Открытые горные работы - Surface mining

Угольный разрез в Вайоминге

Добыча поверхности , в том числе добычи полосы , открытой добычи и добычи полезных ископаемых удаления вершины горы , является широкой категорией добычи , в которой почва и породы , покрывающей минеральный осадок ( покрывающий слой ) удал ют, в отличие от подземной добычи , в которой перекрывающих порода оставляют на месте, а минерал удаляют через шахты или туннели.

Открытая добыча началась в середине 16 века и практикуется во всем мире при добыче множества различных полезных ископаемых, хотя большая часть открытой добычи угля происходит в Северной Америке. В Северной Америке открытая разработка месторождений стала популярной на протяжении 20 века, и теперь на открытых рудниках добывается большая часть угля, добываемого в Соединенных Штатах.

В большинстве форм открытых горных работ тяжелое оборудование , такое как землеройные машины, сначала удаляет вскрышу. Затем полезные ископаемые добывают большие машины, такие как экскаваторы-драглайны или роторные экскаваторы .

Плюсы открытой добычи заключаются в том, что она имеет более низкие финансовые затраты и намного безопаснее, чем подземная добыча, потому что все горные работы происходят над поверхностью. Минусы - опасность, которую он представляет для здоровья человека и окружающей среды. Люди сталкиваются с различными рисками для здоровья, вызванными добычей полезных ископаемых, например с различными сердечно-сосудистыми заболеваниями, загрязнением продуктов питания и воды. Разрушение среды обитания , наряду с загрязнением воздуха, шума и воды, - все это значительное негативное воздействие на окружающую среду, вызванное побочными эффектами открытых горных работ.

Типы

Существует пять основных типов открытых горных работ, которые подробно описаны ниже.

Открытая добыча

Баггер 288 является экскаватор роторный используется в горнодобывающей промышленности полосы.

Открытая добыча - это практика добычи пласта полезных ископаемых, сначала удаляя длинную полосу вышележащей почвы и породы ( покрывающих пород ); эта деятельность также называется удалением покрывающих отложений . Чаще всего он используется для добычи угля и лигнита (бурого угля) . Открытая добыча практична только тогда, когда рудное тело, подлежащее выемке, находится относительно близко к поверхности и / или в основном горизонтально. В этом типе добычи полезных ископаемых используются одни из самых больших машин на земле, в том числе роторные экскаваторы, которые могут перемещать до 12 000 кубических метров земли в час.

Есть две формы открытой добычи. Более распространенный метод - это вскрытие участка , которое используется на довольно ровной местности для извлечения отложений на большой площади. При выемке каждой длинной полосы вскрышные породы помещаются в выемку, образованную предыдущей полосой.

Контурная разработка включает удаление покрывающих пород над пластом полезных ископаемых возле обнажения на холмистой местности, где обнажение полезных ископаемых обычно повторяет контур земли. За выемкой контура часто следует бурение на склоне холма для удаления большего количества минерала. Этот метод обычно оставляет за собой террасы на горных склонах.

Открытая добыча на карьере Гарцвайлер в Германии. Бурый уголь добывается находится слева, снятую вскрыши помещаются справа. Обратите внимание, что это в основном плоская шахта для горизонтального минерала.

Открытая разработка

Шахты El Chino расположен недалеко Силвер - Сити, Нью - Мексико является открытым способом медный рудник.

Открытая добыча относится к способу извлечения камня или минералов из земли через их удаление из открытой ямы или заемы . Он лучше всего подходит для доступа в основном к вертикальным месторождениям полезных ископаемых. Хотя открытую добычу полезных ископаемых иногда ошибочно называют «вскрышной», эти два метода различаются (см. Выше).

Удаление вершины горы

Горная добыча (MTR) - это форма добычи угля, которая разрабатывает угольные пласты под горными вершинами, сначала удаляя вершину горы, лежащую над угольным пластом. Взрывчатые вещества используются для разрушения покрывающих пород (слоев горных пород над пластом), которые затем удаляются. Затем вскрыша сбрасывается самосвалами в насыпь в близлежащие впадины или долины. MTR включает в себя массовую реструктуризацию земли, чтобы достичь угольных пластов на глубине до 400 футов (120 м) от поверхности. Удаление горных вершин заменяет первоначальный крутой ландшафт на более ровный рельеф. Попытки экономического развития на восстановленных рудниках включают тюрьмы, такие как Федеральная тюрьма Биг-Сэнди в округе Мартин, Кентукки , аэропорты небольших городков , поля для гольфа, такие как Twisted Gun в округе Минго, Западная Вирджиния и поле для гольфа Stonecrest в округе Флойд, Кентукки , а также в качестве полигонов для захоронения ила промышленных скрубберов, полигонов твердых отходов, парков для трейлеров, производителей взрывчатых веществ и складских помещений для сдачи в аренду.

Этот метод чаще используется в последние годы в Аппалачи угольных месторождений в Западной Вирджинии , Кентукки , Вирджиния и Теннесси в Соединенных Штатах. Глубокие изменения в топографии и нарушение ранее существовавших экосистем сделали удаление горных вершин весьма спорным.

Сторонники удаления горных вершин указывают на то, что после рекультивации территорий в соответствии с требованиями закона эта технология обеспечивает первоклассную плоскую землю, подходящую для многих целей в регионе, где плоская земля встречается редко. Они также утверждают, что новый рост на освоенных горных выработках лучше поддерживает популяции охотничьих животных.

Критики утверждают, что удаление горных вершин является катастрофической практикой, приносящей пользу небольшому количеству корпораций за счет местных сообществ и окружающей среды . В заявлении о воздействии на окружающую среду Агентства по охране окружающей среды США (EPA) указано, что ручьи возле насыпей долин иногда могут содержать более высокие уровни минералов в воде и снижать водное биоразнообразие . В заявлении также оценивается, что 724 мили (1165 км) Аппалачских ручьев были погребены засыпками долин с 1985 по 2001 год.

При взрыве на шахте для удаления на вершине горы в воздух поднимается пыль и мухи, которые затем могут мешать или оседать на частной собственности поблизости. Эта пыль может содержать соединения серы, которые, как утверждают некоторые, разъедают конструкции и надгробия и представляют опасность для здоровья.

Хотя участки MTR должны быть рекультивированы после завершения добычи, рекультивация традиционно была сосредоточена на стабилизации горных пород и борьбе с эрозией, но не всегда на лесовосстановлении . Быстрорастущие неместные травы, посаженные для быстрого обеспечения растительности на участке, конкурируют с саженцами деревьев, а деревья испытывают трудности с формированием корневой системы в уплотненной засыпке. Следовательно, биоразнообразие страдает в регионе Соединенных Штатов с многочисленными эндемичными видами . Также увеличивается эрозия , что может усилить наводнения . В восточной части Соединенных Штатов Инициатива по региональному лесовосстановлению Аппалачей направлена ​​на поощрение использования деревьев при рекультивации горных пород.

Дноуглубительные работы

Дноуглубительные работы - это метод добычи полезных ископаемых ниже уровня грунтовых вод. В основном это связано с добычей золота. Небольшие земснаряды часто используют всасывание, чтобы поднять добытый материал со дна водоема. Исторические крупномасштабные дноуглубительные работы часто использовали плавучие земснаряды; Судно типа баржи, которое зачерпывает материал через конвейерную ленту на носу, отфильтровывает требуемый компонент на борту и возвращает нежелательный материал в воду через другую конвейерную ленту на корме. В долинах рек, заполненных гравием, с неглубоким водным зеркалом, плавучий земснаряд может прокладывать себе путь через рыхлый осадок в собственном пруду.

Майнинг хайволл

Майнинг хайволл

Горная добыча - это еще одна форма добычи, которую иногда проводят для добычи дополнительного угля, примыкающего к площади открытой разработки. Этот метод произошел от шнековой добычи, но не соответствует определению открытой добычи, поскольку он не включает удаление вскрыши для обнажения угольного пласта. В заключительном отчете CERB № 2014-004 «Highwall Mining: методология проектирования, безопасность и пригодность» Yi Luo он характеризует его как «относительно новый метод полуповерхностной и полуподземной добычи угля, который возник на основе шнековой добычи». При высокоствольных разработках угольный пласт проходит комбайном непрерывного действия, приводимым в движение гидравлическим механизмом передачи толкающей балки (PTM). Типичный цикл включает в себя отстойник (запуск-толкание вперед) и резку (подъем и опускание стрелы фрезерной головки для резки угольного пласта по всей высоте). По мере продолжения цикла добычи угля режущая головка постепенно запускается в угольный пласт на глубину 19,72 фута (6,01 м). Затем PTM автоматически вставляет прямоугольную толкающую балку длиной 19,72 фута (6,01 м) (сегмент винтового конвейера) в центральную часть машины между Powerhead и режущей головкой. Система толкающих балок может проникать в угольный пласт на глубину 370 м (проверено в 2015 году). В одной запатентованной системе горных выработок с высокими забоями используются шнеки, заключенные внутри толкающей балки, которые предотвращают загрязнение добытого угля обломками породы во время процесса транспортировки. Используя видеоизображение и / или датчик гамма-излучения и / или другие георадиолокационные системы, такие как датчик обнаружения границы раздела угля и породы (CID), оператор может видеть переднюю проекцию границы раздела пласт-порода и направлять непрерывный прогресс шахтера. . В горнодобывающей промышленности могут быть добыты тысячи тонн угля с использованием контурных полос с узкими уступами, ранее выработанными площадями, траншейными выработками и крутыми пластами за счет использования насосной системы с регулируемым притоком воды и / или системы вентиляции (инертного газа). .

Извлечение с туннельной формой приводов, используемых горными горняками, намного лучше, чем круглые буровые скважины, но картирование участков, разработанных горняком высокоствольных выработок, не отображается так строго, как участки глубокой разработки. Смещается очень мало почвы по сравнению с удалением вершины горы; однако владеть и эксплуатировать высокоствольный комбайн сравнительно дороже.

Картирование обнажения, а также данные кернового ствола и образцы, взятые в процессе изготовления стендов, принимаются во внимание, чтобы наилучшим образом спроектировать панели, которые будет резать высокоствольный комбайн. Учитываются препятствия, которые могут быть потенциально повреждены из-за проседания, и естественный контур горной выработки, и геодезист направляет горного выработщика по линии (теоретическая линия съемочного участка), в основном перпендикулярной высокогорью. параллельные линии обозначают выемку в гору (глубиной до 1200 футов (370 м) (записи 2015 г.)) без управления курсом или корректирующего срабатывания рулевого управления по навигационному азимуту во время добычи, что приводит к пропуску части угольного пласта и является потенциальной опасностью. врезки колонн из предыдущих проходок из-за горизонтального сноса (качения) колонны толкающих балок-режущих модулей. идти дальше, с поддержкой гироскопической навигации и больше не ограничиваясь количеством кабеля, хранящегося на машине. Максимальная глубина будет определяться напряжением дальнейшего проникновения и связанным с ним потребляемой удельной мощностью (скручивание и натяжение в колонне винтовых транспортеров) , но современные оптимизированные шнековые транспортеры, транспортирующие варианты (называемые толкающими балками) с визуальной разработкой продукта и моделированием дискретных элементов (ЦМР) с использованием программного обеспечения для моделирования потоков Каким образом Smart-Drive возможны расширенные проходки, даже при крутых наклонных углах от горизонтали до забоя более 30 градусов. В случае значительных крутых горных работ новая фраза метода добычи должна быть «направленная добыча» (обычно используемые технологии, так как ценные синергетические направленное бурение и направленная добыча подразделяются на методы «от поверхности к пласту» (SIS)), сухой или влажный, обезвоживание или выемка грунта и выемка грунта с помощью винтовых транспортеров активно участвуют в разработке дорожной карты ведущей мировой горнодобывающей компании с высокими стенками.

Транспорт

Исторически сложилось так, что вывоз материалов из карьеров осуществлялся ручным трудом, гужевыми автомобилями и / или горными железными дорогами.

В нынешней практике, как правило, используются тягачи на подъездных дорогах, спроектированных в соответствии с особенностями шахты.

Проблемы окружающей среды и здоровья

Восстановленный карьер в округе Центр , штат Пенсильвания .

Чтобы правильно очистить и восстановить когда-то действовавший карьерный рудник, требуются большие деньги и обширные планы реабилитации. У некоторых горнодобывающих компаний нет средств на надлежащую очистку, поэтому это отрицательно сказывается на окружающей среде. Федеральные правительства приняли множество законов и постановлений, которым горнодобывающие компании должны неукоснительно следовать. В Соединенных Штатах Закон о контроле за горными работами и рекультивации от 1977 года требует рекультивации открытых угольных шахт. Рекультивация для неугольных шахт регулируется государственными и местными законами, которые могут сильно различаться. Закон о национальной экологической политике (NEPA), Закон о сохранении и восстановлении ресурсов (RCRA), Закон о комплексных экологических мерах, компенсациях и ответственности (CERCLA) и многие другие законы регулируют тему открытых горных работ. В некоторых случаях даже при наличии надлежащего законодательства в отношении открытых горных работ некоторые негативные воздействия на здоровье человека и окружающую среду остаются.

Человеческое здоровье

Исследования здоровья были проведены на людях, которые работают или живут вблизи наземных шахт, и обнаружили множество негативных последствий для здоровья. Особое влияние на здоровье человека оказывают твердые частицы, такие как частицы пыли, металлов, кислоты и почвы, взвешенные в воздухе, которые могут вдыхаться и приводить к серьезным последствиям. После вдыхания они могут снизить функцию легких, объем легких, могут возникнуть сердечно-сосудистые заболевания и, что еще хуже, рак. Большие открытые участки поверхности, такие как вскрытые породы, карьеры, выемки на вершинах гор и шахты с высокими забоями, способствуют значительному загрязнению воздуха и взвешенным твердым частицам. Горняки, работающие в открытых шахтах, подвергаются высокому прямому риску осложнений для здоровья, в то время как местные сообщества испытывают другие последствия. Люди, живущие вблизи шахты, могут испытывать такие последствия для здоровья, как сердечно-сосудистые проблемы, загрязнение воды, когда металлы или кислоты вымываются в грунтовые воды и загрязняют сельское хозяйство. В Западной Вирджинии есть крупные горнодобывающие предприятия, такие как удаление горных вершин, что может привести к загрязнению воды, которую используют общины у подножия Аппалачских гор.

Правительства, такие как правительство Канады, имеют специальное законодательство для обеспечения безопасности горняков, сообществ и окружающей среды. В Канаде для защиты здоровья людей были введены в действие Экологический кодекс горнодобывающих предприятий (ECPMM), Положения о сбросах горнодобывающих предприятий (MMER), Канадский закон об оценке состояния окружающей среды и многие другие законы и постановления.

Воздействие на окружающую среду

Кислотное выщелачивание при добыче сульфидной руды .

Открытые горные работы могут иметь ряд последствий для окружающей среды, от отрицательных до положительных. Негативные эффекты включают загрязнение почвы, воды, воздуха и шума, а также изменение ландшафта и различные другие негативы. Обратная сторона - положительное разветвление; Благодаря новым технологиям и надлежащему управлению стало легче правильно обрабатывать местное водоснабжение и восстанавливать местную экологию, что помогает восстановить окружающую среду.

Как показано ниже, каждый тип открытых горных работ оказывает собственное воздействие на окружающую среду.

Открытая добыча - после завершения операций хвосты помещаются обратно в скважину и закрываются, чтобы участок напоминал ландшафт до начала горных работ. Верхний слой почвы может быть помещен поверх хвостохранилища вместе с посадкой деревьев и другой растительности. Другой метод рекультивации - заполнение ямы водой для создания искусственного озера. Оставленные большие хвостохранилища могут содержать тяжелые металлы, которые могут выщелачивать кислоты, такие как свинец и медь, и попадать в водные системы.

Открытые горные работы - один из крупнейших в мире типов рудников и масштабы этих операций оставляют после себя огромные шрамы на ландшафте, разрушение окружающей среды обитания и значительные затраты на очистку. В карьере может образоваться огромное количество пустой породы, на дороге могут образоваться воронки, затопление и аналогичные негативные воздействия, как при открытой добыче полезных ископаемых.

Добыча с удалением горных вершин - включает удаление целых горных вершин, пустая порода которых используется для выравнивания окружающей земли путем заполнения рек и долин. Это очень разрушительно, поскольку физически навсегда меняет ландшафт и связанную с ним экосистему. Повсюду в Аппалачах в таких штатах, как Кентукки и Вирджиния, удаление горных вершин является распространенным методом добычи полезных ископаемых, при котором вырубаются целые леса и территория становится уязвимой для возможных оползней, причем восстановление иногда бывает слишком сложным / дорогостоящим.

Дноуглубительные работы - форма открытых горных работ, при которой воздействие на окружающую среду в основном проявляется под водой. Метод извлечения материала с морского дна или любого водоема создает опасный риск для морских обитателей. В целом эффект намного меньше по сравнению с другими методами добычи. Приток наносов может поглотить флору и фауну, изменить уровень воды и может изменить содержание кислорода. Загрязнение воды и шумовое загрязнение - это проблема, за которой необходимо следить, поскольку морские обитатели очень чувствительны и уязвимы для резких и вредных изменений в их экосистемах.

Горная выработка - имеет меньшее воздействие на окружающую среду, чем удаление горных вершин, из-за меньшей внешней поверхности, но все же имеет место отрицательные побочные эффекты. Загрязнение воздуха и шум от взрывных работ являются обычным воздействием на окружающую среду, наряду с большими хвостохранилищами, которые могут попадать в водные пути и многочисленные экосистемы.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки