Природні умови залягання корисних копалин. Поняття про відкриту розробку корисних копалин

Лекція 2

Тема: Природні умови залягання корисних копалин. Поняття про відкриту розробку корисних копалин

Мета: отримати знання про природні умови розташування корисних копалин в надрах землі та сформувати уявлення про відкриту розробку корисних копалин.

План

Природні умови родовищ корисних копалин

Класифікація родовищ корисних копалин

Елементи залягання родовищ корисних копалин

Способи розробки корисних копалин, їх переваги та недоліки

Загальні відомості про відкриту розробку корисних копалин

В природі не існує двох однакових родовищ корисних копалин – всі вони різні. Природні умови характеризуються геологією, топографією поверхні, гідрогеологією, сейсмологією та кліматом. Кожне родовище має свій генезис, тобто походження та розвиток впродовж мільйонів років, саме тому всі родовища різні. Незважаючи на це всі родовища можна згрупувати та класифікувати за певними ознаками – наприклад за формою рудного тіла. Давайте докладніше з Вами розглянемо таку класифікацію. За формою рудного тіла родовища поділяють на: пластові, пластоподібні, трубоподібні, стовбоподібні, лінзоподібні, жильні, штокверкові, гніздоподібні, складної форми та розсипи.

Пластові – обмежені від вміщуючих порід більш менш паралельними площинами, тобто мають плитоподібну форму та відносно постійну потужність. Мають переважно осадове походження
Пластоподібні – відрізняються від пластових менш витриманою формою та потужністю, мають різні кути падіння. Характерним представником родовищ цієї форми є більшість родовищ Кривбасу.
Стовпоподібні – при значному розмірі по падінню (в глибину) мають невеликі розміри по простяганню. Різновидом стовпоподібних родовищ є трубоподібні, які в горизонтальному перетині мають еліптичну форму (кімберлітові трубки)
Лінзоподібні – мають чітко виражену форму лінзи, тобто округлу або овальну форму з меншою потужністю по краях, мають різні розміри та кути падіння.
Жильні – поділяють на прості та складні. Проста жила – це поодиноке рудне тіло, складна – це сукупність зближених жил та безлічі прожилків. Серед прости жил можна виділити: плитоподібні, рубцеві та лінзоподібні. Серед складних – сіткові, гілкові та сідлоподібні (див мал.). форма жил залежить від тріщин в земній корі
Штокоподібні рудні тіла мають великі розміри неправильної форми. Іноді такі тіла називають масивами
Гніздоподібні мають маленькі розміри, і кожне рудне тіло окремо не має промислового значення.
Складної форми
Розсипи – горизонтальні пластоподібні рудні тіла невеликої потужності.

Тепер звернемо увагу на класифікацію покладів корисних копалин:

Класифікаційна ознака	Тип родовища
За будовою	Прості – при розробці не потрібно використовувати спеціальну технологію роздільного виймання Складні – необхідно застосовувати спеціальну технологію
За кутом падіння	Горизонтальні та пологі – кут падіння до 10º Похилі – 10-30º Круті – більше 30º
За потужністю	Малопотужні Середньої потужності Потужні
За типом розкривних порід та корисної копалини	З м'якими породами – не потребують попереднього розпушування З напівсальними породами – потребують механічного або вибухового руйнування Зі скальними породами – потребують вибухового руйнування
За розташуванням	Платформ енне Нагірне Підводне
За гідрогеологічними умовами	Обводненні Малообводненні

1,3 – вміщуючі породи відповідно лежачого та висячого боків 2 – покриваючі породи 4 – корисна копалина

Вміщуючі породи – гірські породи, які оточують пласт

Істинна потужність пласта – її ще називають нормальною потужністю. Вимірюється як найкоротша відстань між бічними поверхнями пласта (по перпендикуляру)

Горизонтальна потужність пласта – потужність, яка вимірюється в горизонтальній площині

Вертикальна потужність пласта – відстань по вертикалі від будь-якої точки покрівлі пласта до його підошви

Падіння – нахил шару (пласта) до горизонтальної площини

Простягання – лінія перетину шару (пласта) з горизонтальною площиною

Лінія простягання – є лінією перетину з горизонтальною площиною

Лінія падіння – лінія, яка лежить в площині пласту перпендикулярно до лінії простягання

Кут падіння – утворюється лінією падіння та горизонтальною площиною

Існує 2 способи розробки корисних копалин: відкритий спосіб та підземний.

При відкритому способі доступ до корисної копалини забезпечується повним видаленням розкривних порід (тобто покриваючих рудне тіло або вугільний пласт порожніх порід)

Переваги відкритого способу:

дешевизна

можливість застосування потужного і високопродуктивного устаткування

Недоліки:

величезні S землі пропадають

для доступу до корисної копалини необхідно витягувати (розкривні) порожні породи

існує залежність від кліматичних умов.

Підземний спосіб розробки реалізується за допомогою шахтної або свердловинної технології.

На декількох наступних лекціях ми з Вами будемо знайомитися з технологією відкритої розробки корисних копалин. Для цього нам необхідно визначитись з поняттями, якими ми будемо користуватись при цьому.

Відкритими гірничими роботами називається видобування корисної копалини безпосередньо з поверхні землі. В результаті цих робіт на поверхні землі утворюється кар’єр.

Кар’єр – виїмка, яка слугує для розробки корисних копалин відкритим способом. Гірниче підприємство, яке здійснює видобуток корисних копалин відкритим способом також називається кар’єром. Слід зазначити, що у рудній промисловості та при видобутку будівельних матеріалів термін "кар’єр" зберігається, у вугільній промисловості кар’єр називають розрізом, а при розробці розсипів – копальнею (рос. прииск).

До основних елементів кар’єру належать:

Кар’єрне поле – родовище або його частина, яка відпрацьовується одним кар’єром.

Вироблений простір – утворюється в процесі відкритих гірничих робіт. На поверхні вироблений простір обмежується границями кар’єрного поля, по глибині – днищем кар’єру. Розробка корисних копалин при відкритій розробці ведеться горизонтальними шарами, внаслідок чого профіль кар’єру має форму сходинки.

Ця сходинка має назву уступ – частина товщі гірських порід, яка відпрацьовується самостійними засобами розпушування, виймання та транспортування. Висота уступу визначається з урахуванням безпеки ведення гірничих робіт та залежить від робочих параметрів гірничого обладнання.

Підуступом називається частина уступу за висотою, яка відпрацьовується самостійними засобами розпушування та виїмки, але обслуговується загальним для всього уступу транспортом.

Тепер давайте поговоримо про основні елементи уступу:

Площадка уступу – горизонтальна поверхня, яка обмежує уступ по висоті. Розрізняють верхню та нижню площадки.( на малюнку позначено цифрою 1)

Відкос уступу – похила поверхня, яка обмежує уступ з боку виробленого простору. (на малюнку позначено цифрою 4).

Кут, який утворює відкос уступу з горизонтальною поверхнею називається кутом відкосу уступу.

Лінія пертину відкосу уступу з верхньою та нижньою площадками уступу називається верхньою та нижньою бровками відповідно.

Частина уступу по ширині, яка розробляється виймальними засобами та транспортом називається заходкою. Торець заходки називається забоєм. Заходка уступу характеризується шириною, висотою та довжиною.

Фронтом робіт уступу називається частина уступу, яка підготована для ведення гірничих робіт.

Робочою площадкою уступу (робочим горизонтом) називається площадка уступу, на якій розташоване обладнання. Робочі площадки уступів з’єднані між собою бермами.

Сукупність уступів, які знаходяться в одночасному відпрацюванні, називається робочою зоною кар’єру.

Борт кар’єру – це бічна поверхня, яка обмежує кар’єр та складається з відкосів та площадок уступів. Борт кар’єру, на якому відбуваються роботи, називається робочим бортом. Якщо ж роботи на борту не ведуться, то борт є неробочим. Площадка між уступами на неробочому борту кар’єру, яка залишається для підтримання стійкості борту називається запобіжною бермою. А якщо ця площадка слугує для розміщення транспортних комунікацій. То таку берму називають транспортною.

Лінія перетину бортів кар’єру з поверхнею називається верхнім контуром кар’єру. Лінія перетину бортів кар’єру з днищем називається нижнім контуром кар’єру.

Умовна поверхня, яка проходить крізь верхній та нижній контури кар’єру, називається відкосом борту кар’єру. Кут, який утворює ця площина з горизонтальною поверхнею, називається кутом відкосу борту кар’єру.

Тепер давайте перейдемо до поняття "технологія" – це слово має грецьке походження та дослівно перекладається як вчення про вміння. Іншими словами це сукупність знань про способи, засоби та організацію виконання яких-небудь робіт.

Технологія відкритих гірничих робіт включає декілька послідовних етапів:

Підготовка поверхні кар’єрного поля – створення умов для проведення горно-капітальних робіт – вирубування лісу, відведення річок, знесення споруд, перенос транспортних комунікацій.

Осушення родовища – відбувається для видалення підземних вод шляхом проведення дренажних виробок.

Горно-капітальні роботи – розкриття родовища, тобто створення доступу до корисної копалини з поверхні землі. Відбувається шляхом проведення системи траншей, капітальних та розрізних.

Експлуатаційні роботи – роботи по видобуванню корисної копалини. До цього етапу входять розкривні роботи, видобувні та ін.

Рекультивація порушених земель – відновлення природних умов порушених земель.

До основних виробничих процесів відкритих гірничих робіт слід віднести:

Підготовка гірських порід до виймання (вибух, механічне розпушення та ін.)

Виймання та вантаження

Переміщення гірської породи

Складування, відвантаження споживачам

Збагачення – відділення порожньої породи від корисного компоненту.

Відвалоутворення – процес прийому та укладки у відвал порожньої породи.

Список рекомендованої літератури

Гірничий енциклопедичний словник: В 3т. – Донецьк.: Східний видавничий дім, 2001.

Анистратов Ю.И. Технология открытой добычи руд редких и радиоактивных металлов: Учебник для вузов. – М.: Недра. – 1988. – 430 с.: ил.

Борисов С.С. Горное дело: Учебник для техникумов. – М.: Недра, 1988. – 320с.: ил.

1