Jak zysk decyduje o tym, co wydobywamy i dlaczego jest to ważne

Górnictwo to nie tylko kopanie dziury. Jest to proces wydobywania minerałów z powierzchni Ziemi, w tym z mórz. Ale tu jest problem. Minerał to substancja nieorganiczna o określonym wzorze chemicznym i charakterystycznych właściwościach fizycznych. Węgiel jest wyjątkiem: jest substancją organiczną, która często zaliczana jest do tej grupy. Potem jest ruda. Ruda to minerał rudy lub zbiór takich minerałów i skały płonnej (skały, która nie ma wartości ekonomicznej), który można wydobywać z zyskiem.

Złoże minerałów odnosi się do naturalnego nagromadzenia użytecznego minerału. Złoże rudy oznacza złoże minerałów o wystarczającej wielkości i stężeniu, które należy zagospodarować. Czy widzisz różnicę? Wszystko sprowadza się do pieniędzy.

Dlaczego metki cenowe determinują rzeczywistość geologiczną

Przy ocenie złóż minerałów niezwykle istotne jest wzięcie pod uwagę rentowności. Całkowita ilość kopaliny w danym złożu nazywana jest bazą zasobów kopaliny. Tylko ilość, którą można wydobyć z zyskiem, nazywana jest rezerwami rudy. W miarę wzrostu ceny sprzedaży minerału lub spadku kosztów wydobycia zwiększa się udział zasobów minerałów sklasyfikowanych jako ruda.

Oczywiście prawdą jest również coś odwrotnego. Kopalnia może przestać produkować z powodu wyczerpania się złóż. Albo dlatego, że ceny spadły lub koszty wzrosły tak bardzo, że to, co kiedyś było rudą, jest teraz tylko minerałem. To jest zmieniająca się definicja. Ziemia się nie zmienia. Liczby się zmieniają.

Głębokie korzenie górnicze

Znaleziska archeologiczne wskazują, że wydobycie prowadzono już w czasach prehistorycznych. Pierwszym używanym minerałem był krzemień. Jego muszlowe pęknięcie umożliwiło rozłupanie go na ostre fragmenty. Przydatne jako skrobaki, noże i groty strzał. W okresie neolitu (ok. 8000–2000 p.n.e.) we Francji i Wielkiej Brytanii w miękkich złożach kredy kopano szyby o głębokości do 100 metrów (330 stóp). Potrzebowali krzemiennych kamyków. Jako pigmenty służyła czerwona ochra i mineralny malachit miedziowy.

Najstarsza znana podziemna kopalnia na świecie została wykopana ponad 40 000 lat temu. Znajduje się na grzbiecie Bomvu w górach Ngwenya w Suazi. Wydobywano tam ochrę do ceremonii pogrzebowych i malowania ciała. Złoto było jednym z pierwszych metali, których użyto. Wydobywano go z koryt rzecznych składających się z piasku i żwiru, gdzie ze względu na swoją stabilność chemiczną występował jako czysty metal. Miedź, mniej stabilna chemicznie, występuje w formie rodzimej i była prawdopodobnie drugim odkrytym metalem. Znaleziono także srebro w czystej postaci. Kiedyś ceniono go wyżej niż złoto.

Starożytny kamień hutniczy i monumentalny

Historycy twierdzą, że Egipcjanie wydobywali miedź na Półwyspie Synaj już 3000 lat p.n.e. mi. Niektóre przykłady brązu (stopu miedzi i cyny) pochodzą z około 3700 roku p.n.e. mi. Początki żelaza sięgają około 2800 roku p.n.e. mi. Egipskie wzmianki o wytopie rudy żelaza pochodzą z 1300 roku p.n.e. mi. Ołów, znaleziony w starożytnych ruinach Troi, wydobywano już w 2500 roku p.n.e. mi.

Jednym z najwcześniejszych dowodów konstrukcji z wydobywanego kamienia była budowa (2600 p.n.e.) wielkich piramid w Egipcie. Największa Piramida Cheopsa ma 236 metrów (775 stóp) po bokach podstawy. Zawiera około 2,3 miliona bloków dwóch rodzajów wapienia i czerwonego granitu. Uważa się, że wapień wydobywano w kamieniołomie na przeciwległym brzegu Nilu. Bloki o masie do 15 000 kg (33 000 funtów) transportowano na duże odległości. Dotarliśmy na miejsce. Pokazują precyzyjne cięcie, dzięki któremu uzyskano ściśle przylegający mur.

Od zapłonu skał po energię pneumatyczną

Jednym z najbardziej kompleksowych wczesnych dzieł na temat metod wydobycia w Europie jest dzieło niemieckiego naukowca George’a Agricoli De re Metallica (1556). Opisuje szczegółowe metody drążenia kopalń i tuneli. Miękką rudę i skały wydobywano starannie kilofem. Twardsza ruda wymagała kilofa i młotka, klinów lub ciepła.

Spalenie skały polegało na ułożeniu stosu kłód w pobliżu czoła skały i ich spaleniu. Ciepło osłabiło lub rozszczepiło skałę w wyniku rozszerzalności cieplnej. W razie potrzeby stosowano prymitywne systemy wentylacji i pompowania wody. Wspinaczka po kopalniach i wyrobiskach pochyłych odbywała się za pomocą bram. Transport odbywał się na „wózkach” i taczkach. W tunelach zastosowano drewniane systemy nośne.

Wielki postęp w górnictwie nastąpił, gdy tajemnica czarnego prochu dotarła na Zachód. Prawdopodobnie z Chin pod koniec średniowiecza. W połowie XIX wieku dynamit zastąpił go jako materiał wybuchowy. Od 1956 roku powszechnie stosowane są zarówno materiały wybuchowe nitroamonowe, jak i materiały wybuchowe w postaci zawiesiny (mieszaniny wody, paliwa i utleniaczy). Po raz pierwszy do wiercenia otworów w celu zainstalowania materiałów wybuchowych zastosowano stalowe wiertło klinowe i młotek. Doświadczenie pokazuje, że prawidłowe rozmieszczenie otworów i kolejność robót strzałowych są ważne dla osiągnięcia maksymalnego zniszczenia skał w kopalniach.

Wynalezienie wiertarek mechanicznych zasilanych sprężonym powietrzem (młoty pneumatyczne) znacznie zwiększyło możliwości wydobywania twardych skał. Zmniejszyło to kilkakrotnie koszty i czas wykopów. Według doniesień Anglik Richard Trevithick wynalazł obrotową wiertarkę parową w 1813 r. Mechaniczne wiertarki tłokowe, które wykorzystują wiertła przymocowane do żerdzi wiertniczych i poruszają się w górę i w dół jak tłok w cylindrze, pojawiły się w 1843 r. W Niemczech w 1853 r. wynaleziono wiertarkę podobną do nowoczesnych wiertarek pneumatycznych. Wiertarki tłokowe zastąpiono młotami pneumatycznymi zasilanymi sprężonym powietrzem. Ich wydajność uległa poprawie dzięki lepszemu projektowi i dostępności wysokiej jakości stali.

Rozwojowi wierceń towarzyszyło udoskonalenie metod załadunku. Od ręcznego załadunku łopatami po różnego rodzaju ładowarki mechaniczne. Transport również ewoluował od przenoszenia przez ludzi i zwierzęta. Do wagonów kopalnianych, których ciągnikami były lokomotywy elektryczne i przenośniki. A potem do dużych samochodów z gumowymi oponami. Podobne zmiany miały miejsce w górnictwie odkrywkowym. Poprzez radykalne zwiększenie produkcji i obniżenie kosztów wyrobów metalowych i niemetalowych. Duże koparki wielonaczyniowe wykorzystywane w odkrywkowym górnictwie węgla kamiennego znajdują zastosowanie także w innych rodzajach kamieniołomów.

Jak górnicy rozwiązali problem z wodą i oświetleniem

Woda była niegdyś głównym wrogiem górników. Zalało kopalnie, uszkodziło sprzęt i sprawiło, że głębokie wydobycie było prawie niemożliwe. Następnie w XVIII wieku James Watt wprowadził maszynę parową. Nagle pompy parowe mogły wypompowywać wodę z głębokich kopalń. Problem nie zniknął, ale stał się możliwy do opanowania.

Oświetlenie poszło podobną drogą. Pierwsi górnicy korzystali ze świec lub lamp oliwnych spalających olej wielorybi, olej węglowy lub naftę. Światło było słabe. To było niebezpieczne. XIX wieku stało się jaśniejsze, ale także bardziej wybuchowe. Gaz acetylenowy powstający w wyniku kapania wody na węglik wapnia i spalany w metalowym reflektorze. Płomień zapalano krzemieniem. Światła było wystarczająco dużo do pracy, ale w kopalni był łatwopalny gaz? To jest przepis na katastrofę.

Prawdziwy punkt zwrotny nastąpił w latach trzydziestych XX wieku wraz z pojawieniem się lamp górniczych zasilanych bateryjnie. Żadnych otwartych płomieni. Żadnych butli z acetylenem. Po prostu światło. Od tego czasu inżynierowie poprawili żywotność baterii, wagę i intensywność światła. Górnicy mogą teraz widzieć wyraźnie, nie nosząc na głowach potencjalnej eksplozji.

Łatwo jest idealizować górnictwo. Przypomnij sobie samotnego górnika złota z kilofem. Ten obraz jest martwy. Współczesne górnictwo to maszyny zapewniające brutalną siłę i wyszkoleni specjaliści odpowiedzialni za strategię. Wydobywamy złoto z głębokości 4000 metrów. To ponad 13 000 stóp. Odkrywki wykopuje się na głębokość ponad 700 metrów. Skala ma charakter przemysłowy, a nie rzemieślniczy.

Jak znaleźć minerały przy użyciu nowoczesnych technik eksploracji

Znalezienie złóż minerałów nazywa się eksploracją. Kiedy znajdziesz potencjalną lokalizację, zwaną perspektywą, przeprowadzasz jej badanie. Musisz znać rozmiar, kształt, orientację i jakość minerałów. Musisz wiedzieć, gdzie znajdują się cenne rudy względem powierzchni.

Tradycyjni harcerze chodzili po ziemi. Badali wychodnie, glebę i osady. Bezpośrednia obserwacja nadal działa. Jednak współcześni funkcjonariusze wywiadu używają narzędzi, aby zawęzić promień poszukiwań. Szukają anomalii. Anomalia to różnica między tym, co widzisz, a tym, czego się spodziewasz.

Zdjęcia lotnicze i zdjęcia satelitarne pozwalają na szybkie przeskanowanie dużych obszarów. Zmiany w budowie geologicznej, typie skał, glebie lub roślinności mogą wskazywać na mineralizację poniżej. Eksploracja geofizyczna sięga głębiej. Wykorzystuje metody grawimetryczne, magnetyczne, elektryczne, sejsmiczne i radiometryczne. Przyrządy te mierzą właściwości skał, takie jak gęstość, podatność magnetyczna, przewodność elektryczna i rozpad radioaktywny.

Poszukiwania geochemiczne szukają wskazówek chemicznych. Naukowcy pobierają próbki gleby, osadów jeziornych, wody, osadów lodowcowych, skał, roślinności, tkanek zwierzęcych, mikroorganizmów, gazów i powietrza. Testują je pod kątem mikroelementów. Niezwykłe stężenia wskazują na osad.

Metody eksploracji: rowy, sztolnie i pobieranie próbek rdzeniowych

Po zidentyfikowaniu obiecujących obszarów rozpoczyna się eksploracja złóż. Metoda zależy od rodzaju i głębokości złoża. Jeśli złoże wypłynie na powierzchnię, kopane są płytkie rowy za pomocą buldożerów lub koparek. Wykopy zapewniają dokładne dane dotyczące warstw przypowierzchniowych i dużych objętości próbek. Są one jednak ograniczone głębokością, na jaką może działać sprzęt.

Czasami budowane są specjalne sztolnie. To jest drogie i powolne. Sztolnie służą przede wszystkim do tworzenia stanowisk wiertniczych. Stamtąd można zbadać dużą ilość skał w celu zbudowania modelu 3D złoża rudy. Przydadzą się też stare kopalnie i sztolnie. Zapewniają łatwy dostęp do pobierania próbek z istniejących zasobów lub sprawdzania rozszerzeń.

Najpopularniejszą metodą jest wiercenie studni. Diamentowe narzędzie wiertnicze wycina wąską szczelinę w skale. Ze środka wydobywa cylindryczny rdzeń. To jest próbkowanie rdzeniowe. Studnie mogą mieć setki lub tysiące metrów długości. Standardowa średnica wynosi około 50 milimetrów.

Rdzenie umieszczane są w specjalnych skrzyniach w kolejności ich wydobywania. Geolodzy prowadzą rejestr każdego rdzenia. Opisują rodzaje skał, minerały i cechy strukturalne, takie jak pęknięcia, uskoki i warstwy. Oceniają siłę skały. Rdzeń jest często piłowany wzdłużnie. Połowa jest wysyłana do laboratorium w celu określenia zawartości przydatnych składników.

Wyznaczanie złoża rudy za pomocą map i modeli

Studnie wierci się według stałego schematu. Ich lokalizacja jest naniesiona na zaplanowane mapy. Aby zwizualizować złoża na głębokości, odwierty są również kreślone na płaszczyznach pionowych zwanych przekrojami. Geolog bada każdą sekcję. Wykorzystując dane z map, kłody rdzeniowe oraz znajomość struktur geologicznych, uzupełnia luki pomiędzy odwiertami i płaszczyznami.

Metoda ta tworzy model ciała rudy. Działa dobrze w przypadku złóż średniej i małej wielkości z wyraźnymi granicami między rudą a odpadami. Często wydobywa się je pod ziemią. Jednak w przypadku dużych kopalni odkrywkowych takie podejście jest mniej powszechne. Został on w dużej mierze zastąpiony modelami blokowymi. Zostały one szczegółowo opisane w rozdziale poświęconym górnictwu odkrywkowemu.

Celem nie jest tylko znalezienie rasy. Ma to na celu zrozumienie jego struktury, jakości i objętości, zanim ruszy pierwsza łopata.

Branża przeszła od domysłów do precyzji. Anomalie nie są już tylko ciekawostkami wizualnymi. To są punkty danych. A punkty danych wpływają na decyzje warte miliardy dolarów.

Mapowanie złóż rudy

Złoża minerałów nie są lokalizowane przypadkowo. Mają określony kształt. Większość z nich ma kształt tabelaryczny, przypominający klin wciśnięty pomiędzy równoległe warstwy skały, jak kromka chleba w bochenku. Aby poruszać się po takich strukturach, górnicy opierają się na dwóch wymiarach. Dip pokazuje kąt nachylenia względem horyzontu. Azymut uderzenia wskazuje kierunek kompasu.

Trzeba też wiedzieć, co jest nad polem, a co pod nim. Skała pokrywająca złoże nazywana jest sufitem (ścianą wiszącą). Materiał znajdujący się pod spodem to podłoga (ściana nóg). Proste terminy. Bezpieczeństwo krytyczne.

Zawartość użytecznego komponentu nie jest statyczna

Nie każda ruda jest sobie równa. Stężenie cennego minerału nazywa się stopniem **. Wartość ta może się znacznie różnić w obrębie jednego pola.

Oto trudna prawda. Sama obecność minerału nie oznacza, że ​​jego wydobycie jest opłacalne. Istnieje stopień odcięcia min. Poniżej tego progu wydobycie materiału powoduje straty. Gdy kamień zostanie oderwany od ziemi, pojawia się kolejna przeszkoda. **Gatunek odcięcia dla młyna. Jest to punkt, poniżej którego przeróbka skały nie jest już opłacalna.

Następnie występuje stopień rentowności. To jest punkt krytyczny. Koszty równe przychodom. Wszystko powyżej to ruda. Wszystko poniżej to odpady.

Jak zatem ustalić, które akcje są opłacalne ekonomicznie? Trzeba spojrzeć na liczby. Koszty wydobycia są bardzo zróżnicowane. Zależą one od systemu wydobycia, technologii i żywotności kopalni. To skomplikowane obliczenia.

Rozważmy wydobycie odkrywkowe. Zaczynają od powierzchni. Tani. Tylko. Jednak w miarę schodzenia głębiej warunki fizyczne ulegają zmianie. Ostatecznie może okazać się konieczne przejście na wydobycie podziemne. Cena za tonę gwałtownie rośnie. Aby uzasadnić ten skok, ruda podziemna musi mieć wyższą zawartość użytecznego składnika. Jeśli tak się nie stanie, ruda pozostaje w ziemi.

Dominuje górnictwo odkrywkowe

Ponad dwie trzecie światowej produkcji minerałów pochodzi z górnictwa odkrywkowego. To jest główna metoda.

Istnieją trzy główne typy:
– Górnictwo odkrywkowe (kamieniołomy)
– Wysypiska (wydobycie odkrywkowe)
– Kamieniołomy

Różnią się kształtem, techniką i tym, co wydobywa się z głębin.

Górnictwo odkrywkowe generuje ogromną produkcję. Czasami odcina szczyt wzgórza. Wysypiska to inna sprawa. Są liniowe. Lina zgarniakowa, czyli gigantyczna koparka, usuwa długie, wąskie paski ziemi. Wykopujesz minerał, przechodzisz do następnego paska i wrzucasz odpady z nowego paska do właśnie wykonanej dziury. Jest to skuteczne w przypadku cienkich, płaskich złóż węgla. Dlatego często klasyfikuje się je jako osobną kategorię.

Kamieniołomy podzielone są na dwa kierunki. Jeden przeznaczony jest do kamienia dekoracyjnego. Określone kolory, rozmiary, kształty. Kosztowna praca. Innym jest piasek, żwir i tłuczeń kamienny. Stosowany do dróg, cementu, betonu. Zastosowane tu techniki odzwierciedlają rozwój oprogramowania open source. Dlatego skupimy się na stronie dekoracyjnej. W segmencie premium.

Geometria kamieniołomu

Wydobycie odkrywkowe składa się z warstw zwanych wałami.

Jaka jest ich grubość? Zwykle 12–15 metrów. Około 40-50 metrów. Zależy od rasy i wyposażenia. Górnicy pracują na kilku brzegach jednocześnie. Poruszają się po nich za pomocą ramp. Te rampy są szerokie. Szerokość 20–40 metrów. Opuszczasz rampę w dół, aby rozpocząć nowy poziom. Wytnij głęboko, a następnie poszerz. W ten sposób powstaje nowe dno kamieniołomu.

Ściany mają ogromne znaczenie.

Kąt nachylenia zależy od wytrzymałości skały. Stabilność nie podlega negocjacjom. Tym bardziej, że kamieniołom się pogłębia.

Stąd właśnie bierze się napięcie. Zwiększenie kąta nachylenia zaledwie o kilka stopni może zaoszczędzić miliony dolarów na kosztach usuwania izolacji. Może to zwiększyć wydobycie rudy. Ale to również powoduje upadek. Awarie zboczy mogą obejmować miliony ton materiału. To jest ryzyko. Kopalnie realizują programy zrównoważonego rozwoju. Analizują dane strukturalne, poziom wód gruntowych i schematy robót strzałowych. W jednym dużym kamieniołomie można zastosować pięć lub więcej różnych kątów nachylenia.

Im głębiej schodzisz, tym więcej usuwasz skały płonnej. W końcu matematyka się załamuje. Koszt wydobycia odsłoniętej rudy przekracza jej wartość. Produkcja zatrzymuje się.

Bilans ten nazywany jest współczynnikiem usuwania. Skała płonna podzielona przez wydobytą rudę. Współczynnik progu rentowności zależy od wartości rudy i kosztów. Kiedy dotrzesz do celu, zadanie zostanie ukończone.

Jak obliczyć zasoby rudy dla górnictwa odkrywkowego

Szacowanie rezerw to coś więcej niż tylko domysły. Zaczyna się od wiercenia otworów poszukiwawczych. Narysuj ich lokalizację na mapie. Wykonaj przez nie pionowe nacięcia. Otrzymasz pionowy zasięg złoża rudy. Na tej podstawie określa się położenie półek.

Ale wydobycie odbywa się w warstwach poziomych. Dlatego rezerwy oblicza się również za pomocą przekrojów poziomych. Każde cięcie odpowiada wysokości półki. Plasterki te są podzielone na bloki wzdłuż linii współrzędnych. Długość i szerokość bloku? Zwykle jest to od jednej do trzech razy większa od wysokości półki.

Określ zawartość użytecznego komponentu dla każdego pojedynczego bloku. Złóż je razem. Otrzymasz model blokowy. Musi być większa niż rzeczywiste zasoby rudy. Dlaczego? Bo trzeba wykopać kamieniołom, żeby je odsłonić.

Teraz dodaj pieniądze do równania. Koszty są różne. Oczekiwania dotyczące przychodów są różne. Zawartość przydatnego komponentu ma znaczenie. Lokalizacja ma znaczenie. Tworzy to ekonomiczny model blokowy. Niektóre bloki trafiają do kamieniołomu. Inni pozostają na zewnątrz. Jak decydujesz, które z nich wybrać?

Metoda pływającego stożka jest standardem. Najpierw wyobraź sobie to w dwóch wymiarach. Aby usunąć blok rudy, musisz usunąć wszystko, co znajduje się nad nim. Narysuj odwrócony trójkąt. Boki odpowiadają kątowi spoczynku. Baza znajduje się na powierzchni. Wierzch dotyka bloku rudy. W trzech wymiarach? To jest stożek.

Porównaj koszt rudy na górze z kosztem usunięcia całego stożka. Dodatnia wartość netto? Dostać za swoje. Wykonaj tę kontrolę dla każdego bloku w modelu. Rezultatem będzie ostateczny zarys dołu.

Wiercenia i strzały w kopalniach odkrywkowych

Duże kopalnie przewożą codziennie prawie milion ton materiału. A co z małymi? Kilka tysięcy. Proces sprowadza się do czterech etapów: wiercenia, strzałów, załadunku i transportu.

Duże kopalnie wykorzystują wiertnice obrotowe. Studnie mają średnicę od 150 do 450 mm. Narzędzie wiertnicze posiada trzy stożki z zębami wykonanymi ze stali lub węglika wolframu. Obraca się pod dużym obciążeniem. Niszczy skały poprzez ściskanie i ścinanie. Sprężarki powietrza wdmuchują zwierciny przez środek przewodu wiertniczego.

W małych kamieniołomach stosuje się maszyny udarowe pneumatyczne lub hydrauliczne. Montowane są na ciężarówkach lub platformach gąsienicowych. Studnie są mniejsze, od 75 do 120 mm.

Ważny jest układ studni. Do późniejszego załadunku i kruszenia potrzebny jest pewien stopień zmiażdżenia. Obwód definiuje się za pomocą dwóch terminów: ładunku i skoku. Ładunek to najkrótsza odległość od studni do przedniej powierzchni półki. Skok to odległość między studniami. Wsad ma zazwyczaj średnicę otworu od 25 do 35. Krok jest zwykle równy ładunkowi.

Większość materiałów wybuchowych to AAV (azotan amonu z olejem opałowym). Zawiesina azotanu amonu zmieszana z olejem opałowym. Pompowane ze zbiorników. Jeden odwiert o średnicy 400 mm i głębokości 7,5 metra może wygenerować około miliarda koni mechanicznych. To dużo energii. Celem jest użyteczne miażdżenie. Nie tylko hałas. Miotacze detonują odwierty w kontrolowanej kolejności, aby kontrolować siłę eksplozji.

Załadunek i transport ciężkich materiałów

Cel eksplozji jest prosty. Zniszcz skałę. Przenieś to na stos. Ułatw ładowanie.

Koparki elektryczne lub spalinowo-elektryczne wykonują podnoszenie w dużych kamieniołomach. Używane są również koparki hydrauliczne. Rozmiar zależy od objętości kadzi lub wiadra. Typowe pojemności wahają się od 15 do 50 metrów sześciennych. Jeden chwytak może podnieść od 30 do 100 ton.

Ciężarówki muszą pasować do koparki. Praktyczna zasada? Napełnij ciężarówkę w czterech do sześciu ruchach koparki. Koparkę z łyżką o pojemności 15 metrów sześciennych połączono z samochodem ciężarowym o udźwigu 120–180 ton. Największe ciężarówki przewożą ponad 350 ton. Ich silniki rozwijają moc ponad 3500 koni mechanicznych. Średnica opony przekracza 3 metry.

Ładowacze czołowe również odgrywają rolę. Pomaga w tym ich duża mobilność.

Transport rudy z głębokich kamieniołomów

Kariery stają się coraz głębsze. Najgłębsze przekraczają 800 metrów. Transport ciężarówek na takie wysokości jest kosztowny. Pojawiają się alternatywy.

Taśmy przenośnikowe są powszechne. Ale wymagają kruszenia w kamieniołomie. Rudę wydobytą bezpośrednio należy rozdrobnić przed transportem. Ciasne zakręty stanowią problem. Większość taśm wytrzymuje maksymalnie 18 stopni. Transport bezpośrednio po ścianach kamieniołomu? Inżynierowie wciąż opracowują technologię, która to umożliwi.

Co się dzieje po wyjęciu rudy z ziemi

Ciężarówka odjeżdża. Wysypiska wiertnicze trafiają na składowisko. Cenne surowce – ruda – trafiają do zakładu przetwórczego. Czasami, jeśli jakość jest wystarczająco wysoka, aby umożliwić bezpośrednią wysyłkę, etap przetwarzania jest całkowicie pomijany. Ale to jest rzadkie. W większości przypadków przedsiębiorstwa sortują skały subore w osobne stosy. Można je później wyjąć. Lub potraktuj go chemikaliami bezpośrednio na składowisku. Nazywa się to wymywaniem alkalicznym. Metoda ta pozwala na ekstrakcję metali bez konieczności przenoszenia skał do zakładu wzbogacania.

Dlaczego wydobywamy kamień niezawierający metalu

Wieżowców nie buduje się z granitu. Zazwyczaj. Ale potrzebujemy go. Wygląda pięknie. Jest trwały. Jest łatwy do czyszczenia. Granit, wapień, piaskowiec, marmur, łupek, gnejs, serpentynit. To są główne rasy. Jeśli kamień jest używany do konstrukcji nośnych, ścian, podłóg lub po prostu jako dekoracja, jest to kamień budowlany. Jeśli zostanie pocięty na bloki o określonych rozmiarach na potrzeby budowy lub pomników, staje się blokiem kamiennym.

Dobry blok kamienny powinien być jednolity. Jeden kolor. Jedna tekstura. Żadnych pęknięć. Powinno dać się polerować. Musi wytrzymać deszcz. Ta sekcja nie dotyczy gruntów górniczych. Chodzi o cięcie kamienia.

Jak powstaje kamieniołom

Kamieniołomy nie zawsze są dziurami w ziemi. Czasem są to wzgórza. Pierwszym etapem jest czyszczenie. Trwa usuwanie drzew. Podszycie jest usuwane. Następnie usuwa się górną warstwę gleby. Jest składowany w celu późniejszej regeneracji. Nie możesz tego po prostu wyrzucić.

Kamień wydobywa się na tarasach. W plasterkach. Zwykle ma grubość od 4,5 do 6 metrów. Ale natura nie przestrzega zasad. Jeśli istnieje naturalny pokład, kamieniołom podąża za nim.

Wyjęte bloki są ogromne. Czasami nazywa się je lofami. Wysoki na sześć metrów. Głębokość sześciu metrów. Długość do 18 metrów. Jest to 1200–2000 ton. Takiej masy nie da się przewieźć wózkiem widłowym. Tradycyjnie prace te wykonywały dźwigi stacjonarne. Zasięg dźwigu zadecydował o kształcie kamieniołomu. Obecnie zastępowane są one mobilnymi ładowaczami czołowymi. Podnoszą bloki o wadze 30 ton. Układ zmienia się ze względu na zmianę technologii.

Głównym wrogiem są tutaj odpady. Do użytku nadaje się tylko 15–20% wydobytego kamienia. Reszta to gruz. Planowanie miejsca na wysypisko śmieci jest ważną częścią pracy.

Jak ciąć kamień, nie łamiąc go

Jak oddzielić blok od góry?

Przez wiele lat królowała piła linowa. Jest to kabel stalowy, spiralny, o grubości około 6 mm. Zawiera zawiesinę wody i ścierniwa – piasek, tlenek glinu, węglik krzemu. Kabel nie przecina kamienia. Cięcia ścierne. Kabel tylko to dostarcza.

Kabel się zużywa. Szczelina staje się węższa. Jeśli kabel się zepsuje, utkniesz. Zaczynanie od nowa to koszmar. Dlatego kabel musi być wystarczająco długi, aby zakończyć zadanie. Na każdy metr kwadratowy cięcia granitu zużywa się około 27 metrów drutu. Na jedno cięcie o wymiarach 6×9 metrów potrzeba 1450 metrów. W całej instalacji można zastosować od 3 do 5 kilometrów kabla. Napędzane silnikami elektrycznymi lub wysokoprężnymi. Prowadzona za pomocą kół pasowych. Jedna linka może wykonać wiele cięć, jeśli kąt kół pasowych zostanie odpowiednio ustawiony.

Korzyść? Gładkie cięcie bez uszkadzania otaczającej skały. Mniej pracy później. Ale to jest powolne. I to jest zastępowane.

Palenie i wiercenie w kamieniu

W przypadku twardych skał, takich jak granit, ciepło działa. Palniki strumieniowe wykorzystują olej opałowy i tlen lub powietrze. Palą się jak miniaturowy silnik rakietowy. Wysoka temperatura. Wysoka prędkość. Wycinają kanał o szerokości 75–150 mm i głębokości do 6 metrów. Ręczny lub zautomatyzowany. Wypalają ścieżkę w kamieniu.

Lub możesz wiercić. Pneumatyczne lub hydrauliczne wiertarki udarowe wykonują długie, równoległe otwory. Wiercenie liniowe wykorzystuje blisko rozmieszczone otwory prowadzące. Następnie większe dłuto poszerza środek. W bardziej miękkiej skale wystarczy wybić most pomiędzy otworami.

Wybór metody zależy od rasy. Twardy granit można wyrzeźbić w ogniu. Wiercony jest miękki kamień. Cel jest zawsze ten sam. Usuń blok. Nie łam tego. Nie zgub tego.

Pękanie kamienia bez eksplozji

Materiały wybuchowe to nie jedyny sposób na zniszczenie kamienia. Czasami potrzebny jest czysty podział, a nie krater.

Jeśli wywiercisz otwory w odległości 125-250 mm, możesz rozłupać kamień pomiędzy nimi. Dokładność jest tutaj ważna. Jedna z metod wykorzystuje specjalne materiały wybuchowe. Ona nie rzuca kamienia. Wciska gaz pod wysokim ciśnieniem na ścianki otworu. Ciśnienie rośnie. Potem pęk. Wzdłuż linii salwy tworzy się pęknięcie. Kontrolowany chaos.

Pracownicy starej szkoły używają klinów i przekładek. Jest to metoda mechaniczna. Okrutny. Skuteczny.

Elementy dystansowe składają się z dwóch półokrągłych płytek stalowych. Wbija się je w każdy otwór wzdłuż boku bloku. Następnie pomiędzy każdą parę płytek umieszcza się klin. Uderzyli w klin młotem. Siła przekazywana jest na elementy dystansowe. Kamień nie chce się ruszyć. Ciśnienie nie może przejść nigdzie indziej, jak tylko przez kamień. Pojawi się linia podziału.

Ta technika pozwala oddzielić dolną część bloku. Tnie również duże kawałki na mniejsze. Do ostatniego kroku potrzebne są tylko płytkie otwory. Głębokość kilku centymetrów. Mała średnica.

Istnieją inne metody. Specjalne zaprawy cementowe, które rozszerzają się podczas utwardzania. Ciśnienie hydrauliczne. Wszyscy robią to samo: naciskają, aż kamień ustąpi.

Zalety piły diamentowej

Nowe technologie są cichsze. Odkurzacz. Dokładniej.

Poznaj piłę diamentową. Wygląda jak gruby kabel. Podstawą jest drut stalowy o średnicy 6 mm. Owinięty koralikami nasączonymi diamentami. Pomiędzy koralikami znajdują się plastikowe przekładki. Te dystanse są ważne. Zapobiegają rozdrobnieniu przez kamień stalowej linki na pył. Utrzymują diamenty na miejscu.

Wodę tutaj można nazwać głównym narzędziem pracy. Czysta woda płucze ranę. Chłodzi linę. Zapobiega przegrzaniu i stępieniu diamentów.

Aby rozpocząć cięcie potrzebne są dwa otwory. Jeden jest wiercony pionowo od górnego narożnika. Drugi jest poziomy od dołu. Przecinają się. Przeciąga się przez nie linę. Ciągnie go mechanizm napędowy. Napięcie jest czynnikiem kluczowym.

Krój jest wąski. Bardzo wąskie. Oznacza to mniej odpadów. Mniej kamienia zamienia się w pył. Kamień nie pęka ani nie tworzy pęknięć w wyniku wibracji. Gdy lina utworzy pętlę i zacznie się poruszać, operator nie musi nawet stać w pobliżu. To po prostu działa.

Piły łańcuchowe do kamienia

Tak, piłami łańcuchowymi można ciąć kamień. Nie drzewo. Kamień.

To nie są narzędzia do domku letniskowego. Są ogromne. Wyglądają jak traki, ale są wyposażone w elementy tnące zakończone węglikiem wolframu lub diamentami. Pracują z rasami miękkimi. Marmur. Wapień. Trawertyn. Skały warstwowe, takie jak łupki. Trochę piaskowców.

Łańcuszek składa się z wymiennych ogniw. Przytrzymują elementy tnące. Łańcuch porusza się wzdłuż kanału prowadzącego. Ściany i dno tego kanału są wymienne. Zużywają się. Zmieniasz je. Samochód porusza się sam. Mechanizm z przekładnią i zębatką przesuwa go po szynach modułowych.

To jest ciężki sprzęt. Jest głośna. Ale działa z materiałami, które zniszczyłyby standardową płytę.

Kanały strumienia wody

Jeśli potrzebujesz ciszy, użyj wody.

Strumienie wody pod wysokim ciśnieniem rzeźbią w kamieniu kanały. Czysta woda sobie z tym poradzi. Lub woda zmieszana z substancją ścierną. Woda wypływa przez małą dyszę. Prędkość jest ekstremalna.

Tworzy nowe pęknięcia. Wnika w istniejące. Cienkie warstwy kamienia są wycinane. Warstwa po warstwie.

Wynik? Wąskie, proste kanały. Prawie bez hałasu. Powierzchnia otaczającej ściany nie jest uszkodzona. Jest to metoda delikatna, pomimo siły uderzenia.

Górnictwo podziemne

Dlaczego głębokie wydobycie kosztuje więcej za tonę

Wydobycie odkrywkowe osiąga kres. Nie fizyczne, ale matematyczne. Kiedy ruda leży głęboko pod ziemią, objętość skały płonnej, którą należy usunąć, aby do niej dotrzeć, staje się zbyt duża. Musimy przejść na metody podziemne. To jest drogie. Każda tona wydobyta pod ziemią jest droższa niż ta sama tona wydobyta w kopalniach odkrywkowych. Dlaczego? Sprzęt jest mniejszy. Warunki geologiczne i geometria złoża ograniczają gabaryty maszyn. Dostęp jest utrudniony. Produktywność spada. Wydajność na pracownika na zmianę może być od pięciu do pięćdziesięciu razy niższa w porównaniu z kamieniołomami.

Mamy tutaj do czynienia z kompromisem. Górnicy podziemni wydobywają wyłącznie rudę. W kopalniach odkrywkowych na każdą tonę cennego kamienia przypada tona skały płonnej. Ta selektywność ma wartość.

Wybór właściwej metody wydobycia podziemnego

Kiedy już zdecydujesz się na wydobycie podziemne, wybór metody zależy od właściwości skały. Rozmiar ma znaczenie. Kształt ma znaczenie. Orientacja ma znaczenie. Zawartość przydatnego komponentu ma znaczenie. Jeśli ruda jest bardzo skoncentrowana lub ma wysoką wartość, możesz pozwolić sobie na drogie metody. Musisz oddzielić rudę i skałę płonną. Wydobywanie wysoce selektywne rozwiązuje ten problem. Ale jeśli uda ci się je później posortować, na przykład za pomocą magnesów lodowych, możesz skorzystać z wydobycia masowego. Jest taniej. Mniej selektywny. Szybciej.

Kąt padania bryły rudy zmienia wszystko. Kąt padania większy niż 50 stopni pozwala na wykorzystanie grawitacji. Ruda spada. Łatwo. Kąt padania mniejszy niż 25 stopni wymaga użycia pojazdów kołowych do transportu rudy. Kąty pośrednie są trudne. Wymagają specjalnych projektów.

Otwory, które utworzysz, nazywane są komorami lub sztolniami. Ekstrakcja przebiega w dwóch etapach. Pierwsza to prace przygotowawcze. Przygotowujesz bloki rudy. To jest drogie. Drugi etap to produkcja. Wydobywasz rudę. Jest taniej. Dążysz do maksymalizacji produkcji na jednostkę rozwoju. W przypadku stromo opadających złóż rudy poziomy wydobywcze znajdują się w dużej odległości od siebie. Duże otwory pozwalają na zastosowanie większego sprzętu. Mniej samochodów. Mniej pracy.

Wytrzymałość skały ogranicza wielkość wyrobisk. Skała jest mocniejsza niż beton drogowy. Ale ma wady. Spękanie. Szczeliny. Jeśli wady te znajdują się blisko siebie lub są wypełnione zniszczonym materiałem, wykopy muszą być niewielkie.

Głębokość wytwarza ciśnienie. W miarę schodzenia głębiej zwiększa się ciężar leżącej nad nim skały. Zwiększa się również ciśnienie boczne. Może wynosić jedną trzecią ciśnienia pionowego lub trzykrotnie więcej. W najgłębszych kopalniach, na głębokości ponad 4 kilometrów, panuje intensywne ciśnienie. Skała eksploduje. Nazywa się to uderzeniami skał. Wstrzymują produkcję. Inżynieria górnicza zajmuje się tym zagadnieniem. Zajmuje się badaniem interakcji mas skalnych z wyrobiskami górniczymi.

Tworzenie infrastruktury kopalnianej

Bez prac przygotowawczych produkcja jest niemożliwa. Na pierwszym miejscu są inwestycje kapitałowe. W kopalniach odkrywkowych buduje się drogi i usuwa się skałę płonną. Kopalnie podziemne są bardziej złożone.

Dostęp pionowy i szyby

Głównym wejściem jest szyb kopalniany. Studnia pionowa wiercona z powierzchni. Spada poniżej najgłębszego planowanego poziomu produkcji. Od szybu w regularnych odstępach odchodzą poziome sztolnie. Nazywa się je horyzontami. Windy, czyli klatki, przenoszą pracowników i maszyny w dół. Ruda podnosi się w szybach. Pojazdy specjalne.

Kufry posiadają przegródki. Przechodzą przez nie przewody sprężonego powietrza. Kable elektryczne. Rury wodne. Zapewniają także wentylację kopalni. Świeże powietrze wchodzi przez jedną beczkę. Powietrze wywiewane wychodzi przez drugi. Lub odwrotnie.

Rampy oferują inny sposób zejścia. Tunele wydrążone z powierzchni. Wewnętrzne rampy łączą horyzonty. W górach można wykonać poziome tunele z boków. To są sztolnie. Powszechne w górnictwie metali.

Dlaczego grawitacja przejmuje główny ładunek podczas transportu rudy

Wydobyta ruda nie tylko tam leży. Jest on zrzucany do zsypów rudy – pionowych lub prawie pionowych wyrobisk, które pozwalają na wykonanie całej pracy grawitacji. Skała spada prosto na najniższy poziom kopalni. Stamtąd jest kruszony, ładowany do pojemników i umieszczany w kontenerach. Te kontenery są podnoszone do naziemnej wieży do przesyłania rudy, wysypywane i opuszczane z powrotem. I tak dalej w kółko.

Niektóre kopalnie wykorzystują zamiast tego przenośniki taśmowe lub ciężarówki. Skała odpadowa? Często pozostawiane pod ziemią, aby zaoszczędzić miejsce. Gdy trzeba je jeszcze przenieść, stosuje się podobne wykopy pionowe.

Mechanika tworzenia wałów podnoszących i jezdnych

Tworzenie tych pionowych połączeń to nie tylko kwestia kopania. Proces ten nazywa się podnoszeniem. Pracownicy zaczynają od dołu i pną się ku górze. Wiertarki do szybów windowych wiercą otwory o szerokości od 2 do 5 metrów i długości setek metrów. Otwory te służą kilku celom: zsypom rudy, zsypom odpadów lub szybom wentylacyjnym.

Schodzisz z najwyższego poziomu? To jest winze. Pomyśl o tym jak o wewnętrznym bagażniku.

Obróbki poziome: rama pozioma

Wszystkie tunele poziome są wyrobiskami poziomymi (szopami). Proste i jasne. Ich wielkość i kształt zależą od zadania. Transport? Wentylacja? Inteligencja? Każdy wymaga własnej konfiguracji.

• Wydobycie wzdłuż podstawy złoża : przebiega równolegle do złoża, zlokalizowanego w skale pod nim.
• Wykop prostopadły : przebija bryłę rudy od podstawy.
• Rampa : Wykopy pochyłe nadal klasyfikowane w ramach tego ogólnego terminu.

Jak wydłużać produkcję poziomą, okrążenie za okrążeniem

Budowa kopalni poziomej to cykl pięcioetapowy. Powtarzasz tę czynność dla każdego „koła” skalnego, który chcesz usunąć.

1. Wiercenie
2. Eksplozja
3. Załadunek i transport
4. Czyszczenie z wystających elementów
5. Wzmocnienie

Metody wiercenia są różne. Rodzaj skały, wielkość wyrobiska i poziom mechanizacji determinują podejście. Większość kopalń korzysta z pojazdów górniczych napędzanych silnikiem Diesla i wyposażonych w opony pneumatyczne, przewożących wiele wierteł. Są to wózki wiertnicze. Same wiertarki działają na sprężone powietrze lub płyn hydrauliczny.

Wiercenie udarowe to trudny proces. Tłok uderza tam i z powrotem. Podczas skoku roboczego uderza w stalowy pręt. W skałę wciska się specjalny nóż, czyli dłuto, przymocowany z przodu. Tłok cofa się, końcówka obraca się i cykl się powtarza. Wysoka energia, wysoka częstotliwość – 2000 do 3000 uderzeń na minutę. Solid rock nie ma szans.

Sztuka obwodu wybuchowego

Powierzchnia czołowa jest wywiercona równoległymi studniami. Średnice wahają się od 38 do 64 mm. Ale oto sztuczka: jedna lub więcej większych studni pozostaje nienaładowana. Służą jako wolna powierzchnia. Dają skale coś, co może ją rozbić wewnątrz. Przestrzeń do rozbudowy.

Od dynamitu po amonity

W studniach tych umieszczane są materiały wybuchowe. Sztyfty, naboje lub zawiesina do pompowania. Reakcja chemiczna wytwarza ogromne ciśnienie gazu. Nacisk ten tworzy nowe pęknięcia i poszerza istniejące. Skała jest niszczona. Ona się porusza.

Dynamit był kiedyś standardem. Ale nie więcej. Obecnie dominuje amonit (ANFO). Jest to mieszanina azotanu amonu i oleju opałowego. Oddzielnie ani jeden, ani drugi nie są wybuchowe. Wymieszaj je – 94,5% azotanu amonu, 5,5% oleju opałowego – i podpal. Reakcja będzie brutalna. Skuteczny. Tani.

Synchronizacja eksplozji i ruchu skał

Następstwem eksplozji jest chaos. Otrzymujesz dwutlenek węgla, parę wodną i azot. Są to standardowe elementy powietrza. Ale jeśli zaburzysz stosunek paliwa i powietrza, otrzymasz truciznę. Nadmiar paliwa prowadzi do powstawania tlenku węgla. Brak paliwa prowadzi do powstawania tlenków azotu. Obydwa gazy są śmiertelne. Dlatego systemy wentylacyjne wypompowują te gazy. Wysadzanie odbywa się zwykle pomiędzy zmianami lub po dotarciu na powierzchnię ostatniego górnika. Puste kopalnie to bezpieczne kopalnie.

Porządek ma znaczenie. Nie możesz odpalić wszystkich ładunków jednocześnie. Zaczynają od pustej przestrzeni, tzw. „wolnej powierzchni”. Następnie ruch idzie na zewnątrz. Tworzy to przestrzeń, w której rozbita skała może się poruszać. To choreografia zniszczenia. Czas jest wszystkim.

Starsze systemy elektryczne wykorzystywały element oporowy w głowicy strzałowej. Prąd go nagrzewa. Zapala główkę bezpiecznika. Bezpiecznik spala związek chemiczny przy danej prędkości. To opóźnienie aktywuje detonator, zwykle azydek ołowiu lub PETN. Detonator eksploduje, zapalając główny ładunek ANFO. Odstęp między opóźnieniami? Zwykle 25 milisekund.

W nowych kapsułkach zastosowano mikroelektronikę. Opóźnienia elektryczne. Są dokładniejsze. Mniej rozprzestrzeniania się. Więcej opcji sekwencji czasowych. Dokładność kosztuje, ale oszczędza rasę i czas.

Gdy kamień zostanie zniszczony, należy go przenieść. Maszyny do załadunku, transportu i zrzutu (LHD) to najważniejsze elementy tej branży. Obejmują one zarówno małe maszyny, które podnoszą mniej niż tonę, jak i giganty, które ciągną 25 ton. W wąskich żyłach można spotkać ładowarki z wychylanymi łyżkami. Wpychają łyżkę w stos, podnoszą ją i odwracają, aby rozładować ładunek. Często zasilane są sprężonym powietrzem.

Inne wózki widłowe wykorzystują prefabrykowane ramiona. Zamiatają gruz do podajnika, a następnie na przenośnik taśmowy i do ciężarówek. Część z nich jest sterowana zdalnie. W kabinie nie ma kierowcy. Po prostu mężczyzna oglądający telewizję wiele kilometrów od miejsca pracy.

Czyszczenie i konserwacja skarbca

Zanim dokonamy kolejnej eksplozji, musimy przywrócić porządek. Proces ten nazywa się skalowaniem. Niestabilna skała na suficie lub ścianach to śmiertelna pułapka. W małych tunelach górnicy ręcznie go burzą za pomocą długich stalowych lub aluminiowych prętów. W dużych kopalniach zmechanizowanych prace z młotami udarowymi lub pazurami zgarniającymi wykonują prace z bezpiecznej odległości.

Bezpieczeństwo nie polega tylko na usuwaniu luźnych kamieni. Zapobiegnie to również opadaniu reszty skały. Idealnie byłoby, gdyby rasa utrzymywała się sama. Wiercisz otwory i wkładasz śruby kotwowe. W otwór wkładana jest stalowa śruba z rozprężającym się urządzeniem kotwiącym. Przekręcasz to. Kotwa rozszerza się, dociskając do ściany otworu. Płyta czołowa jest dociskana do powierzchni skały. Trzyma bloki razem.

Tworzy to łuk. Konstrukcja samonośna wewnątrz górotworu. Jeśli skała jest rozdrobniona, pomiędzy śrubami dodaje się stalową siatkę, podobną do siatki z ogniw łańcucha. W niektórych kopalniach do otworów wlewa się zaprawę ze zbrojeniem lub linami stalowymi. Inni nakładają na powierzchnie torkret, czyli beton nakładany warstwami. Jest brudno, głośno i skutecznie.

Utrzymywanie ruchu i chłodzenia powietrza

Wentylacja nie podlega negocjacjom. Górnicy muszą oddychać. Ale to nie tylko to. Silniki wysokoprężne potrzebują tlenu do spalania paliwa. Wytwarzają również spaliny, które należy rozcieńczyć. Materiały wybuchowe wytwarzają gazy, które należy usunąć.

Wentylatory wtłaczają do środka świeże powietrze. Wypompowują zanieczyszczone powietrze. W zimnym klimacie napływające powietrze zamarza. Grzejniki to podgrzewają. W głębokich kopalniach skała jest gorąca. Powietrze wraca wyczerpane upałem. Układy chłodzenia obniżają jego temperaturę. To pochłania ogromną ilość energii.

Wysoki wydatek energii stymuluje zmiany. Szyby zakrywają nieużywane obszary, aby zmniejszyć objętość przemieszczanego powietrza. Przechodzą z samochodów z silnikiem diesla na samochody elektryczne. Urządzenia elektryczne wytwarzają mniej ciepła i nie wytwarzają gazów spalinowych. Upraszcza to zadanie wentylacji.

Dlaczego to jest ważne? Ponieważ podziemne środowisko jest wrogie. Powietrze to życie. Rasa stanowi zagrożenie. Technologia wypełnia lukę pomiędzy utrzymaniem ludzi przy życiu a wykonywaniem pracy.

Oczyszczanie jest niezwykle ważnym krokiem w celu zapewnienia bezpiecznego miejsca pracy.

To nie jest tylko procedura. To jest rytuał. Eksplodujesz. Ładujesz. Oczyszczasz. Wzmacniasz. Wentylujesz. Powtarzać. Cykl jest nieubłagany.

Jak podziemne kopalnie zapewniają oświetlenie

Dobre oświetlenie to nie tylko miły dodatek. To różnica pomiędzy zauważeniem niebezpieczeństwa a wkroczeniem w nie.

Każdy górnik schodzący do kopalni ma latarkę przyczepioną do hełmu. Bateria wisi ciężko na pasku. W niektórych starszych lub mniejszych firmach wystarczy ta pojedyncza wiązka. Pracujesz przy świetle własnej latarki czołowej. Jednak w nowoczesnych warunkach ciężką pracę wykonują ciężkie maszyny i ciężkie oświetlenie. Kompleksy te są wyposażone w mocne reflektory, które zalewają przestrzeń roboczą światłem, rozpraszając ciemność, aby ludzie mogli zobaczyć, co robią.

Do tego dochodzi infrastruktura stała. Wyrobiska transportowe, szyby, punkty zrzutu – wszystko to wyposażone jest w lampy stałe. Poruszanie się po kopalni w całkowitej ciemności nie jest możliwe.

Zarządzanie poziomem wód gruntowych

Woda to zmienna, której nie można ignorować.

W niektórych kopalniach występują niewielkie wycieki. Poddają recyklingowi wodę użytą do wierceń, utrzymują ją w czystości i ponownie wykorzystują. Tylko. Inne kopalnie borykają się z powodzią. Woda tryska z okolicznych skał, grożąc połknięciem całego przedsięwzięcia. W tak ekstremalnych przypadkach inżynierowie budują specjalne wodoodporne drzwi i wzmocnione podziemne komory. Mają one za zadanie zatrzymać nagły, masowy napływ wody przed zalaniem kopalni.

Gdzie trafia woda? Jest odprowadzany lub wypompowywany do centralnego miejsca zwanego studzienką ściekową. Stamtąd rury podnoszą go wzdłuż pnia na powierzchnię. Nad ziemią woda ulega oczyszczeniu i odpowiedniej utylizacji. Nie można po prostu wlać surowej wody kopalnianej do lokalnego strumienia.

Dlaczego złoża zbiornikowe są ważne

Większość złóż rudy, które obecnie wydobywamy, pochodzi z wody. Dno starożytnego oceanu. Prehistoryczne mokradła. Przez miliony lat ciśnienie zagęszczało te osady. Mogły się nieco przesunąć lub wypaczyć, ale zachowały leżącą pod nimi poziomą warstwę.

Ta struktura wpływa na sposób kopania.

Jeśli pokład jest poziomy, masz dwie główne możliwości: eksploatowanie wzdłuż długich ścian lub eksploatowanie komorowe i filarowe. Wybór zależy od kilku czynników. Jak gruba jest warstwa? Czy skały nad nim są wystarczająco mocne, aby utrzymać ciężar? Czy powierzchnię można osadzić?

To kalkulacja ryzyka i korzyści.

Metoda komorowa i biegunowa

Ta metoda zasługuje na swoją nazwę. Usuwasz rudę z komór. Pozostawiasz po sobie filary nieprzetworzonego materiału.

Dlaczego zabudowa pomieszczeń i filarów jest standardem

Zabudowa pomieszczeń i filarów to nie tylko jedna metoda. Jest to opcja standardowa. Wyobraź sobie lody waniliowe wśród metod górnictwa podziemnego. Budujesz równoległe tunele zwane sztolniami. Następnie je łączysz. W regularnych odstępach czasu. Jeśli krok jest taki sam w obu kierunkach, uzyskuje się siatkę. Szachownica zagospodarowanych komnat i opuszczonych filarów.

Te filary nie są ozdobą. Podtrzymują dach. Bez nich kopalnia się zawali. Prosta fizyka. W niektórych przypadkach, gdy wydobycie dotrze do granicy kopalni, górnicy wracają i wydobywają te filary. To ryzykowne. Oznacza to kontrolowany upadek. Ale to pozwala wydobyć więcej rudy.

Jak działa metoda ścianowa w przypadku minerałów miękkich

Wydobycie ścianowe jest inne. To industrialne. Zmechanizowany. Dokładny.

Korpus rudy jest cięty na prostokątne panele. Wzdłuż dłuższych boków biegną dwa równoległe sztolnie. Zapewniają wentylację i transport. Na końcu łączy je poprzeczny korytarz górniczy. To przejście krzyżowe to koń pociągowy. Nazywa się to górnictwem ścianowym.

O to właśnie chodzi. Mobilne podpory hydrauliczne idą do przodu. Tworzą bezpieczny baldachim. Pod tym dachem maszyna do cięcia pracuje tam i z powrotem. Ona tnie minerał. Przenośnik opancerzony przenosi ładunek. Podpory idą do przodu. Za nimi zawalił się dach. Celowo. To jest dla ras miękkich. Tron. Sól. Potas. Węgiel. Mineralizowane łupki. Rzeczy, które maszyna może faktycznie wyciąć.

Drewno liściaste zmienia zasady gry. Kopalnie złota w Republice Południowej Afryki? Platyna? Nie można ich po prostu obciąć. Są wiercone i eksplodowane. Ruda jest zgarniana do punktu zbiórki. Podparcie zapewniają podpory hydrauliczne, podkładki drewniane lub wypełnienie pustej przestrzeni skałą i piaskiem. Ten sam schemat. Różne narzędzia.

Dlaczego gwałtownie spadające pola wymagają innego podejścia

Nie wszystkie żyły leżą poziomo. Wiele z nich jest pionowych. Albo prawie pionowo. Geologia jest złożona. Występują zniekształcenia. Kąty ułożenia są różne. Ostre granice między rudą a odpadami sprawiają, że jest to możliwe do zarządzania. Jeśli kąt padania jest stromy – ponad 55 stopni – a skała jest mocna, zmieniasz taktykę.

Metoda odwiertów dla pionowych złóż rudy

W tym miejscu wchodzi w grę metoda wiercenia otworów. Przeznaczony jest do osadów grubych, stromo opadających i o regularnych granicach.

Zacznij od dołu. Jedź wzdłuż rudy. Rozciągnij go do rynny. Na końcu tej rynny zbuduj windę na wyższy poziom. Wysadź ten podnośnik do pionowego otworu. Rozciąga się na szerokość złoża rudy.

Z poziomu wiercenia powyżej wywierć długie równoległe otwory. Średnica około 4-6 cali. Wysadzanie rozpoczyna się od otworu. Górnicy wycofują się w dół sztolni. Eksplodują kolejne warstwy. Otwiera się duża komora.

Jak usunąć rudę z tego zsypu? Kilka technik. Kraty. Przenośniki. Łopaty. Metoda zależy od układu. Cel pozostaje ten sam. Wydobądź rudę. Zostaw skałę odpadową. Nie pozwól, aby dach Cię zmiażdżył.

Opcje rozwoju z wycofywaniem według podpoziomów i rozwojem wycofywania pionowego

Klasyczna metoda opracowania z wykorzystaniem otworów strzałowych nie jest jedyną metodą ekstrakcji. Geometrię można regulować w zależności od właściwości górotworu. Weźmy na przykład rozwój z podpoziomów. Zamiast jednego masywnego pionowego otworu, wiercone są krótsze otwory strzałowe z podpoziomów rozmieszczonych w mniejszych odstępach pionowych. Jest to podejście etapowe: wiercenie odbywa się od góry do dołu w poszczególnych, łatwych do opanowania sekcjach.

Rozwój wycofywania w pionie całkowicie zmienia podejście. Wyeksploatowana przestrzeń nie przypomina pionowej „bułeczki z masłem”. Ma kształt tacy. Pomyśl o tym jak o poziomej dziurze. Tylko najniższa część studni jest naładowana materiałami wybuchowymi. Eksplozja. Na tacę spada cienka, pozioma warstwa rudy. Przesuwasz się wyżej. Naładuj kolejny krótki odcinek studni. Powtarzać. Kontynuujesz wysadzanie poziomych warstw w górę, aż dojdziesz do dachu. Jest to proces metodyczny. Warstwa za warstwą.

Zasada działania górnictwa jaskiniowego w wąskich żyłach

Następnie następuje rozwój z załamaniem (zatrzymanie skurczu). Ta metoda wybiera własne warunki. Ma zastosowanie wyłącznie do stromo opadających, stosunkowo wąskich złóż rudy. Granice również powinny być regularne. Żadnych postrzępionych i nieprzewidywalnych krawędzi.

Sam górotwór powinien być korzystny. Zarówno dach, jak i podstawa muszą być trwałe. Ruda musi również pozostać stabilna. Nie należy go niszczyć tylko dlatego, że znajduje się w zrobach, podczas gdy wokół niego trwa wydobycie. Wydobycie jaskiniowe opiera się na samej rudzie, która utrzymuje otwartą przestrzeń podczas wydobycia. Jeśli skała jest słaba lub jeśli ruda kruszy się podczas przechowywania, metoda ta nie ma zastosowania.

Jak w praktyce działa metoda redukcji głośności

To taniec wertykalny. Górnicy wspinają się po gruzach, wiercąc dziury w solidnym stropie kopalni. Wypełniają te dziury materiałami wybuchowymi. Następnie wydobywają od dołu 30–40% zniszczonej rudy.

Dlaczego nie wziąć wszystkiego na raz?

Ponieważ potrzebują przestrzeni. Pozostała ruda służy jako tymczasowa podłoga i podpora. Wysadzają następną warstwę na wierzchu, pozwalając jej zapaść się i wypełnić pustkę. Górnicy wracają do chaosu, depcząc kolejne gruzy, aby powtórzyć proces.

To działa. Ale to jest powolne. I trudno to zautomatyzować.

Opóźnienie pomiędzy rozpoczęciem wydobycia a ostatecznym usunięciem ostatniej skały może być znacznie dłuższe. Jest to metoda, która opiera się na czasie i obecności człowieka, a nie tylko na ciężkim sprzęcie.

Dlaczego metoda uzupełniania jest bardziej elastyczna

Jeśli metoda zmniejszania objętości jest sztywna, wówczas metoda zasypywania jest elastyczna. Radzi sobie z nietypowymi kształtami złóż rudy i niestabilnym podłożem, gdzie inne metody zawodzą. Wraz z metodą komorowo-filarową jest to najbardziej elastyczna z dostępnych obecnie metod podziemnych.

Logika jest prosta. Wydobywasz poziomą warstwę rudy. Następnie wypełniasz puste miejsce.

Zazwyczaj zasypka składa się ze skały płonnej lub odpadów poflotacyjnych powstałych w zakładzie przetwórczym. Dzięki temu odpady stają się narzędziem. Po wypełnieniu pustej przestrzeni wydobywasz następną warstwę powyżej. Lub niżej.

Zasypka staje się platformą dla następnego cięcia.

Można to zrobić na dwa główne sposoby.

Metoda uzupełniania od góry zaczyna się od dołu i kieruje się ku górze. To jest standardowe podejście. Grawitacja pomaga. Zasypka znajduje się pod tobą, podtrzymując twój ciężar podczas wydobywania warstwy powyżej.

Metoda zasypywania od dołu zmienia przepływ. Zaczynasz od góry i schodzisz w dół. To bardziej skomplikowane. Kiedy usuniesz rudę z góry, pozostanie sufit rozrzedzonego powietrza. Nie można tam tak po prostu wrzucać odpadów kamiennych. Ona nie będzie się powstrzymywać.

Do zasypki należy dodać cement. W ten sposób powstaje trwały dach przypominający beton. Tylko wtedy pracownicy będą mogli bezpiecznie wejść do przestrzeni poniżej, aby kontynuować cykl. Kosztuje więcej materiałów. Umożliwia jednak wydobywanie złóż, które w innym przypadku byłyby zbyt niebezpieczne lub niestabilne w eksploatacji.

Rozładunek z wykorzystaniem ramp lub hybrydowych metod urabiania odwiertowego

Spójrz jeszcze raz na ten diagram. Rampa prowadzi bezpośrednio do zrobu (stopy). To jest punkt dostępu. W miarę jak górnicy przemieszczają się wyżej, tworzą się w samym kruszywach zaspy. To nie tylko elementy dekoracyjne. Służą jako przejścia dla przemieszczania się personelu lub zsypy dla grawitacyjnego przepływu rudy. Oczywiście istnieje możliwość całkowitej rezygnacji z wewnętrznych zasp podnoszących. Załaduj wysadzoną skałę do maszyny Load Haul Dump i przetransportuj ją do rowu u podstawy złoża rudy. Jest to wybór pomiędzy infrastrukturą pionową a transportem poziomym.

W sprzyjających warunkach geologicznych istnieje inna opcja. Łup Rilla.

Jest to metoda hybrydowa. Niektóre z nich to metoda wypełniania, a niektóre to metoda wykopów pod podłogą. Zaspy przechodzą przez złoże rudy, ale nie są one ciasno upakowane. Oddziela je warstwa rudy o wysokości dwóch lub trzech zwykłych warstw. Wiercenie odbywa się za pomocą długich otworów. Piaskowanie usuwa warstwy pionowe. Ale tu jest haczyk: po usunięciu każdej warstwy wypełniacz natychmiast trafia do środka. Utrzymujesz małą otwartą przestrzeń. Mniej odsłonięta skała oznacza mniejsze ryzyko zawalenia się. To stabilność poprzez ciągłą wymianę.

Jak naprawdę działa zapadanie się podłoża

Tytuł wyjaśnia wszystko, jeśli wiesz, gdzie szukać.

Podłoga odnosi się do przestrzeni roboczej. Górnicy pracują nie tylko na głównych horyzontach. Pracują na kilku poziomach pośrednich, zlokalizowanych pomiędzy głównymi tunelami. Jest to pionowa „kanapka” działania.

Upadek jest konsekwencją. W tym konkretnym projekcie dach nie jest wspierany konstrukcjami drewnianymi ani cementowymi. W miarę wydobywania rudy ściana osłonowa nad nią zapada się. Powierzchnia nad nim również osiada. Kamień wpada w próżnię. To jest kontrolowany chaos. Metoda opiera się na zdolności gleby do przewidywalnego zapadania się po usunięciu materiału nośnego.

Jak technika eksploracji jaskiniowej kontroluje odpady i rozcieńczanie

Rozważmy geometrię. Równoległe zaspy poprzeczne przecinają złoże rudy. Biegną od jezdni wzdłuż dna do jezdni wzdłuż dachu. Każde pośrednie poziome miejsce pracy (stopień) pełni tę funkcję. Następny krok w dół? Znajduje się dokładnie pomiędzy nakładającymi się. Przesunięty.

Otwory wierci się w układzie wachlarzowym. W regularnych odstępach wzdłuż tych poprzecznych zasp. Następnie następuje eksplozja. Zacznij od dachu na najwyższym stopniu.

Oto trudna część. Gdy rozładowujesz przewróconą rudę, materiał na wierzchu podąża za nią. Skała odpadowa odpada ze stropu. Im więcej rudy wyładowujesz, tym więcej skały płonnej się z nią wydobywa. Rozcieńczenie wzrasta. Masz granicę. Gdy ilość skały płonnej osiągnie określony próg, ładowanie zostaje przerwane. Wysadzasz następny wentylator. Poczekaj, aż mieszanina się uspokoi. Powtarzać.

Czy to zawsze jest coś złego? Nie. To zależy od tego, co dokładnie wydobywasz. Magnetyt wybacza błędy. Rudę i skałę płonną można łatwo od siebie oddzielić. Tani. Tutaj rozcieńczenie jest mniej istotne. W przypadku innych minerałów zmieszanie skały płonnej z produktem to katastrofa. Płacisz za przeróbkę skały, która nie jest rudą.

W przypadku niektórych minerałów, takich jak magnetyt, w przypadku których rudę i skałę płonną można łatwo i niedrogo oddzielić, rozcieńczenie rudy stanowi mniejszy problem niż w przypadku innych minerałów.

Kiedy stosować techniki jaskiniowe panelowe i blokowe w przypadku masywnych złóż

Metody rozwijania komór są odpowiednie dla niektórych zastosowań. Metoda stopniowego zwijania rozwiązuje inne problemy. Jednak ogromne złoża wymagają innego podejścia. Zawalenie się panelu. Upadek bloku. Jest to metoda specjalnie zaprojektowana pod kątem skali.

To nie jest uniwersalne. Potrzebujesz pewnych warunków. Cztery z nich.

1. Duże złoża rudy ze stromym spadkiem. Skała musi się osunąć.
2. Ogromne rozciągnięcie w pionie. Potrzebujesz głębi. Dużo tego.
3. Kamień, który zapada się w sposób naturalny. Powinien rozbić się na kawałki, którymi można łatwo zarządzać. Jeśli pozostanie w postaci ogromnych głazów, utkniesz.
4. Powierzchnia umożliwiająca osiadanie. Ziemia powyżej opadnie. Potrzebujesz do tego miejsca.

Jeśli spełniasz te cztery warunki, prawdopodobnie najlepszym wyborem będzie jaskinia panelowa. Wykorzystuje ciężar skały przeciwko sobie. Grawitacja powoduje rozszczepienie. Po prostu kontrolujesz przepływ.

Dlaczego cięcie i wypełnianie od dołu pozwala na samoistny rozkład rudy

Kopiesz minę. Następnie kopiesz kolejny 15 metrów wyżej.

Oto schemat.

Te dwa poziomy znajdują się od 100 do 300 metrów poniżej górnej części złoża rudy. Nie zaczynasz od góry. Zaczynasz od głębi.

Na tym górnym poziomie dolnego wykopu budowane są równoległe tunele. Wtedy skała między nimi eksploduje. Wysięgnik. Okazuje się, że jest to ogromna pozioma dziura. Ta dziura wykonuje główną pracę. Usuwa podporę podtrzymującą leżącą nad nią rudę.

W grę wchodzi grawitacja.

Ruda się zapada. Rozpada się na kawałki wystarczająco małe, aby można je było przetworzyć. Wpada do lejków odbiorczych na niższym poziomie produkcji. Są to zasadniczo dolne tace czekające na wyłapanie zanieczyszczeń.

Wjeżdżają pojazdy LHD (załadunek, transport, rozładunek). Grabią zniszczoną rudę. Transportują go do kopalni rudy.

Na tym polega sztuczka.

Jedynie skała, która została wykorzystana do wykonania tych początkowych zsypów i dolnych wyrobisk, wymaga wiercenia i strzałów. A co z resztą? Samo się niszczy. Stacza się w dół, gdy zawalenie unosi się na powierzchnię.

Główną pracą nie jest zniszczenie skały. Polega to na utrzymywaniu otwartych punktów cięcia, podczas gdy góra wokół nich się zapada. Jeśli tace się zatkają, kopalnia się zatrzyma. Podczas wykopów należy utrzymać przepływ.

Czym górnictwo aluwialne różni się od górnictwa podziemnego

Wydobycie aluwialne to zupełnie inna sprawa.

Nie wiercisz w litej skale. Nie eksplodujesz. Nie czekasz, aż grawitacja zawali minę.

Osady aluwialne są luźne. Jest to żwir, piasek lub ziemia. Cenne minerały – zwykle złoto, ale także cyna i kamienie szlachetne – zostały wypłukane z pierwotnego źródła. Osiedlali się w korytach rzek, na plażach lub na terenach zalewowych.

Ponieważ materiał jest nieskonsolidowany, nie jest potrzebna ogromna infrastruktura do wykonywania i wypełniania dna. Brak lejków odbiorczych. Zakaz manewrowania pojazdami LHD w wąskich tunelach.

Wystarczy oddzielić cząstki ciężkie od lekkich.

Woda jest Twoim głównym narzędziem. Zmywa piasek i brud. Gęste minerały toną.

Ta metoda jest tańsza. Szybciej. Mniej niebezpieczne. Ale działa to tylko wtedy, gdy ruda nie jest zamknięta w matrycy twardej skały. Nie można wydobyć aluwii z żyły kwarcowej. Możesz wydobyć tylko to, co rzeka już dla ciebie zrobiła.

Dlaczego więc wciąż schodzimy do podziemia?

Ponieważ najlepszych żył nie ma w korycie rzeki. Są głębokie. Szczelnie zamknięte. Czekają, aż je otworzysz.

Dlaczego ciężkie minerały toną, a piasek pozostaje na powierzchni

Placery to losowe nagromadzenia. Są to stosy nieskonsolidowanego materiału destrialnego, który tak się składa, że ​​zawiera cenne minerały. Natura tworzy je poprzez wietrzenie chemiczne, przepływy rzeczne, procesy morskie czy wiatr. Rezultatem jest koncentrat tego, co ważne.

Złoto. Cyna. Platyna. Diamenty. Znajdziesz tu także piaski zawierające tytan i żelaziste, kamienie szlachetne, takie jak rubiny i szmaragdy, oraz materiały ścierne, takie jak rutyl i cyrkon. To nie jest przypadkowy wybór. Łączy ich dwie rzeczy. Wysoka gęstość właściwa. Siła fizyczna. Przeżyją podróż. Wszystko inne jest zmywane.

Gdzie znaleźć najbardziej dochodowe depozyty typu placer

Nie wszystkie placery są takie same. W sferze gospodarczej dominują urządzenia rzeczne (lub aluwialne) i plażowe. Bieżąca woda tworzy osadniki rzeczne. Załamujące się fale wpływają na istniejące osady rzeczne, tworząc osady plażowe.

W dłuższej perspektywie geologia jest chaotyczna. Poziom mórz podnosi się. Ziemia się zmienia. Oznacza to, że możesz znaleźć lokatorów na dowolnej wysokości. Znacznie nad poziomem morza. Głęboko pod nim. Lokalizacja nie determinuje metody tak bardzo, jak warunki fizyczne.

Górnicy patrzą na długość. Grubość. Charakter skał macierzystych. Sprawdzają orientację złoża. Jak gruby jest nadkład? Czy jest dostępna woda? Jaki jest koszt jednostki objętości?

Jeśli złoże jest zbyt cienkie lub zbyt głębokie, aby można je było eksploatować odkrywkowo, górnicy schodzą pod ziemię. Obniżają miny. Wykonują wykopy poziome. Materiał nie jest jednak skonsolidowany. Zapada się. Wymagane jest ciężkie wsparcie. To drogie i trudne.

Większość podkładek pozostaje jednak na powierzchni. Operacje dzielą się na dwa obozy. Grunt. Lub instalacje pływające.

Jak płukanie oddziela wartość od odpadów

Mycie patelni jest przodkiem całego współczesnego wydobycia metodą placerową. To proste. To skuteczne. Opiera się to całkowicie na różnicach w gęstości.

Umieszczasz osad na tacy. Dodaj wodę. Zamieszać. Minerały ciężkie – złoto, diamenty, platyna – opadają na dno. Lżejszy piasek i żwir wirują nad krawędzią i znikają.

To jest powolne. To pracochłonne. Ale to potwierdza tę koncepcję. Jeśli potrafisz ręcznie oddzielić ciężkie materiały od lekkich, możesz to zrobić za pomocą maszyn. Zasada pozostaje ta sama. Grawitacja robi swoje. Po prostu zapewniasz środowisko.

Dlaczego płukanie pozostaje upartą normą w poszukiwaniu złota

Mycie tac to metoda brutalna. Jest oswojony, spocony i bezlitosny. Napełniasz tacę luźną ziemią, zanurzasz ją w stojącej wodzie i zabierasz się do pracy.

Pod wodą ugniatasz błoto obiema rękami. Rozbijasz bryły, rozpuszczasz glinę, wybierasz kamyki. To dotykowe. Brudny. Potem czas na potrząśnięcie. Trzymaj tacę poziomo. Potrząśnij. Ciężkie cząstki osiadają.

Szybkie przechyły. Szybkie wspinaczki. Zmyć jasną wierzchnią warstwę. Powtarzaj, aż na dnie pozostaną tylko gęste, cenne minerały.

To proste. To także wyczerpujące.

Gdzie właściwie znajdziesz złoto tą metodą?

Nie wybierasz przypadkowego miejsca. Szukasz resztek. Teren niezagospodarowany obok starych pól. Pęknięcia w podłożu skalnym koryt rzecznych. Stare bary rzeczne. Suche koryta strumieni, w których woda przenosiła ciężkie cząstki w dół.

Jeśli woda przemieszczała się tam już wcześniej, złoto może nadal tam być. Czekanie.

Sekret tkwi nie tylko w spłukiwaniu. To wiedza, w którym miejscu woda przestała dźwigać ciężar.

Płukanie rynien zmienia zasady gry. Skaluje proces. Zamiast pojedynczej tacy używasz długiego, wąskiego zsypu. Przepływa przez nią woda, unosząc ziemię i gruz. Karabiny – te małe grzbiety na dnie – wychwytują ciężkie cząstki, podczas gdy lżejszy muł jest zmywany.

Jest szybciej. Mniej zginania. Ale to wymaga przepływu wody. Stały przepływ. Nie możesz myć się w kałuży.

Mechanika tac i projektowanie łóżek

Możesz także użyć tacy. Jest to solidne prostokątne pudełko, zwykle wykonane z drewna, z otwartym blatem. Dno jest nierówne ze względu na łóżka. Najczęściej są to belki drewniane montowane poprzecznie. Czasami są to filary, kamień, żelazo lub guma. Do górnej części pochyłej tacy wprowadzana jest woda i luźna ziemia. Gdy poruszają się w dół, specjalnie uformowane pokłady powodują turbulencje w przepływie. Zapobiega to osadzaniu się lżejszych materiałów. Cenne minerały ciężkie zostają zachowane.

Zmechanizowane wydobycie naziemne

Zmechanizowane operacje naziemne wykorzystują pogłębiarki, koparki podsiębierne, koparki podsiębierne i buldożery do usuwania materiału aluwialnego. Materiał transportowany jest do zakładów przetwórczych lub tac w celu ekstrakcji minerałów. Metody te nadają się do złóż wąskich, płytkich lub kamienistych. Działają również na nierównym i stromym terenie, z którym inne metody sobie nie radzą.

Mycie ziemi jest metodą specjalną. Zajmuje się opracowywaniem placerów naturalnych i sztucznych, np. hałd odpadów poflotacyjnych. Naturalny przepływ wody rozkłada i transportuje materiał przez tacę. Skupiają się tam cenne minerały. Wydobywanie hydrauliczne to inna metoda. Kierujesz strumień wody pod wysokim ciśnieniem przez dyszę na twarz. Powstała miazga przemieszcza się do kanału zstępującego. Następnie do zamkniętej pętli w celu wzbogacenia. W podziemnym wydobyciu węgla czasami wykorzystuje się wydobycie hydrauliczne. Ale jego głównym zastosowaniem jest górnictwo odkrywkowe. Jest praktyczny w przypadku drobnoziarnistego, nieskonsolidowanego materiału z placerów, odpadów poflotacyjnych, złóż aluwów i laterytów. Ważnym zastosowaniem jest usuwanie nadkładu z kamieniołomów.

Instalacje pływające z pogłębiarkami lub koparko-ładowarkami

Czasami najbardziej ekonomiczne jest usunięcie materiału wypełniającego za pomocą pogłębiarki przybrzeżnej lub koparko-ładowarki. Są one połączone z pływającym zakładem przetwórczym. Sprzęt do wydobywania może znajdować się na oddzielnej barce lub na tej samej barce. Materiał wydobywa się ze ścian i dna kamieniołomu. Wpada do leja samowyładowczego myjni. Gruby materiał jest odrzucany przez sito. Idzie na śmietniki. Drobny materiał jest rozprowadzany poprzez system separacji grawitacyjnej. Obejmuje to tace na łóżka, przyrządy i podobny sprzęt. Po przetworzeniu jak największa ilość odpadów jest zawracana do kamieniołomu. Wzrost objętości powoduje, że część odpadów składowana jest poza kamieniołomem. Kamieniołom przesuwa się wraz z frontem zabudowy.

Metoda koparki zapewnia mocne kopanie i dobrą kontrolę.

Metody pogłębiania: mechaniczne i hydrauliczne

Pogłębianie to podwodne wydobywanie złoża placerowego przy użyciu sprzętu pływającego. Systemy mogą być mechaniczne lub hydrauliczne. Zależy to od sposobu transportu materiału.

Pogłębiarka bunkrowa lub łańcuchowa jest tradycyjna. Pozostaje najbardziej elastyczną metodą zmiany warunków. Pojedyncza obudowa obsługuje mechanizmy wykopu i podnoszenia, obwody technologiczne i systemy usuwania odpadów. Niekończący się łańcuch otwartych pojemników porusza się wokół kratownicy lub drabiny. Dolny koniec spoczywa na twarzy. To jest dno kamieniołomu, w którym prowadzone są wykopy. Górny koniec znajduje się w pobliżu środka pogłębiarki, przy leju odbiorczym. Łańcuch biegnie wokół koła napędowego zwanego górnym kołem zębatym. Przesuwa się w dół do nieruchomej zębatki zwanej dolną zębatką. Napełnione pojemniki, wsparte na rolkach, wnoszone są po drabinie. Opróżniają swój ładunek do bunkra. Gdy zakład przetwórczy wydobędzie cenny materiał, odpady są wyrzucane na tył.

Pogłębiarka czerpakowa to inny układ mechaniczny. Wykorzystuje dużą pojedynczą szufelkę na końcu kabli. Działa na głębszych wodach niż inne systemy. Dobrze radzi sobie z dużymi cząstkami i zanieczyszczeniami. Ale jest to system przerywany, wsadowy. Robi około jednego chwytu na minutę.

Czysto hydrauliczne systemy pogłębiania wykorzystują czyste ssanie, ssanie z uderzeniem wodnym lub wszystkie uderzenia wodne. Nadają się do wydobywania drobnoziarnistego, sypkiego materiału. Pomyśl o piasku i żwirze, osadach muszli morskich, odpadach młynarskich i nieskonsolidowanym nadkładzie. Pogłębianiem hydraulicznym wydobywa się także złoża diamentu, cyny, wolframu, niobu-tantalu, tytanu, monazytu i pierwiastków ziem rzadkich.

Podwodne głowice tnące znacznie zwiększają moc urabiania. Pogłębiarka z głowicą tnącą posiada obrotową głowicę tnącą. Spulchnia i miesza ziemię przy przodzie. Materiał wpada do wlotu pompy odśrodkowej. W ten sposób zawiesina zawierająca 20–25% substancji stałych jest transportowana do instalacji wzbogacania. Stos, zwany shud, utrzymuje pogłębiarkę na miejscu podczas cięcia. Wciągarki i liny obracają pogłębiarkę po łuku wokół stosu. Usuwa cały materiał z łuku. Następnie pogłębiarka porusza się do przodu. Proces się powtarza.

Pogłębiarka z głowicą tnącą nadaje się do bardziej miękkich złóż. Materiał ma stosunkowo niski ciężar właściwy lub drobny rozmiar cząstek. Na przykład kamieniołomy piasku i żwiru, kopalnie fosforanów i różne złoża soli.

Pogłębiarki lemieszowe a pogłębiarki tnące

Pogłębiarka łopatkowa jest bardzo podobna do pogłębiarki tnącej. Podstawowa idea jest taka sama. Ale jeśli zastąpisz obrotowe narzędzie tnące koparką kołową, otrzymasz zupełnie inne urządzenie.

Kopie mocniej. Lepiej radzi sobie z dnem wnęki. Chwyta także ciężkie materiały – złoto, cynę – które normalnie prześlizgnęłyby się przez standardowe urządzenie tnące.

Ale jest pewien haczyk. Jest to skomplikowane mechanicznie. I drogie. Płacisz za tę dokładność.

Dlaczego jeszcze nie rozpoczęliśmy wydobycia w oceanie?

Ocean jest w zasadzie magazynem minerałów. Ogromny. Ledwo go dotknęliśmy.

Dlaczego?

Ponieważ wydobycie minerałów na lądzie jest łatwiejsze. Tańsze. Nie ma już potrzeby schodzenia pod wodę.

Poza tym technologia nie jest jeszcze całkiem gotowa. Nie do końca wiemy, jak ekonomicznie eksploatować dno morskie. Nawet nie do końca rozumiemy, jakie zasoby tam są.

Ale co gdybyśmy wiedzieli? Ocean jest podzielony na trzy główne strefy:

• Morze samo wody
• Plaże i szelfy kontynentalne
• Głębokie dno morskie

Co właściwie znajduje się w wodzie morskiej?

Woda morska zawiera około 3,5% wagowych rozpuszczonych substancji stałych.

Główne komponenty? Chlorki. Sód. Siarczany. Magnez. Wapń. Potas. Brom. Wodorowęglany.

To nie tylko otwarty ocean. Słone morza śródlądowe, takie jak Morze Martwe czy Wielkie Jezioro Słone, również wydobywają minerały.

Magnez jest jednym z głównych pierwiastków ekstrahowanych z wody morskiej. Ale sole zajmują wiodącą pozycję.

Króluje sól kuchenna (chlorek sodu, NaCl). Następnie chlorki potasu. Chlorki magnezu. Siarczany potasu i magnezu.

Jak się je wydobywa? Odparowanie.

Tani. Tylko. Wykorzystaj Słońce.

Idealna farma solna

Nie można po prostu wykopać stawu gdziekolwiek i czekać na sól. Wymagane są pewne warunki.

• Gorący i suchy klimat. Pomagają suche wiatry.
• Ląduj nad morzem.
• Gleba nie wchłaniająca wody. Niedostępny.
• Teren płaski. Na poziomie morza lub poniżej.
• Niewielkie opady w miesiącach parowych.
• Brak dopływów słodkiej wody rozrzedzającej solankę.
• Tani transport lub bliskość rynków.

Jeśli spełnisz wszystkie te punkty, budujesz konstrukcję stawu.

Jak to wygląda?

• Nieprzepuszczalne grunty fundamentowe i zaporowe zatrzymujące solankę.
• Kanały do ​​transportu solanki ze źródła do stawu.
• Pompy do przetłaczania solanki przez tamy i zmiany wysokości.
• Projekty kontroli przepływu pomiędzy stawami.

To pogoda na spotkania inżynieryjne. Żadnej magii. Po prostu fizyka.

Ekstrakcja soli z wody morskiej

Nowoczesne stawy solne nie tylko stoją i czekają na cud. Aktywnie pompują pierwotną solankę do stref wstępnej koncentracji. Parowanie wykonuje większość pracy, podnosząc poziom chlorku sodu do stanu nasycenia. Solanka osiąga 19–21% chlorku sodu i 28–30% wszystkich rozpuszczonych substancji stałych. Następnie jest przenoszony do stawu krystalizacyjnego.

Czasy są różne. Na Wielkim Jeziorze Słonym trzeba poczekać około roku. Jako pierwszy wypada chlorek sodu. Inne substancje rozpuszczone nie osiągnęły jeszcze nasycenia. Jeśli potrzebujesz tylko soli kuchennej, wcześniej odcedź solankę. Zapobiega to zanieczyszczeniu. Jeśli potrzebne są sole potasowe, odparowywanie jest kontynuowane. Wyciśnij do ostatniego jonu sodu, zanim docelowy produkt osiągnie nasycenie.

Gdy sól skrystalizuje się na dnie stawu, nadszedł czas zbiorów. Równiarki, ładowarki czołowe i wywrotki przewożą materiał do zakładów przetwórczych. To rolnictwo przemysłowe, poszukujące minerałów.

Dlaczego solanka odpadowa jest złotem

Instalacje odsalania produkują świeżą wodę z wody morskiej. Pozostały roztwór odpadowy stanowi zwykle problem z utylizacją. Teraz jest to źródło. Wydobywanie soli z tego strumienia odpadów pozwala zaoszczędzić pieniądze i energię.

Trzy powody. Po pierwsze, zakład odsalania płaci za pompowanie. Po drugie, solanka jest gorąca. Ciepła woda paruje szybciej. Po trzecie, stężenie soli jest czterokrotnie wyższe niż w pierwotnej wodzie morskiej. Zaczynasz z przewagą. Wydobywanie zasobów z odpadów ma sens ekonomiczny.

Ciężkie minerały na wybrzeżu

Plaże to nie tylko piasek i muszle. Mika, skalenie, kwarc – stanowią większość. Ale kryją się tam też ciężkie minerały. Kolumbit, magnetyt, ilmenit, rutyl, cyrkon. Są odporne na wietrzenie chemiczne i erozję mechaniczną. Pozostają na miejscu, podczas gdy lżejszy materiał zostaje wypłukany.

Są rzadkie znaleziska. Złoto, diamenty, kasyteryt, scheelit, wolframit, monacyt, platyna. Stężenia nadające się do ekstrakcji są rzadsze, ale cenne.

Wydobycie nad poziomem morza odbywa się tradycyjnymi metodami odkrywkowymi. W strefie surfingu działają zgarniaki. Wydobycie na morzu wymaga innego sprzętu. Metody drutowe dolne łyżki na linach stalowych. Wiadra z winogronami, niczym pazury lub plasterki pomarańczy, pokroić w osad. Zamykają się, utrzymują ładunek i podnoszą go. Na powierzchni skorupa otwiera się. Rozładunek. Powtórzenie.

Zawory zapewniają ciągłość procesu. Pogłębiarki wielonaczyniowe kopią w oparciu o rozmiar i moc łyżki. Na całym świecie wydobywali złoto, cynę, platynę i diamenty. Na morzu koncentrują się głównie na złocie i cynie. Hydrauliczne pogłębiarki ssące usuwają nadkład. Transportują na duże odległości nieskonsolidowane osady o niskim ciężarze właściwym. Wymagane jest stabilne zaopatrzenie w wodę.

Półskonsolidowany osad wymaga pogłębiarki łyżkowej lub tnącej ssącej. Pogłębiarki pneumatyczne są zaskakująco proste. Brak zanurzonych ruchomych części. Sprężone powietrze jest wtryskiwane do rury na głębokość zanurzenia 60%. Kolumna cieczy wewnątrz traci gęstość. Jeśli górna część rury nie będzie znajdować się zbyt wysoko nad wodą, nastąpi przelanie mieszaniny powietrza i wody. Na ich miejsce napływa woda i osad. Moc podnoszenia ciał stałych jest znacząca. Prostota wygrywa.

Głębokie dno morskie

Rowy oceaniczne nie są płaskie. Dominują łagodne wzniesienia. Nachylenie rzadko przekracza kilka stopni. Płaskorzeźba różni się o kilkaset metrów. Średnia głębokość? 3800 metrów. Około 12.500 stóp.

Dno pokrywają dwa główne rodzaje osadów. Iły wapienne i czerwona glina.

Błota wapienne pochodzą z organizmów planktonowych. Ich muszle i szkielety osiadają. Około 10^{16}ton dolarów pokrywa powierzchnię 130 milionów kilometrów kwadratowych. To 50 milionów mil kwadratowych. Blisko wielu wybrzeży. Niektóre osady to prawie czysty węglan wapnia. Inne przypominają wapień używany w cemencie portlandzkim. Potencjalny materiał budowlany w głębinach.

Czerwona glina pokrywa kolejne 104 miliony kilometrów kwadratowych. Około 10^{16}$ ton. Skład nie zachwyca. Ale może mieć wartość. Surowce do wyrobów glinianych. Albo przyszłe źródło metali. Średni udział tlenku glinu wynosi 15%. W niektórych miejscach sięga 25%. Miedź osiąga 0,20%. Nikiel i kobalt występują w niewielkich frakcjach. Mangan stanowi około jednego procenta. Metale te ukryte są we frakcjach mikroguzowych gliny. Można je rozdzielić za pomocą sita lub metod fizycznych.

Dno morskie to magazyn. Dopiero uczymy się otwierać drzwi.

Prawdziwe pieniądze są w błocie i soli

Przyjrzyj się bliżej gorącej solance w Morzu Czerwonym. Pod nim kryje się coś o wiele bardziej interesującego niż kominy hydrotermalne. Baseny wypełnione skałami osadowymi bogatymi w metale. Po prostu tam leżą i czekają na skrzydłach. Największą jest depresja głębinowa Atlantis II. Szacuje się, że zawiera znaczne zasoby miedzi, cynku, srebra i złota. Baseny te znajdują się na głębokości około 2000 metrów. Około 6600 metrów. Tuż pomiędzy Sudanem a Półwyspem Arabskim.

Oto haczyk. Skała osadowa ma konsystencję żelową. Wypompowanie go na powierzchnię może być dość proste. To się właśnie teraz kształtuje. W obecnych warunkach geochemicznych. Jest bardzo podobny do dużych złóż rudy na lądzie. To jest po prostu głębsze.

Ale prawdziwi zawodnicy wagi ciężkiej są gdzie indziej. Guzki manganu. Istnieją również fosforyty, ale to kulki manganu zapewniają główną wartość ekonomiczną. Są to grudki dwutlenku manganu. Zazwyczaj ich średnica wynosi około 3 centymetry. Małe kamienie o ogromnym potencjale.

Pomyśl o skali. Szacuje się, że na samym dnie Oceanu Spokojnego znajduje się 1,5 biliona ton tych guzków. Leżą ciasno. Do 38 600 ton na kilometr kwadratowy. Skład chemiczny jest bogaty. Zawiera 2,5% miedzi, 2% niklu, 0,2% kobaltu i 35% manganu. W niektórych złożach zawartość manganu sięga 50%. Na lądzie byłaby uważana za rudę wysokiej jakości. Ale tutaj są po prostu rozrzucone na dnie.

Jak je wychować? Dwie główne idee mają prawo istnieć. Pogłębiarka głębinowa i pogłębiarka hydrauliczna głębinowa.

Pogłębiarka działa jak gigantyczny odkurzacz na smyczy. Odcina cienką warstwę z dna oceanu. Napełnia urządzenie wiadro. Potem się podnosi. System szyn z tyłu statku podnosi łyżkę. Ładunek zostaje zrzucony do bunkra. Można wydobywać od 10 000 do 15 000 ton dziennie. Z głębokości 6000 metrów. Ale proces ten postępuje z przerwami. Opuść wiadro. Podnieś go. Rozładować. Ten bezproduktywny czas zabija efektywność ekonomiczną. Proces jest zbyt przerywany.

System ciągły działa lepiej. Na miejsce wjeżdża pogłębiarka hydrauliczna. Wykorzystuje pompę i system podnoszenia powietrza. Kolektor samobieżny porusza się po dnie. Może używać wiadra, skrobaków lub strumieni wody. Kluczem jest stosunek cieczy do ciała stałego. Konieczne jest kontrolowanie natężenia przepływu w rurze. Jeżeli moc pompy jest za duża lub za mała, mieszanka ulega zniszczeniu. Jest to delikatna równowaga procesów fizycznych.

Nie wydobywaliśmy jeszcze manganu na skalę komercyjną. To jest za drogie. Ale wydobyliśmy już diamenty z dna oceanu. Do tych prac wykorzystywane są pojazdy zdalnie sterowane (ROV) i pionowe drążarki tuneli. Istnieją technologie. Gospodarka po prostu jeszcze nie nadrobiła zaległości.

Jak wydobywanie rozwiązań zamienia skałę w ciecz

Zapomnij na chwilę o oceanie. Spójrz na ziemię. Naturalne studnie solankowe zapewniają nam większość światowych dostaw bromu. Lit. Bora. A także sole potasowe i trona. Ale tworzymy też sztuczne solanki. Rozpuszczamy warstwy rozpuszczalnych minerałów. Halit. To jest sól kamienna. Sole potasowe. Tron. Bor.

Jest to wydobycie solanek metodą roztworową. Lub po prostu wydobywanie rozwiązań. W ten sposób uzyskujemy sól bez kopania dołów i usuwania kamieni.

Wszystko zaczyna się od studni. Wiercenie przeprowadza się aż do wierzchu warstwy soli. Studnia jest wyłożona rurą stalową. Następnie otwór jest rozszerzany do dna formacji. Następnie wybierana jest konfiguracja. Istnieją cztery główne sposoby wykonywania pracy.

Najlepsza technika iniekcji jest prosta. Rurka jest opuszczana wewnątrz studni na sam dół. Woda wtryskiwana jest do pierścienia (pierścieniowej przestrzeni pomiędzy rurą wewnętrzną a obudową). Woda dostaje się do górnej części warstwy soli. Rozpuszcza tam sól. Solanka jest cięższa. On schodzi. Jest wypychany przez rurkę. Rezultatem jest jaskinia w kształcie Porannej Chwały. Szerokie u góry. Wąskie u dołu.

Wtrysk dolny zmienia zasady gry. Słodka woda jest tłoczona przez obniżoną rurkę znajdującą się na dnie. Solanka jest pompowana przez pierścień u góry. Pierwotnie jaskinia miała kształt gruszki. Szerokie u dołu. W miarę wzrostu przybiera kształt beczki. Jeśli będzie kontynuowane, zamieni się również w formę „porannej chwały”.

Wtrysk dolnego pierścienia jest inny. Woda wpływa przez pierścień obudowy w pobliżu dna. Solanka wypływa przez rurkę zainstalowaną nieco głębiej. Tworzy to jaskinię w kształcie beczki. Stabilny. Możliwy do przewidzenia.

Istnieje odmiana zapewniająca dodatkową kontrolę. Dwie koncentryczne rury w studni. Woda wpływa przez pierścień między nimi. Solanka wypływa dolną rurą wewnętrzną. Ale oto sztuczka. Olej lub powietrze wtryskiwane jest do pierścienia pomiędzy obudową a pierwszą rurą. Olej i powietrze są lżejsze od wody. Unoszą się na szczyt jaskini. Tworzą poduszkę. Poduszka ta zatrzymuje wzrost jaskini w górę. Sprawia, że ​​jaskinia staje się szersza. Otrzymujesz szeroką jaskinię bez naruszania integralności strukturalnej leżących nad nią skał. Kiedy ekspansja zostanie ukończona. Usuwasz poduszkę olejową lub powietrzną. Jaskinia zaczyna rosnąć w górę. Kontrolujesz kształt. Kontrolujesz zasób.

Łączenie jaskiń zwiększa wydajność

Rozmiar ma tutaj znaczenie. Stosując opisane wcześniej metody możliwe jest zagospodarowanie jaskiń o średnicy 100 metrów i większej. Działa to w przypadku soli warstwowej. Działa to w przypadku soli kopułowej. Ale głównym sekretem nie jest tylko kopanie dziury. Leży w ich związku.

Kiedy sąsiadujące jaskinie łączą się, produkcja dramatycznie wzrasta. Przestajesz patrzeć na studnie jak na izolowane jednostki. Zamiast tego tworzysz system. Jedna studnia pompuje ciecz. Drugi to pompuje. To skoordynowany taniec. Zwykle stosuje się obwód pięciopunktowy. Jedna studnia zastrzykowa zlokalizowana jest w samym centrum. Otaczają go jak satelity cztery odwierty produkcyjne.

Solanka staje się gorąca i słona. Kieruje się do fabryki. A może do słonecznego stawu. Tam parowanie przejmuje główną pracę. Woda odchodzi. Pozostaje sól. Prosta fizyka. Skuteczna chemia.

Jak proces Frasa ekstrahuje siarkę

Siarka nie tylko leży na powierzchni i czeka na Ciebie. Ona jest uwięziona. Mianowicie w pokrywie kopuł solnych. Siarka występuje w porowatym lub spękanym wapieniu. Wapień ten jest umieszczony pomiędzy warstwami skał, które są jałowe, nieprzeniknione i nierozpuszczalne. Natura stworzyła pojemnik idealny. Proces Fras jest kluczem do jego odkrycia.

Metodę tę można zastosować zarówno w przypadku osadów warstwowych, jak i kopułowych. Ale konfiguracja kopuł jest klasycznym przykładem. Oto jak wygląda część inżynieryjna procesu.

Zaczynasz od dziury w skale czapki. Montujesz obudowę. Jego szerokość wynosi około 200–250 mm. Około 8-10 cali. Stamtąd wierci się siarką aż do dna warstwy wapienia. Instalujesz rurę. Średnica 150 mm. Sześć cali. Ta rura ma perforacje. Dwa poziomy perforacji.

Wewnątrz tej rury o średnicy 150 mm znajduje się kolejna. Szerokość 75 mm. Trzy cale. Schodzi prawie na sam dół. Na koniec mała rurka o średnicy 25 mm jest zawieszona na powierzchni wewnątrz rury o średnicy 75 mm. Tylko jeden cal szerokości.

Trzy rury. Zagnieżdżone jedna w drugiej niczym lalki gniazdujące. Dlaczego tak wiele? Ponieważ potrzebujesz oddzielnych kanałów do różnych zadań.

Przegrzana woda dostaje się do układu. Jest gorąca. Około 170°C. Jest 340°F. Spływa po przestrzeni pomiędzy rurami o średnicy 150 mm i 75 mm. Wyrywa się z górnych perforacji. Ciepło wpływa na wapień. Temperatura rośnie. Przekracza temperaturę topnienia siarki. 115°C. 240°F.

Stała siarka zamienia się w ciecz.

Płynna siarka jest gęsta. Cięższy od wody. Dlatego to się unormuje. Gromadzi się na dnie formacji. Grawitacja robi swoje. Stopiona siarka wpływa do dolnych perforacji rury o średnicy 150 mm. Wpada do rury o średnicy 75 mm.

Teraz musi wstać. Jest gruby. Jest ciężka. Samo się nie podniesie. Pompujesz sprężone powietrze przez tę małą rurkę o średnicy 25 mm. Powietrze miesza się z siarką. Zmniejsza to gęstość. Wyobraź sobie, że zawieszenie jest lżejsze. Mieszanka pęcherzyków. Stopiona siarka wypływa na powierzchnię.

To jest brutalna siła termodynamiki. Podgrzać. Niech się to uspokoi. Zmniejsz obciążenie. Podnieś to. Żadnego kopania. Żadnych łupów. Tylko rury i ciśnienie.