EKSPLOATACIJA ČVRSTIH MINERALNIH LEŽIŠTA • U oblasti proizvodnje čvrstih mineralnih sirovina rudarstvo se javlja kao delatnost sa osnovnim zadatkom – istraživanje ležišta mineralnih sirovina – izgradnja rudnika i – otkopavanje rude • Za izvršenje tih složenih zadataka neophodno je organizovati posebne radove - rudarski radovi Privredna organizacija koja se bavi eksploatacijom mineralnih sirovina naziva se rudarskim preduzećem ili rudnikom, a sama delatnost rudarstvom Rudarska preduzeća ili rudnici u svom sastavu mogu imati jednu ili više organizacionih jedinica – jama ili površinskih kopova
105
Embed
EKSPLOATACIJA ČVRSTIH MINERALNIH LEŽIŠTA semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja/Predavanje 4.pdfodnosu na podzemni način eksploatacije ... Oblik reljefa površine zemlje prema ležištu
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
EKSPLOATACIJA ČVRSTIH MINERALNIH LEŽIŠTA
• U oblasti proizvodnje čvrstih mineralnih sirovina rudarstvo se
javlja kao delatnost sa osnovnim zadatkom
– istraživanje ležišta mineralnih sirovina
– izgradnja rudnika i
– otkopavanje rude
• Za izvršenje tih složenih zadataka neophodno je organizovati
posebne radove - rudarski radovi
Privredna organizacija koja se bavi eksploatacijom mineralnih
sirovina naziva se rudarskim preduzećem ili rudnikom, a sama
delatnost rudarstvom
Rudarska preduzeća ili rudnici u svom sastavu mogu imati
jednu ili više organizacionih jedinica – jama ili površinskih
kopova
Proces eksploatacije utvrđenog mineralnog ležišta
obuhvata tri osnovne faze
• otvaranje
• razradu i pripremu i
• otkopavanje.
• Otvaranje ležišta korisnih minerala obuhvata izvođenje rudarskih
radova kojima se omogućava pristup do ležišta radi njegove
eksploatacije. Postoje dva načina - površinski i podzemni
• Razrada i priprema ležišta obuhvata određene rudarske radove
neophodne za podelu ležišta i za osposobljavanje ležišta za
otkopavanje. Obuhvata podelu ležišta na otkopna polja, blokove, etaže,
pojaseve, horizonte, revire i dr.
Ovi radovi su u najvećem stepenu vezani za vrstu ležišta, odnosno za
metodu otkopavanja
• Otkopavanje ležišta je poslednja i glavna faza u razvoju rudnika i ima
za cilj potpuno iskorišćenje ležišta
Rudarski radovi - otvaranje ležišta
• Otvaranje ležišta može da bude: otvaranje celokupnog
ležišta ili otvaranje samo dela ležišta
• Otvaranje može da se vrši sa površine, a kod ležišta koja su
već u eksploataciji, otvaranje dubljih delova ležišta može da
se vrši iz nekog podzemnog objekta
• Pri otvaranju jednog istog ležišta često postoji više načina.
Treba utvrditi koji je od tih načina najpovoljniji, pa na
osnovu toga izraditi projekat za otvaranje rudnika
Proces eksploatacije utvrđenog mineralnog ležišta može
se vršiti rudarskim radovima kaoPovršinska eksploatacija ležišta
Podzemna eksploatacija ležišta
Kombinovana eksploatacija ležišta
Podvodna eksploatacija ležišta
Površinska eksploatacija ležišta
• primenjuje se za ležišta ili delove ležišta koji se nalaze na
samoj površini ili su blizu nje. U takvim slučajevima otvaranje
se svodi na raskrivanje ležišta, tj. na uklanjanje naslaga
nekorisnog materijala – jalovine
Izgled površinskog kopa
1- jalovina, 2- ležište, 3- odložena jalovina
Podzemna eksploatacija ležišta
• Obavlja se kada ne postoji mogućnost – tehnička i
ekonomska, da se ležište otvori površinskim kopom
• Otvaranje ležišta vrši se izradom odgovarajućih podzemnih
prostorija (potkop, okno), kojim se omogućava pristup do
ležišta
Način podzemne
eksploatacije
1 - izvozno okno
2 - ventilaciono okno
3 - prečni hodnik
4 - smerni hodnik
5 - ležište
Svaka jama u kojoj se obavlja redovan rad mora imati dva izlaza na
površinu. Izlazi moraju biti u svako doba prohodni i pristupačni za svako
mesto u jami
Kombinovana eksploatacija ležišta
• kada se ležište nalazi na velikoj dubini, kao i kada izbija na
površinu, otvaranje ležišta i njegova eksploatacija može se
vršiti kombinovano – putem površinske i podzemne
eksploatacije
Otvaranje i eksplotacija ležišta
– kombinovano
1 - ležište
2 - površinski kop
3 - izvozni toranj
4 - izvozno okno
5 - ventilaciono okno
6 - skip za rudu
7 - vodosabirnik
8 - bunker za rudu
9 - spiralni niskop
10 - hodnik
11 - rudna sipka
12 - niskop
13 - istražne bušotine
Podvodna eksploatacija ležišta
• Primenjuje se za ležišta koja su pored i ispod reka, jezera i mora, kao i na
onim ležištima gde postoji visok nivo podzemnih voda koje ograničavaju
korišćenje suvozemne mehanizacije
• Podvodno otkopavanje započeto je 1864.godine na Novom Zelandu, kada
je primenjen plovni bager vedričar
• Na prostoru Srbije, podvodna eksploatacija odvija se na ležištu uglja i
šljunka ''Kovin'', između Gaja i Dubovca, u ataru s. Malo Bavanište – južni
Banat 1991. god.
Šema rotornog podvodnog
bagera
1 - katarka,
2 - ponton bagera
3 - pontonska pumpa
4 - usisna pumpa
5 - rotor
POVRŠINSKA EKSPLOATACIJA MINERALNIH SIROVINA
Eksploatacija mineralnih sirovina površinskim putem – p r e d n o s t i u
odnosu na podzemni način eksploatacije
• Na PK moguća je primena visokoproduktivnih mašina u svim radnim procesima
pri otkrivanju i dobijanju mineralnih sirovina,
• Na PK obezbeđen je visok stepen sigurnosti rada mašina i zaposlenih radnika,
• Produktivnost rada na PK je veća. Proizvodna cena jedne tone mineralne sirovine
niža je u odnosu na jamski način eksploatacije,
• Proizvodnja na PK koncentriše se na jednom radnom frontu i na manjem broju
radilišta, a u jamskim uslovima broj radilišta je znatno veći,
• Kod PE moguće je otkopati od 95 do 100% mineralnih sirovina u ležištu, skoro
bez gubitaka. U jamskim uslovima mogu se otkopati najviše 60 do 70% rezervi u
ležištu,
• Izgradnja PK znatno je kraća u odnosu na izgradnju jamskog pogona istog ili većeg
kapaciteta. Ukupni troškovi izgradnje PK, prema iskustvima, za 2 do 2,5 puta su
manji nego izgradnja jamskog pogona.
• Mnogo je lakše i jednostavnije izvršiti rekonstrukciju starog PK nego izvršiti
proširenje glavnih izvoznih i transportnih objekata za podzemnu eksploataciju
Površinski način eksploatacije - nedostaci
Površinski način eksploatacije ima i određene slabosti
• Klimatski i drugi vremenski uslovi u toku godine često su
teški i nepovoljni za rad na PK – naročito u zimskom i
kišnom periodu. Raskvašena jalovina postaje lepljiva i teška, a
na odlagalištu stvara nesigurnu podlogu za smeštaj novih
jalovinskih masa. Nosivost tla se smanjuje, transportni putevi
postaju nesigurni i postoji opasnost od klizanja pojedinih
delova etaža
• PE zahvata veće površine plodnog i bogatog zemljišta.
Otkopavanjem u dubinu smanjuje se ili potpuno nestaje
nivo podzemnih voda na širem prostranstvu. Da bi se
smanjili uticaji površinske eksploatacije na prirodne činioce,
neophodna su dodatna ulaganja.
Izbor primene PE i na izbor tehnologije PE
Na stepen povoljnosti primene PE, utiče niz činilaca
• oblik terena, odnosno reljef površine zemlje prema ležištu
• način zaleganja – ugao pada ležišta
• moćnost ležišta
• vrsta i sastav ležišta
• moćnost jalovog pokrivača i njegov odnos prema moćnosti
mineralne sirovine
• hidrogeološki, klimatski i dr. uslovi koji vladaju u ležištu.
Površina terena i njen odnos prema samom ležištu može biti:
horizontalan, blago talasast, brdovit i nagnut
Oblik reljefa površine
zemlje prema ležištu
a.horizontalan
b.blago talasast
c.brdovit
d. nagnut
Tipovi otkopa u zavisnosti od reljefa
• Dubinski tip otkopa – primenjuje se na ravničarskom terenu, pri čemu se
etaže formiraju na nižem nivou od nivoa terena. U takvim otkopima imamo
nepovoljne uslove rada: iskopina se izvozi na površinu po usponu, javljaju
se teškoće na održavaju transportnih puteva i stabilnosti kosina, problemi sa
odvodnjavanjem i dr. Ovaj vid otkopa ima srazmerno veliku raskrivku koja
utiče na povećanje troškova eksploatacije mineralne sirovine
• Brdski ili visinski tip – primenjuje se kada se ležište nalazi u brdovitim
predelima, iznad najnižih delova terena. Sve etaže formiraju se usecanjem u
kosinu brda (terena). Prvo počinje otvaranje najviše etaže, a posle njenog
napredovanja, otvara se sledeća, niža
• Dubinsko-visinski otkop – primenjuje se u slučajevima kada se jedan deo
ležišta nalazi ispod nivoa terena, otkopavanje se vrši dubinski, a preostali
deo ležišta (iznad nivoa terena) visinski. Ovakav način otkopavanja ima
prednosti dubinskog, odnosno visinskog otkopa
Ležišta - prema uglu pada,
Prema uglu pada, ležišta možemo podeliti na:
• horizontalna i blago nagnuta ležišta, sa padom 0o–8o–10o,
• nagnuta ležišta, sa padom od 10o do 25o, najviše do 30o i
• strma ležišta, sa padom preko 30o
Osnovni oblici ležišta prema različitim uslovima zaleganja
a, b. horizontalna do blago nagnuta, c. nagnuta ležišta, d. strma ležišta
OBJEKTI POVRŠINSKE EKSPLOATACIJE
Sistemu PE pripadaju sledeći objekti
• površinski kop
• transportni sistem
• odlagalište
• montažni plac
• separacija ili pogon za obogaćivanje
Površinski kop je rudarski objekat u kojem se vrši
eksploatacija mineralnih sirovina putem prethodnog otkrivanja
i premeštanja jalovinskog pokrivača na određeno mesto.
Površina kopa zavisi od veličine ležišta – odnosno utvrđenih
rezervi, i ona obično iznosi od 0,5x103 do 3x103 hektara
Pokrivač kojim je pokriveno ležište sastoji se iz stena
različite čvrstoće i tvrdoće naziva se otkrivka ili jalovina
• Stalni useci čiji je vek trajanja dugoročan, izrađuju na završnoj strani
površinskog kopa
• Privremeni useci traju od dve do pet godina, predviđaju se na radnoj strani
površinskog kopa i izrađuju se sukcesivno sa napredovanjem radnog fronta
najčešće se koriste kad je u pitanju kamionski transport i to za otvaranje
gornjih ili teško pristupačnih delova površinskog kopa
Pojedinačni i grupni useci• Pojedinačni useci predstavljaju useke pomoću kojih se prilazi do jedne
etažne nivelete
• Grupnim usecima se obezbeđuje prilaz do većeg broja etažnih niveleta
Blago nagnuti i kosi useci• Blago nagnuti useci imaju nagib trase od 3 do 5°, primena za šinski transport
• Kosi useci nagib 10 do 15° pa i više, primenjuju za transport sa trakama
Usek sa prostom i složenom trasom• Usek sa prostom trasom je usek čiji se pravac ne menja po celoj dužini
• Usek sa složenom trasom sastoji od nekoliko deonica različitih pravaca
Spiralna trasa useka menja svoj pravac krivolinijski
Elementi i parametri useka• Osnovni parametri kosog useka su : ugao nagiba bočnih kosina; širina
dna; uzdužni nagib; zapremina i njegova propusna moć
• Ugao nagiba bočnih kosina zavisi od stepena stabilnosti naslaga. Kroz
slabo vezane i meke povlatne naslage ugao ovog nagiba ne sme biti veći od
ugla prirodnog nagiba, a za tvrde sredine – u granicama od 55 do 65°
• Širina dna useka određuje se prema uslovima primenjene mehanizacije za
otkopavanje i uslovima predviđenog vida transporta. Za rad bagera pri
usecanju trase useka potrebno je obezbediti sigurnosno rastojanje između
obrtne kabine bagera i kosine useka, a koje iznosi 1,0–1,5 m
• Uzdužni nagib useka predstavlja visinsku razliku između vrha i dna useka.
Ima uticaj na ekonomičnost površinskog kopa. Pri većem uzdužnom nagibu
useka smanjuje se zapremina otkopane mase i obim radova pri usecanju,
skraćuje se dužina useka, a time i dužina transporta. Prema tome, smanjuju
se troškovi izrade i korišćenja useka.
Maksimalno dozvoljeni uspon useka otvaranja, u zavisnosti od vrste
transportnih sredstava, iznosi: za elektro-lokomotivski 40‰, kamionski 9% i
transport trakama 18%.
Otvaranje PK podzemnim prostorijama
• Zasniva se na izradi podzemnih prostorija kao što su: potkopi, tuneli, okna i kose prostorije
• Kada je teren vrlo složen i kada ne dozvoljava izradu useka, otvaranje površinskog kopa vrši se potkopom ili tunelom. Pad potkopa, odnosno tunela, iznosi 3–5‰ u pravcu izvoza na površinu punih vagoneta ili kamiona
• U praksi se podzemnim prostorijama najčešće otvaraju površinski kopovi brdskog tipa, kao i duboke etaže dubinskog površinskog kopa
Otvaranje
površinskog kopa potkopom
1- potkop, 2- sipka
• Ako ležište otvaramo oknom, ono se isto tako izrađuje u neposrednoj
blizini granice površinskog kopa, bilo u krovini ili u podini ležišta. Od okna
se izrađuju horizontalne prostorije – hodnici, do pojedinih etaža
površinskog kopa. Zatim se hodnici povezuju sa etažama putem sipki
TEHNOLOGIJA OTKOPAVANJA
Nakon pripremanja i otvaranja ležišta ili dela ležišta, počinje period
redovne eksploatacije koji obuhvata
• otkrivanje i
• dobijanje mineralne sirovine
To je glavna etapa površinske eksploatacije mineralnih sirovina, a čini je
niz radnih procesa:
razaranje otkrivke i mineralne sirovine
utovar otkrivke i mineralne sirovine
transport utovarenih masa i
odlaganje jalovine i istovar mineralne sirovine
• Određeni redosled i način izvođenja: otkrivanje, dobijanje i odlaganje
masa koji obezbeđuju planiranu, ekonomičnu i bezbednu eksploataciju
mineralne sirovine čini sistem površinske eksploatacije
Razaranje otkrivke i mineralne sirovine
može se podeliti u dve grupe na osnovu fizičko-mehaničkih osobina
radne sredine:
– dobijanje sa upotrebom eksploziva i
– bez upotrebe eksploziva – primenom mehanizacije
• Dobijanje otkrivke i mineralne sirovine primenom miniranja, zasniva se
na razornoj moći eksploziva. Energija eksploziva koristi se za razaranje
čvrstih i veoma čvrstih stena. Miniranje znatno poskupljuje rad. Kad se
primenjuje miniranje, rad na površinskom kopu ograničen je na korišćenje
određene vrste mehanizacije za utovar i transport
• Mehanizacija za otkopavanje bazira se na mašinama koje imaju posebne
elemente koji razaraju stensku masu i vrše izdvajanje iz mekšeg
stenskog masiva, tj otkopavaju stenski masiv po kosini etaže. Osnovna
mehanizacija za otkopavanje i utovar jesu bageri, posebno konstruisani
mašinski strojevi za otkopavanje stenskih masa i za utovar u odgovarajuća
transportna sredstva
Utovar otkrivke i mineralne sirovine
vrši se izdvajanjem stenskog materijala bilo direktno iz masiva - rezanje,
ili nakon miniranja, i njegovo premeštanje u transportna sredstva
Premi vrsti rada utovarnu mehanizaciju delimo u dve grupe:
1. mašine sa cikličnim delovanjem i
2. mašine sa kontinualnim delovanjem
• Kod mašina sa cikličnim delovanjem radno postrojenje za utovar sastoji
se od jednog elementa – kašike. Kašikom se vrši otkopavanje, utovar i
istovar otkopanog materijala u transportno sredstvo ili na određeno
mesto. U tu grupu mašina spadaju: bager kašikar; bager sa obrnutom
kašikom; bager dreglajn; bager sa grabilicom; skreper sa užetom;
buldozer; utovarivač
• Mašine sa kontinualnim delovanjem imaju radno postrojenje
sastavljeno od nekoliko elemenata (vedra) koji se kreću po zatvorenoj
putanji. U ovu grupu mašina spadaju: bageri vedričari i rotorni bageri
Osnovne mašine za kopanje i utovar
a. bager kašikar
b. bager sa
obrnutom kašikom
c. bager vedričar
d. bager dreglajn
e. bager grajfer
f. rotorni bager
Transport otkrivke i mineralne sirovine
• na površinskim kopovima može se obavljati na razne načine
• od ukupnih troškova za 1 m3 ili 1 t mineralne sirovine, na transport
otpada od 35 do 40% pa i više
Transport masa na površinskom kopu može se podeliti na
- unutrašnji i
- spoljni
Unutrašnji transport se prema pravcu prevoza masa deli na dva
osnovna načina
- centralni i razdvojeni
Šematski prikaz
transporta masa
a. centralni
b. razdvojeni
unutrašnji transport
Ciklični i kontinualni transport
U zavisnosti od kontinuiteta procesa transporta razlikujemo
• Ciklični transport sastoji se iz niza razdvojenih radnih operacija. U
tom načinu transporta koriste se : šinski (lokomotivski) transport;
kamionski; transport skreperima; transport skipovima, žičarama i dr.
• Kontinualni transport karakteriše to što se za vreme rada otkopani
materijal prevozi neprekidno od mesta utovara do mesta istovara.
Koriste se transportna sredstva sa gumenim trakama
• Pored napred navedenih vidova transporta, u posebnu grupu spadaju
specijalne vrste transporta, kao što su: hidraulični transport;
transport pomoću odlagajućih mostova i dr
Na površinskim kopovima najveću primenu imaju tri vrste
transporta: šinski, kamionski i transport gumenim trakama
Odlaganje jalovine
• Predstavlja završni radni proces pri otkopavanju otkrivke. Proces se
sastoji u premeštanju otkopane jalovine i njenom smeštaju na određenu
slobodnu površinu. Sam radni proces ima za cilj da se formiraju i izgrade
određeni nasipi – odlagališta.
• Zavisno od mesta na kome se vrši odlaganje jalovine, razlikuje se
spoljno i unutrašnje odlagalište.
• Spoljno odlagalište formira se van granica površinskog kopa. U fazi
investicione izgradnje i u početnoj fazi eksploatacije koristi se za sve vrste
površinskih kopova. Može se koristiti sve dok se ne stvori dovoljan
otkopni unutrašnji prostor
• Unutrašnje odlagalište se formira unutar granica površinskog kopa i
razvija se u otkopanom prostoru paralalelno sa napredovanjem radnog
fronta na otkrivci i dobijanju mineralne sirovine. Ova vrsta odlagališta se
primenjuje uglavnom pri otkopavanju slojevitih ležišta, odnosno za
horizontalna i blago nagnuta ležišta
Troškovi odlaganja jalovine za unutrašnja odlagališta niži su od
troškova za spoljna odlagališta
Troškovi odlaganja opterećuju cenu koštanja 1 t mineralne sirovine
od 15 do 30% ukupnih troškova
RADOVI NA BUŠENJU I MINIRANJU
• Razaranje čvrstih stena vrši se miniranjem. U tu svrhu u stenskom
masivu izrađuju se cilindrične šupljine u koje je smešten eksploziv i
sredstvo za iniciranje - minske bušotine
• Svaka minska bušotina ima svoje elemente: dužinu, prečnik i položaj u
prostoru
Prema dužini, minske bušotine se dele na
- kratke bušotine – do 5 m dužine i
- duge bušotine – preko 5 m dužine
Prema prečniku, delimo ih na
- bušotine malog prečnika – do 75 mm i
- bušotine velikog prečnika – preko 75 mm
Prema svom položaju u stenskom masivu, minske bušotine mogu biti
- horizontalne
- vertikalne i
- kose
Izrada minskih bušotina
Minske bušotine se mogu različito izrađivati. Razlikuju se dva
osnovna načina: mehanički i fizičko-mehanički postupak
• Mehanički postupak – zasniva se na razaranju masiva koji
nastaje usled mehaničkog nanošenja opterećenja na čelo