Добыча полезных ископаемых: способы и технологии¶
Добыча полезных ископаемых — это совокупность технологических процессов извлечения минерального сырья из недр Земли или из земной поверхности с целью промышленного использования. Добыча является ключевой стадией минерально-сырьевого комплекса и включает разведку месторождений, подготовку к разработке, непосредственную выемку руды или полезного ископаемого и транспортировку на обогатительные фабрики или к местам потребления.
¶Классификация способов добычи
Способы добычи подразделяются на две основные группы: открытые (карьерные) и подземные.
¶Открытая добыча
Открытая добыча (карьерный способ) применяется при разработке месторождений, залегающих на относительно небольшой глубине. Суть метода заключается в послойном снятии горных пород — вскрышных и породных — и выемке полезного ископаемого. Открытый способ экономически целесообразен при соотношении объёма вскрыши к объёму руды (так называемый коэффициент вскрыши) до 8–10, а в отдельных случаях и выше.
Основные операции открытой добычи: бурение, зарядка и подрыв взрывчатых веществ, погрузка разрыхлённой породы экскаваторами и транспортировка к отвалам или на обогатительные фабрики. Наиболее распространённые машины — шагающие экскаваторы, автосамосвалы грузоподъёмностью до 400 тонн, роторные и цепные экскаваторы.
Открытый способ преобладает в добыче угля, железной руды, фосфоритов, асбеста и неметаллического сырья. В России крупнейшие карьерные предприятия работают в Курской магнитной аномалии (Лебединский и Михайловский горно-обогатительные комбинаты), на Урале, в Кузбассе и Норильском промышленном районе.
¶Подземная добыча
Подземная добыча применяется при глубоком залегании полезного ископаемого, когда открытый способ становится экономически неэффективным или экологически недопустимым. Система подземной разработки включает строительство стволов, штолен, горизонтов и выработок, по которым порода доставляется на поверхность.
Основные системы подземной добычи:
- Закладная — с заполнением выработанного пространства закладочными материалами, что предотвращает сдвижение горных пород. Применяется при добыче руд цветных и благородных металлов.
- Обрушительная — с контролируемым обрушением кровли после выемки руды. Широко используется в Криворожском бассейне, на Урале.
- Опрокидная — руда обрушивается в подготовленные выработки снизу.
- Оставление целиков — часть рудного тела оставляется в недрах для поддержания выработок.
В России подземным способом добывают золото, медь, никель, олово, алмазы (на кимберлитовых трубках Якутии, например, на руднике «Удачный» и в «Мирном»).
¶Технологические этапы добычи
Независимо от способа, добыча включает ряд последовательных этапов:
- Геологоразведка — определение запасов, формы и характеристик месторождения.
- Проектирование — разработка проекта разработки с учётом горно-геологических условий.
- Строительство горных выработок — для подземного способа; подготовка карьера — для открытого.
- Добыча — непосредственная выемка полезного ископаемого.
- Транспортировка и первичная переработка — доставка руды на обогатительные фабрики.
¶Добыча твёрдых полезных ископаемых в России
Россия занимает ведущие позиции в мировой добыче ряда минеральных ресурсов. По объёму добычи природного газа, угля, алмазов, железной руды страна входит в число мировых лидеров. Основные угольные бассейны — Кузбасс, Канско-Ачинский, Печорский. Железную руду добывают в Курской магнитной аномалии, Карелии и на Кольском полуострове (Оленегорский и Апатит-Нибельмогильный ГОКи). Алмазодобычу сосредоточены в Якутии — АЛРОСА является одним из крупнейших мировых производителей.
¶Добыча нефти и газа
Добыча нефти и газа относится к скважинным методам. Скважины бывают добывающими, нагнетательными и разведочными. Нефть извлекается за счёт естественного пластового давления (фонтанирование), затем с применением насосов, а на поздних стадиях разработки — методами вторичного и третичного воздействия на пласт (закачка воды, пара, полимеров).
В России основные нефтегазовые провинции — Западная Сибирь, Прикаспийская впадина, Волго-Уральский регион, шельф Северного Ледовитого океана. Крупнейшие компании — «Лукойл», «Роснефть», «Газпром» — применяют современные технологии, включая горизонтальное бурение и гидроразрыв.
¶Экологические аспекты
Добыча полезных ископаемых оказывает существенное воздействие на окружающую среду: формирование отвалов и хвостохранилищ, загрязнение водных объектов, деградация земель, выбросы в атмосферу. В России действуют нормативы рекультивации нарушенных земель, обязывающие предприятия восстанавливать ландшафт после завершения добычи.
Источники: Большая российская энциклопедия (статьи «Добыча полезных ископаемых», «Горное дело»); учебник «Разработка месторождений полезных ископаемых» под ред. А. И. Артемьева; статистика Министерства природных ресурсов и экологии РФ.