Как осуществляются открытые горные разработки

Применяемые горные машины и оборудование оказывают решающее влияние на технологию всех стадий процесса разработки. Поэтому основным признаком для различия главной разновидности технологии разработки месторождений (способа разработки) следует принимать тип горных машин, которые используют для выемки и транспортирования песков.

На открытых горных работах следует различать дражный, скреперно-бульдозерный, гидравлический и экскаваторный способы разработки. На подземных горных работах еще не всегда подразделяют технологию разработки на способы разработки. Однако в настоящее-время необходимо различать четыре способа разработки, поскольку вскрытие, подготовка и очистная выемка производятся различно, а именно: с использованием малогабаритного горного оборудования, которое необходимо переносить с передвижением забоя; с самоходным оборудованием; гидравлический; бесшахтный — выщелачиванием, газификацией и др.

В каждом способе разработки применяют не только своеобразную технологию ведения горных работ, но и обеспечивают достижение различного разубоживания, потерь и извлечения песков и металла, а также получают различные технико-экономические показатели, в том числе и по производительности труда и себестоимости добычи полезного ископаемого.

При разработке россыпных месторождений применяют почти все перечисленные выше способы, за исключением бесшахтного. Поэтому признак открытых или подземных горных работ без указания на способ разработки не предопределяет ни технологию, ни самое важное — конечные технико-экономические показатели. Поэтому отвлеченное сопоставление открытых и подземных работ без учета используемых горных машин может привести к ошибочным выводам. При выборе технологии разработки необходимо сопоставлять определенные способы разработки, например дражный и подземный с малогабаритным оборудованием или экскаваторный и подземный с самоходным оборудованием, или дражный и экскаваторный и т. д.

В рудной промышленности на открытых горных разработках в основном применяют один экскаваторный способ, а на подземных работах в основном — с малогабаритным оборудованием. В условиях, когда число используемых способов ограничено, еще в недостаточной степени ощущается необходимость в подробном их различии. По этим причинам в рудной промышленности понятие способ разработки применяют для различия отдельных видов горных работ, подразделяя их на открытый и подземный способы и совмещая это понятие с понятием: открытые и подземные горные работы.

Открытая выработка, образовавшаяся после извлечения полезного ископаемого, называется разрезом. В зависимости от способа разработки различают дражный, экскаваторный, гидравлический разрезы.

В рудной и строительной промышленности открытые выработки именуют также французским термином карьер. Комиссия по технической терминологии Академии наук рекомендует открытые выработки именовать разрезами, а под карьером понимать горное предприятие с открытой добычей. В последнее время на приисках горный участок, объединяющий несколько драг, разрезов или шахт, начали именовать карьерами.

Совокупность подземных выработок, которые используют для добычи полезного ископаемого подземными горными работами, называют шахтой.

На открытых горных работах для выемки полезного ископаемого предварительно необходимо удалить пустые породы (торфа), которые перекрывают пласт. Образующиеся на открытых работах разрезы имеют большие размеры, что позволяет размещать в них большие высокопроизводительные машины. На подземных горных работах в основном производят выемку только пласта песков, поэтому выработки получаются ограниченного поперечного сечения. Размещаемые в подземных выработках горные машины должны иметь небольшие размеры, но зато не нужно удалять перекрывающие пласт пустые породы.

При разработке россыпных месторождений следует различать следующие виды горных работ: предварительные работы, вскрытие, подготовительные работы, добычные работы.

Предварительные работы состоят из работ по осушению, если месторождение предполагается разрабатывать с помощью «сухопутных горных машин». Осушение сводится к проведению канав и водосточных подземных выработок, которыми отводят с месторождения поверхностные и подземные воды. При разработке безводных и маловодных россыпей осушение как самостоятельный вид работ может отсутствовать.

Если месторождение разрабатывается «плавучими горными машинами», то на маловодных россыпях предварительные работы сводятся к работам по обеспечению подачи дополнительного количества воды из ближайших водных источников.

После осушения всего или части месторождения приступают к его вскрытию. Вскрытие преследует цель создания доступа к одному или нескольким горизонтам месторождения (при значительной мощности или глубине), .чтобы разместить на них горные машины для выполнения последующих видов работ и обеспечить транспортную связь горизонта с поверхностью. Доступ к горизонту месторождения создается проходкой выработок вскрытия: вертикальных и наклонных шахтных стволов, проведением траншей и выездов, котлованов, канав или строительством сооружений вскрытия — плотин и насыпей, в зависимости от применяемого способа разработки. В основу классификации разновидностей вскрытия принимается тип выработок и сооружений, обеспечивающих доступ к горизонтам залежи.

После того как к горизонтам залежи или к отдельным площадям россыпи произведен доступ, приступают к подготовительным работам. Подготовительные работы на подземных разработках включают проведение выработок, разделяющих шахтное поле на отдельные выемочные площади и служащих для перемещения песков и материалов, передвижения людей. На открытых разработках к подготовительным работам относят очистку поверхности месторождения от леса, удаление перекрывающих пласт пустых пород, оттайку мерзлых пород и некоторые другие.

Работы, связанные с удалением перекрывающих пласт торфов, называют вскрышными работами или сокращенно вскрышей. К вскрыше торфов относится их выемка, транспортирование на поверхность и размещение в отвал. При подземных подготовительных работах проходят выработки, крепят их, выдают породу на поверхность и размещают ее в отвалы.

Применяемые для вскрыши горные машины определяют способ вскрыши. Различают бульдозерный, экскаваторный, гидравлический и другие способы вскрыши. Технология вскрышных работ при применении определенного способа вскрытия определяется способом выемки торфов, системой вскрыши и способом укладки торфов в отвалы.

Отношение объема вскрыши к объему добытых песков называют коэффициентом вскрыши. Различают разные коэффициенты вскрыши — геологический, средний проектный, текущий, предельно допускаемый.

Забой представляет перемещающуюся поверхность обнажения горных пород, по которой производится отделение их от массива.

Способ выемки или способ отбойки определяет приемы отделения пород в забое. Различают способы выемки торфов и песков.

Способ укладки пород в отвалы характеризует применяемую технологию укладки торфов в отвалы.

Система вскрыши определяет важнейшие особенности проведения работ по вскрыше торфов. В зависимости от применяемых горных машин эти особенности могут быть различными, но в основном они предопределяют принятый порядок ведения вскрышных выработок.

После того как проведены подготовительные работы, приступают к выемке песков.

Выработки, проведенные по пескам для образования очистного забоя, называют нарезными. Нарезные работы занимают промежуточное положение между подготовительными и очистными, по технологии проведения они больше приближаются к подготовительным, но из них добывают металлоносные пески.

Добычные работы состоят из очистных и ряда вспомогательных работ, кроме того, на дражных, гидравлических, бульдозерных разработках они включают еще и промывку песков.

К очистным работам относят сплошную выемку песков в подготовленной и нарезанной части россыпи или горизонта. В эти работы включают весь комплекс работ, связанный с непосредственной выемкой песков и транспортированием их до промывной установки. Выработки, в которых производится очистная выемка песков, называют очистными.

При каждом способе разработки россыпи очистные работы могут быть проведены по-разному. Технология очистных работ в основном обусловливается способом выемки песков, системой разработки и рядом других особенностей, присущих работам по добыче песков.

Система разработки определяет важнейшие особенности проведения очистных работ. Эти особенности при различных способах разработки различны, но в основном они предопределяют принятый порядок ведения очистных и нарезных выработок. От системы разработки зависит производительность оборудования и производительность труда на очистных работах, потери и разубоживание песков при очистной выемке.

Работы в забое могут быть организованы поточным, или цикличным, способом. При поточной работе в забое работает одна машина или один комплекс машин, которые непрерывно, за исключением времени, необходимого для их обслуживания и перемещений, производят выемку пород. Передовым методом такой организации работ является скоростная работа, например, драг, роторных экскаваторов. Скоростная работа улучшает использование горных машин и увеличивает производительность труда.

На подземных работах при выемке пород повышенной крепости в каждом забое приходится последовательно применять разнообразные горные машины, а также использовать рабочих различных специальностей для обслуживания этих машин (бурение, взрывание, проветривание, уборка породы, крепление выработок). В этих условиях к передовым методам организации работ относится цикличная работа. При цикличной работе все производственные процессы в забое выполняются в соответствии с утвержденным графиком. Циклом называется совокупность периодически повторяющихся производственных процессов, операций или приемов. При цикличной работе заранее устанавливается время, потребное для выполнения отдельных процессов; это улучшает организацию труда, создает более безопасные условия работы и позволяет повысить время использования машин. Основной задачей цикличной работы является сокращение продолжительности цикла и увеличение объема работ, выполняемых за цикл.

Пласт песков обычно залегает на неровном плотике, а граница в кровле волниста и не всегда достаточно ясно выражена. Кроме того, не во всех случаях возможно вести механизированную отработку очистного забоя по длине и по высоте только в пределах распространения пласта. Поэтому во время выемки песков одновременно «прихватывают» в кровле торфа, а в почве плотик, отчего происходит разубоживание песков, а часть песков оставляют неизвлеченной, что вызывает потери песков. Пески оставляют также в охранных целиках, около вскрывающих и других выработок или под поверхностными сооружениями. От разубоживания уменьшается среднее содержание металла в добываемых песках и увеличивается их объем. От потерь объем извлекаемых песков уменьшается; на содержание металла потери оказывают различное влияние в зависимости от содержания теряемой части песков. Годовая производительность предприятия по металлу уменьшается с увеличением разубоживания, а затраты на разработку могут возрастать или даже уменьшаться, если выемка песков с «прихватыванием» пустых пород упрощается. Потери песков также могут по-разному влиять на расходы по разработке. Так, в определенных условиях частичное оставление неизвлеченных песков может уменьшить затраты на разработку. Однако вследствие потерь сокращается срок существования предприятия и уменьшаются извлекаемые запасы, из-за чего общий экономический аффект работы предприятия снижается.

Доставленные к промывной установке пески промывают в водном потоке. Самородные металлы и ценные минералы, имеющие большой удельный вес, выделяются из размытых песков и осаждаются в водном потоке. После промывки осажденные частицы с повышенным удельным весом — шлихи, концентрат — подвергают повторной промывке (доводке), в результате чего получают самородный металл, кристаллы или высокосортный 60—96%-ный концентрат. Эта продукция сдается приисками металлургическим заводам по установленным ценам. Во время промывки обычно не удается осадить все мелкие верна полезного ископаемого, т. е. полностью извлечь его из песков невозможно. Извлечение полезного ископаемого на промывной установке во многом зависит от применяемой обогатительной аппаратуры и от ее загрузки. Промывку при разработке россыпей обычно включают в комплекс работ по разработке.

Хвосты, получающиеся после промывки песков, размещают в отвалы, причем технология укладки хвостов обусловлена способом отсыпки отвалов.

Для непрерывной добычи песков необходимо, чтобы все стадии разработки выполнялись в определенной последовательности, при этом работы каждой стадии должны опережать на известный отрезок времени последующие. В начальный период разработки такой порядок выдерживается по всему месторождению, затем отдельные площади или части месторождения могут находиться в различных стадиях разработки, т. е. на одних площадях проводятся работы по вскрытию, на других подготовительные работы, добыча песков.

В зависимости от состояния выполненных горных работ, определяющих стадию разработки россыпи, запасы по степени подготовленности их к добыче разделяют на вскрытые, подготовленные и готовые к выемке. Вскрытые — часть промышленных запасов, где проведены работы по осушению и к которым создан доступ. Подготовленные — часть вскрытых запасов, на площадях которых проведены все подготовительные выработки по пласту и боковым породам, а на открытых разработках произведена вскрыша и все другие подготовительные работы. Готовые к выемке — часть подготовленных запасов, где пройдены все нарезные выработки, а на открытых разработках зачищена над пластом рубашка.