Le caratteristiche geologiche dell'estrazione di carbone di superficie che la distinguono da altre attività di estrazione di superficie sono la natura della formazione e il suo valore relativamente basso, che spesso richiedono alle miniere di carbone di superficie di spostare grandi volumi di copertura su una vasta area (vale a dire, ha un alto rapporto di estrazione del carbone ). Di conseguenza, le miniere di carbone di superficie hanno sviluppato attrezzature e tecniche minerarie specializzate. Gli esempi includono una miniera a nastro dragline che estrae in strisce da 30 a 60 m di larghezza, materiale sidecasting in pozzi lunghi fino a 50 km. La riabilitazione è parte integrante del ciclo minerario a causa del notevole disturbo delle aree interessate.
Le miniere di carbone di superficie variano da piccole (con una produzione di meno di 1 milione di tonnellate all'anno) a grandi (oltre 10 milioni di tonnellate all'anno). La forza lavoro richiesta dipende dalle dimensioni e dal tipo di miniera, dalle dimensioni e dalla quantità di attrezzature e dalla quantità di carbone e di copertura. Ci sono alcune misurazioni tipiche che indicano la produttività e la dimensione della forza lavoro. Questi sono:
1. Produzione per minatore espressa in tonnellate per minatore all'anno; questo andrebbe da 5,000 tonnellate per minatore all'anno a 40,000 tonnellate per minatore all'anno.
2. Materiale totale movimentato espresso in tonnellate per minatore per anno. Questo indicatore di produttività combina il carbone e lo strato di copertura; la produttività di 100,000 tonnellate per minatore all'anno sarebbe bassa con 400,000 tonnellate per minatore all'anno che rappresentano l'estremità molto produttiva della scala.
A causa del grande investimento di capitale coinvolto, molte miniere di carbone operano su turni continui di sette giorni. Ciò coinvolge quattro squadre: tre lavorano su tre turni di otto ore ciascuno con la quarta squadra che copre il tempo libero.
La mia pianificazione
La pianificazione mineraria per le miniere di carbone di superficie è un processo ripetitivo che può essere riassunto in una lista di controllo. Il ciclo inizia con la geologia e il marketing e termina con una valutazione economica. Il livello di dettaglio (e il costo) della pianificazione aumenta man mano che il progetto passa attraverso diverse fasi di approvazione e sviluppo. Gli studi di fattibilità coprono il lavoro prima dello sviluppo. La stessa lista di controllo viene utilizzata dopo l'inizio della produzione per sviluppare piani annuali e quinquennali, nonché piani per la chiusura della miniera e il ripristino dell'area quando tutto il carbone sarà stato estratto.
Significativamente, la necessità di pianificazione è in corso e i piani necessitano di frequenti aggiornamenti per riflettere i cambiamenti nel mercato, nella tecnologia, nella legislazione e nella conoscenza del giacimento appresa con il progredire dell'attività mineraria.
Influenze geologiche
Le caratteristiche geologiche hanno una grande influenza nella selezione del metodo di estrazione e delle attrezzature utilizzate in una particolare miniera di carbone di superficie.
Atteggiamento di cucitura, Comunemente noto come dip, rappresenta l'angolo tra la giunzione che viene estratta e il piano orizzontale. Più ripido è il tuffo, più difficile è scavare. Il calo influisce anche sulla stabilità della miniera; l'inclinazione limite per le operazioni con dragline è di circa 7°.
Il forza di carbone e roccia di scarto determina quale attrezzatura può essere utilizzata e se il materiale deve o meno essere sabbiato. Le attrezzature per l'estrazione continua, come gli escavatori a ruota di tazze comunemente usati nell'Europa orientale e in Germania, sono limitate a materiale di resistenza molto bassa che non richiede sabbiatura. In genere, tuttavia, lo strato di copertura è troppo duro per essere scavato senza un po' di sabbiatura per frammentare la roccia in pezzi di dimensioni più piccole che possono poi essere scavati con pale e attrezzature meccaniche.
Il profondità di giacimenti di carbone aumenta, il costo del trasporto dei rifiuti e del carbone in superficie o in discarica aumenta. Ad un certo punto, sarebbe diventato più economico estrarre con metodi sotterranei che con metodi a cielo aperto.
È possibile estrarre giacimenti sottili fino a 50 mm, ma il recupero del carbone diventa più difficile e costoso spessore della cucitura diminuisce.
Idrologia si riferisce alla quantità di acqua nel carbone e nel sovraccarico. Quantità significative di acqua influiscono sulla stabilità e i requisiti di pompaggio si aggiungono al costo.
La grandezza del carbone riserve e la scala dell'operazione influenza quale attrezzatura può essere utilizzata. Le piccole miniere richiedono attrezzature più piccole e relativamente più costose, mentre le grandi miniere godono di economie di scala e costi inferiori per unità di produzione.
Caratteristiche ambientali si riferisce al comportamento dello strato di copertura dopo che è stato estratto. Alcuni strati di copertura sono definiti "produttori di acido", il che significa che se esposti all'aria e all'acqua produrranno acido che è dannoso per l'ambiente e richiede un trattamento speciale.
La combinazione dei suddetti fattori più altri determina quale metodo e attrezzatura mineraria è appropriato per una particolare miniera di carbone di superficie.
Il ciclo minerario
La metodologia di estrazione del carbone di superficie può essere suddivisa in una serie di passaggi.
Rimozione del terriccio e immagazzinarlo o sostituirlo in aree da riabilitare è una parte importante del ciclo in quanto l'obiettivo è riportare l'uso del suolo a una condizione almeno buona come lo era prima dell'inizio dell'attività mineraria. Il terriccio è un componente importante in quanto contiene sostanze nutritive per le piante.
Preparazione del terreno può comportare l'uso di esplosivi per frammentare le grandi rocce. In alcuni casi, questo viene fatto da bulldozer con ripper che usano la forza meccanica per rompere la roccia in pezzi più piccoli. Alcune miniere in cui la resistenza della roccia è bassa non richiedono alcuna preparazione del terreno poiché l'escavatore può scavare direttamente dall'argine.
Rimozione rifiuti è il processo di estrazione della roccia sovrastante il giacimento di carbone e il suo trasporto alla discarica. In una miniera a cielo aperto in cui la discarica si trova in una striscia adiacente, si tratta di un'operazione sidecast. In alcune miniere, tuttavia, la discarica può trovarsi a diversi chilometri di distanza a causa della struttura del giacimento e dello spazio di discarica disponibile ed è necessario il trasporto alla discarica tramite camion o nastri trasportatori.
Estrazione del carbone è il processo di rimozione del carbone dalla faccia esposta nella miniera e il suo trasporto fuori dal pozzo. Quello che succede dopo dipende dall'ubicazione del mercato del carbone e dal suo uso finale. Se alimentato a una centrale elettrica in loco, viene polverizzato e va direttamente alla caldaia. Se il carbone è di bassa qualità può essere migliorato "lavando" il carbone in un impianto di preparazione. Questo separa il carbone e il sovraccarico per ottenere un prodotto di qualità superiore. Prima di essere immesso sul mercato, questo carbone di solito necessita di frantumazione per ottenere una dimensione uniforme e miscelazione per controllare le variazioni di qualità. Può essere trasportato su strada, nastro trasportatore, treno, chiatta o nave.
Reinserimento prevede di modellare la discarica per ripristinare il terreno e rispettare i criteri di drenaggio, sostituire il terriccio e piantare vegetazione per riportarlo allo stato originario. Altre considerazioni sulla gestione ambientale includono:
- gestione delle risorse idriche: deviazione dei corsi d'acqua esistenti e controllo dell'acqua di miniera mediante dighe di sedimenti e riciclaggio in modo che l'acqua contaminata non venga scaricata
- progettazione visiva : garantire che l'impatto visivo sia ridotto al minimo
- flora e fauna: ripristinare alberi e vegetazione e sostituire la fauna selvatica indigena
- archeologia: conservazione e/o restauro di siti culturalmente significativi
- vuoto definitivo: cosa fare con il buco dopo che l'attività mineraria è terminata (ad esempio, può essere riempito o trasformato in un lago)
- getto d'aria e vibrazioni, a causa delle esplosioni, che devono essere gestite con tecniche specifiche se gli edifici sono vicini
- rumore e polvere, che devono essere gestiti per evitare di creare disturbo alle abitazioni e alle comunità vicine.
L'impatto dell'estrazione del carbone in superficie sull'ambiente complessivo può essere significativo, ma con un'adeguata pianificazione e controllo in tutte le fasi dell'impresa, può essere gestito per soddisfare tutti i requisiti.
Metodi e attrezzature minerarie
Tre principali metodi di estrazione vengono utilizzati per l'estrazione del carbone in superficie: camion e pala; dragline; e sistemi basati su nastri trasportatori, come escavatori gommati a tazze e frantoi in fossa. Molte miniere utilizzano combinazioni di questi e ci sono anche tecniche specializzate come l'estrazione a coclea e l'estrazione continua di alte pareti. Questi costituiscono solo una piccola parte della produzione totale di estrazione di carbone di superficie. I sistemi dragline e bucketwheel sono stati sviluppati specificamente per l'estrazione di carbone di superficie, mentre i sistemi di estrazione di camion e pale sono utilizzati in tutto il settore minerario.
Il camion e pala Il metodo minerario prevede un escavatore, come una pala a fune elettrica, un escavatore idraulico o un caricatore frontale, per caricare il sovraccarico sui camion. Le dimensioni dei camion possono variare da 35 tonnellate fino a 220 tonnellate. Il camion trasporta lo strato di copertura dal fronte minerario all'area di scarico dove un bulldozer spingerà e ammucchierà la roccia per modellare la discarica per la riabilitazione. Il metodo del camion e della pala è noto per la sua flessibilità; esempi si trovano nella maggior parte dei paesi del mondo.
dragline sono uno dei metodi più economici per estrarre lo strato di copertura, ma sono limitati nel loro funzionamento dalla lunghezza del braccio, che generalmente è lungo 100 m. La dragline oscilla sul suo punto centrale e può quindi scaricare il materiale a circa 100 m da dove si trova. Questa geometria richiede che la miniera sia disposta in strisce lunghe e strette.
Il limite principale della dragline è che può scavare solo fino a una profondità di circa 60 m; oltre a questo, è necessaria un'altra forma di rimozione del sovraccarico supplementare come la flotta di camion e pale.
Sistemi minerari basati su trasportatori utilizzare nastri trasportatori per trasportare il sovraccarico anziché camion. Dove il sovraccarico è a bassa resistenza può essere estratto direttamente dal fronte da un escavatore a ruota di tazze. Viene spesso definito un metodo di estrazione "continuo" perché alimenta lo strato di copertura e il carbone senza interruzioni. I dragline e le pale sono ciclici con ogni carico della benna che impiega dai 30 ai 60 secondi. Il sovraccarico più duro richiede una combinazione di sabbiatura o frantumazione in fossa e caricamento con pala per alimentarlo sul nastro trasportatore. I sistemi di estrazione del carbone di superficie basati su nastro trasportatore sono più adatti laddove il sovraccarico deve essere trasportato a distanze significative o ad altezze significative.
Conclusione
L'estrazione di carbone di superficie comporta attrezzature specializzate e tecniche di estrazione che consentono la rimozione di grandi volumi di rifiuti e carbone da vaste aree. La riabilitazione è parte integrante e importante del processo.