Горное дело

редактировать
Инженерная дисциплина, которая включает практику, теорию, науку, технологию и применение добычи и обработки минералов из природных окружающая среда Наземный золотой рудник с самосвалом на переднем плане

Горное дело в инженерной дисциплине - это добыча полезных ископаемых из-под, над или на земле. Горное дело связано со многими другими дисциплинами, такими как переработка полезных ископаемых, разведка, раскопки, геология и металлургия, геотехническая инженерия и геодезия. Горный инженер может управлять любым этапом горных работ, от разведки и обнаружения минеральных ресурсов до технико-экономического обоснования, проектирования горных выработок, разработки планов, добычи и операций до закрытие рудника.

В процессе добычи полезных ископаемых образуется некоторое количество отходов и нерентабельных материалов, которые являются основным источником загрязнения поблизости от мины. Горнодобывающая деятельность по своей природе вызывает нарушение природной среды, внутри и вокруг которой минералы расположены. Горнодобывающие инженеры, следовательно, должны заботиться не только о добыче и переработке полезных ископаемых товаров, но и о смягчении ущерба окружающей среде как во время, так и после добычи в результате изменений. в районе добычи. В таких отраслях действуют строгие законы для контроля загрязнения и ущерба, причиняемого окружающей среде, и они периодически регулируются соответствующими ведомствами.

Содержание

  • 1 История горного дела
  • 2 Образование
  • 3 Заработная плата и статистика
  • 4 Подготовка к добыче
    • 4.1 Открытие полезных ископаемых
    • 4.2 Определение минералов
    • 4.3 Технико-экономическое обоснование
  • 5 Горные работы
    • 5.1 Открытые горные работы
    • 5.2 Процесс горных работ
  • 6 Здоровье и безопасность горных работ
    • 6.1 США
  • 7 Горнодобывающая промышленность и окружающая среда
    • 7.1 США
  • 8 См. также
  • 9 Сноски
  • 10 Дополнительная литература
  • 11 Внешние ссылки

История горного дела

С доисторических времен до наших дней горное дело сыграл значительную роль в существовании человеческой расы. С начала цивилизации люди использовали камень и керамику, а позже металлы, найденные на поверхности Земли или вблизи нее. Из них изготавливались ранние орудия и оружие. Например, высококачественный кремень, найденный в северной Франции и южной Англии, использовался для поджигания огня и разрушения скалы. Кремневые рудники были найдены в меловых участках, где по швам камня под землей следовали шахты и галереи. Самая старая известная шахта в археологических памятниках - «Пещера Льва» в Свазиленде. На этом участке, возраст которого радиоуглеродным датированием указывает на возраст примерно 43000 лет, палеолит люди добывали минерал гематит, который содержал железо и был земля для производства красного пигмента охры.

древние римляне были новаторами горного дела. Они разработали крупномасштабные методы добычи полезных ископаемых, такие как использование больших объемов воды, доставляемой к устью с помощью многочисленных акведуков для гидравлической добычи. Затем обнаженная порода подверглась нападению с помощью поджигания, при котором огонь использовался для нагрева породы, которая должна была быть погашена струей воды. В результате теплового удара скала треснула, что позволило удалить ее. На некоторых рудниках римляне использовали водные машины, такие как гидравлические колеса с обратным овалом. Они широко использовались на медных рудниках в Рио-Тинто в Испании, где одна последовательность включала 16 таких колес, расположенных попарно, поднимая воду на глубину около 80 футов (24 м).

Черный порох был впервые использован в горной промышленности в Банска Штьявница, Королевство Венгрия (современный Словакия ) в 1627 году. земля, чтобы разрыхлить и обнажить рудные жилы, что было намного быстрее, чем поджигание. Промышленная революция ознаменовала дальнейший прогресс в горнодобывающих технологиях, включая усовершенствованные взрывчатые вещества и паровые насосы, подъемники и буровые установки, пока они оставались безопасными.

Образование

Колорадская горная школа

Есть много способов стать горным инженером, но все они включают университетскую или высшую степень. В первую очередь обучение включает в себя бакалавр технических наук (B.Eng. Или BE), бакалавр наук (B.Sc. или BS), бакалавр технологий (B.Tech.) Или Бакалавр прикладных наук (BASc.) В области горного дела. В зависимости от страны и юрисдикции, получение лицензии горного инженера степень магистра ; Магистр технических наук (M.Eng.), Магистр наук (M.Sc или MS) или Магистр прикладных наук (MASc.).. Есть также горные инженеры, пришедшие из других дисциплин, например из инженерных областей, таких как Машиностроение, Гражданское строительство, Электротехника, Геоматическое проектирование, Экологическое проектирование или из такие области науки, как Геология, Геофизика, Физика, Геоматика, Науки о Земле, Математика, Однако этот путь требует получения степени выпускника, например M.Eng, MS, M.Sc. или M.A.Sc. в горном деле после окончания другой количественной программы бакалавриата, чтобы получить квалификацию горного инженера.

Основные предметы изучения горного дела обычно включают:

В Соединенных Штатах около 14 университетов предлагают степень бакалавра гуманитарных наук. степень в области горного дела и / или горного дела. В число лучших университетов входят Горная школа Колорадо, Университет штата Пенсильвания, Технологический институт Вирджинии, Университет Кентукки, Университет Аризоны, Школа горнодобывающей промышленности и технологий Южной Дакоты и т. Д. Полный список можно найти на smenet.org. Большинство этих университетов предлагают M.S. и к.т.н. градусов тоже.

В Канаде Университет Макгилла предлагает как степень бакалавра (бакалавр или бакалавр), так и степень магистра (магистр или магистр) в области горного дела. Инженерное дело. и Университет Британской Колумбии в Ванкувере предлагает степень бакалавра прикладных наук (BASc.) в области горного дела, а также ученые степени (MASc. или M.Eng и Ph.D.) в горном деле.

В Европе большинство программ объединены (BS плюс MS в одну) после Болонского процесса и занимают 5 лет на завершение. В Португалии Университет Порту предлагает степень магистра инженерных наук. в области горного дела и геоэкологической инженерии, а в Испании Мадридский технический университет предлагает степени в области горного дела со специализацией в горных технологиях, горных работах, топливах и взрывчатых веществах, металлургии. В Соединенном Королевстве Кемборнская горная школа предлагает широкий выбор степеней BEng и MEng в области горного дела и других проблем, связанных с горной промышленностью. Это осуществляется через Университет Эксетера.

В Южной Африке ведущие учреждения включают Университет Претории, предлагающий 4-летнюю степень бакалавра инженерии (B.Eng. в горном деле), а также в аспирантуре по различным специальностям, таким как инженерия горных пород и численное моделирование, инженерия взрывчатых веществ, вентиляция, методы подземных горных работ и проектирование шахт; и Университет Витватерсранда, предлагающий 4-летнюю степень бакалавра инженерных наук (B.Sc. (Eng.)) в области горного дела, а также программы магистратуры (M.Sc. (Eng.) и Ph.D.) по горному делу.

Некоторые горные инженеры продолжают учиться по программам докторантуры, например, Doctor of Philosophy (Ph.D., DPhil), Доктор технических наук (D.Eng., Eng.D.) Эти программы включают очень важный исходный исследовательский компонент и обычно рассматриваются как отправные точки в Academia.

Заработная плата и статистика

Заработная плата в горнодобывающей промышленности обычно определяется требуемым уровнем квалификации, занимаемой должностью и в какой организации работает инженер. При сравнении заработной платы в одном регионе с другим необходимо учитывать стоимость жизни и другие факторы.

Горные инженеры в Индии получают относительно высокую зарплату по сравнению со многими другими профессиями, средняя зарплата составляет 15 250 долларов. Однако по сравнению с заработной платой горных инженеров в других регионах, таких как Канада, США, Австралия и Великобритания, зарплаты в Индии низкие. В Соединенных Штатах насчитывается около 6150 работающих горных инженеров со средней годовой зарплатой 103 710 долларов США.

Pre-mining

The Prospector от N. C. Wyeth, 1906

Разведка полезных ископаемых - это процесс обнаружения руд (коммерчески приемлемые концентрации полезных ископаемых) в руднике. Разведка полезных ископаемых - гораздо более интенсивный, организованный, активный и профессиональный процесс, чем поиск полезных ископаемых , хотя при этом часто используются услуги разведки.

Первый этап горных работ состоит из процессов поиска и разведки месторождения полезных ископаемых. На следующем первом этапе разведки полезных ископаемых геологи и геодезисты играют важную роль в необходимом предварительном технико-экономическом обосновании возможных горных работ. Разведка полезных ископаемых и оценка запасов с помощью различных методов разведки проводятся для определения метода и типа добычи, необходимых в дополнение к условиям рентабельности.

Обнаружение полезных ископаемых

После того, как обнаружение полезных ископаемых было обнаружено и было определено, что они имеют достаточное экономическое качество для добычи, горные инженеры будут работать над разработкой плана по эффективной и действенной добыче..

Открытие может быть сделано на основе исследования карт минералов, академических геологических отчетов или местных, государственных или национальных геологических отчетов. Другие источники информации включают эссе о собственности и местную молву. Исследования минералов обычно включают отбор проб и анализ отложений, почвы и керна. Отбор и анализ проб почвы - один из самых популярных инструментов разведки полезных ископаемых. Общие инструменты включают спутниковые и аэрофотоснимки или аэрогеофизику, в том числе магнитометрические и гамма-спектрометрические карты. Если разведка полезных ископаемых не проводится на государственной собственности, владельцы собственности могут играть значительную роль в процессе разведки и могут быть первооткрывателями месторождения полезных ископаемых.

Определение минералов

После обнаружения перспективного полезного ископаемого горный геолог и / или горный инженер определяет свойства руды. Это может включать химический анализ руды для определения состава пробы. После определения свойств минерала следующим шагом будет определение количества руды. Это включает определение размеров месторождения, а также чистоты руды. Геолог пробуривает дополнительные образцы керна, чтобы определить пределы месторождения или пласта, и вычисляет количество ценного материала, присутствующего в месторождении.

Технико-экономическое обоснование

После того, как идентификация полезных ископаемых и количество запасов обоснованно определены, следующим шагом является определение технико-экономического обоснования извлечения месторождения полезных ископаемых. Предварительное исследование вскоре после открытия месторождения изучает рыночные условия, такие как спрос и предложение на минерал, количество руды, которое необходимо переместить для извлечения определенного количества этого минерала, а также анализ затрат, связанных с операция. Это предварительное технико-экономическое обоснование определяет, будет ли горнодобывающий проект прибыльным; если да, то проводится более глубокий анализ месторождения. После того, как все рудные тела известны и были изучены инженерами, в технико-экономическом обосновании изучается стоимость первоначальных капитальных вложений, методы добычи, стоимость эксплуатации, расчетный срок окупаемости, валовая выручка и чистая прибыль. маржа прибыли, любая возможная цена перепродажи земли, общий срок существования резерва, общая стоимость резерва, инвестиции в будущие проекты, а также договор собственника или владельцев собственности. Кроме того, учитываются воздействие на окружающую среду, рекультивация, возможные юридические последствия и все разрешения правительства. Эти этапы анализа определяют, следует ли горнодобывающей компании продолжить добычу полезных ископаемых или от проекта следует отказаться. Горнодобывающая компания может решить продать права на запас третьей стороне, а не разрабатывать его самостоятельно, или решение о продолжении добычи может быть отложено на неопределенный срок до тех пор, пока рыночные условия не станут благоприятными.

Горные работы

Горные инженеры, работающие на установленном руднике, могут работать в качестве инженеров для улучшения операций, дальнейшего разведки полезных ископаемых и капитализации операций, определяя, где в руднике следует добавить оборудование и персонал. Инженер может также работать в надзоре и управлении или продавать оборудование и полезные ископаемые. Помимо проектирования и эксплуатации, горный инженер может работать менеджером по охране окружающей среды, здоровья и безопасности или инженером-проектировщиком.

Для горных работ требовались разные методы добычи в зависимости от минералогии, геологии и местонахождения ресурсов. Такие характеристики, как твердость минерала, стратификация минерала и доступ к этому минералу, будут определять метод добычи.

Обычно добыча ведется либо с поверхности, либо под землей. Добыча также может происходить как при наземных, так и при подземных операциях в одном и том же заповеднике. Горнодобывающая деятельность зависит от того, какой метод используется для удаления минерала.

Открытые горные работы

Открытые горные работы составляют 90% мировой добычи полезных ископаемых. Также называется добыча открытым способом, поверхностная добыча - это удаление минералов в формациях, которые находятся на поверхности или рядом с ней. Извлечение руды осуществляется путем удаления материала с земли в ее естественном состоянии. Открытые горные работы часто изменяют характеристики земли, форму, топографию и геологическую структуру.

Открытые горные работы включают в себя разработку карьеров, при которой полезные ископаемые добываются с помощью таких механизмов, как резка, раскалывание и дробление. Взрывчатые вещества обычно используются для облегчения поломки. Твердые породы, такие как известняк, песок, гравий и сланец, обычно добываются в серию уступов.

Добыча полосы производится на более мягких минералах, таких как глины, а фосфаты удаляются с помощью механических экскаваторов, гусеничных бульдозеров и фронтальных погрузчиков. Таким образом можно также извлекать более мягкие угольные пласты.

При добыче россыпи полезные ископаемые также могут быть удалены со дна озер, рек, ручьев и даже океана с помощью земснарядов. Кроме того, добыча на месте может осуществляться с поверхности с использованием растворяющих агентов на рудном теле и извлечения руды путем откачки. Затем перекачиваемый материал выщелачивают для дальнейшей обработки. Гидравлическая добыча используется в форме водяных струй для вымывания вскрыши или самой руды.

Процесс добычи

Взрыв :. Взрывчатые вещества используются для разрушения горная порода и помощь в сборе руды в процессе, называемом взрывными. Взрыв обычно - тепло и огромное давление взорвавшейся взрывчатки для разрушения и разрушения горной массы. В горнодобывающей промышленности используются взрывчатые вещества фугасные, которые различаются по составу и эксплуатационным характеристикам. Горный инженер несет ответственность за выбор и правильное размещение этих взрывчатых веществ, чтобы обеспечить максимальную эффективность и безопасность. Взрывные работы происходят на многих этапах горного процесса, таких как развитие инфраструктуры, а также производство руды.

Выщелачивание :. Выщелачивание - это потеря или извлечение определенных материалов из носителя в жидкость (обычно, но не всегда в растворитель). В основном используется при добыче редкоземельных металлов.

Флотация :. Флотация (также пишется флотация) включает явления, связанные с относительной плавучестью минералов. Это наиболее широко используемый метод разделения металлов.

Электростатическое разделение:. Разделение минералов по разнице электрических характеристик.

Гравитационное разделение:. Гравитационное разделение - это промышленный метод разделения двух компонентов, либо суспензии, либо сухой гранулированной смеси, при котором разделение компонентов гравитацией является достаточно практичным.

Магнитная сепарация:. Магнитная сепарация - это процесс, в котором магниточувствительный материал извлекается из смеси с использованием магнитной силы.

Гидравлическое разделение:. - это процесс, в котором для разделения минералов используется разница в плотности. Перед гидравлической сепарацией минералы измельчали ​​до однородного размера; поскольку минералы имеют одинаковый размер и разную плотность, они будут иметь разные скорости осаждения в воде, и это можно использовать для разделения целевых минералов.

Здоровье и безопасность в горнодобывающей промышленности

Юридическое внимание к вопросам здоровья и безопасности в горнодобывающей промышленности началось в конце 19 века и в последующем 20 веке переросло в всеобъемлющую и строгую кодификацию правоприменения и обязательного регулирования здоровья и безопасности. Горный инженер в какой бы должности он ни занимал, должен соблюдать все федеральные, государственные и местные законы о безопасности горных работ.

США

Конгресс США, приняв Федеральный закон о безопасности и охране здоровья в шахтах 1977 года, известный как Закон о шахтерах, создал Управление по безопасности и охране здоровья в шахтах (MSHA) при Министерстве труда США.

Этот всеобъемлющий закон предоставляет шахтерам права против преследования за сообщения о нарушениях, консолидированное регулирование угольных шахт с металлическими и неметаллическими рудниками и создает независимая Федеральная комиссия по надзору за безопасностью и здоровьем в шахтах для проверки заявленных MSHA нарушений.

Закон, кодифицированный в Своде федеральных правил § 30 (CFR § 30), распространяется на всех горняков на действующей шахте. Когда горный инженер работает на действующей шахте, он или она подчиняется тем же правам, нарушениям, обязательным правилам охраны труда и техники безопасности и обязательному обучению, что и любой другой рабочий на шахте. Горный инженер может быть юридически идентифицирован как «горняк».

Закон устанавливает права горняков. Майнер может в любое время сообщить об опасном состоянии и запросить инспекцию. Горняки могут выбрать представителя горняков для участия во время инспекции, прединспекционной встречи и постинспекционной конференции. Горняки и их представители должны получать оплату за их время во время всех инспекций и исследований.

Горнодобывающая промышленность и окружающая среда

США

Мелиорация земель регулируется для наземных и подземных шахты в соответствии с Законом о контроле и рекультивации открытых горных работ 1977 года. Закон создает в рамках Министерства внутренних дел Бюро открытых горных работ (OSM). OSM заявляет на своем веб-сайте: «OSM отвечает за обеспечение баланса между потребностями страны в продолжении внутренней добычи угля и защитой окружающей среды».

Закон требует, чтобы штаты создавали собственные департаменты рекультивации и издавали законы, касающиеся рекультивации при добыче угля. Штаты могут вводить дополнительные правила и регулировать использование других полезных ископаемых в дополнение к углю для мелиорации земель.

См. Также

  • значок Инженерный портал

Сноски

Дополнительная литература

  • Эрик К. Нистром, Видение подземелья: карты, модели и горное дело в Америке. Рино, Невада: University of Reno Press, 2014.

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-30 13:17:55
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте