Планирование и подготовка являются важными первоначальными шагами в процессе колонкового бурения. Этот этап предполагает проведение комплексной оценки площадки и создание необходимой основы для успешного бурения. Вот разбивка ключевых аспектов:
А) Оценка объекта
Прежде чем начать бурение, проводится тщательная оценка площадки для определения оптимальных мест бурения. Эта оценка включает в себя оценку таких факторов, как тип материала, подлежащего бурению, состояние недр, потенциальные препятствия (например, подземные коммуникации) и структурная целостность. Эта информация помогает определить подходящие участки для бурения, что минимизирует риски и обеспечивает точные результаты.
Б) Разрешения и разрешения
В зависимости от местоположения и правил, регулирующих площадку, может потребоваться получение разрешений и разрешений перед началом буровых работ. Это предполагает понимание и соблюдение местных правил, экологических норм и любых конкретных требований к бурению в определенных районах.
В) Соображения безопасности
Безопасность имеет первостепенное значение при любой операции бурения. На этапе планирования устанавливаются протоколы безопасности и меры по защите персонала, оборудования и окружающей среды. Это включает в себя оценку потенциальных опасностей, разработку планов реагирования на чрезвычайные ситуации и обеспечение наличия необходимого защитного оборудования.
Г) Оборудование и ресурсы
Планирование также включает в себя определение оборудования и ресурсов, необходимых для операции колонкового бурения. Это включает в себя выбор подходящей буровой установки, сверл и аксессуаров на основе таких факторов, как просверливаемый материал, желаемый диаметр керна и глубина бурения. Для обеспечения бесперебойных операций бурения также учитываются достаточные ресурсы, такие как водоснабжение, буровой раствор и охлаждающие жидкости.
E) Сроки и логистика
Установление графика проекта колонкового бурения имеет важное значение для эффективного управления проектом. Это включает в себя установление сроков, планирование оборудования и персонала, а также координацию с другими заинтересованными сторонами, участвующими в проекте. На этом этапе также планируется логистика, такая как транспортировка оборудования и материалов на площадку.
Тщательно планируя и готовясь к колонковому бурению, профессионалы могут снизить риски, обеспечить соблюдение правил и оптимизировать процесс бурения. Тщательная оценка площадки, получение необходимых разрешений, а также рассмотрение мер безопасности и требований к оборудованию способствуют успешному и эффективному проведению операции колонкового бурения.
Снижение может представлять собой спиральный туннель, который опоясывает либо фланг месторождения, либо вокруг него. Спуск начинается с разреза ящика , который является порталом на поверхность. В зависимости от количества вскрышных пород и качества коренных пород в целях безопасности может потребоваться водопропускная труба из оцинкованной стали . Их также можно запустить в стену карьера .
Шахты представляют собой вертикальные выемки, углубленные рядом с рудным телом. Для рудных тел, вывозка которых на поверхность грузовиком нерентабельна, заглубляются шахты. Шахтная транспортировка более экономична, чем автоперевозка на глубину, а шахта может иметь как уклон, так и пандус.
Штольни — это горизонтальные выемки на склоне холма или горы. Штольни используются для горизонтальных или окологоризонтальных рудных тел, где нет необходимости в съезде или стволе.
Спад часто начинается со стороны высокого борта открытого карьера, когда рудное тело имеет товарное содержание, достаточное для подземной добычи, но коэффициент вскрыши стал слишком большим для поддержки методов открытой добычи. Их также часто строят и обслуживают в качестве аварийного безопасного доступа из подземных выработок и средства перемещения крупного оборудования в выработки.
Доступ к руде
Уровни выкапываются горизонтально на склоне или стволе для доступа к рудному телу. Затем забои выкапываются перпендикулярно (или почти перпендикулярно) уровню руды.
Разработка и добыча полезных ископаемых
Существует два основных этапа подземной добычи полезных ископаемых: эксплуатационная добыча и эксплуатационная добыча.
Разработка горных работ почти полностью состоит из выемки (бесценных) пустых пород с целью получения доступа к рудному телу. Разработка горных работ состоит из шести этапов: удаление ранее взорванного материала (выгребание грунта), масштабирование (удаление любых нестабильных каменных плит, свисающих с крыши и боковых стенок, чтобы защитить рабочих и оборудование от повреждений), установка опоры и/или усиления с использованием торкрет-бетона и т. д. , бурение забойных пород, загрузка взрывчатых веществ и взрывчатых веществ. Чтобы начать добычу полезных ископаемых, первым делом нужно проложить путь вниз. Путь определяется как «Отклонение», как описано выше. Перед началом падения необходимо провести все предварительное планирование энергообъекта, организацию бурения, водоотведения, вентиляции и отвода навоза. [2]
Добыча полезных ископаемых подразделяется на два метода: длинные скважины и короткие скважины. Добыча короткими скважинами аналогична добыче полезных ископаемых, за исключением того, что она происходит в руде. Существует несколько различных методов добычи полезных ископаемых на длинных скважинах. Обычно добыча длинными скважинами требует проведения двух выемок в руде на разной высоте от поверхности (15–30 м друг от друга). Между двумя раскопками просверливаются отверстия и загружаются взрывчаткой. Скважины взрываются, а руда извлекается из нижнего выработка.
Вентиляция
Дверь для направления вентиляции в старой свинцовой шахте. Бункер для руды в передней части не является частью вентиляции.
Одним из наиболее важных аспектов подземной добычи твердых пород является вентиляция . Вентиляция является основным методом удаления опасных газов и/или пыли, образующихся в результате буровзрывных работ (например, кремнеземная пыль, NOx), дизельного оборудования (например, дизельные частицы, окись углерода) или для защиты от газов, которые естественным образом исходящие из породы (например, газ радон). Вентиляция также используется для регулирования температуры под землей для рабочих. В глубоких и горячих шахтах вентиляция применяется для охлаждения рабочего места; однако в очень холодных местах воздух перед попаданием в шахту нагревается чуть выше нуля. Вентиляционные подъемники обычно используются для передачи вентиляции с поверхности на рабочие места и могут быть модифицированы для использования в качестве путей аварийной эвакуации. Основными источниками тепла в подземных рудниках с твердыми породами являются температура целинной породы, оборудование, автоматическое сжатие и трещинная вода. Другими небольшими факторами, способствующими этому, являются тепло человеческого тела и взрывные волны.
Наземная поддержка
Для поддержания устойчивости выкопанных отверстий требуются некоторые средства поддержки. Эта поддержка осуществляется в двух формах; местная поддержка и региональная поддержка.
Зона наземной поддержки
Площадная наземная поддержка используется для предотвращения серьезного отказа заземления. В задней части (потолке) и стенах сверлятся отверстия и устанавливается длинный стальной стержень (или анкерный болт ), который скрепляет землю. Существует три категории анкеров, различающихся по способу их воздействия на вмещающую породу. [3] Это:
Механические болты
Точечные анкерные болты (или болты с распорной оболочкой) являются распространенным типом опоры на землю. Точечный анкерный болт представляет собой металлический стержень диаметром 20–25 мм и длиной 1–4 м (размер определяется инженерным отделом шахты ). На конце болта имеется расширительная втулка, которая вставляется в отверстие. Когда болт затягивается установочным буром, расширительная оболочка расширяется, и болт затягивается, удерживая породу вместе. Механические болты считаются временной опорой, поскольку срок их службы сокращается из-за коррозии, поскольку они не залиты цементным раствором . [3]
Залитые болты
Арматура, залитая смолой, используется в местах, где требуется большая поддержка, чем может дать точечный анкерный болт. Используемый арматурный стержень имеет такой же размер, как и точечный анкерный болт, но не имеет расширительной оболочки. После того, как отверстие для арматуры просверлено, в отверстие устанавливаются картриджи с полиэфирной смолой . Арматурный болт устанавливается после смолы и закручивается с помощью установочного сверла. При этом картридж со смолой открывается и перемешивается. Как только смола затвердевает, вращающееся сверло затягивает арматурный болт, удерживающий породу вместе. Арматура, залитая смолой, считается постоянной опорой со сроком службы 20–30 лет. [3]
Тросовые болты используются для скрепления больших массивов камня в висячей стене и вокруг больших раскопок. Тросовые болты намного крупнее стандартных анкеров и арматуры, обычно их длина составляет от 10 до 25 метров. Кабельные болты затираются цементным раствором. [3]
Фрикционные болты
Стабилизатор трения (часто называемый обобщенной торговой маркой Split Set ) гораздо проще установить, чем механические болты или болты с цементным раствором. Болт забивается в просверленное отверстие, имеющее меньший диаметр, чем болт. Давление болта на стене удерживает скалу вместе. Стабилизаторы трения особенно подвержены коррозии и ржавчине от воды, если они не залиты раствором. После затирки трение увеличивается в 3–4 раза. [3]
Swellex аналогичен фрикционным стабилизаторам, за исключением того, что диаметр болта меньше диаметра отверстия. Вода под высоким давлением впрыскивается в болт, чтобы расширить диаметр болта и скрепить породу. Как и фрикционный стабилизатор, свеллекс плохо защищен от коррозии и ржавчины. [3]
Местная наземная поддержка
Местная опора на грунт используется для предотвращения падения мелких камней со спины и ребер. Не все раскопки требуют местной наземной поддержки.
Сварная проволочная сетка представляет собой металлический экран с отверстиями размером 10 х 10 см (4 дюйма). Сетка крепится сзади с помощью точечных анкерных болтов или арматуры, залитой смолой.
Торкрет -бетон — это напыляемый бетон, армированный волокнами, который покрывает заднюю часть и ребра, предотвращая падение мелких камней. Толщина торкрет-бетона может составлять от 50 мм до 100 мм.
Латексные мембраны можно распылять на тыльную сторону и ребра, как на торкрет-бетон, но в меньших количествах.
Забой и отход против забоя и засыпки
Остановиться и отступить
Подуровневое обрушение достигает поверхности подземного рудника Риджуэй.
При использовании этого метода горные работы планируется осуществлять с извлечением породы из забоев без заполнения пустот; это позволяет вмещающим породам обрушиваться в извлеченный забой после того, как вся руда будет удалена. Затем забой герметизируют, чтобы предотвратить доступ.
Остановить и заполнить
Там, где большие объемные рудные тела приходится разрабатывать на большой глубине или где оставлять рудные столбы нерентабельно, открытый забой заполняют засыпкой, которая может представлять собой цементно - каменную смесь, цементно- песчаную смесь или смесь цемента и хвостов . . Этот метод популярен, поскольку засыпаемые забои обеспечивают поддержку соседних забоев, позволяя полностью извлекать экономические ресурсы.
Методы
Принципиальная схема добычи полезных ископаемых с выемкой и закладкой
Выбор метода добычи определяется размером, формой, ориентацией и типом добываемого рудного тела. Рудное тело может представлять собой узкие жилы, такие как золотой рудник в Витватерсранде, рудное тело может быть массивным, подобно руднику Олимпик-Дэм в Южной Австралии или руднику Кадия-Риджуэй в Новом Южном Уэльсе . Ширина или размер рудного тела определяется содержанием, а также распределением руды. Наклон рудного тела также влияет на метод добычи, например, рудное тело с узкими горизонтальными жилами будет разрабатываться камерно-столбовым или длинным забоем, тогда как рудное тело с вертикальными узкими жилами будет разрабатываться открытым способом или методом вскрытия и засыпки . Необходимо дальнейшее рассмотрение прочности руды, а также окружающей породы. Рудное тело, находящееся в прочной самонесущей породе, может быть добыто открытым способом, а рудное тело, находящееся в бедной породе, возможно, придется добывать методом выемки и заполнения, при котором пустоты непрерывно заполняются по мере удаления руды.
Выборочные методы добычи
Добыча с выемкой и засыпкой - это метод добычи короткими скважинами, используемый в крутопадающих или неравномерных рудных зонах, особенно там, где висячая стенка ограничивает использование методов добычи длинными скважинами. Руду добывают горизонтальными или слегка наклонными пластами, а затем засыпают пустой породой, песком или хвостами . Любой вариант заполнения можно закрепить бетоном или оставить незакрепленным . Добыча методом вскрытия и засыпки — дорогой, но избирательный метод, преимуществами которого являются низкие потери и разубоживание руды. [4]
Метод «Проходка и засыпка» аналогичен методу «Выемка и засыпка», за исключением того, что он используется в рудных зонах, которые шире, чем позволяет добывать метод проходки. В этом случае первый штрек разрабатывается в руде и закладывается консолидированной закладкой. Второй штрек приводится в движение рядом с первым штреком. Это продолжается до тех пор, пока рудная зона не будет выработана на всю ширину, после чего начинается второй разрез поверх первого.
Остановка усадкой — это метод разработки коротких скважин, который подходит для крутопадающих рудных тел. Этот метод аналогичен добыче открытым способом, за исключением того, что после взрыва битая руда остается в забое, где она используется для поддержки окружающей породы и в качестве платформы для работы. Из забоя извлекается ровно столько руды, сколько необходимо для бурения и взрывных работ следующего пласта. Забой опорожняется после того, как вся руда будет взорвана. Хотя он очень селективен и допускает малое разубоживание, поскольку большая часть руды остается в забое до завершения добычи, происходит отложенный возврат капиталовложений. [4]
VRM / VCR : Добыча с вертикальным отходом (VRM), также известная как отход в вертикальном кратере (VCR), представляет собой метод, при котором шахта разделяется на вертикальные зоны [ необходимы пояснения ] глубиной около 50 метров с использованием открытых забойок и горных работ снизу вверх. Длинные скважины большого диаметра просверливаются вертикально в рудном теле сверху с помощью погружных сверл (ITH) [5] [ необходимы пояснения ] с последующим взрывом горизонтальных слоев рудного тела в подрез. Руда взорвалась при извлечении, принятом в фазе. Этот поиск выполняется из нижней части разработанного раздела. Последняя очистка руды осуществляется с помощью погрузочно-доставочных машин с дистанционным управлением. При добыче полезных ископаемых VCR часто используется система первичных и вторичных забоев, где первичные забои отрабатываются на первом этапе, а затем засыпаются цементированной засыпкой, чтобы обеспечить поддержку стенок для взрывных работ последующих забоев. Боковые камеры будут отрабатываться в заранее запланированной последовательности после затвердевания насыпи. [6]
[7]
Массовые методы добычи
Блочное обрушение используется для добычи массивных крутопадающих рудных тел (обычно с низким содержанием) с высокой рыхлостью . Под рудным телом прокладывают выемку с доступом для транспортировки, при этом между верхом уровня выемки и нижней частью выемки выкапывают «тяги». Выдвижные колокола служат местом падения обрушившейся породы. Рудное тело бурится и взрывается над подрезкой, а руда вывозится через транспортировочный подъезд. Из-за рыхлости рудного тела руда над первым взрывом обрушивается и падает в вытяжки. По мере удаления руды из подъемных устройств рудное тело обрушивается, обеспечивая постоянный поток руды. [4] Если обрушение прекратится и выемка руды из подъемных устройств продолжится, может образоваться большая пустота, что приведет к потенциальному внезапному и массивному обрушению и потенциально катастрофическому ветровому порыву по всей шахте. [8] [ нужен лучший источник ] Там, где обрушение продолжается, поверхность земли может обрушиться в поверхностную депрессию, например, на молибденовых рудниках Климакс и Хендерсон в Колорадо . Такая конфигурация — одна из нескольких, к которым майнеры применяют термин «дыра славы».
Рудные тела, которые трудно обрушиваются, иногда предварительно кондиционируются гидроразрывом , взрывными работами или комбинацией того и другого. Гидравлический разрыв пласта применялся для предварительной подготовки прочной породы кровли над панелями угольных лав , а также для создания обрушений как в угольных, так и в твердых породах шахт.
Комнатно-столбовая добыча : Комнатно-столбовая добыча обычно ведется в плоских или пологих залегающих рудных телах. Столбы остаются на месте в обычном порядке, пока комнаты заминированы. Во многих камерных и столбчатых шахтах столбы вынимаются, начиная с самой дальней точки от доступа к забою, что позволяет кровле обрушиться и заполнить забой. Это обеспечивает более высокую степень извлечения, поскольку в столбах остается меньше руды.
Подэтажное обрушение [9]
Поднять пещеру [10]
Удаление руды
На рудниках, где для удаления крупной руды используется оборудование на резиновых колесах , руда (или «навоз») удаляется («выгребается» или «заболачивается») из забоя с помощью машин с центральным сочленением . Эти транспортные средства называются «боггерами» или LHD (погрузочно-транспортные машины) . Это оборудование может работать с дизельными двигателями или электродвигателями и напоминает низкопрофильный фронтальный погрузчик . В транспортных средствах с левым рулем с электрическим приводом для передачи энергии используются висячие кабели. Эти кабели спроектированы так, чтобы быть гибкими, что позволяет их плавно выдвигать или стягивать на катушке. Такая гибкость имеет решающее значение при добыче полезных ископаемых, где машины с ПДМ перемещаются в ограниченном пространстве и на пересеченной местности, требуя постоянного перемещения и регулировки длины кабеля для поддержания бесперебойного энергоснабжения. Используемые висячие кабели разработаны таким образом, чтобы выдерживать суровые условия горнодобывающей промышленности, обеспечивая надежность и безопасность и одновременно оптимизируя эффективность работы. Такая конструкция не только повышает маневренность погрузочно-доставочных машин, но и способствует повышению общей производительности, обеспечивая плавное распределение мощности по всему горнодобывающему участку. [11]
На более мелких рудниках руду затем сбрасывают в грузовик и вывозят на поверхность. В более глубоких рудниках руда сбрасывается в рудоспуск (вертикальную или почти вертикальную выемку), где она падает до уровня сбора. На уровне сбора он может подвергаться первичному дроблению щековой или конусной дробилкой или камнедробилкой . Затем руда перемещается с помощью ленточных конвейеров , грузовиков или, иногда, поездов к шахте , где ее поднимают на поверхность в ковшах или скипах и опорожняют в бункеры под наземной головной рамой для транспортировки на мельницу.
В некоторых случаях подземная первичная дробилка подает на наклонный конвейер, который доставляет руду через наклонный вал прямо на поверхность. Руда подается по рудоспускам, а горнодобывающее оборудование получает доступ к рудному телу по склону с поверхности.
Самые глубокие шахты
Самыми глубокими рудниками в мире являются золотые рудники Мпоненг и ТауТона (Западные глубокие уровни) в регионе Витватерсранд в Южной Африке, которые в настоящее время работают на глубине более 3900 м (12 800 футов). [12]
Самая глубокая недействующая шахта в Азии — Колар в индийском регионе Карнатака . Закрытая в 2001 году главная шахта достигла глубины 10 560 футов (3 220 м). В этом регионе также самые суровые условия для добычи твердых пород: температура воздуха достигает 45 ° C (113 ° F). Однако для снижения температуры примерно до 28 ° C (82 ° F) используются массивные холодильные установки.
Самая глубокая недействующая шахта по добыче твердых пород в Северной Америке — это шахта Эмпайр в Грасс-Вэлли, Калифорния. Закрытая в 1956 году главная шахта достигла глубины наклона 11 007 футов (3355 м). Суммарная длина всех валов составляет 367 миль (591 км).
Самый глубокий действующий рудник твердых пород в Северной Америке — это шахта Кидд в Канаде, на которой добывают цинк и медь в Тимминсе , Онтарио . При максимальной глубине 9 889 футов (3 014 м) эта шахта является самой глубокой шахтой по добыче цветных металлов в мире, а ее низкая поверхность означает, что дно шахты является самой глубокой доступной неморской точкой на Земле. [13] [14]
Шахта ЛаРонда Пенна (шахта №3) считается самой глубокой одиночной лифтовой шахтой в Западном полушарии. Новая шахта №4 достигает дна на глубине 2840 м (9320 футов). Расширение рудника ЛаРонд было завершено в июне 2016 года на глубине 3008 м (9869 футов), самой глубокой в мире открытой забои с длинными скважинами. [15]
Самым глубоким действующим рудником в Евразии и Азии является рудник «Скалистый» компании «Норникель» , расположенный в Талнахе . В сентябре 2018 года он достигает глубины 2056 м (6745 футов) от поверхности. [16]
Самая глубокая шахта в Европе — 16-я шахта урановых рудников в Пршибраме , Чехия, на высоте 1838 м (6030 футов). [17]
^ Бразилия, М. «Проектирование снижения в подземных шахтах с использованием оптимизации траектории с ограничениями» (PDF) . math.uwaterloo.ca . Архивировано из оригинала (PDF) 24 ноября 2010 г. Проверено 19 июня 2023 г.
^ abcdef Пухакка, Тулла (1997). Справочник по подземному бурению и погрузке . Финляндия: Корпорация Tamrock. стр. 153–170.
^ abc Puhakka, Тулла (1997). Справочник по подземному бурению и погрузке . Финляндия: Tamrock Corporation. стр. 98–130.
^ «Архивная копия». Архивировано из оригинала 02 февраля 2017 г. Проверено 29 января 2017 г.{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ «Шахта Крейтон компании Vale Inco: с каждым днем копаем глубже» . Точка зрения (3): 2. 2008 г. Архивировано из оригинала 21 июня 2015 г. Вертикальная добыча с отходом (VRM) была внедрена в середине 1980-х годов, чтобы заменить метод добычи открытым способом. Метод щелевого майнинга, модифицированный VRM, был представлен в конце 1990-х годов и заменил майнинг VRM.
^ «Горное дело и металлургия 101». www.miningbasics.com . Архивировано из оригинала 6 декабря 2011 г. Проверено 27 января 2017 г.
^ Фаулер, JCW; Хебблуайт, БК (2003). «Горное издание» (PDF) . Новый Южный Уэльс. Архивировано (PDF) из оригинала 20 сентября 2006 г. Проверено 30 мая 2007 г.
^ Сьоберг, Дж., Ф. Перман, Д. Лопе Альварес, Б.М. Штёкель, К. Макитаавола, Э. Сторвалл и Т. Лавуа. «Глубокая подэтажная добыча пещер и влияние поверхности», в: Deep Mining 2017: Восьмая международная конференция по глубокой и высоконапряженной добыче (Перт, 28–30 марта 2018 г.), Вессело, Дж. (ред.), стр. 357–372. Перт: Австралийский центр геомеханики, Перт, ISBN 978-0-9924810-6-3, 2017.
^ «LKAB utvecklar ny brytningsmethod – это лучший метод поднять обрушение до» . СВТ (на шведском языке). 08.06.2021 . Проверено 21 июня 2024 г.
^ "Горный висячий кабель" . Специальная кабельная компания Аньхой Фейчунь, ООО . Проверено 18 июня 2024 г.
^ "ТауТона, Anglo Gold, Южная Африка" . 2009. Архивировано из оригинала 12 мая 2019 г. Проверено 1 мая 2009 г.
↑ Годкин, Дэвид (1 февраля 2014 г.). «Безопасность – это не случайность». Канадский горный журнал . Архивировано из оригинала 19 июля 2019 года . Проверено 19 февраля 2020 г.
^ "Домой | Кидд Операции" . Архивировано из оригинала 2 марта 2020 г. Проверено 19 февраля 2020 г.
^ «Agnico Eagle Mines Limited - Операции - Операции - Комплекс ЛаРонд» . www.agnicoeagle.com . Архивировано из оригинала 01 февраля 2022 г. Проверено 1 февраля 2022 г.
^ «Шахта Скалистый достигла проектной глубины 2056 м от поверхности - Норникель» .
^ «Залежи полезных ископаемых: от их происхождения до воздействия на окружающую среду». Тейлор и Фрэнсис. 1995. ISBN978-9054105503.
дальнейшее чтение
Браун, Рональд К. Горняки хард-рока: Межгорный Запад, 1860–1920 гг . (2000) [ отсутствует ISBN ]
де ла Вернь, Джек. Справочник горняка Hard Rock . (2003) Темпе / Норт-Бэй: McIntosh Engineering. ISBN 0-9687006-1-6 .
МакЭлфиш-младший, Джеймс М. Hard Rock Mining: государственные подходы к охране окружающей среды . (1996) [ отсутствует ISBN ]
Вайман, Марк. Эпическая эпопея хард-рока: западные горняки и промышленная революция, 1860–1910 гг . (1989) [ отсутствует ISBN ]
