Что такое карьер? Технология добычи полезных ископаемых открытым способом. Горные Карьеры

Интернет

Наиболее древней, но сохранившей актуальность и по сей день технологией добычи полезных ископаемых является разработка открытым способом. Уже в Древнем Египте знали, что такое карьер, а первые открытые горные выработки известны нам из эпохи палеолита. В античном мире подобная технология применялась для добычи мрамора. Наибольших успехов при этом достигли строители Древней Греции.

Вплоть до 20 века этот способ добычи песка, мрамора, камня, угля, мела, известняка и других строительных материалов являлся ведущим в мире. Это связано с отсутствием высокопроизводительной техники для вскрытия верхних слоев литосферы и вынимания непосредственно полезных ископаемых. Актуальность карьеров сохранилась и по сей день, но доля их участия в добывающей промышленности несколько уменьшилась.

Преимущества карьеров

Для того чтобы понять, что такое карьер, необходимо познакомиться с открытым способом добычи полезных ископаемых. Суть этого метода состоит в том, что ресурсы добывают непосредственно с поверхности земли путем вскрытия верхних слоев литосферы. А совокупность горных выработок или предприятий и называется карьером.

Разработка карьеров имеет ряд преимуществ по сравнению с получением полезных ископаемых подземным способом:

Высокая степень безопасности.
Более комфортные условия для рабочих.
Простота организации работ.
Короткие сроки возведения сооружения.
Низкое капиталовложение.
Более полное извлечение ресурсов.

Но что такое карьер не позволяет вновь сделать основным местом добычи полезных ископаемых? В качестве основного фактора можно назвать снижение экономической выгоды: чем дольше разрабатывается земная поверхность, тем глубже становится карьер, из-за чего увеличиваются расходы по доставке материала к перерабатывающим предприятиям. На данном этапе развития добывающей промышленности это основной барьер на пути развития открытого способа добычи.

Основные элементы карьера

Проще всего карьер представить в виде конуса, вершина которого погружена в земную поверхность. Внутри такого «конуса» можно заметить спиральные съезды, которые образованы уступами. Основными элементами, которые способны охарактеризовать любой, будь то каменный или песчаный карьер, являются:

Дно карьера - поверхность нижнего уступа, которая именуется также подошвой. Если ведется добыча морфологически сложных и протяженных пород, то дно может иметь ступенчатую структуру.
Глубина карьера - расстояние верхнего среза до самой низкой точки горной разработки. Эта величина может достигать значения в 1000 метров.
Предельная глубина - максимальное расстояние от верхнего края до нижнего контура, при котором добыча ископаемых экономически целесообразна.
Предельный контур - контур карьера на период его закрытия ввиду малой экономической эффективности.

Основной элемент, без которого невозможно представить, что такое карьер, является уступ. Его основные характеристики - высота, угол откоса, размеры верхней и нижней рабочей площадки - зависят от массивности и ценности разрабатываемых пород.

Технология добычи

Добыча полезных ископаемых открытым способом ведется двумя видами работ - вскрышными и добычными. На первом этапе производят «вскрытие» земной поверхности - верхний слой литосферы срезают, выкапывают котлован, открывая тем самым доступ к полезным ископаемым. После приступают непосредственно к добыче ресурсов.

По мере выработки слоев «земных богатств» увеличиваются диаметр и глубина карьера, рабочие уступы перемещаются от центра к краям. Получение практически любого вида ресурса предполагает проведение буровзрывных работ. В зависимости от условий местности их доля может составлять 25-30% от себестоимости добываемого материала.

Экономическая эффективность

Разрабатывая мрамор, известняковые породы, создавая любую горную выработку открытого типа, в том числе и песчаный карьер, стремятся сократить издержки. Для этого используют роторные экскаваторы и большегрузный транспорт: в основном автомобили типа БЕЛАЗ, что позволяет снизить затраты на транспортировку.

Часто открытый способ добычи подземных ресурсов применяется для получения каменного угля. При этом удается снизить расходы, связанные с доставкой непосредственно к потребителям, что делает его доступным широкой массе населения. К тому же карьерный способ добычи угля является наиболее безопасным, но качество сырья оставляет желать лучшего из-за наличия большого количества примесей.

Влияние карьеров на экологическую обстановку

Разработка карьеров оказывает негативное влияние на экологическую обстановку разрабатываемой территории. Во-первых, полностью уничтожается верхний плодородный слой земли, который впоследствии восстановить нельзя. Во-вторых, существенно изменяются гидрогеологические условия площадки, рельеф местности.

В-третьих, загрязняется территория землеотвода образующимися отходами и сточными водами. Кроме того, нельзя не учитывать шумовое воздействие на окружающую среду, а также выброс большого количества угарного газа. Подобные негативные эффекты наблюдается в то время, когда создается как гранитный карьер, так и любая другая открытая горная выработка.

Руду, уголь и другие твердые полезные ископаемые, если они залегают вблизи земной поверхности, обычно добывают не в шахтах, а открытым способом. Вначале месторождение откапывают - удаляют прикрывающую его толщу горных пород. Горняки называют этот процесс вскрытием месторождения. Затем из образовавшегося котлована, или карьера, добывают полезное ископаемое. Крупные карьеры достигают в поперечнике нескольких километров, а в глубину -200-300 м.

Карьер - это гигантская ступенчатая воронка. Ступени - горняки называют их уступа-м и - бывают шириной в несколько десятков метров. На них прокладывают автомобильные или железные дороги, мощные ленточные конвейеры. Как правило, карьеры строят с помощью экскаваторов, породу и руду вывозят автомобилями-самосвалами и электровозами с составом самоопрокидывающихся вагонов - д у м п к а р о в. Экскаваторы зачерпывают грунт ковшами и перегружают его на ленточные конвейеры, в кузова автосамосвалов и в думпкары. С уступа на уступ ведут пологие откосы - съезды. Поднимаясь по ним, горный транспорт везет груз на поверхность. Полезное ископаемое доставляют сразу на обогатительную фабрику, а пустые породы - в отвал (см. Обогащение полезных ископаемых).

Кроме разнообразных экскаваторов и машин горного транспорта, в современном карьере работают б у л ь д о з е р ы, с к р е п е р ы, б у -р о в ы е станки. Часто в нем гремят взрывы - это разрушают крепкие горные породы (см. Взрыв, взрывные работы). На некоторых карьерах применяют гидромеханизацию.

Перед шахтой у карьера много преимуществ. В его огромном открытом пространстве работают самые большие машины из когда-либо созданных человеком - шагающие и роторные экскаваторы, каждый из которых заменяет сразу тысячи землекопов. Потому производительность труда в карьере в несколько раз выше, чем в шахте, а добытые уголь и руда получаются более дешевыми. Шахтеры вынуждены оставлять под землей иногда до половины запасов полезного ископаемого в так называемых целиках - естественных подземных колоннах, которые сдерживают громадное давление толщи вышележащих пород. В карьере такой необходимости нет, и полезное ископаемое извлекают практически полностью.

Но самое главное преимущество карьера - освобождение горняков от нелегкого подземного труда.

Однако сделать выбор между карьером и шахтой подчас очень сложно. Тут требуется точный расчет - окупит ли полезное ископаемое расходы на вскрытие месторождения, можно ли будет после того, как закончится извлечение полезного ископаемого, восстановить нарушенную поверхность земли. И все-таки выбор все чаще останавливается на карьере. В Советском Союзе уже 3/4 всех твердых полезных ископаемых добывают в карьерах.

Сегодня пост посвящен вводной лекции по горным карьерам.

Основные понятия и определения

Карьер – горное предприятие , осуществляющее добычу полезного ископаемого открытым способом (открытыми горными работами).

Карьер – выемка в земной коре , ограниченная искусственно созданной поверхностью, являющаяся результатом работ по добыче полезного ископаемого открытым способом.
В практике открытой разработки угольных и россыпных месторождений термин карьер принято заменять соответственно терминами разрез и прииск.
Вскрыша – выемка пород, покрывающих полезное ископаемое, для обеспечения к нему полного доступа. Вскрыша осуществляется горизонтальными или слабонаклонными слоями, при этом боковая поверхность карьера приобретает уступную форму. для вскрыши чаще всего применяются экскаваторный или гидравлический способы.
Уступ – часть боковой поверхности карьера, имеющая форму ступени.

Рисунок 1 – основные элементы уступа:

1 – верхняя площадка уступа.
2 – нижняя площадка уступа.
3 – откос уступа.
4 – верхняя бровка уступа.
5 – нижняя бровка уступа.
6 – забой уступа.
h – высота уступа.
& — угол откоса уступа.

Рабочая площадка уступа – площадка уступа, на которой размещается основное оборудование для его отработки Ширина рабочей площадки уступа превышает его высоту в 2 –4 раза.
Берма – площадка, на которой работа не производится. Различают предохранительные и транспортные (соединительные) бермы.
Откос уступа — наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства.
Угол откоса – угол, образуемый плоскостью уступа и горизонтальной плоскостью.
Забой уступа – часть уступа, служащая объектом воздействия горного оборудования.

Особенности открытого способа:

необходимость удаления из карьера значительных объемов вкрышных пород, затраты на разработку которых составляют основную часть общих затрат на добычу полезного ископаемого;
необходимость соблюдения определенного порядка отработки слоев – выемку нижних слоев можно начинать только после отработки (выемки) вышележащих слоев;
неограниченная возможность использования крупногабаритного высокопроизводитель-ного специального горного оборудования, обеспечивающего комплексную механизацию и автоматизацию всех производственных процессов.

Преимущества открытого способа:

возможность обеспечения высокого уровня автоматизации и механизации горных работ;
высокая производительность труда;
низкая себестоимость полезного ископаемого;
более безопасные условия труда;
более полное извлечение полезного ископаемого;
меньшие капитальные затраты.

Недостатки открытого способа:

зависимость некоторых параметров технологии от климатических условий;
значительный экологический ущерб при ведении горных работ.
Основные показатели открытых горных работ:
годовая производительность карьера по полезному ископаемому и вскрыше;
коэффициент вскрыши;
месячная производительность труда рабочего по полезному ископаемому;
затраты на 1 м3 вскрыши;
производственная и полная себестоимость полезного ископаемого;
капитальные затраты на 1т (1 м3) полезного ископаемого;
годовая прибыль и рентабельность карьера.

Для сравнения различных вариантов проектирования карьера используются приведенные затраты

Зп=(С+Ен К)Q, руб
где С – себестоимость 1 т полезного ископаемого, руб/т;
Ен – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений = 0,1 – 0,2;
к – капитальные затраты на 1 т полезного ископаемого, руб;
Q – годовой объем добычи полезного ископаемого, т.

Понятие о коэффициенте вскрыши

Коэффициент вскрыши определяется отношением объемного или весового количества вскрыши к количеству добытого или подлежащего добыче полезного ископаемого. В зависимости от размерности коэффициент вскрыши называется весовым (т/т), объемным (м3/м3) и смешанным (вскрыша/полезное ископаемое м3/т).
Различают средний, текущий, контурный, граничный и плановый коэффициенты вскры-ши.
Средний коэффициент Кср определяется отношением объема Vв вскрыши к объему Vи полезного ископаемого в конечных контурах карьера

Кср = Vв/ Vи

Текущий коэффициент вскрыши Кт определяется отношением объема Vв.т вскрыши, пе-ремещенного из карьера или в пределах его границ за определенный промежуток времени (год, квартал, месяц) к объему Vи.т полезного ископаемого, добытого за тот же про-межуток времени
Кт = Vв.т/ Vи.т
Контурный коэффициент вскрыши Кк определяется отношением объема вскрыши к объ-ему полезного ископаемого, извлекаемому при изменении конечных контуров карьера.
Граничный коэффициент вскрыши Кгр характеризует удельный максимальный объем перемещаемых пород, при котором затраты на добычу единицы полезного ископаемого открытым способом не превышают аналогичных затрат Сп при подземном способе, т.е.

Значения коэффициентов вскрыши являются важными показателями открытых горных работ. Они служат для определения экономически целесообразных границ открытых горных работ и глубины карьеров при разработке наклонных и крутых залежей, зале-гающих на значительной глубине, а также для планирования и регулирования производ-ства карьера и себестоимости добываемого угля.

Карьер и его элементы. Определение параметров элементов карьера

Карьерное поле – месторождение или его часть, предназначенная для отработки одним карьером. Под этим термином следует понимать геометрическое тело сложной конфигу-рации, заключенное в конечных контурах карьера.
Борт карьера – боковая поверхность, ограничивающая карьер.
Подошва карьера – поверхность, ограничивающая карьер снизу.
Верхний и нижний контуры карьера – линии пересечения борта карьера соответственно с дневной поверхностью и подошвой.
Угол откоса борта карьера – угол, образуемый бортом карьера и горизонтальной плоско-стью, проходящей через его подошву.
Рабочий борт карьера – борт, на котором в настоящий момент ведутся горные работы.
Глубина карьера – усредненное расстояние между подошвой и усредненной отметкой дневной поверхности.
Конечные контуры карьера – контуры, соответствующие моменту окончания открытых горных работ. Им соответствуют конечная глубина карьера и конечные размеры в плане. Конечный контур на дневной поверхности называется также технической границей карьера.

К главным параметрам карьера относятся объем горной массы в контурах, конечная глубина, размеры по подошве, углы откосов бортов, запасы полезного ископаемого в конту-рах и размеры на уровне дневной поверхности.
Объем Vг.м горой массы в контурах карьера, характеризующий масштаб горных работ. срок существования и производительность карьера можно определить по формуле чл.-кор. АН СССР В.В. Ржевского:

и решив квадратное уравнение относительно Hк получим формулу для определения промежуточной глубины карьера, при которой текущий коэффициент вскрыши будет равен граничному коэффициенту

Аналитические методы расчета конечной глубины карьеров являются достаточно при-ближенными, так как они не могут учесть всех горно-геологических, топографических и других особенностей месторождения. Для более точного решения этой задачи применя-ются другие методы – графические, графо-аналитические и метод вариантов. Технико-экономические расчеты показывают, что ряд месторождений страны целесообразно разрабатывать до глубины 700 – 800 м.
Балансовые запасы – запасы, отвечающие требованиям кондиций, разработка которых экономически целесообразна при современном уровне развития техники и технологии.
Забалансовые запасы – запасы, разработка которых экономически нецелесообразна при современном уровне развития техники и технологии.
Промышленные запасы – часть балансовых запасов, подлежащая извлечению из недр.
Проектные потери – часть балансовых запасов, проектируемая к безвозвратному оставлению в недрах. На карьерах потери составляют 3 – 10 %.

Зависимость открытых горных работ от природных факторов

Обоснование экономической целесообразности использования открытого способа горных работ и выбор их технологии и механизации зависит от:
рельефа топографической поверхности месторождения;
положения залежи относительно поверхности;
угла падения, мощности и формы залежи;
климатических и гидрогеологических условий.
Рельеф поверхности может представлять равнину, склон, возвышенность, холмистую поверхность, водную поверхность.
В зависимости от положения залежи относительно поверхности она может быть:
поверхностной – мощность покрывающих пород 25 –30 м;
глубинной — мощность покрывающих пород более 30 м;
высотной – выше господствующего уровня топографической поверхности;
глубинно-высотной.

По углу падения различают следующие залежи:
горизонтальные;
пологие – угол падения 0 – 12о;
наклонные — угол падения 13 – 30о;
крутые – угол падения более30о.
По мощности различают залежи:
пологие по вертикальной мощности
весьма малой мощности – 3-5 м;
малой мощности – 6 –20 м;
средней мощности – 20-40 м;
мощные более 40 м.
наклонные и крутые – по горизонтальной мощности
весьма малой – 15 –20 м;
малой – 25-75 м;
средней – 75 – 100 м;
большой мощности более 100 м.

По строению различают простые, сложные и рассредоточенные залежи.

Простые залежи имеют однородное строение.
Сложные залежи содержат прослойки пустых пород и некондиционного полезного ископаемого.
Рассредоточенные залежи содержат прослойки полезного ископаемого в виде тел, распределенных в массиве вмещающих пород.

Кстати, посмотрите фотоотчем архитектора, который побывал на самом крупном

Хотите узнать больше и получать новый статьи прямо на свое e-mail, тогда

Карьер

Карьер - горнопромышленное предприятие по добыче открытым способом угля, руд и нерудных полезных ископаемых: песка, строительного камня и др.
Карьер - в угольной промышленности - разрез.
Карьер - в горнорудной промышленности, иногда - рудник.
Карьер - совокупность выемок в земной коре, образованных при добыче полезных ископаемых открытым способом. Глубина карьеров достигает десятков, иногда - нескольких сотен метров.

По-английски: Quarry

Синонимы: Разрез, Рудник

См. также: Промышленные предприятия

Финансовый словарь Финам .

Синонимы :

Смотреть что такое "Карьер" в других словарях:

- (фран. carriere). 1) самый быстрый бег лошади. 2) камнеломня, ломка, выломка, прииск. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. КАРЬЕР пустить лошадь в карьер значит скакать во весь опор. Словарь иностранных… … Словарь иностранных слов русского языка

Эксплуатационная открытая выработка значительных поперечных размеров, служащая для добычи руды, песка, строительного камня и др. Глубина его может быть незначительной (напр., при добыче песка, гравия и т. п.) или весьма значительной до 400 600 м… … Геологическая энциклопедия

Конская побежка вскачь; скачка во весь опор (Даль) См … Словарь синонимов

Толковый словарь Ушакова

1. КАРЬЕР1, карьера, мн. нет, муж. (франц. carrière) (спец.). Самый быстрый аллюр, ускоренный галоп, скачка. Пустить лошадь карьером или в карьер. Охотничья собака не должна носиться карьером. ❖ С места в карьер (разг.) сразу, без всякого… … Толковый словарь Ушакова

1. КАРЬЕР, а; м. [франц. carrière] Самый быстрый аллюр, ускоренный галоп. Пустить лошадь в к. (карьером). Мчаться во весь к. ◊ С места в карьер. Тотчас, сразу же, без приготовлений. ◁ Карьерный, ая, ое. К. аллюр. 2. КАРЬЕР, а; м. [франц.… … Энциклопедический словарь

Муж. карьера жен., франц. путь, ход, поприще жизни, службы, успехов и достижения чего. | Карьер, скачка во весь опор, во весь дух; конская побежка вскачь, слань, стелька. | Камнеломня, ломка, прилом, выломка, прииск. Толковый словарь Даля. В.И.… … Толковый словарь Даля

карьер - КАРЬЕР, а, м. Сигнал несущей. Модем не ловит карьер. Из жарг. пользователей компьютеров; от англ. Сarier … Словарь русского арго

- (франц. carriere) совокупность горных выработок, образованных при добыче полезного ископаемого открытым способом; горное предприятие по добыче полезных ископаемых открытым способом … Большой Энциклопедический словарь

Книги

Карьер , Василь Быков. Действие повести "Карьер" происходит как бы в двух измерениях - в конце XX века и в то же время в трагическую пору начала войны, куда постоянно возвращается чувствамии памятью главный герой.…

Открытым способом (с поверхности земли); по отношению к предприятию, добывающему уголь, применяют термин «разрез». Карьер представляет собой систему уступов. Верхние уступы обычно вскрышные и породные, а нижние – добычные: на них ведётся разработка полезных ископаемых, располагаются вывозные пути, организуется движение машин, перемещение буровых станков для образования взрывных скважин и т. п. При разработке пород применяются рыхлители, роторные и шагающие экскаваторы, погрузчики, дробильные агрегаты. Транспортирование полезных ископаемых и горной массы осуществляется автосамосвалами, железнодорожными составами, конвейерными системами, отвалообразователями и др. Открытый способ добычи полезных ископаемых известен с эпохи палеолита: в карьерах добывали мрамор, камень, песок и другие . В Древнем Египте первые карьеры были разработаны в связи со строительством пирамид. В кон. 20 в. этим способом добывалось до 95 % строительных горных пород, до 70 % руд, 20 % каменных углей, 90 % бурых углей. Масштабы добычи в карьерах достигают десятков миллионов тонн в год. Крупнейшие угольные и рудные карьеры с объёмом годовой добычи 20–50 и более миллионов тонн находятся в России, Канаде, Германии.

Энциклопедия «Техника». - М.: Росмэн . 2006 .

Синонимы :

Смотреть что такое "карьер" в других словарях:

Горнопромышленное предприятие по добыче открытым способом угля, руд и нерудных полезных ископаемых: песка, строительного камня и др. Карьер в угольной промышленности разрез. Карьер в горнорудной промышленности, иногда рудник. Карьер совокупность… … Финансовый словарь

Конская побежка вскачь; скачка во весь опор (Даль) См … Словарь синонимов

Толковый словарь Ушакова