Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Трехмерная модель современного подземного рудника с выходом в ствол.

Подземная добыча твердых пород относится к различным методам подземной добычи , используемым для добычи твердых полезных ископаемых , обычно содержащих металлы [1], таких как руда, содержащая золото , серебро , железо , медь , цинк , никель , олово и свинец , но также включает использование тех же методов. для добычи драгоценных камней, таких как алмазы или рубины. Добыча мягких пород относится к добыче более мягких минералов, таких как соль., уголь или нефтеносные пески .

Доступ в шахту [ править ]

Подземный доступ [ править ]

Доступ к подземной руде может осуществляться через спуск (аппарель), наклонный вертикальный ствол или штольню .

Отклонить портал
  • Отклонения могут быть спиралевидным туннелем, который огибает либо фланг месторождения, либо окружает его. Упадок начинается с вырезания коробки , которая является порталом на поверхность. В зависимости от количества вскрыши и качества коренных пород в целях безопасности может потребоваться водопропускная труба из оцинкованной стали . Они также могут быть запущены в стенке открытого разреза шахты.
  • Стволы - это вертикальные выработки, проходящие рядом с рудным телом. Валы для рудных тел, где вывозка на поверхность автомобильным транспортом неэкономична, являются проходными. Транспортировка валом более экономична, чем транспортировка грузовика на глубину, а в шахте может быть как наклон, так и аппарель.
  • Штольни - это горизонтальные выемки в склон холма или горы. Штольни используются для горизонтальных или почти горизонтальных рудных тел, где нет необходимости в пандусе или стволе.

Снижения часто начинаются со стороны высокой стенки открытого разрезом шахты , когда рудное тело имеет выплачиваемый класс , достаточного для поддержания подземных горных работ, но соотношение полосы становится слишком большим , чтобы поддерживать открытые методы извлечения литых. Они также часто строятся и обслуживаются в качестве аварийного безопасного доступа из подземных выработок и средства перемещения крупного оборудования в выработки.

Доступ к руде [ править ]

Уровни выкапываются горизонтально от обвала или ствола для доступа к рудному телу. Стоупс затем раскопаны перпендикулярно (или почти перпендикулярно) уровня в руде.

Разработка и добыча полезных ископаемых [ править ]

Существует два основных этапа подземной добычи полезных ископаемых: эксплуатационная добыча и промышленная добыча.

Разработка полезных ископаемых состоит из выемок почти полностью в (малоценных) пустой породе с целью получения доступа к рудному телу. В разработке полезных ископаемых есть шесть этапов: удаление ранее взорванного материала (очистка от грязи), масштабирование (удаление любых нестабильных каменных плит, свисающих с крыши и боковых стенок для защиты рабочих и оборудования от повреждений), установка опор и / или армирования с помощью торкретбетона и т. Д. , бурение забойных пород, загрузка взрывчатых веществ и взрывчатых веществ. Чтобы начать майнинг, первым делом нужно проложить путь вниз. Путь определяется как «Отклонение», как описано выше. Перед началом спада необходимо провести все предварительные работы по проектированию энергообъекта, обустройству бурения, водоотведения, вентиляции и удаления навоза. [2]

Производственная добыча делится на два метода: длинные стволы и короткие стволы. Добыча с короткими стволами аналогична добыче полезных ископаемых, за исключением того, что она происходит в руде. Существует несколько различных методов разработки длинных стволов. Как правило, добыча с использованием длинных стволов требует двух выемок в руде на разных отметках под поверхностью (15–30 м друг от друга). Между двумя раскопками просверливаются отверстия и загружаются взрывчаткой. Скважины взрываются, и руда удаляется из выемки на дне.

Вентиляция [ править ]

Основная статья: Подземная шахтная вентиляция
Дверь для вентиляции в старой свинцовой шахте. Бункер для руды спереди не является частью вентиляции.

Одним из наиболее важных аспектов подземной добычи твердых пород является вентиляция.. Вентиляция - это основной метод очистки от опасных газов и / или пыли, которые образуются в результате буровзрывных работ (например, кремнеземная пыль, NOx), дизельного оборудования (например, твердых частиц дизельного топлива, монооксида углерода) или для защиты от газов, которые являются естественными. исходящий из горной породы (например, газ радон). Вентиляция также используется для управления температурой под землей для рабочих. В глубоких, горячих шахтах вентиляция используется для охлаждения рабочего места; однако в очень холодных местах воздух перед поступлением в шахту нагревается до температуры чуть выше точки замерзания. Вентиляционные подъемники обычно используются для переноса вентиляции с поверхности на рабочие места и могут быть изменены для использования в качестве путей аварийного выхода. Основными источниками тепла в подземных горных выработках с твердыми породами являются температура девственной породы, оборудование, автокомпрессия и вода из трещин.Другими небольшими факторами, способствующими этому, являются тепло человеческого тела и взрывные волны.

Наземная поддержка [ править ]

Некоторые средства поддержки необходимы для поддержания устойчивости вырытых отверстий. Эта поддержка бывает двух видов; местная поддержка и местная поддержка.

Наземная поддержка [ править ]

Опора на землю используется для предотвращения серьезного нарушения заземления. В задней части (потолке) и стенах просверливаются отверстия и устанавливается длинный стальной стержень (или анкерный болт ), чтобы удерживать землю вместе. Есть три категории анкерных болтов, различающиеся по способу зацепления с вмещающей породой. [3] Это:

Механические болты [ править ]

  • Точечные анкерные болты (или болты с расширительной оболочкой) являются обычным типом опоры на землю. Точечный анкерный болт представляет собой металлический стержень диаметром от 20 до 25 мм и длиной от 1 до 4 м (размер определяется инженерным отделом шахты ). На конце болта, вставляемого в отверстие, имеется расширительная оболочка. По мере затягивания болта установочным сверлом расширительная оболочка расширяется, а болт затягивается, удерживая скалу вместе. Механические болты считаются временной опорой, поскольку их срок службы сокращается из-за коррозии, поскольку они не заливаются раствором . [3]

Залитые болты [ править ]

  • Арматурный стержень, залитый смолой , используется в областях, где требуется большая опора, чем может дать точечный анкерный болт. Используемая арматура имеет такой же размер, что и точечный анкерный болт, но не имеет расширительной оболочки. После того как отверстие для арматуры просверлено, в отверстие устанавливаются картриджи из полиэфирной смолы . Болт арматуры устанавливается после смолы и закручивается установочным сверлом. Это открывает картридж со смолой и перемешивает его. Как только смола затвердевает, вращающееся сверло затягивает арматурный болт, удерживающий скалу вместе. Арматура с полимерным раствором считается постоянной грунтовой опорой со сроком службы 20–30 лет. [3]
  • Кабельные болты используются для крепления больших массивов породы в подвесной стене и вокруг больших котлованов. Кабельные болты намного крупнее стандартных анкерных болтов и арматуры, обычно их длина составляет 10–25 метров. Кабельные болты залиты цементным раствором. [3]

Фрикционные болты [ править ]

  • Стабилизатор трения (часто называемый универсальной торговой маркой Split Set ) намного проще установить, чем механические болты или болты с цементным раствором. Болт забивается в просверленное отверстие, диаметр которого меньше диаметра болта. Давление болта на стене скрепляет скалу. Стабилизаторы трения особенно подвержены коррозии и ржавчине из-за воды, если они не залиты раствором. После заливки трение увеличивается в 3-4 раза. [3]
  • Swellex похож на стабилизаторы трения, за исключением того, что диаметр болта меньше диаметра отверстия. Вода под высоким давлением нагнетается в болт для увеличения диаметра болта и скрепления породы. Как и стабилизатор трения, swellex плохо защищен от коррозии и ржавчины. [3]

Местная наземная поддержка [ править ]

Местная опора на землю используется для предотвращения падения небольших камней со спины и ребер. Не все раскопки требуют поддержки местного грунта.

  • Сварная проволочная сетка - это металлический экран с отверстиями размером 10 x 10 см (4 дюйма). Сетка крепится к спине с помощью точечных анкерных болтов или арматуры, залитой смолой.
  • Торкрет-бетон - это армированный волокном распылитель на бетон, который покрывает заднюю часть и ребра, предотвращая падение более мелких камней. Толщина торкретбетона может составлять от 50 мм до 100 мм.
  • Латексные мембраны можно распылять на тыльную сторону и ребра так же, как торкретбетон, но в меньших количествах.

Остановка и отступление против забоя и заполнения [ править ]

Остановка и отступление [ править ]

Подуровневое проседание пещеры достигает поверхности в подземной шахте Риджуэй.

Этим методом планируется добыча горных пород из забоев без заполнения пустот; это позволяет каменным стенам обрушиваться до извлеченного забоя после того, как вся руда будет удалена. Затем забой закрывается для предотвращения доступа.

Остановка и заполнение [ править ]

Там , где большие насыпные рудные тела должны быть добыты на большой глубине, или там , где оставляя столбы руды неэкономичны, открытая заходка наполнен засыпки, который может представлять собой цемент и рок - смесь, цемент и песок смесь или цемент и хвостохранилища смеси . Этот метод популярен, так как повторно заполненные забойные отстойники обеспечивают опору для соседних отстойников, что позволяет полностью извлечь экономические ресурсы.

Методы [ править ]

Принципиальная схема выемки и насыпи

Выбранный метод добычи зависит от размера, формы, ориентации и типа добываемого рудного тела. Рудное тело может быть узкой жилой, такой как золотой рудник в Витватерсранде, рудное тело может быть массивным, как рудник Олимпик Дам , Южная Австралия, или рудник Кадия-Риджуэй , Новый Южный Уэльс . Ширина или размер рудного тела определяется содержанием, а также распределением руды. провалрудного тела также оказывает влияние на метод добычи, например, рудное тело с узкой горизонтальной жилой будет добываться камерно-столбовым методом или методом длинных забоев, тогда как рудное тело с узкой вертикальной жилой будет добываться открытым методом глушения или методом выемки и закладки. Дальнейшее рассмотрение необходимо для прочности руды, а также окружающей породы. Рудное тело, размещенное в прочных самонесущих породах, может быть добыто открытым способом, а рудное тело, размещенное в бедных породах, может потребоваться добыть методом выемки и засыпки, при котором пустота непрерывно заполняется по мере удаления руды.

Выборочные методы добычи [ править ]

  • Добыча методом выемки и насыпи - это метод разработки коротких стволов, используемый в рудных зонах с крутым падением или неправильной формы, в частности, там, где нависающая стенка ограничивает использование методов глубоких стволов. Руду добывают горизонтальными или слегка наклонными пластами, а затем заполняют пустой породой, песком или хвостами . Любой вариант заливки может быть закреплен бетоном или оставлен неконсолидированным . Добыча методом выемки и насыпи - дорогой, но селективный метод с преимуществами низких потерь руды и ее разбавления. [4]
  • Вынос и насыпь аналогичны выемке и насыпи, за исключением того, что он используется в рудных зонах, которые шире, чем позволяет добыча методом проходки. В этом случае первая выработка разрабатывается в руде и засыпается сплошной засыпкой. Второй шток перемещается рядом с первым штоком. Это продолжается до тех пор, пока рудная зона не будет выработана на всю ширину, после чего вторая выемка начинается поверх первой выемки.
  • Устранение усадки - это метод разработки коротких стволов, который подходит для рудных тел с крутым погружением. Этот метод аналогичен горному делу методом выемки и насыпи, за исключением того, что после взрыва отбитая руда остается в забое, где она используется для поддержки окружающей породы и в качестве платформы для работы. Из забоя удаляется ровно столько руды, сколько требуется для бурения и взрыва следующего пласта. Забой опорожняется, когда вся руда взорвана. Несмотря на то, что он очень избирательный и допускает низкое разубоживание, так как большая часть руды остается в забое до завершения добычи, окупаемость капитальных вложений задерживается. [4]
  • VRM / VCR : Вертикальное отступление (VRM), также известное как Вертикальное отступление кратера (VCR), - это метод, при котором рудник разделяется на вертикальные зоны [ требуется пояснение ] с глубиной около 50 метров с использованием открытой заделки и восходящей добычи. Длинные стволы скважин большого диаметра пробуриваются вертикально в рудное тело сверху с использованием скважинного метода (ITH) [5] [ требуется пояснение ]сверла, а затем взрывать горизонтальные срезы рудного тела в поднутрение. Взрыв руды при извлечении взяты по фазе. Этот поиск осуществляется снизу развитого раздела. Последняя очистка руды производится машинами LHD с дистанционным управлением. Система первичных и вторичных забоев часто используется в горнодобывающих предприятиях VCR, где первичные забойки разрабатываются на первом этапе, а затем засыпаются цементной насыпью, чтобы обеспечить опору стен для взрывных работ последующих забоев. Боковые камеры будут добываться в заранее запланированной последовательности после затвердевания заполнения. [6] [7]

Методы массового майнинга [ редактировать ]

  • Блочное обрушение используется для разработки массивных круто падающих рудных тел (обычно с низким содержанием) с высокой рыхлостью . Под рудным телом закладывается поднутрение с доступом для транспортировки, при этом между верхом уровня выемки и нижней частью выемки выкапываются «тяги». Колокольчики служат местом, куда можно упасть из обрушения. Рудное тело пробурено и взорвано над выемкой, а руда удаляется через выемку для транспортировки. Из-за рыхлости рудного тела руда выше первого взрыва проваливается и попадает в тросы. Когда руда удаляется из подъемных колец, рудное тело прогибается, обеспечивая постоянный поток руды. [4]Если обрушение прекратится и удаление руды из подъемных устройств продолжится, может образоваться большая пустота, что приведет к возможности внезапного и массивного обрушения и потенциально катастрофического порыва ветра по всей шахте. [8] [ необходим лучший источник ] Там, где обрушение все же продолжается, поверхность земли может обрушиться на поверхностные впадины, например, на молибденовых рудниках Климакс и Хендерсон в Колорадо . Такая конфигурация - одна из нескольких, к которым майнеры применяют термин «дыра славы».

Рудные тела, которые не сразу обрушиваются, иногда предварительно кондиционируются гидроразрывом , взрывными работами или комбинацией того и другого. Гидравлический разрыв был применен для предварительного кондиционирования прочных пород кровли над угольными панелями длинных забоев и для создания обрушения как в угольных, так и в твердых горных выработках.

  • Каменная и столбовая добыча  : Каменная и столбовая добыча обычно проводится в плоских или полого погружающихся слоистых рудных телах. Столбы оставляют на месте в обычном порядке, пока комнаты заминированы. Во многих шахтах и ​​шахтах с колоннами колонны вынимаются, начиная с самой дальней точки от входа в забой, что позволяет крыше обрушиться и заполнить забой. Это позволяет повысить извлечение, поскольку в столбах остается меньше руды.

Удаление руды [ править ]

В шахтах, которые используют оборудование с резиновыми колесами для грубого удаления руды , руда (или « навозная жижа ») удаляется из забоя (называемая «заболоченной» или «заболоченной») с помощью центрально-сочлененных транспортных средств (называемых болотоходами или LHD ( Погрузка, транспортировка, самосвал) ). Это оборудование может работать от дизельных двигателей или электродвигателей и напоминать низкопрофильный фронтальный погрузчик . LHD, работающий от электричества, использует гибкие гибкие кабели, которые можно выдвигать или убирать на катушке. [9]

Затем руда выгружается в грузовик для перевозки на поверхность (в более мелких шахтах). В более глубоких рудниках руда сбрасывается вниз по рудопроходу (вертикальный или почти вертикальный проход), где она падает до уровня сбора. На уровне сбора он может подвергаться первичному дроблению через щековую или конусную дробилку, либо через камнедробитель . Затем руда перемещается ленточными конвейерами , грузовиками или иногда поездами к шахте, где ее поднимают на поверхность в ведрах или скипах и выгружают в бункеры под надводной рамой для транспортировки на мельницу.

В некоторых случаях подземная первичная дробилка питает наклонную конвейерную ленту, которая подает руду через наклонный вал прямо на поверхность. Руда подается по рудопроходам, при этом горное оборудование достигает рудного тела по спуску с поверхности.

Самые глубокие шахты [ править ]

Основная статья: Список самых глубоких шахт
  • Самыми глубокими рудниками в мире являются золотые рудники Mponeng и TauTona (Western Deep Levels) в регионе Витватерсранд в Южной Африке , которые в настоящее время работают на глубинах, превышающих 3900 м (12 800 футов). [10]
  • Самая глубокая бездействующая шахта в Азии - Колар в регионе Карнатака в Индии. Закрытая в 2001 году основная шахта достигла глубины 10 560 футов (3220 м).
  • Этот регион также является местом с самыми суровыми условиями для добычи твердых пород, с температурой воздуха до 45 ° C (113 ° F). Тем не менее, массивные холодильные установки используются для снижения температуры примерно до 28 ° C (82 ° F).
  • Самый глубокий бездействующий рудник с твердыми породами в Северной Америке - рудник Empire в Грасс-Вэлли, штат Калифорния. Закрытый в 1956 году главный ствол достиг глубины 11 007 футов (3 355 м). Общая длина всех валов составляет 367 миль (591 км).
  • Самый глубокий действующий рудник твердых пород в Северной Америке - Кидд-Майн в Канаде , где добывают цинк и медь в Тимминсе , Онтарио . При максимальной глубине 9 889 футов (3014 м) этот рудник является самым глубоким рудником из недрагоценных металлов в мире, а его низкая отметка поверхности означает, что дно рудника является самой глубокой доступной неморской точкой на земле. [11] [12]
  • Шахта Пенна Ларонда ( шахта № 3) считается самой глубокой одиночной лифтовой шахтой в Западном полушарии. Нижняя часть нового ствола №4 достигает глубины 2 840 м (9320 футов). Расширение рудника LaRonde было завершено в июне 2016 года на глубине 3 008 м (9869 футов), которая является самой глубокой в ​​мире открытой забойной забойной скважиной. [13]
  • Самый глубокий действующий рудник в Евразии и Азии - Скалистый рудник Норникеля , расположенный в Талнахе . В сентябре 2018 года он достигает глубины 2056 м (6745 футов) от поверхности. [14]
  • Самый глубокий рудник в Европе - это 16-й ствол урановых рудников в Пршибраме , Чешская Республика, на высоте 1838 м (6030 футов). [15]
  • Самые глубокие рудники с твердыми породами в Австралии - это медные и цинк- свинцовые рудники в Маунт-Айзе , Квинсленд, на высоте 1800 м (5900 футов) [ необходима цитата ] .
  • Глубочайшая платина - палладий копь в мире находится на Меренском рифе , в Южной Африке , с ресурсом 203 млн тройских унций , в настоящее время работали на глубину около 2200 м (7,200 футов) [ править ] .
  • Самая глубокая скважина - Кольская сверхглубокая скважина в Мурманской области , Россия . На высоте 12 262 м (40 230 футов) это самая глубокая искусственная крайняя точка Земли .

См. Также [ править ]

  • Штольня
  • Золотодобыча
  • Добыча полезных ископаемых
  • Пинг
  • Шахтный ствол
  • Закон о горном деле 1872 г.
  • Остановка

Ссылки [ править ]

  1. ^ де ла Вернь, Джек (2003). Справочник горняков хард-рока . Темпе / Северный залив : McIntosh Engineering. п. 2. ISBN 0-9687006-1-6.
  2. ^ https://www.math.uwaterloo.ca/~nwormald/papers/DOT2.pdf .; Снижение проектирования в подземных шахтах с использованием оптимизации траектории с ограничениями
  3. ^ Б с д е е Пухакки, Таллой ( , 1997). Справочник по подземному бурению и погрузке . Финляндия: Tamrock Corporation. С. 153–170.
  4. ^ a b c Пухакка, Тулла (1997). Справочник по подземному бурению и погрузке . Финляндия: Tamrock Corporation. С. 98–130.
  5. ^ http://www.sciencechannel.com/tv-shows/dirty-great-machines/dirty-great-machines-videos/the-in-the-hole-drill/
  6. ^ https://mining.cat.com/cda/files/2785508/7/Creighton_Eng.pdf.;VIEWPOINT : перспективы современного майнинга; страница 2; Цитата: «Вертикальная отработка методом отступления (VRM) была введена в середине 1980-х годов для замены метода добычи методом вскрытия и насыпи. Метод слот-слэша, модифицированный VRM, был введен в конце 1990-х годов и заменил VRM-майнинг ».
  7. ^ "Горное дело и металлургия 101" . www.miningbasics.com .
  8. ^ Фаулер, JCW; Hebblewhite, BK (2003). «Горное издание» (PDF) . Новый Южный Уэльс.
  9. ^ http://www.mineweb.com/archive/greGreener подземная добыча
  10. ^ «ТауТона, Anglo Gold, Южная Африка» . 2009 г.
  11. ^ Годкин, Давид (1 февраля 2014). «Быть ​​в безопасности - не случайно» . Канадский горный журнал .
  12. ^ https://www.kiddoperations.ca/EN/Pages/home.aspx
  13. ^ https://agnicoeagle.com/English/operations-and-development-projects/operations/laronde/
  14. ^ https://www.nornickel.com/news-and-media/press-releases-and-news/skalisty-mine-reaches-design-depth-of-2-056-m-below-surface/?redirect_url= / новости и СМИ / пресс-релизы и новости /
  15. ^ «Минеральные месторождения: от их происхождения до их воздействия на окружающую среду» . Тейлор и Фрэнсис. Январь 1995 г. ISBN. 9789054105503.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Браун, Рональд К. Хард-рок Шахтеры: Запад между горами, 1860-1920 (2000)
  • де ла Вернь, Джек. Справочник горняков Hard Rock (2003) Tempe / North Bay: McIntosh Engineering. С. 2. ISBN 0-9687006-1-6 . 
  • МакЭлфиш-младший, Джеймс М. Хард-Рок Майнинг: государственные подходы к охране окружающей среды (1996)
  • Вайман, Марк. Эпический хард-рок: западные горняки и промышленная революция, 1860-1910 (1989)