СПОСОБЫ ДОБЫЧИ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Для осуществления главной целевой функции добычи минерального сырья — включения части ресурсов литосферы в оборот вещества и энергии техносфе­ры — необходимо обеспечить доступ с земной поверхности к месту залегания по­лезного компонента, придать этому компоненту подвижность и выдать его в этом состоянии на поверхность Земли. Таким образом, обобщенная функциональная модель добычи полезного ископаемого включает в себя три обязательных этапа:

доступ с поверхности к месту дислокации в литосфере участка с полезны­ми свойствами;

придание подвижности полезному компоненту, залегающему в литосфере;

выдача полезного компонента в подвижном состоянии на поверхность Земли.

При строительстве подземных сооружений, когда полезным компонентом яв­ляется пустота (создаваемые полости), схема остается в принципе такой же, но на втором этапе подвижность придается не полезному компоненту, а материалу ли­тосферы, заполняющему будущую полезную полость. Этот же материал выдается на поверхность на третьем этапе.

По тому, каким образом обеспечивается доступ с поверхности к потенциаль­но полезному для экономики участку литосферы, существуют два способа разра­ботки месторождений — подземный и открытый.

Прежде чем раскрыть содержание этих двух способов, необходимо ввести еще одно фундаментальное для горного дела понятие — горной выработки.

Под горной выработкой следует понимать любую искусственно созданную в литосфере выемку с полностью замкнутым или незамкнутым контуром. Каждая горная выработка характеризуется формой и величиной поперечного и продоль­ного сечений, длиной, направлением и функциональным назначением.

При подземной разработке месторождений доступ к залежам полезного иско­паемого осуществляется путем проведения с поверхности через толщу налегаю­щих пород специальных (вскрывающих) выработок, поперечное сечение которых намного меньше площади залежи.

При открытой разработке вся толща налегающих пород над рудной залежью полностью удаляется.

Каждый из этих способов имеет свои сильные и слабые стороны, баланс ко­торых в виде экономических и экологических показателей и определяет в каждом конкретном случае выбор между этими способами.

Сочетание этих способов обычно называют комбинированным способом.

Кроме того, используют физико-химические способы разработки месторож­дений, а также добывают полезные ископаемые со дна морей и океанов.

Подземную разработку месторождений осуществляют исключительно посред­ством проведения подземных горных выработок, при этом извлечение полезных ис­копаемых производят под толщей перекрывающих пород. Подземный способ ши­роко применяют при добыче углей, сланцев, рудных и нерудных полезных ископа­емых, россыпей и ограниченно — при добыче минерального сырья для производ­ства стройматериалов. Подземным способом разрабатывают тела полезных ископа­емых различных форм, мощности, углов падения, залегающие на разных глубинах.

В настоящее время подземную добычу полезных ископаемых осуществляют как на глубине всего 20 — 30 м, так и на глубине, измеряемой многими сотнями метров и первыми километрами.

Открытую разработку месторождений осуществляют с использованием в основном открытых горных выработок (подземные выработки в ряде случаев используют в качестве транспортных). При открытой разработке извлечение по­лезных ископаемых осуществляют непосредственно с земной поверхности после удаления покрывающих пород.

Открытый способ разработки применим к месторождениям различных полез­ных ископаемых, в том числе к месторождениям сырья для производства строй­материалов (песка, гравия, щебня, глины, известняков и др.). Этим способом осу­ществляют разработку тел полезных ископаемых, имеющих различные размеры, ыстаточно большую мощность и залегающих преимущественно горизонтально LUi под небольшими углами наклона (впрочем, при очень большой мощности этот "особ применяют и для крутопадающих тел полезных ископаемых). Открытая заработка месторождений производится до относительно небольших глубин — : т нескольких метров (при добыче сырья для производства стройматериалов) до - л м (при добыче угля, алмазов и руд).

В ряде случаев разработку верхней части месторождения полезных ископае­мых осуществляют открытым способом, а нижнюю, глубокозалегающую — под­омным; или наоборот, производят отработку подземным, а затем открытым способами. Открытые и подземные работы взаимоувязывают; способ разработки по­лил название комбинированного или, реже, совместного (при одновременном ведении открытых и подземных работ).

Физико-химическая разработка заключается в физическом, химическом или гнзико-химическом воздействии на полезное ископаемое или его ценные компонен­ты растворение, разжижение, расплавление, перевод в жидкое или газообразное со- —ояние) с целью извлечения их из породной массы (недр или отвалов) и выдачи по гкважинам или другим каналам на поверхность. Такую разработку относят к специ­альной и называют иногда скважинной, или безлюдной (последнее название основы­вается на том, что в процессе добычи люди не находятся в горных выработках).

Физико-химическое извлечение осуществляют при всех способах разработ­ал. В настоящее время ее применяют для добычи некоторых рудных и россып­ных месторождений, серы и угля, для разработки забалансовых запасов полезных ископаемых, добыча которых обычными способами нерентабельна. В последнее время добыча полезных ископаемых физико-химическим методом производится яз отвалов некондиционных руд и пустых пород. В будущем можно ожидать рас­ширения области применения этой технологии освоения месторождений.

Морская добыча полезных ископаемых включает в себя разработку россып­ных месторождений на шельфах, разработку месторождений, располагающих- :я на морском дне и под ним. Во всех случаях (за исключением прибрежных ме­сторождений, расположенных под морским дном) осуществляют подводную до­: ычу полезных ископаемых с различных плавающих специализированных судов. Практика морских разработок месторождений твердых полезных ископаемых в настоящее время еще не нашла широкого распространения; из морских место­рождений, в основном на шельфе, осуществляют добычу магнетитовых и титано- магнетитовых песков, россыпного золота и платины, редкоземельных элементов, меди, серы, марганца, олова, никеля, кобальта и других полезных ископаемых.