Sisteme naturale și tehnice de dezvoltare a zăcămintelor minerale

Dezvoltarea rezervelor oricărui zăcământ reprezintă crearea și funcționarea unui sistem tehnic de extracție și prelucrare a substanței litosferei, care este întotdeauna însoțită de distrugerea atât a abiotei, cât și a biotei ecosistemelor naturale. În zilele noastre, conceptul de sistem natural-tehnic ca un obiect unic format din părți naturale și tehnice, care sunt interconectate între ele și îndeplinesc o singură funcție socioeconomică, a devenit de uz comun. În acest sistem, extracția mineralelor este realizată de o întreprindere minieră — o unitate de producție independentă care efectuează explorarea operațională, extracția și valorificarea mineralelor. O întreprindere minieră care efectuează extracția și prelucrarea primară a mineralelor se numește întreprindere minieră. Există următoarele tipuri de întreprinderi miniere: mină, mină, carieră, carieră deschisă, carieră deschisă, mină deschisă și câmp.

O mină este o întreprindere minieră concepută pentru a extrage în principal cărbune prin minerit subteran.

O mină este o întreprindere minieră utilizată în principal pentru exploatarea subterană a minereurilor, a materiilor prime miniere și chimice și a materialelor de construcție. Acest termen este uneori utilizat pentru a se referi la mai multe mine (cariere) reunite într-o singură unitate administrativă și economică cu o economie centralizată.

O carieră este o întreprindere minieră care extrage minereuri prin minerit în carieră deschisă.

Razrez — o groapă de extracție a cărbunelui.

O mină este o întreprindere minieră pentru exploatarea zăcămintelor plutitoare (aur, diamante, staniu etc.).

Un câmp este o întreprindere minieră pentru exploatarea mineralelor lichide și gazoase (câmp petrolier).

Productivitatea întreprinderilor miniere, denumită și capacitate de producție, se calculează în tone de minerale extrase în cursul anului. Productivitatea întreprinderilor miniere se stabilește în funcție de mărimea rezervelor de echilibru de minerale din câmpurile miniere (puțuri deschise) și de necesitatea acestora. Pentru mine și puțuri, aceasta variază de la zeci de mii la câteva milioane de tone; capacitatea de producție a marilor cariere deschise este adesea măsurată în zeci de milioane de tone.

Productivitatea unei întreprinderi miniere A, tone/an, durata sa de viață T și rezervele minerale din câmpul minier K sunt corelate prin următoarea expresie: A = K/T.

Durata de existență a întreprinderilor miniere este aleasă între 5-7 și 50 de ani și mai mult. În zăcămintele mari se construiesc întreprinderi miniere cu o capacitate de producție mare și cu o perioadă lungă de existență.

Toate lucrările de funcționare a oricărei întreprinderi miniere sunt efectuate numai în cadrul alocării miniere.

Alocarea minieră este o parte a subsolului acordată unei organizații sau unei întreprinderi pentru dezvoltarea industrială a zăcămintelor minerale conținute în aceasta. Un lot minier nu conferă dreptul de utilizare a suprafeței în limitele sale, adică suprafața lotului minier nu se identifică cu suprafața lotului de teren, ci este determinată de capacitatea de producție și de durata de viață a întreprinderii miniere. Acordarea și înregistrarea unei alocații miniere sunt efectuate de organismele Gosgortechnadzor.

Dezvoltarea câmpului este un set de lucrări de decopertare, pregătire și curățare a săpăturilor. Aceste activități reprezintă etapele de dezvoltare a terenului. Decaparea și pregătirea se realizează prin săpături. Săpăturile se numesc săpături pregătitoare. Excavarea (extracția) unui mineral se realizează în fronturile de mină, folosind diverse metode de distrugere a acestuia. Acest lucru este valabil, în general, pentru mineralele solide atât în exploatările miniere subterane, cât și în cele de suprafață.

Pentru construirea părții de suprafață a unei întreprinderi miniere, se alocă un lot de teren — o parcelă de teren pusă la dispoziția unei întreprinderi sau organizații cu un scop specific. Structura tipică a unei alocări de teren a unei întreprinderi miniere include

• situl industrial al minei; — depozite de roci și minereuri sărace;
• căi de transport intern;
• situl industrial al uzinei de îmbogățire;
• iaz de decantare;
• zona rezidențială.

Componenta naturală a sistemului natural-tehnic include următoarele zone:

• litosfera din cadrul alocării miniere;
• litosfera cu proprietăți geofizice modificate;
• ecosisteme naturale în cadrul alocării de teren;
• ecosistemele naturale din jurul lotului de teren, care sunt afectate de factorii tehnogeni ai producției miniere.

Clasificarea genetică a zăcămintelor și tipurile morfologice ale corpurilor de minereu

Obiectele eforturilor umane și ale interesului economic în litosferă sunt zăcămintele minerale, adică acumulările de formațiuni minerale naturale care pot fi utilizate de societate cu suficiente efecte economice sau de altă natură.

Orice zăcământ este un sistem de zăcăminte minerale, al căror număr poate ajunge la zeci și sute de unități.

Dintre elementele care caracterizează un zăcământ, morfologia, forma, mărimea și condițiile de apariție au cea mai mare influență asupra tehnologiei de dezvoltare a acestora.

În funcție de morfologie, zăcămintele de minereu se împart, de obicei, în straturi, stratificate, filoniene, lenticulare, stockwork, în formă de cuib, în formă de ștoacă (fig. 3.1).

Formațiunile se caracterizează prin grosimea susținută a stratului, unghi de înclinare constant și contacte clare și paralele cu rocile gazdă.

Formațiunile se caracterizează prin forma și grosimea instabilă a formațiunii, unghiuri de înclinare variabile și contacte care nu sunt perfect paralele. Una dintre varietățile de astfel de depozite sunt depozitele venoase, care pot fi simple (cu elemente de apariție relativ stabile) și complexe, inclusiv cele cu contacte indistincte cu rocile-gazdă sau constituite dintr-un număr de vene subțiri și multe vene de orientare diferită.

Cele lenticulare au o formă care seamănă cu o lentilă convexă de diferite dimensiuni și cu diferite unghiuri de înclinare.

Stockurile sunt masive de minereu de formă neregulată, formate dintr-o rețea densă de filoni de minereu orientați diferit, care străbat roca reziduală.

Corpurile de minereu în formă de cuib sunt formate din corpuri de minereu mici (cuiburi) de formă neregulată.

Corpurile de minereu în formă de stoc sunt de formă neregulată și de dimensiuni foarte mari, aproximativ egale în toate direcțiile.

În funcție de forma zăcământului (corpului de minereu), zăcămintele minerale solide sunt împărțite în regulate și neregulate . Depozitele regulate includ straturile (Fig. 3.2) și depozitele în formă de plăci.

Un strat este un depozit în formă de placă care are o distribuție semnificativă în scoarța terestră și este delimitat de două planuri mai mult sau mai puțin paralele. Formațiunile foarte subțiri care nu sunt dezvoltate din cauza grosimii lor mici (până la 0,4 metri) se numesc intercalații. Planurile de contact dintre straturile de roci separate se numesc planuri de stratificare.

Rocile situate deasupra stratului mineral se numesc acoperiș sau latură suspendată, iar cele situate sub strat se numesc sol sau latură situată.

Formațiunile pot avea o structură omogenă (simplă) și complexă. Straturile subțiri de roci reziduale înglobate în formațiune se numesc intercalații.

Depozitele minerale de origine sedimentară (cărbune, șisturi bituminoase, diverse săruri, gips, minereuri de mangan etc.) au de obicei o formă de apariție regulată.

Partea unui strat care se întinde până la suprafața pământului sau care se află la mică adâncime sub sediment se numește aflorimentul stratului. Formațiunile sunt așezate conformabil dacă sunt paralele între ele în scoarța terestră. Mai multe straturi așezate conform alcătuiesc o suită.

Depozitele neregulate includ vene, tije, cuiburi și lentile (Fig. 3.3) Depozitele de minereuri au de obicei o formă neregulată.

Un filon este o fisură plină de minerale în scoarța terestră. Venele sunt simple și complexe. Ramurile venelor se numesc apofize.

Formele de apariție precum tijele, lentilele și cuiburile sunt cavități în scoarța terestră umplute cu materie minerală. Ele diferă între ele prin formă și mărime. Depozitele de fier, cupru, minereuri polimetalice și alte minereuri au o formă de apariție similară. În subsectorul minier, zăcămintele minerale sunt denumite în mod obișnuit corpuri minerale.

Straturile de roci erau mai mult sau mai puțin orizontale în timpul perioadei de formare, dar sub acțiunea proceselor tectonice (de formare a orizonturilor) care au loc în scoarța terestră, așezarea inițială a rocilor a fost perturbată într-o măsură mai mare sau mai mică. În unele zone, stratele au fost adunate în falduri. Acestea pot ocupa orice poziție în scoarța terestră.

Distorsiunile în așezarea normală a straturilor se numesc dislocări. Dislocațiile fără discontinuitate de continuitate sunt numite plicative, cu discontinuitate de continuitate — disjunctive.

Dislocările plicative includ îngroșarea și subțierea straturilor, precum și plierea (Fig. 3.4).

O pliere orientată în jos se numește sinclinal, iar o pliere orientată în sus se numește anticlinal.

Perturbările disjunctive includ falii, proeminențe, supraproeminențe etc. (Fig. 3.5). (Fig. 3.5).

Poziția straturilor în scoarța terestră este determinată de elementele de apariție ale acestora. Acestea includ direcția și înclinarea stratelor (corpuri de minereu).

Întinderea longitudinală a unui corp de minereu se numește direcție .

Linia de intersecție a unui corp de minereu cu un plan orizontal se numește linie de atac (Fig. 3.6). direcția de atac (azimut de atac) este determinată de unghiul dintre linia de atac și meridian.

Linia situată în planul corpului minereului, perpendiculară pe linia de atac, se numește linie de înclinare, iar direcția acestei linii se numește înclinarea formațiunii.

Unghiul dintre linia de înclinare și planul orizontal se numește unghi de înclinare. În funcție de forma de apariție, de tipul mineralului și de metoda de dezvoltare, zăcămintele minerale sunt împărțite în orizontale, blânde, cu pantă abruptă și abrupte (tabelul 3.1).

Grosimea unui zăcământ sau a altui depozit ca element de apariție este distanța normală dintre acoperiș și sol. O astfel de grosime t se numește grosime adevărată sau normală. Distanța dintre acoperiș și sol, măsurată orizontal, se numește grosime orizontală tg, iar pe verticală — grosime verticală m_в.

Deoarece, de regulă, grosimea unui zăcământ mineral variază, în practică se folosește termenul de grosime medie. Deoarece straturile, de exemplu cărbunele, au adesea o structură complexă, se face o distincție între grosimea utilă (fără straturi) și grosimea totală (cu straturi). La exploatarea zăcămintelor de cărbune, uneori se extrage doar o parte din grosimea filonului, care se numește grosime extrasă. De asemenea, se face o distincție între grosimea minimă a filonului. Grosimea minimă, la care dezvoltarea filonului este rezonabilă, se numește grosime de lucru.

Clasificarea straturilor de cărbune și a zăcămintelor de minereu în funcție de grosimea normală este prezentată în tabelul 3.2. Diferența de clasificare este condiționată și de particularitățile tehnologiei și metodei de dezvoltare. Elementele de fundare ale depozitelor de filon sunt mai mult sau mai puțin susținute. Pentru corpurile de minereu ele variază, de regulă, în limite largi.

Această divizare în funcție de unghiul de înclinare și grosime se datorează faptului că valorile lor corespund diferitelor condiții de exploatare și aplicării diferitelor metode de excavare (extracție directă) a minereului.

Metode de extracție a mineralelor solide

Pentru a realiza principala funcție țintă a extracției mineralelor — includerea unei părți a resurselor litosferei în schimbul de materie și energie al tehnosferei — este necesar să se asigure accesul de la suprafața Pământului la locul de apariție a unei componente utile, să se dea mobilitate acestei componente și să se dea în această stare la suprafața Pământului. Astfel, modelul funcțional generalizat al extracției minerale include trei etape obligatorii:

• accesul de la suprafață la locul de dislocare în litosfera zonei mineralizate;
• oferirea mobilității componentei minerale depuse în litosferă;
• eliberarea componentei utile în stare mobilă la suprafața Pământului.

În construcția de structuri subterane, atunci când componenta utilă este un gol (cavități care trebuie create), schema rămâne în principiu aceeași, dar în a doua etapă mobilitatea nu este dată componentei utile, ci materialului litosferic care umple viitoarea cavitate utilă. Același material este distribuit la suprafață în etapa a treia.

În ceea ce privește modul în care se asigură accesul de la suprafață la o secțiune potențial utilă din punct de vedere economic a litosferei, există două metode de exploatare minieră — subterană și la suprafață.

Înainte de a dezvălui conținutul acestor două metode, este necesar să introducem un alt concept fundamental pentru minerit — lucrările miniere.

Prin exploatări miniere ar trebui să se înțeleagă orice excavație creată artificial în litosferă, cu un contur complet închis sau neînchis. Fiecare exploatare minieră se caracterizează prin forma și dimensiunea secțiunilor transversale și longitudinale, lungime, direcție și scop funcțional.

În mineritul subteran, accesul la zăcămintele minerale se realizează prin lucrări speciale (de decopertare) de la suprafață prin straturile de rocă supraiacente, a căror secțiune transversală este mult mai mică decât suprafața zăcământului.

În cazul exploatării în câmp deschis, întregul strat de rocă de deasupra zăcământului de minereu este complet îndepărtat.

Fiecare dintre aceste metode are propriile sale puncte forte și puncte slabe, al căror echilibru, sub forma indicatorilor economici și de mediu, determină în fiecare caz alegerea între aceste metode.

Combinația acestor metode este denumită de obicei metodă combinată.

În plus, sunt utilizate metode fizice și chimice de minerit, precum și extragerea mineralelor de pe fundul mărilor și oceanelor.

Mineritul subteran se realizează exclusiv prin intermediul mineritului subteran, prin care extracția mineralelor se realizează sub grosimea rocilor supraiacente. Metoda subterană este utilizată pe scară largă în extracția cărbunelui, a șisturilor bituminoase, a minereurilor și a mineralelor nemetalice, a zăcămintelor și, într-o măsură limitată, în extracția mineralelor pentru producția de materiale de construcție. Mineritul subteran este utilizat pentru dezvoltarea corpurilor minerale de diferite forme, grosimi, unghiuri de înclinare, care apar la diferite adâncimi.

În prezent, extracția subterană a mineralelor se realizează atât la o adâncime de numai 20-30 m, cât și la adâncimi măsurate în multe sute de metri și primii kilometri.

Exploatarea la suprafață se realizează, în principal, prin intermediul exploatărilor miniere la suprafață (în unele cazuri, exploatările subterane sunt utilizate ca mijloc de transport). În cadrul exploatării la suprafață, mineralele sunt extrase direct de la suprafața pământului după îndepărtarea rocilor de acoperire.

Metoda exploatării în câmp deschis se aplică zăcămintelor de diverse minerale, inclusiv zăcămintelor de materii prime pentru producția de materiale de construcții (nisip, pietriș, piatră concasată, argilă, calcar etc.). Această metodă este utilizată pentru exploatarea corpurilor minerale care au dimensiuni diferite, grosimi suficient de mari și care apar în principal pe orizontală sau la unghiuri mici de înclinare (cu toate acestea, în cazul grosimilor foarte mari, această metodă este utilizată și pentru corpurile minerale cu pante abrupte). Exploatarea la suprafață se realizează la adâncimi relativ mici — de la câțiva metri (în cazul extracției de materii prime pentru producția de materiale de construcție) până la 700 de metri (în cazul extracției de cărbune, diamante și minereuri).

În unele cazuri, partea superioară a unui zăcământ mineral este exploatată prin minerit deschis, în timp ce partea inferioară, adânc îngropată, este exploatată prin minerit subteran; sau invers, partea superioară este exploatată prin minerit subteran și apoi prin minerit deschis. Exploatările la suprafață și subterane sunt interconectate; metoda de exploatare se numește combinată sau, mai rar, comună (atunci când exploatările la suprafață și subterane sunt efectuate simultan).

Exploatarea fizico-chimică constă în impactul fizic, chimic sau fizico-chimic asupra mineralului sau a componentelor sale valoroase (dizolvare, lichefiere, topire, transformare în stare lichidă sau gazoasă) pentru a le extrage din masa de rocă (subsol sau halde) și a le livra prin puțuri sau alte canale la suprafață. Acest tip de minerit este denumit minerit specializat și este uneori numit minerit de foraj sau minerit fără personal (această din urmă denumire se bazează pe faptul că oamenii nu se află în lucrările miniere în timpul procesului de exploatare).

Extracția fizico-chimică este utilizată pentru toate metodele de minerit. În prezent, aceasta este utilizată pentru extragerea unor minereuri și depozite aluviale, sulf și cărbune, pentru dezvoltarea rezervelor de minerale în afara bilanțului, a căror extracție prin metode convenționale nu este rentabilă. Recent, mineralele au fost extrase prin metoda fizico-chimică din depozite de minereuri necorespunzătoare și roci reziduale. În viitor, ne putem aștepta la o extindere a aplicării acestei tehnologii miniere.

Mineritul offshore include depozitele aluvionare de pe platforme și depozitele situate pe și sub fundul mării. În toate cazurile (cu excepția depozitelor de coastă situate sub fundul mării), mineritul submarin se realizează de pe diferite nave specializate plutitoare. Practica exploatării offshore a zăcămintelor de minerale solide nu este încă foarte răspândită; nisipurile magnetice și titanomagnetice, aurul și platina placeriale, pământurile rare, cuprul, sulful, manganul, staniolul, nichelul, cobaltul și alte minerale sunt extrase din zăcăminte offshore, în principal de pe platformă.

Conceptul de rezerve minerale, completitudinea și calitatea utilizării acestora

Fiecare întreprindere minieră este creată pentru a extrage o anumită cantitate dintr-un mineral găsit în subsol în timpul explorării geologice. Această cantitate se numește rezerve pentru această întreprindere. Explorarea este însoțită de calcularea rezervelor minerale din subsol.

În funcție de gradul de explorare a unui zăcământ sau a unei părți a acestuia, de calitatea resurselor minerale și de condițiile de exploatare ale dezvoltării zăcământului, rezervele sunt împărțite în patru categorii (A, B, C₁ și C₂).

Categoria A include partea de rezerve studiată în detaliu, care asigură: identificarea completă a condițiilor de apariție, a formelor și a structurii corpurilor minerale, a tipurilor naturale și a calităților industriale ale mineralelor, a raportului și a poziției spațiale a acestora; identificarea și delimitarea zonelor fără minereu și a zonelor de substandard din corpurile minerale; clarificarea completă a calității, a proprietăților tehnologice ale mineralelor și a factorilor naturali care determină condițiile operațiunilor miniere.

Rezervele din categoria B sunt definite ca partea din rezerve caracterizată prin cunoștințe care oferă: clarificarea principalelor caracteristici ale condițiilor de apariție, forma și natura structurii corpurilor minerale, tipurile naturale și gradele industriale ale materiilor prime minerale și modelele de distribuție a acestora, fără a stabili cu precizie localizarea spațială a fiecărui tip; relația și natura zonelor neexploatate și neconfinate din corpurile minerale, fără a le delimita cu precizie; calitatea, principalele proprietăți tehnologice ale mineralelor și principalele particularități ale resurselor minerale; natura resurselor minerale.

Categoria C₁Rezervele din categoria C sunt acele rezerve care au fost studiate în detaliu pentru a se asigura că sunt înțelese condițiile generale de apariție, forma și structura corpurilor minerale, tipurile lor naturale, gradele industriale, calitatea, proprietățile tehnologice, precum și factorii naturali care determină condițiile operațiunilor miniere și de exploatare.

În cele din urmă, categoria C₂ Rezervele din categoria C sunt acele rezerve ale căror condiții de apariție, formă și distribuție a corpurilor minerale au fost determinate pe baza datelor geologice și geofizice confirmate prin decopertare minerală în puncte individuale sau prin analogie cu zonele studiate ale zăcământului.

Contururile rezervelor de categoria A sunt determinate pe baza sondelor de explorare și a lucrărilor miniere; contururile rezervelor de categoria C sunt determinate pe baza lucrărilor de explorare cu includerea unei zone limitate de extrapolare (dacă grosimea și calitatea mineralelor sunt stabile); contururile rezervelor de categoria C₁ — se bazează pe date de explorare și extrapolare din date geologice și geofizice; contururile rezervelor de categoria C₂ — pe baza determinării calității mineralelor din probe și eșantioane individuale sau din date provenind din zone de explorare adiacente în cadrul unor structuri și complexe de roci favorabile din punct de vedere geologic.

În plus față de rezervele din categoriile de mai sus, așa-numitele rezerve prezumate sunt determinate, dacă este necesar, pe baza conceptelor geologice generale, pentru a evalua potențialul zonelor, câmpurilor, bazinelor și districtelor de minereuri.

În cazul mineralelor complexe, rezervele principalelor componente valoroase conținute de acestea sunt înregistrate în aceleași categorii, în timp ce rezervele componentelor valoroase asociate pot fi calculate (în funcție de gradul de studiu al acestora) în alte categorii.

Rezervele, care includ cantitatea totală de minerale descoperite în timpul explorării unui zăcământ, se numesc rezerve geologice. Nu toate rezervele geologice sunt în prezent supuse extracției din subsolul pământului, doar o parte dintre ele conțin minerale care, prin caracteristicile lor calitative, îndeplinesc cerințele industriei și pot fi utilizate în mod profitabil în economia națională.

Proiectarea întreprinderilor miniere se realizează în prezența rezervelor de echilibru de minerale din categoriile A, B, C aprobate de Comisia de Stat pentru Rezerve (GKZ) la un zăcământ sau la situl acestuia.₁. Raportul dintre aceste categorii de rezerve este stabilit în funcție de complexitatea zăcămintelor sau a secțiunilor acestora care sunt explorate. Se disting trei grupe de zăcăminte.

Primul grup include zăcăminte cu structură simplă, cu o grosime consistentă a corpurilor minerale și o distribuție uniformă a componentelor utile. Pentru aceste zăcăminte, nu mai puțin de 10 % din rezervele de echilibru ar trebui explorate în cadrul categoriei A și nu mai puțin de 30 % în cadrul categoriilor A+B (pentru zăcămintele de cărbune cocsificabil, aceste valori ar trebui să fie de 30 și, respectiv, 60 %).

A doua grupă include zăcăminte cu structură complexă, cu grosimi necontenite ale corpurilor minerale sau cu distribuție inegală a componentelor minerale. Pentru aceste zăcăminte, cel puțin 20 % din rezerve ar trebui să fie explorate prin categoria B.

A treia grupă include zăcăminte cu structură foarte complexă, cu grosimi puternic variabile ale corpurilor minerale sau cu un conținut excepțional de neconținut al componentelor minerale. Pentru aceste zăcăminte, explorarea rezervelor este permisă în cadrul categoriei C₁.

La proiectarea întreprinderilor miniere pentru a determina perspectivele de dezvoltare a acestora, precum și pentru o utilizare mai completă a resurselor minerale, este necesar să se ia în considerare rezervele din categoria C₂ și rezervele din afara bilanțului.

În procesul de proiectare a întreprinderilor miniere, se determină așa-numitele rezerve industriale, care reprezintă cantitatea de minerale care poate fi extrasă din zăcământul explorat în timpul dezvoltării acestuia.

În timpul dezvoltării unui zăcământ explorat, o anumită cantitate de minerale rămâne în subsol — „pierdută”; pierderile de minerale, luate în considerare în proiectarea întreprinderilor miniere, reprezintă diferența dintre rezervele de echilibru și rezervele comerciale.

Exploatarea unui zăcământ este însoțită, de obicei, de explorarea operațională, în urma căreia categoriile de rezerve explorate dintr-o anumită parte a zăcământului cresc și se modifică raportul dintre rezervele de bilanț și cele în afara bilanțului. Extracția de minereuri conduce în mod natural la o scădere a rezervelor din bilanț. Având în vedere cele de mai sus, are loc o schimbare în starea rezervelor, care este denumită mișcare a rezervelor. La întreprinderile miniere, serviciul geologic și topografic ține o evidență strictă a stării și mișcării rezervelor și efectuează recalcularea promptă a rezervelor.

În termeni de valoare relativă, rezervele Z_i sunt subdivizate în rezerve în bilanț și rezerve în afara bilanțului. Prin urmare,

Rezerve de echilibru — rezerve explorate și studiate, a căror utilizare este fezabilă din punct de vedere economic și care trebuie să îndeplinească cerințele stabilite pentru calcularea rezervelor din subsolul unui anumit zăcământ.

Rezerve în afara bilanțului — rezerve explorate și studiate, a căror utilizare nu este fezabilă din punct de vedere economic la nivelul actual al tehnologiei și tehnicilor miniere (cantitate mică, capacitate redusă, conținut ridicat de cenușă, dificultate de apariție etc.).

Rezervele de echilibru sunt subdivizate în rezerve industriale și pierderi, respectiv rezerve industriale.

Rezervele industriale reprezintă partea din rezervele de bilanț care urmează să fie extrasă și adusă la suprafață. Raportul dintre rezervele comerciale și rezervele de bilanț se numește factor de recuperare (C). Prin urmare,

Pierderi — partea din rezervele de bilanț care rămâne în subsol în timpul dezvoltării lor. Raportul dintre pierderi și rezervele contabile se numește rata pierderilor K_п, adică.

Este destul de evident că C + K_п = 1.

Este practic imposibil să se evite pierderile de minerale în timpul exploatării miniere. Magnitudinea acestora depinde de factori economici, geologici și tehnici. Principalii dintre aceștia sunt: grosimea și unghiul de înclinare, prezența obiectelor protejate pe suprafața zăcământului, complexitatea apariției, metoda de dezvoltare, tehnica aplicată și tehnologia de extracție etc. Punerea în aplicare a măsurilor de reducere a pierderilor este adesea asociată cu costuri suplimentare, ceea ce duce la creșterea costurilor de producție.

Nivelul real al pierderilor pentru diferite zăcăminte variază foarte mult. De exemplu, la zăcămintele de cărbune cu filonuri înclinate și în pantă de grosime medie pierderile ajung la 10-15 %, la filonurile groase înclinate și abrupte — 25-30 % și mai mult.

La zăcămintele de minereuri, în funcție de metodele aplicate de dezvoltare geotehnologică, pierderile variază de la 4-6 % la 40-50 %.

În propunerea acad. M.I. Agoshkov clasificarea pierderilor de minerale solide în dezvoltarea zăcămintelor, adoptată în „Ghidul metodologic standard pentru determinarea și contabilizarea pierderilor în minerit”, se bazează pe două caracteristici: starea mineralului pierdut și localizarea acestuia.

Conform acestei clasificări, toate tipurile de pierderi sunt împărțite în două clase, care sunt contabilizate separat și diferit.

Clasa I — pierderi miniere generale.

Acestea includ: minereul lăsat în piloni de protecție nerecuperabili de-a lungul limitelor alocării miniere, în apropierea lucrărilor miniere de capital, sub clădiri și structuri, sub comunicații, corpuri de apă, acvifere, zone protejate etc.

Clasa II — pierderi operaționale, adică pierderi care apar în procesul de dezvoltare. La rândul lor, pierderile operaționale sunt împărțite în două grupe în funcție de starea minereului pierdut.

1. Pierderi de minereu în masiv — în stâlpii în care s-au efectuat lucrări de pregătire minieră, în stâlpii de susținere din interiorul zonei de excavare, în stâlpii de închidere din apropierea locurilor de moloz, inundații, incendii, precum și în locurile de cuplare din zăcământ, în părțile exploatate ale corpului de minereu, în spațiul de compensare ca urmare a decapării incomplete la contactul cu zăcământul etc.
2. Pierderi de minereu desprins din masiv (spart) — minereu rămas în spațiul exploatat prea grav spart sau blocat pe denivelările laturii de zăcământ, minereuri fine revărsate în zăcământ, precum și în locurile de prăbușire, dărâmături, inundații, centre de incendiu, încărcare, descărcare, depozitare, sortare a minereului și pe căile de transport ale producției miniere.

Pe lângă pierderile cantitative din timpul exploatării miniere, apar adesea și pierderi calitative, adică o reducere a calității mineralului extras ca urmare a adăugării de roci gazdă (goale sau cu un conținut neindustrial de componente utile). Adăugarea de roci la mineral și reducerea rezultată a calității mineralului extras (în comparație cu mineralul natural) este denumită în mod obișnuit diluare.

Diluarea unui mineral poate fi operațională și este împărțită în trei grupe.

1. Diluarea datorată colmatării de către rocile gazdă sau materialul de umplutură — datorată decapării inexacte a minereului la contactul zăcământului (din cauza „apucării” rocilor reziduale), desprinderii rocilor reziduale de pe laturile spațiului de curățare, la eliberarea minereului sub rocile prăbușite, când o parte din roci sunt amestecate cu minereu și emise ca masă de minereu, în timpul decapării în masă a corpurilor de minereu foarte subțiri etc.
2. Diluarea din cauza pierderii unui mineral cu un conținut crescut de componentă utilă — atunci când finele de minereu îmbogățit sunt vărsate în depozitul de rezervă, prin fantele punților, în timpul livrării și transportului, precum și atunci când obiectivele dintr-un zăcământ relativ bogat sunt lăsate în spațiul de curățare (extrem de rar).
3. Diluarea prin levigare de către apa de mină a componentelor utile conținute în mineral sub formă de compuși solubili.

Atât pierderile cantitative, cât și cele calitative (diluarea) au un impact negativ asupra indicatorilor economici ai exploatării zăcămintelor.

Pierderile cantitative determină o creștere a costurilor de explorare, o creștere a amortizării cheltuielilor de capital și a costurilor de pregătire pentru excavarea de curățare a minereului extras, precum și o scădere a profitului din partea pierdută a minereului. În plus față de daunele economice directe, pierderile au ca rezultat scurtarea duratei de viață a minei (puțului, podelei) și necesitatea unor investiții timpurii în construirea unei noi mine (puț) sau în decopertarea și pregătirea unei noi podele. Atunci când sunt exploatate minerale predispuse la aprindere sau combustie spontană, pierderile pot fi cauza unor incendii miniere care provoacă pagube enorme.

Utilizarea metodelor și sistemelor miniere cu pierderi cantitative mai mari este de obicei justificată prin costuri de producție mai mici sau pierderi de calitate.

Trebuie avut în vedere faptul că pierderile calitative (diluarea) în timpul exploatării miniere conduc la prejudicii economice pentru întreprindere nu mai puțin semnificative decât pierderile cantitative. Aceste daune se exprimă prin: costuri neproductive de transport al rocilor amestecate și de prelucrare a acestora la concentrator sau la uzina metalurgică; pierderi sporite de componente utile în prelucrarea minereurilor diluate; reducerea capacității de producție a întreprinderilor de prelucrare a minereurilor în ceea ce privește produsele finale (concentrat, metal) și, adesea, prin deteriorarea calității acestor produse.

Ca urmare, pierderile de calitate în timpul exploatării miniere conduc la o pierdere de profit, adesea în sume foarte mari.

Diluția este de obicei exprimată ca un raport între cantitatea de rocă amestecată (B) și cantitatea totală de masă de minereu extras (E).

Diluția este exprimată ca procent:

Cu toate acestea, nu este întotdeauna posibil să se determine cantitatea de rocă amestecată în minereul extras. Prin urmare, diluarea se exprimă și ca o reducere a conținutului unei componente utile din minereul extras (masa minereului) în comparație cu conținutul din minereul din zăcământ.

Coeficientul de diluție în funcție de conținut:

unde c și a sunt conținutul componentei utile în minereul din zăcământ și, respectiv, în minereul extras (masa minereului).

Diluarea în funcție de calitate în procente:

Deoarece pierderile cantitative și calitative din procesul minier sunt interdependente (de obicei, pierderile calitative scad pe măsură ce pierderile cantitative cresc), valoarea admisibilă a ambelor ar trebui să fie determinată printr-un calcul tehnic și economic comun.

Lucrări miniere

Un mineral poate fi utilizat numai după ce a fost separat de masiv și adus la suprafață. Munca care se efectuează atunci când mineralul este excavat sau în pregătirea pentru excavare se numește minerit.

Ca urmare a operațiunilor miniere, în grosimea mineralului sau a rocilor reziduale se formează cavități numite lucrări miniere.

Lucrările miniere sunt subdivizate în funcție de scop în lucrări de explorare și lucrări de producție. Primele servesc scopului de explorare a unui zăcământ mineral, iar cele din urmă — pentru dezvoltarea acestuia.

Dezvoltarea zăcămintelor minerale constă în trei etape: decopertarea, pregătirea și excavarea de curățare. În acest sens, lucrările miniere de producție sunt subdivizate în lucrări de capital, de pregătire și de curățare.

Lucrările miniere de capital le includ pe cele care asigură accesul la zăcământ sau la o parte a acestuia. Acestea sunt lucrări de deschidere.

Lucrările pregătitoare sunt efectuate din lucrările capitale. Acestea sunt utilizate pentru a pregăti o parte a zăcământului mineral pentru exploatare. După efectuarea lucrărilor pregătitoare, sunt demarate operațiunile de curățare, care duc la formarea lucrărilor de curățare. Lucrările miniere sunt subdivizate în lucrări deschise și subterane în funcție de amplasarea lor. Lucrările în aer liber se realizează la suprafața pământului, iar cele subterane — în interiorul masivului de roci.

Complexul de excavații mari (șanțuri, gropi etc.) formate în scoarța terestră ca urmare a exploatării la suprafață se numește carieră (în cazul zăcămintelor plutitoare și în industria cărbunelui — mină în bandă). La un moment dat, cariera este delimitată de conturul superior — o linie care limitează cariera la nivelul suprafeței solului de pe laturile sale, și de conturul inferior — o linie care limitează fundul carierei. Contururile superioare și inferioare ale carierei deschise se modifică în cursul dezvoltării. Contururile atinse la sfârșitul exploatării în carieră deschisă, adică la adâncimea finală și la dimensiunile finale ale carierei în plan, sunt denumite contururi finale.

În sens administrativ și economic, o carieră este o întreprindere care exploatează minereuri prin minerit în rampă deschisă.

Un zăcământ sau o parte a acestuia, dezvoltat prin metoda exploatării în carieră deschisă, se numește câmp de carieră.

Excavarea mineralului, precum și a rocilor de acoperire și a rocilor gazdă în cadrul contururilor gropilor deschise se realizează în straturi orizontale separate.

Locurile superioare și inferioare pe care se plasează transportul minier și alte mecanisme în timpul excavării straturilor se numesc orizonturi. Acestea sunt marcate cu semne topografice absolute sau relative.

Pe măsură ce excavarea se desfășoară la un orizont, lucrările încep la orizontul următor, inferior. De regulă, lucrările de excavare sunt efectuate simultan pe mai multe orizonturi ale carierei deschise.

Înainte de începerea exploatării, zăcământul de minereu este deschis, adică se folosesc lucrări miniere speciale pentru a aduce la suprafață rocile reziduale. Ulterior, aceleași lucrări sunt de obicei utilizate pentru a aduce minereul la suprafață.

Principalele lucrări miniere în carieră deschisă pentru deschiderea și pregătirea zăcămintelor — șanțuri — după destinația lor se împart în șanțuri capitale sau de intrare — pentru deschiderea întregului zăcământ sau a unei părți a acestuia; acestea se trec în afara conturului carierei deschise (externe) sau în interiorul carierei deschise (interne), de obicei cu pantă; lățimea șanțului de intrare (de mai jos) depinde de dimensiunile utilajelor și vehiculelor de tunelare; în medie, această lățime este de 10-20 m; șanțuri de tăiere — pentru pregătirea orizontului deschis pentru exploatare; acestea, de regulă, se trec fără pantă; șanțuri speciale — pentru deschiderea și pregătirea zăcământului pentru exploatare; de regulă, acestea se trec fără pantă.

Exploatarea subterană a zăcămintelor minerale necesită un sistem mult mai complex de excavații în diverse scopuri.

În funcție de poziția lor în scoarța terestră, lucrările subterane pot fi verticale, orizontale și înclinate. Ele pot avea sau nu o ieșire directă la suprafața pământului (fig. 3.7.).

Începutul excavației, care se întinde până la suprafața solului sau până la o altă excavație, se numește gură.

Suprafața care limitează lucrările miniere și care se deplasează ca urmare a operațiunilor miniere se numește front. Un front în care operațiunile miniere sunt efectuate în mod sistematic se numește front activ.

Suprafețele care delimitează exploatările din lateral se numesc fețe ale exploatărilor. Suprafața care limitează de sus lucrările se numește acoperiș, iar de jos — sol (fig. 3.8).

Lucrările miniere verticale pot avea sau nu o ieșire directă la suprafața solului. Lucrările miniere verticale includ puțuri, gezenki, gropi.

Un arbore vertical este o lucrare minieră verticală care are acces direct la suprafața pământului și care este realizată în scopul deschiderii unui zăcământ mineral.

Puțurile sunt împărțite în puțuri principale și puțuri auxiliare.

Puțul principal este proiectat pentru extragerea mineralelor, în timp ce puțul auxiliar este utilizat pentru coborârea și ridicarea persoanelor, materialelor, echipamentelor, ventilației și în alte scopuri auxiliare. Partea inferioară a puțului, sub nivelul curții puțului, se numește puț de scurgere. Acesta este conceput pentru a găzdui nava de ridicare (sărăriță sau cușcă cu mai multe etaje) în momentul încărcării. Puțurile verticale au o formă rotundă, dreptunghiulară sau eliptică a secțiunii transversale.

Puțul orb este o lucrare minieră verticală care nu are acces direct la suprafața solului și care este utilizată pentru ridicarea încărcăturii de la orizontul de bază la orizontul superior cu ajutorul unui echipament de ridicare. Puțurile oarbe sunt utilizate pentru a deschide părți separate ale zăcămintelor din lucrările subterane.

Gezenk — o lucrare minieră verticală care nu are o ieșire directă la suprafața solului și servește pentru coborârea încărcăturilor de la orizontul suprapus la orizontul subiacent sub acțiunea propriei greutăți.

Shurf — excavație minieră verticală, de obicei cu secțiune mică și adâncime mică, având o ieșire directă la suprafața solului și servind la diverse scopuri: recunoaștere, plasarea explozivilor în exploziile în masă, iar în exploatare — pentru ventilație, coborârea materialelor etc.

Un tunel este o excavație care are o ieșire la suprafață la ambele capete. Este o excavație transversală utilizată în scopuri de transport.

Adit — o excavație orizontală cu ieșire la suprafață dintr-o parte (fig. 3.9).

Querschlag — o excavație minieră orizontală fără ieșire directă la suprafața solului, realizată transversal pe direcția de atac a rocilor.

Un drift este o excavație orizontală fără ieșire directă la suprafața solului, care se realizează de-a lungul versantului rocilor în cazul așternutului înclinat, iar în cazul așternutului orizontal — în orice direcție. Galeriile pot fi principale, de pompare, de ventilație, intermediare, transportoare și altele. Galeriile efectuate prin rocile reziduale se numesc galerii de câmp (fig. 3.10).

Prosek este o mină orizontală care lucrează paralel cu galeriile, de obicei fără a submina rocile laterale, concepută pentru operațiuni de perforare sau ventilație a galeriilor în timpul scufundării lor. Stâncile laterale sunt tăiate la filonurile subțiri.

Ort — o mină orizontală care lucrează în filoane groase sau depozite de minereu în grosimea lor orizontală.

O ort este o excavație orizontală între excavații înclinate adiacente.

Forma secțiunii transversale a lucrărilor miniere orizontale poate fi diferită — dreptunghiulară, trapezoidală, oblică, boltită, circulară etc.

Lucrările miniere înclinate pot avea o ieșire la suprafața solului și pot fi lipsite de aceasta. Lucrările miniere înclinate cu acces direct la suprafața solului includ gropile înclinate, puțurile, galeriile. Acestea au același scop și aceleași caracteristici de bază ca și exploatările verticale sau orizontale cu același nume, deosebindu-se de acestea doar prin poziția lor în scoarța terestră.

Lucrările înclinate care nu au acces direct la suprafața pământului includ bremsbergurile, pantele, pantele, pantele, trotuarele și furnalele.

Bremsbergul este o lucrare minieră înclinată care nu are acces direct la suprafața Pământului și servește la coborârea mineralelor de la orizontul suprapus la orizontul subiacent prin intermediul unor dispozitive mecanice.

Versant — o lucrare minieră înclinată, care nu are acces direct la suprafața pământului și servește la ridicarea mineralelor de la orizonturile inferioare la orizonturile superioare cu ajutorul unor dispozitive mecanice.

Versant — o lucrare minieră înclinată fără acces direct la suprafața pământului, utilizată pentru coborârea mineralului sub acțiunea propriei greutăți.

O pasarelă este o lucrare minieră înclinată fără acces direct la suprafața solului, destinată diferitelor scopuri (deplasarea persoanelor, livrarea de materiale și echipamente, ventilație etc.). Pasarelele se realizează în paralel cu lucrările miniere înclinate menționate anterior. Acestea sunt echipate cu mijloace de transport adecvate.

Furnal — o lucrare minieră înclinată fără acces direct la suprafața pământului, condusă de-a lungul patului mineral în limita capacității sale. Furnalele sunt utilizate pentru deplasarea persoanelor, transportul cărbunelui, materialelor etc. Furnalul, unde începe dezvoltarea lucrărilor de excavare a cărbunelui, se numește furnal tăiat.

La mine, lucrările înclinate (uneori verticale), care nu au o ieșire directă la suprafața pământului, conduse pe mineral sau pe steril, servind la coborârea mineralului sub influența gravitației și în alte scopuri, se numesc urcare.

Camerele sunt excavații miniere care au o lungime mică în comparație cu dimensiunea secțiunii transversale. Acestea sunt proiectate pentru a găzdui diverse mașini, echipamente, depozitarea materialelor și în alte scopuri. Camerele sunt situate în principal în apropierea puțurilor miniere.

Totalitatea camerelor și lucrărilor adiacente puțului de mină și destinate deservirii economiei subterane se numește șantierul din apropierea puțului de mină. În șantierul din apropierea puțului se află următoarele camere: substația electrică, casa pompelor, depozitul de locomotive electrice, sala de așteptare, sala de control, colectorul de apă, centrul medical etc.

Lucrările formate ca urmare a excavării unei formațiuni sau a unui zăcământ în care se realizează extracția principală a unui mineral se numesc lucrări de curățare.

Suprafața lucrărilor din care mineralul este excavat direct se numește front de lucru. Un front de lucru cu perete lung se numește front de lucru cu perete lung.