ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับการทำเหมืองเปิด
ฉัน ภาพรวม
1. ทรัพยากรแร่ธาตุ
หมายถึง การรวมตัวของแร่ธาตุหรือธาตุที่มีประโยชน์ซึ่งเกิดขึ้นจากกระบวนการแปรสภาพทางธรณีวิทยา ซึ่งเกิดขึ้นตามธรรมชาติในเปลือกโลกหรือบนพื้นผิวโลก ฝังอยู่ใต้ดินหรือโผล่ขึ้นมาบนพื้นผิวโลก อยู่ในรูปของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ และมีมูลค่าการพัฒนาและการใช้ประโยชน์ ทรัพยากรแร่ธาตุเป็นทรัพยากรที่ไม่สามารถทดแทนได้และมีปริมาณสำรองจำกัด มีแร่ธาตุที่รู้จักอยู่ 168 ชนิดในโลก โดยมากกว่า 80 ชนิดมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยจำแนกตามลักษณะและคุณสมบัติ
การใช้งานโดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นสี่ประเภท ได้แก่ แร่ธาตุพลังงาน 11 ชนิด แร่ธาตุโลหะ 59 ชนิด แร่ธาตุที่ไม่ใช่โลหะ 92 ชนิด แร่ธาตุน้ำและก๊าซ 6 ชนิด แร่ธาตุโลหะโดยทั่วไปมีอยู่ในรูปของแข็งในธรรมชาติ จากมุมมองของการทำเหมือง แหล่งแร่โลหะจะถูกขุดโดยไม่คำนึงถึงประเภทของโลหะ ทองคำ เงิน ทองแดง เหล็ก นิกเกิล ฯลฯ ได้รับการปฏิบัติเหมือนกัน โดยพิจารณาเฉพาะสถานะการเกิดขึ้นของเนื้อแร่เท่านั้น จึงจะเลือกกระบวนการทำเหมืองที่แตกต่างกัน
2. การทำเหมืองแร่
ในสังคมยุคใหม่ อุตสาหกรรมการทำเหมืองแร่ได้ก้าวหน้าไปมากและได้รับการปรับปรุงและแบ่งย่อยออกไป โดยทั่วไปหมายถึงการสำรวจ การขุด การแยกแร่ การกลั่น และธุรกิจอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับแร่ธาตุ การก่อสร้างเหมืองแร่ยุคใหม่ต้องอาศัยการทำงานอย่างหนักของผู้เชี่ยวชาญในด้านธรณีวิทยาเหมืองแร่ การสำรวจ วิศวกรรมโยธา การทำเหมืองแร่ การแปรรูปแร่ ความปลอดภัย การปกป้องสิ่งแวดล้อม ไฟฟ้าเครื่องกล ระบบปรับอากาศ การจ่ายน้ำและการระบายน้ำ ระบบอัตโนมัติ เคมีภัณฑ์ เป็นต้น
3. ลักษณะเฉพาะของอุตสาหกรรมเหมืองแร่และการทำประโยชน์
ประการแรก วัตถุแรงงานคือแหล่งแร่ทางธรณีวิทยาที่ค้นพบโดยการสำรวจทางธรณีวิทยาและเกิดขึ้นตามธรรมชาติ และวัตถุการขุดและการแปรรูปไม่สามารถเลือกได้อย่างอิสระ
ประการที่สอง วัตถุการขุด เครื่องมือการขุด และบุคลากรด้านการผลิต จะถูกโอนย้ายอย่างต่อเนื่องไปกับการขุด ไม่มีสถานที่ที่แน่นอน และสภาพอุตสาหกรรมก็เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ซึ่งแตกต่างจากอุตสาหกรรมการแปรรูปโดยทั่วไป
ประการที่สาม สภาพธรณีวิทยาในการขุดและวัตถุดิบแร่มีความซับซ้อนมาก ทำให้ยากต่อการกำหนดมาตรฐานโครงการขุด
ในเวลาเดียวกัน: ⒈ สภาวะการเกิดขึ้นของแหล่งแร่ไม่เสถียร ⒉ เกรด องค์ประกอบ และองค์ประกอบของแร่แตกต่างกันอย่างมาก ⒊ โครงสร้างทางธรณีวิทยามีความซับซ้อน ⒋ คุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของแร่และหินโดยรอบแตกต่างกันอย่างมาก ⒌ ปริมาณน้ำในแหล่งแร่มีความซับซ้อน ดังนั้น การขุดและการแยกแร่ของเหมืองจึงไม่สามารถทำซ้ำได้อย่างสมบูรณ์
2. การทำเหมืองแบบเปิดหน้าดิน
1. แนวคิดพื้นฐานของการทำเหมืองแบบเปิด
ข้อกำหนดเบื้องต้นที่จำเป็นสำหรับการทำเหมืองแบบเปิดหน้าดินคือการมีแหล่งแร่ที่เหมาะสม การประเมินว่าแหล่งแร่นั้นเหมาะสมสำหรับการทำเหมืองแบบเปิดหน้าดินหรือไม่นั้นทำได้ดีที่สุดในระยะเริ่มต้นของการสำรวจทางธรณีวิทยา จากนั้นจึงเสนอรายงานทางธรณีวิทยา (รวมถึงข้อมูลทางธรณีวิทยาด้านไฮดรอลิกและสิ่งแวดล้อม) ที่ตรงตามข้อกำหนดของการออกแบบเหมืองแบบเปิดหน้าดินหลังจากการสำรวจเพิ่มเติม หลังจากได้รับการอนุมัติ แผนกออกแบบสามารถดำเนินการออกแบบได้ เนื่องจากสภาพการเกิดขึ้นของตัวแร่ที่โผล่ขึ้นมาบนพื้นผิวและการฝังตื้น งานทั้งหมดในการขุดหินจากทั้งหมดตามกระบวนการบางอย่างจึงเรียกรวมกันว่าวิศวกรรมการทำเหมืองแบบเปิดหน้าดิน
แก่นแท้ของการทำเหมืองแบบเปิดโล่งคือการนำดินชั้นบนและหินโดยรอบที่ปกคลุมส่วนบนของแร่ออกไปในพื้นที่เปิดโล่งภายในระยะหนึ่ง แล้วจึงขุดแร่ ดังนั้นในการขุดแร่ จำเป็นต้องขุดหินเสียด้วย
แร่ที่จัดอยู่ในประเภทเหมืองเปิดเรียกว่าเหมืองเปิด สถานที่ที่ดำเนินการวิศวกรรมเหมืองเปิดโดยใช้เครื่องมือขุดเรียกว่าเหมืองเปิด เหมืองเปิด: ผลรวมของหลุมขุด บันได และร่องเปิดที่เกิดขึ้นระหว่างการทำเหมืองเปิด
2. ขั้นตอนทั่วไปสำหรับการก่อสร้างและการผลิตเหมืองเปิด:
(1) การเตรียมพื้นที่ นำสายจราจรและสายส่งไฟฟ้าเข้ามาในเขตพื้นที่เหมืองแร่ และรื้อถอนหรือย้ายสิ่งกีดขวางจากธรรมชาติและฝีมือมนุษย์ที่อยู่ในพื้นที่เหมืองแร่ เช่น ต้นไม้ หนองบึง หมู่บ้าน โรงงาน ถนน คลอง สุสาน ฯลฯ
(2) การแยกน้ำและการระบายน้ำในพื้นที่เหมือง ตัดกระแสน้ำที่ไหลผ่านพื้นที่เหมืองหรือเปลี่ยนทางน้ำ ระบายน้ำ และทำให้ระดับน้ำต่ำกว่าระดับที่กำหนด
(3) วิศวกรรมโครงสร้างพื้นฐานเหมืองแร่ ได้แก่ การขุดคูน้ำ การสร้างถนนจากพื้นดินไปยังระดับเหมืองแร่ การกำหนดเส้นทางการทำงาน การดำเนินการรื้อถอนโครงสร้างพื้นฐานเพื่อเปิดเผยแร่ที่ขุดได้ การกำหนดเส้นทางการขนส่ง หลุมฝังกลบขยะ สะพาน ฯลฯ การสร้างโรงงานอุตสาหกรรมบนพื้นดินและอาคารโยธาที่จำเป็น
(4) การผลิตรายวัน วิศวกรรมโครงสร้างพื้นฐานของเหมืองแร่สามารถส่งต่อไปยังการผลิตได้หลังจากเปิดสายงานขุดและขุดลอกที่จำเป็นแล้ว และถึงขีดความสามารถในการทำเหมืองในระดับหนึ่ง โดยทั่วไปแล้ว จะต้องใช้เวลาสักระยะหนึ่งจึงจะถึงขีดความสามารถในการผลิตที่ออกแบบไว้ พื้นที่ที่ขุดต้องได้รับการฟื้นฟู
การก่อสร้างและการผลิตเหมืองเปิดเป็นโครงการวิศวกรรมที่ซับซ้อนมาก การซื้อที่ดิน การซื้อ การติดตั้งและการทดสอบอุปกรณ์ การฝึกอบรมบุคลากร การจัดตั้งหน่วยงานจัดการองค์กร และการปรับปรุงที่ดิน ฯลฯ เกี่ยวข้องกับแง่มุมที่หลากหลายและเกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด
3. การพัฒนาเหมืองเปิด
มีการนำเฉพาะการพัฒนาถนนมาใช้เท่านั้น และไม่มีการนำการพัฒนาเพลาแนวนอนและเครื่องยกทางลาดมาใช้
(1) การดำเนินการขุดลอกหน้าดินของเหมืองเปิดบนเนินเขาจะเริ่มจากระดับสูงสุดของพื้นที่ทำเหมืองแล้วค่อย ๆ ลงมาทีละชั้น ในขณะที่แนวร่องขุดพัฒนาจะถูกสร้างขึ้นจากขั้นล่างสุดไปยังขั้นบนสุดของเหมือง เมื่อระดับการทำเหมืองลดลง แนวร่องขุดพัฒนาด้านบนจะค่อย ๆ ถูกทิ้งร้างหรือหายไป และระยะทางในการขนส่งแร่และหินก็จะสั้นลงตามไปด้วย
(2) แนวการพัฒนาถนนของเหมืองเปิดแบบจมจะค่อยๆ ก่อตัวขึ้นตามขั้นบันไดเหมืองที่ทอดยาวลงมา การเปลี่ยนแปลงแนวการพัฒนาถนน ได้แก่ การพัฒนาแนวการพัฒนาถนนแบบคงที่และการพัฒนาแนวการพัฒนาถนนแบบเคลื่อนที่ การพัฒนาแนวการพัฒนาถนนแบบคงที่: แนวการพัฒนาถนนแบบคงที่จะจัดวางที่ผนังด้านข้างสุดท้ายภายในขอบเขตการทำเหมืองและจะไม่เปลี่ยนตำแหน่งตลอดกระบวนการทำเหมืองของพื้นที่การทำเหมือง แนวการพัฒนาถนนแบบคงที่สามารถจัดวางได้ทั้งแบบตรง แบบกลับด้าน และแบบเกลียว การพัฒนาแนวการพัฒนาถนนแบบเกลียว: แนวการพัฒนาถนนแบบคงที่จะจัดวางเป็นเกลียวตลอดสี่ด้านของพื้นที่การทำเหมือง
กระบวนการพัฒนาโครงการพัฒนาแนวหลุมถาวร: รวมถึงกระบวนการขุดขั้นบันได การพัฒนาผนังการทำงาน และการพัฒนาและขุดให้ลึกขึ้นในระดับใหม่ ที่ด้านสุดท้ายของเหมืองเปิด ร่องทางเข้าและทางออกตามตำแหน่ง ทิศทาง และความลาดชันที่กำหนดไว้ ร่องทางเข้าและทางออกที่ลาดเอียงจะถูกขุดจากพื้นผิว (แผ่นแบนด้านบนของขั้นบันได) ไปยังแผ่นแบนด้านล่างของขั้นบันได หลังจากถึงระดับของแผ่นแบนด้านล่างแล้ว ร่องส่วนแนวนอนใหม่จะถูกขุดจากปลายของร่องทางเข้าและทางออกเพื่อสร้างแนวการทำงานเริ่มต้นของขั้นบันไดขุด
กระบวนการพัฒนาโครงการพัฒนาแนวหลุมเคลื่อนที่: ร่องทางเข้าและทางออกและร่องตัดจะถูกขุดในแนวนอนจากแผ่นบนหรือแผ่นล่างใกล้กับโซนสัมผัสระหว่างแร่และหินโดยรอบในพื้นที่การทำเหมือง เมื่อขุดร่องตัดจนถึงความยาวที่กำหนด ร่องตัดจะถูกขุดในขณะที่ด้านข้างของร่องตัดจะขยายออกเพื่อสร้างแนวการทำงานการลอก ในระหว่างกระบวนการทำเหมือง ร่องทางเข้าและทางออกจะเคลื่อนที่ไปพร้อมกับการเคลื่อนตัวของผนังการทำงานด้านหนึ่งจนกระทั่งแนวการทำงานเคลื่อนตัวไปถึงขอบเขตการทำเหมืองขั้นสุดท้าย จากนั้นจึงจะยึดไว้ที่ด้านสุดท้าย
4. เทคโนโลยีการทำเหมืองแบบเปิด
กระบวนการผลิตหลักของเหมืองเปิดประกอบด้วยโครงการสำคัญ 3 โครงการ ได้แก่ การขุดร่อง การขุดลอก และการขุด การเชื่อมโยงการผลิต ได้แก่ การทำเหมือง การขนส่ง และการระบาย (การระบายดิน การระบายแร่) การทำเหมืองเป็นการเชื่อมโยงที่โต้ตอบโดยตรงกับชั้นหิน รวมถึงการขุดเจาะ การระเบิด การขุดและการโหลด การย้ายสายการขนส่ง และกระบวนการอื่นๆ และถือเป็นกระบวนการที่สำคัญที่สุดในการผลิตเหมืองเปิด การขนส่งเป็นการเชื่อมโยงระหว่างการทำเหมืองและการระบาย และเป็นการเชื่อมโยงที่ใช้อุปกรณ์มากที่สุด ใช้พลังงานและกำลังคนมากที่สุดในการผลิตเหมืองเปิด การระบายเป็นข้อกำหนดที่ขาดไม่ได้สำหรับการระบายวัสดุที่ผลิตในเหมืองเปิดอย่างประหยัดและสมเหตุสมผล
รอบๆ ห่วงโซ่การผลิตหลักทั้งสามนี้ ยังมีห่วงโซ่การผลิตเสริมอีกจำนวนหนึ่ง เช่น การบำรุงรักษาอุปกรณ์ การจ่ายไฟฟ้า การระบายน้ำ เป็นต้น
ระบบกระบวนการทำเหมืองแบบเปิดสามารถแบ่งได้เป็น กระบวนการแบบไม่ต่อเนื่อง กระบวนการต่อเนื่อง และกระบวนการกึ่งต่อเนื่อง
(1) กระบวนการแบบเป็นช่วง หมายถึง กระบวนการที่การขุดและขนส่งแร่และหินดำเนินการแบบเป็นช่วงๆ ในสามขั้นตอนการผลิตหลัก ตัวอย่างเช่น พลั่วกลจะบรรทุกแร่ลงในรถบรรทุกครั้งละหนึ่งก้อน และรถไฟหรือรถยนต์จะบรรทุกหินลงในรถบรรทุกครั้งละหนึ่งก้อน สำหรับแต่ละก้อนที่บรรทุกหรือขนส่งในรถบรรทุกหนึ่งคัน อุปกรณ์จะดำเนินรอบหรือระยะเวลาตามนั้น กระบวนการนี้เรียกอีกอย่างว่ากระบวนการแบบวงจรหรือกระบวนการเป็นระยะ
(2) กระบวนการต่อเนื่องหมายถึงกระบวนการที่การขุดและขนส่งแร่และหินดำเนินไปอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเป็นกรณีเดียวกับการไหลของแร่และหินบนรถขุดหลายถังและสายพานลำเลียง การไหลของแร่และหินจะดำเนินต่อไปอย่างไม่หยุดชะงักตราบใดที่อุปกรณ์ยังทำงานตามปกติ ดังนั้น กระบวนการนี้จึงเรียกว่ากระบวนการไหล
(3) กระบวนการกึ่งต่อเนื่องคือกระบวนการที่ระบบการผลิตบางส่วนทำงานอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่น ระบบกระบวนการซึ่งพลั่วกลจะโหลดแร่และหินลงในเครื่องบด จากนั้นจึงขนส่งด้วยสายพานลำเลียงหลังจากบดเสร็จ ถือเป็นระบบกระบวนการกึ่งต่อเนื่องทั่วไป
5. คำศัพท์วิชาชีพ
ก. การขุดแบบขั้นบันได แร่และหินจะถูกแบ่งออกเป็นชั้นแนวนอนที่มีความหนาเท่ากันจากบนลงล่าง และขุดแยกกัน
อุปกรณ์ขุดและขนส่ง แต่ละชั้นจะรักษาความสัมพันธ์ล่วงหน้าไว้ จึงเกิดเป็นรูปร่างขั้นบันได
ขั้นบันไดประกอบด้วยองค์ประกอบต่อไปนี้: แผ่นบน แผ่นล่าง ความลาดเอียง เส้นด้านบน เส้นด้านล่าง ความสูง และมุมลาดเอียง มุมลาดเอียงของขั้นบันได: มุมระหว่างความลาดเอียงของขั้นบันไดกับระนาบแนวนอน
ขั้นตอนแบ่งเป็น:
ขั้นตอนการทำงาน - การทำงานของแผ่นแบนสำหรับการจัดเรียงอุปกรณ์การทำเหมืองและการขนส่ง
ขั้นตอนที่ไม่ทำงาน - แพลตฟอร์มความปลอดภัย: ใช้เพื่อกันกระแทกและสกัดกั้นหินที่ตกลงมาและลดมุมลาดชัน
แพลตฟอร์มทำความสะอาด: สกัดกั้นหินที่ร่วงหล่นและทำความสะอาดด้วยอุปกรณ์ทำความสะอาด
แพลตฟอร์มการขนส่ง: ทำหน้าที่เป็นช่องทางเชื่อมต่อระหว่างขั้นตอนการทำงานและการเข้าถึงการขนส่งในสนามเพลาะ
ข. สายการผลิต คือ ส่วนหินแร่ที่เตรียมไว้อย่างดี
c. เขตขุด: ในระหว่างการขุด ขั้นบันไดจะถูกแบ่งออกเป็นหลายแถว ซึ่งจะถูกขุดทีละแถว แถวแต่ละแถวของแต่ละเหมืองเรียกว่าเขตขุด ความกว้าง ... ขึ้นอยู่กับวิธีการระเบิดและพารามิเตอร์ รถขุดไฟฟ้า ... ขึ้นอยู่กับรัศมีการขุดและขนถ่ายของรถขุดไฟฟ้า
ง. พื้นที่การทำเหมืองแต่ละแถบสามารถแบ่งออกเป็นหลายส่วนได้และติดตั้งอุปกรณ์การทำเหมืองและการขนส่งแยกกันระหว่างการทำเหมือง ความยาว ... ความยาวของแนวการทำงานการทำเหมืองที่ครอบครองโดยรถขุดไฟฟ้า
ข. อุโมงค์เปิด แบ่งตามวัตถุประสงค์ ดังนี้
(1) ร่องทางเข้า ... ร่องเอียงที่ขุดขึ้นเพื่อสร้างเส้นทางคมนาคมระหว่างพื้นดินกับระดับการทำงาน และระหว่างแต่ละระดับการทำงาน โดยพิจารณาจากรูปร่างของหน้าตัด: หน้าตัดทั้งหมด คูน้ำด้านเดียว
(2) คูเปิดส่วน... ขุดคูแนวนอนเพื่อเปิดแนวการทำงานเหมืองและจัดตั้งแนวการทำงานแรก (ขั้นตอนเริ่มต้น)
ก. พื้นที่เหมืองเปิดที่มีการทำเหมืองแบบเปิดหรือกำลังทำอยู่ โดยมีขั้นบันไดและอุโมงค์เหมืองเปิด
หลุมเปิดบนเนินเขา: เหนือวงกลมปิด หลุมเปิดแอ่ง: ต่ำกว่าวงกลมปิด
ส่วนประกอบ:
(1) ผนังด้านข้าง: พื้นผิวโดยรวมรอบๆ เหมืองเปิด แบ่งออกเป็น: ผนังด้านบน ผนังด้านล่าง และผนังด้านปลาย
(2) ผนังทำงาน: ผนังด้านข้างที่ประกอบด้วยขั้นบันไดที่กำลังขุดและจะทำเหมืองต่อไป
(3) ความลาดเอียงของผนังทำงานและมุมลาดเอียงของผนังทำงาน
(4) มุมลาดเอียงด้านสุดท้าย: มุมระหว่างความลาดเอียงของผนังสุดท้ายและระนาบแนวนอน
(5) ความลาดเอียงผนังสุดท้าย: ระนาบเอียงในจินตนาการที่สร้างขึ้นจากเส้นบนของขั้นบันไดบนสุดของผนังที่ไม่ทำงานและเส้นล่างของขั้นบันไดล่างสุด
(6) ขอบเขตสุดท้ายของเหมืองเปิด คือ ตำแหน่งที่กำหนดโดยเส้นขอบเขตสุดท้ายด้านบนและด้านล่าง
6. ตัวชี้วัดทางเทคนิคและเศรษฐกิจหลัก: อัตราส่วนการลอก
อัตราการเปิดหน้าเหมืองแบบเปิดเป็นตัวบ่งชี้ทางเทคนิคและเศรษฐกิจที่สำคัญ ซึ่งมีความเกี่ยวข้องกับปริมาณแร่ที่ขุด ปริมาณหินและดินที่เปิดหน้าเหมือง ขนาดการผลิต อายุการใช้งาน ต้นทุนการผลิต ฯลฯ ของเหมือง
อัตราการขุด: ปริมาณของหินที่ต้องขุดต่อหน่วยแร่ที่ขุดได้
อัตราการขุดลอกจะแปรผันได้ ขอบเขตการทำเหมืองแบบเปิดที่กำหนดไว้ในการออกแบบเป็นเพียงขอบเขตที่เหมาะสมภายใต้เงื่อนไขบางประการในช่วงระยะเวลาหนึ่งเท่านั้น หน่วยการวัดจะแสดงเป็น m3/m3 หรือ m3/t หรือ t/t
อัตราการลอกเฉลี่ย: อัตราส่วนของปริมาณหินทั้งหมดในขอบเขตต่อปริมาณแร่ทั้งหมด
อัตราส่วนการลอกแบบเป็นชั้น: อัตราส่วนของปริมาณหินในชั้นแนวนอนหนึ่งๆ ภายในขอบเขตต่อปริมาณแร่
อัตราส่วนการขุดผลผลิต: อัตราส่วนของปริมาณหินที่ถูกขุดในช่วงระยะเวลาหนึ่งต่อปริมาณแร่ที่ขุดได้
อัตราส่วนการลอกขอบเขต: อัตราส่วนของการเพิ่มขึ้นของหินที่เกิดจากการเพิ่มขึ้นของหน่วยความลึกของขอบเขตต่อการเพิ่มขึ้นของแร่
อัตราการขุดสำรอง: อัตราการขุดคำนวณโดยอ้างอิงจากปริมาณแร่และหินที่ระบุไว้ในรายงานการสำรวจทางธรณีวิทยา
อัตราการสกัดแร่ดิบ: อัตราการสกัดแร่คำนวณโดยพิจารณาจากปริมาณแร่และหินที่ได้จากการสูญเสียและการใช้แร่จนหมดไประหว่างการทำเหมือง
อัตราการขุดแร่ที่สมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจ: หมายถึงปริมาณสูงสุดของการขุดแร่ที่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจต่อหน่วยปริมาตรแร่ในการทำเหมืองแบบเปิด ต้นทุนการทำเหมืองของชั้นแร่ที่อยู่ติดกับขอบเขตการทำเหมืองแบบเปิดไม่เกินต้นทุนการทำเหมืองใต้ดิน
