Tehnologia combinată poate fi reprezentată de un set de procese de tehnologii fizico-tehnice și fizico-chimice la diferite combinații în timp și spațiu de lucrări în carieră deschisă și subterane. În acest caz, condiția obligatorie pentru asigurarea aplicării eficiente a tehnologiei combinate este formarea unei scheme unice de decopertare și pregătire a rezervelor pentru întreaga perioadă de exploatare a zăcământului cu corelarea temporală și spațială a diferitelor tehnologii într-un singur proiect de dezvoltare a rezervelor.
01.11.2019 Subiecte: Bazele mineritului Autor: Paxey
Având în vedere diversitatea schemelor de exploatare combinată, cauzată de diferitele combinații posibile de opțiuni tehnologice de exploatare în carieră deschisă și subterană și de metode fizice și chimice de exploatare minieră în timp și spațiu, acestea sunt interpretate în mod ambiguu în literatura de specialitate din domeniul ingineriei miniere, inclusiv considerate în mod diferit și definiția metodei de exploatare minieră combinată în sine. Din punct de vedere istoric, mineritul combinat a fost înțeles ca fiind orice combinație de metode de minerit în carieră deschisă și subterană în dezvoltarea aceluiași zăcământ. La împărțirea metodelor de dezvoltare a zăcămintelor în metode de exploatare în carieră deschisă, subterane, combinate, repetate, precum și geotehnice (metode miniere speciale), dezvoltarea comună — excavarea rezervelor de minereu dintr-un zăcământ simultan prin metode de exploatare în carieră deschisă și subterane — a fost singularizată din toate variantele posibile ale dezvoltării combinate. Conceptul de „redezvoltare” a fost propus ca extracție a minereurilor pierdute anterior prin metode subterane, în carieră deschisă sau fizico-chimice. În acest caz, ca urmare a examinării posibilelor combinații de exploatări simultane în câmp deschis și subterane în cadrul unui câmp deschis (sau minier), au fost identificate următoarele variante de metode de dezvoltare a zăcămintelor:
- exploatarea în comun, în cadrul căreia partea superioară a zăcământului până la o anumită adâncime (fezabilă din punct de vedere tehnic și economic) este exploatată prin minerit la suprafață, iar partea inferioară prin minerit subteran, iar operațiunile miniere în ambele părți sunt efectuate simultan;
- dezvoltarea combinată cu exploatarea inițială a părții superioare a zăcământului prin exploatări la suprafață, iar după finalizarea acestora — prin exploatări subterane;
- re-dezvoltarea zăcământului după exploatările subterane prin minerit subteran sau la suprafață.
În conformitate cu clasificarea acceptată a științelor miniere și prin analogie cu definiția sistemelor combinate de dezvoltare subterană a zăcămintelor de minereu, a căror esență constă în faptul că o parte a zăcământului, pregătită conform unei scheme unice, este împărțită în zone de excavare, lucrate prin sisteme de dezvoltare diferite, tehnologia combinată presupune dezvoltarea rezervelor zăcământului prin metode diferite cu o schemă unică de decopertare și pregătire.
Clasificarea metodelor posibile de dezvoltare a rezervelor zăcământului este prezentată în Fig. 7.1. Tehnologia combinată poate fi reprezentată printr-un set de procese de tehnologii fizico-tehnice și fizico-chimice cu diverse combinații de exploatări la suprafață și subterane în timp și spațiu. În acest caz, condiția obligatorie pentru asigurarea aplicării eficiente a tehnologiei combinate este formarea unei scheme unificate de decopertare și pregătire a rezervelor pentru întreaga perioadă de dezvoltare a zăcământului cu coordonarea temporală și spațială a diferitelor tehnologii într-un singur proiect de dezvoltare a rezervelor.
Introducerea tehnologiei combinate de dezvoltare a rezervelor în cadrul unei scheme unice de decapare și pregătire, cu plasarea lucrărilor principale de decapare ținând seama de perspectiva de dezvoltare a operațiunilor miniere, va reduce semnificativ costurile de capital și de exploatare ale întreprinderilor. În acest caz, rampele de transport în carieră deschisă și cariera deschisă însăși ar trebui să fie considerate lucrări de decopertare. O astfel de experiență este disponibilă atât în practica internă, cât și în cea străină. Există, de asemenea, o experiență pozitivă de utilizare a lucrărilor miniere subterane pentru a deschide orizonturile profunde ale carierei deschise.
Este evident că renunțarea la două scheme independente de decopertare a minei și a zăcământului la carieră deschisă prin aplicarea unei singure scheme cu coordonare complexă a tehnologiilor la carieră deschisă și subterană și, în unele cazuri, a tehnologiilor fizice și chimice într-un singur plan de operațiuni miniere pentru dezvoltarea rezervelor zăcământului va extinde zona de aplicare eficientă a tehnologiei combinate și va evita consecințele negative ale perioadei de tranziție de la un tip de operațiuni miniere la altul atunci când acestea sunt considerate în proiecte separate. În plus, în cazul tehnologiilor secvențiale de exploatare la suprafață și subterană, precum și în cazul exploatării în paralel a rezervelor prin metode de exploatare la suprafață și subterană, există posibilitatea de a exploata o parte din rezervele situate în zona de tranziție la limita câmpurilor de exploatare la suprafață și subterană prin metoda combinată. În acest caz, operațiunile miniere în zona excavată sunt efectuate de un singur front de lucrări de curățare în conformitate cu o singură schemă tehnologică, care implică o combinație de elemente ale diferitelor tehnologii fizico-tehnice și fizico-chimice.
Analiza experienței interne și externe în dezvoltarea zăcămintelor prin metoda combinată a arătat că obiectele tehnologiilor combinate sunt zăcăminte care posedă un anumit complex de parametri minieri și geologici și economici: adâncimea de distribuție a corpurilor de minereu; morfologia, unghiul de înclinare și grosimea zăcămintelor; mărimea rezervelor; starea suprafeței; compoziția minerală a mineralelor; valoarea componentelor minerale și conținutul lor; situația mediului în teritoriile adiacente viitoarei exploatări miniere; prognoza
Toate zăcămintele pot fi împărțite în trei grupe, în funcție de condițiile lor miniere și geologice și de eficiența metodelor lor de exploatare, pentru care
- excavarea tuturor rezervelor prin exploatări în carieră deschisă nu este fezabilă din punct de vedere economic din cauza depășirii limitei raportului de supraîncărcare;
- dezvoltarea combinată permite creșterea volumelor anuale de producție;
- dezvoltarea combinată face posibilă reducerea costurilor unitare de producție.
Primul grup include zăcăminte de materii prime rare foarte valoroase, pentru care cererea este nelimitată. Prețurile depășesc în mod semnificativ costurile unitare de extracție, atât prin metode subterane, cât și prin metoda carierei deschise, și practic nu există posibilități de compensare a capacităților de producție. Principala cerință pentru dezvoltarea unor astfel de zăcăminte este de a asigura volume maxime de producție cu pierderi minime. Acest grup include zăcăminte de pietre și metale prețioase, pământuri rare, unele metale neferoase. Acest grup de zăcăminte, asociat cu deficitul de forță de muncă, resursele naturale limitate măsurate prin volumul rezervelor și dimensiunea suprafeței de minereu, este un factor determinant în alegerea unei metode combinate de dezvoltare pe suprafețe de minereu relativ mici, care este caracteristică în principal zăcămintelor de minereu cu pantă abruptă.
Al doilea grup include zăcăminte de materii prime comune, a căror cerere este determinată de nevoile curente ale consumatorilor. Prețurile depășesc costurile exploatării la suprafață, dar se află în intervalul de variație a costurilor exploatării subterane. Există posibilități de compensare a deficitului de capacitate de producție, în principal prin minerit subteran. În acest caz, este necesar să se maximizeze producția la costuri minime. Acest grup include zăcăminte de metale feroase și unele metale neferoase. Deficitul de fonduri disponibile pentru dezvoltarea zăcămintelor și mărimea investițiilor de capital joacă un rol determinant în proiectarea dezvoltării acestor zăcăminte în condiții de suprafețe mari de minereu sau rezerve „nelimitate”, ceea ce este tipic pentru zăcămintele de declivitate.
Al treilea grup este reprezentat de zăcăminte de minerale foarte comune ale căror nevoi sunt limitate, de exemplu, de nevoile regionale. Prețurile se situează în intervalul de variație a costurilor exploatării în carieră deschisă. Există posibilități de a compensa lipsa capacității de producție prin exploatarea în carieră deschisă. Principalele cerințe pentru dezvoltarea acestor zăcăminte sunt asigurarea volumelor de producție specificate la costuri minime. Cea mai mare parte a zăcămintelor din această grupă sunt zăcăminte de materiale de construcții. Pentru zăcămintele din cel de-al treilea grup, cea mai de perspectivă variantă este dezvoltarea secvențială, iar obiectul proiectării directe este groapa deschisă, iar chestiunile legate de exploatarea subterană pot fi luate în considerare în perioada de estompare a lucrărilor la groapa deschisă sau după terminarea acestora. În acest caz, particularitățile legate de exploatările în carieră deschisă sunt luate în considerare ca date de intrare în proiectarea minei subterane.
Având în vedere influența semnificativă a compoziției calitative și a condițiilor miniere și geologice de apariție, precum și a localizării rezervelor în raport cu conturul câmpului deschis asupra alegerii metodei de dezvoltare a zonelor de câmp, precum și necesitatea de a lua în considerare acest din urmă factor la calcularea parametrilor elementelor sistemelor de dezvoltare în conformitate cu dicționarul de terminologie minieră, este rezonabil să se împartă toate rezervele dezvoltate prin tehnologia combinată în patru grupuri (fig. 7.2 și 7.3):
- în câmp deschis, situate în interiorul câmpului în câmp deschis, limitate de conturul limită al câmpului în câmp deschis;
- exploatări subterane în câmp deschis, dezvoltate prin combinarea proceselor tehnologice ale exploatărilor în câmp deschis și subterane și care se extind direct în conturul limită al câmpului deschis
- zăcămintele cu carieră deschisă, situate în interiorul câmpului minier și dezvoltate prin tehnologia subterană;
- în afara bilanțului — minereuri substandard, a căror exploatare nu este fezabilă din punct de vedere economic.
La excavarea rezervelor în carieră deschisă și a celor în carieră deschisă se formează un singur spațiu de carieră deschisă, limitat de noua poziție a conturului limită al carierei deschise, care are unghiuri mai abrupte la bază. Aceasta din urmă este asigurată de caracteristicile tehnologice și tehnice ale influenței reciproc favorabile a aplicării în comun a proceselor tehnologice ale lucrărilor în carieră deschisă și subterane în zona de tranziție.
Rezervele miniere situate în interiorul câmpului minier se împart, în funcție de poziția lor față de conturul spațiului de exploatare în câmp deschis, în rezerve apropiate de groapă 4, 5 și îndepărtate de groapa deschisă 6 (fig. 7.3). Excavarea rezervelor îndepărtate de groapa deschisă nu necesită ajustări ale soluțiilor tehnologice adoptate în timpul exploatării subterane a rezervelor. Exploatarea rezervelor din apropierea carierei se realizează în zona de influență a carierei asupra stării de tensiune-deformare a masivului, poate fi însoțită de ieșirea blocurilor subterane în spațiul carierei și conduce la apariția unor legături hidro- și aerodinamice ale lucrărilor subterane cu atmosfera carierei. Aceste particularități trebuie să fie luate în considerare la justificarea parametrilor de exploatare a acestor rezerve.
În funcție de poziția lor în raport cu conturul spațiului carierei, rezervele de carieră se împart în rezerve de bord 4, situate în laturi, și rezerve de subcariere 5, situate sub nivelul poziției limită a podelei carierei.
Rezervele de carieră, de carieră deschisă, de carieră subterană și de mină sunt împărțite în recuperabile și nerecuperabile (pierderi de proiectare și pierderi operaționale de minereu spart) pe baza posibilității de dezvoltare prin metode fizice și tehnice.
Pierderile de proiect și de exploatare, împreună cu minereurile de calitate inferioară care fie au un conținut scăzut de componente utile, fie sunt situate în zone nefavorabile exploatării prin tehnologii fizice și tehnice, și anume zone cu grosime redusă (knockouts) sau minereuri care apar în condiții miniere și geologice nefavorabile, formează rezerve care fac obiectul dezvoltării prin tehnologii fizice și chimice combinate, care prevăd schimbarea stării agregate a componentelor utile și livrarea acestora prin conducte sau puțuri la suprafață pentru exploatare.
Metoda integrată de exploatare a zăcămintelor la suprafață în subteran presupune două etape de exploatare la suprafață. În prima etapă, exploatarea la suprafață începe pe unul dintre flancurile zăcământului și se realizează printr-un sistem de dragare transversală cu o singură placă cu descărcare externă. După ce groapa atinge adâncimea specificată pe acest flanc al zăcământului de minereu, exploatările în carieră deschisă trec la un sistem transversal cu o singură placă cu o zonă de lucru permanentă și descărcare internă și se dezvoltă în continuare pe orizontală. Frontul de exploatare în cariera deschisă se deplasează de la un flanc la altul de-a lungul longitudinii zăcământului. După deplasarea frontului de lucru pe o distanță de 150-200 m la limita inferioară a fosei deschise, în partea finală a frontului nefuncțional, în partea finală a frontului nefuncțional sunt depășite ridicătura, care leagă fundul fosei deschise, și orizontul subteran de concentrare, format anterior la baza acestuia. O serie de foraje verticale prelungește urcușul într-o fantă de tăiere orientată transversal față de corpul de minereu pe toată grosimea sa. În plus, patul de minereu situat între fundul carierei și orizontul de concentrare subteran este ascuțit la înălțimea sa maximă cu ajutorul echipamentelor de foraj în carieră deschisă. Exploatarea minieră se realizează într-o singură etapă, care include dinamitarea coloanei de minereu până la înălțimea maximă, eliberarea și transportul minereului prin lucrări subterane către puțurile de extracție a minereului. Ca urmare, se formează o cornișă cu perete lung, care este exploatată în urma mișcării frontului de exploatare la suprafață, cu un decalaj specificat în plan.
Rezervele situate sub groapă sunt exploatate subteran. În acest caz, se formează un singur spațiu excavat între cariera deschisă, cariera deschisă și lucrările de tratare subterane. Acesta este utilizat ca zonă de depozitare a rocilor de acoperire care provin din cariera deschisă. Această tehnologie minieră face posibilă lucrarea zonei de tranziție care separă groapa deschisă de mina subterană cu o singură cornișă înaltă, cu un număr minim de lucrări de decopertare. În timpul exploatării rezervelor OPF, se asigură o utilizare cât mai eficientă a echipamentelor de foraj în carieră deschisă și a transportului subteran. Orizontul subteran de concentrare poate fi utilizat pentru a evacua minereul provenit din orizonturile inferioare ale exploatării la suprafață.
După ce zona de tranziție este prelucrată și rocile de acoperire sunt plasate într-un singur spațiu excavat, se creează condițiile pentru utilizarea sistemelor de excavare a minereului în exploatările subterane. În acest caz, minereul este eliberat sub rocile suprapuse ale gropii interioare.
Astfel, metoda integrată de exploatare minieră subterană la suprafață constă în dezvoltarea zăcământului în adâncime pe trei niveluri:
- primul — este dezvoltat prin exploatări în rampă deschisă până la adâncimea de proiectare a acestora
- al doilea (OPJA) — printr-o singură cornișă înaltă, fără devierea laturilor gropii deschise, folosind echipamente de forare în câmp deschis și subteran și eliberând minereul în lucrările subterane
- al treilea — lucrări subterane.
Între groapa deschisă și lucrările subterane se formează un singur spațiu excavat pe verticală. Amplasarea depozitului intern de steril în spațiul excavat unic rezultat în urma exploatării în carieră deschisă și a exploatării subterane sporește stabilitatea masivului prin încărcarea laturilor spațiului excavat (figurile 7.4-7.8).
Trăsăturile caracteristice ale metodei subterane integrate cu carieră deschisă, care ar trebui luate în considerare la justificarea proiectării parametrilor de dezvoltare a zăcămintelor cu pantă abruptă, sunt: prezența unui singur spațiu excavat, care asigură plasarea stratului de steril în depozitele interne; dezvoltarea zonei de tranziție de la operațiunile miniere cu carieră deschisă la cele subterane printr-o singură cornișă de înălțime mare cu utilizarea echipamentelor de foraj și transport cu carieră deschisă și subterană; interconectarea rațională a schemelor tehnologice ale metodelor miniere cu carieră deschisă și subterană
