Корисні копалини знаходяться в земній корі у вигляді скупчень різного характеру (жил, штоків, пластів, кубел, розсипів і ін.).

Скупчення корисних копалин утворюють родовища, а при великих площах поширення — райони, провінції і басейни. Розрізняють тверді, рідкі і газоподібнікорисні копалини.

Видобутком корисних копалин займається гірнича справа.

Класифікація

За умовами утворення розрізняють корисні копалини ендогенні, екзогенні та метаморфогенні. Крім того, за умовами утворення розрізняють корисні копалини органічного і неорганічного походження.

За фізичним станом є тверді, рідкі й газоподібні корисні копалини.

За умовами залягання – пластові, жильні та ін.

За промисловим використанням виділяють такі групи корисних копалин: металічні (рудні), неметалічні (нерудні), горючі (паливні) й гідромінеральні.

За значенням корисні копалини поділяються на загальнодержавного і місцевого значення. В Україні віднесення корисних копалин до загальнодержавного та місцевого значення здійснюється Кабінетом Міністрів України за поданням Державного комітету України з геології і використання надр.

Ендогенні корисні копалини – речовини, які утворилися в надрах землі внаслідок кристалізації, затвердіння магми та діяльності магматичних розчинів. До них належать:

· магматичні – мінеральні асоціації, що утворилися внаслідок кристалізації та (або) затвердіння магми як на глибині, всередині земної кори, так і наповерхні після виверження; у залежності від цього виділяють два головних класи магматичних корисних копалин – інтрузивні (глибинні) та ефузивні (виливні);

· пегматитові – крупнокристалічні мінеральні комплекси, що утворилися внаслідок кристалізації залишкового магматичного розплаву і залягають у вигляді лінз, жил, штоків та гнізд;

· карбонатитові – карбонатні або силікатно-карбонатні гірські породи; представлені жилами та масами неправильної форми з кальциту, доломіту і інших карбонатів, що містять рудні мінерали, просторово і генетично асоційовані з глибинними (інтрузивними) утвореннями;

· гідротермальні – речовини, які утворюються з гарячих водних (гідротермальних) розчинів, що циркулюють у надрах землі.

Екзогенні або у верхній частині земної кори під впливом процесів вивітрювання – фізичного, хімічного, біогенного руйнування, наприклад, при дії потоків води й живих організмів.

Екзогенні корисні копалини утворюються, зокрема, на дні боліт, озер, рік, морів і океанів. Вони формуються в результаті механічного і біохімічного перетворення та диференціації мінеральних речовин ендогенного походження. Розрізнюють чотири генетичні групи цих копалин: залишкові, інфільтраційні, розсипні і осадові.

Залишкові формуються внаслідок винесення розчинних мінеральних корисні копалини – речовини, які утворилися на поверхні землі

· сполук із зони вивітрювання і накопичення важкорозчинного мінерального залишку, що утворює руди заліза, нікелю, марганцю, алюмінію.

· Інфільтраційні виникають при осадженні з підземних вод поверхневого походження розчинених в них мінеральних речовин з утворенням покладів руд урану, міді, срібла, золота, самородної сірки.

· Розсипні утворюються при накопиченні в пухких відкладах на дні рік і морського узбережжя важких цінних мінералів, до числа яких належать золото, платина, мінерали титану, вольфраму, олова.

· Осадові утворюються в процесі осадонакопичення на дні морів і континентальних водоймищ, що формує поклади вугілля, горючих сланців, нафти, горючого газу, солей, фосфоритів, руд заліза, марганцю, бокситів, урану, міді, а також будівельних матеріалів (гравій, пісок, глина, вапняк, цементна сировина).

Метаморфогенні корисні копалини – екзогенні та (або) ендогенні корисні копалини, структура і текстура яких суттєво змінена під дією температури, тиску, глибинних розчинів та інших факторів у надрах землі. Метаморфізм звичайно відбувається при зміні температури в діапазоні 300–1100 °C і тискові в діапазоні 1–6000 атм. Зміни включають перекристалізацію, мінералогічні і хімічні перетворення гірських порід.

До корисних копалин органічного походження належать речовини всіх трьох агрегатних станів: газоподібні (природний газ), рідкі (нафта) і тверді (кам'яне вугілля, сланці, торф). До неорганічних належать тверді копалини трьох видів: нерудна мінеральна сировина, що містить неметалічні породи (азбест, графіт, граніт, гіпс, вапняк, кам'яна сіль, кварц, мармур, сірка, слюда тощо); агрономічні руди (апатитові, фосфоритові); руди чорних, кольорових, благородних і рідкісних металів.

Руди поділяються на металічні і неметалічні. До металічних належать руди, що є сировиною для одержання чорних, кольорових, рідкісних, дорогоцінних і інших металів (залізні, мідні, уранові та інші). До неметалічних належать руди, що є сировиною для хімічної, харчової та іншої промисловості (азбестові, графітові, фосфоритові тощо).

Нерудні корисні копалини – ті, які не містять металів і є сировиною для виробництва будівельних матеріалів (глина, пісок, гравій, вапняк і ін.).

Горючі корисні копалини представлені вугіллям, торфом, горючими сланцями, нафтою, природним газом, кристалогідратами. Корисні копалини складаються з мінералів – природних хімічних сполук або самородних елементів, приблизно однорідних за хімічним складом і фізичними властивостями. В широкому розумінні до мінералів зараховують газоподібні речовини (природний газ), рідини (нафту, ртуть, мінеральну воду) та тверді мінерали. Кількісно переважають тверді мінерали. У природі мінерали поширені у вигляді кристалів або зерен, з яких складаються моно- або полімінеральні агрегати. Нараховують від 2000 до 3000 основних різновидів мінералів (Фрей К.), всього – до 14000 (за Лазаренком Є.К та Винаром О.М.). У земній корі найпоширеніші мінерали класу силікатів та класу оксидів і гідроксидів.

Україна, яка займає 0,4% земної суші, де проживає тільки 0,8% населення планети, має у своїх надрах 5% мінерального потенціалу світу.

1. Гірничі роботи, гірничі виробки

 

При добуванні корисних копалин виконують роботи по відокремленню порід

Віл масиву, відокремленню корисних копалин і пустих порід та доставці їх

До місця переробки. Ці роботи отримали назву гірничих робіт.

Роботи, пов’язанні з відокремленням корисної копалини, називають

Очисними роботами.

Порожнини, що утворюються в земній корі в результаті гірничих робіт,

Називають гірничими виробками.

За розташуванням у земній корі відносно земної поверхні гірничі виробки

Поділяють на відкриті і підземні. До відкритих відносять канави, траншеї

І кар’єри. Усі вони умовно називаються кар’єрами.

Підземні гірничі виробки поділяють на вертикальні, горизонтальні і

Похилі.

До вертикальних відносяться: стовбур, сліпий стовбур, гезенок, шурф,

колодязь.

Стовбур – вертикальна гірнича виробка, яка має безпосередній вихід на

денну поверхню і служить для видачі на поверхню корисної копалини,

спуску допоміжних матеріалів, спуску-підйому людей, подачі свіжого

повітря.

Сліпий стовбур - вертикальна гірнича виробка, яка не має

безпосеред-нього виходу на денну поверхню і служить для підйому корисної

копалини з нижчого горизонту на вищий.

Гезенок – це сліпий стовбур, який служить для спуску корисної

копа-лини з вищого горизонту на нижчий.

Колодязь і шурф – це вертикальні гірничі виробки, які мають вихід на

поверхню і призначенні для допоміжних робіт: розвідка пласта,

вентиляція.

До горизонтальних гірничих виробок відносяться: горизонт (не має

жод-ного виходу на поверхню, штольня – (має один вихід на денну

поверхню), тунель – (має два виходи), штрек – не має жодного

горизонтального ви-ходу.

Похилі гірничі виробки зустрічаються рідко, оскільки вони незручні в

експлуатації.

 

2 Економічне обґрунтування доцільності способу видобування корисної

копалини

 

Після розвідки родовища корисної копалини постає питання, яким способом

здійснювати його експлуатацію. Економічним критерієм доцільності

застосування відкритих робіт є вартість корисної копалини. Об’єм пустих

порід, який необхідно видалити при відкритій розробці тим більший, чим

глибше залягає корисна копалина. Знаючи повну вартість однієї тони

корисної копалини при підземному добуванні Сп,, вартість добування

корисної копалини при відкритому способі Со, вартість одного кубичного

метра покривлі Св, об’єм покривлі V у метрах кубічних, і промислові

запаси корисної копалини Q у тонах, можна встановити межу економічної

доцільності застосування відкритих і підземних робіт, яка відповідає

рівності вартостей однієї тони корисної копалини при тому чи іншому

способі.

 

Сп = Со + Св - V/Q, (2)

 

Відношення V/Q показує яку кількість пустої породи необхідно

-----> Page:

/Q показує яку кількість пустої породи необхідноперемістити для видобутку однієї тони корисної копалини. Це відношенняназивають коефіцієнтом розкривних робіт, який дорівнює К = (Сп – Со)/Св, (3) Величини Сп, Со, Св, як при відкритому, так і при підземному способізалежать від глибини виробки і застосовуваної техніки. Якщо в рівнянні (2) виявиться більшою ліва частина, доцільновикорис-товувати відкритий спосіб і навпаки. 3 Видобування корисних копалин відкритим способом При відкритому способі видобування корисних копалин в кар’єрах веськомплекс виробничих процесів можна розділити на такі основні етапи: - підготовка земної поверхні (вирубання лісу, відвід води, осушення); - розкривні роботи – видалення гірничих порід для забезпечення доступудо залежі корисної копалини; - добувні роботи – добування корисної копалини; - транспортні роботи – відвантаження і транспортування копалини затериторію кар’єру. Третій і четвертий етапи іноді поєднують в один (при добуванні сипучихкорисних копалин). Розкривні і добувні роботи у вугільних кар’єрах включають виїмку,навантаження, транспортування і розвантаження пустих порід і корисноїкопалини (вугілля). В залізорудних кар’єрах процесу виїмки руди передують буровибуховіроботи. 4 Різновиди кар’єрів В гірничодобувній промисловості застосовуються два типи кар’єрів: - тип І – з внутрішнім відвалом; - тип ІІ – із зовнішнім відвалом. - тип І застосовують переважно для невеликих кар’єрів при добуваннівугілля і будівельних матеріалів (піску, глини, сланців). Перевалкупустої породи тут здійснюють без транспортера з допомогою екскаватора,який з одного боку зачерпує покривельну породу, а з другого боку висипаєїї у відвал, що знаходиться у кар’єрі. Корисна копалина при цьомувивозиться автомобільним транспортом. Цей тип кар’єра економічно більшдоцільний, але галузь його застосування обмежена. Для великих вугільнихі практично для всіх рудних кар’єрів застосовується тип ІІ, якийпотребує транспортних засобів не тільки для корисної копалини а й дляпустої породи, що транспортується у відвал, розташований за межамикар’єра і рудного поля. Найбільші на Україні кар’єри знаходяться на Криворіжжі. РозміриПівнічного гірничого кар’єра (на лінії горизонту землі): довжина 4 км,ширина 700 м, глибина 450м. Якщо дивитись на дно кар’єра з оглядовоїплощадки, то екскаватори здаються схожими на дитячі іграшки, а людивиглядають як мурахи. Це жахлива рана землі. 5 Техніка, що застосовується в кар’єрах В кар’єрах типу І застосовують екскаватори, транспортери і автомобілі. В кар’єрах типу ІІ застосовують бурові агрегати, екскаватори,залізничний і автомобільний транспорт. З поглибленням кар’єру процес вивезення корисної копалини ускладнюється,оскільки на внутрішній периферії кар’єра необхідно споруджуватисерпантинову дорогу, яку при розширенні кар’єру необхідно періодичнореконструйовувати. Тому дуже бажано, щоб первісна виробка проектувалась-----> Page: обка проектуваласьна край рудного поля, тобто, щоб кар’єр у подальшому розростався тількив одному напрямку. У цьому випадку зменшуються витрати на реконструкціюсерпантинової дороги. Залізничний транспорт представляє собою електровоз з декількомавагонетками (6 – 8 шт.). Автомобільний транспорт – це великогрузніавтомобілі вантажністю 100, 200 і навіть 400 т. Основним механічним засобом для виконання робіт у кар’єрі є екскаватор. Екскаватором називають самохідний землерийний снаряд, призначе-ний длязачерпування гірничої маси із цілини або з попередньо розпуше-ногомасиву і переміщення її в ковші до відвалу або до місця завантаженнятранспортного засобу. Існує два типи екскаваторів: одноківшові (перервної дії) і багатоківшеві(безперервної дії). Одноківшові екскаватори поділяють на екскаватори пряма лопата (зачерпуєвід себе) і зворотна лопата (зачерпує під себе). Найбільш поширені одноківшові екскаватори. Місткість ковша - до 100м3.Годинна продуктивність екскаватора Q год в метрах кубичних дорівнює Q год = 60 ЄNKC, (4) де Є – ємкість ковша, м3; N – кількість зачерпувань за хвилину (за паспортом); K – коефіцієнт заповнення ковша, k = 0,8-0,9; C – коефіцієнт, що враховує неполадки в роботі, с = 0,8. Окрім екскаваторів на відкритих розробках використовують також драглайни– канатно-ковшові екскаватори. У драглайні ківш з’єднаний зі стрілоюгнучким зв’язком – тросом. Ківш драглайна на відміну від екскаватораможе працювати на глибині до 15м, від рівня підошви і на висоті до 20м,що дуже зручно при розкривних роботах. Багатоківшеві екскаватори поділяються на ланцюгові і роторні. 6 Буро вибухові роботи Для розпушення міцних гірничих порід в шахтах і кар’єрах виконуютьбуровибухові роботи. Спочатку у гірничому масиві за допомогою перфораторів і інших бурових машин просвердлюють свердловини (шпури)довжиною 2,5 – 3,5 м, діаметром 40 – 85мм. В шпури на 2/3 довжинизакладають вибухівку. Останню1/3 заповнюють пластичною глиною. У якості вибухівки використовують динаміт, який виготовляють на заводаху вигляді вибухових патронів певного діаметру і маси. Для здійснення вибуху використовують детонатори, які приводяться в дію спеціальнимимашинками. Можливе також застосування вогневого вибуху за допомогоюбікфордова шнура. Під час вибуху в кар’єрі та в забої нікого не повиннобути. Звичайно, вибух роблять у певний день і в певні години. Після вибуху подрібнену масу підбирають екскаваторами. Шматки діаметромбільше 1м додатково подрібнюють також за допомогою вибухівки. Буровибухові роботи виконують лише в рудних шахтах і кар’єрах.