ОТКРЫТАЯ РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ОТКРЫТАЯ РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ полезных
ископаемых, открытые горные работы, добыча полезных ископаемых с земной
поверхности (см. Карьер).

Наиболее древние открытые разработки камня
относятся к 6-му тыс. до н. э. Полиметаллич. руды для выплавки бронзы извлекались
открытым способом в 4-м тыс. до н. э. в Индии, на Синайском п-ове, в р-не
Кавказа, в Сев. Эфиопии и др. О. р. м. жел. руд известна со 2-го тыс. до
н. э. на Бл. Востоке, в Индии и несколько позже в Юж. Европе. В ср. века
в значит, масштабах осуществлялась О. р. м. руд цветных металлов в Испании
(Рио-Тинто), мрамора в Италии, медных и жел. руд на терр. России (Урал).
В 18 в. в России, вначале на Урале, а затем в Сибири, распространилась
открытая разработка россыпных месторождений. В нач. 20 в. в США и Германии
в связи с развитием машинной техники стала бурно развиваться О. р. м. В
дореволюционной России на Урале, в Кривом Роге, Сибири преобладали полумеханизированные
открытые горные работы.

В СССР первые крупные карьеры по добыче
угля, руд чёрных и цветных металлов, неметаллич. руд были созданы в 1928-41.
Важную роль О. р. м. сыграла в годы Великой Отечеств, войны 1941-45, позволив
обеспечить быстрый ввод в эксплуатацию предприятий и значит, увеличение
производств, мощностей. Особенностью послевоен. периода является механизация
всех производств, процессов, переход на более мощные машины и механизмы,
унификация экскаваторного и транспортного оборудования. О. р. м. обеспечивает
60-65% мирового потребления рудного и нерудного сырья и 30-35% твёрдого
топлива (1972). Это объясняется экономич. эффективностью открытой разработки:
напр., стоимость открытой добычи угля в 2,5-3, а руды в 1,5-2 раза ниже,
чем при подземной разработке месторождений, а производительность труда
в 2-3 раза выше. При использовании мощного горного и транспортного оборудования,
средств автоматизации и вычислит, техники открытыми работами осваиваются
крупные месторождения с низким содержанием металла в руде и тем самым увеличиваются
запасы дефицитных сырьевы-х ресурсов. По сравнению с подземной разработкой
потери полезного ископаемого снижаются в 4-5 раз. В связи с этим генеральное
направление развития горнодобывающей пром-сти - рост добычи открытым способом
(см. табл.).

Удельный вес открытой разработки месторождений
полезных ископаемых в общей добыче в СССР (%)

О. р. м. в СССР позволяет создавать мощные
комплексы по добыче, переработке и потреблению сырья, отличающиеся высокой
концентрацией производства, развитой сетью транспортных коммуникаций, минимальным
расстоянием перевозок сырья и низкими затратами на производство. Так, на
базе месторождений Канско-Ачинского бассейна и на Экибастузском угольном
месторождении создаются предприятия производств, мощностью 45-60 млн. т
угля
в год, в железорудной пром-сти работают предприятия с добычей до 30 млн.
т
сырой
руды в год, в пром-сти строит, материалов работают предприятия с годовой
добычей 30-35 млн. т асбестовой руды, строятся (1974) предприятия
с годовой добычей 10-12 млн. т гранита для производства щебня.

Объём удаляемых в отвал вскрышных пород
при О. р. м. обычно значительно превышает объём добываемого полезного ископаемого.
Отношение этих объёмов характеризуется коэфф. вскрыши, к-рый иногда достигает
25, т. е. на 1 m полезного ископаемого приходится 25 т вскрышных
пород. Рациональное планирование горных работ по периодам осуществляется
по графикам режима горных работ и календарным планам. От формы и глубины
залегания месторождения полезных ископаемых, кол-ва вскрышных (пустых)
пород, их физико-механич. свойств зависят способы вскрытия (см. Вскрытие
месторождения) и системы открытой разработки.

О. р. м. ведёт к изменению форм земной
поверхности, агротехнич. свойств земли и гидрогеологич. режимов р-нов.
В зависимости от ценности нарушенной земли производится её полная или частичная
рекультивация.

О. р. м. включает этапы: подготовку поверхности,
осушение
месторождений полезных ископаемых, горно-капитальные работы (рис. 1),
вскрышные работы (удаление пустых пород, покрывающих или вмещающих полезное
ископаемое) и добычные работы. Вскрышные и добыч-ные работы включают процессы
отбойки, выемки, транспортировки и разгрузки полезного ископаемого. Эти
основные производств, процессы объединяются в единую технологию на базе
комплексной механизации и автоматизации. К вспомогат. процессам при О.
р. м. относятся зачистка уступов, ремонт и строительство дорог (автомобильных,
железных), водоотлив и др. Отбойка состоит в отделении горной массы от
массива с одновременным её дроблением с помощью буровзрывных работ (см.
Бурение,
Взрывные работы). Выемка-погрузка производится, как правило,
экскаваторами
и
погрузчиками. Горную массу перемещают из забоя
средствами
карьерного
транспорта. Массив, сложенный некрепкими горными породами, не требует
предварительного рыхления; в этом случае отбойка и погрузка составляют
единый процесс, осуществляемый экскаваторами, скреперами, погрузчиками,
бульдозерами или др. механич. средствами либо с помощью гидромеханизации.
При
разработке россыпей успешно применяются драги. Полезные ископаемые
транспортируются на склады или места их переработки, пустая порода - в
отвалы.
Рис. 1. Вскрытие месторождения при
открытой разработке: 1 - карьер; 2 - капитальная траншея; 3 - разрезная
траншея; 4 - наклонная выработка для транспортировки полезного ископаемого;
5 - отвал пустых пород.

Рис. 2. Циклично-поточная технология
открытой разработки месторождений: 1-буровой станок; 2- экскаватор; 3 -
автосамосвал; 4 - бункер; 5 - грохот; 6 - дробилка; 7-ленточный конвейер;
8 - перегружатель.

Различают цикличную, циклично-поточную
и поточную технологию О. р. м. При цикличной технологии процессы выемки
и транспортирования прерываются технологич. паузами. При циклично-поточной
технологии (рис. 2) выемка осуществляется машинами цикличного действия
(одноковшовыми экскаваторами или погрузчиками), а перемещение - ленточными
конвейерами или сочетанием конвейерного транспорта с автомобильным (иногда
с применением самоходных дробильных агрегатов или полустационарных и стационарных
дробильных, дро-бильно-сортировочных или сортировочных установок) или ж.-д.
транспортом. При поточной технологии процессы отбойки, выемки, транспортировки,
разгрузки выполняются механизмами непрерывного действия (напр., многочерпаковыми
экскаваторами, ленточными конвейерами или гидромеханизацией). Для цикличной
и циклично-поточной технологии разработаны и созданы системы автоматизированного
управления отдельными процессами, информация о протекании к-рых обрабатывается
с помощью средств вычислит, техники. Для поточной технологии,и прежде всего
техники непрерывного действия, существуют автоматизированные системы управления
произ-вом. Техника непрерывного действия в СССР создаётся на базе комплексов
оборудования с роторными экскаваторами и теоретич. производительностью
630, 1250, 1500, 2500, 5000, 10000, 12500 м³/ч. Наиболее
освоенный вид техники непрерывного действия - роторные экскаваторы с нормальным
усилием резания. Совершенствование поточных схем горных работ связано с
применением полустационарных и самоходных дробильных и дробильно-грохотильных
агрегатов производительностью до 2000 т/ч, а также надёжных конвейеров
с лентами, способными перемещать крупнокусковой абразивный материал.

Выбор рациональных параметров О. р. м.
и оборудования производится с учётом климатич. особенностей, р-на разработки,
свойств горных пород, запасов полезного ископаемого, формы месторождения
и др., а также требований, предъявляемых к качеству готовой продукции.

Порядок открытых горных работ, обеспечивающих
экономичную и безопасную эксплуатацию месторождения, наз. системой разработки
(рис. 3). Существует неск. систем О. р. м. Наибольшее распространение в
СССР получила классификация систем О. р. м. Н. В. Мельникова (1950), к-рая
основана на способе перемещения пустых пород вскрыши в отвалы и типе применяемого
оборудования и состоит из 5 групп. Бестранспортные, при к-рых вскрышные
породы перемещаются из забоя в выработанное пространство вскрышным экскаватором.
Транспортно-отвальные, характеризуемые перемещением вскрышных пород в отвалы
транспортно-отвальными мостами или отвалообразователями. Погрузка породы
на ленточные конвейеры транспортно-отвальных мостов и консольных отвалообразователей
осуществляется обычно многочерпаковыми, а иногда одноковшовыми экскаваторами.
Транспортные системы, при к-рых перемещение пород во внутренние (расположенные
в выработанном пространстве) или внешние (расположенные за границами карьера)
отвалы производится железнодорожным, автомобильным, конвейерным, скиповым
и комбинированным транспортом. Специальные системы, при к-рых вскрышные
породы удаляются кабельными экскаваторами, бульдозерами, колёсными скреперами
или средствами гидромеханизации. Комбинированные системы, при к-рых вскрышные
породы верхней зоны месторождения средствами транспорта вывозятся на внеш.
или внутр. отвалы; породы нижней зоны перемещаются во внутр. отвалы экскаваторами,
транспортно-отвальными мостами или отвалообразователями.
Рис. 3. Системы открытой разработки:
а - бестранспортная; б - транспортно-отвальная; в - транспортная (наклонные
пласты); г - транспортная (крутые пласты). Стрелками показано направление
развития горных работ.

Большие объёмы вскрышных работ и сложные
условия разработки на карьерах предопределили преобладающее применение
транспортных систем разработки, к-рые в СССР будут занимать доминирующее
положение на открытых работах всех отраслей горной пром-сти. При разработке
пластовых месторождений угля, марганцевых руд и горно-химического сырья
успешно применяются высокоэффективные бестранспортные и транспортно-отвальные
системы разработки.

Известны также классификации систем О.
р. м. Е. Ф. Шешко (1950), В. В. Ржевского (1963) и др.

Совершенствование О. р. м. осуществляется
с помощью комплексной механизации и оптимизации параметров горных работ
и оборудования, разработки и внедрения новых рациональных технологич. схем,
преимущественного использования взрывчатых веществ простейшего состава,
применения техники непрерывного действия, увеличения области применения
бестранспортных систем разработки и циклично-поточной технологии на базе
основного карьерного и специально создаваемого оборудования, применения
оптимальных схем комбинированного транспорта.

Перспективы разработки углей открытым способом
в СССР базируются на месторождениях, расположенных в восточных районах
страны (гл. обр. Канско-Ачинский, Кузнецкий и Экибастузский бассейны),
где сосредоточено ок. 98% геологич. запасов угля, пригодного для открытой
разработки. Добыча жел. руды открытым способом концентрируется на месторождениях
Украины (Криворожский бассейн), Центра (Курская магнитная аномалия), Казахстана
(Соколовско-Сарбайское, Качарское, Лисаковское, Аятское месторождения)
и Урала. Добыча руд цветных металлов открытым способом преим. осуществляется
в Сибири и Казахстане.

За рубежом при помощи О. р. м. добывается
примерно 30% угля, ок. 75% жел. руд, до 80% руд цветных металлов, св. 90%
неметаллич. полезных ископаемых (асбест, графит, каолин, слюда, тальк),
почти 100% нерудных строительных материалов. Наибольшее кол-во О. р. м.
имеется в США; открытым способом ведётся добыча полезных ископаемых также
в Австралии, странах Юж. Америки (Бразилия, Венесуэла и др.), Канаде, Китае,
Европе (ГДР, ФРГ, ПНР, ЧССР).

При добыче руд наибольшее распространение
имеет транспортная система, применяющая транспортные средства большой грузоподъёмности
(напр., автосамосвалы с ёмкостью кузова св. 100 м³) и
экскаваторы с большими параметрами (ёмкость ковша мехлопаты до 20 м³).
При
добыче угля в США распространена бестранспортная система разработки с экскаваторами
больших параметров (вскрышные мехлопаты с ковшом ёмкостью до 150 м³и
драглайны- до 160м³), в ГДР и ФРГ - мощные транспортно-отвальные
комплексы (см. Транспортно-отвальный мост). При добыче нерудных
строительных материалов используется циклично-поточная технология, при
к-рой в карьере располагаются стационарные или самоходные дробильно-сортировочные
установки.

Лит.: В и н и ц к и и К. Е., Параметры
систем открытой разработки месторождений, М., 1966; Ржевский В. В., Технология
и комплексная механизация открытых горных работ, М., 1968; Мельников Н.
В., Краткий справочник по открытым горным работам, 2 изд., М., 1968; Развитие
открытых горных работ в СССР, под ред. Н. В. Мельникова, М., 1968; Проектирование
карьеров, М., 1969; С и м к и н Б. А., Технология и процессы открытых горных
работ, М., 1970; Арсентьев А. И., Определение производительности и границ
карьеров, 2 изд., М., 1970; Юматов Б. П., Бунин Ж. В., Строительство и
реконструкция рудных карьеров, М., 1970; Вопросы выбора производственной
мощности карьера, М., 1971; Будущее открытых горных разработок. [Сб. статей],
М., 1972; Теория и практика открытых разработок, М., 1974; Surface mining,
ed. Е. P. Pflelder, N. Y., 1968; Sinclair Y., Quarrying, opencast and alluvial
mining, Amst., 1969; Opencast mining, quarrying and alluvial mining, L.,
1965; S a m u j I t J. S., Roboty strzelnicze w gornictwe odkrywkowym,
Katowice, 1968; H a w r у 1 a k H., S о b о 1 s k i R. C., Maszyny pqdstawowe
gornictwa odkrywkowego, Katowice, 1967; WiSniewski S., Zasady projektowania
i budowy kopalii odkrywkowych, Katowice, 1971; Memento des mines et carrieres,
14 ed., P., 1972; Poradnik gornictwa odkrywkowego, Katowice, 1968. H.
В. Мельников, Б. А. Симкин,

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я