Комплекс отраслей по добыче и первичной обработке полезных ископаемых

Добывающая промышленность – это комплекс отраслей по добыче и первичной переработке полезных ископаемых. Основные группы: топливная, рудодобывающая, промышленность нерудных полезных ископаемых, горно-химическая.

Топливная – совокупность отраслей промышленности, занятых добычей и переработкой различных видов топлива (угольная, нефтяная, газовая, сланцевая и торфяная).

Рудодобывающая – добывающая руды черных, цветных металлов, редких и рассеянных элементов.

Промышленность нерудных полезных ископаемых добывает строительные материалы, а также огнеупоры, абразивы, технические и драгоценные камни.

Горно-химическая промышленность добывает, обогащает и осуществляет первичную обработку апатитонефелиновых и фосфоритных руд, природных каменных солей, руд, содержащих серу, бор, мышьяк, барий, барит, а также получает йод и бром.

Запасы месторождений полезных ископаемых в зависимости от степени разведанности месторождения и изученности качества ископаемого и горнотехнических условий разработки подразделяют на четыре категории A, B, C1 и C2. Каждой категории соответствует определенная степень изученности.

Категорией А классифицируются запасы, разведенные и изученные детально, при этом обеспечивается полное выявление условий залегания, формы и строения тел полезного ископаемого; полное выявление природных типов и промышленных сортов минерального сырья, их соотношения и пространственного положения; полное выяснение качества, технологических свойств полезного ископаемого и природных факторов, определяющих условия ведения горно-экслуатационных работ.

Контур запасов по категории А полезных ископаемых устанавливается скважинами или горными выработками. Для запасов, утвержденных по категории А, возможно составление и утверждение технического проекта.

Категорией В классифицируются запасы менее детально изученные. При этом определяются основные особенности условий залегания, формы и строения тел полезного ископаемого без точного отображения их пространственного положения.

Контур запасов по категории В устанавливается по данным разведочных выработок.

Категорией С1классифицируются запасы полезного ископаемого, изученные в общих чертах. Контур запасов по категории C1 определяется на основании разведочных выработок, а также по геологическим и геофизическим данным.

Категорией С2классифицируются запасы, предварительно оцененные на основании геологических и географических данных, подтвержденных вскрытием полезного ископаемого в отдельных точках, либо по аналогии с разведанным участком.

Существует международная классификация полезных ископаемых. В ней выделены три категории ресурсов:

R-1 – ресурсы детально изученных месторождений, для которых установлены условия залегания, морфология и качество полезных ископаемых отдельных тел;

R-2 – ресурсы оценены в общем, геологические параметры измерены в некоторых точках, являются резервом для прироста ресурсов R-1;

R-3 – ресурсы невыявленных типов, оцененные на основе геологической экстраполяции, геофизических и геохимических данных или с помощью поисковых методов, которые используются для выбора направления поисковых работ и оценки перспектив отдельных районов.

Категории R-1 и R-2 подразделяются по степени рентабельности на две группы:

Е – ресурсы, эксплуатация которых при существующих в отдельной стране или регионе социально-экономических условиях и на базе существующих технологий возможна и рентабельна;

S – ресурсы, разработка которых нецелесообразна с точки зрения экономического интереса или из-за отсутствия промышленной технологии добычи полезных ископаемых. В зависимости от изменений в экономике и технологии добычи и переработки ресурсов категории R-1-S и R-2-S могут переходить в категории R-1-Е и R-2-Е.

В добывающей промышленности объектами основного производства считаются предприятия по добыче (шахты, разрезы, карьеры), фабрики по обогащению, а также отвалы и хвостохранилища, где складируются и консервируются некондиционные руды и отходы всего промышленного комплекса.

Технологические процессы добывающей промышленности можно разделить на 3 группы:

– перемещение вещества в пределах литосферы,

– уменьшение концентрации элемента в литосфере,

– изменение состава при обогащении.

Работы, которые проводят при выемке полезного ископаемого или породы, называются горными. В результате их ведения в толще земли образуются пустоты – горные выработки. Они разнообразны по форме, размерам, назначению, положению в пространстве. Различают выработки открытые, расположенные на земной поверхности и имеющие незамкнутый контур поперечного сечения и подземные – с замкнутым контуром поперечного сечения, расположенные на некоторой глубине от поверхности.

На территории Украины разведано 7,5тыс.месторождений полезных ископаемых, из которых 4,5тыс.эксплуатируются. Объем добычи горной массы составляет 2,7млрд.т/год, из которых 1,9 млрд.т являются вскрышными породами и отходами переработки.

В бывшем СССР прирост национального дохода на 2/3 обеспечивался использованием дополнительных ресурсов и примерно на 1/2 – повышением эффективности использования ресурсов. Такое соотношение экстенсивных и интенсивных факторов производства сложилось исторически. Экстенсивное развитие производства привело к вовлечению в хозяйственный оборот значительных объемов природных ресурсов. В связи с исчерпанием экстенсивных факторов развития и удорожанием сырья положение изменилось. Если в 70-х годах на каждый рубль прироста добываемого сырья приходилось 2,4 руб. капитальных вложений, то в 80-х годах – более 7 руб.

В развитии минерально-сырьевого комплекса определились следующие закономерности:

– ухудшается горно-геологические и горно-технические условия разработки месторождений из-за снижения содержания полезных компонентов,

– расширяются масштабы освоения новых месторождений в труднодоступных районах, имеющих сложные условия разработки,

– горные разработки углубились до 1500-2000м для подземной и 1000м для открытой добычи,

– увеличиваются проявления горного давления (результат действия гравитационных, тектонических сил и изменения температуры верхних слоев земной коры), внезапных выбросов горной массы и газов не только на угольных, но и на рудных месторождений,

– недостаточна полнота извлечения, низка комплексность освоения и использования минерально-сырьевых ресурсов, интенсивно увеличиваются отходы горного производства. Сейчас утилизируется всего 8-10% из них. В горнодобывающих районах страны фактически сформировался новый тип минеральных образований из отходов горного производства – техногенные месторождения, масштабы которых постоянно возрастают.

Гидродинамические нарушения:

– зарегулирование, как форма нарушения проявляется в виде водохранилищ и водоканалов. Вызвано необходимостью осушения поверхности над месторождением,

– заболачивание наблюдается вокруг отвалов с площадью более 200 га,

– затопление характерно для случаев, когда производство имеет избыток воды и полностью ее в водообороте не использует. Воды сбрасываются на землю, в водотоки и водоемы, происходит затопление дополнительных площадей земли. В другом месте в связи с этим может возникнуть

– истощение,

– осушение – происходит из-за дренажа грунтовых подземных вод выработками и скважинами. Возле каждого карьера депрессионная воронка грунтовых вод достигает диаметра 35-50км,

– заводнение возникает при захоронении жидких отходов производства.

Подземные горные работы.

Шахта – самостоятельная производственно-хозяйственная единица горного предприятия, которая ведет разработку месторождения или его участка подземным способом.

Рудник – совокупность шахт поверхностных цехов, объединенных одним административным, техническим и хозяйственным руководством.

Применяемые системы подземных разработок: камерно-столбовая, разработка длинными столбами по протяженности и система разработки с магазинированием.

Камерно-столбовую систему применяют при разработке горизонтальных или слабо наклонных месторождений с устойчивыми рудами и вмещающими породами. Для нее характерно чередование параллельных выемочных камер и постоянно поддерживающих целиков, в которых остается более 15-20% запасов от их общей величины. Отбитую взрывами руду грузят экскаватором в самосвалы, которые доставляют ее до рудоспусков. Высота выработки зависит от мощности пласта и может достигать 12 м.

Система разработки длинными столбами по простиранию относится к системам с обрушением вмещающих пород. За выемкой руды выработанное пространство заполняется обрушаемыми вмещающими породами. Необрушенной остается только часть выработанного пространства возле забоя, поддерживаемая крепью. Так разрабатываются пологие пластообразные горизонтальные залежи мощностью 2-3,5 м.

Система разработки с магазинированием характеризуется заполнением выработанного пространства отбитой рудой. При отбойке объем руды увеличивается на 30-40%, по мере отбойки ее приходится частично выпускать. Замагазинированная руда – материал рабочей площадки. Такую систему применяют при разработке крутых месторождений мощностью 0,5-5,0м с устойчивой рудой и вмещающими породами. Минимальный угол падения рудного тела для такой системы – 55о.

Проходка горных выработок приводит к необходимости складировать пустые породы в отвалы. Проходка вертикальных стволов предполагает возведение их в форме терриконов, а при проходке штолен и наклонных стволов породы чаще всего складируют в плоские отвалы.

При подземной отработке источниками воздействий на окружающую среду служит проходка горных выработок, транспортировка полезного ископаемого и пустой породы, очистные работы. При этом возможны сдвиги массивов горных пород (плавные без разрыва сплошности или интенсивные с разрывом сплошности). На поверхности при этом образуются проседания вплоть до горизонтов. Практически все виды сдвигов горных пород разрушают наземные объекты и подземные коммуникации. Сдвиги пород могут сопровождаться самовозгоранием полезных ископаемых. Пожары затрагивают большие массивы пород, затрудняют эксплуатацию месторождений, усугубляют процессы обрушения. В зону сдвигов вовлекаются водоносные горизонты, водные ресурсы района горных работ истощаются. Если затрагиваются грунтовые воды, то они превращаются в сточные, требуя очистки перед сбросом. Может происходить осушение водоносных горизонтов. Кроме этого по образующимся трещинам возможно просачивание рудничных газов как в выработки, так и на поверхность.

При шахтной добыче основными загрязнителями являются газопылевые выбросы из подземных горных выработок – рудничный газ (смесь атмосферного воздуха с различными газообразными и пылевыми примесями, выделяющимися из пород или шахтных вод). Из подземных горных выработок в атмосферу ежегодно поступает более 200тыс.т пыли. При аварийных выбросах концентрация газопылевых примесей в рудничном газе многократно возрастает.

Некоторое количество метана при дегазации пластов поднимается по трещинам к земной поверхности, непосредственно загрязняя атмосферный воздух. Ежегодно в Донбассе (364 шахты) выбрасывается в атмосферу 3870 мтн.м3 метана и 1200 млн.м3 углекислого газа.