Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Комната и колонна (вариант грудной остановки ) - это система добычи , в которой добытый материал извлекается в горизонтальной плоскости, создавая горизонтальные массивы комнат и колонн. Для этого выкапываются «комнаты» с рудой , а «столбы» из нетронутого материала оставляются для поддержки покрывающей толщи кровли . Расчет размера, формы и положения столбов - сложная процедура и область активных исследований. [1] Этот метод обычно используется для относительно плоских отложений, таких как те, которые следуют за определенным пластом . Добыча помещений и колонн может быть выгодна, поскольку снижает риск оседания поверхности.по сравнению с другими методами подземной добычи. [2] Это также выгодно, потому что оно может быть механизировано и относительно просто. Однако из-за того, что, возможно, придется оставить значительную часть руды, извлечение и прибыль могут быть низкими. [1] Горные работы в помещениях и колоннах были одними из самых ранних используемых методов, [3] хотя и требовали значительно большего количества человеческих ресурсов.

Система помещения и стойки используется в добыче угля , гипса , [4] железо , [5] и уран [6] руды, в частности , когда найдены в Манто или офсетных отложений, камня и агрегатов , тальк , кальцинированную соду и поташ . [7] Он использовался во всем мире от Чешской Республики [2] до Китая [8] и США. [4]

Процесс [ править ]

Этап 1 - разведка и разработка [ править ]

Планирование разработки каменных и столбовых рудников работает во многом так же, как и другие методы добычи [9], и начинается с установления права собственности на рудник. После этого необходимо проанализировать геологию рудника, поскольку от этого будут зависеть такие факторы, как срок службы рудника, производственные требования и стоимость разработки и обслуживания. [9]

Затем следует определить план шахты, поскольку при анализе затрат необходимо учитывать такие факторы, как вентиляция, электроэнергия и транспортировка руды [4] [9] . Из-за неоднородной природы залежей полезных ископаемых, которые обычно разрабатываются камерами и колоннами, расположение шахты должно быть очень тщательно нанесено на карту. [9] Желательно, чтобы размер и форма комнат и столбов были одинаковыми, но некоторые шахты отклонились от этой формулы из-за отсутствия планировки и характеристик залежей. [4] План шахты включает в себя размер комнат и столбов в шахтах, но также включает такие факторы, как количество и тип входов, высоту крыши, вентиляцию и последовательность разрезов. [9]

План шахты [ править ]

Генеральный план помещения и столба шахты

Каменные и колонковые шахты разрабатываются по сетке, за исключением тех случаев, когда геологические особенности, такие как разломы, требуют изменения регулярной структуры. Размер столбов определяется расчетом. Несущая способность материала выше и ниже добываемого материала и емкость добываемого материала будут определять размер столба. [9]

Случайное расположение шахты затрудняет планирование вентиляции, а если опоры слишком малы, существует риск их разрушения. На угольных шахтах разрушение опор называют сдавливанием, потому что крыша сдавливает опоры, разрушая опоры. Как только одна из опор выходит из строя, нагрузка на соседние опоры увеличивается, и в результате возникает цепная реакция отказов опор. Однажды начавшись, такие цепные реакции очень трудно остановить, даже если они распространяются медленно. [10] Чтобы этого не произошло, шахта разделена на участки или панели. [9]Столбы, известные как барьерные столбы, разделяют панели. Стойки заграждения значительно больше «панельных» столбов и имеют размер, позволяющий им поддерживать значительную часть панели и предотвращать прогрессирующее обрушение шахты в случае разрушения панельных столбов. [9]

Этап 2 - добыча [ править ]

Традиционно процесс добычи состоит из трех этапов. Во-первых, месторождение - это «подрезка», когда прорезь прорезается как можно глубже на дне участка руды. Это поднутрение позволяет на более поздних стадиях образовывать управляемую груду породы. Вторым этапом стали буровзрывные работы на участке. Это создает груду руды, которую загружают и вытаскивают из шахты - заключительный этап процесса добычи. [9] В более современных каменных и столбовых шахтах используется более «непрерывный» метод, при котором используются машины для одновременного измельчения породы и перемещения ее на поверхность. [11]

Другие процессы, такие как обратная засыпка , когда отброшенные хвосты выгружаются на выработанные участки [8], могут использоваться, но не требуются. Retreat Mining (ниже) является примером подобного процесса.

Отступление майнинга [ править ]

Отступающая добыча часто является заключительным этапом разработки помещений и столбов. После того, как залежь исчерпана с использованием этого метода, первоначально оставленные столбы удаляются или «тянут», отступая назад к входу в шахту. После снятия столбов крыша (или задняя часть) может обрушиться за горным районом. Удаление столбов должно происходить в очень точном порядке, чтобы снизить риски для рабочих из-за высоких нагрузок на оставшиеся столбы из-за напряжений прилегания грунта обрушения.

Отступающий майнинг - особенно опасный вид майнинга. По данным Управления по безопасности и охране здоровья в шахтах (MSHA), добыча с помощью извлечения столбов исторически была причиной 25% смертей в угольных шахтах в США, вызванных повреждениями крыши или стен, хотя это составляет лишь 10% от угледобывающей промышленности. [12] Отходящая добыча не может использоваться в районах, где оседание недопустимо, что снижает рентабельность. [12]

Иногда отработка отработанных месторождений не используется, и вместо этого подземное пространство используется как складское или офисное помещение с контролируемым климатом. [13] [14]

Этап 3 - обслуживание и исправление [ править ]

Многие камерные и столбовые шахты заброшены на целых 100 лет. [5] Это резко увеличивает риск оседания без надлежащего технического обслуживания, [5] однако техническое обслуживание проводится нечасто. [6]

Упоминание об «охране окружающей среды» часто упоминается горнодобывающими компаниями, но примеров того, как это делается, найти невозможно. [9]

История [ править ]

Угольная шахта Мэриленда с 1850 года.

Каменная и столбовая добыча - один из старейших методов добычи. Ранние каменные и столбовые шахты разрабатывались более или менее случайным образом, при этом размеры столбов определялись эмпирически, а направления проходили в любом удобном направлении. [15]

Каменная и колонная добыча использовалась по всей Европе еще в 13 веке [16] и в Соединенных Штатах с конца 18 века. Он по-прежнему используется на всей территории США [11], но в некоторых частях Европы его использование замедлилось или полностью прекратилось. [16]

Добыча угля в Соединенных Штатах почти всегда велась по принципу комнаты и колонны, хотя изначально требовалось значительно больше рабочих рук. [9] Каменная и столбовая добыча гипса использовалась в Айове с 1892 года и была выведена из употребления в 1927 году из-за низкого уровня извлечения и развития технологий, которые сделали открытую добычу более практичной, безопасной и рентабельной. [4]

Современное использование [ править ]

Современные комнатные и столбовые мины могут быть немногочисленными и редкими. Это связано со многими факторами, в том числе с опасностями для горняков, связанными с проседанием, увеличением использования других методов с большей механизацией и снижением стоимости открытых горных работ. [ необходима цитата ]

Преимущества [ править ]

Каменная и столбовая разработка особо не зависит от глубины залежи. На особенно больших глубинах разработка камер и колонн может быть более рентабельной по сравнению с вскрышными работами из-за того, что необходимо удалять значительно меньше покрывающих пород . [8] Это означает, что сегодня каменная и колонковая добыча в основном используется для разработки небольших и глубоких месторождений с высоким содержанием золота. [ необходима цитата ]

Недостатки [ править ]

Из-за того, что коэффициент извлечения в некоторых случаях составляет всего 40% [4], камерные и колонковые горные работы не могут конкурировать с точки зрения прибыльности со многими современными, более механизированными видами горных работ, такими как длинные забойные или открытые разработки . [ необходима цитата ]

Заброшенные шахты имеют тенденцию разрушаться. В отдаленных районах обвалы могут быть опасны для дикой природы [17], но оседание заброшенных шахт может быть опасным для инфраструктуры выше и поблизости. [5] [16]

См. Также [ править ]

  • Разработка длинных забоев
  • Добыча угля в США
  • Открытые горные работы

Ссылки [ править ]

Примечание

  1. ^ а б Ким, Чон-Гван; Али, Махрус А.М.; Ян, Хён-Сик (27.10.2018). «Надежная конструкция устройства колонн для безопасного метода горных работ по принципу« комната и колонна »». Геотехническая и геологическая инженерия . 37 (3): 1931–1942. DOI : 10.1007 / s10706-018-0734-1 . ISSN  1573-1529 .
  2. ^ a b Худечек, В .; Šancer, J .; Зубичек, В .; Голасовский, Дж. (Январь 2017 г.). «Опыт внедрения камерных и столбовых горных работ в компании OKD, as, Чешская Республика». Журнал горной науки . 53 (1): 99–108. DOI : 10.1134 / s1062739117011908 . ЛВП : 10084/124488 . ISSN 1062-7391 . 
  3. ^ Кройл, Флойд Д .; Колер, Джеффри Л .; Бисе, Кристофер Дж. (Ноябрь 1987 г.). «Факторы максимального спроса и спроса в подземной добыче угля». IEEE Transactions по отраслевым приложениям . IA-23 (6): 1105–1111. DOI : 10.1109 / tia.1987.4505039 . ISSN 0093-9994 . 
  4. ^ a b c d e f Маршалл, Лоуренс Г. (1959). Методы и затраты на добычу, месторождения гипса Айовы . Бюро шахт. OCLC 680481821 . 
  5. ^ a b c d Гргич, Драган; Хоманд, Франсуаза; Ходжа, Дашнор (октябрь 2003 г.). «Краткосрочная и долгосрочная реологическая модель для понимания обрушения железных рудников в Лотарингии, Франция». Компьютеры и геотехника . 30 (7): 557–570. DOI : 10.1016 / S0266-352X (03) 00074-0 .
  6. ^ а б Пол, Майкл и др. «Затопление шахт и управление водными ресурсами на подземных урановых рудниках через два десятилетия после вывода из эксплуатации». Proc. Конференция IMWA . 2013.
  7. ^ Хамрин, Ханс (1986). Руководство по методам и применению подземных горных работ . Стокгольм, Швеция: Atlas Copco.
  8. ^ a b c Чжоу, Нан; Ли, Мэн; Чжан, Цзисюн; Гао, Руи (2016-11-29). «Метод обратной засыпки проезжей части для предотвращения геологических опасностей, вызванных шахтными работами в помещениях и колоннах: пример из угольной шахты Чансин, Китай» . Опасные природные явления и науки о Земле . 16 (12): 2473–2484. DOI : 10,5194 / nhess-16-2473-2016 . ISSN 1684-9981 . 
  9. ^ a b c d e f g h i j k Бисе, Кристофер Дж. Современная американская добыча угля: методы и приложения . ISBN 9780873353953. OCLC  900441678 .
  10. ^ SO Андрос, Добыча угля в штате Иллинойс, Иллинойс угледобывающих исследований, Бюллетень 13, том II, № 1 , Университет штата Иллинойс, сентябрь 1915 года.
  11. ^ a b ООО «Санрайз Уголь». «Каменная и столбчатая добыча: современная добыча угля в лучшем виде» . Уголь восхода солнца .
  12. ^ а б Сингх, Раджендра; Мандал, ПК; Сингх, AK; Кумар, Ракеш; Синха, Амаленду (май 2011 г.). «Добыча угольного столба в глубоком укрытии: с особым акцентом на угольные месторождения Индии». Международный журнал угольной геологии . 86 (2–3): 276–288. DOI : 10.1016 / j.coal.2011.03.003 . ISSN 0166-5162 . 
  13. ^ "Подземный Спрингфилд" . Дата обращения 23 мая 2019 .
  14. ^ "Подземный Луисвилл" . Дата обращения 23 мая 2019 .
  15. ^ CM Янг, Процент извлечения битуминозного угля с особым учетом условий Иллинойса, Бюллетень инженерной экспериментальной станции № 100 , Университет Иллинойса, стр. 130.
  16. ^ a b c «Проседание из-за прекращения добычи на угольном месторождении Южного Уэльса, Великобритания: причины, механизмы и оценка экологического риска». Международный журнал механики горных пород, горных наук и геомеханики . 29 (3): A202. Май 1992 г. doi : 10.1016 / 0148-9062 (92) 94157-м . ISSN 0148-9062 . 
  17. ^ Солнце, Он; Чжан, Цинь; Чжао, Чаоин; Ян, Чэншэн; Солнце, Кифа; Чен, Вейран (2017). «Мониторинг проседания земли в южной части нижней равнины Ляохэ, Китай с помощью многопутевого метода PS-InSAR» . Дистанционное зондирование окружающей среды . 188 : 73–84. DOI : 10.1016 / j.rse.2016.10.037 . ISSN 0034-4257 .