V povrchových dolech je jedna otevřená jáma (v angličtině : povrchová těžba, povrchová těžba ) nebo otevřená ražba (v angličtině : povrchová těžba v otevřeném výkopu ) je technika těžby, která zahrnuje těžbu horniny nebo minerálů ze země jejich odstraněním z otevřené jámy, někdy nazývané půjčka ( půjčit si ).
Povrchový výkop může odkazovat na lom nebo povrchový důl . Tyto lomy jsou zvláštní případ vykořisťování jámy, která má zájem v hustých skalních ložisek a dobře konsolidované, která bude řezat do stavebního kamene či kameniva .
V měkké zemi se těžba provádí nepřetržitě, těžba a evakuace jsou propojeny; v tvrdé hornině vyžaduje použití výbušnin diskontinuální provoz.
Povrchová těžba je obecně méně nebezpečná než těžba v podzemí.
Povrchová těžba umožňuje použití těžkých strojů s „nestandardními“ velikostmi, hydraulických rypadel , sklápěčů , těžkých nakladačů .
Ve Francii je v těžebním řádu podrobení ložiska obsahujícího minerální nebo fosilní látky buď právním režimům pro doly, nebo režimu lomů určováno samotnou povahou těchto látek.
Když se ložiska, která chce člověk využívat, nacházejí zcela nebo zčásti v mělké hloubce pod povrchem země a jsou pokryta pouze křehkým povrchem, nejekonomičtější způsob vykořisťování a někdy jediný možný spočívá v odstranění půdy nad vkladem, aby byly zcela otevřené. Podle tohoto vysvětlení mohou být skladovány v otevřených jímek, z rašeliny ložisek , mnoho kamenolomech , rudy ložiska cínu z nivy , jiných kovových ložisek, a dokonce i některé části vrstev uhlí mocné. Tyto operace v otevřené jámě vedou k velmi velkým výkopům jak na povrchu, tak do hloubky.
Horník také často praktikoval příkopy nebo otevřené příkopy , aby objevil nebo prozkoumal výchozy ložisek a někdy zaujal místo podzemních galerií, které by musely být vykopány a udržovány otevřené v nekonzistentní zemi, v malé hloubce pod povrchem .
Tato forma těžby se liší od těžebních metod, které vyžadují zemské galerie , jako je těžba na dlouhou dobu . Tyto otevřené jámy se používá, když jsou ložiska rudy nebo komerčně využitelných hornin v blízkosti povrchu. Povrchová těžba se aplikuje na rudu nebo horniny nacházející se na povrchu, když je nadloží relativně tenké nebo je materiál, který je předmětem zájmu, strukturálně nevhodný pro tunelování (jako by to bylo v případě písku, popela a štěrku). Naproti tomu minerály, které se nacházejí v podzemí, ale je obtížné je získat zpět kvůli tvrdosti horniny, lze dosáhnout pomocí určité formy podzemní těžby.
Aby horníci vytvořili otevřenou jámu, musí shromažďovat informace o rudě, která je v podzemí. Toho se dosáhne provedením průzkumných vrtů do země a poté zaznamenáním polohy každé díry na mapu. Informace získané prostřednictvím vrtů dávají představu o vertikálním rozsahu rudního tělesa. Tato svislá informace se poté použije k vykopání provizorního umístění laviček, které budou v dole. Je důležité vzít v úvahu stupeň a ekonomickou hodnotu rudy v potenciální jámě. Povrchové doly, které produkují stavební materiály a stavební kámen, se běžně nazývají „ lomy “.
Plán otevřeného dolu závisí na geologických a mineralogických vlastnostech země, rozlišuje se mezi těžbou objevem a těžbou jámou. Většina povrchových dolů provozovaných jámou má obecný tvar kužele , jejich přesný tvar je vždy dán tvarem ložiska, které se má využívat, často rudou obsaženou v tvrdých horninách, rozptýlenou nebo v hlubokých žilách; jámy jsou vykopány v soustředných krocích spojených stopami. Těžba objevů se týká mělkých stratiformních ložisek, zejména při těžbě uhlí .
Tyto otevřené lomy jsou typicky zvětšené dokud nerostných surovin (v) jsou vyčerpány, nebo do rostoucí poměr skrývky ve srovnání k tomu, aby neekonomických těžbu rudy. Když k tomu dojde, vyčerpané doly se někdy přeměňují na skládky pro likvidaci pevného odpadu. Obvykle je však nutná určitá forma regulace vody, aby se zabránilo tomu, že se z jámy stane jezero, pokud se důl nachází v klimatu se značnými srážkami nebo pokud vrstvy jámy tvoří produktivní kolektory .
Těžba povrchů musí být považována za jedno z nejnebezpečnějších odvětví v průmyslovém světě. Má významné účinky na zdraví horníků a ekologicky vzato poškozuje půdu. Výsledkem povrchové těžby jsou změny ve vegetaci, půdě a podloží, což v konečném důsledku přispívá ke změnám povrchové hydrologie, hladin podzemních vod a tokových cest. Kromě toho povrchový důl produkuje škodlivé znečišťující látky v závislosti na typu těžené rudy a typu použitého procesu těžby.
Povrchové doly jsou vykopány na římsách , které popisují svislé úrovně díry. Interval mezi postelemi závisí na vytěženém ložisku, vytěžené rudě a velikosti použitého strojního zařízení. Obecně platí, že velká důlní lůžka jsou silná 12 až 15 metrů. Naproti tomu mnoho lomů nepoužívá lavičky, protože jsou obvykle mělké. Těžbu lze provádět na více než jedné lavici najednou a přístup k různým lavicím se provádí pomocí systému ramp. Šířka každé lavice je dána velikostí použitého vybavení, obvykle o šířce 20 až 40 metrů. Sestupné rampy jsou vytvořeny, aby umožnily zahájení těžby na nové úrovni. Tato nová úroveň se bude postupně rozšiřovat a vytvoří nové dno jámy.
Většina stěn jámy je obvykle vykopána pod úhlem menším než svislým. Při prohlubování jámy je odpadní hornina odstraněna, proto je tento úhel bezpečnostním opatřením k prevenci a minimalizaci škod a nebezpečí padajících kamenů. Měření však závisí na tom, jak jsou horniny zvětralé a erodované a na druhu použitých hornin. Závisí také na množství strukturálních slabostí, které se vyskytují v horninách, jako jsou poruchy , střih (in) , klouby nebo listy .
Stěny jsou stupňovité. Šikmá část stěn je známá jako název banky (v angličtině : těsto ) a plochá část kroku je známá jako název hřiště ( lavička ) nebo berm ( berm ). Kroky v náspech pomáhají zabránit tomu, aby padající skály pokračovaly přes stěnu. V některých případech je vyžadována další zemní podpora a jsou použity skalní šrouby, kabelové šrouby a stříkaný beton . Odvodňovací otvory lze použít ke zmírnění tlaku vody horizontálním vrtáním do stěny, což často stačí k tomu, aby došlo k poruchám samotné stěny.
Silnice se obvykle nachází na straně jámy a tvoří rampu, kterou mohou nákladní automobily použít při tahání rudy a odpadu.
Povrchové doly vytvářejí značné množství odpadu. Z větších dolů může denně vytékat téměř milion tun rudy a odpadní horniny a z malých dolů několik tisíc tun denně. Obecně existují čtyři hlavní operace v dolech, které přispívají k tomuto poplatku: na vrtání , tryskání, nakládání a nákladní doprava (in) .
Odpadní hornina je transportována na skládku. Skládky lze skládat na povrch aktivní jámy nebo do dříve provozovaných jám.
Zbytky ze zpracování rudy se nazývají hlušina a jsou obvykle ve formě kalu . Ten je čerpán do odkaliště (dovnitř) nebo usazovací nádrže, kde je voda znovu použita nebo odpařena. Přehradní přehrady mohou být toxické kvůli přítomnosti nevytažených sulfidových minerálů , některých forem toxických minerálů v hlušině a často kyanidu, který se používá k úpravě zlaté rudy prostřednictvím procesu loužení kyanidem . Pokud není zavedena náležitá ochrana životního prostředí, může tato toxicita nepříznivě ovlivnit okolní prostředí.
Těžba povrchů zahrnuje proces narušení půdy, který vede k tvorbě látek znečišťujících ovzduší. Hlavním zdrojem látek znečišťujících ovzduší je doprava minerálů, ale existuje celá řada dalších faktorů, včetně vrtání, trhacích prací a nakládání a vykládání skrývky. Tyto druhy znečišťujících látek kromě poškození kvality ovzduší způsobují značné škody na veřejném zdraví a bezpečnosti. Vdechování těchto znečišťujících látek může způsobit plicní problémy a v konečném důsledku zvýšit úmrtnost. Znečišťující látky navíc ovlivňují flóru a faunu oblastí obklopujících povrchové doly.
Těžba povrchového zlata je jednou z nejvyšších potenciálních těžařských hrozeb pro životní prostředí, protože ovlivňuje chemii vzduchu a vody. Vystavený prach může být toxický nebo radioaktivní, což z něj činí zdravotní problém pro pracovníky a okolní komunity.
Povrchové doly pracující v oblasti se silnou podzemní vodou mohou potenciálně čelit hydrologickým problémům; které zahrnují povznesení a rozbití dna dolu v důsledku nadměrného zdvihacího tlaku . K vyřešení problémů způsobených hydrologií musí být nainstalován systém kontroly podzemní vody. Tvorba vhodného povrchu svahu se mění po celou dobu životnosti dolu. Je založen především na neustále se zvyšujícím porozumění podmínkám horninového masivu. To zahrnuje podzemní vodu a související tlaky, které mohou působit ve svazích. Snížení podzemní vody spojené s tlaky pórů je zásadním aspektem při určování, zda je proveditelný geotechnický konstrukční návrh povrchových důlních svahů. Systémy kontroly podzemní vody, které zahrnují čerpací a odtlakovací vrty, mohou mít také významný dopad na místní podzemní vody. Z tohoto důvodu je nutná verze monitorovacího systému založená na optimalizaci, aby se zajistilo, že místní a regionální hydrogeologické dopady budou v přijatelném rozsahu.
Důlní Odtlakování (povrchové snižování tlaku) je proces odstranění napětí nebo tlaku na různé oblasti dolu. Odtlakování pomáhá zvyšovat stabilitu a bezpečnost povrchových dolů. Použitím integrovaného programu odtlakování svahu dolů se dramaticky zvyšuje pravděpodobnost, že plány důlů mohou být dokončeny a na přijatelné úrovni rizika. Odtlakování umožňuje značné rozšíření dolu a může prodloužit životnost dolu o 10 až 15 let. Jednou technikou používanou při odtlakování je žíhání. Žíhání je pomalé zahřívání a chlazení kovu, slitiny nebo skla. Toto pomalé zahřívání a chlazení uvolňuje vnitřní napětí z okolních oblastí. Žíhání zvýší zpracovatelnost a trvanlivost materiálu, což obecně zvyšuje bezpečnost povrchových dolů. Když je tlak povrchových dolů problémem v povrchových dolech, používají se vodorovné odtoky, které pomáhají urychlit proces odtlakování svahů. To umožňuje vyhnout se rozsáhlému selhání svahu v dole. Horizontální odtoky se používají ke snížení tlaku pórů snížením zatížení podzemní vody, což zlepšuje stabilitu svahu.
Jednou z forem těžby v otevřené jámě lze dosáhnout odložením . Stává se to tam, kde se starý podzemní důl stává nerentabilním nebo v havarijním stavu, ale stále ponechává na místě cenné kameny, často v důsledku těžby komor a pilířů . Rozbalením odstraníte skrývku shora, otevřete důl shora a poté získáte dříve „uvězněné“ minerály.
Odklopení bylo součástí práce v břidlicových lomech ve Walesu ve 30. a 2000. Když Martyn Williams-Ellis, ředitel Llechwedd (in), poznamenal, že předchozí operace viktoriánské éry by mohly být ziskové díky objemu nově mechanizovaných technik výkopové práce na těžbě jejich pilířů a v poslední době prostřednictvím řady provozovaných dolů.
Jakmile je těžba dokončena, důlní oblast může projít rekultivací půdy . Skládky odpadu jsou tvarovány tak, aby se vyrovnaly a dále stabilizovaly. Pokud ruda obsahuje sulfidy , je obvykle pokryta vrstvou jílu, aby se zabránilo přístupu deště a kyslíku ze vzduchu, což může oxidovat sulfidy a produkovat kyselinu sírovou , což je jev známý jako odvodnění kyselého dolu . To je pak obvykle pokryto půdou a vegetace je zasazena, aby pomohla konsolidovat materiál. Nakonec tato vrstva bude erodovat, ale obecně se doufá, že rychlost vyluhování nebo kyseliny se zpomalí přikrývkou, takže prostředí může podporovat zatížení kyselinami a souvisejícími těžkými kovy. Neexistují žádné dlouhodobé studie o úspěchu těchto živých plotů kvůli relativně krátké době, kdy existovala rozsáhlá povrchová těžba. Může trvat stovky až tisíce let, než se některé skládky stanou „kyselinově neutrální“ a přestanou prosakovat do životního prostředí. Skládky jsou zpravidla oploceny, aby hospodářská zvířata nemohla připravit o vegetaci. Otevřená jáma je pak obklopena plotem , aby se zabránilo přístupu, a obvykle končí naplněním podzemní vodou . V suchých oblastech se nemusí zaplnit kvůli hluboké hladině podzemní vody. Místo toho, aby se země vrátila do původního přirozeného stavu, lze ji také znovu použít a přeměnit ji na rekreační parky nebo dokonce obytné / smíšené komunity. V Německu, který je největším světovým producentem hnědého uhlí (dnes téměř celý povrchový), jsou staré doly obecně přeměňovány na umělá jezera . Aby se zmírnil výše uvedený problém s odtokem kyselých dolů, dochází často k zaplavení vodou z okolních řek, místo aby se používala pouze podzemní voda. Ve stejném případě musí být do vody přidán oxid vápenatý nebo jiné základní chemikálie k neutralizaci hodnoty pH .
Gold je obecně těží v dolech otevřené jámě 1-5 ppm (parts per million), ale v některých případech, 0,75 ppm zlata jsou ekonomicky odůvodněné. Toho bylo dosaženo halda loužení v dole Peak Hill v západním New South Wales , v blízkosti Dubbo , Austrálie .
Niklu , zpravidla ve formě laterit , je otevřený získat až 0,2%. Měď lze těžit ve stupních od 0,11% do 0,2%.
Mezi materiály, které se typicky těží z povrchových dolů, patří:
Povrchová těžba je běžnou metodou těžby minerálů a vzorků ze Země. Vzhledem ke své nákladové efektivnosti je tato metoda velmi populární a používá se po celém světě. Je zde uvedeno deset největších povrchových dolů na světě.
Důl Mir , povrchový kimberlit a diamantový důl v Mirny v Jakutsku (ruský Dálný východ).
Kitagi Quarry, Japonsko