Наиболее древней, но сохранившей актуальность и по сей день технологией добычи полезных ископаемых является разработка открытым способом. Уже в Древнем Египте знали, что такое карьер, а первые открытые горные выработки известны нам из эпохи палеолита. В античном мире подобная технология применялась для добычи мрамора. Наибольших успехов при этом достигли строители Древней Греции.

Вплоть до 20 века этот способ добычи песка, мрамора, камня, угля, мела, известняка и других строительных материалов являлся ведущим в мире. Это связано с отсутствием высокопроизводительной техники для вскрытия верхних слоев литосферы и вынимания непосредственно полезных ископаемых. Актуальность карьеров сохранилась и по сей день, но доля их участия в добывающей промышленности несколько уменьшилась.

Преимущества карьеров

Для того чтобы понять, что такое карьер, необходимо познакомиться с открытым способом добычи полезных ископаемых. Суть этого метода состоит в том, что ресурсы добывают непосредственно с поверхности земли путем вскрытия верхних слоев литосферы. А совокупность горных выработок или предприятий и называется карьером.

Разработка карьеров имеет ряд преимуществ по сравнению с получением полезных ископаемых подземным способом:

1. Высокая степень безопасности.
2. Более комфортные условия для рабочих.
3. Простота организации работ.
4. Короткие сроки возведения сооружения.
5. Низкое капиталовложение.
6. Более полное извлечение ресурсов.

Но что такое карьер не позволяет вновь сделать основным местом добычи полезных ископаемых? В качестве основного фактора можно назвать снижение экономической выгоды: чем дольше разрабатывается земная поверхность, тем глубже становится карьер, из-за чего увеличиваются расходы по доставке материала к перерабатывающим предприятиям. На данном этапе развития добывающей промышленности это основной барьер на пути развития открытого способа добычи.

Основные элементы карьера

Проще всего карьер представить в виде конуса, вершина которого погружена в земную поверхность. Внутри такого «конуса» можно заметить спиральные съезды, которые образованы уступами. Основными элементами, которые способны охарактеризовать любой, будь то каменный или песчаный карьер, являются:

1. Дно карьера - поверхность нижнего уступа, которая именуется также подошвой. Если ведется добыча морфологически сложных и протяженных пород, то дно может иметь ступенчатую структуру.
2. Глубина карьера - расстояние верхнего среза до самой низкой точки горной разработки. Эта величина может достигать значения в 1000 метров.
3. Предельная глубина - максимальное расстояние от верхнего края до нижнего контура, при котором добыча ископаемых экономически целесообразна.
4. Предельный контур - контур карьера на период его закрытия ввиду малой экономической эффективности.

Основной элемент, без которого невозможно представить, что такое карьер, является уступ. Его основные характеристики - высота, угол откоса, размеры верхней и нижней рабочей площадки - зависят от массивности и ценности разрабатываемых пород.

Технология добычи

Добыча полезных ископаемых открытым способом ведется двумя видами работ - вскрышными и добычными. На первом этапе производят «вскрытие» земной поверхности - верхний слой литосферы срезают, выкапывают котлован, открывая тем самым доступ к полезным ископаемым. После приступают непосредственно к добыче ресурсов.

По мере выработки слоев «земных богатств» увеличиваются диаметр и глубина карьера, рабочие уступы перемещаются от центра к краям. Получение практически любого вида ресурса предполагает проведение буровзрывных работ. В зависимости от условий местности их доля может составлять 25-30% от себестоимости добываемого материала.

Экономическая эффективность

Разрабатывая мрамор, известняковые породы, создавая любую горную выработку открытого типа, в том числе и песчаный карьер, стремятся сократить издержки. Для этого используют роторные экскаваторы и большегрузный транспорт: в основном автомобили типа БЕЛАЗ, что позволяет снизить затраты на транспортировку.

Часто открытый способ добычи подземных ресурсов применяется для получения каменного угля. При этом удается снизить расходы, связанные с доставкой непосредственно к потребителям, что делает его доступным широкой массе населения. К тому же карьерный способ добычи угля является наиболее безопасным, но качество сырья оставляет желать лучшего из-за наличия большого количества примесей.

Влияние карьеров на экологическую обстановку

Разработка карьеров оказывает негативное влияние на экологическую обстановку разрабатываемой территории. Во-первых, полностью уничтожается верхний плодородный слой земли, который впоследствии восстановить нельзя. Во-вторых, существенно изменяются гидрогеологические условия площадки, рельеф местности.

В-третьих, загрязняется территория землеотвода образующимися отходами и сточными водами. Кроме того, нельзя не учитывать шумовое воздействие на окружающую среду, а также выброс большого количества угарного газа. Подобные негативные эффекты наблюдается в то время, когда создается как гранитный карьер, так и любая другая открытая горная выработка.

Мраморный карьер

Угольный карьер

Песчаный карьер

Угольный карьер называется угольным разрезом .

История

Открытые горные работы известны из эпохи палеолита. Первые большие карьеры появились в связи со стройками в Древнем Египте пирамид. Позже, в античном мире в карьерах в больших масштабах добывался мрамор. Расширение области применения открытого способа разработки с помощью карьеров держалось вплоть до нач. XX века, за отсутствием высокопродуктивных машин для вынимания и перемещения больших объемов вскрышных пород. На конец XX века в карьерах добывалось 95 % строительных горных пород, более 70 % руд, 90 % бурого и 20 % каменного угля .

Основными взрывчатыми веществами, применяемыми при разработке карьеров в Советском союзе, в 1920-е годы были аммонал и аммониты , в 1930-е - динамоны , в годы Великой отечественной войны - оксиликвиты и аммониты, а с 1956 года по 1960-е - игданит .

Элементы карьера

Дно карьера

Дном карьера является площадка нижнего уступа карьера (что называется также подошвой карьера). В условиях разработки крутых и наклонных тел полезных ископаемых минимальные размеры дна карьера определяются с учетом условий безопасного вынимания и нагрузки горных пород из последнего уступа: по ширине - не меньше 20 м, по длине - не меньше 50-100 м [ ] .

В условиях разработки морфологически сложных залежей значительного протягивания дно карьера может иметь ступенчатую форму.

Глубина карьера

Глубина карьера - это расстояние по вертикали между уровнем земной поверхности и дном карьера или расстояние от верхнего контура карьера до нижнего. Различают проектную, конечную и предельную глубину карьера [ ] .

Самые глубокие карьеры в мире достигают глубины почти 1 км. Самым глубоким карьером является Бингем-Каньон (штат Юта , США), карьер Чукикамата (Чили) имеет глубину более 850 м.

Предельный контур карьера

Предельный контур карьера - контур карьера на период его погашения, то есть прекращения работ по выемке полезного ископаемого и вскрыши [ ] .

Технология и организация работ в карьере

Карьер представляет собой систему уступов (как правило, верхние - породные или вскрышные, нижние - добычные), которые постоянно подвигаются, обеспечивая выемку горной массы в контурах карьерного поля.

Перемещение горной массы осуществляется различными видами транспорта. Транспортные связи в карьере обеспечиваются постоянными или скользящими съездами, а с поверхностью - траншеями. В процессе эксплуатации происходит перемещение рабочих уступов, в результате чего увеличивается выработанное пространство. Во время вскрышных работ покрывающие породы перемещают в отвалы, которые иногда размещают в выработанном пространстве. При глубине карьера до 100 м с крепкими содержащими породами в себестоимости 1 м³ вскрыши до 25-30 % занимают буровзрывные работы , 12-16 % - экскавация , 35-40 % - транспорт и 10-15 % - строительство самого карьера. С увеличением глубины карьера часть расходов на транспорт увеличивается до 60-70 %.

Рабочая зона карьера

Рабочая зона карьера - это зона, в которой осуществляются вскрышные и добычные работы. Она характеризуется совокупностью вскрышных и добычных уступов , одновременно находящихся в работе. Положение рабочей зоны определяется высотными отметками рабочих уступов и длиной их фронта работ. Рабочая зона представляет собой перемещающуюся и изменяющуюся во времени поверхность, в пределах которой осуществляются работы по подготовке и выемке горной массы. Она может охватывать один, два или все борта карьера. При строительстве карьера рабочая зона, как правило, включает только вскрышные уступы, а к окончанию горно-капитальных работ - и добычные. Число вскрышных, добычных и горно-подготовительных забоев в рабочей зоне не может устанавливаться произвольно, так как от этого зависит выполнение планов по отдельным видам работ. В рабочей зоне карьера каждый экскаватор в процессе работы занимает определенную горизонтальную площадь, которая характеризуется шириной рабочей площадки и длиной экскаваторного блока.

При разработке горизонтальных и пологих месторождений малой и средней мощности высотное положение рабочей зоны карьера остается неизменным. При разработке наклонных и крутых месторождений, а также мощных изометрических залежей рабочая зона постепенно понижается вместе с увеличением глубины карьера.

Подвигание фронта работ в карьере

Подвигание фронта работ в карьере - один из показателей интенсивности разработки месторождения. Подвигание фронта работ в карьере характеризуется скоростью, то есть расстоянием перемещения фронта горных работ, выраженным в метрах за единицу времени (по большей части - за год). Скорость зависит от масштаба работ, вида и конструкции погрузочного и транспортного оборудования, которое применяется, способа перемещения фронта горных работ и высоты уступов, которые отрабатываются. Различают веерное, равнобежное и смешанное подвигание фронта работ в карьере.

Карье́р (от фр. carriere, вар.: разрез) - совокупность горных выработок, образованных при добыче полезного ископаемого открытым способом; горное предприятие по добыче полезных ископаемых открытым способом. По большей части карьеры (большие карьеры) используются для добычи руд металлов, строительных материалов. Но есть и алмазные месторождения, где карьеры служат для добычи драгоценных камней. Chuquicamata , Чили Самый большой в мире открытый рудник (карьер), в котором добывают медную руду на одноименном месторождении. Его размеры составляют: 4,3 км в длину; 3 км в ширину и 850 м в глубину. В течение многих лет, начиная с 1910 года, карьер был известен как самый крупный карьер в мире с самым большим суточным объёмом извлекаемой и перемещаемой горной массы, однако недавно уступил пальму первенства карьеру Эскондида (Minera Escondida)

Escondida , Чили Месторождения Escondida находится на севере Чили в пустыне Атакама. Инфраструктура компании состоит из двух карьеров (Escondida и Escondida Norte), двух обогатительных фабрик (Laguna Seca и Los Colorados), завода по производству катодов из оксидных и сульфидных руд и двух трубопроводов для транспортировки медного концентрата к фильтрационной станции. Эта горная разработка считается одной из основ экономики Чили. Достаточно сказать, что в Escondida занято 2,951 человек, причем это прямая занятость. В 2006 году здесь случилась крупная забастовка рабочие хотели получать больше. После отказа руководства выплачивать большие зарплаты, рабочие попросту блокировали дорогу к карьеру. В конце концов, компании пришлось согласиться с требованиями сотрудников.

Месторождение "Удачная" , Россия Глубина карьера «Удачное» достигло уже 600 метров. Это крупнейшее по объемам сырья и размерам рудного тела месторождение алмазов в России. В ней было добыто множество крупных камней, в том числе и кристаллы, ныне находящиеся в Алмазном Фонде. Проведение работ затрудняет тот факт, что это месторождение находится аж за полярным кругом, что является и достаточно интересным фактом. Можно добавить, что месторождение "Удачное" было открыто через несколько дней после открытия месторождения "Мир".

Кимберлитовая трубка «Мир» Карьер, расположенный в городе Мирный, Якутия. Карьер имеет глубину 525 м и диаметр 1,2 км, является одним из крупнейших в мире карьеров. Добыча алмазов открытым способом, продолжавшаяся 44 года. Рядом с карьером образовался посёлок Мирный, ставший центром советской алмазодобывающей промышленности. Крупнейший алмаз, найденный в России, был добыт на руднике «Мир» 23 декабря 1980 года. Он весит 342,5 карата (более 68 г) и называется «XXVI съезд КПСС». В последние годы карьерные грузовики «накручивали» по спиралевидной дороге 8 км от дна до поверхности. Добыча алмазоносной кимберлитовой руды прекращена в июне 2001 года. В настоящее время на борту карьера ведётся строительство подземного рудника с одноимённым названием, для отработки оставшихся подкарьерных запасов, выемка которых открытым способом нерентабельна.

Сиба́йское месторожде́ние (башк. Сибай яҡтылыҡ) - медно-цинково-колчеданное месторождение России, расположено в Башкортостане, вблизи города Сибай. Открыто в 1913 году. Освоение началось в 1930-ых годах XX века. Глубина более 500 метров, диаметр 2 км.

Каньон Bingham , США Один из наиболее больших карьеров мира, добывается золото, медь. Разработки ведутся почти 150 лет. Имеет на 2008 год следующие размеры:1,2 км глубиной, 4 км в ширину и охватывает площадь 7,7 км2. Транспортировка руды осуществляется 64 огромными карьерными автосамосвалами, каждый из которых способен перевозить по 231 тонн руды за один рейс. За один год добывается 715 тонн золота, 17 миллионов тонн меди. В разработке занято больше 1400 человек.

Рудник Грасберг , Индонезия Карьер на месторождении медно-порфировых золотоносных руд Грасберг (Grasberg) - крупнейший и самый высокогорный в мире, занимается разведкой и разработкой, добычей и обогащением руды, содержащей медь, золото и серебро. Карьер расположен в провинции Папуа в Индонезии, около горы Пунчак-Джая - высшая точка Океании, самая высокая гора в мире, расположенная на острове (~ 5030 м)

Алмазный карьер Дьявик , Канада Алмазный карьер Дьявик расположен в северной части Невольничьего озера на северо-западе Канады. После обследования территории в 1992 году началось строительство карьера, который начал добычу в Январе 2003 года. Он стал важной частью экономики этого региона, обеспечив работой более 700 человек и ежегодно добывая 8 млн. каратов (1600 кг) алмазов стоимостью в 100 млн. долларов.Карьер расположен на островах и имеет свою инфраструктуру с аэропортом, способным принимать пассажирские Боинги.

Super Pit , Австралия. Западная Австралия известна своими рудниками по добыче золота и никеля. Вокруг Калгурли полным полно рудников и карьеров, самый известным из которых является открытый карьер Супер Пит (Super Pit).- уникальное золоторудное гидротермальное месторождение. Общая площадь рудного поля более 10 км2. Оставшиеся запасы составляют не менее 70 т. металла.

Использованы материалы сайта: http://www.spletnik.ru/blogs/vokrug_sveta/36651_samye_krupnye_karery

Карьер. Что такое карьер. Какие бывают карьеры. Фото карьеров.

Карьер (разрез )- совокупность выемок в земной коре, образованных при добыче полезного ископаемого открытым способом; горное предприятие по добыче полезных ископаемых открытым способом.
В широком смысле карьер – это громадная вырытая в земной поверхности скважина. Карьеры образуются, когда из земли огромными или раздробленными кусками вынимают породу, и бывают они разными.

Принцип открытой разработки заключается в том, что расположенные сверху более мощные слои пустых пород, покрывающих полезное ископаемое, в пределах горного отвода разделяется на горизонтальные слои, которые вынимают последовательно в направлении сверху вниз с опережением нижних слоев верхними. Высота уступа зависит от прочности пород и применяемой техники, и колеблется от нескольких метров до нескольких десятков метров.

Дном карьера является площадка нижнего уступа карьера (что называется также подошвой карьера). В условиях разработки крутых и наклонных тел полезных ископаемых минимальные размеры дна карьера определяются с учетом условий безопасного вынимания и нагрузки горных пород из последнего уступа: по ширине - не меньше 20 м, по длине - не меньше 50-100 м.

В условиях разработки морфологически сложных залежей значительного протягивания дно карьера может иметь ступенчатую форму.

Глубина карьера - это расстояние по вертикали между уровнем земной поверхности и дном карьера, или расстояние от верхнего контура карьера к нижнему. Различают проектную, конечную и предельную глубину карьера.

Карьер представляет собой систему уступов (как правило, верхние - породные или вскрышные, нижние - добычные), которые постоянно подвигаются, обеспечивая выемку горной массы в контурах карьерного поля.

Взрывы

Одним из способов добычи каменной породы в карьере является взрыв. Для взрыва бурят скважины заданной глубины, с помощью буровой машины. Диаметр скважин может быть разный, в зависимости от состава камня. Сетка скважин (расстояние между скважинами) тоже может быть разной. Скважины бурят как правило заранее и потом закрывают их мешками, чтобы не попала вода или мелкие камни до начала работы. Раскладывают компоненты: мешок со взрывчаткой и детонатор. Затем подсоединяют детонаторы и опускают вниз. Кабель привязывают, чтобы «не ушел» вниз.

Заряжают скважину взрывчатым веществом. По ходу работ меряют уровень взрывчатого вещества в скважине.

После заряда, в скважине выполняется забойка (пробка) из породы, которая осталось после бурения скважины.
Забойка нужна для запирания продуктов взрыва, чтобы не «вылетело» вверх из скважины, и чтобы взрыв пошел по кратчайшему пути не вверх, а в бок.

Заканчивают работу, соединяют провода в гирлянду. Проверяют контур на отсутствие обрывов.

Подается предупредительный сигнал перед взрывом. Всю технику с карьера убирают на безопасное расстояние от точки взрыва, люди прячутся в укрытии, и происходит взрыв. После взрыва подается сигнал об окончании взрывных работ.

Виды карьеров

Карьеры бывают:

• алмазные;
• медные;
• угольные и иные.

Продукция карьеров

На гранитных карьерах добывают и производят , отсев гранитный, бутовый камень.

На кварцитовых карьерах: щебень кварцитовый, отсев кварцитовый.

На песочных карьерах: строительный, песок овражный, песок карьерный.

На известняковых карьерах: щебень известняковый, мука известняковая, гипсовый щебень.

На андезитовых карьерах: андезитовый, камень бутовый, камень бутовый тонкоколотый.

На мраморном карьере: мраморная крошка, мраморный песок, мраморная мука, камень бутовый.

На блочных карьерах: блоки гранитные, плиты гранитные, блоки габбро, брусчатка.

На перлитовых карьерах: щебень перлитовый, песок, камень перлитовый, перлит вспученный.

На цеолитовых карьерах: щебень цеолитовый, цеолит природный дробленый.

Видео гранитного карьера