Открытая добыча полезных ископаемых , в том числе открытая добыча , добыча открытым способом и добыча полезных ископаемых на вершинах гор , представляет собой широкую категорию горных работ , при которых удаляются почва и горные породы, покрывающие залежи полезных ископаемых ( вскрышные породы ), в отличие от подземных горных работ , при которых перекрывающая горная порода оставляют на месте, а минерал удаляют через шахты или туннели.
В Северной Америке, где ведется большая часть открытой добычи угля , этот метод начал использоваться в середине 16 века [2] и практикуется во всем мире при добыче множества различных полезных ископаемых. [3] В Северной Америке открытая добыча полезных ископаемых приобрела популярность на протяжении 20-го века, и в настоящее время открытые шахты производят большую часть угля, добываемого в Соединенных Штатах . [4]
В большинстве видов открытых горных работ тяжелая техника , такая как землеройные машины, сначала удаляет вскрышные породы. Затем большие машины, такие как экскаваторы-драглайны или роторные экскаваторы , добывают минерал.
Преимущества открытой добычи включают более низкую стоимость и большую безопасность по сравнению с подземной добычей. К недостаткам можно отнести опасность для здоровья человека и окружающей среды. Люди сталкиваются с различными рисками для здоровья, вызванными добычей полезных ископаемых, такими как различные сердечно-сосудистые заболевания, загрязнение продуктов питания и воды. Разрушение среды обитания , наряду с загрязнением воздуха, шума и воды, является значительным негативным воздействием на окружающую среду, вызванным побочными эффектами открытых горных работ.
Существует пять основных типов открытых горных работ, подробно описанных ниже.
Полосная добыча - это практика разработки пласта полезных ископаемых путем предварительного удаления длинной полосы перекрывающей почвы и породы ( вскрышных пород ); эта деятельность также называется снятием вскрышных пород . Чаще всего он используется для добычи угля и бурого угля (бурого угля) . Открытая добыча практична только в том случае, когда извлекаемое рудное тело находится относительно близко к поверхности и/или в основном горизонтально. [5] В этом типе добычи полезных ископаемых используются одни из самых больших машин на земле, в том числе роторные экскаваторы , которые могут перемещать до 12 000 кубических метров (16 000 кубических ярдов) земли в час.
Существует две формы открытой добычи полезных ископаемых. Более распространенный метод — вскрышные работы , который применяется на достаточно ровной местности для извлечения отложений на большой площади. По мере выемки каждой длинной полосы вскрышные породы укладываются в выемку, образованную предыдущей полосой.
Контурная добыча предполагает удаление вскрышных пород над минеральным пластом вблизи обнажения в холмистой местности, где обнажение полезных ископаемых обычно повторяет контур земли. За зачисткой контуров часто следует шнековая добыча на склоне холма, чтобы удалить больше минерала. Этот метод обычно оставляет после себя террасы на склонах гор.
Открытая добыча полезных ископаемых относится к методу добычи горных пород или полезных ископаемых из земли путем их удаления из открытого карьера или карьера . Этот процесс осуществляется на земной поверхности [6] . Он лучше всего подходит для доступа в основном к вертикальным месторождениям полезных ископаемых. Хотя добычу открытым способом иногда ошибочно называют «разведкой», эти два метода различаются (см. Выше).
Добыча с удалением вершин гор (MTR) - это форма добычи угля, при которой угольные пласты разрабатываются под вершинами гор, сначала удаляя вершину горы, перекрывающую угольный пласт. Взрывчатые вещества используются для разрушения вскрышных пород (слоев горных пород над пластом), которые затем удаляются. Затем вскрышные породы сбрасываются самосвалами в насыпи близлежащих впадин или долин. MTR предполагает массовую реструктуризацию земли, чтобы достичь угольных пластов на глубине до 400 футов (120 м) от поверхности. Удаление вершины горы заменяет первоначальный крутой ландшафт на гораздо более плоский рельеф. Попытки экономического развития на восстановленных участках шахт включают такие тюрьмы, как федеральная тюрьма Биг-Сэнди в округе Мартин, штат Кентукки , аэропорты небольших городов, поля для гольфа, такие как Twisted Gun в округе Минго, Западная Вирджиния , и поле для гольфа Stonecrest в округе Флойд, штат Кентукки , а также в качестве мест удаления осадка промышленных скрубберов, свалок твердых отходов, трейлерных парков, производителей взрывчатых веществ и арендованных шкафчиков для хранения. [7]
Этот метод все чаще используется в последние годы на угольных месторождениях Аппалачей в Западной Вирджинии , Кентукки , Вирджинии и Теннесси в Соединенных Штатах. Глубокие изменения в топографии и нарушение ранее существовавших экосистем сделали удаление вершин гор весьма спорным. [8]
Сторонники удаления вершин гор отмечают, что как только эти территории будут рекультивированы в соответствии с требованиями закона, этот метод обеспечит получение плоской земли премиум-класса, пригодной для многих целей в регионе, где равнинная земля встречается редко. Они также утверждают, что новые заросли на освоенных заминированных территориях на вершинах гор лучше подходят для поддержания популяций охотничьих животных. [9]
Критики [ кто? ] утверждают, что снос вершин гор является катастрофической практикой, которая приносит пользу небольшому числу корпораций за счет местных сообществ и окружающей среды . В заявлении Агентства по охране окружающей среды США (EPA) о воздействии на окружающую среду говорится, что ручьи вблизи насыпей долин иногда могут содержать более высокие уровни минералов в воде и уменьшать водное биоразнообразие . [10] В заявлении также говорится, что с 1985 по 2001 год 724 мили (1165 км) рек Аппалачей были погребены под насыпями долин.
Взрывные работы на горной шахте выбрасывают в воздух пыль и летучие камни, которые затем могут нарушить работу или оседать на близлежащей частной территории. Эта пыль может содержать соединения серы, которые, как утверждают некоторые, разъедают конструкции и надгробия и представляют опасность для здоровья. [11]
Хотя участки MTR должны быть рекультивированы после завершения добычи, рекультивация традиционно фокусируется на стабилизации горных пород и борьбе с эрозией, но не всегда на восстановлении лесных массивов на территории. [12] Быстрорастущие чужеродные травы, посаженные для быстрого обеспечения растительности на участке, конкурируют с саженцами деревьев, а деревья испытывают трудности с формированием корневой системы в уплотненной засыпке. [10] Следовательно, биоразнообразие страдает в регионе Соединенных Штатов с многочисленными эндемичными видами . [13] Эрозия также увеличивается, что может усилить наводнения . На востоке США Аппалачская региональная инициатива по лесовосстановлению работает над продвижением использования деревьев при рекультивации горнодобывающих предприятий. [14]
Дноуглубительные работы – это метод добычи полезных ископаемых ниже уровня грунтовых вод. В основном это связано с добычей золота. Небольшие драги часто используют всасывание, чтобы поднять добытый материал со дна водоема. В исторических крупномасштабных дноуглубительных работах часто использовались плавучие земснаряды; судно, похожее на баржу, которое забирает материал через конвейерную ленту на носу, отфильтровывает нужный компонент на борту и возвращает нежелательный материал в воду через другой конвейер на корме. В речных долинах, заполненных гравием, с неглубоким уровнем грунтовых вод плавучий земснаряд может пробираться через рыхлый осадок в пруду, созданном им самим.
Добыча на высоких забоях - это еще одна форма добычи, которую иногда проводят для добычи дополнительного угля, прилегающего к участку, разрабатываемому открытым способом. Этот метод произошел от шнековой добычи, но не соответствует определению открытой добычи, поскольку он не предполагает удаление вскрышных пород для обнажения угольного пласта. [15] В итоговом отчете CERB № 2014-004 «Горные работы на высоких забоях: методология проектирования, безопасность и пригодность», подготовленном И Ло, охарактеризованы как «относительно новый полуповерхностный и полуподземный метод добычи угля, который развился из шнековой добычи». [16] При добыче полезных ископаемых угольный пласт вскрывается комбайном непрерывного действия, приводимым в движение гидравлическим механизмом перемещения толкающей балки (ПТМ). Типичный цикл включает в себя подъем (запуск-толкание вперед) и сдвиг (подъем и опускание стрелы режущей головки для разрезания угольного пласта на всю высоту). По мере продолжения цикла добычи угля режущая головка постепенно погружается в угольный пласт на глубину 19,72 фута (6,01 м). Затем PTM автоматически вставляет прямоугольную толкающую балку длиной 19,72 фута (6,01 м) (сегмент винтового конвейера) в центральную часть машины между силовой головкой и режущей головкой. Система толкающих балок может проникать в угольный пласт на глубину почти 1200 футов (370 м) (доказано с 2015 года по сегодняшний день) [ нужна ссылка ] . В одной запатентованной системе добычи полезных ископаемых на высоких забоях используются шнеки, заключенные внутри толкающей балки, которые предотвращают загрязнение добытого угля обломками породы во время процесса транспортировки. Используя видеоизображение и/или датчик гамма-излучения и/или другие георадарные системы, такие как датчик обнаружения границы раздела угля и породы (CID), оператор может видеть впереди проекцию границы раздела пласт-порода и направлять работу комбайна непрерывного действия. . При горных работах на высоких забоях можно добывать тысячи тонн угля контурно-полосными операциями с узкими уступами, ранее выработанными участками, траншеями и пластами с крутым падением за счет использования насосной системы с контролируемым притоком воды и / или системы вентиляции газа (инертного газа). .
Добыча с помощью туннельной формы приводов, используемых горняками на высоких забоях, намного лучше, чем круглые шнековые скважины, но картирование областей, разработанных горняками на высоких забоях, не картируется так строго, как районы, выработанные на глубоких забоях. В отличие от удаления вершин гор, перемещается очень мало почвы; однако владеть и эксплуатировать горнодобывающий комбайн сравнительно дороже.
Картирование обнажения, а также данные керна и образцы, взятые в процессе изготовления стенда, учитываются для наилучшего проектирования панелей, которые будет разрезать горнодобывающий комбайн. Учитываются препятствия, которые могут быть потенциально повреждены в результате оседания, а также естественный контур выработки, и маркшейдер направляет горняк на линию (линию теоретической съемки), преимущественно перпендикулярную выработке. параллельные линии обозначают врез в гору (глубиной до 1200 футов (370 м) (записи 2015 г.), [ нужна ссылка ] без курса или корректирующего рулевого управления по навигационному азимуту во время добычи, что приводит к пропуску части угольного пласта и представляет собой потенциальную опасность прорезания столбов от предыдущих проходок из-за горизонтального дрейфа (качки) колонны модуля толкателя-резца. Недавно [ когда? ] горняки с высокими забоями прошли глубину более 1200 футов (370 м) (постоянные записи 2015 года [ нужна ссылка на источник) ] в угольный пласт, и сегодняшние модели способны идти дальше при поддержке гироскопической навигации и больше не ограничиваются количеством кабеля, хранящегося на машине. Максимальная глубина будет определяться напряжением дальнейшего проникновения и связанными с этим конкретными -потребление мощности (скручивание и натяжение в колонне винтовых транспортеров), но современные оптимизированные варианты транспортировки винтовых транспортеров (называемые толкающими балками) с визуальной разработкой продукта и моделированием дискретных элементов (DEM) с использованием программного обеспечения для моделирования поведения потока показывают, что расширенные проникновения с помощью интеллектуального привода возможны, даже в этом случае под крутыми углами наклона скважины от горизонтали до более 30 градусов. В случае значительных крутых горных работ новым методом разработки должна быть «направленная добыча» (обычно используемые технологии как ценные синергетические наклонно-направленное бурение и наклонно-направленная добыча относятся к методам «от поверхности к пласту» (SIS)), сухое или мокрое, обезвоживание. или шнековые транспортеры для резки и дноуглубления активно разрабатывают дорожную карту ведущей мировой горнодобывающей компании. [ нужны разъяснения ]
Исторически вывоз материалов из открытых шахт осуществлялся с помощью ручного труда, гужевого транспорта и/или горнодобывающих железных дорог.
В настоящее время существует тенденция использовать карьерные самосвалы на дорогах , спроектированных с учетом особенностей рудника.
_(2).jpg/1280px-Flickr_-_Nicholas_T_-_German_Settlement_Reclamation_Project_(Revisited)_(2).jpg)
Федеральные правительства ввели множество законов и постановлений, которые горнодобывающие компании должны строго соблюдать. В Соединенных Штатах Закон о контроле за добычей полезных ископаемых и рекультивации 1977 года требует рекультивации открытых угольных шахт. [17] Рекультивация неугольных шахт регулируется законами штата и местными законами, которые могут сильно различаться. Закон о национальной экологической политике (NEPA), Закон о сохранении и восстановлении ресурсов (RCRA), Закон о комплексном реагировании на окружающую среду, компенсациях и ответственности (CERCLA) и многие другие законы касаются темы открытых горных работ. [17] В некоторых случаях даже при наличии надлежащего законодательства в отношении открытых горных работ сохраняются некоторые негативные последствия для здоровья человека и окружающей среды.
Открытая добыча полезных ископаемых может иметь ряд последствий для местной окружающей среды. Негативные последствия включают загрязнение почвы, воды, воздуха и шума, а также изменение ландшафта и различные другие негативные последствия. [18] Однако новые технологии и правильное управление могут облегчить надлежащую очистку местного водоснабжения и восстановление местной экологии, что помогает восстановить окружающую среду. [18]
Каждый тип открытых горных работ оказывает свое воздействие на окружающую среду, как указано ниже.
Открытая добыча. После завершения работ хвосты помещают обратно в скважину и закрывают, чтобы место напоминало ландшафт до начала горных работ. Этот процесс включает в себя удаление всей наземной растительности на территории, подлежащей удалению, что наносит ущерб окружающей среде. [19] Поверх хвостохранилища может быть уложен верхний слой почвы, а также посажены деревья и другая растительность. Другой метод рекультивации предполагает заполнение ямы водой для создания искусственного озера. Оставшиеся большие хвостохранилища могут содержать тяжелые металлы, которые могут выщелачивать кислоты, такие как свинец и медь, и попадать в водные системы. [20]
Открытая добыча полезных ископаемых . Один из крупнейших в мире типов шахт и масштабы этих операций оставляют после себя обширные шрамы на ландшафте, разрушение окружающей среды обитания и значительные затраты на очистку. [21] Открытый карьер может привести к образованию огромного количества пустой породы, на дороге могут образоваться провалы, наводнения и аналогичные негативные последствия, как при открытой добыче полезных ископаемых. [22]
Добыча горных вершин - предполагает удаление целых горных вершин, пустая порода которых используется для выравнивания окружающей земли путем заполнения рек и долин. Это очень разрушительно, поскольку физически навсегда изменяет ландшафт и связанную с ним экосистему. На территории Аппалачей в таких штатах, как Кентукки и Вирджиния, вырубка вершин гор является распространенным методом добычи полезных ископаемых, при котором вырубаются целые леса, и территория становится уязвимой для возможных оползней, а восстановление иногда оказывается слишком трудным или дорогостоящим. [23]
Дноуглубительные работы — форма открытых горных работ, при которой воздействие на окружающую среду в основном проявляется под водой. Метод добычи материала со дна моря или любого водоема приводит к опасному риску для морской жизни. В целом, эффект гораздо меньше по сравнению с другими методами добычи полезных ископаемых. Приток отложений может похоронить флору и фауну, изменить уровень воды и изменить содержание кислорода. [24] Загрязнение воды и шумовое загрязнение являются проблемой, которую необходимо контролировать, поскольку морская жизнь очень чувствительна и уязвима к радикальным и вредным изменениям в их экосистеме. [25]
Разработка высоких стенок – оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем удаление горных вершин, из-за меньшей площади внешней поверхности, но все же существуют негативные побочные эффекты. [15] Загрязнение воздуха и шум от взрывных работ являются распространенными экологическими последствиями наряду с большими отвалами хвостохранилищ, которые могут попасть в водные пути и многочисленные экосистемы. [26]
Правильная очистка, восстановление и устранение опасностей из когда-то действующей открытой шахты требует большой суммы денег и обширных мер по восстановлению окружающей среды . [27] Эти проекты восстановления могут продолжаться в течение многих лет после закрытия шахты.
В некоторых случаях горнодобывающие компании становятся банкротами, оставляя заброшенные шахты без финансирования для восстановления. В других случаях горнодобывающие компании не желают платить за восстановление, а это означает, что необходимы судебные разбирательства или действия регулирующих органов, чтобы заставить компании выделить средства на восстановление. Эти юридические проблемы часто задерживают восстановление, и это негативно влияет на окружающую среду. В Соединенных Штатах, когда компания больше не существует или по каким-либо причинам не может очистить территорию, для финансирования проектов по восстановлению могут использоваться специальные налоги на производителей опасных отходов (например, Суперфонд Агентства по охране окружающей среды ). [28]
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )