Физико-техническая геотехнология

 

 

К концу ХХ века человечество осознало, что настало время рассматривать недра Земли не только как источник минерального сырья, воды, газов с точки зрения их изъятия и утилизации, но в принципиально новом плане – как природный целостный многофункциональный ресурс жизнеобеспечения общества, находящийся в процессе постоянного преобразования. Использование ресурсов недр должно сейчас и в будущем предполагать управление состоянием недр и их функциональным назначением в тот или иной момент времени, имеющее целью сохранить недра в интересах дальнейшего устойчивого общественного развития.

В связи с этим появилась идея комплексного освоения недр, заключающаяся в рациональном использовании недр и их сохранении как видоизменяемого ресурса жизнеобеспечения общества. Например, добыча ПИ должна позволять проводить геологоразведку глубоких горизонтов месторождения из горных выработок, которые после реконструкции должны быть использованы в качестве вместилища производственных объектов (складов, хранилищ отходов), а также для создания производства по утилизации тепла Земли или забору воды для теплообеспечения развивающейся производственной и социальной инфраструктуры и т. п.

Область человеческой деятельности по освоению недр Земли, связанная со стадиями разведки, разработки и переработки полезных ископаемых относится к горному делу.

Накопление и систематизация знаний в области горного дела привели к развитию и становлению горных наук.

Современная классификация горных наук, утвержденная Российской академией наук (РАН) в 1997 г., разработана на основе современных взглядов на отношения человека и Природы. Современная концепция горных наук состоит в выявлении закономерностей развития геосистем (совокупность горнодобывающих предприятий и участков горных массивов, осваиваемых ими), установление их параметров и методов управления ими с учетом последствий освоения недр для Природы и общества.

Геосистема – совокупность природных (горные породы) и искусственно созданных (горнодобывающие предприятия) объектов, несущих в себе свойства системы, создаваемой и используемой в целях рационального освоения недр.

Одной из основных горных наук является физико-техническая геотехнология (ФТГ) – совокупность знаний о способах и взаимосвязи процессов разработки ПИ или техногенных преобразований без изменения химического состава исходного сырья и его агрегатного состояния. ФТГ включает в себя открытую, подземную, подводную и комбинированную геотехнологии.

Под разработкой месторождения понимается совокупность работ по вскрытию и подготовке месторождения, очистной выемке полезного ископаемого и транспортированию его на поверхность, вентиляции и водоотливу.

Для разработки месторождения полезных ископаемых создается горное предприятие, в состав которого входит рудник, шахта и иногда обогатительная фабрика.

Рудником называется горное предприятие, производящее разработку месторождения на отведенном для него участке земли (горном отводе) и состоящее из одной или нескольких производственных единиц – шахт, карьеров и вспомогательных – обслуживающих цехов.

Карьер – совокупность горных выработок, образованных в процессе открытой разработки месторождений ПИ.

Шахтой называется самостоятельная производственная единица горного предприятия, производящая подземную добычу полезного ископаемого в пределах отведенной для нее части месторождения.

Часть месторождения, отведенная для разработки рудником или шахтой, называется соответственно рудничным полем или шахтным полем. В частном случае, когда рудничное поле состоит только из одного шахтного поля, понятия рудник и шахта совпадают.

В состав горно-обогатительного комбината (ГОК) обычно входят один или несколько рудников, в свою очередь включающих в себя одну или несколько шахт, обогатительная фабрика и различные вспомогательные цеха.

Месторождения, имеющие малую начальную глубину залегания и большую глубину распространения, как правило, осваиваются комбинированным способом (комбинированной геотехнологией) – верхняя часть месторождения извлекается открытыми горными работами (карьером), нижняя – подземными горными работами (подземным рудником) (рис. 2.1).

 

Рис. 2.1. Освоение месторождения комбинированной

геотехнологией

 

Различают валовую и селективную выемку полезного ископаемого.

Валовой называют совместную выемку нескольких разновидностей и сортов руды в пределах блока. К валовой относят также совместную выемку руды и пустых пород, когда последние приходится отрабатывать вместе с рудой.

Селективной называют выемку, при которой разные сорта руды (или руду и пустую породу) извлекают и транспортируют отдельно.

Осуществление валовой выемки значительно проще, поэтому она имеет более широкое применение.

К преимуществам валовой выемки относят возможность применения более эффективных систем разработки и снижение стоимости добычи руды. Основным недостатком валовой выемки является значительное разубоживание руды пустыми породами.

Селективная выемка по сравнению с валовой требует меньших затрат на строительство предприятий той же производственной мощности по конечной продукции. Особая эффективность селективной выемки достигается при разработке тонких рудных тел с чёткими контактами.

К недостаткам относится увеличение себестоимости добычи вследствие применения систем с низкой производительностью.