Карьер — открытая горная выработка¶

Карьер — совокупность открытых горных выработок, предназначенных для добычи полезных ископаемых открытым способом. В отличие от шахт и штолен, разработка ведётся непосредственно с земной поверхности, что определяет специфику технологии, оборудования и воздействия на окружающую среду. Термин происходит от французского слова carrière, что означает «место добычи камня». В горном деле также используется термин «разрез» (преимущественно для добычи угля) и «прииск» (для россыпных месторождений золота).

¶История развития

Добыча полезных ископаемых открытым способом — один из древнейших видов человеческой деятельности. Ещё в эпоху неолита люди добывали кремень в открытых ямах, а в Древнем Египте функционировали крупные карьеры по добыче известняка и гранита для строительства пирамид. Античные каменоломни в Греции и Риме обеспечивали материалом монументальное строительство.

Промышленная революция XIX века привела к резкому росту масштабов открытых горных работ. Появление паровых экскаваторов и железнодорожного транспорта позволило вскрывать и перемещать огромные объёмы горной массы. Крупнейшие карьеры мира, такие как карьер Бингем-Каньон в США или железорудные разрезы Кривого Рога, формировались на протяжении десятилетий, превращаясь в техногенные формы рельефа планетарного масштаба.

В XX веке развитие мощных роторных экскаваторов, драглайнов и большегрузных автосамосвалов позволило достичь глубин в несколько сотен метров. В России и странах бывшего СССР открытый способ добычи стал доминирующим для угольной, железорудной и строительной промышленности.

¶Классификация карьеров

Карьеры классифицируются по нескольким признакам. По виду добываемого полезного ископаемого выделяют:

• Рудные — для добычи металлических руд (железо, медь, золото, уран).
• Угольные разрезы — для добычи каменного и бурого угля.
• Нерудные — для добычи строительных материалов (песок, гравий, известняк, гранит, мрамор).
• Россыпные — для добычи золота, платины, олова из рыхлых отложений.
• Гидрокарьеры — где добыча ведётся с использованием гидромониторов и земснарядов.

По положению относительно земной поверхности различают поверхностные, глубинные (котлованные) и нагорные (расположенные на склонах гор) карьеры. По форме в плане выделяют удлинённые, изометричные и сложной конфигурации выработки.

¶Устройство и технология разработки

Основными элементами карьера являются борт (боковая поверхность), уступ (ступень, формируемая при выемке породы), дно или подошва (нижняя площадка) и рабочая зона. Для доступа к полезному ископаемому создаются въездные и разрезные траншеи.

Технологический процесс включает несколько этапов. Сначала проводится вскрышные работы — удаление пустых пород, перекрывающих полезное ископаемое. Затем осуществляется добыча полезного ископаемого, которая включает рыхление (часто с применением буровзрывных работ), экскавацию (выемку) и транспортировку горной массы. На завершающем этапе производится отвалообразование — складирование вскрышных пород в специально отведённых местах.

Глубина карьера ограничена экономической целесообразностью: чем глубже выработка, тем больше объём вскрыши на единицу добытого полезного ископаемого и тем выше затраты на транспортировку. Предельная глубина может достигать 1 километра и более (например, медный рудник Чукикамата в Чили — около 900 метров). Для устойчивости бортов им придают определённые углы откоса, рассчитываемые исходя из физико-механических свойств пород.

¶Применение и значение

Открытый способ добычи является наиболее экономичным и производительным. Он обеспечивает около 70–80 % мировой добычи полезных ископаемых. В России открытым способом добывается более 90 % железной руды, около двух третей угля, практически весь объём строительных нерудных материалов.

Карьеры служат источником сырья для металлургии, энергетики, химической промышленности и строительной отрасли. Щебень, песок и гравий, добываемые в карьерах, являются базовыми материалами для производства бетона, асфальта и дорожного строительства. Карьеры обеспечивают работой целые регионы, формируя вокруг себя горнодобывающие моногорода.

¶Воздействие на окружающую среду

Разработка карьеров оказывает значительное техногенное воздействие на ландшафты. Основные негативные факторы включают:

• Нарушение земель — изъятие значительных площадей под карьерные выемки, отвалы и транспортные коммуникации.
• Изменение гидрогеологического режима — открытые выработки пересекают водоносные горизонты, что требует постоянного водоотлива и приводит к осушению прилегающих территорий.
• Загрязнение атмосферы — пыление при взрывных работах и транспортировке, выбросы выхлопных газов карьерной техники.
• Шумовое воздействие — работа экскаваторов, буровых станков и самосвалов создаёт постоянный шумовой фон.
• Изменение рельефа — формирование антропогенных форм рельефа, не имеющих природных аналогов.

¶Рекультивация и вторичное использование

После отработки запасов карьер подлежит рекультивации — восстановлению нарушенных земель. Горнотехнический этап включает выравнивание откосов, засыпку части выработки вскрышными породами, нанесение плодородного слоя почвы. Биологический этап предполагает посадку деревьев, посев трав или создание сельскохозяйственных угодий.

Существует практика вторичного использования выработанных карьеров. Затопленные карьеры превращаются в искусственные озёра, используемые для рекреации, рыбоводства или как источники технического водоснабжения. Сухие карьеры могут использоваться под промышленные площадки, свалки (с соблюдением экологических норм) или полигоны для испытаний техники. Некоторые крупные карьеры становятся туристическими объектами. Например, алмазный карьер «Мир» в Якутии привлекает внимание уникальными масштабами, а карьер в итальянском городе Каррара известен мрамором, который добывают там со времён Древнего Рима.

¶Крупнейшие карьеры мира

Среди наиболее значительных открытых горных выработок выделяются:

• Бингем-Каньон (США, штат Юта) — медно-порфировый рудник, глубина около 1200 метров, ширина около 4 километров.
• Чукикамата (Чили) — крупнейший медный рудник, глубина порядка 900 метров.
• Кимберли (ЮАР) — исторический алмазный рудник, ныне затопленный, глубиной около 200 метров.
• Ковдорский карьер (Россия, Мурманская область) — железорудное месторождение, глубина более 300 метров.
• Удачнинский карьер (Россия, Якутия) — алмазный рудник, глубина около 600 метров.
• Разрез «Бородинский» (Россия, Красноярский край) — крупнейший угольный разрез России.