Этапы создания и эксплуатации карьеров

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Типы карьеров

1.1 Гранитные карьеры

1.2 Карьеры по добыче железной руды

1.3 Песочные карьеры

1.4 Карьеры по добыче известняка

2. Этапы создания карьеров

3. Эксплуатация карьеров

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Карьер представляет собой систему уступов (обычно верхние - породные или вскрышные, нижние - добычные, редко породные), продвигание которых обеспечивает выемку горной массы в контурах карьерного поля. В процессе эксплуатации происходит перемещение рабочих уступов, вследствие чего увеличивается выработанное пространство. Посредством вскрышных работ покрывающие породы перемещаются в отвалы, иногда размещаемые в выработанном пространстве, добычные работы обеспечивают выемку и перемещение полезных ископаемых на промышленную площадку для первичной переработки или для отгрузки потребителю.

Современный карьер - высокомеханизированное предприятие, оснащённое производительными машинами и механизмами для подготовки горных пород к выемке, отделения их от массива, погрузки и перемещения (средствами карьерного транспорта) полезных ископаемых к месту дальнейшего их использования или складирования, а вскрышных пород - к отвалам. На карьерах применяют взрывную и безвзрывную (в т. ч. с использованием карьерных комбайнов) технологии добычи. При взрывной технологии для бурения вертикальных и наклонных скважин диаметром 100-320 мм (расширяемых на железорудных карьерах огневым способом до 400-500 мм) и глубиной 5-20 м и более применяют тяжёлые и лёгкие станки шарошечного, ударно-вращательного и шнекового бурения. Для взрывания используют преимущественно бестротиловые взрывчатые вещества, которые изготовляют в непосредственной близости от карьеров; в трудновзрываемых обводнённых породах применяют гранулированные тротилсодержащие взрывчатые вещества заводского изготовления. Механическое рыхление породы производят тракторными рыхлителями мощностью до 600 кВт и более. Основным выемочно-погрузочным оборудованием на карьерах являются карьерные экскаваторы: прямые механические лопаты с канатным приводом (вместимость ковша 2-30 м³), вскрышные механич. лопаты (ковш до 135 м³), гидравлические экскаваторы (ковш 3-38 м³), драглайны (ковш 6-168 м³), многоковшовые и роторные экскаваторы, а также одноковшовые карьерные погрузчики (вместимость ковша 4-25 м³). Наибольший объём перевозок на карьерах осуществляется тяжёлыми автосамосвалами (грузоподъёмность 75-320 т) и железнодорожными тяговыми агрегатами с думпкарами (грузоподъёмность до 180 т). Для определения предельной глубины, конечных контуров, производительности и др. параметров карьеров используют компьютерные технологии и средства автоматизации управления (например, в РФ применяют систему «Карьер»).

1. Виды карьеров

Карьеры бывают нескольких видов:

1.1 Гранитные карьеры (делятся на 2 вида)

1.1.1 Блочные карьеры - это карьеры где гранит выпиливают блоками по 1 - 3 м³. Продают этот гранит также блоками. Затем эти блоки распиливают на плиты, которые используются для изготовления памятников, плитки для облицовки фасадов, плитки для тротуаров. Делают столешницы, подоконники, ступени, бордюры. Остатки плиты называют брекчия - это более дешевый материал из неё выкладывают полы в виде мозаики.

1.1.2 Щебневые карьеры - это карьеры на которых ведут буро-взрывные работы для добычи гранита. Сначала бурят скважины. Заряжают взрывчаткой и взрывают. Куски гранитной породы грузят в большегрузные самосвалы (БЕЛАЗ, Катерпиллер, Комацу) и везут на дробильный завод. На заводе порода засыпается в бункер дробилки и дробится на разные фракции (5-10, 5-20, 20-40, 40-70).

1.2 Карьеры по добыче железной руды

Добыча происходит буро-взрывным способом. Горную породу везут на фабрику, перерабатывают отделяя руду и изготавливают из неё окатыши. А из отходов породы делают щебень. Щебень кварцитный получают из отходов сухого магнитного обогащения железистых кварцитов.

1.3 Песочные карьеры

3.1 Добыча при помощи земснаряда - песок намывает земснаряд путем углубления дна реки или озера. Песок намывается на кучу и затем экскаватором грузится в машины или вагоны.

3.2 Овражный карьер - разрабатывается экскаватором. сначала снимают верхний слой грунта (земля, трава). Под верхним слоем идёт песок желтого цвета.

1.4 Известняковые карьеры

Карьер разрабатывается открытым способом. Сначала с помощью бульдозера или погрузчика вскрышные работы. Второй этап буровзрывные работы. Третий этап транспортировка на фабрику. Четвертый этап переработка (дробление больших кусков породы), в результате получаем щебень фракций: 5-20, 40-80, 80-120 и отсев 0-5 мм. применяется в металлургии, производстве извести, сахарной промышленности, строительстве, строительных материалах

2. Этапы горных работ

В процессе разработки месторождения открытым способом различают следующие этапы: подготовка поверхности, осушения месторождения и ограждение его от воды, горно-капитальные работы в период строительства карьера проведение подготовительных выработок, вскрышные и добычные работы рекультивация нарушенных земельных площадей и поверхности отвалов. Подготовка поверхности месторождения заключается в вырубке леса и корчевке пней отводе рек и ручьев за пределы карьерного поля, осушения озер и болот, сносе здания и сооружений переносе дорого и удаление других естественных и искусственных препятствий, затрудняющих или не допускающих ведение открытых горных работ. В этот же период снижают плодородный слой земли с первоочередных участков разработки, строят дороги ЛЭП и другие коммуникации, жилые, производственные здания и сооружения, очистные сооружения, а также проводят ряд мероприятий по охране окружающей среды. Горно-капитальные в период строительства карьера включают проведение капитальных и разрезных траншей для вскрытия месторождения, а также удаление некоторого объема вскрышных пород для создания вскрытых запасов полезного ископаемого перед сдачей карьера в эксплуатацию. При крутом падении пласта последовательность выполнения горно-капитальных и горно-подготовительных работ аналогична. Однако часто для перехода горных работ на нижний горизонт необходим разнос не одного, а обоих бортов разрезной траншеи. Кроме того, при горизонтальных пластах горно-подготовительные работы заканчиваются в период строительства, а при крутых они необходимы в течении всего периода эксплуатации. Проведение подготовительных выработок в период эксплуатации карьера необходимо при его углублении, т.е. при переходе горных работ на новые горизонты в случае разработки крутых и наклонных залежей. При небольшой глубине залегания месторождения вскрывают общими наклонными траншеями, расположенными за контурами карьера. Глубокие карьеры чаще всего вскрывают внутренними траншеями (съездами), расположенные внутри карьера на его бортах. Съезды бывают спиральными, петлевыми, тупиковыми. При гористом рельефе для вскрытия карьера используют иногда подземные выработки-рудоспуски и штольни. Вскрышные работы заключаются в удаление пустых пород, вмещающих полезное ископаемое, в результате чего обеспечивается доступ к нему. Добычные работы представляют собой собственное извлечение полезного ископаемого и являются последним этапом разработки месторождения открытым способом. Подготовка поверхности, работы по осушению, горно-капитальные, подготовительные и вскрышные работы начинают последовательно, а затем вдут параллельно, но со взаимным опережением в пространстве: подготовка поверхности и осушение месторождения опережают вскрышные работы, которые предшествуют добычным работам. По организационно-экономическим признакам время, в течение которого разрабатывается месторождение, делиться на периоды: строительство карьера - от начала горных работ до ввода карьера в эксплуатацию; освоения - от начала эксплуатации до достижения проектной производственной мощности: нормальной эксплуатации: затухания или доработки. Все горные работы строительного периода называются капитальными. Они финансируются соответственно утвержденной сметой капитальных затрат являющейся частью проекта данного предприятия. Разработка месторождения открытым способом должна не только обеспечить добычу определенного объема полезного ископаемого заданного качества в установленные сроки, но при этом должен быть достичь максимальный экономический эффект, который заключается в получении максимальной прибыли народным хозяйством. Степень экономической эффективности открытых горных работ характеризуется величиной технико-экономических показателей, основным из которых относится: прибыль, рентабельность, коэффициент вскрыши, себестоимость полезного ископаемого, капитальные удельные затраты, производительность труда, производительность основного горнотранспортного оборудования, ценность товарной продукции. Под прибылью в общем случае понимается разница между реализуемой ценностью товарной продукции и затраты на ее производство. Рентабельность-это отношение прибыли, полученной предприятием в течение года, к общей величине средств (основных и оборотных фондов), находящего в распоряжение данного предприятия. Рентабельность большинства нормально действующих горных предприятий находятся в пределах 5-20%. Коэффициент вскрыши - отношение количества пустых пород, удаляемых при разработке, к количеству добываемого при этом полезного ископаемого. Различают граничный, средний, контурный, текущий, первоначальный, слоевой, эксплуатационный и другие коэффициенты вскрыши. Граничный или экономически предельно допустимый, коэффициент вскрыши составляет 5-10, иногда достигает 14-16 м/ м., Где, Сг- граничная (подземная) себестоимость 1м3 добычи полезного ископаемого, сум /м3. Сд- себестоимость добычи 1м3 полезного ископаемого без учета вскрыши, сум /м3. Св- себестоимость вскрыши 1м3, сум /м3. Себестоимость - это затраты, приходящиеся на 1 м3 или 1 т добытого полезного ископаемого (товарной продукции) и складывающие из затрат собственно на добычу и вскрышу (сум / м3 (т)). Контурный коэффициент вскрыши (рис1б)- отношение объема вскрышных пород (V), прирезаемых к карьеру при увеличении его глубины в процессе проектирования на один уступ к объему полезного ископаемого (Р) в этом контуре. карьер открытый месторождение Рис.1 схемы к определению коэффициентов вскрыши. где, А- средний, Б- контурный, в- текущий, г- первоначальный, д- слоевой, е- эксплуатационный Текущий коэффициент вскрыши (рис1в)- отношение объема вскрышных пород (V), фактически перемещаемых из массива в отвалы за определенный период времени, к фактически добываемому за этот период времени полезному ископаемому (Р). Первоначальный коэффициент вскрыши (рис1г)- отношение объема вскрыши (V), вынимаемой в период строительства карьера, к общему объему полезного ископаемого (Р) в контурах карьера. Слоевой коэффициент вскрыши (рис1д)- отношение объема вскрыши (V) в границах горизонтального слоя к объему полезного ископаемого (Р) в этом же слое. Эксплуатационный коэффициент вскрыши (рис1е)- отношение объема вскрышных пород (V) к объему полезного ископаемого (Р) за период эксплуатационных работ в карьере. Плановый коэффициент вскрыши (или стоимостной)- отношение плановых объемов вскрыши к плановому объему добычи полезного ископаемого для расчета плановой себестоимости полезного ископаемого. Экономические показатели открытых работ зависят от величины капитальных затрат на строительство карьера, величины эксплуатационных (текущих) затрат, необходимых для нормальной эксплуатации карьера (для выполнения добычных и вскрышных работ), и величины доходов поступающих в результате реализации добываемого полезного ископаемого. Все эксплуатационные затраты разделяются соответственно по операциям технологического процесса: на бурение, взрывание, экскавацию, транспортирование, отвалообразование и т.д. Затраты на каждый процесс разделяются в свою очередь на следующие элементы: заработанную плату, оплату электроэнергии, материалов ремонта, отчисления на амортизацию, плату за оборудование и.т.д. Капитальные затраты на строительство карьеров небольшой мощности в простых условиях эксплуатации составляют несколько десятков или сотен тысяч рублей, а на строительство крупных горно-обогатительных комбинатов - десятки и сотни миллионов рублей. Капитальные затраты требуют не только в период строительства, но и период эксплуатации для увеличения производственной мощности предприятия, совершенствования техники и технологии. В период строительства капитальные вложения направляются на подготовку участка его осушения, сооружения коммуникаций, производство горно-капитальных работ, приобретение и монтаж оборудования, строительство промышленных зданий и сооружений, жилья (культурно-бытовых объектов) и пр. Затраты на горно-капитальные работы составляют от 5 до 30%, а на оборудование до 40-50% общих затрат на промышленное строительство. Для экономической оценки удобной формой измерения являются капитальные удельные затраты, т.е. отношение капитальных затрат к производственной мощности предприятия. Пользуясь величиной капитальных удельных затрат, можно приближенно определить капитальные затраты на строительство карьера (млн. руб.): где - производственная мощность карьера, млн. т/год; - капитальные удельные затраты, исчисляемые в рублях на 1 т производственной мощности. Важным показателем является срок окупаемости капитальных затрат, который как правило, не должен превышать 70-10 лет. Производительность труда зависит от уровня механизации открытых горных работ. Большое значение имеет не только уровень производительности труда, но также и темпы её роста. Благодаря постоянному совершенствованию средств механизации и улучшение организации труда, достигается значительное повышение производительности труда открытых работах. Производительность горнотранспортного оборудования зависит от его мощности и системы использования. Эти показатели, как производительность труда, систематически улучшаются в результате технического прогресса. Основные условия безопасности на карьерах. Открытый способ разработки обеспечивает более безопасные, чем подземный, условия труда. Однако и при открытом способе разработки необходимо соблюдать требования безопасности и правила технической эксплуатации. Система технических средств и приемов работы, обеспечивающих безопасность труда на том или ином производстве, называется техникой безопасности. Главной задачей техники безопасности является предупреждение несчастных случаев и заболеваний. Для этого необходимо изучать факторы, создающие опасные условия работы, изыскать организационно-технические меры, при помощи которых эти условия будут устранены. К техническому руководству горными работами допускаются лица, имеющие высшее или среднее горное образование в течение каждых трех лет специальная комиссия подвергает проверке их знаний в области правил безопасности и технической эксплуатации. Рабочие поступающей на карьеры, а также студенты практиканты допускаются к работе только после предварительного обучения (инструктажа) по технике безопасности и сдаче экзаменов. При инструктаже рабочие должны быть ознакомлены с расположением предприятия, безопасными маршрутами движения людей, принятым распорядком работ, на транспорте и.т.д. К основным средствам техники безопасности при открытой разработке относится: установление опасной зоны, как при разработке отдельных машин, агрегатов, так и при отдельных процессах работ (например, опасной зоны действия экскаватора, опасной зоны при взрывных работах и.т.д.; установка предупредительных знаков и надписей, которые указывают границы опасной зоны и напоминают о необходимости выполнения правил безопасности; сигнализация, предупреждающая о возникновении опасности (например, сигнал экскаватора о начале его работы, сигналы транспортных средств, сигналы о начале взрывных работ и.т.д.) Кроме того, к средствам техники безопасности относится различные ограждения, предохранительные устройства, индивидуальные средства защиты и другие.

3. Эксплуатация карьеров

карьер добыча месторождение гранитный

Характерной чертой развития открытого способа разработки рудных месторождении является ввод в эксплуатацию крупных карьеров со сроком эксплуатации 30 - 50 лет и более. При этом особенности технологии горного производства обусловливают необходимость опережающего выполнения большого объема вскрышных работ. В первой половине эксплуатации таких месторождений, как и в годы развития горного предприятия, в себестоимости руды отражается только часть затрат на горно-подготовительные работы. Другая их часть накапливается на счете Расходы будущих периодов. Считается, что в последующие годы на себестоимость руды будут относиться как расходы по вскрыше пород в отчетном месяце, так и суммы, числящиеся в расходах будущих периодов. Но в связи с длительными сроками существования карьеров, недостаточной достоверностью данных о запасах руды и объемах вскрышных пород, погашением стоимости горно-подготовительных работ по заниженной оценке 1 м3 на балансах горных предприятий накапливаются крупные суммы расходов будущих периодов. --

Повторный обжиг во вращающихся печах или печах кипящего слоя значительного количества карбонатного шлама, пока являющегося отходом производства, позволит удлинить сроки эксплуатации карьеров карбонатного сырья и строить установки для производства химической каустической соды, не связанные территориально с сырьевой базой. --

Расчеты по выбору системы тока на стадии проекта могут выполняться на расчетный срок, а при наличии исходных данных за ряд лет такие расчеты рекомендуется выполнять по годам за 8 - 10 лет (период оптимизации) эксплуатации карьера. --

При существующих способах добычи, дробления и сортировки карбонатного сырья количество отходов в карьерах (мелких фракций) составляет 40 - 45 % от общего количества добытой горной породы. Использование этих отходов имеет большое народнохозяйственное значение, так как увеличивается срок эксплуатации карьеров и снижаются производственные расходы по добыче карбонатного сырья.

Из этих работ необходимо выделить осушение месторождений для улучшения гидрогеологической обстановки в районе открытой разработки. Значимость этих работ определяется тем, что обводненность осложняет и удорожает строительство и эксплуатацию карьеров, снижает устойчивость обнажаемых массивов песчаных, мягких и трещиноватых полускальных пород и повышает опасность проведения горных работ.

Запасы в пределах каждого уступа ( горизонта) и карьерного поля в целом устанавливаются 1 при разведке месторождения, а затем уточняются и пересчитываются при проектировании и эксплуатации карьера в соответствии с установленными кондициями на полезное ископаемое. --

В зависимости от розы ветров и розы скоростей для выработок и сооружений карьера предусматривается комплекс мероприятий по снегозащите. При строительстве карьера капитальные траншеи и фронт работ по возможности располагают по направлению ветров, господствующих в зимний период. Во время эксплуатации карьера все мероприятия по борьбе со снегом предусматривают защиту выработок и сооружений от снежных заносов и механизированную уборку снега. --

Проектом предусмотрена комбинированная система разработки Язовского месторождения. Четвертичные отложения размываются гидромониторами и транспортируются во внешние отвалы. В первый период эксплуатации карьера разработка уступов в третичных глинах намечена роторным экскаватором с последующим транспортированием породы системой ленточных конвейеров во внешние отвалы, откуда она будет перегружаться отвалообразователем и укладываться непосредственно в отвалы. В последующем предполагается укладывать третичные глины во внутренние отвалы. --

Открытая разработка полезных ископаемых в карьерах в ряде случаев наиболее выгодна и экономически и технологически. Но есть и специфические сложности в эксплуатации карьеров.

Насыпи на вечномерзлых грунтах, как правило, должны устраиваться из привозного грунта, добываемого в карьерах. Запрещается брать грунт для насыпи на полосе строительства трубопровода. Карьер, из которого забирается грунт для устройства насыпи, следует устраивать по возможности в сыпучемерзлых грунтах, что обеспечивает круглогодичную эксплуатацию карьера.

Заключение

Карьерный способ разработки полезных ископаемых является наиболее перспективным в технологическом, экономическом и социальном отношении

Проведенный анализ современного состояния технологий и практики применения горной техники на открытых горных разработках позволяет выделить три задачи для реализации перспектив, которые заключаются в следующем: -создание безвзрывной технологии и усовершенствованной горной техники для разупрочнения промерзшего поверхностного слоя породы в зимнее время преимущественно на угольных разрезах; -создание безвзрывной технологии вскрышных и добычных работ при открытой разработке угольных и рудных месторождений в летний и зимний период на базе новейшей горной техники, а именно машин послойно-полосового фрезерования породы, большегрузных колесных скреперов с принудительной загрузкой ковшей, а также гидравлических экскаваторов с эксцентрически раскрывающимися ковшами; -создание технологии вскрышных и добычных работ на открытых разработках россыпных месторождений природного, природно-техногенного и техногенного характера путем применения бульдозерно-скреперно-рыхлительных агрегатов и модернизации промывочного оборудования первичного обогащения песков. Для решения этих задач необходима горная техника способная эффективно разрабатывать путем резания (рыхления) мерзлых, многолетнемерзлых пород мелкозернистого состава или с наличием каменистых включений, а также крепких углей и других полезных ископаемых.

Всё это позволит еще больше повысить эффективность открытого способа разработки.

Список литературы

1. Волков Б.А. Открытые горные работы: учебно-методическое пособие по курсовому проектированию для студентов/ Б.А. Волков. Минск: БНТУ, 2010.

2. Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ. Изд. 3-е, перераб. и доп. М., «Недра», 1978.

3. Кулешов А.А. Проектирование и эксплуатация карьерного автотранспорта: справочник / А.А. Кулешов. Спб.: Санкт-Петербургский горный институт, 1994.

4. Кутузов Б.Н. Взрывные работы / Б.Н. Кутузов. М.: Недра, 1988.

Размещено на Allbest.ru