Карьер – это место для добычи ископаемых открытым способом. Карьеры по добыче камня – виды и технология

В статье рассказывается о том, что такое карьер, какие они бывают, как ведется их разработка и для чего они вообще нужны.

Добыча сырья

Еще в древние времена люди обратили внимание на то, что в недрах земли сосредоточена масса различного сырья, которое при необходимой обработке может дать много полезных материалов. Естественно, на первом месте всегда стоял металл, из которого производили орудия труда и войны. Из-за несовершенства методов обработки долгое время люди использовали такие металлы, как олово, медь и свинец. Но из-за их пластичности инструменты быстро изнашивались, а позже были придуманы различные сплавы, которые отличались более высокой твердостью и устойчивостью. Но с началом промышленного производства стали необходимость в них отпала.

Однако кроме металлов в недрах земли есть и иные полезные материалы, в частности, песок и различные породы камня. Добывают их чаще всего в карьерах. Так что такое карьер? И что в нем добывают? В этом мы и разберемся. Но для начала определимся с терминологией.

Определение

Карьер - это совокупность выработок полезных ископаемых, которые производятся открытым способом, то есть на самой поверхности земли, а не в шахтах. Слово это имеет французские корни, и в оригинале оно звучит как carrière, что означает «разрез». Так что теперь мы знаем, что такое карьер. Но почему их разработка ведется именно на поверхности и что в них чаще всего добывают?

Технология

Большинство полезных ископаемых и прочих материалов, имеющих ценность, сосредоточены под землей. Глубина залегания обычно зависит от конкретного участка, материала, его формы и т. п. К примеру, уголь скрыт толщей земли потому, что образовался из останков древних растений, которые под давлением постепенно минерализировались. Есть, конечно, и наземные выходы, они получились из-за разломов земной коры. Но не все вещества скрыты глубоко, некоторые находятся на самой поверхности или же залегают недалеко от нее, и потому для их добычи нет никакой необходимости строить глубокие шахты, гораздо проще производить добычу открытым способом.

Чаще всего карьер выглядит как большая воронка, на склонах которой по мере углубления делается спиралевидная дорога для техники.

Так, мы разобрали вопрос о том, что такое карьер. Но что же в них добывают чаще всего?

Песок

Песок - одно из самых распространенных веществ на планете, и уж недостатка в нем точно никто не ощущает. Однако чем может быть полезен песок, зачем вообще он нужен?

Как ни странно, песок весьма ценен. Конечно, не так, как железо, и уж тем более золото с серебром. Из некоторых изготавливают стекло, песок добавляют в бетон при строительстве, используют как дренаж при прокладке тоннелей, и в конце концов ни одна детская площадка не обходится без песочницы. И кстати, песчаный карьер после окончания выработки часто затапливается и становится местом купания.

Камень

Без камня человечество тоже не может обойтись. Естественно, ценны далеко не все камни, а его определенные разновидности. Чаще всего это мрамор и гранит. Поскольку залегают они обычно у самой поверхности, для их добычи шахты не строят, а применяют все те же карьеры. В отличие от песка, камень добывать несколько сложнее - нельзя просто грузить его экскаваторами. Потому, в зависимости от типа, его или сначала дробят или взрывами, или же применяют специальные машины для резки. Происходит это тогда, когда нужны монолитные и ровные глыбы, которые в дальнейшем обрабатывают дополнительно.

Каменный карьер обычно разрабатывается долгие годы, и запасы его практически неисчерпаемы.

Вот и все. Теперь мы знаем, для чего нужен карьер.

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

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

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

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

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

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

Взрывы

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

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

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

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

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

Виды карьеров

Карьеры бывают:

• алмазные;
• медные;
• угольные и иные.

Продукция карьеров

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

На кварцитовых карьерах: щебень кварцитовый, отсев кварцитовый.

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

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

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

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

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

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

На цеолитовых карьерах: щебень цеолитовый, цеолит природный дробленый.

Видео гранитного карьера

Добыча песка в карьере имеет много нюансов. Натуральный песок, добываемый в естественных условиях, представляет собой горную породу с рыхлой структурой. В состав смеси могут входить различные крупинки естественных минералов. Для строительства успешно применяются разные разновидности песка. В большинстве случаев используется речной или карьерный, но второй тип обладает большим спросом из-за низкой цены, а также хороших свойств. Чтобы приобрести необходимый качественный материал для строительства, потребуется изучить все основные характеристики и разновидности карьерного песка. А чтобы узнать, как открыть бизнес по добыче песка, потребуется ознакомиться с возможными тратами и списком нужных документов.

Главным свойством добываемого из карьеров песка является отсутствие различных примесей, а также его максимальная чистота.

Также имеется ряд неизменных характеристик:

1. Фракция может варьироваться в размерах от 1,5 до 5 мм.
2. В песке содержится малое количество пыли, глины, а также иных примесей. Этот показатель не превышает 0,03%. При превышении значения качество состава сильно ухудшается и материал становится непригодным для строительных нужд.
3. Плотность песка составляет 1,6 грамма на кубический сантиметр.

Это основные характеристики карьерного песка, на которые стоит обращать особое внимание при покупке. Даже незначительные изменения могут повлечь серьезные изменения в свойствах состава.

Карьерный песок разделяется на мелкую, крупную и среднюю фракцию. Этот параметр также следует уточнять при приобретении, поскольку диаметр песчинок очень важен при строительстве и смешивании цементного состава.

Оттенки материала также могут сильно отличаться друг от друга и иметь коричневый или янтарно-желтый цвет – в зависимости от добываемого карьера, а также расположение месторождения. Этот параметр необходимо учитывать исключительно в случае декоративной обработки песком какой-то поверхности. При строительстве показатель цвета не играет никакого значения.

Разновидности

Карьерный песок является уникальным материалом для строительных нужд, который также может успешно использоваться в промышленности и народном хозяйстве. Обустройство частной территории или постройка дорожного покрытия – материал имеет ключевое значение в этих процессах. И этим объясняется повышенный спрос на песок из карьера.

Поскольку места добычи могут находиться на значительном расстоянии друг от друга, то и состав получаемого материала разниться. По этой причине каждая разновидность песка имеет различную структуру, состав, а также зернистость. Чтобы узнать конечные свойства песка, необходимо также изучить способы его добычи:

1. Просеивание.
2. Промывание.
3. Открытый способ.

Всё это будет непосредственным образом влиять на разновидность получаемого материала.

По способу обработки, который применяется после получения материала, песок подразделяется на несколько разновидностей.

Намывной

Намывной песок добывают в карьерах и иных месторождениях при помощи гидромеханического оборудования. С помощью этой технологии песок получается максимально чистым, он не имеет различных примесей и других вредных для характеристик компонентов.

Применяемое оборудование позволяет во время добычи сразу же удалить все ненужные компоненты путем вымывания. Именно поэтому способ получил свое название – намывной. Такой вид песка является самым целесообразным для производства кирпичей и бетона, а также его часто применяют при строительстве различных типов помещений, железобетонных изделий, а также строительстве дорог.

Сеяный

Название метода говорит само за себя. Сеяный песок добывают с помощью технико-механического просеивания, в результате чего материал отделяют от больших камней и частиц. Этот метод считается довольно простым. Песок в результате применяют для изготовления штукатурки или цементных растворов, а также для заливки цемента.

Эту методику также часто применяют на территории частных участков, чтобы отделить большие частицы от основного песчаного материала.

Песчаный

Песчаный песок представляет собой неочищенную смесь, добываемую в карьерах. После добычи в песке остаются различные компоненты (примеси), которые не убираются в процессе. Цена за материал самая минимальная, но при этом сфера использования ограничена, а потому материал не столь распространен. Песок применяют, чтобы засыпать траншею и выравнивать рельеф на участке. Для более серьёзных строительных операций эта разновидность не подойдёт, поскольку дополнительные примеси сильно ухудшают характеристики.

Особенности процесса добычи

Самой большой популярностью пользуется открытый способ добычи, когда строительные компании применяют бульдозеры, экскаваторы и иную подобную технику. Этот метод наиболее дешёвый, но недостатком является то, песок пригодится не для всех разновидностей работ.

Карьерный песок, добываемый таким способом, добывают в верхних слоях почвы, а потому добытчики используют метод вскрытия верхнего слоя, а иногда даже взрывчатку. Последний нюанс делает бизнес по добыче строительного материала опасным.

Бывают случаи, когда карьер затоплен водой. Такая ситуация не должна останавливать добытчиков и для решения проблемы разработали специальное оборудование. В таком случае используется землесосное приспособление, которое представляет собой мощный насос, с помощью которого песок достается из глубин. Оборудование для устойчивости крепится якорями, а также мощными тросами. Также можно поставить его на борту специально оборудованного судна. Песок, который всасывается в устройство, называется пульпой – он проходит через пульповой канал, предназначающийся для отсеивания различных вредных частиц и примесей.

Важным моментом является то, что уже после этого процесса, вода возвращается в карьер, а потому ни о каком высушивании не может быть и речи. Такой способ добычи не приносит вред окружающей среде. Это описание гидромеханизированного способа.

Также бывают иные случаи, когда применяется более специфическое оборудование. Оно используется не регулярно. К примеру, строители могут использовать специальные сита для отсеивания больших камней и иных частиц. С помощью этого способа песок добывается гораздо больше время – в этом причина непопулярности. Также применяется обычная металлическая сетка, через которую песок просеивается руками рабочих.

Когда начинается разработка нового карьера, строительные компании подготавливают все расчёты и документально фиксируют их, а также согласовывают свою деятельность за государством. Без необходимых официальных бумаг невозможно получить разрешение на добычу песка.

Сферы применения

Поскольку карьерный песок обладает хорошим качеством и соответствует определенным ГОСТам, его часто используют в строительных сферах, декорировании и сельском хозяйстве. Особенно часто песок применяется для изготовления бетона и кирпичей, а также для строительства жилых домов и возведение дорог.

Намывной песок, имеющий крупную фракцию, большую популярность приобрёл в производстве хорошего типа бетона, а также при создании железобетонных конструкций.

Добывание песка в карьере востребовано, поскольку материалы часто используются для построения каменных кладок, тротуарных плиток и уличных бордюров.

Поскольку в некоторых разновидностях песка не имеются примеси, они обладают хорошей прочностью и прослужат долгие годы. По этой причине так важно перед покупкой изучить всю предоставляемую документацию и ГОСТы, иначе есть риск приобрести некачественный материал, который в быстрые сроки выйдет из строя.

В декоративных целях песок используется на дачных участках или частных постройках, а также его используют на детских площадках.

Бизнес-план по добыче песка

Поскольку добыча песка в карьере является востребованным делом, то начать свое дело именно с этой деятельности желают многие предприниматели. Но добыча песка в промышленных масштабах – задача непростая. Чтобы открыть такой бизнес, необходимо обладать специфическими знаниями, а также потратить немало денег. Желательно составить предварительно бизнес-план, чтобы посчитать все расходы и знать, как правильно вести разработку карьера для добычи песка.

Оформление деятельности по добыче песка

Чтобы начать свой бизнес, необходимо знать, как оформить карьер, а после зарегистрировать предприятие согласно законам Российской Федерации. Желательно использовать ООО на основании УСН.

После этого человек получает право на использование выбранного карьера, согласно лицензии. Срок действия лицензии будет составлять примерно 5 лет или чуть меньше, а после этого потребуется продлить разрешение.

Финансовый план

Чтобы открыть бизнес, необходимо учитывать что потребуются большие траты, включающие в себя:

1. Покупку экскаватора. Стоимость составит примерно 1.5 миллиона рублей.
2. Фронтальный погрузчик стоит примерно такую же сумму.
3. Машина-самосвал стоит 2.5 миллиона рублей. Грузоподъёмность должна составлять 18000 кг.
4. Вагончик для перевозки полученного материала – 500 000 рублей.
5. Рации для рабочих на сумму в 25000 рублей.
6. Один пожарный щит – 8000 рублей.
7. Баки, используемые для заливки топлива с объемом в 200 литров, – цена 28000 рублей.
8. Бак для заливки масла – 9000 рублей.
9. Один обогреватель, заправляемый соляркой. Стоимость – 4000 рублей.
10. Газовая плита – 7000 рублей.
11. Газовый баллон – 3000 рублей.
12. Бак, предназначенный для заливки питьевой воды – 5000 рублей.
13. Генератор, устанавливаемый на вагончик, заливаемый дизельным топливом, – 350 000 рублей.
14. Столы для рабочих – 4000 рублей.
15. Стулья для рабочих – 2000 рублей.
16. Холодильная камера – 5000 рублей.

Также потребуются дополнительные траты на жидкости для заправки оборудования. Для подсчета затрат и используют бизнес-план.

Из этого всего можно сделать вывод, что общая сумма затрат будет составлять примерно 10 миллионов рублей.

09.02.2019

Добыча полезных ископаемых в горнорудной отрасли осуществляется путем разработки карьеров. Уголь и некоторые металлические руды добываются путем организации шахт (или карьеров закрытого типа). В остальных случаях на месторождениях организуются горные выработки открытого типа – представляющие собой крупные, сужающиеся книзу углубления со «ступенчатыми» уступами, достигающими до 10-12 километров в длину и до 800-900 метров в ширину и глубину.

Как разрабатываются карьеры

Ко второму виду относятся базальтовые, гранитные, и прочие варианты каменоломен, поставляющие на рынок натуральный строительный камень.

Технология разработки включает в себя несколько этапов:

• снятие поверхностного слоя почвы;
• поочередная организация горизонтов-уступов, необходимых для установки оборудования и перемещения транспорта (с откосами от 20° до 75° — в зависимости от особенностей добывающей технологии и характеристик породы);
• постепенное расширение карьерной выработки, связанное с выемкой камня и, как следствие, смещения горизонтов в стороны от центра.

Технологии добычи

Любые карьеры, специализирующиеся на добыче твердых горных пород, используют сразу несколько технологий их добычи. Для получения стройматериалов мелкой фракционности применяется метод «быстрого» и/или «медленного» взрыва. Повреждение внутренней структуры блоков при этом не принципиально – поскольку гранитный щебень, а также бутовый камень и отчасти брусчатка вполне могут производиться и из небольших глыб неправильной формы. Именно поэтому в основном зависит от способа ее последующей обработки – с минимальной ценой на колотую, и максимальной на пиленую.

Сырье для продукции более высокого передела (таких, как высококачественные блоки, слэбы, гранит плита и пр.) требует применения уже иных технологий и механизмов. Основными из них являются баровые и алмазно-канатные машины – мощные, эффективные, мобильные и высокоэкономичные.

1. Баровые машины

Техника этого вида впервые появилась в каменных карьерах около 50 лет назад (с тех пор многократно совершенствуясь). Свое название механизмы получили от единицы измерения давления («бар»), поскольку их рабочий инструмент – твердосплавные пилы – способны резать породу с прочностью на сжатие до 155-165 МПа. Это допускает их эффективное применение при выпиливании блоков относительно мягких минералов, а также наиболее крупнозернистого порфировидного гранита и оригинального . При этом характер распила может быть практически любым – и тыловым, и поперечным, и вертикальным продольным, и горизонтальным подрезным. К сожалению, сверхтвердые породы (мелкозернистый гранит, габбро диабаз , кварц, нефрит и т.д.) подобным путем получить невозможно – и для их высококачественной выемки приходится применять алмазно-канатный способ.

1. Алмазно-канатные машины

Камнерезные механизмы этой техники представляют собой приводные шкивы с конечными фрезами с напылением из промышленных алмазов. При диаметре около 80 см «канаты» позволяют осуществлять прорез в твердой породе длиной до 10 метров – чего вполне достаточно для получения самых высококачественных блоков и слэбов.

Карьеры (фр. carriere, от позднелат. quarraria, quadraria - каменоломня; вар.: mine) - 1). Горное предприятие по добыче полезных ископаемых открытым способом 2). Искусственные геологические и географические объекты, создаваемые как места добычи тех или иных полезных ископаемых открытым способом. Карьером называется также совокупность выемок в земной коре, образованных при добыче полезных ископаемых открытым способом. В России применительно к карьерам по добыче угля используется также термин "разрез".

Открытые горные работы известны с эпохи палеолита. Первые крупные карьеры появились в связи со строительством в Древнем Египте пирамид; позднее в античном мире в карьерах в больших масштабах добывался мрамор. Расширение области применения открытого способа разработки при помощи карьеров сдерживалось вплоть до нач. XX в. отсутствием производительных машин для выемки и перемещения больших объёмов вскрышных пород. В начале 80-х гг. XX в. в мире посредством карьеров добывалось 95% строительных горных пород, ~70% руд, 90% бурых и 20% каменных углей; масштабы добычи в карьерах достигали десятков млн. т. в год. Ведение открытых горн. работ на больших глубинах отличается рядом особенностей. Большая специфика характерна и для карьеров, действующих на больших высотах в горах.

Вскрышные работы на карьере

Добычные работы на карьере

Формирование внутреннего отвала

Карьер представляет собой систему уступов (обычно верхние - породные или вскрышные, нижние - добычные, редко породные), подвигание которых обеспечивает выемку горной массы в контурах карьерного поля. Транспортные связи в карьере обеспечиваются постоянными или скользящими съездами, а с поверхностью - траншеями. В процессе эксплуатации происходит перемещение рабочих уступов, вследствие чего увеличивается выработанное пространство. Посредством вскрышных работ покрывающие породы перемещаются в отвалы , иногда размещаемые в выработанном пространстве, добычные работы обеспечивают выемку и перемещение руды на промышленную площадку для первичной переработки или для отгрузки потребителю. Так формируются осн. грузопотоки в карьере, во многом определяющие его облик и технологические особенности.

При глубине карьера до 100 м. с крепкими вмещающими породами в себестоимости 1 м 3 вскрыши до 25-30% занимают буровзрывные работы, 12-16% - экскавация, 35-40% - транспорт и 10-15% - отвалообразование; с увеличением глубины карьера доля расходов на транспорт увеличивается до 60-70%. Современный карьер - высокомеханизированное предприятия, оснащённые производительными машинами и механизмами для дробления, выемки, транспортирования и складирования руды или иного объекта добычи. Применительно к крупным карьерам определяющим является мощное горное и транспортное оборудование. Для бурения взрывных скважин применяют тяжёлые буровые станки (шарошечные с удалением буровой мелочи сжатым воздухом) массой до 100-130 т., развивающие усилие на долото 60-70 тс. (диаметр скважин до 300-450 мм.), лёгкие буровые станки. Механич. рыхление осуществляется рыхлителями, мощность к-рых достигла 735 кВт, а масса 130 т. Электрич. экскаваторы с канатным приводом и ковшом вместимостью 15-30 м 3 при длине стрелы до 26 м. - основное выемочно-погрузочное оборудование на добыче угля и руды . Одновременно широко распространяются гидравлические прямые мехлопаты с ковшами вместимостью 10-38 м 3 .

Будучи созданы искусственно, карьеры существуют лишь до тех пор, пока человек их поддерживает. Впоследствии отведённые под карьер территории рекультивируются, а заброшенные карьеры либо затапливаются, либо медленно осыпаются и зарастают. Как правило, экологи рассматривают карьер лишь как отрицательное явление, т.к. при его создании нарушается почвенный покров, вырубаются деревья, нарушается балансовый режим подземных вод. Взрывы и шум техники распугивают зверей и птиц. Пыль оседает на листьях деревьев в окрестных лесах, что приводит к угнетению растительности.

• Горная энциклопедия, в 5 т. М., изд-во "Советская энциклопедия", 1987, гл. ред. Е.А. Козловский