Требования к разработке месторождений полезных ископаемых

Ресурсная база недр России, принятое законодательство требуют рационального и эффективного использования месторождений полезных ископаемых. Недра в границах страны, как и полезные ископаемые содержащиеся в них, согласно Закона РФ «О недрах», являются государственной собственностью в местном, региональном и федеральном ведении.

Главное обязательное требование закона – создание безопасных условий труда и соблюдение санитарно-гигиенических условий. Обеспечение безопасности относится как к работникам предприятия, так и к населению в районе разработки месторождения. Вопросы безопасности ведения горных работ изучаются отдельным курсом. Здесь лишь подчеркнем особую ответственность геомеханических служб рудников, обеспечивающих прогноз различных форм проявления горного давления.

На каждом месторождении, склонном к горным ударам, организуются службы прогноза и составляются «Указания по безопасному ведению горных работ». В них предусматриваются обязательные к исполнению требования ведения горных работ и мероприятия по борьбе с проявлениями горного давления в статической и динамической формах.

При ведении подземных горных работ на удароопасных месторождениях должны соблюдаться следующие принципы и требования [Д.М. Бронников, 1982].

1. Выбор места расположения вскрывающих выработок (стволов, штолен, съездов, околоствольных дворов) производить в наименее «опасных» породах.

2. Подготовку и отработку рудных тел следует исполнять при минимальной изрезанности горного массива, обеспечивая планомерное извлечение запасов без образования участков и оставления жестких целиков (концентраторов напряжений), способных вызвать динамические явления.

3. Проведение подготовительных и очистных выработок осуществлять преимущественно в направлении максимальных напряжений, действующих в горном массиве.

4. Ведение горных работ и, соответственно, очистной выемки производить расходящимися фронтами или одним фронтом от фланга к флангу залежи.

5. Осуществлять разгрузку массива от повышенных концентраций напряжений с применением опережающей его надработки (подработки), методов локальной разгрузки (бурение шпуров или скважин, камуфлетное взрывание), приданием массиву искусственной податливости.

Вторым важным требованием к разработке месторождений является недопущение сверхнормативных потерь и разубоживания руды. С одной стороны, запасы минерального сырья, особенно высоколиквидных цветных и благородных металлов на Земле ограничены. По данным ряда специалистов мировая цивилизация без стран СНГ исчерпала от 0, 5 до 0, 6 начального потенциала золота, серебра, олова, от 0, 2 до 0, 4 – меди, цинка, никеля, от 0, 1 до 0, 2 – железа, марганца, фосфоритов [О.П. Иванов, 2007]. Учитывая постоянный рост потребления минерального сырья, появились прогнозы о скором наступлении сырьевого голода, что, конечно, обусловливает необходимость бережного отношения к недрам.

С другой стороны, допущенные неоправданные потери полезного ископаемого, наносит ощутимый экономический ущерб добывающему предприятию. Затраты на разведку месторождения, вскрытие и его подготовку к эксплуатации, отбойку руды, отнесенные к единице добытого минерального сырья, пропорционально возрастают с увеличением потерь полезного ископаемого. «Чем больше потеряют металла, тем в большем объеме потребуется разведка, вскрытие и подготовка новых запасов, отбойки руды в новых блоках и т.п.» [В.И. Именитов, 1982].

Существует сложная связь между потерями при обогащении руды и снижением качества ее разубоживающими породами и материалом закладки выработанного пространства. Для многих руд характерно снижение извлечения полезных компонентов при обогащении с уменьшением их содержания, особенно, при разубоживании цементосодержащими смесями.

Необходимым условием эксплуатации месторождений является комплексность использования минерального сырья. Объявляя тендер на освоение того или иного месторождения, государство отдает предпочтение проектам, где предусматривается извлечение основного и всех попутных полезных компонентов, а также использование отходов горного и обогатительного производства. При утверждении запасов в ГКЗ РФ и постановке месторождения в Государственный реестр обязательным требованием являются данные о всех полезных компонентах, содержащихся в залежах, промышленной значимости отвальных продуктов как строительных материалов.

Комплексное освоение недр тесно связано с охраной окружающей среды. Горные работы наносят ощутимый вред природе. Проходка выработок, образование полостей в земных недрах может вызвать нарушение режима движения подземных вод. Буровзрывные и погрузочно-транспортные работы сопровождаются выбросом в атмосферу вредных газов и пыли. Сброс шахтных вод, особенно вод обогатительных фабрик, загрязняют почвы и поверхностные водоемы. Размещение отвалов и хвостохранилищ на поверхности земли отрицательно влияет на ландшафты местности, вызывает дополнительное пылеобразование, загрязнение и заиливание почв и т.д.

В этой связи государственное и горное законодательство регламентирует вредные выбросы рудников и шахт, контролирует и наказывает штрафными санкциями предприятия, превышающие установленные нормы.

Последние 30 лет осуществляется международная программа глобального контроля качества воды в реках, озерах, геологической среде. На всех горнодобывающих и горно-перерабатывающих предприятиях обязательно должна производиться очистка шахтных вод (нейтрализация вредных примесей от механических частиц, извлечение органических соединений, солей и металлов химическими, физическими и биологическими методами), использование вод в замкнутом цикле производства.

Большое внимание проблеме охраны подземных вод уделяется общественной организацией ЮНЕСКО. Охрана подземных вод включает: осуществление технических и технологических мер, направленных на многократное использование воды в технологическом цикле, разработку эффективных методов очистки и обезвреживания отходов, предотвращение проникновения сточных вод в подземные воды, уменьшение промышленных выбросов в атмосферу и водные объекты, рекультивацию загрязненных участков, строительство и эксплуатацию водозаборных сооружений, управление водно-солевым режимом подземных вод. Специальные защитные меры включают ликвидацию области загрязнения подземных вод путем откачки их до практически полного стягивания контура загрязнения, локализацию области загрязнения.

В проектах подземных рудников обязательно предусматривается система пылеподавления. Для очистки рудничной атмосферы от вредных газов дизельного СО используются различные газоочистительные установки. Отработанный воздух должен выдаваться из рудника в местах, откуда исключается его попадание в атмосферу населенного пункта.

При опасности оседания земной поверхности под охраняемыми объектами, в том числе плодородных земель, в состав горных работ обязательно включают закладку выработанного пространства, в приготовлении которой используются отвальные продукты.

Для исключения сокращения из оборота плодородных земель, отвалы и хвостохранилища размещаются на выработанных пустотах. Совершенствуется отвалообразование путем уменьшения его землеемкости для последующей быстрой и простой рекультивации.

Требования охраны геологической среды включают: охрану минеральных и энергетических ресурсов недр, охрану массивов горных пород как источника ресурсов подземного пространства и создания искусственных подземных резервуаров и помещений, охрану природных и антропогенных грунтов как оснований для размещения наземных сооружений, прогноз и реализацию мероприятий, исключающих проявления горного давления в динамической форме, прорыва воды и глин и т.д.

Контрольные вопросы и задания к главе 2

1. Перечислите основные факторы, влияющие на выбор высоты этажа, подэтажа, длину панели.

2. Назовите основные недостатки порядка отработки шахтного поля обратным ходом.

3. Какие горные выработки относят к капитальным, подготовительным и очистным?

4. Что такое потери и разубоживание полезного ископаемого?

5. Охарактеризуйте прямые и косвенные методы определения потерь и разубоживания руды.

6. Сформулируйте основные требования к разработке месторождений полезных ископаемых.