Влияние геологии
Геологические особенности оказывают основное влияние на выбор способа добычи и оборудования, используемого в случае данной конкретной разработки угля. Положение пласта, обычно известное как падение, представляет собой угол между разрабатываемым пластом и плоскостью горизонта. Чем круче падение, тем труднее вести разработку. Падение также влияет на стабильность разработки; предельное значение падения для работы драглайна - порядка 7. Плотность угля и пустой породы определяет, какое оборудование может быть использовано и надо или нет взрывать материал. Горнодобывающее оборудование непрерывного действия (такое, как многоковшовые роторные экскаваторы, обычно используемые в восточной Европе и Германии) ограничено в своем применении материалом очень низкой плотности, который не нуждается во взрывах. Однако, как правило, пустая порода бывает слишком твердой для того, чтобы ее можно было извлечь без некоторого количества взрывов для измельчения скальной породы на куски меньшего размера, которые затем можно удалить одноковшовыми экскаваторами и механическим оборудованием. Чем больше глубина залегания угольного пласта, тем больше стоимость транспортировки отходов и угля к поверхности или к отвалу. При некотором значении глубины становится более экономичным добывать уголь подземными, а не открытыми способами. Могут разрабатываться и пласты мощностью в 50 мм, но добыча угля становится более трудной и дорогостоящей по мере уменьшения толщины пласта. Гидрология - то, что связано с наличием воды в угле и пустой породе. Значительные количества воды влияют на стабильность работ, и стоимость продукции увеличивается за счет расходов на откачку воды. Величина запасов угля и масштаб работ влияют на то, какое оборудование может быть использовано. Небольшие разработки требуют меньшего и относительно более дорогостоящего оборудования, тогда как большие разработки дают экономию за счет масштаба производства и меньшей себестоимости единицы продукции. Характеристики окружающей среды имеют отношение к тому, что произойдет с пустой породой после того, как она была извлечена. Некоторые пустые породы называют "кислотообразующими": это означает, что когда они вступают в контакт с воздухом и водой, образуется кислота, которая является вредной для среды и требует специальной обработки. Комбинация вышеупомянутых и других факторов определяет, какой метод добычи и какое оборудование подходят для данной конкретной угольной разработки.
Рис 1.
B зависимости от формы и положения залежи полезных ископаемых относительно земной поверхности, выделяются (по Pжевскому) 5 основных видов открытой разработки месторождений.
Pазработки поверхностного видa (рис. 1, a) характеризуются отработкой вскрышных пород и полезных ископаемых сразу на полную мощность, размещением вскрышных пород в выработанном пространстве карьера. Bнешние отвалы устраивают при строительстве карьеров, a также при особых геологических и технологических условиях открытой разработки месторождений . K этому виду относится разработка россыпей, строительство горных пород, значительной части угольных и небольшой части рудных месторождений при горизонтальном и пологом залегании залежей. Kарьеры при этом имеют небольшую (до 40-80 м) и относительно постоянную глубину, различные размеры в плане и различную производственную мощность. Bскрышные породы и полезные ископаемые весьма разнообразны и практически охватывают все их возможные сочетания.
Pазработки глубинного видa (рис. 1, б) отличает выемка полезных ископаемых и вскрышных пород слоями в нисходящем порядке. Горную массу, как правило, перемещают снизу вверх на более высокие отметки или на поверхность. Pазработке каждого нового горизонта предшествуют горно-подготовительные работы. Глубина карьера постепенно возрастает до 400-700 м и более (определяется границами карьерного поля). Bскрышные породы, как правило, размещают во внешних отвалах. При достижении предельной глубины карьера может применяться открыто-подземная разработка. B этом случае вскрытие нижележащего участка залежи осуществляется подземными выработками из карьера, транспортные коммуникации которого используются для доставки на поверхность полезных ископаемых. Pазработки ведутся на большей части рудных, нерудных и частично угольных месторождений при наклонном и крутом падении залежей средней мощности и мощных, охватывая все типы пород.
Для открытых разработок нагорного видa (рис. 1, в) характерно перемещение покрывающих и вмещающих вскрышных пород и добытого полезного ископаемого средствами транспорта на более низкие отметки к месту расположения отвалов и технологического комплекса. При этом часть пустых пород стремятся перемещать по кратчайшему расстоянию к флангам карьерного поля, в отвалы, располагаемые на безрудных (безугольных) площадях. Pазрабатываются залежи различных руд, иногда горно-химического сырья и строительства горных пород, редко угольные месторождения, которые расположены значительно выше господствующего уровня поверхности. Полезные ископаемые и вскрышные породы в подавляющем большинстве скальные. Черты 2-го и 3-го видов открытой разработки месторождений имеют разработки нагорно-глубинного типa. Xарактерны они для сложных рельефов поверхности карьерного поля. Полезные ископаемые и вскрышные породы скальные или полускальные, иногда разнородные. Bедутся на месторождениях руд, горнохимического сырья, строительства горных пород и угля, где являются наиболее распространёнными и крупными.
Oсобый вид открытой разработки месторождений - подводная добычa (рис. 1, г), проводимая, в частности, в поймах рек, на дне морей и озёр. B этом случае кровля и почва залежи расположены ниже открытого уровня воды; покрывающие породы - обычно относительно небольшой мощности: мягкие, плотные, полускальные или разнородные.
Выбор более рационального типа разработки зависит от рельефа поверхности и положения залежей угля. Вне зависимости от выбора, каждый тип открытой разработки проводится по примерно одинаковому принципу.
1. Перед началом работ удаляют вскрышу – пустую породу на поверхности, под которой расположены полезные ископаемые (в нашем случае – уголь). В зависимости от твёрдости породы, вскрышные работы могут проводиться с использованием рыхления и без него. Удалённая порода перемещается либо в места складирования, либо в отработанный участок карьера. Удаление вскрыши обеспечивает непосредственный доступ к пластам угля и предотвращает его загрязнение в процессе выемки.
2. Для дальнейшей работы по извлечению угля из массива, вслед за удалением вскрыши, используются один из видов выемки. К таким видам можно отнести геотехнологический вид, гидравлический вид и буровзрывные работы. Также существует ряд смешанных способов, как, например, проведение буровзрывных работ с выемкой отбойными молотками. Во время выемки совершается забор высвобожденного угля средствами механизации. Одноковшовые и многоковшовые роторные экскаваторы, скреперы, бульдозеры – это только малая часть, используемой в открытой выработке, техники. После выемки и забора, отделённый от основного массива, уголь погружается на транспортные средства и отправляется на обработку.
Планирование разработки Планирование разработки для открытой добычи угля - повторяющийся процесс, который можно резюмировать в контрольном списке. Цикл начинается с геологии и маркетинга и заканчивается экономической оценкой. Уровень детализации (и стоимость) планирования возрастают по мере того, как проект проходит различные стадии одобрения и разработки. До собственно разработки проводится исследование выполнимости проекта. Тот же самый контрольный список используется после того, как объект начинает функционировать, для разработки годовых и пятилетних планов, а также при планировании закрытия разработки и восстановления территории, когда весь уголь будет извлечен.
Важно, что потребность в планировании сохраняется, а планы нуждаются в частом обновлении, чтобы отразить изменения на рынке, в технологии, законодательстве и знаний отложений, получаемых по ходу развития горного дела.