Карьер

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Чукикамата — самый большой карьер в мире
Каменный карьер
Мраморный карьер
Единственный в мире янтарный карьер «Приморский» в посёлке Янтарный
Угольный карьер
Меловой карьер в Белгороде
Песчаный карьер
Известняковый карьер в Кремниевой долине, США

Карье́р (от фр. carrière), вариант: разрез — совокупность горных выработок, образованных при добыче полезного ископаемого открытым способом; горное предприятие по добыче полезных ископаемых открытым способом[1].

Угольный карьер называется угольным разрезом[1].

Как шахте выделяют шахтное поле, так карьеру выделяют горный отвод. Принцип открытой разработки заключается в том, что расположенные сверху более мощные слои пустых пород, покрывающих полезное ископаемое, в пределах горного отвода разделяется на горизонтальные слои — уступы, которые вынимают последовательно в направлении сверху вниз с опережением нижних слоев верхними. Высота уступа зависит от прочности пород и применяемой техники и колеблется от нескольких метров до нескольких десятков метров[источник не указан 25 дней].

История[править | править вики-текст]

Открытые горные работы известны из эпохи палеолита. Первые большие карьеры появились в связи со стройками в Древнем Египте пирамид. Позже, в античном мире в карьерах в больших масштабах добывался мрамор. Расширение области применения открытого способа разработки с помощью карьеров держалось вплоть до нач. ХХ века, за отсутствием высокопродуктивных машин для вынимания и перемещения больших объемов вскрышных пород. На конец ХХ века в карьерах добывалось 95 % строительных горных пород, более 70 % руд, 90 % бурого и 20 % каменного угля[источник не указан 25 дней].

Основными взрывчатыми веществами, применяемыми при разработке карьеров в Советском союзе, в 1920-е годы были аммонал и аммониты, в 1930-е — динамоны, в годы Великой отечественной войны — оксиликвиты и аммониты, а с 1956 года по 1960-е — игданит[2].

Элементы карьера[править | править вики-текст]

Элементы карьера (англ. open-pit elements, нем. Tagebauelemente) — пространственные составляющие карьера, которые исчерпывающе характеризуют его геометрию. Основные элементы (рис.[3]):

  • рабочий (1) и нерабочий (2) борт карьера;
  • подошва или дно (3);
  • верхний и нижний контуры (4) карьера;
  • уступы (5,6);
  • площадки (7,8),[3]

Дно карьера[править | править вики-текст]

Дном карьера является площадка нижнего уступа карьера (что называется также подошвой карьера). В условиях разработки крутых и наклонных тел полезных ископаемых минимальные размеры дна карьера определяются с учетом условий безопасного вынимания и нагрузки горных пород из последнего уступа: по ширине — не меньше 20 м, по длине — не меньше 50-100 м[источник не указан 25 дней].

В условиях разработки морфологически сложных залежей значительного протягивания дно карьера может иметь ступенчатую форму.

Глубина карьера[править | править вики-текст]

Глубина карьера — это расстояние по вертикали между уровнем земной поверхности и дном карьера или расстояние от верхнего контура карьера до нижнего. Различают проектную, конечную и предельную глубину карьера[источник не указан 25 дней].

Самые глубокие карьеры в мире достигают глубины почти 1 км. Самым глубоким карьером является Бингем-Каньон (штат Юта, США), карьер Чукикамата (Чили) имеет глубину более 850 м.[4]

Предельный контур карьера[править | править вики-текст]

Предельный контур карьера — контур карьера на период его погашения, то есть прекращения работ по выемке полезного ископаемого и вскрыши[источник не указан 25 дней].

Технология и организация работ в карьере[править | править вики-текст]

Карьер представляет собой систему уступов (как правило, верхние — породные или вскрышные, нижние — добычные), которые постоянно подвигаются, обеспечивая выемку горной массы в контурах карьерного поля.

Схема подземной выработки месторождений (УГМК).svg
Схема разработки месторождений (на примере филиала «Сафьяновская медь» ООО Уралэлектромедь)[5]

     
1. Добыча руды
2. Дробление
3. Погрузка
4. Подъем руды на поверхность
5. На обогащение

     
1. Карьер
2. Хвостохранилище
3. Отвал
4. Вентилятор
5. Обогатительная фабрика
6. Вентиляционный ствол
7. Наклонный съезд
8. Клеть
9. Выемочное пространство
10. Квершлаг
11. Рудоспуск
12. Насосная станция
13. Очистная выемка
14. Подготовительные работы
15. Скип
16. Дозаторная
17. Геологическая разведка

Magnify-clip.png

Перемещение горной массы осуществляется различными видами транспорта. Транспортные связи в карьере обеспечиваются постоянными или скользящими съездами, а с поверхностью — траншеями. В процессе эксплуатации происходит перемещение рабочих уступов, в результате чего увеличивается выработанное пространство. Во время вскрышных работ покрывающие породы перемещают в отвалы, которые иногда размещают в выработанном пространстве. При глубине карьера до 100 м с крепкими содержащими породами в себестоимости 1 м³ вскрыши до 25-30 % занимают буровзрывные работы, 12-16 % — экскавация, 35-40 % — транспорт и 10-15 % — строительство самого карьера. С увеличением глубины карьера часть расходов на транспорт увеличивается до 60-70 %.

Для бурения взрывных скважин в карьере применяют буровые станки малого, среднего (DM 45, СБУ-100, ROC L8) или большого класса массой до 130 т (типа СБШ-250 или Pit Viper). В качестве взрывчатых веществ используются гранулированные априводом и ковшом вместимостью 15-30 м³ при длине стрелы до 26 м. Одновременно очень распространены гидравлические прямые мехлопаты с ковшами вместимостью 10-38 м³. Используются одноковшовые погрузчики с ковшами вместимостью 4-20 м³. На вскрышных работах внедряются все более мощные мехлопаты и драглайны (напр., применяется вскрышная мехлопата массой 12 тыс.т с ковшом вместимостью 135 м³ при мощности привода 22 тыс. кВт и драглайн массой 12 тыс. кВт и драглайн массой 12 тыс.т с ковшом вместимостью 168 м³ при длине стрелы 92 м).

Поточная технология на карьере достигается применением роторных экскаваторов (при диаметре ротора 22 м и ковшах вместимостью 6,6 м³ суточная производительность машины до 240 тыс. м³). На карьерах средней и малой мощности высокую эффективность показывают компактные роторные экскаваторы с уменьшенными рабочими параметрами.

На карьерах с крепкими породами наибольший объем перевозок осуществляется тяжелыми автосамосвалами. Карьерные автосамосвалы грузоподъемностью 100—155 т — распространенное средство транспорта. Благодаря их маневренности и мощности они способны преодолевать крутые склоны. Эксплуатируются и 200—300-тонные самосвалы. Для транспортировки горной массы из карьера применяют железнодорожные тяговые агрегаты сцепной массой 360 т, думпкары грузоподъемностью до 180 т. Применяют самоходные карьерные дробилки на гусеничном, колесном и шагающе-рельсовом ходу с массой до 600 т и производительностью 5 тыс. т в год. Использование в карьерах дробильных агрегатов позволяет перейти к более широкому использованию конвейерных систем.

Рабочая зона карьера[править | править вики-текст]

Рабочая зона карьера — это зона, в которой осуществляются вскрышные и добычные работы. Она характеризуется совокупностью вскрышных и добычных уступов, одновременно находящихся в работе. Положение рабочей зоны определяется высотными отметками рабочих уступов и длиной их фронта работ. Рабочая зона представляет собой перемещающуюся и изменяющуюся во времени поверхность, в пределах которой осуществляются работы по подготовке и выемке горной массы. Она может охватывать один, два или все борта карьера. При строительстве карьера рабочая зона, как правило, включает только вскрышные уступы, а к окончанию горно-капитальных работ — и добычные. Число вскрышных, добычных и горно-подготовительных забоев в рабочей зоне не может устанавливаться произвольно, так как от этого зависит выполнение планов по отдельным видам работ. В рабочей зоне карьера каждый экскаватор в процессе работы занимает определенную горизонтальную площадь, которая характеризуется шириной рабочей площадки и длиной экскаваторного блока.

При разработке горизонтальных и пологих месторождений малой и средней мощности высотное положение рабочей зоны карьера остается неизменным. При разработке наклонных и крутых месторождений, а также мощных изометрических залежей рабочая зона постепенно понижается вместе с увеличением глубины карьера.

Подвигание фронта работ в карьере[править | править вики-текст]

Подвигание фронта работ в карьере — один из показателей интенсивности разработки месторождения. Подвигание фронта работ в карьере характеризуется скоростью, то есть расстоянием перемещения фронта горных работ, выраженным в метрах за единицу времени (по большей части — за год). Скорость зависит от масштаба работ, вида и конструкции погрузочного и транспортного оборудования, которое применяется, способа перемещения фронта горных работ и высоты уступов, которые отрабатываются. Различают веерное, равнобежное и смешанное подвигание фронта работ в карьере.

Подвигание веерное — перемещение фронта горных работ при разработке карьерного поля (его части ли) округлой формы, что характеризуется большей скоростью подвигания отделенных от поворотного пункта участков фронта (перемещение фронта в плане «веером», «по вееру»).

Подвигание фронта равнобежное — перемещение фронта горных работ параллельно одной из осей карьерного поля от одной его границы к другой или с промежуточного положения до контуров.

Подвигание фронта смешанное — комбинация разных схем подвигания фронта горных работ, например, равнобежного и веерного.

Глубина развития деформаций в карьере[править | править вики-текст]

Глубина развития деформаций в карьере — горизонтальное расстояние от начального положения верхней бровки откоса (верхней бровки контуру карьера) к последней трещине, которая визуально прослеживается в направлении, противоположному направлению движения смещенных масс укоса[источник не указан 25 дней].

Затопленный карьер в Румму, Эстония.
Затопленный карьер в Румму, Эстония.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 Карьер // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  2. Розентретер Б.А., Федоров А.С., Институт истории естествознания и техники (Академия наук СССР). Техника горного дела и металлургии. — Изд-во "Наука", 1968. — С. 166. — 404 с. — (Очерки развития техники в СССР).
  3. 1 2 uk:Image:Elem.JPG
  4. The worlds deepest, biggest and deadliest open pit mines
  5. Губинская Е. П., Костюнник Д. О. Технологии ООО "УГМК-Холдинг". — Верхняя Пышма: УГМК, 2012. — С. 25.

Литература[править | править вики-текст]

  • Мельников Н. В. Справочник инженера и техника по открытым горным работам, 4 изд.. — М., 1961.
  • Ржевский В. В. Технология, механизация и автоматизация процессов открытых горных разработок. — М., 1966.
  • Ржевский В. В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. — М., 1968.
  • Кулешов Н. А., Анистратов Ю. И. Технология открытых горных работ. — М., 1968.

Ссылки[править | править вики-текст]