Вопрос 24.

Свита пластов - Напластования горных пород, образующих единую геологическую структуру.

Вопрос 25.

Эффективность переработки и обогащения полезных ископаемых определяется их качеством, основными характеристиками которого являются вещественный и гранулометрический составы, текстурные и структурные особенности его строения, физические и химические свойства полезного ископаемого и составляющих его минералов. Вещественный состав. Вещественный состав характеризуется содержанием ценных компонентов и примесей, минеральными формами проявления важнейших элементов. Основным ценным компонентом называют элемент, для получения которого добывают полезное ископаемое, например, медь в медных рудах, железо — в железных рудах. Кроме основного, в полезных ископаемых содержатся другие сопутствующие ценные компоненты в количествах, при которых экономически целесообразно извлекать их либо в общие концентраты вместе с основными компонентами, либо в самостоятельные концентраты. Физические и химические свойства. Важнейшими физическими свойствами полезного ископаемого и слагающих его минеральных компонентов, определяющими технологию переработки, выбор методов и способов обогащения, являются следующие: механические, плотностные, радиационные, магнитные и электрические. Гранулометрический состав характеризуется количественным распределением зерен полезного ископаемого по крупности.

Пропуск 26-30

31. Скважинная технология добычи полезных ископаемых пока имеет ограниченную область применения в связи с существенной зависимостью ее от изменчивости горно-геологических условий залегания, от качества полезного ископаемого и свойств вмещающих горных пород в пределах одного месторождения.

Скважинную добычу полезных ископаемых ведут через скважины, пробуренные с земной поверхности или из подземных горных выработок, они и являются главными вскрывающими и добычными горными выработками.

Сущность скважинной технологии добычи состоит в переводе полезного ископаемого из природного твердого фазового состояния в новое подвижное состояние непосредственно в массиве горных пород и перемещении его по скважине на земную поверхность под воздействием рабочих агентов — флюидов.

Залежь полезного ископаемого вскрывают скважинами диаметром 250-500 мм; отработку залежи ведут камерами с оставлением временных целиков и управляемым обрушением налегающих горных пород.

Расширение применения скважинной добычи полезных ископаемых зависит прежде всего от эффективности поиска технических решений, обеспечивающих:

• повышение извлечения из недр ценных компонентов до 40-50 % и более;

• локализацию выемочных участков месторождений;

• сохранение режима и состава подземных вод;

• применение замкнутого водооборота;

• получение из недр земли продуктов высокого качества;

• экологическую чистоту способа.

Очистная выемка включает в себя следующие процессы: перевод полезных компонентов в подвижное состояние, доставка продуктивного флюида к добычной скважине и на земную поверхность.

Схема расположения, порядок проведения и ввода в эксплуатацию добычных и вспомогательных скважин, а также способ управления горным давлением определяются принятой системой разработки месторождения.

Выбор системы разработки осуществляют с учётом свойств полезного ископаемого или основного ценного компонента, определяющих процесс его перевода в подвижное состояние, с учётом проницаемости залежи и устойчивости вмещающих — налегающих пород.

При устойчивых налегающих породах применяют камерные системы разработки с открытым очистным пространством. При неустойчивых породах кровли и необходимости предотвращения деформации земной поверхности используют системы разработки с закладкой очистного пространства; в этом случае выемочное поле делят на очистные блоки и целики, которые отрабатывают в определённой последовательности.

Направление отработки залежи, параметры сетки скважин, а именно расстояния между скважинами в ряду и между рядами скважин, очерёдность ввода скважин в эксплуатацию определяют с учетом гидрогеологических условий залегания месторождения, формы, мощности и угла падения залежи. Сетка скважин бывает квадратной, треугольной, пяти- и шестиугольной.

При отработке залежи с целью уменьшения потерь рабочих агентов и продуктивных флюидов создают минимальное число стыков между отработанными и вновь вводимыми в эксплуатацию участками. Расстояние между скважинами зависит от мощности залежи, её проницаемости, содержания ценного компонента, принятых производительности скважин и полноты извлечения запасов полезного ископаемого. Расстояние между скважинами обычно составляет 20-40 м.

32. Основные типы горных машин, используемых для добычи полезных ископаемых открытым способом: буровые станки, выемочно-погрузочные и выемочно-транспортирующие машины. Буровые станки, входящие в группу бурильных машин (см. раздел 1), используются для проведения работ по подготовке горных пород к выемке.

К классу выемочно-погрузочных машин относятся экскаваторы, появление которых происходит от латинских слов "ех" и "caveo", означающих "выкапыватель". Экскаватор — основное средство механизации при открытой добыче угля, руды и строительных материалов.

Экскаваторы предназначены для зачерпывания горной массы, перемещения ее на относительно небольшие расстояния и погрузки в транспортные средства или отсыпки в отвал.

Экскаваторы делятся на две большие группы:

- машины периодического (цикличного) действия;

- машины непрерывного действия.

Группу машин периодического действия составляют одноковшовые экскаваторы, непрерывного действия — многоковшовые экскаваторы.

Любой экскаватор, одно- или многоковшовый, состоит из следующих основных частей: рабочего, механического, ходового и силового оборудования, механизмов управления, рамы и кузова.

Существующие экскаваторы классифицируют по следующим признакам: назначению и роду выполняемой работы; вместимости ковша (одноковшовые) или теоретической производительности (многоковшовые); видам рабочего, ходового и силового оборудования.

Значения вместимости ковша одноковшовых экскаваторов и теоретической производительности многоковшовых роторных экскаваторов приведены в табл. 4.1 для отечественных экскаваторов.

Одноковшовые экскаваторы по конструкциям рабочего оборудования делятся на две группы. К первой относятся экскаваторы, у которых ковш закреплен на жестких балках (стрела и рукоять) и поэтому имеет принудительную траекторию движения: прямая лопата, обратная лопата.

Ко второй группе относятся экскаваторы, имеющие гибкую связь (канаты) ковша с машиной, — драглайны, грейфер, кран, копер. У этих экскаваторов траектория движения ковша определяется весом ковша и свойствами горных пород.

Многоковшовые экскаваторы по способу обработки забоя могут быть верхнего копания, нижнего копания, верхнего и нижнего копания.

По характеру движения рабочего органа

- продольного копания, у которых направление рабочего движения совпадает с направлением перемещения экскаватора;

- поперечного копания, у которых направление рабочего движения (ротора, цепи, скребка) перпендикулярно к направлению перемещения экскаватора,

- радиального копания, у которых рабочий орган (ротор, ковшовая цепь) поворачивается вместе с верхним строением относительно базы машины.

На открытых горных работах применяются преимущественно роторные и цепные многоковшовые экскаваторы поперечного и радиального копания. К экскаваторам продольного копания относятся траншейные и фрезерные землеройные машины, предназначенные для прорытия траншей, строительства каналов и других земляных работ.

На экскаваторах продольного копания применяется дизельное и дизель-электрическое силовое оборудование.

Выемочно-транспортирующими машинами (ВТМ) называются такие машины, которые одновременно с отделением (или после отделения) горной породы от массива перемещают (транспортируют) ее, причем движение рабочего органа в этот период осуществляется перемещением всей машины, как правило, за счет развиваемого ею тягового усилия.

К группе ВТМ относятся: бульдозеры, скреперы, грейдеры, фронтальные погрузчики, рыхлители.

Считается экономичным перемещать породу скреперами с гусеничными тягачами в пределах 300—900 м, самоходными колесными скреперами — до 3—6 км, бульдозерами, при расположении отвала под углом 90° к оси движения, — на расстояние не более 150 м.

Фронтальные погрузчики цикличного действия используются на погрузке разрыхленных скальных пород в транспортные средства или для доставки пород самостоятельно.

33. На суше добыча полезных ископаемых ведётся шахтами, карьерами и буровыми скважинами; в морских акваториях — буровыми скважинами, драгами и специальными автономными подводными аппаратами, которые осуществляют сбор конкреций со дна.

Подавляющее число месторождений твёрдых полезных ископаемых разрабатывается с помощью шахт и карьеров, а также буровых скважин, путём искусственного перевода ряда твёрдых полезных ископаемых в подвижное (жидкое, газообразное) состояние (самородная сера, фосфаты, каменная соль, уголь и др.). На карьерах добывается около 90% бурых и 20% каменных углей, 70% руд металлов, 95% нерудных строительных материалов. Жидкие и газообразные полезные ископаемые (нефть, рассолы, подземные воды, природный газ) добываются с помощью буровых скважин, ряд нефтяных месторождений разрабатывается с помощью шахт, для выемки нефтенасыщенных песков ("тяжёлых" нефтей) используют разработку открытым способом. На ряде месторождений применяется комбинация способов добычи (открытого и шахтного, шахтного и скважинного). Выбор способа добычи полезных ископаемых определяется главным образом горно-геологическими условиями залегания полезных ископаемых, экономическими расчётами.

34. Подводная добыча – разработка полезных ископаемых дна рек, озёр, морей и океанов. Подводная добыча – извлечение полезных ископаемых из подводного забоя на поверхность комплексом механизмов и оборудования, работающего в водной среде, с целью получения, переработки и использования основных и сопутствующих компонентов месторождения.  Подводная добыча осуществляется открытым (драги и земснаряды) и подземным (горные выработки под дном и буровые скважины) способами. Условно к подводной добыче относят извлечение полезных компонентов из морской воды (физико-химическое выделение солей и химических элементов).

При подводной добыче открытым способом выделяют следующие производственные процессы: 1) отделение добываемого сырья от массива месторождения; 2) доставка от заборного механизма до плавающего или стационарного средства (судна, баржи, понтона, платформы); 3) первичная обработка сырья (грохочение, сепарирование, промывание и тд.); 4) хранение и транспортировка для последующей переработки. Первый этап осуществляется механическим, гидравлическим, пневматическим способами или их сочетанием. При механическом способе применяют бульдозерные лопаты, шнеки, грейферы, ковши и т. п., при гидравлическом и пневматическом – гидромониторы, эрозионные насадки, сифоны, насосы. Работы второго этапа ведут с помощью грейферов, ковшовых цепей, шнековых и ленточных конвейеров, напорных насосов, эрлифтов, эжекторов. Третий этап связан с работой грохотов, гидроциклонов, сепараторов. На четвёртом этапе необходимы хранилища, а также средства транспорта (суда, баржи, трубопроводы). В зависимости от горно-геологических и гидрометеорологических условий, глубины разработки и вида полезного ископаемого применяются различные технические средства, а также способы подводной добычи. Преобладающим фактором является глубина моря. Различают добычу: мелководную при глубине воды не более 5 – 10 м; в пределах шельфа с глубиной до 100 – 200 м; свыше 200 м до предельных глубин океана (моря). В двух первых зонах добывают: строительные материалы, драгоценные камни и металлы, полиметаллические и железосодержащие пески, сырье для химической промышленности, энергетическое сырье. Третья зона перспективна для добычи конкреций, нефти и газа.

Разрабатываются россыпи преимущественно многочерпаковыми, гидравлическими и грейферными драгами. Для разработки железомарганцевых конкреций испытаны и строятся (1974) драги с гидравлическим подъёмом (эрлифт) и ковшами, закрепляемыми на бесконечном тросе. Большой интерес представляют источники богатые различными элементами – горячие подводные гейзеры, или «чёрные курильщики». В них морская вода сначала просачивается по трещинам на большую глубину, там нагревается до нескольких сотен градусов, обогащается минералами и вырывается наверх, вынося густую взвесь, богатую минералами, которая разносится течением и оседает в окрестностях. Так возникают километровые холмы, богатые металлами. Извлечение таких полезных ископаемых ведётся также как и добыча россыпей.

При подводной добыче подземным способом производственные процессы аналогичные с процессами подземной добычи полезных ископаемых, приуроченных к суше. На большинстве подводных рудников стволы закладываются на суше, вследствие этого откаточные выработки имеют протяжённость до 10 км. Применяют вскрытие шахтных полей стволами с искусственных островов (например, рудник «Майке», Япония). Глубина заложения горных выработок под дном, гарантирующая их от затопления, зависит от свойств вышележащих пород и обычно равна 65 – 80 м. Разработка месторождений ведётся с закладкой выработанного пространства.

Чаще всего морские месторождения представляют собой продолжение, скрытых в недрах суши. 

Технология извлечения химических элементов из морской воды предусматривает, как правило, их концентрацию, а затем, при взаимодействии насыщенного раствора с др. элементами, их получение в виде соединений.

35. Применение погоризонтного способа подготовки шахтного поля обусловлено особенностями разработки пластов длинными столбами с подвиганием лав по восстанию или падению. При этом способе шахтное поле в пределах ступени (горизонта) наклонной высотой 800-1200 м делится на последовательно отрабатываемые выемочные столбы шириной 120-250 м, вытянутые по падению (рис. 2, рис. 3).

Последние подготавливают при помощи транспортных и вентиляционных уклонов (бремсбергов). Выемочные столбы отрабатывают, как правило, прямым ходом в бремсберговой и обратным ходом в уклонной частях шахтного поля. Наиболее простая и надёжная схема планировки подготовительных выработок достигается в бремсберговой части шахтного поля при выемке пласта лавами по падению и в уклонной части — при выемке лавами по восстанию. В этих случаях создаются наиболее благоприятные условия для выдачи угля из очистного забоя по примыкающему к нему транспортному бремсбергу (уклону) непосредственно на подъёмный горизонт шахты и к стволу. Для обеспечения прямоточного проветривания выемочных участков транспортный бремсберг (уклон) охраняется позади очистного забоя искусственными сооружениями (органные ряды, полосы из ангидрида или фосфогипса, бетонные блоки). При разработке пластов с небольшой газоносностью целесообразны варианты погоризонтной подготовки с возвратноточным проветриванием выемочного участка и расположением главного вентиляционного штрека на одном уровне с главным транспортным штреком. Во всех случаях погоризонтной подготовки с выемкой пласта лавами по восстанию сооружается дренажный горизонт с водоотливной установкой. Полевой или пластовый дренажный штрек соединяется с подъёмным горизонтом вспомогательными уклонами (см. рис. 3).

На практике встречаются варианты погоризонтной подготовки, различающиеся расположением главных штреков относительно пласта (полевые или пластовые), схемой подготовки выемочных участков (с повторным использованием конвейерных бремсбергов и уклонов или их проведением вприсечку к выработанному пространству).

Способ погоризонтной подготовки шахтного поля наиболее распространён при разработке пологих пластов в Донецком, Карагандинском и Печорском бассейнах. По условиям работы средств комплексной механизации в горизонтальном очистном забое область его использования ограничена углом падения пласта 0-12°. Погоризонтный способ подготовки шахтного поля с подвиганием лав по восстанию применяют на пластах мощностью до 2 м (при большей мощности усиливается отжим угля и повышается опасность работы людей в забое), а с подвиганием лав по падению — на необводнённых пластах (наличие скапливающейся в лаве воды усложняет или делает невозможной работу механизированной крепи).

Основные преимущества погоризонтного способа подготовки шахтного поля: меньший, чем при других способах, удельный (на 1000 т добычи угля) объём работ по проведению подготовительных выработок, возможность обеспечения постоянной длины лавы за всё время отработки выемочного столба. Недостатки: трудности осуществления вспомогательного транспорта по длинным (800-1200 м) наклонным выработкам, примыкающим к очистному забою, невозможность достижения высокого уровня концентрации горных работ (на каждом крыле шахтного поля шахтопласта допустимо иметь, как правило, по одному очистному забою).

Пропуск: 36-45