Полезными ископаемыми называют природные минераль­ные образования органического или неорганического происхо­ждения, которые могут быть использованы человеком с доста­точным экономическим эффектом. Под добычей полезных ис­копаемых понимают извлечение их из земной коры или гидро­сферы. В более узком смысле под этим термином понимают ко­личество полезного ископаемого, добываемого в единицу вре­мени. В природе полезные ископаемые встречаются в твердом, жидком и газообразном состоянии.

Существуют следующие способы добычи полезных ископа­емых: подземный, открытый, комбинированный, со дна водое­мов (озер, морей и океанов), геотехнологический и скважин­ный. Добычу полезных ископаемых осуществляют горные пред­приятия.

Горное предприятие — самостоятельная производственная единица, осуществляющая разведку, добычу и обогащение по­лезных ископаемых. Горное предприятие, осуществляющее до­бычу и первичное обогащение полезных ископаемых, называет­ся горнодобывающим. Существуют следующие виды горнодо­бывающих предприятий: шахта, рудник, карьер (разрез), при­иск, промысел.

Шахта — горное предприятие, предназначенное для добы­чи полезных ископаемых подземным способом.

4

Рудник — горное предприятие, служащее в основном для подземной добычи руд, горно-химического сырья и строитель­ных материалов; Этим понятием иногда пользуются для обо­значения нескольких шахт (карьеров), объединенных в единую административно-хозяйственную единицу с централизованным хозяйством.

Карьер — горное предприятие, осуществляющее добычу по­лезных ископаемых открытым способом. Разрез—карьер по до­быче угля.

Прииск — горное предприятие по добыче россыпных ме­сторождений драгоценных металлов (золотой прииск).

Промысел — горное предприятие по добыче жидких и га­зообразных полезных ископаемых (нефтяной промысел).

Разработкой месторождения называют комплекс работ по вскрытию, подготовке и очистной выемке. Эти работы являют­ся стадиями разработки месторождения. Вскрытие и подготов­ка осуществляются посредством проведения выработок. Забои проводимых выработок называют подготовительными. Выемку (добычу) полезного ископаемого ведут в очистньгх забоях, при­меняя при этом различные способы его разрушения. Это в рав­ной мере справедливо для твердых полезных ископаемых как при подземных, так и открытых горных работах.

Подземная добыча связана с необходимостью проведения сети подземных горных выработок, по которым добытое по­лезное ископаемое транспортируют на поверхность (рис. 1.1). При добыче ископаемых углей наиболее распространен меха­нический способ разрушения, при добыче руд — взрывной.

Добытый уголь транспортируют по горным выработкам скребковыми или ленточными конвейерами, в вагонетках элек­тровозами или лебедками, а также под действием собственного веса по желобам или трубам. На отдельных шахтах применяют гидротранспорт, при котором перемещение угля в потоке воды осуществляется по трубам или желобам. Для транспортировки руды на рудниках в пределах добычных блоков применяют скре­перную доставку или виброустановки, а по горизонтальным вы­работкам — локомотивную откатку. Транспортирование полез­ного ископаемого и пустой породы до шахтного ствола органи­зует служба внутришахтного транспорта.

На поверхность полезное ископаемое и пустую породу поднимают в специальных подъемных устройствах (сосудах) — скипах или клетях. Последние оборудуют под заезд в них шахт­ных вагонеток. В клетях также осуществляют спуск и подъем людей, оборудования и материалов.

Комплекс подъемных машин и оборудования называют шахт­ным подъемом.

Выданное на поверхность полезное ископаемое размещают на складах и осуществляют отгрузку его потребителям или на обогатительную фабрику.

Для нормального функционирования шахты необходимо осуществлять:

• снабжение горных выработок свежим воздухом. Процесс обеспечения горных выработок и рабочих мест воздухом назы­вается вентиляцией. Поступающая в шахту струя воздуха назы­вается свежей. Свежий воздух при движении по горным выра­боткам загрязняется выделяющимися газами и пылью. Струя такого воздуха называется исходящей. Контроль за состоянием вентиляции шахты и техники безопасности осуществляет уча­сток вентиляции и техники безопасности;

• удаление поступающей в горные выработки и накапли­вающейся в водосборнике воды. Система сбора и удаления по­ступающей в горные выработки воды называется водоотливом. При большой обводненности месторождения осуществляют его осушение;

• снабжение работающих машин и различных установок электро - и пневмоэнергией (сжатым воздухом);

• кондиционирование поступающего в шахту воздуха. Этот процесс осуществляют в глубоких шахтах и рудниках, где тем­пература рудничной атмосферы за счет тепла, выделяющегося из горных пород, обусловливает дискомфортность труда;

• подачу в шахту в зимнее время в районах с суровым кли­матом подогретого в калориферах воздуха;

• мероприятия по предупреждению газодинамических яв­лений (внезапных выбросов угля и газа и горных ударов) и эн - догеїшьіх пожаров;

• ликвидацию последствий аварий в тех случаях, когда не удалось их предотвратить. Эти работы выполняют подразделе­ния специальной военизированной горно-спасательной части (ВГСЧ);

• контроль за состоянием недр, движением запасов и пра­вильностью ведения горных работ. Его осуществляет маркшей­

дерская служба. В ее задачи входит ведение горнографической документации;

• контроль за соблюдением правил безопасного ведения горных работ. Его осуществляет горнотехническая инспекция (ГТИ);

• восстановление участков земли, подвергшихся влиянию горных работ. Эти работы называются рекультивацией. Их осу­ществляют как шахты, так и разрезы.

Поверхность современных шахт и рудников представляет собой комплекс зданий и сооружений, обычно сгруппирован­ных в блоки. На поверхности располагаются здания подъемных машин, копры (конструкции для установки шкивов под канаты •клетей и скипов и разгрузки последних), эстакады, помещения электроподстанции, механических мастерских, компрессорной, административно-бытового комбината. На поверхности раз­мещаются материальные склады различного назначения.

Для повышения качества добытого полезного ископаемого осуществляют его обогащение. С этой целью строят обогати­тельную фабрику как для одной, так и группы шахт.

При открытом способе добычи все горные работы прово­дят в открытых горных выработках непосредственно с земной поверхности (рис. 1.2). В зависимости от условий залегания из­влекают не только полезное ископаемое, но и пустые породы в значительных объемах. Эти породы называют вскрышными породами или вскрышей.

Основными производственными процессами при открытых горных работах являются: подготовка горных пород к выемке; выемочно-погрузочные работы; перемещение карьерных грузов (авто - или железнодорожный транспорт, а также конвейерная доставка); отвалообразование вскрышных пород и складирова­ние полезного ископаемого.

Основшле достоинства открытых горных работ заключа­ются в следующем:

• возможность обеспечения высокого уровня комплексной механизации и автоматизации, что обусловливает более высо­кую производительность труда и меньшие затраты на добычу;

• более безопасные и комфортные условия труда;

• меньшие удельные капитальные затраты на строитель­ство предприятия;

• возможность более полного извлечения полезного иско­паемого.

Основные недостатки: некоторая зависимость от климати­ческих условий; необходимость отчуждения значительных пло­щадей земли; нарушения водного баланса недр.

Добычу полезных ископаемых со дна озер, морей, океанов (золото, олово, платина, минералы, содержащие титан, цирко­ний и др.) осуществляют в основном в пределах континенталь­ного шельфа и ложа мирового океана. Добыча осуществляется земснарядами, черпаковыми элеваторами и грейферными груз­чиками через водную толщу, а также через горные выработки, проводимые с земной поверхности. Средняя глубина подводной разработки в России 30 м.

Геотехнические способы разработки основаны на бурении скважин с поверхности или из горных выработок, изменении физического или химического состояния полезного ископаемо-

го в недрах и извлечении его по скважинам на поверхность. Перевод твердых полезных ископаемых в транспортабельное со­стояние осуществляют механическим разрушением, плавлени­ем, растворением, химической и бактериально-химической об­работкой. Наиболее распространены: подземная выплавка се­ры, подземная газификация углей и бактериально-химическое выщелачивание меди. Объемы применения пока невелики.

Скважинная добыча широко применяется для извлечения жидких и газообразных полезных ископаемых (нефть и при­родный газ). Под разработкой нефтяного месторождения по­нимают осуществление процесса перемещения жидкости и газа в пластах к эксплуатационным скважинам. Управление процес­сом движения жидкостей и газа достигается размещением на месторождении нефтяных, нагнетательных и контрольных сква­жин, количеством и порядком ввода их в эксплуатацию, режи­мом работы скважин и балансом пластовой энергии. Процесс добычи нефти включает: движение нефти по пласту к забою скважины за счет разности давлений в пласте и у скважины; движение нефти от забоя скважины до устья на поверхности; сбор нефти, газа и воды на поверхности и их разделение.

Разработка газового месторождения включает извлечение га­зов из недр, их сбор и подготовку к транспортированию потре­бителям. Особенность добычи газа из недр заключается в том, что весь путь газа от пласта до потребителя герметизирован.

1.2