Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Дистанционные курсы для педагогов». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.
Сегодня экономическое благосостояние Казахстана в значительной степени определятся уровнем развития горнодобывающей промышленности. Поэтому освоение природных ресурсов является одним из главных элементов стратегии развития республики на ближайшую перспективу.
Основные способы добычи
В зависимости от глубины залегания минеральных ресурсов избирают тот или иной способ их добычи:
- Карьерный или открытый способ. С его помощью добывают металлическую руду, нерудные строительные материалы, уголь. Это самый экономичный, но в то же время достаточно сильно воздействующий на почву способ. Что в дальнейшем снижает её плодородность и вредно влияет на окружающую среду.
- Шахтный или подземный способ. Его также называют закрытым. Этот способ применяют при глубинном залегании минерального сырья, руд и полиметаллов. Его недостатком являются значительные затраты и высокий уровень производственного риска для шахтёров и горняков.
- Открыто-подземный или комбинированный способ. Фактически он сочетает в себе первые два и используется в тех случаях, когда полезные ископаемые залегают как на поверхности, так и в глубине земной коры.
- Скважинный или геотехнологический способ. Применяется для извлечения сырья, пребывающего в жидком или газообразном состоянии. Обычно с его помощью из пробуренных скважин добывают нефть и газ, серу и литий, уран и фосфор, прибегая к выщелачиванию, осаждению и плавлению. Для того чтобы затем по трубам извлекать столь нужные в народном хозяйстве минеральные ресурсы.
- Дражный способ. Он сочетает в себе добычу и обогащение полезных ископаемых. Чаще всего к нему прибегают при освоении россыпей алмазов, золота, касситерита и платиноидов.
В рыхлых отложениях, перекрывающих рудную жилу, опробование ведут шурфами или канавами. Когда в этих поверхностных породах обнаруживаются признаки оруденения, из свежих стенок канав и шурфов отбираются более представительные пробы.
При колонковом опробовании в грунт через определенные интервалы, часто вручную, забиваются буры – секции труб диаметром 2,5 или 5 см с острой режущей кромкой. Затем исследуются отобранные буром пробы. Этот метод применим лишь при изучении рыхлых отложений, не содержащих камней или валунов. В России известен метод «отодвигания» встретившихся валунов или остроугольных обломков. Для получения более полной и надежной информации о мощности и особенностях залежей, выходящих на поверхность, проводят комплексное опробование с помощью шурфов, канав и ручных колонковых буров.
При буровзрывной отбойке прежде всего бурят шпуры для размещения в них ВВ. В течение долгого времени стандартным был ручной способ бурения шпуров; он до сих пор применяется при разведочных работах, в малых рудниках и даже на отдельных изолированных участках крупных рудников, где затраты на обеспечение сжатым воздухом и на механическое оборудование неоправданны. При ручном бурении шпуров обычно используется шестигранный бур диаметром 22 мм, заостренный на конце в виде долота. Бурение шпура, производимое одним человеком, осуществляется с помощью молотка массой 1,8 или 2,2 кг. Для проходки шпуров глубиной 90–150 см используются несколько буров разной длины.
Существуют разные типы механических буровых станков. Большинство операций по бурению в угольных шахтах производится пневматическими или электрическими вращательными установками шнекового типа. В крепких породах обычно используются ударные пневматические поршневые перфораторы, в которых поршень, совершающий возвратно-поступательные движения, наносит сильные удары по хвостовику рабочего органа (бура), эластично закрепленного в патроне на переднем конце перфоратора. В то же время механизм перфоратора предусматривает вращение бура. Перфораторы типа отбойного молотка меньших размеров бывают ручными либо на цилиндрической пневмоподдержке. По мере того, как в процессе бурения рабочий орган перфоратора углубляется, пневмоподдержка поднимается, удерживая положение перфоратора и его рабочего органа на одной линии с пробуриваемым шпуром. Пневматические бурильные молотки большей мощности, называемые колонковыми перфораторами, часто устанавливаются на рамах или колонках, которые, в свою очередь, зажимаются в суппорт на коротком горизонтальном стержне, прикрепленном к вертикальной распорной стойке, закрепленной домкратами между кровлей и почвой горной выработки.
Гидроприводные бурильные устройства вращательного типа позволяют достигать более высоких скоростей бурения и снижения уровня вредных шумов. При проходке больших подземных выработок используются буровые каретки – передвижные устройства, состоящие из нескольких колонковых перфораторов, что ускоряет буровой цикл. Для вертикального обуривания кровли и проходки наклонных скважин применяются пневматические устройства, называемые телескопными перфораторами. В таких системах рабочий орган, сам перфоратор и пневмоцилиндр располагаются на одной линии. Пневматический цилиндр, удерживающий рабочий орган на забое, удлиняется по мере углубления. Буровые станки, монтируемые на передвижных платформах, из-за больших вертикальных габаритов чаще используются на открытых горных выработках. Пневматические перфораторы, применяемые при добыче полезных ископаемых, работают на сжатом (до 860 кПа) воздухе. Для удаления буровой мелочи и подавления пыли используется вода, которая нагнетается к забою через осевой канал поршня-ударника и промывает скважину в пространстве между буром и горными породами.
Краткая характеристика горного дела
Современное горное дело – это важнейшая отрасль, играющая огромную роль в экономике стран, технологическом развитии и благополучии человека. Она достигла колоссального прогресса, но это был очень сложный процесс, который занял очень много времени. Шахты, карьеры, разрезы, скважины, бассейны – на всех местах добычи полезных ископаемых задействовано огромное количество техники. Но 1000 лет назад вся эта работа велась голыми руками, у человечества не было врубовых комбайнов, экскаваторов, конвейеров, самосвалов и прочих машин.
Хронологическое развитие горного дела:
| Период | Время существования | Технологии, использующиеся в горной промышленности | Методы добычи полезных ископаемых | Основные орудия | ||
| Начало | Конец | |||||
| Каменный век | С появле-ния людей | 6 – 5 е. тыс. до н. э. | Разработка поверхностных месторождений Собирательство камней Примитивная обработка каменных заготовок |
Примити-вные карьеры Неглубокие выемки в земле |
Кирки Кайло Каменный молоток |
|
| Горно-метал-лурги-ческий | Эпоха раннего металла | 6 – 5 е. тыс. до н. э.- | нач. 1 тыс. до н. э. | Обработка металла с помощью огня | Механи-ческий вруб | Медное и бронзовое кайло Кирки Костянные клинья Первые колесные механизмы |
| Желез-ный век | нач. 1 тыс. до н. э. | нач. 1 тыс. н. э. | Скважинная добыча жидкостей колодезная добыча нефти Неглубокая подземная выработка |
Шахты с искусстве-нным проветри-ванием | Железные кайло и кирки;
Механические подъемники |
|
| Энергети-ческая | Гидро-силовые установки | 2 пол. 1 тыс. до н. э. | XVIII век | Взрывание пороха;
Упорядоченные проекты шахт |
Карьеры Шахты Скважины |
Первые механизмы для обогащения Горные машины с приводом водной тяги Конной тяги Прокладка рельс, перемещение груза на вагонетках |
| Паровые двигатели | XVIII век | Начало XIX | Аналитические расчеты системы подземных работ Подрывные работы; Использование гидромеханического оборудования Бурение скважин |
Карьеры Разрезы Шахты Скважины |
Врубовые машины Буровые станки Экскаваторы Конвейеры |
|
| Двига-тели внутре-ннего сгорания | XIX век | Средина XX века | Полная механизация подземных и наземных разработок Гидродобыча угля Скважинная добыча Использования машин для обогащения |
Карьеры
Разрезы Шахты Скважины |
Высокопро-дуктивные самоходные машины: экскаваторы, врубовые комбайны, установки для глубокого бурения Насосы |
|
| Информационные технологии | С 1950 года | Совреме-нность | Переход от комплексной механизации к автоматизации процессов добычи полезных ископаемых;
Микробио-логические технологии |
Комплексы горных комбайнов с полной автоматизацией установки для сверхглубокого бурения Поточное и циклично-поточное производство |
Невозможно предположить, какой вклад горная промышленность вложила в развитие человечества. Ее продукты являются сырьем для большинства предметов, которые мы используем каждый день. Можно ли представить свою жизнь без техники, автомобилей, электричества? Каждый век технического прогресса отображает, насколько человечество продвинулось в освоении орудий для получения полезных ископаемых.
Во второй половине 20 века началась эра вычислительных машин. Информационное сопровождение вычислительных процессов в горной промышленности помогло систематизировать процесс выработки и облегчать теоретическую часть работы над проектами. Благодаря программному обеспечению удалось сократить или автоматизировать расчеты. Программы могли очень быстро генерировать необходимую информацию, проводить вычисления, на которые человеку потребовалось бы несколько дней, в считанные минуты.
Производство сырья также претерпело много изменений. Теперь управление машинами стало автоматизированным, человеку осталось только следить за правильностью выполнения задач. По сравнению с ХІХ веком, трудовое вмешательство стало минимальным. В производстве были использованы весьма разнородные модели и алгоритмы обработки полезных ископаемых.
Виды продукции в исследуемой отрасли
Ядро этой индустрии:
- Разведка и добыча минеральных и энергетических ресурсов, таких как уголь, торф, сланцы, газ, нефть и в некоторых странах уран.
- Разведка и добыча черных и цветных металлов, при этом железорудная промышленность в основном производит железо и сталь, а цветная — алюминий.
- химическая промышленность занимается добычей поваренной соли, мела, кальцинированной соды, мышьяка, апатита, бария, гранита, гипса и других промышленных и химических элементов, широко используемых в повседневной жизни,
- Добыча драгоценных металлов представлена в основном поиском и добычей алмазов и полудрагоценных камней, которые впоследствии используются в ювелирном и ремесленном производстве.
Благодаря развитию горнодобывающих районов странам удается не только увеличивать объемы производства, но и значительно повышать уровень ВВП и ВНП, что положительно сказывается на уровне жизни.
Ценные и редкие. Металлургия цветных металлов
Вторая крупнейшая отрасль в структуре горнодобывающей промышленности мира. Остановимся подробнее на видах сырья и странах, которые являются лидерами по добыче или переработке:
- Бокситы. Все самые крупные месторождения сырья для алюминиевой промышленности сосредоточены в Южной Америке, а именно: Гвинея, Бразилия и Ямайка. Также отдельно можно выделить Австралию.
- Цинк. Очень редко встречается в свободном виде, чаще всего идет в составе комплексных руд. По выплавке этого металла удерживают лидерство Канада, США, Перу, Индия и Китай.
- Свинец. Также идет как один из компонентов полиметаллических конгломератов. Страны-лидеры по добыче и выплавке — Америка и КНР.
- Медью занимаются Чили, Индонезия, Россия, США и Австралия. Также можно выделить Перу и Китай.
- Никель добывается в Новой Каледонии, а выплавляется в Индонезии, Австралии и России с Канадой.
- Вольфрамом богат Китай (до 70% мировых объемов).
- Золото добывают и выплавляют страны на всех континентах: ЮАР, Канада, Китай, Россия, Перу, США.
Технология обогащения минерального сырья
Обогащение минерального сырья (переработка) включает в себя несколько процессов обработки сырья для отделения от пустых пород, а также разделения ценных минералов.
При обогащении можно получить как конечный продукт (асбест, графит), так и концентраты, которые можно переработать химическим или металлургическим путем.
Минеральное сырье подвергают трем операциям: подготовительной, основной и вспомогательной.
Подготовительные процессы включают в себя — дробление и измельчение, грохочение и классификацию.
Основные процессы заключаются в отделении одного или нескольких полезных компонентов.
Заключительные (вспомогательные) процессы — сгущение пульпы, обезвоживание (зависит от характеристик материала).
Обогащение минерального сырья подразделяется на виды, в зависимости от того в какой среде происходил процесс:
- сухое;
- мокрое;
- в электрическом, гравитационном или магнитном поле.
Спрос рынка на минеральное сырье
Минеральное сырье относится к истощаемым природным ресурсам. Отработанное месторождение не сможет восстановиться, а разработка нового влечет за собой определенные трудности.
Недостаточность минеральных ресурсов влияет на экономику минерального сырья, формируя прирост цен на то сырье, ресурсы которого ограничены. Но многие виды минеральных природных ресурсов, являются взаимозаменяемыми. В таком случае произойдет развитие рынка дешевых продуктов.
Многие промышленные предприятия стали заменять дорогие продукты на дешевые:
- природный газ вытесняет уголь и мазут;
- платину заменяют палладием и рением;
- природный пьезокварц заменил синтетический.
Особенности полезных ископаемых
Наиболее распространенные залежи в земной коре часто можно идентифицировать в полевых условиях по основным физическим свойствам, таким как цвет, форма и твердость.
Цвет
Самое очевидное свойство ископаемого, его цвет, к сожалению, раскроет о нем наименьшее количество необходимой информации. Например, некоторые ископаемые имеют зеленый цвет – оливин, эпидот и актинолит, и это лишь малая часть из них. С другой стороны, один минерал может содержать несколько разных цветов, если в химическом составе есть примеси, такие как кварц, который может быть прозрачным, дымчатым, розовым, фиолетовым или желтым. То есть, цвет следует учитывать при идентификации, но он никогда не должен использоваться в качестве основной идентификационной характеристики.
Форма
Внешняя форма полезного ископаемого во многом определяется его внутренней атомной структурой, а это означает, что это свойство может рассказать весьма много информации об предмете. Некоторые из них, такие как галит и пирит, имеют кубическую форму; другие, такие как турмалин, являются призматическими.
В целом, чтобы обладать той или иной формой, тот же кристалл должен иметь достаточное пространство для роста. Если он рос в условиях остывания магмы, где пространство крайне ограничено, форма может видоизменяться.
Твердость
Твердость минерала можно проверить несколькими способами. Чаще всего минералы сравнивают с объектом известной твердости, с помощью царапанья – если гвоздь, например, может поцарапать кристалл, значит, гвоздь тверже этого минерала.
Особенности горной добычи
Интенсивное развитие промышленности неизбежно приводит к истощению ресурсов природы, загрязнению природной среды, нарушению естественных процессов, что влечет за собой негативные последствия для экологического состояния.
Негативные последствия, связанные с добычей угля:
- при разработке угля происходит откачка карьерных и шахтных вод;
- на поверхность выноситься большое количество пустых пород, что сопровождается выбросами вредных газов и пыли;
- загрязнение водных ресурсов, почвы и атмосферы;
- деформация земной поверхности и углесодержащих пластов;
- происходит изменение гидрогеологических, атмосферных и почвенных условий в зонах горных разработок;
- образование депрессионных воронок, площадь которых может достигать сотен квадратных километров;
- обмеление или полное исчезновение рек и ручьев;
- затопление или заболачивание отработанных территорий;
- обезвоживание, засоление почвенного слоя, в результате чего наносится вред земельным и водным ресурсам;
- ухудшение состава воздуха, изменение облика поверхности земли;
Загрязнение атмосферного воздуха
Влияние добычи полезных ископаемых на окружающую среду всегда было негативным по причине загрязнения природных ресурсов. Из добываемого сырья по делу используется только 5%, остальная часть превращается в отходы. Они возвращаются в природу и наносят ей непоправимый ущерб.
Добыча минеральных ресурсов и горных пород приводит к выбросам в атмосферу углекислого газа, пыли, углеводородов и других химических соединений.
Это происходит за счет применения взрывчатых веществ на месторождениях. После взрывов в карьерах растет уровень запыленности атмосферы. Это неблагоприятно действует на солнечную радиацию, температуру воздуха и осадки.
Отвалы горных шахт или терриконы оказывают серьезное влияние на нижние слои воздуха. Их высота может достигать 80 метров, объем — до 1 миллиона куб. м. В России большое скопление терриконов отмечается на территории Челябинской области в районах активной добычи угля.
Породы, входящие в его состав, включают частицы углерода и серный колчедан, он же пирит, при разложении которого происходит выделение теплоты. Это приводит к возгоранию обвалов. Они могут гореть, не затухая, несколько месяцев подряд. При сгорании выделяется множество вредных газов и химических соединений, тем самым сильно загрязняя атмосферу.
Экономическая классификация
Существуют различные подходы к классификации природных ресурсов
В экономической классификации во внимание принимается роль природных ресурсов в различных отраслях хозяйства, а также направление и формы их использования. Они распределяются по следующим группам и подгруппам:
- Ресурсы, применимые в сфере материального производства: в промышленности (металлургические, энергетические, химические и другие) и в сельском хозяйстве (домашние животные, почва, вода для орошения и другие);
- Ресурсы, применимые непроизводственной сфере: для прямого потребления (растения, домашние животные, питьевая вода) и для косвенного потребления (зелёные насаждения, водоёмы и климатические ресурсы для лечения, отдыха и спорта)
Добыча полезных ископаемых
С давних времен люди добывают уголь, но промышленное значение он обрел лишь в 18 в. Нефть стали использовать в 19 в., урановую руду в 20 в. Карта полезных ископаемых показывает, что они неравномерно разбросаны по миру. Это связано с тектоническим строением Земли. Ежегодно люди разрабатывают и осваивают новые месторождения мин. ресурсов.
Большое количество минералов сконцентрировано в горах, однако, все чаще их находят на дне морей и океанов. Вот список ископаемых:
- топливно-горючие (газ, нефть);
- цветные металлы (медь, цинк);
- химикаты, залегающие в горах (сера, бор);
- драгметаллы (серебро и золото);
- ресурсы, применяемые в индустрии (кварц, графит);
- полезные ископаемые-стройматериалы (мрамор).
Финансовое положение регионов зависит от обеспеченности страны сырьем. Россия, по оценкам экспертов, имеет хороший запас природных ресурсов. Обеспечение государства ископаемыми измеряется в годах, т. е. на какое время хватает имеющихся месторождений. Мировые лидеры по импорту и экспорту минеральных ресурсов:
- США;
- Россия;
- Китай.