Горнодобывающая, горная промышленность

Горнодобывающая, горная промышленность - комплекс отраслей по добыче полезных ископаемых: добыча черных и цветных  руд, угля, нефтегазодобыча, добыча драгоценных  металлов и камней, добыча различных видов строительных материалов, сырья для химической промышленности и сельского хозяйства. Ежегодно в России и мире из недр извлекаются десятки миллиардов тонн различного сырья. Добывающая промышленность оказывает очень важное влияние на социально-экономическую ситуацию. Многие населенные пункты исторически возникали возле месторождений.

Подземную доработку руд камерно-столбовой системой на карьерах осуществляют в случаях: а) превышения граничного коэффициента вскрыши, при котором эффективность открытых работ снижается;

б) невозможности развития фронта горных работ карьера из-за нахождения в проектных контурах карьера водоемов, рек, железнодорожных магистралей, жилых объектов и т. п.;

в) во избежание изъятия ценной плодородной земли.

1. Доработку руд в борту  карьера осуществляют камерно-столбовой системой разработки. Для вскрытия руд с нерабочего или частично рабочего борта карьера проходят штольни сечением 25…32 м². Отработку под потолочиной ведут одним или двумя карьерными уступами высотой 10…15 м. В качестве погрузочно-транспортной техники могут быть использованы карьерные экскаваторы (ЭКГ-4.6 и ЭКГ-8И), колесные погрузчики грузоподъемностью 10–30 т и автосамосвалы (БелАЗ-540, 548, 549). Отбитую руду по штольням вывозят автосамосвалами непосредственно в карьер и перегружают в карьерные транспортные средства.

2. Выемку руды осуществляют  открытыми камерами с борта  карьера. Обуревают камеры с  берм уступов карьерными буровыми  станками на глубину 60…100 м.  Выпуск руды производят через  выпускные выработки на низлежащий  наклонный (горизонтальный) штрек.  Между наносами и рудой для  предотвращения сдвижения борта  оставляют вертикальный целик.

3. По данной схеме нерабочий  борт карьера отрабатывают до  висячего и лежачего боков  залежи системой с принудительным  обрушением или подэтажными штреками, при этом буровые работы одновременно  выполняют как с борта карьера, так и с подэтажных буровых выработок. По предлагаемой схеме транспортную штольню проходят на уровне дна карьера.

4. Доработку прибортовых  запасов крепких руд осуществляют  под рудной потолочиной развитием  участков бортов карьера вглубь  рудного массива. Для сохранения  устойчивого состояния борта  карьера между открыто-подземными горизонтальными камерами оставляют трапециевидные междукамерные целики. В камерах применяют технологию выемки, аналогичную открытой разработке основной залежи, и то же погрузочно-транспортное оборудование.

5. Схема аналогична схеме  4, только борт в этом случае  разрабатывают по всей площади  с поддержанием выработанного  пространства высотой 45…90 м искусственными  целиками в виде отработанных  и заложенных твердеющей закладкой  камер. Выемку руд ведут под  рудной потолочиной.

6. Выемку производят наклонными открытыми камерами с оставлением между ними целиков. Днище камер формируют под углом, соответствующим естественному скатыванию отбитой руды (45–52°). В нижнем основании камер устраивают выпускные выработки. Второй под вариант предусматривает транспортировку руды по наклонному днищу непосредственно на дно карьера без проходки подземных выпускных выработок.

1. Общие (суммарные) затраты  энергии на большинстве горно-обогатительных  предприятий составляют в электрическом  эквиваленте 300-400 кВт·ч/т исходной  руды. При этом до 80% этой энергии  обусловлено применением воды  и рассеивается безвозвратно  в атмосферу, предопределяя экологические  и экономические проблемы.

2. Перспективы успешного  бизнеса в этой сфере заключаются  в скорейшем освоении сухих  методов обогащения. Физические  принципы и современные технические средства (сепараторы) позволяют снизить затраты по элементарным операциям обогащения до 10-100 Вт·ч/т, что позволяет создавать (проектировать) фабрики со сравнительно короткими технологическими схемами с затратами электроэнергии менее 10 кВт·ч/т исходной руды и себестоимости обогатительного передела менее 100 руб./т исходной руды.

3. Освоение сухих методов  обогащения на основе современных  высокопроизводительных магнитных  и электрических сепараторов,  способных работать при отрицательных  температурах особенно актуально  для развития успешного бизнеса  в районах крайнего севера  России (золото, полиметаллы и т.п.).

Проблема отходов горного  производства рассматривается в  различных аспектах. С экологической  точки зрения наибольшую тревогу  вызывают газовые отходы, например сернистый газ и другие соединения серы, оксиды углерода и азота, составляющие в сумме свыше 1 млрд. т в год. Выброс пылей, содержащих соединения металлов, в десятки раз превышает выбросы  природных источников (вулканы, лесные пожары, пыли, переносимые ветром, и  т.п.). Потребление и загрязнение  воды горнодобывающими отраслями составляет около 10 м3 на 1 т добытого полезного  ископаемого. В среднем под породные отвалы отводится 0,1 га площади земли  на каждые 1000 т сырья, и они занимают сотни млн. га, чаще всего неудобной, а в ряде случаев вполне плодородной  земли. Рекреационная способность  природы уже не справляется с  возрастающим количеством отходов  горного производства, что приводит к необратимым загрязнениям среды  обитания.

Геотехнология

Для повышения эффективности  добычи руд при уменьшении среднего коэффициента вскрыши разработана  новая конструкция борта карьера  с применением уступов, имеющих  вертикальные откосы, позволяющая за счет увеличения углов бортов на 10-15 градусов обеспечить прирост запасов  на 40-50%. Тем самым сокращаются удельные, в расчете на тонну добытой руды, площади карьеров и отвалов, снижается техногенная нагрузка на природные экосистемы. Выполнен проект на этап доработки Ковдорского месторождения комплексных железосодержащих руд. Прирост запасов при переходе на новый контур составил 470,3 млн. т руды при уменьшении среднего коэффициента вскрыши на 18-20%. Обеспеченность запасами возросла с 16 до 45 лет.

На стадии добычи руды образуются твердые отходы в виде вскрышных  и вмещающих пород, пустых шахтных  пород, некондиционных руд, на стадии обогащения добытого сырья – отходы флотации, гравитации, отвалы промывки россыпей. На стадии переработки обогащенного сырья в товарную продукцию (концентраты) на металлургических предприятиях образуются различные шлаки, кеки, пыли, огарки, шламы, в которых помимо компонентов, присущих перерабатываемому сырью, накапливаются полезные компоненты и элементы из материала подшихтовки, кокса или угля. Кроме того, большое  количество отходов, содержащих цветные, редкие и драгоценные металлы, образуется на предприятиях, обрабатывающих цветные, черные металлы и их сплавы, в  виде шламов, стружки, окалины и т.п.; на предприятиях по производству химического  волокна – шламы, обогащенные  цинком (до 27 %); на предприятиях по получению  химических удобрений – пиритные огарки.

В связи с осушением  месторождений и сбросом дренажных  и сточных вод (отходов переработки  полезных ископаемых) в поверхностные  водоёмы и водотоки резко изменяются гидрогеологические и гидрологические  условия в районе месторождения, ухудшается качество подземных и  поверхностных вод. Атмосфера загрязняется пылегазовыми организованными и  неорганизованными выбросами и  выделениями различных источников, в том числе горных выработок, отвалов, перерабатывающих цехов и  фабрик. В результате комплексного воздействия на указанные элементы биосферы существенно ухудшаются условия  произрастания растений, обитания животных, жизни человека. Недра, являясь объектом и операционным базисом горного производства, подвергаются наибольшему воздействию. Так как недра относятся к элементам биосферы, не обладающим способностью к естественному возобновлению в обозримом будущем, охрана их должна предусматривать обеспечение научно обоснованной и экономически оправданной полноты и комплексности использования.

Технологические процессы приводят к образованию массы пыли. Это  буровзрывные работы в карьерах, дробление  руд при обогащении, дефляция отвалов, отходов обогащения и добычи, погрузка и транспортировка. Даже на среднем  ГОКе это сотни тысяч тонн пыли в год, что сопоставимо с выбросами  крупных промышленных комбинатов. Так, при массовом взрыве в карьере  в воздух на высоту 150–250 м поднимается  одновременно 150–200 т пыли, которая  воздушными потоками разносится на километры. Отсюда – значительные площади техногенных  аномалий. Геохимическое картирование почв и снегового покрова позволяют  четко зафиксировать зону влияния  источников выброса, а также состав и соотношение наиболее опасных  компонентов. Такие аэрогенные аномалии (как и в городах) имеют четкую концентрическую структуру с  ядрами и периферическими частями. Морфология их тоже не сложная и  зависит от рельефа, «розы ветров».