Геологическими характеристиками открытой добычи угля, которые отличают ее от других открытых разработок, являются характер образования и ее относительно низкая ценность, которые часто требуют, чтобы открытые угольные шахты перемещали большие объемы вскрышных пород на большую площадь (т.е. они имеют высокий коэффициент вскрыши). ). В результате на открытых угольных шахтах было разработано специализированное оборудование и методы добычи. Примеры включают полосовую шахту с драглайном, которая ведет добычу полосами шириной от 30 до 60 м, боковую заброску материала в карьеры длиной до 50 км. Реабилитация является неотъемлемой частью цикла горных работ в связи со значительным нарушением вовлеченных территорий.
Открытые угольные шахты варьируются от небольших (т.е. добыча менее 1 миллиона тонн в год) до крупных (более 10 миллионов тонн в год). Требуемая рабочая сила зависит от размера и типа шахты, размера и количества оборудования, а также количества угля и вскрышных пород. Есть несколько типичных измерений, которые указывают на производительность и размер рабочей силы. Эти:
1. Производительность на одного горняка, выраженная в тоннах на одного горняка в год; это будет варьироваться от 5,000 40,000 тонн на майнера в год до XNUMX XNUMX тонн на майнера в год.
2. Общий объем перемещенного материала, выраженный в тоннах на одного горняка в год. Этот показатель продуктивности объединяет уголь и вскрышные породы; производительность 100,000 400,000 тонн на майнера в год будет низкой, а XNUMX XNUMX тонн на майнера в год будут очень производительным концом шкалы.
Из-за больших капитальных вложений многие угольные шахты работают в семидневном режиме непрерывной смены. В нем задействованы четыре бригады: три работают в три смены по восемь часов каждая, а четвертая бригада работает в свободное от работы время.
Планирование горных работ
Планирование открытых угольных шахт представляет собой повторяющийся процесс, который можно обобщить в контрольном перечне. Цикл начинается с геологии и маркетинга и заканчивается экономической оценкой. Уровень детализации (и стоимость) планирования увеличивается по мере того, как проект проходит различные этапы утверждения и разработки. ТЭО охватывают работы, предшествующие разработке. Тот же контрольный список используется после начала производства для разработки годовых и пятилетних планов, а также планов закрытия шахты и восстановления территории после того, как будет добыт весь уголь.
Примечательно, что потребность в планировании сохраняется, и планы нуждаются в частом обновлении, чтобы отражать изменения на рынке, в технологиях, в законодательстве и в знаниях о месторождении, получаемых в ходе добычи.
Геологическое влияние
Геологические особенности имеют большое влияние на выбор метода добычи и оборудования, используемого в конкретной угольной шахте.
Отношение шва, Широко известный как окунуть, представляет собой угол между разрабатываемым пластом и горизонтальной плоскостью. Чем круче падение, тем труднее его добывать. Падение также влияет на устойчивость шахты; предельное падение для работы драглайна составляет около 7°.
Ассоциация прочность угля и пустой породы определяет, какое оборудование можно использовать и нужно ли взрывать материал. Горнодобывающее оборудование непрерывного действия, такое как роторные экскаваторы, обычно используемые в Восточной Европе и Германии, ограничено материалами очень низкой прочности, которые не требуют взрывных работ. Однако, как правило, вскрышные породы слишком тверды, чтобы их можно было выкопать без взрывных работ, чтобы раздробить породу на более мелкие куски, которые затем можно выкопать лопатами и механическим оборудованием.
Как глубина угольных пластов увеличиваются затраты на вывоз отходов и угля на поверхность или в отвал. В какой-то момент добыча подземным способом станет более экономичной, чем открытым.
Пласты толщиной до 50 мм могут быть добыты, но извлечение угля становится более трудным и дорогим, поскольку толщина шва уменьшается.
гидрология относится к количеству воды в угле и вскрышных породах. Значительное количество воды влияет на стабильность, а требования к перекачиванию увеличивают стоимость.
Величина угля резерв и масштаб операции влияет на то, какое оборудование можно использовать. Небольшие шахты требуют меньшего размера и относительно более дорогого оборудования, в то время как крупные шахты пользуются эффектом масштаба и более низкими затратами на единицу продукции.
Характеристики окружающей среды относится к поведению вскрышных пород после их добычи. Некоторые вскрышные породы называются «кислотообразующими», что означает, что при контакте с воздухом и водой они будут выделять кислоту, которая наносит ущерб окружающей среде и требует специальной обработки.
Сочетание вышеперечисленных факторов и других определяет, какой метод добычи и оборудование подходят для конкретной угольной шахты.
Цикл майнинга
Методику добычи угля открытым способом можно разбить на ряд этапов.
Удаление верхнего слоя почвы и его хранение или замена на реабилитируемых участках является важной частью цикла, поскольку цель состоит в том, чтобы вернуть землепользование, по крайней мере, в такое же хорошее состояние, которое было до начала добычи. Верхний слой почвы является важным компонентом, поскольку он содержит питательные вещества для растений.
Подготовка земли может включать использование взрывчатых веществ для дробления крупных камней. В некоторых случаях это делается с помощью бульдозеров с рыхлителями, которые используют механическую силу для разрушения породы на более мелкие куски. Некоторые шахты с низкой прочностью породы не требуют подготовки грунта, так как экскаватор может копать прямо с берега.
Уборка мусора представляет собой процесс добычи породы, залегающей над угольным пластом, и транспортировки ее на отвал. В разрезе, где отвал находится на соседней полосе, это операция бокового заброса. Однако на некоторых рудниках отвал может находиться в нескольких километрах из-за структуры пласта и доступного места для отвала, поэтому необходима транспортировка к отвалу грузовиками или конвейерами.
Добыча угля представляет собой процесс извлечения угля из открытого забоя в шахте и вывоза его из карьера. Что произойдет дальше, зависит от местоположения рынка угля и его конечного использования. При подаче на местную электростанцию он измельчается и поступает непосредственно в котел. Если уголь низкого качества, его можно повысить путем «промывки» угля на обогатительной фабрике. При этом происходит разделение угля и вскрышных пород с получением продукта более высокого качества. Перед отправкой на рынок этот уголь обычно нуждается в дроблении, чтобы получить однородный размер, и в смешивании, чтобы контролировать колебания качества. Его можно транспортировать автомобильным транспортом, конвейером, поездом, баржей или кораблем.
Реабилитация включает в себя формирование отвала для восстановления местности и соответствия критериям дренажа, замену верхнего слоя почвы и посадку растительности, чтобы вернуть его в исходное состояние. Другие соображения по управлению окружающей средой включают:
- водопользование: отвод существующих водотоков и контроль шахтных вод с помощью отстойных дамб и повторного использования, чтобы загрязненные воды не сбрасывались
- визуальное планирование : минимизация визуального воздействия
- Флора и фауна: для восстановления деревьев и растительности и замены местных диких животных
- археология: сохранение и/или восстановление культурно значимых объектов
- окончательная пустота: что делать с ямой после прекращения добычи (например, ее можно засыпать или превратить в озеро)
- воздушный поток и вибрация, из-за взрывных работ, которые необходимо контролировать с помощью специальных методов, если здания находятся поблизости
- шум и пыль, которыми необходимо управлять, чтобы не создавать неудобств для близлежащих жилых домов и сообществ.
Воздействие открытой добычи угля на окружающую среду в целом может быть значительным, но при надлежащем планировании и контроле на всех этапах деятельности предприятия ею можно управлять для удовлетворения всех требований.
Методы добычи и оборудование
Для добычи угля открытым способом используются три основных метода добычи: самосвал и лопата; драглайны; и конвейерные системы, такие как роторные экскаваторы и карьерные дробилки. Многие шахты используют их комбинации, а также существуют специальные методы, такие как шнековая добыча и проходческие комбайны непрерывного действия. Они составляют лишь небольшую долю от общего объема добычи угля открытым способом. Системы драглайнов и ковшовых колес были разработаны специально для открытой добычи угля, тогда как системы добычи с помощью самосвалов и экскаваторов используются во всей горнодобывающей промышленности.
Ассоциация грузовик и лопата метод добычи предполагает использование экскаватора, такого как электрический канатный экскаватор, гидравлический экскаватор или фронтальный погрузчик, для загрузки вскрышных пород в грузовики. Грузовики могут иметь грузоподъемность от 35 до 220 тонн. Грузовик перевозит вскрышную породу из забоя в зону отвала, где бульдозер толкает и складывает породу, формируя отвал для восстановления. Метод грузовика и лопаты известен своей гибкостью; примеры можно найти в большинстве стран мира.
Драглайны являются одним из самых дешевых способов добычи вскрышных пород, но их работа ограничена длиной стрелы, которая обычно составляет 100 м. Драглайн качается в своей центральной точке и поэтому может сбрасывать материал примерно на 100 м от того места, где он стоит. Такая геометрия требует, чтобы шахта располагалась длинными узкими полосами.
Основным ограничением драглайна является то, что он может копать только на глубину около 60 м; помимо этого, требуется другая форма дополнительного удаления вскрышных пород, такая как парк грузовиков и экскаваторов.
Конвейерные системы добычи использовать конвейеры для транспортировки вскрышных пород вместо грузовиков. Там, где вскрышные породы имеют низкую прочность, их можно добывать прямо из забоя роторным экскаватором. Его часто называют «непрерывным» методом добычи, потому что он обеспечивает непрерывную подачу вскрышных пород и угля. Драглайны и экскаваторы цикличны, и загрузка каждого ковша занимает от 30 до 60 секунд. Более твердые вскрышные породы требуют сочетания взрывных работ или дробилки в карьере и погрузки ковшом для подачи на конвейер. Конвейерные системы открытой добычи угля наиболее подходят там, где вскрышу необходимо транспортировать на значительные расстояния или на значительную высоту.
Заключение
Добыча угля открытым способом включает в себя специализированное оборудование и методы добычи, которые позволяют удалять большие объемы отходов и угля с больших площадей. Реабилитация является неотъемлемой и важной частью процесса.