Jakie są główne metody wydobycia metalu?

Metody wydobycia metali obejmują badanie metod ekstrakcji rudy z ciał rudnych. Obejmuje to trzy główne zadania: przygotowanie, cięcie i wydobycie. Suma tych działań przygotowawczych, cięcia i wydobycia przeprowadzonych w obrębie ciała rudnego w celu ułatwienia lepszego odzysku rudy nazywana jest metodą wydobywczą. Obecnie stosowane są głównie metody wydobywcze: wydobycie otwarte, wydobycie z zasypywaniem i wydobycie z zawałem.

NR 1 Wydobycie otwarte

W wydobyciu otwartym ciało rudne dzieli się na wyrobiska i filary podczas procesu wydobycia. Najpierw wydobywa się wyrobiska, a następnie filary. Podstawowymi warunkami zastosowania wydobycia otwartego są stabilność rudy i skał otaczających oraz możliwość uzyskania dużego odsłoniętego obszaru wyrobiska przez określony czas. Powszechnie stosowane metody wydobywcze w tej kategorii obejmują: wydobycie pełnofrontowe, wydobycie komorowo-filarowe, wydobycie z obkurczaniem i wydobycie komorowo-filarowe etapowe.

01 Wydobycie pełnofrontowe
Wydobycie pełnofrontowe stosuje się w cienkich i średnio grubych, łagodnie nachylonych (kąt nachylenia na ogół mniejszy niż 30°) ciałach rudnych, gdzie zarówno ruda, jak i skały otaczające są stabilne. Jego cechy to: przodek postępuje kompleksowo wzdłuż rozciągłości lub nachylenia ciała rudnego, a podczas procesu wydobycia, warstwowa skała odpadowa lub ruda niskogatunkowa w ciele rudnym pozostaje jako nieregularne filary, aby podeprzeć wyrobisko. Filary te są na ogół uważane za trwałą stratę i nie są odzyskiwane.
02 Wydobycie komorowo-filarowe
Stosowane do wydobywania poziomych lub nachylonych ciał rudnych, w których wyrobiska i filary są rozmieszczone naprzemiennie w ciele rudnym lub wyrobisku. Podczas wydobywania wyrobisk pozostawia się ciągłe lub nieciągłe regularne filary, aby podeprzeć strop. Ma szerszy zakres zastosowania niż wydobycie pełnofrontowe i może być stosowane do wydobywania nie tylko cienkich ciał rudnych, ale także grubych i bardzo grubych ciał rudnych. Stabilna ruda i skały otaczające w poziomych i łagodnie nachylonych ciałach rudnych są podstawowymi warunkami zastosowania tej metody wydobywczej.
03 Wydobycie z obkurczaniem
Robotnicy pracują bezpośrednio na stosie rozdrobnionej rudy pod odsłoniętą ścianą wyrobiska, wydobywając rudę warstwami od dołu do góry. Za każdym razem około 1/3 wydobytej rudy jest uwalniana grawitacyjnie, a reszta jest tymczasowo pozostawiana w wyrobisku jako platforma robocza do dalszego wydobycia w górę. Po wydobyciu wszystkich wyrobisk ruda tymczasowo pozostająca w wyrobiskach jest następnie uwalniana w dużych ilościach, co nazywa się wydobyciem masowym rudy. Ta metoda wydobywcza jest odpowiednia dla stromo nachylonych złóż rudy, gdzie ruda i skały otaczające są stabilne, ruda nie jest podatna na samozapłon, a rozdrobniona ruda łatwo ponownie cementuje się.
04 Metoda wyrobisk etapowych
Blok rudy dzieli się na kilka sekcji w kierunku pionowym. Wyrobiska i filary są rozmieszczone poziomo w każdej sekcji, a ruda wydobywana ze środkowej sekcji jest transportowana na zewnątrz przez drogi wydobywcze każdej sekcji. Po zakończeniu wydobycia wyrobiska w sekcji, filary w tej sekcji mogą być natychmiast wydobywane, a wyrobisko może być jednocześnie przetwarzane.
05 Metoda wyrobisk etapowych
Jest to metoda wydobycia otwartego z wykorzystaniem wydobycia głębokimi otworami. W oparciu o metodę wydobycia rudy można ją podzielić na poziomą metodę wyrobisk etapowych z głębokimi otworami i pionową metodę wyrobisk etapowych z głębokimi otworami. Pierwsza wymaga podcinania na dnie wyrobiska, podczas gdy druga, oprócz podcinania, wymaga również otwarcia pionowego rowka tnącego na całej wysokości wyrobiska.

NR 2 Metoda wydobycia z zawałem

Wydobycie z zawałem to metoda wydobywcza, która wykorzystuje zawał skał otaczających do zarządzania ciśnieniem gruntu. Oznacza to, że w miarę zapadania się rudy, skały otaczające są przymusowo (lub naturalnie) zawalane, aby wypełnić wyrobisko, kontrolując w ten sposób i zarządzając ciśnieniem gruntu. Obejmuje ona głównie metodę zawału jednowarstwowego, metodę zawału warstwowego, metodę zawału sekcyjnego i metodę zawału etapowego.
01 Metoda zawału jednowarstwowego
Metoda ta jest stosowana głównie do wydobywania łagodnie nachylonych pokładów rudy z niestabilnym stropem i grubością na ogół mniejszą niż 3 m. Pokład rudy między etapami jest podzielony na bloki rudy, a prace wydobywcze bloków rudy postępują wzdłuż rozciągłości ciała rudnego. Po przesunięciu przodka na określoną odległość, z wyjątkiem przestrzeni wymaganej do operacji wydobywczych, podpory są systematycznie odzyskiwane, a strop wyrobiska jest zawalany. Zawalona skała stropowa wypełnia wyrobisko, aby kontrolować ciśnienie stropu. Zgodnie z formą przodka można ją podzielić na metodę zawału długofrontowego, metodę zawału krótkofrontowego i metodę zawału wejściowego.
02 Metoda zawału warstwowego
Bloki rudy są wydobywane od góry do dołu warstwami. Po wydobyciu rudy w każdej warstwie, zalegająca zawalona skała przesuwa się w dół, aby wypełnić obszar wydobywczy. Wydobycie warstwowe odbywa się pod sztuczną ochroną stropu, gdzie sztuczny strop oddziela rudę od zawalonej skały, zapewniając w ten sposób minimalną stratę rudy i rozcieńczenie.
03 Metoda zawału podpoziomowego z filarami dolnymi
Metoda ta jest również nazywana metodą zawału podpoziomowego ze strukturą dolną. Jej główne cechy to: po pierwsze, wydobycie odbywa się sekcja po sekcji; po drugie, na dnie każdej sekcji przewidziana jest dedykowana struktura dolna do wydobycia rudy, a wydobycie sekcyjne odbywa się sekwencyjnie od góry do dołu. Można ją dalej podzielić na poziomą metodę zawału podpoziomowego z głębokimi otworami strzałowymi z filarami dolnymi i pionową metodę zawału podpoziomowego z głębokimi otworami strzałowymi z filarami dolnymi. 04 Metoda zawału podpoziomowego bez filarów dolnych
Dno sekcji nie posiada struktury dolnej złożonej z dedykowanych dróg wydobywczych rudy. Wszystkie operacje, takie jak wiercenie, strzelanie i wydobycie rudy, są przeprowadzane w drodze wydobywczej. 05 Metoda zawału etapowego
Wysokość wydobywcza jest równa pełnej wysokości etapu. Można ją podzielić na metodę zawału przymusowego etapowego i metodę zawału naturalnego etapowego. Metodę zawału przymusowego etapowego można dalej podzielić na metodę zawału przymusowego etapowego z przestrzenią kompensacyjną i metodę ciągłego wydobycia zawału przymusowego etapowego.

NR 3 Metoda wydobycia z zasypywaniem

Jest to metoda wydobywcza, która stopniowo wypełnia wyrobisko materiałem zasypowym w miarę postępu przodka. Czasami podpory są stosowane w połączeniu z materiałem zasypowym w celu utrzymania wyrobiska. Głównym celem zasypywania wyrobiska jest wykorzystanie utworzonego ciała zasypowego do zarządzania ciśnieniem gruntu w celu kontrolowania zapadania się skał otaczających i osiadania powierzchni oraz stworzenia bezpiecznych i wygodnych warunków do wydobycia. Czasami jest również stosowany w celu zapobiegania pożarom wewnętrznym w rudzie samozapalnej. Zgodnie ze strukturą bloku rudy i kierunkiem postępu przodka, można ją podzielić na metodę wydobycia z zasypywaniem jednowarstwowym, metodę wydobycia z zasypywaniem warstwowym w górę, metodę wydobycia z zasypywaniem warstwowym w dół i metodę wydobycia z zasypywaniem selektywnym. Zgodnie z różnymi zastosowanymi materiałami zasypowymi i metodami wydobycia, można ją podzielić na metodę wydobycia z zasypywaniem na sucho, metodę wydobycia z zasypywaniem hydraulicznym i metodę wydobycia z zasypywaniem cementowym.

 01 Metoda wydobycia z zasypywaniem jednowarstwowym
Metoda ta jest odpowiednia dla łagodnie nachylonych cienkich ciał rudnych. Do wydobycia całej grubości ciała rudnego w jednym przejściu wzdłuż kierunku rozciągłości stosuje się przodek typu ścianowego, rozciągający się na całą długość bloku rudy. W miarę postępu przodka, wyrobisko jest systematycznie zasypywane wypełnieniem hydraulicznym lub cementowym w celu kontrolowania stropu.
02 Metoda wydobycia z zasypywaniem warstwowym poziomym w górę
Metoda ta jest odpowiednia dla łagodnie nachylonych cienkich ciał rudnych. Do wydobycia całej grubości ciała rudnego w jednym przejściu wzdłuż kierunku rozciągłości stosuje się przodek typu ścianowego, rozciągający się na całą długość bloku rudy. W miarę postępu przodka, wyrobisko jest systematycznie zasypywane wypełnieniem hydraulicznym lub cementowym w celu kontrolowania stropu.
03 Metoda wydobycia z zasypywaniem warstwowym nachylonym w górę
Różnica między tą metodą a metodą wydobycia z zasypywaniem warstwowym poziomym w górę polega na tym, że wydobywane są warstwy nachylone. Transport rudy i materiału zasypowego w wyrobisku opiera się głównie na grawitacji. Metoda ta może wykorzystywać tylko zasypywanie na sucho.
04 Metoda wydobycia z zasypywaniem warstwowym w dół
Metoda ta jest stosowana do wydobywania bardzo niestabilnych ciał rudnych lub takich, w których zarówno ruda, jak i skały otaczające są bardzo niestabilne, a zawartość rudy jest bardzo wysoka lub ciało rudne metali nieżelaznych lub rzadkich jest bardzo wartościowe. Istotą tej metody wydobywczej jest: wydobycie warstwowe i zasypywanie od góry do dołu, przy czym wydobycie każdej warstwy odbywa się pod ochroną sztucznego fałszywego stropu z poprzedniej warstwy. Warstwy wydobywcze są poziome lub nachylone pod kątem 4°–10° lub 10°–15° do poziomu. Warstwy nachylone służą głównie do zasypywania bezpośredniego stropu, a także ułatwiają transport rudy, ale wiercenie i operacje podporowe są mniej wygodne niż w warstwach poziomych.
05 Metoda wydobycia i zasypywania selektywnego
Gdy grubość żyły rudy jest mniejsza niż 0,3–0,4 m, górnicy nie mogą w niej pracować, wydobywając tylko rudę. Konieczne jest selektywne wydobycie rudy i skał otaczających oddzielnie, aby uzyskać minimalną grubość roboczą (0,8–0,9 m) w wyrobisku. Wydobytą rudę transportuje się z wyrobiska, a wydobytą skałę otaczającą wykorzystuje się do zasypywania wyrobiska, tworząc warunki do dalszego wydobycia w górę. Ta metoda wydobywcza nazywana jest metodą wydobycia i zasypywania selektywnego. 06 Metoda wydobycia z obudową kwadratową
W przeszłości cienkie żyły rudy były w większości wydobywane metodami podpór krzyżowych lub ramowych. W warunkach, gdy ciało rudne jest grube, ruda i skały otaczające są bardzo niestabilne, kształt ciała rudnego jest bardzo złożony, a ruda jest cenna, ta metoda wydobywcza pozostaje skuteczną.