе добычи используются одни из самых больших машин на земле, в том числе роторные экскаваторы который может перемещать до 12 000 кубических метров земли в час.

Есть две формы открытой добычи. Более распространенным методом является «вскрытие участка», которое используется на довольно ровной местности для извлечения отложений на большой площади. Когда выкапывается каждая длинная полоса, вскрыша помещается в выемку, образованную предыдущей полосой.

«Контурная разработка» включает удаление вскрыши над пластом полезных ископаемых вблизи обнажение в холмистой местности, где обнажение минералов обычно повторяет контур местности. После зачистки контура часто следует шнек добыча на склоне холма, чтобы удалить больше минерала. Этот метод обычно оставляет после себя террасы на склонах гор.

Открытая добыча на Гарцвейлер, Германия. В лигнит извлекаемый находится слева, удаленная вскрыша размещается справа. Обратите внимание, что это в основном плоская шахта для горизонтального минерала.

Открытая разработка

Основная статья: Открытая разработка
В Шахта Эль Чино расположен рядом Сильвер-Сити, Нью-Мексико медный рудник открытым способом.

"Открытая разработка "относится к методу извлечения камень или же минералы от земли путем их удаления из карьера или поручительство. Хотя открытую разработку месторождений иногда ошибочно называют «вскрышной», эти два метода отличаются (см. Выше).

Удаление вершины горы

Основная статья: Горное извлечение горных работ

«Горная горная добыча» (MTR) - это форма добычи угля, при которой угольные пласты под горными вершинами разрабатываются путем удаления сначала вершины горы, перекрывающей угольный пласт. Взрывчатые вещества используются для разрушения слоев породы над швом, которые затем удаляются. Избыточные горные отходы или «вскрышные породы» сбрасываются большими грузовиками в насыпи близлежащих пустот или долин. MTR включает в себя массовую реструктуризацию земли, чтобы достичь угольного пласта на глубине 400 футов (120 м) от поверхности. Удаление горных вершин заменяет первоначальный крутой ландшафт более плоским рельефом. Попытки экономического развития на восстановленных рудниках включают тюрьмы, такие как Федеральная тюрьма Биг-Сэнди в Округ Мартин, Кентукки, аэропорты небольших городов, поля для гольфа, такие как Twisted Gun в Округ Минго, Западная Вирджиния и поле для гольфа Stonecrest в Флойд Каунти, Кентукки, а также полигоны для захоронения осадка промышленных скрубберов, свалки твердых отходов, стоянки для трейлеров, производители взрывчатых веществ и складские помещения для сдачи в аренду.[5]

В последние годы этот метод все шире используется на угольных месторождениях Аппалачей. Западная Виргиния, Кентукки, Вирджиния и Теннесси В Соединенных Штатах. Глубокие изменения в топографии и нарушение ранее существовавших экосистем сделали удаление горных вершин весьма спорным.

Сторонники удаления горных вершин указывают на то, что после того, как районы будут рекультивированы в соответствии с требованиями закона, эта технология обеспечивает первоклассную плоскую землю, подходящую для многих целей в регионе, где плоская земля встречается редко. Они также утверждают, что новый рост на освоенных горных выработках лучше поддерживает популяции охотничьих животных.[6]

Критики[ВОЗ? ] утверждают, что снос горных вершин - это катастрофическая практика, которая приносит пользу небольшому количеству корпораций за счет местные сообщества и среда. А Агентство по охране окружающей среды США (EPA) заявление о воздействии на окружающую среду обнаружил, что ручьи возле засыпок долин иногда могут содержать более высокие уровни минералов в воде и снижение содержания водных биоразнообразие.[7] В заявлении также оценивается, что 724 мили (1165 км) Аппалачских рек были погребены засыпками долин с 1985 по 2001 год.

При взрыве на шахте для удаления на вершине горы в воздух поднимается пыль и мухи, которые затем могут мешать или оседать на частной собственности поблизости. Эта пыль может содержать соединения серы, которые, как утверждают некоторые, разъедают конструкции и надгробия и представляют опасность для здоровья.[8]

Хотя участки MTR необходимо рекультивировать после завершения горных работ, рекультивация традиционно была сосредоточена на стабилизации породы и контроле эрозии, но не всегда на лесовосстановление площадь.[9] Быстрорастущий, не родной травы, посаженные для быстрого обеспечения растительности на участке, конкурируют с саженцами деревьев, а деревья испытывают трудности с установлением корневой системы в уплотненной засыпке.[7] Как следствие, биоразнообразие страдает в регионе Соединенных Штатов с многочисленными эндемичные виды.[10] Эрозия также увеличивается, что может усилить наводнение. На востоке США в Аппалачском регионе Лесовосстановление Инициатива работает над продвижением использования деревьев при рекультивации горных выработок.[11]

Дноуглубительные работы

Основная статья: Золотой драга

"Дноуглубительные работы "- метод добычи полезных ископаемых ниже уровня грунтовых вод. Он в основном связан с добычей золота. В небольших земснарядах часто используется всасывание, чтобы поднять добытый материал со дна водоема. Исторически сложилось так, что при крупномасштабных дноуглубительных работах часто использовались плавучие земснаряды. судно, похожее на баржу, которое зачерпывает материал на конвейерной ленте впереди, удаляет желаемый компонент на борту и возвращает ненужный материал через другую конвейерную ленту сзади. В долинах рек, заполненных гравием, с мелководными уровнями воды плавучий земснаряд может прокладывать себе путь сквозь рыхлый осадок в собственном пруду.

Майнинг Highwall

Майнинг Highwall

Горная добыча - это еще одна форма добычи, которую иногда проводят для извлечения дополнительного количества угля, прилегающего к площади открытой разработки. Этот метод произошел от шнековой добычи, но не соответствует определению открытой добычи, поскольку он не включает удаление вскрыши для обнажения угольного пласта. В заключительном отчете CERB № 2014-004 «Highwall Mining: Методология проектирования, безопасность и пригодность» Yi Luo характеризует его как «относительно новый метод полуповерхностной и полуподземной добычи угля, возникший на основе шнековой добычи».[12] В горнодобывающей промышленности Highwall угольный пласт проходит комбайном непрерывного действия, приводимым в движение гидравлическим механизмом передачи толкающей балки (PTM). Типичный цикл включает в себя отстойник (запуск-толкание вперед) и резку (подъем и опускание стрелы фрезерной головки для резки угольного пласта по всей высоте). По мере продолжения цикла добычи угля режущая головка постепенно запускается в угольный пласт на глубину 19,72 футов (6,01 м). Затем механизм переноса толкающей балки (PTM) автоматически вставляет прямоугольную толкающую балку длиной 19,72 фута (6,01 м) (сегмент винтового конвейера) в центральную часть машины между силовой головкой и режущей головкой. Система Pushbeam может проникать в угольный пласт на глубину почти 1200 футов (366 м) [проверено с 2015 года по сегодняшний день]. В одной из запатентованных горнодобывающих систем Highwall используются шнеки, заключенные внутри толкающей балки, которые предотвращают загрязнение добываемого угля обломками породы во время процесса транспортировки. Используя видеоизображение и / или датчик гамма-излучения и / или другие георадиолокационные системы, такие как датчик обнаружения границы раздела угля и породы (CID), оператор может видеть переднюю проекцию границы раздела пласт-порода и направлять непрерывный прогресс шахтера. В горнодобывающей промышленности можно добывать тысячи тонн угля с использованием контурных полос с узкими уступами, ранее выработанными площадями, траншейными шахтами и крутыми пластами с контролируемой системой подачи воды и / или системой вентиляции газа (инертной).

Извлечение с туннельной формой дисков намного лучше, чем с круглыми шнековыми отверстиями, но картографирование областей, разработанных горняком Highwall, не отображается так строго, как глубоко разработанные области. Смещается очень мало почвы по сравнению с удалением вершины горы; однако для эксплуатации и владения майнером Highwall требуется большой капитал. Но тогда эта система добычи полезных ископаемых Highwall представляет собой инновационную дорожную карту будущего потенциала и сохранения или повышения конкурентоспособности в области экологически безопасного удаления негорных (вскрышных) пород, которым управляет всего 4 члена экипажа.

Картирование обнажения, а также данные керновых отверстий и образцы, взятые в процессе изготовления стендов, принимаются во внимание для наилучшего проецирования панелей, которые будет вырезать горняк Highwall. Учитываются препятствия, которые могут быть потенциально повреждены из-за проседания, и естественный контур Хайволла, и геодезист направляет горняк Хайволла по линии (теоретическая геодезическая линия) в основном перпендикулярно Хайволлу. Параллельные линии обозначают выемку в гору (глубина до 1200 футов (366 м) - записи 2015 года) без направления или корректирующего срабатывания рулевого управления на навигационном азимуте во время добычи, что приводит к пропуску части угольного пласта и представляет потенциальную опасность врезания в колонны от предыдущих проходок за счет горизонтального сноса (Roll) колонны Pushbeam-Cuttermodule. Недавно шахтеры Highwall проникли в угольный пласт на глубину более 1200 футов (366 м) [текущие данные 2015 года], и сегодняшние модели способны проходить дальше, с поддержкой гироскопической навигации и больше не ограничены количеством кабеля, хранящегося на машина. Максимальная глубина будет определяться напряжением дальнейшего проникновения и соответствующим потреблением удельной мощности («Кручение и натяжение» в строке винтовых транспортеров), но сегодняшние оптимизированные варианты воплощения транспортирования винтовых транспортеров (называемые: толкающие балки) с визуальной разработкой продукта и потоком Программное обеспечение Simulation Behavior "Discrete Element Modeling" (DEM) показывает, что расширенные проходки с интеллектуальным приводом возможны даже при крутых наклонных углах от горизонтали до более 30 градусов в скважине. В случае значительного крутого майнинга фраза нового метода майнинга должна быть «Направленный майнинг» [Обычно используемые технологии как ценный синергетический эффект Направленное бурение и направленные горные работы классифицируются в Методы «от поверхности к шву» (SIS)], сухой или влажной, обезвоживание или выемка грунта с помощью винтовых транспортеров активно участвуют в разработке дорожной карты ведущей мировой горнодобывающей компании Highwall.

Транспорт

На ранних этапах вывоза материалов из открытых карьеров материалы перемещались ручным трудом, конными повозками и горными железными дорогами.

Текущая практика, как правило, использует тягачи на подвозные дороги разработан в особенности шахты.

Проблемы окружающей среды и здоровья

Воздействие открытых горных работ на топографию, растительность и водные ресурсы сделало это весьма спорным.[требуется разъяснение ]

Открытые горные работы подчиняются государственным и федеральным восстановление требований, но адекватность требований является постоянным источником разногласий. Если не провести рекультивацию, открытые горные работы могут оставить после себя большие площади бесплодной пустой породы, так как 70% добытого материала - это отходы.[нужна цитата ]

В Соединенных Штатах Закон о контроле за горными работами и мелиорации 1977 г. мандаты восстановление открытых угольных шахт. Рекультивация для неугольных шахт регулируется государственными и местными законами, которые могут сильно различаться.

Человеческое здоровье

В Объединенные горняки Америки выступил против использования осадка сточных вод человека для рекультивации участков открытых горных работ в Аппалачах. UMWA начало свою кампанию против использования шлама на рудниках в 1999 году после того, как восемь рабочих UMWA заболели из-за воздействия шлама класса B, распространяющегося вблизи их рабочих мест.[13]

Воздействие на окружающую среду

Согласно отчету журнала за 2010 г. Наука, горная добыча вызвала множество экологических проблем, которые не удалось решить с помощью методов смягчения последствий. Например, заполнители долин часто заглубляют истоки, вызывая необратимую потерю воды. экосистемы. Кроме того, уничтожение больших массивов лиственных лесов угрожает нескольким вымирающие виды и привел к потеря биоразнообразия.[14]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Вольфганг Дерек Майер, Раймо Лахтинен и Хью О'Брайен: Минеральные месторождения Финляндии. Эльзевир, 2015. ISBN 978-0124104389.
  2. ^ Монтри, Чад (2003). Чтобы спасти землю и людей: история противодействия добыче угля в Аппалачах. США: Университет Северной Каролины Press. стр.17. ISBN  0-8078-2765-7.
  3. ^ "Где уголь найден?". Всемирная угольная ассоциация. Получено 28 июн 2011.
  4. ^ Добыча угля по штатам и видам шахт 2013-2014 гг., Управление энергетической информации США, по состоянию на 4 июля 2016 г.
  5. ^ "Галерея". Kentucky Coal. Архивировано из оригинал на 2008-12-30. Получено 2008-11-25.
  6. ^ Гарднер, Дж. И Сайнато П. (март 2007 г.). «Горная добыча и устойчивое развитие в Аппалачах». Горное дело. С. 48–55.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  7. ^ а б «Горнодобывающая промышленность / Долина в Аппалачах: окончательное программное заявление о воздействии на окружающую среду». Агентство по охране окружающей среды США. 25 октября 2005 г.. Получено 20 августа, 2006.
  8. ^ Джессика Церман (3 августа 2006 г.). "Взрывные обряды". Засыпка. Получено 4 сентября, 2006.
  9. ^ «Консультации по мелиорации лесов Аппалачской региональной инициативы по лесовосстановлению» (PDF). Управление горных работ и мелиорации. Получено 11 июля, 2007.
  10. ^ «Биология: растения, животные и среда обитания - мы живем в горячей точке биоразнообразия». Ресурсы региона Апалачикола в Интернете. Получено 18 сентября, 2006.
  11. ^ «Инициатива по региональному лесовосстановлению Аппалачей». arri.osmre.gov. Получено 5 сентября, 2006.
  12. ^ Луо (сентябрь 2014 г.). «Highwall Mining: методология проектирования, безопасность и пригодность». Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  13. ^ "Защитник" (PDF). Объединенная горная оборона. 2006.
  14. ^ Палмер, М.А. и др. (8 января 2010 г.). «Последствия горной добычи на вершине горы». Наука. 327: 148. Дои:10.1126 / наука.1180543. PMID  20056876.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)

внешняя ссылка