Відкрите розроблення родовищ

Вугільний кар'єр у штаті Вайомінг, США

Кар'єр з видобутку діабазу в Дортендорфі (Німеччина)

Розробка корисних копалин

Види відкритих гірничих розробок

Відкри́те розро́блення родо́вищ ко́ри́сних копа́лин (рос. открытая разработка месторождений полезных ископаемых, англ. open working, surface mining, opencast mining, open pit mining, quarry mining; нім. Tagebau m) — видобування корисних копалин безпосередньо з земної поверхні.

Загальний опис

Відкрите розроблення родовищ полягає у підготуванні поверхні землі (видалення родючого шару, виведення поверхневих вод), осушенні (в разі потреби) родовища, його розкритті (спорудженні траншей), виконанні розкривних робіт (у тому числі відвальних робіт) і робіт видобувних (відокремлення корисних копалин від масиву). Здійснюється за допомогою відкритих гірничих виробок (див. кар'єр). Осн. гірничі виробки В.р.р.к.к. — капітальні траншеї, що забезпечують доступ до корисних копалин і розрізні траншеї, що підготовлюють кар'єрне поле до розкривних і добувних робіт. В.р.р.к.к. широко застосовується в Україні, США, Австралії, РФ, Канаді, КНР та в ряді країн Європи (ФРН, Польща, Чехія).

Основні технологічні процеси

Осн. технол. процеси В.р.р.к.к. включають:

• підготовлення гірських порід до виймання — відокремлення гірських порід (або корисної копалини від масиву з одночасним її механічним, або вибуховим розпушенням);
• навантаження гірничої маси в засоби транспорту,
• транспортування гірничої маси з вибоїв на пром. майданчик залізничним транспортом, автомобілями, конвеєрами, скіповими підйомниками, гідротранспортом, підвісними канатними дорогами,
• розміщення пустих порід у відвалах,
• планування відвалів.

Класифікація систем відкритої розробки родовищ

Поширеною є класифікація систем В.р.р.к.к. за способом здійснення розкривних робіт і технології переміщення гірських порід у відвали. Системи розробки:

• безтранспортна,
• екскаватор-кар'єр,
• транспортно-відвальна,
• спеціальна,
• транспортна,
• комбінована.

Крім того, існує класифікація систем розробки в залежності від положення робочої зони, напрямку розвитку і переміщення фронту робіт.

Група систем:

• суцільні — з постійним положенням робочої зони;
• заглиблювальні — зі змінним положенням робочої зони.

Основні ознаки цих систем — напрям виїмки в профілі і плані кар'єрного поля, а також місце розташування відвалів. Всі системи розробки за цією класифікацією поділені на 2 групи. До першої віднесені системи з постійним положенням робочої зони, яка залишається незмінною на весь період експлуатації родовища. Ці системи розробки характерні для горизонтальних і пологих покладів. Підготовчі роботи на них завершуються створенням первинного фронту розкривних і видобувних робіт. Системи розробки горизонтальних і пологих покладів характеризуються порядком здійснення розкривних і добувних робіт, зміною довжини фронту робіт або висоти окремих уступів.

Експлуатація родовищ

Найтриваліший етап В.р.р.к.к. — експлуатація родовищ. Планомірне виймання і переміщення гірських порід забезпечуються комплексом гірничотранспортного і допоміжного обладнання. Вибір засобів комплексної механізації залежить від природних, технологічних, технічних, організаційних та економічних чинників. Комплекси для механізації видобувних робіт розрізняють за видом обладнання — циклічної, циклічно-потокової, безперервної дії.

Система відкритої розробки родовищ корисних копалин

Сукупність технологічних і технічних засобів, які забезпечують ефективне проведення процесу розробки родовища кар'єром. Встановлений для даних геологічних умов та прийнятих засобів механізації порядок ведення підготовчих, нарізних та очисних робіт у просторі і часі. Класифікація способів розкриття і систем розробки родовищ за ознакою розвитку і механізації гірничотранспортних робіт як єдиної гірничотранспортної системи подана в табл. Кар'єр розглядається як складна сукупність ведення виймальних робіт і транспортування гірських порід на поверхню. Динаміка їх переміщення у просторі кар'єрного поля обумовлена гірничотранспортною системою, під якою розуміється установлений порядок виконання підготовчих, розкривних і видобувних робіт до кінцевої глибини з поетапним уведенням різних видів транспорту, що забезпечують безпечне економічне та найбільш повне виймання корисних копалин. Різноманітність гірничогеологічних умов, в яких будуються й експлуатуються кар'єри, широкий вибір гірничотранспортного обладнання та сфери його використання обумовлюють виділення трьох груп гірничотранспортних систем, підгруп і рівнів класифікації. Вивчення питань розробки покладів показує, що формування робочої зони на повну глибину кар'єру з переміщенням її уздовж пласта корисної копалини і утворенням виробленого простору по кінцевому положенню кар'єрного поля відповідає групі суцільних систем при розробці в основному пологих родовищ. У той же час є позитивний досвід відробки похилих і крутих покладів з переміщенням порід розкриву у вироблений простір безтранспортним способом або із застосуванням конвеєрів, автосамоскидів та залізничних потягів.

Група заглиблювальних систем характерна тільки для похилих, крутопохилих і крутих родовищ, при розробці яких робоча зона розвивається углиб кар'єрного поля, а вироблений простір несформований. Змішана група систем використовується, в основному, при розробці розосереджених покладів складної будови або виділенням кар'єру першої черги з частковим утворенням виробленого простору.

У даних групах кар'єрний транспорт використовують повсюдно для переміщення як корисних копалин, так і порід розкриву. У таких умовах глибина кар'єру є визначальною для класифікації гірничотранспортних систем за ознакою виду транспорту. При цьому у залежності від щільності гірських порід, глибини розробки і площі кар'єру використовують різноманітні види транспорту як самостійно, так і у комбінаціях між собою. Так, використання автомобільного і залізничного транспорту може бути з прямою формою траси по окремих або групових траншеях тільки на верхніх горизонтах. Стрічкових конвеєрів або скіпових підйомників, розміщених у похилих траншеях чи шахтних стволах — з глибоких горизонтів. Складна форма траси характерна для автомобільного і залізничного транспорту під час руху по загальних траншеях на глибину до 200…350 м, а також стрічковим конвеєром у зигзагоподібних траншеях. У міру поглиблення фронту гірничих робіт траса розкривних виробок у верхній частині кар'єру залишається без зміни або ж реконструюється і систематично доповнюється відповідним розвитком у глибинній частині.

Наведені поняття і термінологія щодо систем відкритої розробки родовищ корисних копалин апробовані при проектуванні, запроваджені на вітчизняних залізорудних і флюсових кар'єрах, затверджені Міністерством промислової політики України.

Система розробки родовища безтранспортна

Спосіб ведення ВГР, при якому розкривні породи переміщуються у внутрішній відвал екскаваторами. Застосовується, як правило, при розробці горизонтальних і пологих (до 12^о) пластових (потужністю звичайно до 30 м) покладів. Виділяють два різновиди С.р.р.б.: класичну (основну), при якій розкривні і виїмкові роботи технологічно, технічно і організаційно відособлені і «екскаватор-кар'єр», де вони об'єднані. С.р.р.б. широко розповсюджена в США.

Економіка розробки родовищ

Структура експлуатаційних витрат складається з вартості осн. технологічних процесів: буропідривних робіт (10-15 %), екскавації (15-25 %), транспортування (40-60 %) та відвалоутворення (15-20 %). В загальних витратах на будівництво кар'єру на гірничо-капітальні роботи припадає до 30-40 %, а на обладнання 20-30 %.

Термін окупності капітальних витрат при В.р.р. 7-10 років. Перспективи В.р.р.к.к. пов'язані з оптимізацією параметрів гірничих робіт і обладнання, застосуванням техніки безперервної дії, комплексним використанням видобутої гірничої маси, переходом на великі глибини, широким застосуванням автоматизованих систем і методів керування, впровадженням маловідходних і ресурсозбережних технологій.

Див. також

• Відкрита гірнича технологія
• Система розробки родовищ корисних копалин

Література

Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.