Базовые знания по открытым горным работам
I. Обзор
1. Минеральные ресурсы
Относится к совокупности минералов или полезных элементов, которые образуются в результате геологической минерализации, естественным образом встречаются в земной коре или на поверхности, захоронены под землей или выведены на поверхность, в твердой, жидкой или газообразной форме, и имеют ценность для разработки и использования. Минеральные ресурсы являются невозобновляемыми ресурсами, и их запасы ограничены. В мире известно 168 минералов, из которых более 80 широко используются. Согласно их характеристикам и
использования, они обычно делятся на четыре категории: 11 энергетических минералов; 59 металлических минералов; 92 неметаллических минерала; 6 минералов воды и газа. Металлические минералы в основном существуют в природе в твердом виде. С точки зрения горнодобывающей промышленности, месторождения металлических руд добываются независимо от разновидностей металлов. Золото, серебро, медь, железо, никель и т. д. обрабатываются одинаково; только с учетом состояния залегания рудного тела будут выбираться различные процессы добычи.
2. Добыча полезных ископаемых
В современном обществе горнодобывающая промышленность достигла большого прогресса и стала более утонченной и подразделенной. Обычно относится к разведке, добыче, обогащению, очистке и другим связанным с этим видам деятельности в области полезных ископаемых. Строительство современной шахты включает в себя тяжелую работу профессионалов в области горной геологии, геодезии, гражданского строительства, горного дела, переработки полезных ископаемых, безопасности, охраны окружающей среды, электромеханики, ОВиК, водоснабжения и водоотведения, автоматизации, химии и т. д.
3. Характеристика горнодобывающей и обогатительной промышленности
Во-первых, объектом труда является геологическое рудное тело, обнаруженное геологической съемкой и встречающееся в природе, а объект добычи и переработки не может быть выбран свободно;
Во-вторых, объекты добычи, горнодобывающие орудия и производственный персонал постоянно перемещаются в ходе добычи, нет фиксированного места, а условия производства постоянно меняются, что отличается от общей перерабатывающей промышленности;
В-третьих, горно-геологические условия и минеральное сырье очень сложны, что затрудняет стандартизацию горнодобывающих проектов.
При этом: ⒈ Условия залегания рудного месторождения нестабильны; ⒉ Содержание, состав и химический состав руды сильно варьируются; ⒊ Геологическое строение сложное; ⒋ Физико-механические свойства руды и вмещающих пород сильно варьируются; ⒌ Содержание воды в рудном месторождении сложное. Поэтому ни одна добыча и обогащение рудника не может быть полностью воспроизведена.
2. Открытая добыча
1. Основные понятия открытой добычи полезных ископаемых
Необходимым условием для открытой добычи является наличие подходящих рудных залежей. Пригодность рудного месторождения для открытой добычи лучше всего оценить на ранней стадии геологоразведочных работ, а затем после дальнейшей разведки предлагается геологический отчет (включая гидравлические и экологические геологические данные), отвечающий требованиям проектирования открытого рудника; после утверждения проектный отдел может выполнить проектирование. Из-за условий залегания рудного тела, выходящего на поверхность, и неглубокого залегания все работы по добыче породы из целого в соответствии с определенным процессом в совокупности называются инженерией открытой добычи.
Суть открытой добычи заключается в снятии верхнего слоя почвы и окружающих пород, покрывающих верхнюю часть рудного тела на открытом пространстве в пределах определенного диапазона, и добыче руды. Поэтому для добычи руды необходимо также добывать пустую породу.
Рудное тело, классифицированное как карьер, называется карьером. Место, где ведутся работы по открытой добыче с использованием горнодобывающего оборудования, называется карьером. Карьер: совокупность карьеров, уступов и траншей карьера, образованных при открытой добыче.
2. Общие этапы строительства и добычи полезных ископаемых открытым способом:
(1) Подготовка грунта. Провести транспортные линии и линии электропередач в зону добычи, а также удалить или переместить естественные и искусственные препятствия в зоне добычи, такие как деревья, болота, деревни, фабрики, дороги, каналы, кладбища и т. д.
(2) Водоизоляция и дренаж шахтного района. Перекрыть реку, протекающую через шахтный район, или отвести ее в сторону, слить воду и сделать уровень воды ниже требуемого.
(3) Проектирование инфраструктуры горнодобывающей промышленности. Включая рытье канав, строительство дорог от земли до уровня горных выработок; создание рабочих линий, проведение вскрытия инфраструктуры для обнажения добытого рудного тела; создание транспортных линий, отвалов, мостов и т. д.; строительство наземных промышленных объектов и необходимых гражданских зданий.
(4) Ежедневная добыча. Проектирование инфраструктуры шахты может быть передано производству после открытия необходимых линий горнодобывающей и вскрышной выработки и достижения определенной мощности добычи. Как правило, для достижения проектной мощности добычи требуется некоторое время. Территории добычи должны быть рекультивированы.
Строительство и эксплуатация карьеров являются весьма сложными инженерными проектами. Приобретение земли, приобретение, монтаж и наладка оборудования, обучение персонала, создание органов организационного управления, рекультивация земель и т. д. охватывают широкий круг аспектов и тесно связаны друг с другом.
3. Разработка карьера открытым способом
Вводится только развитие дорог, а развитие горизонтальных шахт и пандусных подъемников не вводится.
(1) Вскрышные работы на склоновых карьерах начинаются с самого высокого уровня горнодобывающей зоны и продолжаются вниз слой за слоем; в то время как линия карьера разработки строится от самого нижнего до самого высокого уровня добычи за один раз. По мере снижения уровня добычи верхняя линия карьера разработки постепенно закрывается или исчезает, и расстояние транспортировки руды и породы соответственно сокращается.
(2) Линия карьера разработки дороги затопленного карьера постепенно формируется по мере того, как ступени добычи расширяются вниз. Изменения линии карьера включают в себя разработку фиксированной линии карьера и разработку мобильной линии карьера. Разработка фиксированной линии карьера: Линия карьера разработки располагается на конечной боковой стенке в пределах границы добычи и не меняет своего положения в течение всего процесса добычи в районе добычи. Она может быть принята прямым, обратным и спиральным способами. Разработка спиральной линии карьера: Линия карьера разработки располагается по спирали вдоль четырех сторон района добычи.
Процесс разработки проекта разработки фиксированной линии карьера: включая процесс разработки ступеней, продвижение рабочего борта и разработку и углубление нового уровня. На конечной стороне карьера, в соответствии с определенным положением входной и выходной траншеи, направлением и уклоном, наклонная входная и выходная траншея выкапывается с поверхности (верхняя плоская плита ступени) до нижней плоской плиты ступени. После достижения отметки нижней плоской плиты выкапывается новая горизонтальная секция траншеи от конца входной и выходной траншеи для установления начальной рабочей линии ступени добычи.
Процесс разработки проекта мобильной линии разработки карьера: входная и выходная траншея и секционная траншея выкапываются горизонтально с верхней плиты или нижней плиты вблизи зоны контакта между рудным телом и окружающей породой на горном поле. Когда секционная траншея выкапывается на определенную длину, секционная траншея выкапывается, а стороны секционной траншеи расширяются, образуя линию вскрышной работы. В процессе добычи входная и выходная траншея перемещаются с продвижением рабочей стенки с одной стороны, пока рабочая линия не выдвинется к конечной границе добычи, а затем она фиксируется на конечной стороне.
4. Технология открытых горных работ
Основной производственный процесс открытых горных работ включает три важных проекта: проходка траншей, вскрышные работы и добыча полезных ископаемых; производственные связи включают добычу-транспортировку-выгрузку (выгрузка грунта, выгрузка руды). Добыча полезных ископаемых является звеном, которое непосредственно взаимодействует с пластом породы, включая бурение, взрывные работы, добычу и погрузку, перемещение транспортной линии и другие процессы, и является наиболее важным в добыче полезных ископаемых открытым способом; транспортировка является звеном между добычей и выгрузкой, и это звено, которое занимает больше всего оборудования, потребляет больше всего энергии и рабочей силы в добыче полезных ископаемых открытым способом; выгрузка является необходимым условием для экономичной и разумной выгрузки материалов, добываемых в карьерах.
Вокруг этих трех основных производственных звеньев существует также ряд вспомогательных производственных звеньев, таких как техническое обслуживание оборудования, электроснабжение, водоотведение и т. д.
Технологические системы открытых горных работ можно разделить на: прерывистый процесс, непрерывный процесс и полунепрерывный процесс.
(1) Прерывистый процесс относится к процессу, в котором добыча и транспортировка руды и породы осуществляются прерывисто в трех основных производственных звеньях. Например: механическая лопата загружает грузовик по одному ковшу за раз, а поезд или автомобиль перевозит породу по одному грузовику за раз. Для каждого загруженного ковша или перевезенного грузовика оборудование завершает цикл или период соответственно. Этот процесс также называется циклическим процессом или периодическим процессом.
(2) Непрерывный процесс относится к процессу, в котором добыча и транспортировка руды и породы осуществляются непрерывно. Это случай с потоком руды и породы на многоковшовом экскаваторе и ленточном конвейере. Этот поток руды и породы будет продолжаться непрерывно до тех пор, пока оборудование работает нормально. Поэтому этот процесс также называется потоковым процессом.
(3) Полунепрерывный процесс — это процесс, в котором некоторые производственные звенья работают непрерывно. Например, система процесса, в которой механический экскаватор загружает руду и породу в дробилку, а затем транспортирует ее ленточным конвейером после дробления, является типичной полунепрерывной системой процесса.
5. Профессиональные термины
а) При ступенчатой добыче руда и порода разделяются на горизонтальные слои определенной толщины сверху вниз и добываются независимыми
горно-транспортное оборудование. Каждый слой сохраняет определенное опережающее отношение, образуя таким образом ступенчатую форму.
Ступень состоит из следующих элементов: верхняя пластина, нижняя пластина, наклон, верхняя линия, нижняя линия, высота и угол наклона. Угол наклона ступени: угол между наклоном ступени и горизонтальной плоскостью.
Шаги делятся на:
Рабочие ступени - рабочие плоские плиты для размещения горно-транспортного оборудования.
Нерабочие ступени — защитные платформы: используются для буферизации и остановки падающих камней, а также для уменьшения угла наклона.
Очистные платформы: перехватывают падающие камни и очищают их с помощью очистного оборудования.
Транспортные платформы: служат соединительным каналом между рабочими ступенями и транспортировкой по подъездной траншее.
б) Рабочая линия – хорошо подготовленный участок рудной породы.
c. Зона выемки: во время добычи ступени делятся на несколько полос, которые отрабатываются одна за другой. Каждая полоса каждой шахты называется зоной выемки. Ширина ... зависит от способа и параметров взрывных работ; электроэкскаватор ... зависит от радиуса выемки и разгрузки электроэкскаватора.
г. Каждая полоса горнодобывающего участка может быть также разделена на несколько участков и оснащена самостоятельным горнотранспортным оборудованием при добыче. Длина ... длина горнодобывающей выработки, занимаемая электроэкскаватором.
е. Открытые карьеры: подразделяются по назначению:
(1) Траншея доступа ... наклонная траншея, вырытая для установления транспортных связей между землей и рабочим уровнем и между каждым рабочим уровнем. По форме поперечного сечения: полное поперечное сечение, односторонний ров.
(2) Канава открытого сечения... горизонтальная канавка, вырытая для открытия горнодобывающей выработки и создания первой рабочей линии (начальный этап).
ж. Площадь карьера, на которой велась или ведется открытая добыча полезных ископаемых, образованная уступами и карьерными выработками.
Карьер на склоне холма: выше замкнутого круга. Карьер в низинной части: ниже замкнутого круга.
Составные элементы:
(1) Боковая стена: общая поверхность вокруг карьера, разделенная на: верхнюю стену, нижнюю стену и торцевую стену.
(2) Рабочая стенка: боковая стенка, состоящая из ступеней, которые разрабатываются и будут разрабатываться.
(3) Наклон рабочей стенки и угол наклона рабочей стенки.
(4) Конечный угол наклона боковой стенки: угол между конечным наклоном стенки и горизонтальной плоскостью.
(5) Конечный уклон стены: воображаемая наклонная плоскость, образованная верхней линией верхней ступени нерабочей стены и нижней линией нижней ступени.
(6) Окончательная граница карьера: положение, определяемое верхней и нижней конечными граничными линиями.
6. Основные технико-экономические показатели: коэффициент вскрыши
Коэффициент вскрыши карьеров является важным технико-экономическим показателем, который связан с объемом добываемой руды, объемом вскрыши породы и грунта, масштабами производства, сроком службы, себестоимостью добычи и т. д. карьера.
Коэффициент вскрыши: количество породы, необходимое для вскрыши на единицу добытой руды.
Коэффициент вскрыши является переменным. Граница открытой разработки, определенная в проекте, является разумной границей только при определенных условиях в определенный период времени. Единица измерения выражается в м3/м3 или м3/т или т/т.
Средний коэффициент вскрыши: отношение общего количества породы в границе к общему количеству руды.
Коэффициент послойной вскрыши: отношение количества породы в определенном горизонтальном слое в пределах границы к количеству руды.
Коэффициент вскрыши при добыче: отношение количества горной породы, вскрывшейся за определенный период, к количеству добытой руды.
Коэффициент вскрыши границы: отношение прироста породы, вызванного увеличением глубины границы на единицу, к приросту руды.
Коэффициент вскрыши запасов: коэффициент вскрыши рассчитывается на основе объемов руды и породы, указанных в отчете о геологоразведочных работах.
Коэффициент вскрыши сырой руды: коэффициент вскрыши рассчитывается на основе количества руды и породы, полученных в результате потерь и истощения руды во время добычи.
Экономически обоснованный коэффициент вскрыши: относится к максимальному объему вскрыши горных пород, экономически допустимому на единицу объема руды при открытой добыче. Стоимость добычи рудного слоя, прилегающего к границе открытой добычи, не превышает стоимость подземной добычи.
