Nyílt gödör feltárása

A környéki aknákban egy nyitott gödör ( angolul  : open-pit mining, open-cast mining ) vagy nyílt ásatás ( angolul  : open cut excavation felszíni bányászat ) a bányászat technikája, amely magában foglalja a kőzet vagy ásványi anyagok kinyerését a földből azáltal, hogy eltávolítják őket egy nyitott gödörből, amelyet néha kölcsönnek ( kölcsönnek ) neveznek .

A felszíni feltárás utalhat kőbányára vagy felszíni aknára . A kőbányák a kiaknázási gödör speciális esete, amely a sűrű kőzetlelőhelyek iránt érdeklődik és jól konszolidálódik, amelyeket építőkővé vagy aggregátummá fognak vágni .

Puha talajon a kizsákmányolás folyamatosan történik, a kitermelés és a kiürítés összekapcsolódik; kemény kőzetben a robbanóanyagok használata megszakító működést igényel.

A felszíni bányászat általában kevésbé veszélyes, mint a föld alatti bányászat.

A nyílt aknabányászat nehézgépek használatát teszi lehetővé, "nem szabványos" méretekkel, hidraulikus kotrókkal , dömperekkel , nehéz rakodókkal .

Franciaországban a bányászati kódot , leigázása letétet tartalmazó ásványi vagy fosszilis anyagokat akár a jogi rendszer bányák vagy kőfejtők, hogy az határozza meg a jellegét anyagok egyedül.

Leírás

Ha az ember által kiaknázni kívánt lerakódások részben vagy egészben, a talaj felszíne alatt sekély mélységben helyezkednek el, és csak törékeny talajok borítják, a leggazdaságosabb és néha az egyetlen lehetséges kiaknázási mód eltávolítva a földet a lerakó felett, hogy teljesen a szabadba tegyék őket. E szerint a magyarázat tárolható nyitott gödrök, a tőzeg betétek , sok kő bányákban , az érc betétek ón a hordalék , egyéb fém betétek, sőt egyes részei réteg szén erős. Ezek a nyílt gödrös műveletek nagyon nagy feltárásokat eredményeznek mind a felszínen, mind a mélységben.

A bányász gyakran árkokat vagy nyílt árkokat is gyakorolt , hogy felfedezze vagy feltárja a lerakódások kitermelését, és néha földalatti galériák helyére lépjen, amelyeket inkonzisztens talajban kell ásni és nyitva tartani, kis mélységben, a felszín alatt. .

A bányászatnak ez a formája különbözik azoktól a bányászati módszerektől, amelyek galériákat igényelnek a földön, például a hosszú arcú bányászatot . A nyitott gödröket akkor használják, ha érc vagy kereskedelemben hasznosítható kőzetek vannak a felszín közelében. A felszíni bányászatot akkor végezzük a felszínen található ércre vagy kőzetekre, ha a túlterhelés viszonylag vékony, vagy az érdeklődésre számot tartó anyag szerkezetileg alkalmatlan az alagutazáshoz (mint például a homok, hamu és kavics esetében). Ezzel szemben a föld alatt található, de a kőzet keménysége miatt nehezen visszanyerhető ásványokat valamilyen földalatti bányászattal lehet elérni.

Nyílt gödör létrehozásához a bányászoknak információkat kell gyűjteniük a föld alatt lévő ércről. Ez úgy történik, hogy felderítő fúrást végeznek a talajban, majd az egyes lyukak helyét térképen rögzítik. A fúrásokkal nyert információk képet adnak az érc testének függőleges kiterjedéséről. Ezt a függőleges információt felhasználják a bányában lévő padok ideiglenes helyeinek feltárására. Fontos figyelembe venni a potenciális gödör ércének minőségét és gazdasági értékét. Felületi bányák termelnek az építőanyagokból és dimenzió kő gyakran nevezik „  kőbányák  ”.

A nyílt aknabánya terve a föld földtani és ásványtani jellemzőitől függ, megkülönböztetik a felfedezéssel történő bányászatot és a gödör szerinti bányászatot. A legtöbb, a gödör által üzemeltetett nyílt aknabánya általános kúp alakú , pontos alakját mindig a kiaknázandó lerakódás határozza meg, gyakran kemény kőzetekben, terjesztve vagy mély erekben található érc; a gödröket koncentrikus lépcsőkben ásják, amelyeket vágányok kötnek össze. A felfedezéses bányászat a sekély réteges lerakódásokra vonatkozik, különösen a szénbányászatban .

A nyílt aknabányákat általában addig bővítik, amíg az ásványi erőforrások  (in) ki nem merülnek, vagy addig, amíg a gazdaságtalan ércbányászathoz képest egyre nagyobb a túlterhelés aránya. Amikor ez megtörténik, a kimerült aknákat időnként hulladéklerakókká alakítják szilárd hulladék ártalmatlanítására. A gödör tóvá válásának megakadályozására azonban általában szükség van valamilyen vízszabályozásra, ha a bánya jelentős csapadékmennyiségben helyezkedik el, vagy ha a gödör rétegei alkotják a produktív víztartókat .

A felszíni bányászatot az ipari világ egyik legveszélyesebb ágazatának kell tekinteni. Jelentős hatással van a bányászok egészségére, és ökológiailag káros a földre. A felszíni bányászat a növényzet, a talaj és az alapkőzet változását eredményezi, ami végső soron hozzájárul a felszíni hidrológia, a talajvízszint és az áramlási utak változásához. Ezenkívül a felszíni bánya káros szennyező anyagokat termel, a kitermelt érc típusától és az alkalmazott kitermelési eljárás típusától függően.

Kivonás

A felszíni aknákat párkányokra ásták , amelyek leírják a lyuk függőleges szintjét. Az ágyak közötti intervallum a kitermelt lerakódástól, a kitermelt érctől és a használt gép méretétől függ. Általában a nagy bányaágyak 12-15 méter vastagok. Ezzel szemben sok kőbánya nem használ padokat, mivel általában sekélyek. A bányászat egyszerre több padon is elvégezhető, a különböző padokhoz való hozzáférés rámpák rendszerével történik. Az egyes padok szélességét a használt berendezés mérete határozza meg, általában 20–40 méter széles. Leereszkedő rámpák jönnek létre, hogy a bányászat új szinten kezdődhessen. Ez az új szint fokozatosan szélesedni fog, és kialakítja az új gödörfenéket.

A gödörfalak nagy részét általában függőlegesnél kisebb szögben ásják. A hulladékkőzet a gödör mélyedésekor lecsupaszodik, ezért ez a szög biztonsági intézkedés a károk és a leeső kőzetek veszélyének megelőzésére és minimalizálására. A mérések azonban a kőzetek mállásának és erodálásának, valamint a kőzetek típusától függenek. A kőzetekben fellépő szerkezeti gyengeségek, például a nyírás  (in) , az ízületek vagy a lombozat hibáinak mennyiségétől is függenek .

A falak lépcsőzetesek. A falak ferde szakaszát banknévnek nevezik ( angolul  : batter ), a lépcső lapos részét pedig hangmagasság-névnek ( pad ) vagy berm-nek ( berm ). A töltések lépései megakadályozzák, hogy a szikla zuhanása folytatódjon a fal egész oldalán. Bizonyos esetekben további földi támogatásra van szükség, a rock csavarok, csavarok és kábel lőtt használnak. Vízelvezető lyukakkal lehet csökkenteni a víznyomást vízszintes fúrással a falba, ami gyakran elegendő ahhoz, hogy önmagában is hibákat okozzon a falban.

A fuvarút általában a gödör oldalán helyezkedik el, amely egy rámpát képez, amelyet a teherautók használhatnak érc és hulladékszállítás során.

Pazarlás

A felszíni aknák jelentős mennyiségű hulladékot termelnek. Naponta csaknem egymillió tonna érc és hulladékkő kerülhet ki a nagyobb bányákból, naponta néhány ezer tonna pedig a kis aknákból. A bányákban általában négy fő művelet járul hozzá ehhez a töltéshez: fúrás , robbantás, rakodás és leszállítás  (be) .

A hulladékkőzetet egy hulladéklerakóba szállítják. A hulladéklerakók egymásra rakhatók az aktív gödör felszínén vagy korábban üzemeltetett gödrökben.

Az ércfeldolgozásból származó zagyot zagynak nevezik, és általában iszap formájában vannak . Ez utóbbit egy zagytóba  (in) vagy ülepítő tartályba pumpálják , ahol a vizet újrafelhasználják vagy elpárologtatják. Ülepítő gátak lehet toxikus jelenléte miatt a extrahálatlan szulfid ásványok , néhány típusú toxikus ásványi anyagok a meddőkőzet, és gyakran cianidot , amelyek kezelésére használják arany érc keresztül cianid kilúgozási folyamat . Ha nincs megfelelő környezeti védelem, ez a toxicitás káros hatással lehet a környező környezetre.

Szennyező anyagok

A felszíni bányászat magában foglalja a talajzavar folyamatát, amely levegőszennyező anyagok keletkezéséhez vezet. A levegőszennyező anyagok fő forrása az ásványi anyagok szállítása, de számos más tényező létezik, ideértve a fúrást, a robbantást és a túlterhelt rakodást és kirakodást. Az ilyen típusú szennyező anyagok a levegő minőségének károsítása mellett jelentős károkat okoznak a közegészségügyben és a biztonságban. Ezen szennyező anyagok belélegzése tüdőproblémákat okozhat, és végső soron növelheti a halálozást. Ezenkívül a szennyező anyagok hatással vannak a felszíni aknákat körülvevő területek növény- és állatvilágára.

A felszíni aranybányászat az egyik legnagyobb potenciális bányászati ​​fenyegetést jelent a környezetre, mivel befolyásolja a levegő és a víz kémiáját. A kiszabadult por mérgező vagy radioaktív lehet, ami egészségügyi problémát jelent a munkavállalók és a környező közösségek számára.

Hidrológia a bányászatban

A nehéz talajvízzel rendelkező területen működő felszíni aknák potenciálisan hidrológiai problémákkal szembesülhetnek; amelyek magukban foglalják a bányapadló emelését és széttörését a túlzott emelési nyomás miatt . A hidrológia okozta problémák megoldására felszín alatti vizek szabályozó rendszerét kell telepíteni. A megfelelő felszíni bánya lejtőkialakítás kialakulása a bánya élettartama alatt megváltozik. Ez elsősorban a kőzettömeg körülményeinek egyre növekvő megértésén alapul. Ez magában foglalja a felszín alatti vizeket és a hozzájuk kapcsolódó nyomásokat, amelyek a lejtőkön működhetnek. A talajvíznek a pórusnyomással járó csökkentése kulcsfontosságú szempont annak eldöntésében, hogy megvalósítható-e a felszíni aknabejtők geotechnikai tervezése. A felszín alatti vizek szabályozó rendszerei, amelyek magukba foglalják a szivattyúzási és nyomásmentesítő kutakat, szintén jelentős hatással lehetnek a helyi felszín alatti vizekre. Emiatt a monitoring rendszer optimalizáláson alapuló változatára van szükség annak biztosítására, hogy a helyi és regionális hidrogeológiai hatások elfogadható tartományon belül legyenek.

A nyílt gödör nyomásmentesítése (nyílt nyomásmentesítés) a bánya különböző területein jelentkező feszültség vagy nyomás megszüntetésének folyamata. A nyomásmentesítés hozzájárul a felszíni aknák stabilabbá és biztonságosabbá tételéhez. Integrált aknabejtő-nyomáscsökkentő program alkalmazásával drámaian megnő annak a valószínűsége, hogy a bányatervek megvalósíthatók, és elfogadható kockázati szint mellett. A nyomásmentesítés lehetővé teszi a bányák jelentős bővítését, és 10-15 évvel meghosszabbíthatja a bánya élettartamát. A nyomáscsökkentés egyik technikája az izzítás. Az izzítás egy fém, ötvözet vagy üveg lassú melegítése és hűtése. Ez a lassú fűtés és hűtés enyhíti a környező területek belső stresszét. Az izzítás növeli az anyag megmunkálhatóságát és tartósságát, ami általában növeli a felszíni aknák biztonságát. Amikor a talajvíz nyomása problémát jelent a felszíni aknákban, vízszintes lefolyókat használnak a lejtők nyomásmentesítési folyamatának felgyorsításához. Ez lehetővé teszi a bányában a nagy lejtéshiba elkerülését. A vízszintes lefolyókat a pórusnyomás csökkentésére használják a talajvíz terhelésének csökkentésével, ami javítja a lejtő stabilitását.

A nyílt gödör kőbányászatának egyik formája kibontással érhető el . Ez akkor történik, amikor egy régi földalatti bánya veszteségessé válik vagy romlik, de mégis értékes sziklákat hagy a helyén, gyakran a kamra és az oszlop bányászatának eredményeként . A végtelenítés felülről eltávolítja a túlterhelést, felülről kinyitja a bányát, majd lehetővé teszi a korábban "csapdába esett" ásványok megszerzését.

A bontatlan volt az 1930-as és 2000-es évek walesi palakőfejtőinek munkájának jellemzője , amikor Martyn Williams-Ellis, a Llechwedd  (in) igazgatója megjegyezte, hogy a viktoriánus korszak korábbi műveletei az újonnan gépesített technikák tömegével nyereségesek lehetnek. feltárás oszlopaik kinyerésére, újabban pedig számos üzemeltetett aknában.

Rehabilitáció

A bányászat befejezése után a bányaterület meliorációnak indulhat . A hulladéklerakókat kontúrozzák, hogy ellapítsák és tovább stabilizálják őket. Ha az érc szulfidokat tartalmaz , akkor általában agyagréteggel borítják, hogy megakadályozzák az eső és az oxigén hozzáférését a levegőből, amely oxidálhatja a szulfidokat és kénsavat eredményezhet , ezt a jelenséget savbánya-elvezetésnek nevezik . Ezt aztán általában talaj borítja, és növényzetet ültetnek az anyag megszilárdulásának elősegítése érdekében. Végül ez a réteg erodálódik, de általában azt reméljük, hogy a takaró lelassítja a kimosódás vagy a sav sebességét, hogy a környezet el tudja tartani a sav és a kapcsolódó nehézfémek terhelését. Nincsenek hosszú távú tanulmányok ezeknek a sövényeknek a sikeréről, mivel viszonylag rövid idő alatt létezik nagyméretű felszíni bányászat. Több száz-ezer évbe telhet, mire egyes hulladéklerakók "savsemlegessé" válnak, és abbahagyják a környezetbe való beszivárgást. A hulladéklerakókat általában elkerítik, hogy megakadályozzák az állatokat a növényzet megfosztásában. A nyitott gödröt ezután kerítés veszi körül , hogy megakadályozza a bejutást, és általában a talajvízzel telik meg . A száraz területeken a mély talajvízszint miatt nem feltöltődhet. Ahelyett, hogy visszaadná a földet eredeti természetes állapotába, újrafelhasználható, rekreációs parkokká vagy akár lakó / vegyes közösséggé alakítva. Németországban, amely a világ legnagyobb lignittermelője (manapság szinte mindegyik nyílt), a régi bányákat általában mesterséges tavakká alakítják . A savbányák vízelvezetésének fent említett problémájának enyhítése érdekében az áradás gyakran a közeli folyók vizével történik, ahelyett, hogy csak talajvizet használna. Ugyanebben az esetben a pH- érték semlegesítéséhez kalcium-oxidot vagy más bázikus vegyszereket kell adni a vízhez .

Ércek öntött kőfejtőkből

Az aranyat általában bányákban nyerik ki 1–5 ppm nyílt gödörben (1 millió rész), de egyes esetekben 0,75 ppm arany gazdaságilag indokolt. Ezt úgy értük el kupac kimosódás a Peak Hill bánya nyugati New South Wales , közel Dubbo , Ausztrália .

A nikkel , általában laterit formájában, legfeljebb 0,2% -ban nyerhető ki. A réz már 0,11% és 0,2% között is kitermelhető.

A felszíni aknákból általában bányászott anyagok a következők:

A legnagyobb felszíni aknák

A felszíni bányászat általános módszer az ásványok és minták kinyerésére a Földről. Költséghatékonysága miatt ez a módszer nagyon népszerű, és az egész világon használják. A világ tíz legnagyobb felszíni aknája szerepel.

Lásd is

Megjegyzések és hivatkozások

  1. OQLF , Gazdasági Együttműködési és Fejlesztési Szervezet , 1983. Nyílt gödör feltárása
  2. Jeanne Mager Stellman. Encyclopedia of Working Safety and Health, 3. kötet. Nemzetközi Munkaügyi Szervezet, 2000. Olvassa el online
  3. Bányakódex (új) - L100-1 . Cikk .
  4. Charles Pierre Mathieu Combes . Bányászati ​​szerződés. F. Oudart, 1846. Olvassa el online
  5. (in) Olvassa el az "Evolúciós és forradalmi bányászati ​​technológiát" a NAP.edu oldalon ( online olvasható )
  6. (a) "  Mining  " , Encyclopedia Britannica (hozzáférhető a 1 -jén április 2019 )
  7. Matheus Philippe, „Az aranybányák technikája és működési feltételei”, Annales des Mines - Réalités Industriels , 2018/4 (2018. november), p. 10-19. https://www.cairn.info/revue-realites-industrielles-2018-4-page-10.htm
  8. Chen, Li, Chang és Sofia, „  Open-pit bányászati ​​geomorf jellemzők jellemzése  ”, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation , Vol.  42,1 st október 2015, P.  76–86 ( ISSN  0303-2434 , DOI  10.1016 / j.jag.2015.05.001 )
  9. Mark A. Prelas; Galina Popovici; Louis K. Bigelow (1997. szeptember 23.). Ipari gyémántok és gyémántfilmek kézikönyve. CRC Press. pp. 496–. ( ISBN  978-0-8247-9994-6 ) .
  10. "Open Pit Surface Mine" bányamérnöki közösség (2000) 2011. december 19-én elérhető
  11. GE Blight; AB Fourie; GR Wardle (1999. január 1.). Geotechnika az afrikai fejlõdéshez: A talajmechanikáról és a geotechnikai mérnöki munkáról szóló 12. afrikai regionális konferencia anyagai, Durban, Dél-Afrika, 1999. október 25–27. CRC Press. pp. 49–. ( ISBN  978-90-5809-082-9 ) .
  12. „Bányászati ​​hulladék”: Az Európai Bizottság Környezetvédelmi Bizottsága (2011. november 17.) 2011. december 19-én elérhető
  13. (en) Huertas, Huertas, Izquierdo és González, „  Kolumbia északi részén található több nyílt aknás szénbánya levegőminőségi hatásvizsgálata  ” , Journal of Environmental Management , vol.  93, n o  1,2012. január, P.  121–129 ( PMID  22054578 , DOI  10.1016 / j.jenvman.2011.08.007 )
  14. Abdul-Wahab és Marikar, „  Az aranybányák környezeti hatása: nehézfémek okozta szennyezés  ”, Open Engineering , vol.  2 n o  21 st január 2012( ISSN  2391-5439 , DOI  10.2478 / s13531-011-0052-3 )
  15. Simon Leech és Matthew McGann, „  Nyílt gödör lejtőjének nyomásmentesítése a vízszintes lefolyók segítségével - esettanulmány  ”, {{cikk}}  : périodique hiányzik a „ ” paraméter  ,2008
  16. Stephen P. White, Ashley L. Creighton, Paul F. Bixley és Warwick M. Kissling, „  A Lihir nyílt gödrös aranybányájának víztelenítésének és nyomásmentesítésének modellezése, Pápua Új-Guinea  ”, Geothermics , vol.  33, n o  4,2004. augusztus, P.  443-456
  17. S. Mohan, PK Sreejith és SK Pramada, „ A nyílt aknabányák  nyomásmentesítő rendszerének optimalizálása szimulált hőkezelési technikával  ”, hidraulika , vol.  133, n o  7,1 st július 2007
  18. "  Kőbánya tulajdonosok - A walesi és angol vállalkozók  " , Slatesite
  19. Walter Geller; Helmut Klapper; Wim Salomons (2012. december 6.). Savas bányászati ​​tavak: Savas aknavezetés, limnológia és rekultiváció. Springer Tudomány és Üzleti Média. ( ISBN  978-3-642-71954-7 ) .
  20. Vasudevan Rajaram; Subijoy Dutta; Krishna Parameswaran (2005. június 30.). Fenntartható bányászati ​​gyakorlatok: globális perspektíva. CRC Press. pp. 207–. ( ISBN  978-1-4398-3423-7 ) .
  21. " Bányák újjáépítése" Bányászati ​​és Kőolaj Tanszék (2006. október), 2011. december 19
  22. "Peak Hill Gold Mine" főbb fémbányái, betétjei és projektjei (2010) 2011. december 19-ig tekinthetők meg
  23. Global Mining, "  A világ legnagyobb 10 legnagyobb nyílt aknabányája  " ,2015. szeptember 9

Külső linkek