Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Способы добычи полезных ископаемых». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.
Сегодня экономическое благосостояние Казахстана в значительной степени определятся уровнем развития горнодобывающей промышленности. Поэтому освоение природных ресурсов является одним из главных элементов стратегии развития республики на ближайшую перспективу.
Россия обладает гигантскими запасами полезных ископаемых и последовательно их использует. О чём говорит рост добывающей отрасли в 2019 году на 1,1%.
Показатели 2019 года:
- Нефть и газовый конденсат – 561 млн. т.
- Газ – 738 млрд. м3; попутный нефтяной газ – 94,7 млрд. м3.
- Каменный уголь – 357 млн. т.
- Бурый уголь – 82,2 млн. т.
- Золото (11 месяцев) – 337,26 т.
- Добыча металлических руд (июль 2019 года) выросла по сравнению с аналогичным показателем на 1,9 %.
- Добыча цветных металлов выросла на 3,1 % (соотношение: июль 2019 – к июлю 2018 года).
- Добыча нерудных ископаемых выросла на 15,7 % (соотношение: июль 2019 – к июлю 2018 года).
Приведённые данные говорят о том, что доля России в общемировом масштабе, оцениваемом в 20 млрд. т ежегодной добычи полезных ископаемых, весьма значительна, а перспективы их дальнейшего использования даже пока в должной степени не оценены, вследствие своей огромности.
Выбор методики исследований часто определяется формой и условиями залегания рудного тела. Если рудная залежь представлена пологозалегающим пластом, то для ее разведки используют сеть вертикальных скважин. Аналогичным образом изучают массивные месторождения вкрапленных руд. Если залежь крутопадающая, то для оконтуривания месторождения на глубине бурят наклонные скважины. Трубо- или чечевицеобразные рудные зоны в жилах требуют еще более тщательного выбора расположения буровых скважин. Обычно глубокозалегающие месторождения полезных ископаемых не поддаются изучению простыми методами, а требуют подробных и сложных исследований.
Сначала проводятся исследования земной поверхности, на которой можно обнаружить поисковые признаки скрытых в недрах рудных тел. Зоны красной горной породы или грунта («железные шляпы») связаны с окислением железосодержащих минералов и часто оказываются признаком руд железа, золота, свинца, цинка и бокситов. На присутствие марганца указывают черные или коричневые пятна (т.н. «пустынный загар»). Светло-желтая окраска может свидетельствовать о присутствии урана, зеленая или голубая – меди, бледно-зеленая – никеля или мышьяка. Легко распознаются черные выветрившиеся обнажения угля.
В результате выветривания рудовмещающих пород ряд минералов в них может растворяться, оставляя небольшие полости или «ядра» (породы, заполняющие внутренние полости), сохраняющие форму выщелоченного минерала. Эти породы с ячеистой структурой служат индикаторами нижележащих рудных зон. Кроме того, благоприятными поисковыми признаками являются зоны сильно измененных коренных пород или разрывов, где в результате смещения земной коры образовались положительные и отрицательные формы рельефа.
ОЦЕНКА СТОИМОСТИ ГОРНЫХ РАБОТ
Для экономической оценки горных работ необходимо учитывать имеющиеся природные ресурсы, капитал и оборудование, эффективность производства, трудовые ресурсы, налоги, а также ключевые факторы спроса и предложения. Определяются текущая стоимость и перспективы ее изменения, выявляются и оцениваются риски. Полная экономическая оценка является в известной мере ориентировочной; только в редких случаях действительные результаты работ согласуются с предварительно рассчитанными.
После того, как данные о запасах руды, затратах на добычу, источниках финансирования и прочие условия изучены, проводятся математические расчеты и определяется стоимостное выражение ценности месторождения и ожидаемая прибыль. Существует множество методик оценки стоимости горных работ.
Применяемые буры диаметром от 22 до 150 мм имеют круглое, шестигранное или восьмигранное сечение. Для подачи воздуха или воды, удаляющих шлам, служит продольный осевой канал. На протяжении многих лет коронки припаивались или приваривались к концу бура, и операция замены затупившегося инструмента была очень трудоемкой. Используемые в настоящее время съемные буровые коронки позволяют избежать этой дорогостоящей операции и обеспечить необходимую степень твердости резцов. Существует много видов съемных коронок, в том числе одноразовые и многоразовые. Последние затачивают на специальных станках. Армирование съемных коронок карбидами вольфрама (победит, вокар и др.) обеспечивает их исключительную долговечность по сравнению со сплошными. В процессе бурения вначале используются короткие буры с коронками диаметром 70–76 мм. Через каждые 60–90 см бур заменяется, причем, как правило, требуется коронка немного меньших размеров, поскольку по мере стачивания коронок диаметр шпура уменьшается. Съемные коронки могут быть крестообразными, шестиреберными или однодолотчатыми. Режущие грани коронок обычно располагаются под углом 90°. Как правило, шпуры имеют длину 2–3 м, но при определенных системах разработки производится бурение шпуров глубиной 9–12 м (в этом случае целесообразнее использовать алмазные коронки).
Технология обогащения минерального сырья
Обогащение минерального сырья (переработка) включает в себя несколько процессов обработки сырья для отделения от пустых пород, а также разделения ценных минералов.
При обогащении можно получить как конечный продукт (асбест, графит), так и концентраты, которые можно переработать химическим или металлургическим путем.
Минеральное сырье подвергают трем операциям: подготовительной, основной и вспомогательной.
Подготовительные процессы включают в себя — дробление и измельчение, грохочение и классификацию.
Основные процессы заключаются в отделении одного или нескольких полезных компонентов.
Заключительные (вспомогательные) процессы — сгущение пульпы, обезвоживание (зависит от характеристик материала).
Обогащение минерального сырья подразделяется на виды, в зависимости от того в какой среде происходил процесс:
- сухое;
- мокрое;
- в электрическом, гравитационном или магнитном поле.
Спрос рынка на минеральное сырье
Минеральное сырье относится к истощаемым природным ресурсам. Отработанное месторождение не сможет восстановиться, а разработка нового влечет за собой определенные трудности.
Недостаточность минеральных ресурсов влияет на экономику минерального сырья, формируя прирост цен на то сырье, ресурсы которого ограничены. Но многие виды минеральных природных ресурсов, являются взаимозаменяемыми. В таком случае произойдет развитие рынка дешевых продуктов.
Многие промышленные предприятия стали заменять дорогие продукты на дешевые:
- природный газ вытесняет уголь и мазут;
- платину заменяют палладием и рением;
- природный пьезокварц заменил синтетический.
Эпоха раннего металла
С появлением металла жизнь человека начала стремительно развиваться. Этот пластичный и многофункциональный материал является одним из продуктов горнодобывающей промышленности. Конечно, тогда она значительно отличалась от современной, но тогда его появление в быту человека, стало значимым событием для развития многих сфер деятельности. С развитием горного дела, росла и степень востребованности в полезных ископаемых. Поэтому первобытные люди шли на поиски мест, где можно получить больше качественного сырья. Как ни как, а это геологическая разведка.
Человек уже мог добывать и обрабатывать добытую горную руду: медную, железную, бронзовую, свинцовую, золото, серебро, мышьяк, мрамор, каменную соль и нефть. Для добычи черного золота использовался колодезь-журавль. Значительное влияние на ее производство в эпоху раннего металла оказали открытия Архимеда (архимедов винт). Он применялся и для откачки воды на рудниках. Многие горняки погибали из-за внезапного затопления шахт подземными водами, поэтому этот механизм стал неотъемлемой частью их системы безопасности.
На территории России в Челябинской области было найдено округлое сооружение, которое напоминало металлургический завод – Аркаим. В нем была очень хорошо развита инфраструктура – разделение на цеха, отдельное водоснабжение. В цехах были наковальни, заготовки под металлические изделия. Здесь была даже хорошо обустроена ливневая канализация, отводящая использованную воду за пределы города.
Практически в каждом цеху была металлургическая печь, колодец для поддува и охлаждения металла. Это было настоящее литейное производство, которое очень сильно влияло на экономику поселения. Через коммуникации рек и морей было налажено торговое сотрудничество с другими странами. Аркаим – это пример того, что даже в древние времена горная промышленность уже стала очень важной частью в жизни человека.
Добыча золотой руды была также отлично налажена. На месторождениях отделялись большие куски породы, в которой были россыпи самородков. Далее она выкладывалась на шкуры животным и промывалась водой, которая подавалась с помощью желобов. После промывания их сжигали, а золу промывали уже в больших емкостях, чтобы самородки осели на дно.
Виды продукции в исследуемой отрасли
Ядро этой индустрии:
- Разведка и добыча минеральных и энергетических ресурсов, таких как уголь, торф, сланцы, газ, нефть и в некоторых странах уран.
- Разведка и добыча черных и цветных металлов, при этом железорудная промышленность в основном производит железо и сталь, а цветная — алюминий.
- химическая промышленность занимается добычей поваренной соли, мела, кальцинированной соды, мышьяка, апатита, бария, гранита, гипса и других промышленных и химических элементов, широко используемых в повседневной жизни,
- Добыча драгоценных металлов представлена в основном поиском и добычей алмазов и полудрагоценных камней, которые впоследствии используются в ювелирном и ремесленном производстве.
Благодаря развитию горнодобывающих районов странам удается не только увеличивать объемы производства, но и значительно повышать уровень ВВП и ВНП, что положительно сказывается на уровне жизни.
Добыча черных и цветных металлов
Добыча черных металлов связана с железорудной промышленностью, которая является отраслью горнодобывающей промышленности и подотраслью черной металлургии. Железнорудная промышленность занимается добычей железной руды, в том числе предварительной обработкой, дроблением, сортировкой, усреднением, обогащением агломерацией или гранулированием.
Железнорудная промышленность является сырьевой базой металлургической промышленности. Добыча и переработка руд цветных металлов состоит из алюминиевой промышленности, которая объединяет добычу алюминия.
Если рассматривать масштаб производства и потребления, то он занимает лидирующее место среди отраслей цветной металлургии, а среди металлургических отраслей уступает только производству стали по общему объему.
Основными заказчиками в алюминиевой промышленности являются авиакосмическая, электротехническая, автомобильная и другие отрасли машиностроительной металлургии. Алюминиевая промышленность также производит продукцию для строительной, железнодорожной, пищевой и химической промышленности. Алюминиевая промышленность включает в себя несколько основных отраслей: добыча руды; производство глинозема, электродов и анодной пасты, фтористых солей; выплавка металлического алюминия; производство полуфабрикатов из алюминия.
Влияние на флору и фауну
Деятельность горнодобывающей отрасли связана с образованием отходов. В их составе встречаются горные породы, обедненные руды и химические вещества. При извлечении из-под земли, они вступают в химические реакции, не поддающиеся контролю. В результате это может привести к серьезным последствиям для экологии.
В местах добычи пропадают растения, нарушается привычная среда обитания живых существ. Не все животные и насекомые способны адаптироваться к перемене условий, в результате чего они покидают эти места или погибают. С учетом бурного развития добывающей деятельности человека это станет большой проблемой в вопросах охраны природы и ее обитателей.
При освоении месторождений минеральных ресурсов из-за нарушения растительного покрова разрушаются пастбища, что приводит к дефициту пищи для скота. Процесс разработки мест добычи ресурсов подразумевает загрязнение пылью и сточными водами больших территорий радиусом до 30 км. Вредные вещества, при попадании на землю, уничтожают все живое на своем пути. После этого перестает расти трава, деревья, кустарники. В результате в поисках пищи мигрируют целые популяции.
Для компенсации вреда, причиненного человеком флоре и фауне, необходимо удобрять почвы, регулярно высаживать леса и организовывать пастбища вдали от мест разработок.
Отсутствие мер по решению проблем, возникающих при добыче полезных ресурсов, усугубляет ситуацию. Экологическая обстановка определяет не только качество окружающей среды, но и состояние здоровья людей. При серьезных масштабах ущерба, нанесенного человечеством природе, еще существует возможность вернуть ей первоначальный вид.
Ресурсы полезных ископаемых – объемы полезных ископаемых в месторождениях, оценены как возможные для добычи и переработки на современном технико-экономическом уровне разработки месторождений данного вида минерального сырья.
Запасы полезных ископаемых – объемы полезных ископаемых., Обнаружены и подсчитаны на месте залегания по данным геологического изучения открытых (идентифицированных) месторождений полезных ископаемых.
Рабочей группой по углю Европейской экономической комиссии (ЕЭК) ООН разработана, а ЕЭК и Комитетом по устойчивой энергетики ООН 7-8 октября 1998 принято “Международную рамочную классификацию ООН запасов / ресурсов месторождений”, которая распространяется на твердые горючие ископаемые и минеральное сырье. ООН рекомендовала эту классификацию для внедрения в странах мира, имеющих развитую угольную и горнодобывающую промышленность. Таким образом, ООН было предложено принять единые мировые критериальные оценки ресурсов и запасов полезных ископаемых.
Вместе с тем, создание единой мировой понятийной базы по категориям “ресурсы” и “запасы” п.и. в конце ХХ в. затруднялось различными подходами к их подсчетов в разных странах. Это объясняет расхождения разных источников, иногда достигают 100% и более. В бывшем СССР и др. социалистических странах Государственным балансом учитывались запасы месторождений, квалифицированные по степени их разведанности.
Минеральные ресурсы мира многообразны, но среди них важнейшим является железо. Это шестой по численности элемент во Вселенной и самый распространенный огнеупорный элемент. Подсчитано, что у Земли есть железо в размере 5 % ее веса. Железная руда является основой для производства чугуна и стали, различных предметов, используемых в автомобилях, сельскохозяйственных машинах, телекоммуникационном оборудовании, вооружении, мостах, плотинах, тоннелях и т. д.
Хотя железо считается одним из наиболее распространенных на земле элементов, экономически выгодные для разработок месторождения распределены неравномерно. Богатейшими запасами обладают США, Бразилия, Индия, Китай, Канада. Отдельные крупные месторождения находятся в Казахстане, Швеции, Украине, Франции, Венесуэле, Перу, Чили, Австралии, Либерии, ЮАР, Малайзии, странах Северной Африки. В России достаточно запасов этой ценной руды и для собственной экономики, и для экспорта. Крупные залежи сосредоточены в Магнитогорске и других регионах Урала, на Кольском полуострове и соседней Карелии, в районе КМА, в Сибири.
Особенности горной добычи
Интенсивное развитие промышленности неизбежно приводит к истощению ресурсов природы, загрязнению природной среды, нарушению естественных процессов, что влечет за собой негативные последствия для экологического состояния.
Негативные последствия, связанные с добычей угля:
- при разработке угля происходит откачка карьерных и шахтных вод;
- на поверхность выноситься большое количество пустых пород, что сопровождается выбросами вредных газов и пыли;
- загрязнение водных ресурсов, почвы и атмосферы;
- деформация земной поверхности и углесодержащих пластов;
- происходит изменение гидрогеологических, атмосферных и почвенных условий в зонах горных разработок;
- образование депрессионных воронок, площадь которых может достигать сотен квадратных километров;
- обмеление или полное исчезновение рек и ручьев;
- затопление или заболачивание отработанных территорий;
- обезвоживание, засоление почвенного слоя, в результате чего наносится вред земельным и водным ресурсам;
- ухудшение состава воздуха, изменение облика поверхности земли;
Страны, добывающие нерудное индустриальное сырьё
Сегодня добычей неметаллических полезных ископаемых занимаются практически все страны, на территории которых они расположены.
Лидирующие позиции по производству фосфорного концентрата занимают США и Марокко.
Производство апатитового концентрата более всего получило распространение в России, Бразилии, ЮАР.
Крупнейшими поставщиками гранита выступают: Китай, Италия, Индия, Иран, Бразилия, Украина.
Треть мировых запасов мрамора расположена на территории Турции, что делает эту страну крупнейшим экспортёром этого вида строительных материалов.
Каменные соли более всего производятся в США, Индии, Германии, Канаде, Австралии.
Экспортёрами серы выступают Канада, США, Мексика, Франция. К ним могут присоединиться, Саудовская Аравия и Испания, имеющие значительные запасы этого минерального ресурса.
Больше всего асбеста добывается в России, Китае, Бразилии и Казахстане.
Крайне неравномерное распределение нерудного индустриального сырья и дальнейшее развитие мировой экономики заставляют изыскивать новые месторождения нерудного сырья, как на земной поверхности, так и в Мировом океане и наращивать торговые взаимоотношения между производителями и потребителями.
Подготовка пластов к добыче
После проведения работ по вскрытию месторождения, его необходимо подготовить к добыче полезного ископаемого в очистных забоях. Этот процесс состоит из двух этапов: способ подготовки, на котором проводят подготавливающие выработки на уровне транспортного горизонта и пластовая подготовка, при которой транспортные штреки проводят по угольному пласту. Пластовая подготовка изредка заменяется на полевую (если имеются неустойчивые боковые породы и на пластах с углями, склонными к самовозгоранию) при которой полевые штреки в породах лежащего бока.
Далее проводят подготавливающие выработки в плоскости пласта, для создания очистных забоев принятой длины в количестве, обеспечивающем принятую производственную мощность шахты (количество полезного ископаемого, добытого в единицу времени).
Основы подземной разработки рудных месторождений
Залежи рудных месторождений большей частью имеют крутое или наклонное залегание. В целях удобства разработки их по падению делят на этажи с определенной высотой и длиной, иначе говоря — рудное тело. В зависимости от условий залегания рудных тел применяется вскрытие вертикальными, наклонными стволами или штольнями. Самый распространенный способ — вскрытие вертикальными стволами, от которых отходят квершлаги на каждом горизонте.
Если рудное месторождение находится в горной местности, то применяют вскрытие штольнями, от которых отходят слепые вертикальные стволы с подъемной установкой на штольневом горизонте.
Подготовка рудных тел к очистной выемке похожа на подземные разработки угольных месторождений, так же как и при подземной разработке угольных месторождений подготовка рудных тел к очистной выемке начинается с проведения сети подготовительных выработок:
- по типу подготовительных выработок — штрековая и ортовая
- по расположению выработок по отношению к рудному телу — рудную, полевую и комбинированную
- по схеме движения транспорта — тупиковую и кольцевую
При очистной выемке руды выполняются следующие основные производственные процессы:
- Отбойка руды — процесс отделения руды от массива в блоке с одновременным дроблением ее на куски.
- Вторичная дробление — для соответствия условиям технологического процесса, по которым отбитая руда должна иметь куски определенной крупности
- Выпуск и доставка руды — перемещение рудной массы от мест отбойки до транспортных выработок блока
- Управление горным давлением — естественное поддержание очистного пространства, обрушение вмещающих пород, искусственное поддержание очистного пространства