Горная энциклопедия - карьер

Открытые горн. работы известны с эпохи палеолита. Первые крупные К. появились в связи со стр-вом в Др. Египте пирамид; позднее в античном мире в К. в больших масштабах добывался мрамор. Расширение области применения открытого способа разработки при помощи К. сдерживалось вплоть до нач. 20 в. отсутствием производит. машин для выемки и перемещения больших объёмов вскрышных пород. В нач. 80-х гг. в мире посредством К. добывается 95% строительных г. п., ок. 70% руд, 90% бурых и 20% каменных углей. Масштабы добычи в К. достигают десятков млн. т в год (табл.).

Ведение открытых горн. работ на больших глубинах отличается рядом особенностей (см. Глубокий карьер). Большая специфика характерна и для К., действующих на больших высотах в горах (см. Высокогорный карьер). К. представляет собой систему уступов (обычно верхние породные или вскрышные, нижние добычные, редко породные), подвигание к-рых обеспечивает выемку горн. массы в контурах карьерного поля (рис. 1).

Рис. 1. Схема карьера, разрабатывающего мощное рудное месторождение с косогорным рельефом местности: 1 плужное отвалообразование вскрышных пород при железнодорожном электрифицированном транспорте; 2 зона вскрышных работ с буровзрывным рыхлениеммассива и погрузкой взорванной горной массы одноковшовыми экскаваторами в железнодорожный транспорт; 3 главная электроподстанция для энергоснабжения внутрикарьерных потребителей и обогатительной фабрики; 4 обогатительная фабрика по переработке руды и извлечению полезных компонентов в концентраты; 5 зона добычных работ с буровзрывным комплексом подготовки руды к выемке, с погрузкой механическими лопатами в думпкары и автосамосвалы для транспортирования на обогатительную фабрику.

Трансп. связи в К. обеспечиваются постоянными или скользящими съездами, а с поверхностью траншеями. В процессе эксплуатации происходит перемещение рабочих уступов, вследствие чего увеличивается выработанное пространство. Посредством вскрышных работ покрывающие породы перемещаются в отвалы, иногда размещаемые в выработанном пространстве, добычные работы обеспечивают выемку и перемещение п. и. на пром. площадку для первичной переработки или для отгрузки потребителю. Так формируются осн. грузопотоки в К., во многом определяющие его облик и технол. особенности.

При глуб. К. до 100 м с крепкими вмещающими породами в себестоимости 1 м3 вскрыши до 25-30% занимают буровзрывные работы, 12-16%-экскавация, 35-40%-транспорт и 10-15% отвалообразование; с увеличением глубины К. доля расходов на транспорт увеличивается до 60-70%. Совр. К. высокомеханизир. предприятия, оснащённые производит. машинами и механизмами для дробления, выемки, транспортирования и складирования г. п. Применительно к крупным К. определяющим является мощное горн. и трансп. оборудование. Для бурения взрывных скважин применяют тяжёлые буровые станки (шарошечные с удалением буровой мелочи сжатым воздухом) массой до 100-130 т, развивающие усилие на долото 60-70 тс (диаметр скважин до 300-450 мм), лёгкие буровые станки. Осн. тип ВВ гранулир. аммиачно-селитренные гранулиты (бестротиловые простейшего состава), граммониты (смесь селитры с тротилом) и водонаполненные (в обводнённых скважинах). Механич. рыхление осуществляется рыхлителями, мощность к-рых достигла 735 кВт, а масса 130 т. Электрич. экскаваторы с канатным приводом и ковшом вместимостью 15-30 м3 при длине стрелы до 26 м осн. выемочно-погрузочное оборудование на добыче угля и руды. Одновременно широко распространяются гидравлич. прямые мехлопаты с ковшами вместимостью 10-38 м3. Совершенствуются одноковшовые погрузчики разл. моделей с ковшами вместимостью 4-20 м3, массой от 25 до 180 т и приводом мощностью от 184 до 1040 кВт; осн. часть моделей с шарнирно-сочленёнными рамами, поворачивающимися на 35-45В°. На вскрышных работах внедряются всё более мощные мехлопаты и драглайны (применяется вскрышная мехлопата массой 12 тыс. т с ковшом вместимостью 135 м3 при мощности привода 22 тыс. кВт и драглайн массой 12 тыс. т с ковшом вместимостью 168 м3 при длине стрелы 92 м). Поточная технология на К. достигается применением роторных экскаваторов (при диам. ротора 22 м и ковшах вместимостью 6,6 м3 суточная производительность машины до 240 тыс. м3). На К. средней и малой мощности высокую эффективность показывают т.н. компактные роторные экскаваторы с уменьшенными рабочими параметрами. На К. с крепкими породами наибольший объём перевозок осуществляется тяжёлыми автосамосвалами. Автосамосвалы грузоподъёмностью 100-155 т являются распространённым средством транспорта благодаря манёвренности, возможности преодолевать крутые уклоны. В эксплуатации находится нек-рое число 200-тонных самосвалов и самый большой грузоподъёмностью 318 т. Для транспортирования горн. массы из К. применяются ж.-д. тяговые агрегаты сцепной массой 360 т, думпкары грузоподъёмностью до 180 т. Создан отвалообразователь для применения по трансп.-отвальной системе разработки производительностью 12,5 тыс. м3/ч с длиной стрелы 220 м. Высокую производительность и благоприятные условия рекультивации обеспечивает комплекс оборудования, включающий ленточные конвейеры и перегружатели. На К. средней производств. мощности применяются самоходные карьерные дробилки на гусеничном, колёсном и шагающе-рельсовом ходу с массой до 600 т и часовой производительностью 5 тыс. т. Использование в К. дробильных агрегатов позволяет перейти к более широкому использованию конвейерных систем транспортирования.

Электроснабжение К. осуществляется по воздушным линиям через карьерные подстанции напряжением 6-10 тыс. В. Для питания вспомогат. техники и освещения К. в рабочей зоне используются передвижные трансформаторные киоски. На К., особенно глубоких, при больших притоках подземных вод применяется осушит. система с помощью скважин, пробуренных с поверхности вокруг К. или из подземных горн. выработок (см. Дренаж). Помимо осушения на К. производится ограждение от поверхностных и просачивающихся в К. вод.

Созданы автоматизир. системы перспективного, текущего и оперативного планирования горн. работ в К. по всем технол. процессам, включая рекультивацию земель, нарушенных открытыми горн. работами. Для определения конечных границ и производительности К. применяют ЭВМ. В компьютерную систему закладываются данные условий залегания, информация о мощности вскрышных пород, др. геол. факторы, экономич. показатели (плановая производительность К., капитальные вложения, стоимостные данные), требования по охране окружающей среды.

В связи с большим масштабом горн. работ и глубиной К. изменяют циркуляцию масс воздуха (холодный воздух "стекает" в К.), создают особый микроклимат (см. Проветривание карьеров).