Управління відкритим видобутком вугілля
Геологічні характеристики відкритих вугільних розробок, які відрізняють їхню відмінність від інших поверхневих розробок, - це природа формування та щодо низька вартість об'єкта видобутку, що часто вимагає видалення великих обсягів порожньої породи на великій території (тобто має місце високий коефіцієнт оголення). В результаті для відкритих вугільних розробок створено спеціалізоване обладнання та методи видобутку. Як приклади можна навести дорогоцінну стрічкову розробку, де видобуток ведеться смугами шириною від 30 до 60 м із скиданням матеріалу в шахти до 50 км довжини. Відновлення порушеного навколишнього середовища - невід'ємна частина видобувного циклу через суттєву шкоду, що завдається відповідним територіям.
Відкриті вугільні розробки варіюють від дуже невеликих (тобто виробляють менше 1 мільйона тонн на рік) до великих (понад 10 мільйонів тонн на рік). Необхідний штат працівників залежить від розміру та типу родовища, розміру та кількості обладнання та кількості вугілля та порожньої породи. Є деякі типові параметри, що відображають продуктивність та розмір штату робочої сили. Це:
1. Вихід на одного шахтаря, що виражається як тонни на одного шахтаря на рік; цей показник варіює від 5 000 тонн на шахтаря на рік до 40 000 тонн на шахтаря на рік. 2. Загальний видобутий матеріал, що виражається в тоннах на шахтаря на рік. Цей показник продуктивності поєднує вугілля та порожню породу; продуктивність 100 000 тонн на шахтаря на рік має розглядатися як низька, а 400 000 тонн на шахтаря на рік - як дуже висока, що знаходиться у верхній межі цього діапазону.
Через великі капіталовкладення багато вугільних розробок функціонують сім днів на тиждень за поточним графіком. Це потребує чотирьох бригад: трипрацюють три зміни по вісім годин кожна, а четверта має вільний час.
Планування розробки Планування розробки для відкритого видобутку вугілля - процес, що повторюється, який можна резюмувати в контрольному списку. Цикл починається з геології та маркетингу та закінчується економічною оцінкою. Рівень деталізації (і вартість) планування зростають у міру того, як проект проходить різні стадії схвалення та розробки. До власне розробки проводиться дослідження здійсненності проекту. Той самий контрольний список використовується після того, як об'єкт починає функціонувати, для розробки річних та п'ятирічних планів, а також при плануванні закриття розробки та відновлення території, коли все вугілля буде витягнуте.
Важливо, що потреба у плануванні зберігається, а плани потребують частого оновлення, щоб відобразити зміни над ринком, технології, законодавстві та знань відкладень, одержуваних у процесі розвитку гірничої справи.
Вплив геології Геологічні особливості надають основний вплив на вибір способу видобутку та обладнання, що використовується у разі конкретної розробки вугілля.
Положення пласта, зазвичай відоме як падіння, являє собою кут між пластом, що розробляється, і площиною горизонту. Чим крутіше падіння, тим важче вести розробку. Падіння також впливає стабільність розробки; граничне значення падіння до роботи драглайна - порядку 7.
Щільність вугілля та порожньої породи визначає, яке обладнання може бути використане і треба чи ні підривати матеріал. Гірничодобувне обладнання безперервної дії (таке, як багатоковшеві роторні екскаватори, що зазвичай використовуються у східній Європі та Німеччині) обмежене у своєму застосуванні матеріалом дуженизької щільності, яка не потребує вибухів. Однак, як правило, порожня порода буває занадто твердою для того, щоб її можна було витягти без деякої кількості вибухів для подрібнення скельної породи на шматки меншого розміру, які можна видалити одноковшовими екскаваторами і механічним обладнанням.
Чим більша глибина залягання вугільного пласта, тим більша вартість транспортування відходів та вугілля до поверхні або до відвалу. При деякому значенні глибини стає економнішим добувати вугілля підземними, а чи не відкритими способами.
Можуть розроблятися і пласти потужністю 50 мм, але видобуток вугілля стає більш важким і дорогим у міру зменшення товщини пласта.
Гідрологія - те, що пов'язане з наявністю води у вугіллі та порожній породі. Значна кількість води впливає на стабільність робіт, і вартість продукції збільшується за рахунок витрат на відкачування води.
Величина запасів вугілля та масштаб робіт впливають на те, яке обладнання може бути використане. Невеликі розробки вимагають меншого і більш дорогого устаткування, тоді як великі розробки дають економію з допомогою масштабу виробництва та меншої собівартості одиниці виробленої продукції.
Характеристики довкілля мають відношення до того, що станеться з порожньою породою після того, як вона була вилучена. Деякі порожні породи називають "кислотообразующими": це означає, що коли вони вступають у контакт з повітрям та водою, утворюється кислота, яка є шкідливою для середовища та потребує спеціальної обробки.
Комбінація вищезгаданих та інших факторів визначає, який метод видобутку та яке обладнання підходять для даної конкретної вугільної розробки.
Цикл видобутку Методологія відкритого видобутку вугілля можебути підрозділена на низку етапів.
Видалення верхнього ґрунтового шару і збереження його або перенесення на території, що підлягають відновленню, - важлива частина цього циклу, оскільки мета полягає в тому, щоб знову привести територію, що використовується, принаймні, в такий же хороший стан, як і до початку розробки. Верхній ґрунтовий шар - важливий компонент середовища, оскільки містить поживні речовини, споживані рослинами.
Підготовка ґрунту може включати використання вибухових речовин для фрагментації великих скельних порід. У деяких випадках це робиться бульдозерами з кирківниками, які використовують механічну силу, щоб дробити скелю на менші частини. Деякі розробки, де щільність скельної породи низька, не вимагають ніякої підготовки ґрунту, оскільки екскаватор може копати безпосередньо від пласта.
Прибирання брухту - процес видалення скельної породи, що покриває вугільний пласт, та транспортування її до відвалу. При стрічковому видобутку, коли відвал являє собою смугу, суміжну з тією, де йде розробка, ця операція є відкиданням породи убік. Однак при деяких розробках відвал може перебувати на відстані кількох кілометрів через структуру пласта і наявність придатного для відвалу місця, так що стає необхідним транспортування до відвалу вантажівками або конвеєрами.
Видобуток вугілля – це процес видалення вугілля з відкритої поверхні родовища та транспортування його з шахти. Що станеться потім, залежить від розташування вугільного ринку та кінцевого використання вугілля. Якщо вугілля подається до місцевої теплової електростанції, він розпорошується і надходить безпосередньо в топку. Якщо вугілля низької якості, то якість його може бути підвищена шляхом "відмивання" на підготовчомупідприємстві. Там поділяють вугілля та порожню породу, що робить продукт вищої якості. Перед відправкою на ринок це вугілля зазвичай вимагає деякого подрібнення для надання йому однорідного розміру та змішування для запобігання відмінностям як. Він може транспортуватися нерейковою дорогою, конвеєром, поїздом, баржею чи судном.
Рекультивація передбачає надання відвалу такої форми, щоб відновити ландшафт, що пов'язано з дотриманням дренажних критеріїв, заміною верхнього шару грунту і посадкою рослинності, щоб повернутися до вихідного стану місцевості. Інші заходи щодо відновлення довкілля включають:
- вирішення проблем з чистотою води: відведення існуючих водотоків і контроль за водою, що стікає з розробок, за допомогою будівництва дамб та очищення, щоб забруднена вода не потрапляла за межі місця видобутку>· флора і фауна : садити заново дерева, відновлювати рослинність і евакуювати місцеву дику фауну · археологія : охорона та/або відновлення об'єктів, що представляють культурну цінність · порожнеча : що робити з виниклою порожниною після того, як розробка припинена (наприклад, вона може бути заповнена або перетворена в озеро) повітряний вибух і вібрація через вибухи, що проводяться, які повинні керуватися певними методами, якщо поблизу є будівлі шум і пил, проти яких повинні вживатися заходи , щоб уникнути незручності для населення, що проживає поблизу.
Вплив відкритого видобутку вугілля на навколишнє середовище в цілому може бути значним, але при відповідному плануванні та контролі у всіх фазах розробки, цим процесом можна керувати так, щобвиконати усі необхідні вимоги.
Методи видобутку та обладнання Для відкритого видобутку вугілля використовується три головні методи: вантажівка та одноковшовий екскаватор; драглайни; системи, засновані на принципі конвеєра, такі як багатоковшеві роторні екскаватори та дробарки всередині шахти. У багатьох випадках використовуються їх комбінації, а також є спеціалізовані методи типу шнекового видобутку та безперервних "високостінних" гірничодобувних агрегатів постійної дії. Останні дають лише невелику частку загального обсягу відкритого видобутку вугілля. Драглайн та системи багатоковшових роторних екскаваторів були розроблені спеціально для відкритого видобутку вугілля, тоді як вантажівки та системи одноковшового екскаватора використовуються всюди у гірничодобувній промисловості.
Методи з використанням вантажівок та одноковшових екскаваторів засновані на застосуванні екскаваторів типу електричного одноковшового екскаватора, гідравлічного екскаватора або фронтального навантажувача для завантаження порожньої породи у вантажівки. Вантажопідйомність вантажівок може становити від 35 до 220 тонн. Вантажівка вивозить порожню породу від поверхні, що розробляється до місця, відведеного під відвали, де бульдозер зміщує і складає породу, щоб сформувати відвал для відновлення. Метод з використанням вантажівок та одноковшових екскаваторів відрізняється гнучкістю; він застосовується у більшості країн світу.
Метод із використанням драглайнів - один із найдешевших методів видалення порожньої породи, але дальність переміщення обмежена довжиною стріли, яка в основному буває 100 м. Драглайн має розмах від свого центру і може таким чином звалювати матеріал приблизно за 100 м від того місця, де він знаходиться. Ця геометрія вимагає, щоб розробка велася довгими вузькими смугами.
Головне обмеження драглайну - те, що він може робити виїмку до глибини лише приблизно 60 м; для проникнення на велику глибину потрібна інша форма додаткового видалення порожньої породи – типу парку вантажівок та одноковшових екскаваторів.
Системи видобутку, засновані на застосуванні конвеєрів для транспортування порожньої породи, замість вантажівок використовуються конвеєри. Де густина порожньої породи незначна, її можна видобувати безпосередньо з поверхні багатоковшовим роторним екскаватором. Цей метод видобутку часто називають "безперервним" методом, тому що при ньому порожня порода та вугілля йдуть без перерви. Драглайни та одноковшові екскаватори працюють циклічно, і завантаження кожного ковша займає від 30 до 60 секунд. Твердіша порожня порода вимагає комбінації вибухів або дроблення в кар'єрі та завантаження одноковшового екскаватора для подачі на конвеєр. Системи відкритого видобутку вугілля, засновані на застосуванні конвеєрів, найбільше підходять там, де порожня порода повинна транспортуватися на значні відстані або на значну висоту.
Висновок Відкритий видобуток вугілля пов'язаний із застосуванням спеціалізованого обладнання та методів, які дозволяють видаляти великі обсяги брухту та вугілля з великих територій. Відновлення - важлива складова цього процесу.