Приспособление для снятия/установки стойки со ступицей в сборе Сaterpillar 773/776/777 «PZS-U»

Горнодобывающая промышленность играет важнейшую роль в экономике многих стран, обеспечивая ресурсы для энергетики, строительства и промышленности. Однако за это приходится платить высокую экологическую цену. Разрушение природных ландшафтов, загрязнение воды и воздуха, а также утрата биоразнообразия становятся неизбежными спутниками добычи полезных ископаемых. Именно поэтому вопрос минимизации экологического ущерба выходит на первый план, требуя комплексных подходов и современных решений.


Основные виды воздействия на окружающую среду




Добыча полезных ископаемых, особенно открытым способом, серьезно трансформирует природные экосистемы. В первую очередь, это касается ландшафтов.

Разрушение ландшафтов

Масштабные изменения рельефа приводят к необратимым последствиям для природы и местных экосистем. Вот основные аспекты этого процесса:

Формирование карьеров и отвалов

При открытой добыче создаются гигантские карьеры, которые полностью изменяют рельеф местности. Глубина таких карьеров может достигать сотен метров, а площадь охватывать десятки квадратных километров. Эти участки превращаются в "мертвые зоны", где невозможно вести ни сельскохозяйственную деятельность, ни строительство.


Отвалы — это искусственно созданные насыпи из пустой породы, добытой вместе с полезным ископаемым. Они занимают огромные территории, часто превышая размеры самого карьера. В результате:


Почва теряет плодородность, так как верхний слой, богатый органическими веществами, уничтожается.
Происходит разрушение водного баланса — отвалы меняют естественные потоки дождевых и грунтовых вод.
Пылевая эрозия из-за ветров разносит частицы породы на значительные расстояния, ухудшая качество воздуха.

Уничтожение растительного покрова

Перед началом разработки месторождений с территории будущего карьера и прилегающих зон полностью удаляются леса, кустарники и травяной покров. Это приводит к:


Потере местообитаний для животных. Леса и пастбища, служившие домом для множества видов, исчезают, что вынуждает фауну мигрировать или сокращаться в численности.
Повышению уровня эрозии почвы. Растительность, закреплявшая грунт корневой системой, исчезает, и земля начинает разрушаться под действием ветра и дождя.
Изменению микроклимата. Леса регулируют температуру и влажность, а их исчезновение делает климат в зоне добычи более экстремальным.

Потеря сельскохозяйственных земель

Многие месторождения расположены в плодородных районах, где активно ведется сельское хозяйство. Добыча полезных ископаемых приводит к выведению этих земель из оборота:


Верхний слой почвы уничтожается, а на его месте образуются карьеры или площадки для складирования оборудования.
Земли, используемые для отвалов или инфраструктуры (временные дороги, рабочие лагеря), становятся непригодными для растениеводства и животноводства даже после завершения добычи.
Пылевые выбросы и загрязнение воды от шахтных стоков ухудшают качество окружающих земель, снижая урожайность в прилегающих зонах.

Загрязнение водных ресурсов




Не меньшую угрозу представляет загрязнение водных ресурсов. Горные породы, извлекаемые на поверхность, часто содержат токсичные вещества, такие как тяжелые металлы, которые вымываются дождями и попадают в грунтовые воды, реки и озёра. В результате местное население сталкивается с дефицитом чистой воды, а экосистемы водоемов разрушаются.

Шахтные воды и их воздействие

Шахтные воды представляют собой сточные воды, которые образуются при добыче полезных ископаемых. Они содержат в себе множество токсичных веществ, таких как тяжелые металлы, кислоты и сульфаты. Основные проблемы, связанные с шахтными водами, включают:


Токсичные вещества. Металлы, такие как ртуть, кадмий, мышьяк, а также серная кислота, проникают в грунтовые воды и водоемы. Даже небольшие концентрации таких веществ представляют опасность для здоровья человека и экосистем.
Загрязнение рек и озер. Шахтные воды часто сбрасываются в открытые водоемы, вызывая массовую гибель рыб, растений и водных организмов. Это приводит к разрушению экосистем.
Угроза питьевой воде. Загрязнение подземных вод делает их непригодными для использования. В некоторых регионах добычи возникает дефицит чистой воды, что особенно критично для сельских районов.

Нарушение гидрологических процессов

Добыча полезных ископаемых также значительно изменяет природные гидрологические процессы. Это может вызвать несколько серьезных последствий:


Снижение уровня подземных вод. При добыче полезных ископаемых из шахт и карьеров откачиваются большие объемы воды, чтобы избежать их затопления. Это приводит к истощению подземных водоносных горизонтов, которые являются важным источником питьевой воды.
Изменение русел рек. Для обеспечения инфраструктуры добычи реки перенаправляются или засыпают, что разрушает экосистемы и нарушает привычные процессы водообмена.
Заболачивание территорий. В районах, где нарушается естественный сток воды, происходит её застой, что способствует образованию болот, непригодных для хозяйственной деятельности.

Эффекты для экосистем и людей

Исчезновение уникальных растений и животных, обитающих в водных экосистемах.
Ухудшение условий для сельского хозяйства, связанное с засухами или заболачиванием полей.
Обострение социальных проблем в регионах, где вода становится дефицитным ресурсом.

Реакция на проблему и способы решения

Для минимизации загрязнения водных ресурсов и восстановления гидрологических процессов применяются следующие меры:


Очистка шахтных вод. Использование современных фильтров и химических реагентов для нейтрализации токсичных веществ, таких как тяжелые металлы и кислоты.
Замкнутые системы водоснабжения. Создание систем, в которых вода повторно используется в производственных процессах, исключая её сброс в окружающую среду.
Реконструкция водоемов. После завершения добычи проводится восстановление рек, озёр и водоносных горизонтов для возвращения природного баланса.
Мониторинг качества воды. Постоянный контроль содержания токсинов и кислот в водоёмах позволяет вовремя предотвращать их загрязнение.


Решение проблемы возможно только при строгом соблюдении экологических стандартов, внедрении современных технологий очистки воды и восстановлении водоёмов после завершения добычи.

Ухудшение качества воздуха и его загрязнение




Загрязнение воздуха — еще один серьезный аспект. При добыче ископаемых в атмосферу выбрасываются пыль, углекислый и сернистый газы. Это ухудшает качество воздуха и напрямую влияет на здоровье жителей прилегающих территорий. Использование взрывчатых веществ при разработке месторождений также способствует значительному росту выбросов, что усиливает общий негативный эффект.

Пылевые выбросы

При добыче полезных ископаемых, особенно открытым способом, в воздух попадают огромные объемы пыли. Это происходит в результате буровзрывных работ, транспортировки руды и породы, а также при переработке материалов. Пылевые выбросы представляют собой серьезную угрозу:


Качество воздуха. Мелкие частицы пыли, особенно PM2.5 и PM10, оседают в дыхательных путях людей, вызывая проблемы со здоровьем, такие как астма, бронхиты и сердечно-сосудистые заболевания.
Ухудшение видимости. Высокая концентрация пыли в воздухе снижает видимость, что создает проблемы для транспорта и негативно влияет на местное население.
Долговременное воздействие. Пыль оседает на растениях, что снижает их способность к фотосинтезу, и приводит к деградации экосистем.

Выбросы вредных газов

При разработке месторождений в атмосферу выбрасываются значительные объемы вредных газов, таких как:


Сернистый газ (SO₂). Этот газ образуется при добыче и переработке руды, содержащей серу. Попадая в атмосферу, он вызывает кислотные дожди, которые разрушают почву, растения, здания и даже водоемы
Углекислый газ (CO₂). Выбросы CO₂ связаны с использованием тяжелой техники и оборудования, работающего на углеводородном топливе. Углекислый газ способствует усилению парникового эффекта и глобальному потеплению.
Метан (CH₄). При добыче угля и нефти в атмосферу попадает метан, который в 25 раз сильнее влияет на парниковый эффект, чем CO₂.


Последствия выбросов вредных газов:


Развитие респираторных заболеваний, включая хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ).
Вредное воздействие на детей и пожилых людей, которые особенно уязвимы перед загрязнением воздуха.
Ускорение изменения климата из-за накопления парниковых газов.

Роль взрывчатых веществ

Использование взрывчатых веществ при добыче ископаемых существенно усиливает загрязнение воздуха. Взрывные работы проводятся для разрушения горных пород и добычи руды, но они сопровождаются:


Образованием огромных объемов пыли. После каждого взрыва тысячи тонн горной породы превращаются в мелкодисперсные частицы, которые поднимаются в воздух.
Выбросом токсичных газов. Взрывчатые вещества выделяют угарный газ (CO), оксиды азота (NOₓ) и сернистый газ. Эти соединения токсичны для человека и природы.
Долговременными эффектами. Оседание пыли и токсичных частиц на земле может загрязнять почву и водоемы, усиливая общий экологический ущерб.

Способы решения проблемы

Для минимизации загрязнения воздуха в горнодобывающей промышленности используются следующие меры:


Фильтрация выбросов. Установка специальных фильтров и систем очистки на оборудовании снижает объем пыли и вредных газов, попадающих в атмосферу.
Пылеподавление. Применение систем орошения и специальных покрытий для пылеобразующих материалов уменьшает пылевые выбросы.
Энергоэффективные технологии. Использование электрического и гибридного оборудования вместо машин с двигателями внутреннего сгорания позволяет сократить выбросы CO₂.
Контроль взрывных работ. Применение более безопасных и точных технологий взрыва помогает снизить объем выбросов пыли и газа.
Мониторинг качества воздуха. Постоянное наблюдение за уровнем загрязнения помогает вовремя принимать меры по устранению источников выбросов.

Последствия для экологии и общества

Воздействие горнодобывающей промышленности сказывается не только на природе, но и на жизни людей. Экологические последствия включают снижение биоразнообразия, деградацию экосистем и изменение гидрологических процессов. Для человека это оборачивается ухудшением здоровья из-за загрязненного воздуха и воды, а также экономическими потерями из-за истощения природных ресурсов и снижения продуктивности сельского хозяйства.

Роль законодательства и общественного контроля

Эффективное сокращение ущерба невозможно без четкого законодательного регулирования. Внедрение строгих экологических стандартов и система мониторинга деятельности горнодобывающих компаний помогают минимизировать негативные последствия. Штрафы за нарушение норм мотивируют компании соблюдать требования, а участие общественности в контроле делает деятельность более прозрачной.

Четкие экологические стандарты

Одним из ключевых инструментов законодательства являются экологические стандарты. Эти нормы определяют, какие технологии и методы добычи можно применять, а также устанавливают допустимые уровни выбросов и загрязнений.


Например:


Ограничение выбросов вредных веществ. Законы предписывают использование фильтров и пылеподавителей на производственных объектах.
Рекультивация земель. Компании обязаны восстанавливать ландшафт после завершения добычи, что включает выравнивание карьеров, озеленение территорий и восстановление почвы.
Утилизация отходов. Законодательство требует безопасного хранения хвостов и переработки отходов, чтобы минимизировать их воздействие на природу.


Экологические стандарты должны быть адаптированы к особенностям региона и характеру добычи. Например, в районах с хрупкими экосистемами (тундра, горные территории) законы нередко предусматривают дополнительные ограничения.

Мониторинг и контроль деятельности предприятий

Простое наличие стандартов не гарантирует их соблюдения. Важно внедрять системы мониторинга, которые обеспечивают контроль за деятельностью компаний в реальном времени. Это включает:


Установку датчиков на предприятиях. Специальные устройства отслеживают выбросы пыли, газа и загрязнение воды. Данные с датчиков передаются в экологические службы для анализа.
Проверки и инспекции. Государственные органы проводят регулярные и внезапные проверки, чтобы выявить нарушения и заставить компании устранить их.
Санкции за нарушения. Штрафы и временная приостановка деятельности становятся стимулом для соблюдения норм. В некоторых странах компании обязаны платить за восстановление экосистем, если они были повреждены.

Штрафы и экономическая ответственность

Экономические меры воздействия — это важный инструмент стимулирования соблюдения экологических норм. Штрафы за загрязнение среды или несоблюдение требований могут достигать значительных сумм. Например:


В России компании обязаны компенсировать вред, нанесенный экосистемам, а также платить штрафы за каждый случай превышения выбросов.
В Европейском Союзе существуют жесткие квоты на выбросы углекислого газа. Нарушение этих квот влечет за собой крупные штрафы, которые используются для финансирования экологических проектов.


Кроме штрафов, законодательство предусматривает налоги на использование природных ресурсов и компенсационные выплаты за эксплуатацию экологически чувствительных территорий.

Роль общественного контроля

Общественный контроль играет ключевую роль в обеспечении прозрачности и подотчетности деятельности горнодобывающих компаний. Он дополняет государственное регулирование и включает следующие аспекты:


Привлечение экологических организаций. НКО проводят независимые исследования, оценивая воздействие добычи на природу. Их отчеты привлекают внимание общественности и стимулируют компании к соблюдению норм.
Публичное раскрытие данных. Законодательство должно обязывать компании публиковать экологические отчеты, включая информацию о выбросах, рекультивации земель и утилизации отходов. Это позволяет общественности и экспертам отслеживать соблюдение норм.
Местные инициативы. В регионах добычи жители часто создают инициативные группы, которые сообщают о нарушениях в государственные органы или привлекают к ним внимание СМИ.
Экологическое просвещение. Повышение уровня экологической грамотности населения позволяет формировать ответственное отношение к природе и повышает требования к прозрачности работы компаний.

Заключение

Горнодобывающая промышленность неизбежно влияет на окружающую среду, но современный подход к добыче позволяет значительно уменьшить этот ущерб. Рекультивация, очистка воды, снижение выбросов и сохранение биоразнообразия — ключевые меры, которые помогут найти баланс между промышленным развитием и охраной природы. Только совместные усилия бизнеса, общества и государства могут обеспечить устойчивое будущее, где промышленность развивается без ущерба для экологии.

Закрытый способ добычи полезных ископаемых является одним из основных способов получения ценных ресурсов из недр земли. В отличие от карьерных (поверхностных) технологий шахтные разработки позволяют «добраться» до залежей, находящихся на глубине от 500 до 5 000 метров. Подземным способом добывают топливо (уголь, нефть), металлические руды (железо, медь, алюминий), драгоценные металлы (золото, платина) и минералы (алмазы), сланцы (кварц), горные породы (гранит, базальт, соли).

Основные отличия закрытого способа добычи от открытого

Подземный способ добычи полезных ископаемых реализуется путём бурения скважин или строительства шахт. Основным отличием предприятий этого типа является то, что большая их часть оказывается расположенной глубоко под землёй. В шахты спускается техника, оборудование, рабочие. Туда же прокладываются инженерные коммуникации, транспортные сети, конвейеры. На поверхности обустраиваются только склады и административно-бытовые здания.





Открытый метод. Добыча полезных ископаемых осуществляется путём разработки разрезов (карьеров). При этом способе всё горнодобывающее предприятие располагается буквально под открытым небом. Карьер представляет собой систему уступов. По мере выемки породы количество таких уступов и, соответственно, глубина разреза — увеличиваются.

Шахта

Шахта — это горнодобывающее предприятие, спроектированное и обустроенное специально для добычи какого-либо полезного ископаемого из недр земли. Представляет собой сложную систему тоннелей, галерей, коридоров, штреков, ходок. В состав шахты входят копры, надшахтные постройки, система вентиляции, электрификация, дробильные установки, сортировочные пункты, очистные забои и другие объекты.


Шахтный метод является одним из основных и распространённых для осуществления закрытого способа добычи полезных ископаемых (на ряду с бурением скважин). Он имеет как свои преимущества, так и недостатки. Основным плюсом технологии добычи полезных ископаемых подземным способом бесспорно является возможность получения ресурсов из глубоких залежей. Карьерным методом «достать» из-под земли либо технически невозможно, либо экономически невыгодно.


Выбор способа добычи. Ведение горных работ далеко не всегда осуществляется закрытым способом из-за большой глубины расположения месторождений. Выбор в пользу этой технологии часто делается в силу особенностей географии и ландшафта местности. Например, полезное ископаемое может находиться недалеко от поверхности земли, но в высокой горе. В таких случаях выгоднее спроектировать и построить компактную шахту, чем раскапывать большой карьер.


Аналогичный подход к выбору технологии применяется в случае разработки залежей, находящихся под толщей воды мирового океана. Обустроить открытый разрез для этого тоже нельзя. Чтобы «достать» ценное сырье из-под земли, которая находится под водой, применяется бурение скважин и другие современные технологии. Под водами мирового океана находится не только газ и нефть, но и драгоценные металлы, минералы. Их добыча в таких местах технически сложна и дорога. Но высокая стоимость получаемых ископаемых делает такую добычу экономически выгодной.

Плюсы и минусы подземного способа добычи

На примере даже нашей страны можно с уверенностью утверждать, что закрытый метод добычи менее распространён, чем открытый. Аналогичная тенденция наблюдается и во многих других государствах, чьи территории богаты залежами полезных ископаемых. Основным методом добычи на сегодня остаётся, всё же, открытый или карьерный способ. В России, например, разрезов по разработке залежей примерно в два раза больше, чем действующих подземных шахт. Конечно, если в расчёт брать и скважины, то закрытый метод добычи безусловно окажется на первом месте.





Основные плюсы закрытого способа добычи полезных ископаемых:


Возможность получения особо ценного и качественного сырья, залегающего на больших глубинах под землёй.
«Точечная» или локальная разработка месторождения, исключающая необходимость выполнять многоэтапное обогащение породы (отделение ценного ископаемого от ненужных минералов и прочих загрязнений).
Уменьшенное негативное влияние на окружающую среду, минимальное загрязнение атмосферы пылью, газами.
Минимальное или нулевое негативное влияние на ландшафт местности. Карьеры, в отличие от шахт и скважин, приводят к безвозвратному уничтожению плодородных площадей, выводя их навсегда из государственного баланса.
Возможность выполнять разработки в горной местности, на сложном рельефе, в условиях вечной мерзлоты, под километрами воды мирового океана.
Более долговременная добыча полезного ископаемого за счёт эффективной разработки одного и того же месторождения. Карьеры обычно истощаются гораздо быстрее, тогда как отдельные шахты «помнят» царей, паровой двигатель, начало индустриализации и научно-технического прогресса.
В ряде случаев подземный способ добычи обеспечивает гораздо более внушительные объёмы сырья, чем открытый.


Перечисленные преимущества нельзя накладывать на все отрасли горного дела. В большинстве случаев шахты и скважины строятся исключительно для того, чтобы добыть ценный материал, сформировавшийся миллионы лет назад глубоко в толще Земли. Если месторождение полезного ископаемого находится на глубине десятки (и даже сотни) метров, и есть техническая возможность его добыть открытым способом, то предпочтение отдаётся в пользу карьера (разреза). Причиной тому являются многочисленные недостатки шахтного метода добычи.


Основные минусы закрытого способа добычи полезных ископаемых:


Затраты на проектирование, строительство, эксплуатацию и обслуживание шахт зачастую многократно превышают размеры инвестиций в открытую добычу.
Средняя или низкая продуктивность добычи при малой концентрации полезного ископаемого в общей извлекаемой породе. Её всю приходится либо обогащать на месте, либо поднимать из шахты и транспортировать на обогатительные комбинаты. В случае карьеров это делать проще, так как можно использовать большегрузную технику (самосвалы, экскаваторы, бульдозеры).
Более высокая себестоимость сырья. Если это же ископаемое можно добывать в достаточных количествах открытым методом, то ему и отдаётся предпочтение.
Повышенная аварийность и опасность для рабочих. В шахтах всегда существует риск непредсказуемых обрушений породы, которые происходят из-за пустот, образующихся в результате выемки больших объёмов породы.
Сильное отрицательное влияние на грунтовые воды. Зачастую вода загрязняется, водоносные слои разрушаются и безвозвратно уничтожаются. Стоит отметить, что загрязнение грунтовых вод в результате деятельности некоторых шахт носит далеко не локальных характер. В сотнях километров от места разработки люди вполне могут страдать из-за проблем с чистой питьевой водой.


Как и в случае преимуществ, не все недостатки распространяются на все шахты и скважины мира. Разработка многих месторождений полезных ископаемых не наносит ощутимого вреда, обходится не так дорого, и даёт в результате полезные для подъёма экономики стран ценные ресурсы.

Какие ископаемые породы добываются закрытым способом

Подземный способ добычи используется горной промышленностью для получения таких полезных ископаемых, как:


уголь;
золото;
серебро;
металлическая руда;
алмазы;
сланцы;
нефть;
газ;
каменные породы;
полудрагоценные камни;
каменная соль;
уран;
неметаллические ископаемые.


В качестве примера рассмотрим особенности добычи и переработки некоторых полезных ископаемых, добываемых чаще всего закрытым способом.

Уголь

Шахтным методом добываются особо ценные, качественные и калорийные сорта угля — каменный и антрацит. В некоторых случаях, когда обустройство разреза нецелесообразно или невозможно, шахты строятся для добычи менее ценных видов угля, например, бурого. Закрытый метод обычно используется тогда, когда залежи топлива находятся на глубине более 500 метров. Для добычи антрацита — наиболее ценного с точки зрения энергоэффективности сорта угля — всегда строятся шахты, так как он залегает на больших глубинах (сотни и тысячи метров).


В нашей стране до 75% всего угля добывается именно закрытым способом. Это несмотря на то, что угольных разрезов (открытых карьеров) примерно в два раза больше, чем шахт. Это значительно увеличивает себестоимость данного сырья. Тем не менее, уголь и далее будет добываться шахтным методом, поскольку на его ценные сорта есть не просто спрос, но и тенденция к его росту.

Руды чёрных и цветных металлов

Из руды чёрных металлов делают железо и его сплавы — сталь, чугун. Основной объём этого ценного для металлургической промышленности сырья добывается в нашей стране открытым способом. Однако рудные шахты тоже эксплуатируются.


Руды цветных металлов добываются как открытым, так и закрытым способом. В шахтах нашей страны разрабатываются месторождения, богатые такими материалами, как:


медь;
цинк;
литий;
олово;
свинец;
никель.


В небольших объёмах добываются и другие руды цветных металлов.

Драгоценные металлы и минералы

Драгоценные или благородные металлы чаще всего добываются только закрытым способом. К этому виду полезных ископаемых относятся:


золото;
серебро;
платина;
рутений;
родий;
палладий;
осмий;
иридий.


Эти металлы ценятся за свою редкость и уникальные физико-химические характеристики. В том числе, они отличаются высокими значениями плотности, температуры плавления, электропроводности, отражательной способности, каталитическими свойствами.


В нашей стране первым добываемым в промышленных масштабах ценным металлом было серебро. Оно добывалось еще в XVII веке подземным способом. В XIX веке специально для шахтной добычи ценных металлов были созданы новые машины, например, барабанный грохот.


К драгоценным минералам (камням), добываемым закрытым способом, относятся:


алмаз;
корунд;
берилл;
изумруд;
аметист;
опал;
циркон и другие.


Эти особо ценные и дорогие материалы используются в различных сферах промышленности и деятельности человека. Драгоценные камни чаще всего используются в производстве ювелирных изделий. Также они могут служить в роли банковских активов.

Шахтная соль

Залежи соли, которую мы видим и используем ежедневно в той или иной форме, находятся в соляных озёрах и недрах Земли. Особо богатые залежи каменной соли располагаются на глубине, которая может превышать пять километров. Шахтным методом ведётся разработка месторождений на глубине от ста до шестисот метров. Соляная шахта представляет собой длинный тоннель, стены которого полностью состоят из соли. Добыча ведётся при помощи специальных вырубочных машин и комбайнов. Далее выработанный материал поднимается на специальных лифтах и доставляется в перерабатывающий комбинат.

Используемое оборудование и машины

Добыча полезных ископаемых закрытым способом отличается сложным и дорогостоящим техническим оснащением. Для строительства и эксплуатации шахт требуется специальная техника и узко специфическое оборудование, которое больше нигде, как правило, не используется. Для обслуживания забоев также нужны инструменты и приспособления, проектированием и производством которых занимаются отдельные организации. Многие вещи для горного дела изготавливаются под заказ, под конкретные условия и задачи.


Примеры оборудования и машин для добычи закрытым способом:


Буровые установки. Предназначены для роторного бурения мягких пород на глубину до 5 000 метров. Позволяют проходить известняк, гранит. Буровые установки бывают горизонтально и вертикально направленные, а также для наклонного бурения.
Долота для бурения. Специальные насадки для буровых установок, разработанные для обеспечения максимальной агрессивности при бурении мягких и твёрдых пластов. Для производства данного типа оснастки часто используются алмазы.
Гидравлические фрезы. Предназначены для строительства наземных конструкций шахтных предприятий.
Гидравлические вибрационные молотки. Используются для забивки опор, свай и других несущих конструкций, в том числе, использующихся для укрепления сводов шахт.
Проходческие комбайны. Оснащены режущими головками и предназначены для выкрашивания скальной породы, строительства проходов шахт и непосредственной добычи руды.
Проходческие щиты. Предназначены для обустройства тоннелей круглого сечения, строительства галерей и отводов шахт.
Машины подъёма. Предназначены для обустройства вертикальных и наклонных подъёмных установок в угольных шахтах и рудниках.
Электровозы. Тяговая техника, приводимая в движения электрическими двигателями, которые работают от внешнего источника. Используются в шахтах для перемещения составов вагонеток с породой, материалов для строительства, людей.
Вагоны и вагонетки. Откаточные сосуды, предназначенные для транспортировки грузов, людей, оборудования и прочего по рельсовым путям внутри шахт.
Ленточные конвейеры. Вид транспортирующего устройства непрерывного действия с рабочим органом в виде ленты. Применяется для перемещения сыпучих грузов.


Кроме перечисленного в шахтах при закрытом методе добычи полезных ископаемых используется много другого оборудования — скипы, лебёдки, клети, парашюты, коуши, дробилки, сортировочные машины, насосные станции, системы автоматизации.

Этапы ведения работ под землёй

До момента получения первых крупиц полезного ископаемого проделывается очень серьёзная и технически сложная работа, в которую вовлекается множество специалистов. Рассмотрим основные этапы на примере угольной шахты:


Разведка залежей угля. Выполняется геологической службой, геодезистами, технологами, горными инженерами.
Изучение пластов месторождения. Для оценки мощности, количества, потенциальных объёмов добычи и расчёта экономической целесообразности бурятся шурфы, штольни, скважины. Берутся пробы породы на разных глубинах.
Вскрытые шахтного поля. Прокладываются выработки, которые соединяют выявленные в ходе разведки угольные пласты.
Подготовка шахтного поля. Производится подготовка забоев к очистки (изъятия ценной породы).
Разработка залежей. Непосредственная добыча полезного ископаемого с применением машин, оборудования и ручного труда. Метод разработки подбирается в зависимости от условий, типа ископаемого, концентрации в породе и других факторов.





После истощения месторождения производится ликвидация шахты. Также в процессе эксплуатации опустевшие забои засыпаются пустой или обрушившейся с крыши породой.

Заключение

Несмотря на многочисленные сложности, дороговизну и не всегда высокую эффективность закрытый способ добычи полезных ископаемых не теряет своей популярности. В большинстве случаев причиной тому является высокая ценность материалов, которые можно «достать» из недр Земли исключительно шахтным методом. Кроме того, по сравнению с открытой добычей, шахты меньше вредят атмосфере, не портят гектары плодородных земель, положительно влияют на развитие экономики страны.

Основным фактором развития горной промышленности в прошлом веке считалось наличие месторождений полезных ископаемых. Важную роль в этом играл также социально-экономический аспект. В текущем веке во многие промышленные отрасли начали внедряться достижения в сферах электроники, роботизации, автоматизации. Предприятия, занимающиеся разведкой, добычей и первичной обработкой полезных ископаемых, не остались в стороне этого процесса. Автоматизация горнодобывающей промышленности — один из ключевых факторов развития отрасли не только сегодня, но и "завтра".

Особенности горнодобывающей отрасли

Горная промышленность — это совокупность предприятий, которые специализируются на разведке и добыче полезных ископаемых. На некоторых производствах отрасли непосредственно осуществляется также первичная обработка сырья — обогащение, получение полуфабрикатов. Занимается горная промышленность добычей энергетического сырья (нефть, газ, уголь), руд чёрных (железо), легирующих (хром, ванадий) и цветных (медь, алюминий) металлов, химических веществ (селитра, апатит), нерудного индустриального сырья (гипс, глина, кварц), драгоценных камней (алмазы), минеральных вод.


Сегодня предприятия отрасли в нашей стране отличаются следующими недостатками или особенностями:


Часть работ выполняется человеком с использованием ручного труда там, где современные технологии позволяют внедрить роботизацию процессов.
Низкое по сравнению с развитыми странами качество производства, на что в большей степени влияет человеческий фактор.
Сохранение тяжёлых и вредных условий труда, проблемы с ухудшением здоровья сотрудников.
Высокий уровень травматизма и других показателей безопасности производства.
Не максимально возможная производительность.
Энергоёмкость оборудования, из-за чего сложно снижать себестоимость продукции.
Вредное воздействие на окружающую среду, выбросы вредных веществ в атмосферу, загрязнение плодородных грунтов, подземных вод, природных водоёмов.


Естественное планомерное развитие технологий горного дела способствует улучшению ситуации по этим пунктам. Однако не так быстро и эффективно, как это может сделать автоматизация в горнодобывающей отрасли. Без внедрения последних достижений в технике и электронике невозможно добиться высоких показателей и выйти на тот уровень, на котором находится отрасль в развитых странах. Соответственно, горное дело без развития роботизации в России рискует застрять в прошлом, что приведёт к признанию неперспективности важных направлений отрасли. Ведь богатые месторождения полезных ископаемых (главный фактор прошлого века) не восполняются. Их запасы в земле истощаются, а добывать их традиционными методами становится невозможно или экономически нецелесообразно.




Определение и преимущества роботизации в горном деле

Автоматизация горнодобывающего предприятия — это совокупность мероприятий по внедрению технологий, позволяющих выполнять технологические процессы и управлять ими без непосредственного участия человека. Тяжёлая, монотонная и опасная для здоровья работа выполняется роботами. Все процессы — разведка, добыча, подъём, логистика, переработка и пр. — централизованно управляются программными средствами.


Роботизация технологических процессов позволяет получить следующие выгоды:


Уменьшение влияния человеческого фактора;
Снижение себестоимости продукции;
Добыча в условиях, неприемлемых для человека;
Повышение качества продукции;
Снижение энергозатрат;
Повышение точности выполнения технологических операций;
Снижение производственных затрат;
Сокращение сроков окупаемости вкладываемых средств;
Сохранение окружающей среды.


Отдельно стоит отметить вопрос эффективности разработки месторождений полезных ископаемых. Это важно в контексте конечности, иссякаемости. Сегодня никто не возьмётся оспаривать тот факт, что роботы в связке с автоматизированной системой управления способны извлечь гораздо больше полезного для промышленности страны сырья, чем человек с традиционными методами разведки, добычи и первичной переработки. Даже в нашей стране, с богатствами в недрах, этот вопрос стал на повестку ещё в начале текущего столетия. А в свете геополитических событий роботизация производства в России становится ключевым фактором сохранения и развития горного дела.

Цели и задачи автоматизации горнодобывающей отрасли

Внедрение последних достижений из области электроники, техники и программного обеспечения в горную промышленность решает следующие задачи:


Снижение производственных затрат.
Повышение качества производства.
Улучшение условий труда и сохранение здоровья сотрудников.
Увеличение производительности.
Снижение энергоёмкости оборудования.
Снижение вредного воздействия на окружающую среду.
Уменьшение влияния человеческого фактора на технологические процессы.


Поскольку уровень роботизации в нашей стране низкий по сравнению с развитыми странами мира, разберём каждую задачу отдельно. Это поможет ясно увидеть путь развития горного дела, как важнейшей отрасли России.

Снижение производственных затрат

Достигается за счёт нескольких факторов. Больше всего затраты возможно снизить путём оптимизации производственных процессов. Это позволяет сделать перекладывание принятия решений с человека на машину. Результат — сокращение издержек на оплату ручного труда, убытков, обусловленных человеческим фактором, увеличение производительности, снижение энергоёмкости оборудования. То есть, производственные затраты уменьшаются комплексно, сразу по нескольким направлениям.

Повышение качества производства

Управляемые электроникой и программным обеспечением роботы более точны, чем человек. Отсюда следует точное соблюдение технологических параметров, что влияет на качество производства. В отличие от человека, машина не устаёт, не болеет, не бывает в плохом настроении, не обижается на начальство и так далее. Робот под управлением электроники выполняет технологические процессы круглосуточно, быстро, точно, с повторяемостью в перспективе. В результате процессы в горнодобывающей промышленности выполняются объективно лучше, что и способствует повышению качества производства.

Улучшение условий и сохранение здоровья для сотрудников

Замена людей управляемыми электроникой роботами позволяет:


Снизить уровень травматизма;
Уменьшить влияние вредных производств на здоровье;
Освободить время и внимание сотрудников для выполнения других задач;
Добывать полезные ископаемые в условиях, которые сегодня считаются неприемлемыми для человека;
Появление новых рабочих мест для высококвалифицированного персонала.


Глобально роботизация и механизация, несомненно, сокращает количество рабочих мест на производствах. Однако горное дело по определению является трудоёмким и опасным для человека. Поэтому для его развития важно, чтобы появлялись новые вакансии, с более приемлемыми и менее вредными для здоровья человека условиями труда. Автоматизация и роботизация технологических процессов эффективно решает эту задачу.

Увеличение производительности

Производительность предприятий увеличивается комплексно за счёт следующих факторов:


Появляются новые возможности по разведке и добыче полезных ископаемых;
Оптимизируются рабочие процессы на местах разработки месторождений;
Уменьшается влияние человеческого фактора;
Снижается количество простоев;
Сокращается брак на предприятиях первичной обработки сырья.


В результате внедрения роботизации в производство наращиваются объёмы добычи сырья, попутно повышается качество. Это положительно отражается на производительности горнодобывающих компаний.

Снижение энергоёмкости оборудования

Снижение энергоёмкости производства является одним из важнейших факторов повышения конкурентоспособности бизнеса. Оптимизация технологических процессов, применения новых роботизированных и электронных устройств, замена устаревшего традиционного для отрасли оборудования и другие аспекты позволяют ощутимо сократить затраты на энергоносители. В результате сохраняется экономическая целесообразность важных для страны направлений горнодобывающей промышленности.

Снижение вредного воздействия на окружающую среду

Автоматизация и роботизация производственных процессов позволяет сократить выбросы вредных веществ в атмосферу. То же распространяется на загрязнение подземных вод, плодородных почв, наземных природных и искусственных водоёмов. Тем самым комплексно уменьшается негативное влияние горнодобывающей отрасли на окружающую среду.

Уменьшение влияния человеческого фактора на технологические процессы

Человеческий фактор — это термин, которым описывается неизбежная возможность принятия ошибочных и нелогичных решений человеком. Для такой сложной и опасной отрасли, как горнодобывающая, важно уменьшить влияние человеческого фактора на технологические процессы предприятия. В результате увеличивается производительность на объектах, повышается качество продукции, снижается уровень травматизма и другие отрицательные показатели, характерные для отрасли.

Какие процессы на горнодобывающем предприятии можно автоматизировать?

Горнодобывающая сфера является одной из наиболее нуждающихся в роботизации и автоматизации. Здесь много технологических и логистических процессов, которые можно оптимизировать за счёт электроники и роботов:


Повышение точности разведки мест залегания полезных ископаемых;
Расширение потенциальных месторождений, недоступных или труднодоступных для классических методов добычи;
Роботизация грузоподъёмной техники;
Удалённое управление машинами и оборудованием;
Непосредственная добыча полезных ископаемых роботизированными устройствами;
Оперативный контроль времени работы, расхода энергоносителей, поломок;
Упрощение подготовки отчётности;
Контроль и управление системами жизнеобеспечения (электроснабжение, вентиляция, водоотвод);
Контроль состава добываемого материала;
Предотвращение столкновений техники;
3D моделирование разработок при помощи БПЛА;
Системы рекомендаций для операторов;
Алгоритмизация маршрутов грузоперевозок карьера;
Обеспечение безопасности на производстве, например, газовый контроль, пожаротушение.


Это сжатый перечень направлений, автоматизация которых позволяет повысить эффективность, конкурентоспособность и экономическую целесообразность отрасли. А значит и обеспечить её развитие в ногу со временем.

Этапы автоматизации горнодобывающих предприятий

Внедрение автоматизации и роботизации в горнодобывающее предприятие осуществляется по следующему алгоритму:


Изучение особенностей предприятия — на этом этапе определяются цели и задачи производства, что позволяет разработать наиболее эффективную систему автоматизации с учётом специфики объекта.
Проектирование — разрабатываются новые методы работы, логистика, технологические процессы, подбирается оборудование, позволяющее решить поставленные цели и задачи.
Внедрение автоматизации и роботизации — монтаж оборудования непосредственно на производстве, настройка в соответствии с заданными параметрами, оптимизация с учётом специфики предприятия, проверка эффективности решения поставленных целей и задач.
Обучение персонала — определяются новые рабочие места, производится набор профильных специалистов или обучение уже имеющегося на предприятии штата.
Синхронизация нового оборудования с имеющимся — целью является достижение эффективности работы предприятия.
Пусконаладочные работы — на этом этапе проверяются параметры проекта, оперативно устраняются возможные просчёты и неточности, на ранней стадии выявляются сбои, проблемы, прорабатываются внештатные ситуации.
Обслуживание — осуществляется компаниями, которые занимались проектированием и внедрением автоматизации и роботизации на конкретные предприятия.


Стоимость услуги зависит от типа горнодобывающего предприятия, направления его деятельности, масштабов добычи, применяемых технологий производства, состояния техники и оборудования, необходимости замены имеющихся средств на более новые и продвинутые. Детальнее об этом вы узнаете у специалистов нашей компании.

Проблемы роботизации

Несмотря на неизбежность внедрения автоматизации и роботизации в предприятия горнодобывающей отрасли нашей страны, эти технологии имеют ряд недостатков:


Затраты — являются одной из основных причин низкого уровня автоматизации и роботизации горнодобывающих предприятий России. Инновационное оборудование стоит дорого. Его сложно разрабатывать, а в сложившейся геополитической обстановке сложно закупать у других стран.
Проблемы синхронизации — проявляются при использовании оборудования, электроники и программного обеспечения разных производителей. Чтобы "подружить" все элементы системы, приходится разрабатывать специальное программное обеспечение, адаптировать его под конкретные условия и специфику отечественной горнодобывающей промышленности.
Проблема безопасности — существует в любом направлении, и даже в мире электроники и роботов. Целесообразность инвестиций определяется результатами поиска баланса между безопасностью, производительностью и другими факторами развития отрасли.
Обучение персонала — несмотря на то, что многие процессы выполняются роботизированной техникой и управляются программно, полностью исключить участие человека в горном деле в обозримом будущем не представляется возможным. Без подготовки кадров нельзя добиться ни улучшения данного направления промышленности, ни его развития, как важнейшей отрасли в нашей стране.
Управление новыми технологическими процессами — после внедрения инновационных технологий важно своевременно составить объективную оценку выгоды, полученной от модернизации производства. Эксплуатация нового оборудования не должна приводить к перегрузкам существующего.


Эти моменты необходимо учитывать при проектировании систем автоматизации горнодобывающих предприятий, принимать во внимание специфику, экономическую целесообразность направления и другие вопросы.

Перспективность развития горнодобывающей промышленности за счет роботизации процессов

В заключение остаётся только подчеркнуть, что в современных реалиях роботизация и автоматизация является важнейшим фактором дальнейшего развития горнодобывающей отрасли в России. Экономия и консерватизм в данном вопросе грозит застоем и даже полной остановкой многих стратегически и экономически важных направлений отечественной промышленности. На заре индустриализации значение имело то, что наша родина богата ресурсами. Сегодня развитие отрасли зависит от того, как будут решаться вопросы затрат, безопасности, условий труда и качества продукции. В конечном итоге именно от этого зависит стабильное развитие отрасли.

Согласно действующему стандарту, все грузовые автомобили с максимально разрешенной массой от 3500 кг должны быть укомплектованы, минимум, двумя противооткатными упорами. Они подбираются в зависимости от грузоподъёмности и диаметра шин техники, а также с учётом особых условий эксплуатации и вида перевозимого груза.