Külszíni fejtés: a fúrástól és robbantástól a vízszabályozásig és a bányarehabilitációig

A külszíni fejtés távolról egyszerűnek tűnik: kifúrják a kőzetet, összetörik, berakodják, és elszállítják.

A gyakorlatban egy biztonságos és produktív külszíni fejtés számos összekapcsolt rendszertől függ. A padkageometria befolyásolja a fúrást. A fúrás minősége befolyásolja a robbantást. A robbantás befolyásolja a rakodást, a szállítást, a zúzást, a rézsű stabilitását, a port, a vízelvezetést és végül a rekultiváció költségeit.

A teljes munkafolyamat megértése hasznosabb, mint egyetlen gép önmagában történő vizsgálata.

1. A külszíni fejtésű bányák két alaptípusa

A „zárt kontúr” a külszíni fejtés határa által a terepfelszínen kialakított vízszintes zárt vonal.

A terepviszonyok és a lelőhelynek ehhez a kontúrhoz viszonyított helyzete alapján a külszíni bányákat általában két típusra osztják:

Hegyoldali külszíni bányáka felszín zárt kontúrja felett helyezkednek el. A munkagödör lejtő mentén fejlődik ki, és a gravitáció segítheti a vízelvezetési műveleteket.

Depressziós külszíni bányáka felszíni zárt kontúr alá nyúlnak. Ezek a gödrök gyakran összetettebb vízszabályozást, szállítási úttervezést és rézsűgazdálkodást igényelnek, ahogy a feltárás mélyül.

Ez a megkülönböztetés befolyásolja a bánya elrendezését, a bekötőutakat, a vízelvezető rendszert és a végső rézsű kialakítását.

2. A pad három alapvető eleme

A külszíni bányát vízszintes munkaszintekben, úgynevezett padákban építik.

Pad:Egy vízszintes réteg, amelyre az érc és a kőzettömeg fel van osztva. A munkaszintek közötti függőleges távolság a padkamagasság.

Pad arca:A padnak a kibányászott területre néző ferde felülete. Az ezen felület és a vízszintes sík közötti szög a padfelület szöge.

Platform vagy padka:A pad lábujja és a fejtető közötti vízszintes terület. Szélessége megegyezik a platform szélességével.

A különböző platformok különböző célokat szolgálnak:

• A munkaplatform fúrást, robbantást, rakodást és szállítást tesz lehetővé.

• Egy biztonsági vagy fogópad segít feltartóztatni a leomló sziklákat.

• A tisztítópadka helyet biztosít a laza anyagok eltávolításához.

• A munkaszélességnek elegendőnek kell lennie mind a berendezés mozgatásához, mind a biztonságos leválasztáshoz.

A padok kialakítása nemcsak termelési kérdés, hanem a lejtő stabilitásával és a hozzáférés-vezérléssel kapcsolatos kérdés is.

3. A fő külszíni termelési sorrend

Az alapvető gyártási munkafolyamat általában a következőket tartalmazza:

1. Fúrás

2. Robbantás vagy kőtörés

3. Rakodás és szállítás

4. Hulladékkő eltávolítása

Minden egyes szakasz hatással van a következőre. A rossz fúrás rossz robbantást eredményezhet. A rossz aprítás túlterhelheti a kotrógépeket és zúzókat. A szállítóút gyenge kialakítása csökkentheti az egyébként alkalmas rakodóberendezések teljesítményét.

Fúrás

A fúrás a külszíni fejtésű termelés első jelentős művelete. Általában a teljes termelési költség 10-15%-át teszi ki.

Három eszközkategória használatos széles körben.

DTH fúróberendezésekRugalmas fúrási szögeket, jó mobilitást, valamint viszonylag alacsony berendezéstömeget és beruházási költséget kínálnak. Hasznosak kis és közepes méretű bányákban, különösen közepesen kemény kőzetekben. A ferde fúrás segíthet az ércminőség szabályozásában, csökkentheti a lábujjképződést és korlátozhatja a túlméretezett blokkokat.

Forgó robbantófúrókmagas termelékenységet és magas szintű gépesítést biztosítanak. Széles körben használják nagy külszíni bányákban, és széles keménységi tartományban képesek formációk fúrására.

Jumbo vagy lánctalpas kőzetfúró berendezésekegy vagy több, gémre vagy keretre szerelt automatikus előtolással rendelkező kőzetfúrót használjon. Mobilitásuk és mechanikus működésük alkalmassá teszi őket speciális vagy változó fúrási munkákhoz.

DTH fúráshoz a kalapácsot, a fúrófejet, a rudat, a kompresszort, az öblítőrendszert és a kőzetképződményt egyetlen rendszerként kell összehangolni. A furat átmérője, mélysége, dőlése és pontossága mind befolyásolja a végső robbantás vagy kőzetfelhasítás eredményét.

Robbantás és irányított kőzettörés

A robbantás célja, hogy kezelhető töredékméretet hozzon létre a kotrógépek, dömperek és elsődleges zúzók számára. Számos külszíni fejtési műveletnél a robbantás a teljes termelési költség körülbelül 15-20%-át teszi ki.

Gyakori módszerek a következők:

Sekélylyukú robbantás:Általában kisebb, gyakran 30-75 mm átmérőjű furatokat használ, a furatmélység általában 5 m alatt van. Kisebb kőbányákban, alagutakban, útvágásokban, másodlagos bontásban és speciális földmunkákban használják.

Mélylyukú pados homokfúvás:Mélyebb furatokat használ, amelyeket DTH vagy forgóberendezéssel fúrnak. Függőleges és ferde furatok is használhatók a pad kialakításától és a fragmentációs követelményektől függően.

Kamrás homokfúvás:Nagyobb mennyiségű robbanóanyagot helyez el egy kamrában vagy földalatti nyílásban. Általában meghatározott építményekre vagy nagy volumenű kőbányákra korlátozódik.

Többsoros milliszekundumos robbantás:Nagyobb termelési volumen esetén használják. A szabályozott időzítés javíthatja a fragmentációt és hatékonyabban kezelheti a rezgést, mint az egyidejű indítás.

A végső rézsűk közelében a mérnökök szabályozott robbantási módszereket alkalmazhatnak, mint például ezredmásodperces késleltetés, előhasítás, sima robbantás és puffer robbantás. A cél a megmaradt kőzettömeg védelme, nem pedig egyszerűen a törések maximalizálása.

Épületek, vasutak, autópályák, távvezetékek vagy más érzékeny eszközök közelében lévő helyszínek esetében a nem robbantásos módszer megfelelőbb lehet. A Gaea Rock O2 Gas Energy Rock Splitting System folyékony oxigént és egy éghető abszorbenst használ egy repesztőcsőben. Ez egy szabályozott fázisváltási folyamat, nem pedig hagyományos robbanórendszer.

Az O2-rendszer ott jöhet szóba, ahol fontos az alacsonyabb lökéshullám-intenzitás, a csökkentett rezgés, a könnyebb szállítási osztályozás és a szabályozott kőzetfelhasadás. A tényleges fúrási, támasztó-, töltési, gyújtási, kizárási és vészhelyzeti eljárásokat képzett személyzetnek kell megterveznie és felügyelnie.

4. Berakodás és szállítás

A rakodás a külszíni fejtés termelési ciklusának központi eleme. A kotrógépek ércet vagy robbantott kőzetet távolítanak el, és szállítóberendezésekbe rakják, vagy kijelölt helyre szállítják.

A szokásos rakodóeszközök a következők:

• Hidraulikus kotrógépek

• Kábellapát

• Hidraulikus lapát

• Kerekes rakodók

A rakodást és a szállítást nem lehet külön-külön optimalizálni. Egy nagyobb kotrógépnek kevés értéke van, ha a teherautók sorban állnak a fronton, vagy a szállítási utak rosszul vannak karbantartva.

A közlekedési infrastruktúra jelentős részét teheti ki a bányászati ​​beruházásoknak, és a szállítás egyes műveletekben a teljes ércköltség és munkaerő több mint felét is kiteheti.

A gyakori közlekedési rendszerek a következők:

• Teherautó-szállítás

• Vasúti áruszállítás

• Szállítószalag-rendszerek

• Ferde konténeres emelés

• Kombinált szállítási rendszerek

A teherautós szállítás továbbra is a leggyakoribb, mivel rugalmas, de a nagyobb bányák egyre inkább integrálják a folyamatos szállítószalagokat, a diszpécserszoftvereket és az automatizált berendezéseket.

5. Hulladékkő-elhelyezés

A meddőkövet és a learatott fedőréteget kijelölt lerakóhelyekre kell szállítani.

A meddőhányó kezelése közúti, vasúti vagy szállítószalagos szállítással történhet. A hulladéklerakó területek kialakíthatók egyállásos, többállásos, fedett vagy a lábujjnál megtámasztott többállásos hulladéklerakóként.

A hulladéklerakót kapacitás, vízelvezetés, rézsűstabilitás, forgalomelválasztás és hosszú távú rehabilitáció figyelembevételével kell megtervezni. A rosszul kezelt hulladékelhelyezés instabilitást, lefolyást, port és jövőbeni rekultivációs problémákat okozhat.

6. Vízvédelem és vízelvezetés

A vízszabályozás a külszíni fejtésű mérnöki rendszerek egyik legfontosabbja.

A gyakori vízelvezetési módszerek a következők:

• Gravitációs vízelvezetés hegyoldali bányákhoz

• Alsó gyűjtés sekély gödrökhöz, korlátozott beáramlással

• Többlépcsős felfogó vízelvezetés mélyebb, nagyobb vízhozamú gödrökhöz

• Földalatti galériák és vízelvezető alagutak a nagyon nagy beáramláshoz

A terepviszonyoktól és a geológiától függően több rendszer is kombinálható.

A vízszigetelés rendszeres ellenőrzést is igényel. A vízelvezető csatornákat, védőgátakat, szivattyúkat, fóliákat és egyéb védőszerkezeteket az esős évszak előtt és szélsőséges időjárás után ellenőrizni kell.

7. Bányászat utáni problémák

A kezeletlen külszíni fejtési helyszínek komoly veszélyeket rejthetnek magukban:

• Víz felhalmozódása a gödörben

• Magas és instabil lejtők

• Földcsuszamlások

• Nyomáshatások a közeli földalatti munkálatokra

• Zagytározó-gát meghibásodása

• Az alsóbb folyású közösségeket érintő iszapfolyások

• Hosszú távú ökológiai károk a zagykibocsátásból

Ezekkel a kockázatokkal már a bányatervezés során foglalkozni kell, nem csak a termelés befejezése után.

8. Bányarehabilitáció

A modern bányarehabilitáció általában négy területre összpontosít.

Lejtőkezelés:Távolítsa el az instabil kőzetet, csökkentse a túlzott lejtésszöget, alakítson ki stabil padkákat, és ültesse be újra növényzettel a kezelt területeket.

Zagykezelés:Megfelelő meddőhányót kell használni földalatti feltöltésként, ahol az műszakilag és jogilag indokolt. Értékes ásványi anyagok kinyerése újrafeldolgozással, és biztonságos építőanyag-felhasználási lehetőségek feltárása.

Talajkezelés:A sérült talaj cseréje vagy javítása, a szennyező anyagok migrációját korlátozó akadályok létrehozása, és a termékenységet helyreállító módosítások elvégzése.

Vegetáció-helyreállítás:Válasszon olyan növényeket, amelyek alkalmazkodtak a helyi éghajlathoz, a gyenge talajokhoz és szükség esetén a nehézfémeknek való kitettséghez. A közvetlen növénytakarás egyszerű és gazdaságos; a termőföld elhelyezése gyakran javítja a megtelepedést és a regenerálódási sebességet.

A leghatékonyabb külszíni fejtésű bánya nem egyszerűen az, amelyik a legtöbb követ mozgatja. Az is, amelyik a kezdetektől fogva koordinálja a fúrást, a kőzettörést, a rakodást, a szállítást, a vízelvezetést, a rézsűszabályozást és a rekultivációt.