Добыча полезного ископаемого на горном предприятии
Россия находится в территориально выгодном положении. Ее рельеф представлен низменностями, плоскогорьями, горными массивами. Все это стало причиной появления огромного количества полезных ископаемых, и, как следствие, развития множества предприятий. Одна из самых больших вех – горное производство, которое сейчас одно из самых важных в экономическом плане для страны, да и мира в целом. Горнодобывающие предприятия России сейчас добились огромного успеха во всех отраслях, а уровень добычи полезных ископаемых выводит РФ в списки стран лидеров.
Минерально-сырьевая база РФ
Производство строительных материалов, металлургия, угольное и даже ювелирное дело – это лишь небольшая часть потенциала Российской Федерации. На территории было найдено огромное количество месторождений, которые сейчас активно разрабатываются. Чтобы снизить затраты на транспортировку полезных ископаемых, заводы строятся максимально близко.
Горное производство и горные предприятия России:
| Полезное ископаемое | Крупнейшие предприятия по добыче ресурсов | Общее годовое производство |
| Железная руда | Соколовско-Сарбайский ГОК Михайловский ГОК Лебединский ГОК Качканарский ГОК Стойленский ГОК «Карельский окатыш» Высокогорский ГОК Коршуновский ГОК Ковдорский ГОК Оленегорский ГОК «КМА – руда» Бакальское РУ Богословское РУ | 160 млн. тонн |
| Медь | ПАО «Гайский ГОК», АО «Сибирь-полиметаллы», АО «Сафьяновская медь», АО «Учалинский ГОК», ЗАО «Урупский ГОК», ООО «Башкирская медь», ЗАО «Бурибаевский ГОК», Сибайский ГОК, | 24 млн. тонн |
| Золото | «Полюс», ОАО «Полиметалл», ОАО «Южуралзолото ГК», ГК «Петропавловск» ПАО «Высочайший». | 260 тонн |
| Уголь | ФГУП Арктикуголь ОАО Воркутауголь Мосбасуголь АО Донской антрацит АО ш/у Обуховская ООО УК Южуголь АО Челябинская УК АО УК Северный Кузбасс ОАО Кузбассразрезуголь | 156 млн. тонн |
| Сера | ООО Газпром Сера Томский НПЗ Хабаровский НПЗ Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез Московский НПЗ | 1 млн. тонн |
| Соль | ООО «Солевик» ООО «Алтай» ООО «Наримансольпром» МУП «Зензелинское» Новосибирский филиал ОАО «Тыретский Солерудник» ООО ПКК «Астрасоль». | 4 млн. тонн |
На территории страны ведется активная разработка месторождений горных полезных ископаемых. Но наряду с этим постоянно проводят геологические разведки, чтобы найти новые залежи сырья. По прогнозам геологов, минерально-сырьевая база РФ не изменится в худшую сторону до 2035 года, что дает время на поиски источников нового сырья или его альтернативы.
Черная металлургия
На территории страны было найдено огромное количество рудных полезных ископаемых. Залежи железа исчисляются несколькими миллиардами тонн, что очень выгодно с экономической точки зрения. Россия занимается не только добычей металлосодержащих минералов, но и их экспортом в другие страны. Она попала в лидерский список горнодобывающих предприятий по всему миру.
Здесь находится одно из самых крупных месторождений – Курская магнитная аномалия. На территории есть залежи магнитного железняка, который имеет в составе большое количество металла высокого качества. Размеры аномалии до 160 тыс. км². Михайловский горно-обогатительный комбинат обрабатывает 20% всего добытого сырья. Ежегодно там производится от 15 млн. тонн железа.
На базе Соколовского и Сарбайского месторождения магнетитовых руд был построен горно-обогатительный комбинат (ГОК) по переработке магнетита. Он был открыт на территории Казахстанской Республики в 1957 году. Даже сейчас там ведутся крупнейшие работы, и в ближайшее время количество полезных ископаемых не изменится.
Также ведущими горнодобывающими металлургическими компаниями можно считать АО «Юроку групп Сибирь», ООО «Ловозерский горно-обогатительный комбинат», ОАО «Высокогорский горно-обогатительный комбинат».
Цветная металлургия
Добычей тяжелых цветных металлов сейчас занимается 9 крупнейших предприятий, расположены они в пяти территориальных регионах страны:
- Алтай;
- Свердловск;
- Башкортостан;
- Карачаево-Черкесск;
- Оренбург.
Каждый год там «добывается и обрабатывается 24 млн. тонн меди. Страна занимает 5 место в мире, по производству ценного красного металла.
Золото
Самым крупным предприятием по добыче золота является АО «Полюс», находящееся в Красноярском крае. Ежегодно там производится до 75 тонн сырья. Сейчас в его арсенале находится 3 обогатительных фабрики, работающие круглосуточно.
На востоке РФ находится еще один крупнейший комбинат – «Полиметалл». Он занимается разработкой нескольких месторождений на территории:
- Карелии;
- Магадана;
- Свердловска;
- Хабаровском крае;
- Якутии.
Несмотря на активные работы по добыче руды, выработка на заводах по производству золота только увеличивается.
Уральский золотой потенциал страны разрабатывает «Южуралзолото». Это очень важный актив, на территории которого добывается 11,5 тонн золота ежегодно. Самое перспективное месторождение этого края – Светлинское, с запасами в 205 тонн. Похожий потенциал у компании «Петропавловск», которая работает на месторождении в Амурской области. Она занимает 5 место по количеству полезных ископаемых на территории.
В России есть и международные компании, например, ГК «Nordgold». В распоряжении этой организации 9 золотоносных рудников. На территории РФ горнорудных компаний только 5, также есть локации в Буркина-Фасо, Гвинее и Казахстане.
Алмазы
Алмазная промышленность в России очень хорошо развита. Одна из самых перспективных территорий – Якутия. Бриллианты, которые добывают на месторождениях, ценятся во всем мире, к тому же, их качество очень высокое. Здесь производятся камни как для ювелирных изделий, так и приспособления для обработки прочных металлов.
Предприятие АК «АЛРОСА» владеет двадцатью месторождениями, половина из которых является россыпными. Выработка ведется не только драгоценных камней, но и алмазной крошки, которая входит в состав абразивных материалов. Также производятся разнообразные суспензии, порошки, ведется работа в электрооптической области.
В ОАО «Нижне-Ленское» занимаются разработкой только россыпных месторождений в Якутии. Это большое скопление камней высокого качества. Здесь в огромном количестве производятся камни для ювелирных изделий. Это предприятие имеет очень много активов. Ведутся и горноразведывательные работы, для расширения производства и поиска новых прибыльных месторождений.
Московский ГК «Руиз» менее продуктивен, чем его предшественники. Все дело в небольшом количестве месторождений, которыми владеет эта компания. Спектр ее действий, разработка рудников с качественными камнями, которые подойдут для ювелирных изделий.
Уголь
Угольная промышленность страны достаточно сильно развита. Здесь, еще в советское время была изобретена гидравлическая установка по добыче угля с помощью воды под напором. Ее развитие достигло высот, поэтому РФ занимает 5 место по производству топливного полезного ископаемого в мире.
Сейчас первенство занимает угольное объединение СУЭК, в которое вошли:
- Черногорская угольная компания
- Красноярская угольная компания
- Угледобывающие предприятия Коми.
- Угольная корпорация Сахалина
- Изыхский и Восточно-Бейский угольные разрезы
Сейчас там вырабатывается более 110 миллионов тонн угля ежегодно, она обеспечивает большое количество сырья высокого качества. Предприятие имеет в арсенале несколько обогатительных комбинатов, где разрабатывается и перерабатывается полезное ископаемое. Ведется добыча как антрацитов, так и каменного угля.
После него по масштабам выработки нужно отметить ОАО «Русский уголь». 9 предприятий находятся в Красноярске, Амурской и Кемеровской области, респ. Хакасия. Количество добытого угля в год составляет примерно 10 миллионов тонн чистого сырья, которое экспортируется заграницу.
Сейчас эта горнодобывающая организация занимается активной модернизацией своего производства, чтобы не отставать от лидера и повысить выработку в несколько раз. 3,3 миллионов тонн вырабатывается на предприятиях «En+Group». Это молодая компания, по сравнению с ее предшественниками, что позволяет ей использовать новые возможности в отраслях горнодобывающей промышленности. В ее планах повысить выработку и оставить позади предыдущую компанию.
Горнохимическая промышленность
Горная добыча важна не только для экономической составляющей, но и для развития научных центров. Одной из таких основ является горно-химическая промышленность. Сюда можно отнести добычу каменной соли, фосфатов, йода, серных и борных руд,
В России насчитывается более 58 горнорудных компаний по добыче и производству соли. Это достаточно распространенный продукт, поэтому сейчас ее месторождений достаточно чтобы обеспечить страну этим ценным материалом. Самыми крупными российскими горнодобывающими компаниями являются:
- ООО «Солевик», ООО «Алтай»
- ООО «Наримансольпром»
- МУП «Зензелинское»
- Новосибирский филиал ОАО «Тыретский Солерудник»
- ООО ПКК «Астрасоль».
Большинство предприятий занимаются обеспечением потребности страны, но есть и экспортеры, продающие сырье странам партнерам.
Сера, также очень важное сырье, которое добывается в компании ООО «Газпром сера». Для разработки были выбраны месторождения Свердловской области, где ведется активная сыскная работа. Открытие новых залежей очень важно для горнодобывающей промышленности, ведь отсутствие этого материала может значительно повлиять на минерально-сырьевую базу страны.
Строительное сырье
Добычей и обогащением кварцевого песка занимается Янгелевский горно-обогатительный комбинат. Кварцевыми изделиями – AО «Полярный кварц». Компания производит кварцевый песок, муку и кварц для гидротермального синтеза. Заводы по производству минерального сырья разрабатывают месторождения на Игирминском месторождении, Мурзинские, Липовские, Шайтанские копи. Некоторые кварцевые жилы, которые находятся во власти этих предприятий являются и местом добычи горного хрусталя.
Заключение
Горнодобывающая промышленность России начала свое развитие за долго до появления письменности на земле. С того времени она постоянно развивалась. Самый плодотворный период был во времена СССР, когда велись исследования новых технологий, по улучшению производительности предприятий. Сейчас ее интенсивность немного упала, но ученые все еще ищут новые возможности добычи ценных материалов, чтобы не снизить выработки.
От нее зависит очень много горнодобывающих отраслей – металлургия, химическая, ювелирная, топливная. Первостепенной задачей промышленности является обеспечение нужд страны. Но благодаря большому количеству ресурсов, становится возможен экспорт за рубеж.
Добыча полезных ископаемых — угля, металлов, минералов, львиной доли строительного сырья, ведётся не только в шахтах или каменоломнях, а и в открытых горных выработках — карьерах или разрезах. Открытая добыча, самый древний способ получения ископаемых ресурсов, остаётся максимально востребованной и в наше время. Благодаря карьерам создаются мощнейшие машины и оборудование, внедряются новейшие технологии и методы добычи.
Что такое карьер?
Горные выработки, предназначенные для добычи полезных ископаемых открытым способом, с поверхности грунта и постепенным углублением по площади в процессе работы, называются карьерами. Таким образом извлекаются полезные ископаемые из рудных, нерудных, а также россыпных месторождений. В случаях, когда речь идёт об освоении россыпных и угольных пластов, карьеры называются разрезами. Структура карьера обычно имеет ступенчатую форму, при этом верхние слои состоят в основном из вскрышной породы, а на нижних осуществляется добыча.
Бингем-Каньон, штат Юта, США
Размеры карьеров по вертикали обычно определяются, исходя из рентабельности производственных процессов, растущих пропорционально глубине работ. Целесообразность увеличения глубины карьера теряется после достижения отметки в пределах от десятков до полутысячи метров, в зависимости от конкретных геологических и технических условий. Тем не менее, есть и рекордно глубокие разрезы — например, Бингем-Каньон (Юта, США) — более километра.
Немного истории горного дела
Открытые горные работы человек вёл ещё в глубокой древности. Появление первых примитивных горнопроходческих инструментов датируется 6-м тысячелетием до нашей эры. Таким способом извлекались полиметаллические руды с целью получения бронзы в 4-м тысячелетии до нашей эры в Северной Эфиопии, на Кавказе, Синайском полуострове и в Индии. Железо начали добывать в карьерах со 2-го тысячелетия до нашей эры в Южной Европе и ближневосточных странах.
Первые большие карьеры появились во время строительства пирамид в Древнем Египте, в античный период на открытой местности добывался мрамор. В средние века центрами открытой добычи цветных металлов являлись территории современных Испании, Италии и российского Урала. Разработка россыпных месторождений карьерным способом набрала популярность на Урале и в Сибири с 18-го века. Только с появлением полноценной карьерной техники и налаживания основных процессов производства — выемки, погрузки, транспортировки и образования отвалов — наметился значительный прогресс в отрасли.
Бакальский рудник, Челябинская область (Южный Урал), начало ХХ века
Уже в конце 19-го века на карьерах стали использоваться экскаваторы. Открытая разработка месторождения начала бурно развиваться в начале двадцатого века, особенно в США и Германии. Тем не менее, в России преобладал ручной труд (к примеру — использование в роли транспорта примитивных средств — тачек), работы были лишь частично механизированы. Первые крупные карьеры для добычи угля, цветных и чёрных металлов, были обустроены в СССР с 1928 по 1941 годы.
Электровоз IVКП1 с думпкаром ВС-50 на разгрузке, разрез «Коркинский», 1959 год
Во время Второй мировой войны объёмы добычи в советском государстве значительно выросли. В послевоенную эпоху началась механизация добычи, переход на унифицированную и более мощную технику. Совершенствовались и методики проведения взрывных работ. От средневекового пороха горняки в 20-х годах перешли к аммоналу, в 30-х — к динамону, в военное время использовался оксиликвит, после — игданит. В послевоенный период восстановления экономики расширились масштабы механизации процессов на карьерах, было унифицировано экскаваторное и транспортное оборудование.
Открытая разработка: эффективность и принципы
Благодаря открытой разработке месторождений удовлетворяется 65% от объёма мирового потребления сырья как рудного, так и нерудного происхождения, а также 35% топлива твёрдого типа. Около 90% бурых и 20–30% каменных углей также извлекаются в разрезах, 75% железных руд и порядка 80% руд цветных металлов, 90% других ископаемых и строительных материалов добываются в карьерах. В России до 93% руд как чёрных, так и цветных металлов, 66% угля и практически 100% строительных материалов получают в карьерах. Наиболее широко распространена карьерная добыча в таких странах, как США, Китай, Австралия, Канада, ряд государств Европы.
Высокая степень популярности открытой добычи заключается прежде всего в её экономической эффективности. В сравнении с шахтным способом добычи, извлечение полезных ископаемых в карьерах в три раза дешевле для угольных и в два раза — для рудных месторождений. Разработка месторождений карьерным способом не требует обустройства шахт или прокладывания тоннелей. При этом производительность труда в карьерах выше в два–три раза, а объём потерь полезных ископаемых в пять раз меньше.
Добыча угля открытым способом в Хантер-Вэлли, Австралия
С задействованием мощного оборудования, как горного, так и транспортного, при высокой степени автоматизации и применения современных информационных технологий возможно рентабельное освоение залежей с низким содержанием металлов в руде. Нормальное соотношение объёма извлекаемой руды (вскрыши) к одному кубометру полезных ископаемых составляет от 4 до 25 кубометров. При превышении последнего значения, называемого коэффициентом вскрыши, карьер становится нерентабельным.
Существуют разные виды открытой разработки месторождений в зависимости от ряда её параметров и применяемых технологий. Тем не менее, разным типам освоения залежей в карьерах присуща идентичная общая схема работ. Слои пустых пород разделяются на уступы, которые снимаются сверху вниз, при этом верхние слои опережают нижние. Выработанное пространство увеличивается по мере перемещения рабочих уступов. В целом технологические процессы предусматривают отделение горных пород от полезных ископаемых, погрузку и вывоз горной массы, размещение пустой породы в отвалах. Давайте рассмотрим этапы открытой разработки месторождении более подробно.
Пронедра писали ранее, что освоению месторождения всегда предшествует геологоразведка. В этом плане карьерная добыча — не исключение. Уже после утверждения и запуска проекта проводятся подготовительные работы. Они включают первичную подготовку поверхности, в том числе рубку и корчевание леса, обводнение или осушение местности, строительство складских, административных и производственных объектов, коммуникаций, водопроводных и канализационных сетей. Трудоёмкость процесса повышается, если местность является сложной в топографическом аспекте, или же освоение участка производится в условиях сурового климата, высокой степени обводнённости.
После подготовки осуществляются горно-капитальные работы и вскрытие месторождения. На данном этапе обустраиваются структурные компоненты карьера — внутренние и внешние траншеи, монтируется горное, технологическое и транспортное оборудование. Вскрышные работы — отделение породы, мешающей извлечь полезные ископаемые, путём механического рыхления или с применением взрывчатки. Особенностью работы с вскрышными породами является постоянное перемещение забоев и пунктов разгрузки на отвалах. Добычные работы, как это понятно из их названия, включают выемку полезных ископаемых, их транспортировку и отгрузку на склады или на обогатительные комбинаты.
Взврывные работы в угольном разрезе
В связи с вышесказанным, становится очевидно, что разработка карьера связана с перемещением большого количества грунтов и пород, нарушением естественного ландшафта и вмешательством в естественный баланс местной экосистемы. По мнению экспертов в области экологии, карьер несёт лишь негативные последствия для окружающей среды, поскольку при его обустройстве повреждается почвенный покров и уничтожаются лесные массивы, изменяется картина движения подземных вод. Непосредственно работа техники в карьере приводит к выбросу большого количества пыли, оседающей в лесах поблизости.
В связи с тяжёлыми последствиями разработки карьеров для живой природы после окончания эксплуатации месторождений на отвалы пустой породы в обязательном порядке наносится почвенный слой, а выработанное пространство облагораживается. Карьеры, отработавшие свой срок, затапливаются или рекультивируются. Если же карьер просто брошен, то он постепенно осыпается и покрывается растительностью. Во многих странах мира владельцы горнодобывающих предприятий обязаны восстановить состояние почвы и высадить растения на месте старого карьера.
Рекультивация угольного разреза
Технологии добычи
Добыча полезных ископаемых открытым способом ведётся с применением разных подходов и технологий. В связи с этим классификация добычных работ осуществляется в зависимости от основных факторов, которые влияют на выбор того или иного производственного процесса.
В зависимости от положения и формы залежей относительно поверхности земли различают такие методы разработки месторождений, как:
- поверхностный, предусматривающий полное освоение участка и обработку максимального объёма как полезных ископаемых, так и вскрышных пород. При этом последние размещаются в отработанном пространстве карьера;
- глубинный, при котором вскрышные породы извлекаются в нисходящем порядке слоями;
- нагорный — вскрышные породы и полезные ископаемые перемещаются сверху вниз, до более глубинных отметок;
- нагорно-глубинный метод применяется как вариант нагорного при достаточно сложном рельефе;
- метод подводной добычи — при расположении залежи и её кровли под водой.
По критерию положения рабочей зоны, а также перемещения фронта работ:
- сплошной метод — руда добывается в залежах горизонтального или полого-падающего типа, при этом пустая порода размещается как в выработанном пространстве, так и за пределами карьера;
- углубочный метод: освоение крутых и наклонных залежей с размещением вскрыши во внешних отвалах;
- смешанный, включающий в разной степени углубочный и сплошной методы, используется при добыче полезных ископаемых в сложных горных, геологических и топографических условиях.
Соответственно применяемым видам горного и транспортного оборудования:
- цикличная технология — процессы выемки и транспортировки руды проходят с паузами, что связано с особенностями применения конкретной техники;
- циклично-поточная технология — применяются механизмы непрерывного и цикличного действия. При этом выемка породы осуществляется машинами цикличного принципа работы — одноковшовыми экскаваторами, а также погрузчиками, а транспортировка — непрерывно работающими устройствами, в том числе конвейерами и автоматическими сортировочными установками;
- поточная технология предполагает использование по большей части горных и транспортных машин с непрерывным принципом действия, к примеру, гидромеханических устройств, ленточных конвейеров, многоковшовых экскаваторов. Если для цикличной и циклично-поточно технологий характерно автоматизированное управление отдельными процессами, то для поточной задействуются автоматизированные системы управления.
Карьерные машины
Любой современный карьер представляет собой предприятие с высокой степенью механизации. На месторождениях работают высокопроизводительные машины, предназначенные для выемки, дробления, перевозки и складирования породы и полезных ископаемых. Данные процессы производятся как разными горными машинами, так и комплексными агрегатами, которые выполняют сразу несколько функций.
Выбор конкретных машин зависит от целого ряда условий, в том числе от степени крепости пород, формы пластов полезных ископаемых, геологических условий, рельефа и даже климата. Кроме того, выбор техники обусловливается системой разработки месторождения и режимом проведения горных работ. Не в последнюю очередь свою роль играют капитальные затраты, прибыль и производительность труда.
С целью повышения эффективности освоения месторождений в карьерах внедряется комплексная механизация, условием которой является неразрывность коммуникаций — от точки забоя до пунктов разгрузки руды. Кроме того, машины, задействованные на бурении, выемке и погрузке, отвалах и вспомогательных задачах, при этом должны соответствовать друг другу по показателям производительности и мощности.
Бурение пластов угля перед рыхлением
Рассмотрим применение некоторых машин, на современном этапе развития отрасли. Так, для бурения взрывных скважин используются буровые станки массой до 130 тонн. Основные типы взрывчатки — это аммиачно-селитренные бестротиловые гранулиты и граммониты, а также водонаполненные компоненты для скважин с обводнением. Разрыхление осуществляется рыхлителями с мощностью до 735 кВт. К вскрышным работам привлекаются драглайны и механизированные лопаты с вместимостью ковша порядка полутора сотен кубометров.
Экскаватор-мехлопата
Примечательно, что выбор конкретной техники обусловлен в том числе и национальными традициями отрасли. Если в США операторы угольных разрезов отдают предпочтение большим экскаваторам, то для германской школы характерно использование транспортно-отвальных комплексов. В большинстве случаев в качестве техники для выемки и погрузки породы во всём мире используются экскаваторы, прямые мехлопаты и погрузчики шарнирно-сочленённого типа.
Экскаватор драглайн
Особенностью поточной технологии открытой разработки месторождений является повсеместное использование роторных экскаваторов и самоходных дробилок. Масса последних может достигать 600 тонн. Применение дробильных агрегатов, как мобильных, так и стационарных, размещаемых в разгрузочно-приёмных пунктах, позволяет операторам шире использовать конвейерные системы. Основной же транспортной единицей в карьерах по-прежнему являются самосвалы. Преобладающее количество таких машин имеет грузоподъёмность до 155 тонн, в меньшей степени в открытой разработке месторождений участвуют гиганты (200–300 тонн). Кроме того, активно применяются железнодорожные 360-тонные агрегаты, думпкары с грузоподъёмностью порядка 180 тонн.
Карьерный самосвал БелАЗ
Напомним, среди карьерных машин есть настоящие колоссы, мировые рекордсмены по габаритам и мощности среди экскаваторов, погрузчиков и самосвалов. Понятно, что задействование большого количества дорогих и мощных машин, колоссальные объёмы работ предопределяют не только то, что карьерная добыча предельно эффективна, но и то, что она является достаточно затратным процессом.
Роторный комплекс SRs(K)-4000
К примеру, для карьеров глубиной до ста метров с крепкими породами треть себестоимости кубометра вскрыши занимают взрывные и бурильные работы, около 15% — экскавация, ещё 40% — транспортировка. По мере углубления карьера транспортные расходы могут вырасти до 70%. Кроме того, 15% себестоимости — это строительство карьера. Непосредственно при его обустройстве 40% расходов приходятся на горные работы, ещё 30% — на закупку оборудования. В настоящее время срок окупаемости карьеров составляет минимум семь лет. В то же время, большие расходы и трудоёмкость производственного процесса не являются препятствиями для инвесторов, свидетельством чего служат колоссальные объёмы добычи и масштабы освоения месторождений открытым способом во всём мире.
Источник: пронедра.ру