Наиболее древней, но сохранившей актуальность и по сей день технологией добычи полезных ископаемых является разработка открытым способом. Уже в Древнем Египте знали, что такое карьер, а первые открытые горные выработки известны нам из эпохи палеолита. В античном мире подобная технология применялась для добычи мрамора. Наибольших успехов при этом достигли строители Древней Греции.

Вплоть до 20 века этот способ добычи песка, мрамора, камня, угля, мела, известняка и других строительных материалов являлся ведущим в мире. Это связано с отсутствием высокопроизводительной техники для вскрытия верхних слоев литосферы и вынимания непосредственно полезных ископаемых. Актуальность карьеров сохранилась и по сей день, но доля их участия в добывающей промышленности несколько уменьшилась.

Преимущества карьеров

Для того чтобы понять, что такое карьер, необходимо познакомиться с открытым способом добычи полезных ископаемых. Суть этого метода состоит в том, что ресурсы добывают непосредственно с поверхности земли путем вскрытия верхних слоев литосферы. А совокупность горных выработок или предприятий и называется карьером.

Разработка карьеров имеет ряд преимуществ по сравнению с получением полезных ископаемых подземным способом:

1. Высокая степень безопасности.
2. Более комфортные условия для рабочих.
3. Простота организации работ.
4. Короткие сроки возведения сооружения.
5. Низкое капиталовложение.
6. Более полное извлечение ресурсов.

Но что такое карьер не позволяет вновь сделать основным местом добычи полезных ископаемых? В качестве основного фактора можно назвать снижение экономической выгоды: чем дольше разрабатывается земная поверхность, тем глубже становится карьер, из-за чего увеличиваются расходы по доставке материала к перерабатывающим предприятиям. На данном этапе развития добывающей промышленности это основной барьер на пути развития открытого способа добычи.

Основные элементы карьера

Проще всего карьер представить в виде конуса, вершина которого погружена в земную поверхность. Внутри такого «конуса» можно заметить спиральные съезды, которые образованы уступами. Основными элементами, которые способны охарактеризовать любой, будь то каменный или песчаный карьер, являются:

1. Дно карьера - поверхность нижнего уступа, которая именуется также подошвой. Если ведется добыча морфологически сложных и протяженных пород, то дно может иметь ступенчатую структуру.
2. Глубина карьера - расстояние верхнего среза до самой низкой точки горной разработки. Эта величина может достигать значения в 1000 метров.
3. Предельная глубина - максимальное расстояние от верхнего края до нижнего контура, при котором добыча ископаемых экономически целесообразна.
4. Предельный контур - контур карьера на период его закрытия ввиду малой экономической эффективности.

Основной элемент, без которого невозможно представить, что такое карьер, является уступ. Его основные характеристики - высота, угол откоса, размеры верхней и нижней рабочей площадки - зависят от массивности и ценности разрабатываемых пород.

Технология добычи

Добыча полезных ископаемых открытым способом ведется двумя видами работ - вскрышными и добычными. На первом этапе производят «вскрытие» земной поверхности - верхний слой литосферы срезают, выкапывают котлован, открывая тем самым доступ к полезным ископаемым. После приступают непосредственно к добыче ресурсов.

По мере выработки слоев «земных богатств» увеличиваются диаметр и глубина карьера, рабочие уступы перемещаются от центра к краям. Получение практически любого вида ресурса предполагает проведение буровзрывных работ. В зависимости от условий местности их доля может составлять 25-30% от себестоимости добываемого материала.

Экономическая эффективность

Разрабатывая мрамор, известняковые породы, создавая любую горную выработку открытого типа, в том числе и песчаный карьер, стремятся сократить издержки. Для этого используют роторные экскаваторы и большегрузный транспорт: в основном автомобили типа БЕЛАЗ, что позволяет снизить затраты на транспортировку.

Часто открытый способ добычи подземных ресурсов применяется для получения каменного угля. При этом удается снизить расходы, связанные с доставкой непосредственно к потребителям, что делает его доступным широкой массе населения. К тому же карьерный способ добычи угля является наиболее безопасным, но качество сырья оставляет желать лучшего из-за наличия большого количества примесей.

Влияние карьеров на экологическую обстановку

Разработка карьеров оказывает негативное влияние на экологическую обстановку разрабатываемой территории. Во-первых, полностью уничтожается верхний плодородный слой земли, который впоследствии восстановить нельзя. Во-вторых, существенно изменяются гидрогеологические условия площадки, рельеф местности.

В-третьих, загрязняется территория землеотвода образующимися отходами и сточными водами. Кроме того, нельзя не учитывать шумовое воздействие на окружающую среду, а также выброс большого количества угарного газа. Подобные негативные эффекты наблюдается в то время, когда создается как гранитный карьер, так и любая другая открытая горная выработка.

Открытым способом. В применительно к карьеру по используется 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 начала 20 века отсутствием производительных машин для выемки и перемещения больших объёмов вскрышных пород. В начале 80-х годов в мире посредством карьеров добывается 95% строительных горных пород , около 70% руд , 90% и 20% каменных углей. Масштабы добычи в карьерах достигают десятков млн. т в год (табл.).

Транспортные связи в карьерах 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 полезных ископаемых на промышленную площадку для первичной переработки или для отгрузки потребителю. Так формируются основные грузопотоки в карьерах, 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%- , 35-40%-транспорт и 10-15% — отвалообразование; с увеличением глубины карьеров доля расходов на транспорт увеличивается до 60-70%. Современные карьеры — высокомеханизированные предприятия, оснащённые производительными машинами и механизмами для дробления , выемки, транспортирования и складирования горных пород. 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. Основной тип взрывчатых веществ — гранулированные аммиачно-селитренные гранулиты (бестротиловые простейшего состава), граммониты (смесь селитры с тротилом) и водонаполненные (в обводнённых скважинах). Механическое рыхление осуществляется рыхлителями, мощность которых достигла 735 кВт, а масса 130 т. Электрические 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 . Совершенствуются одноковшовые погрузчики различных моделей с ковшами вместимостью 4-20 м 3 , массой от 25 до 180 т и приводом мощностью от 184 до 1040 кВт; основная часть моделей — с шарнирно-сочленёнными рамами, поворачивающимися на 35-45°. На вскрышных работах внедряются всё более мощные мехлопаты и драглайны (применяется вскрышная мехлопата массой 12 тысяч т с ковшом вместимостью 135 м 3 при мощности привода 22 тысяч кВт и драглайн массой 12 тысяч т с ковшом вместимостью 168 м 3 при длине стрелы 92 м).

Созданы автоматизированные системы перспективного, текущего и оперативного планирования горных работ в карьерах по всем технологическим процессам, включая рекультивацию земель, нарушенных открытыми горными работами. Для определения конечных границ и производительности карьеров применяют ЭВМ. В компьютерную систему закладываются данные условий залегания, информация о мощности вскрышных пород, другие геологических факторы, экономические показатели (плановая производительность карьера, капитальные вложения , стоимостные данные), требования по охране окружающей среды .

В связи с большим масштабом горных работ и глубиной карьеры изменяют циркуляцию масс воздуха (холодный воздух "стекает" в карьер), создают особый микроклимат (см. Проветривание карьеров).

Безусловно, каждый человек видел хотя бы на фотографии настоящие карьеры. Они представляют собой впечатляющие углубления, где ведется или велась работа по добыче различных полезных ископаемых. Не все люди понимают, что такое карьер. Для многих это просто огромные ямы, и ничего больше. Однако на самом деле карьеры играют огромную роль для промышленности многих стран мира. В этом материале мы расскажем о десятке самых больших карьеров на планете.

Первое место - Chuquicamata (Чили)

Огромный чилийский карьер используется для добычи медной руды. За годы его эксплуатации было добыто уже более тридцати миллионов тонн меди. Работы в нем ведутся уже на протяжении сотни лет. Несмотря на это, даже сегодня Chuquicamata остается крупнейшим источником меди на планете. Это самый глубокий карьер в своем роде. Его длина составляет около четырех километров, а ширина - порядка трех километров. В глубину он 850 метров. Доподлинно неизвестно, когда были проведены первые работы в этом районе. В конце девятнадцатого века исследователи нашли заброшенную старинную шахту и человеческие останки возрастом, относящимся к 6 веку нашей эры. Однако массовые работы начались лишь в начале двадцатого века и продолжаются по сей день.

Второе место - Escondida (Чили)

Второе место в этом рейтинге занимает еще одно чилийское месторожденье. Как и в случае с Chuquicamata, данный карьер славится своими медными залежами. Крупные работы по добыче руды начались здесь в 1990 году, и с тех пор темпы добычи стремительно растут. За один лишь 2014 год здесь было добыто порядка 1,5 миллионов тонн меди, стоимость которой оценивают в десять миллиардов долларов США.

Данный карьер является одним из главных источников поступления денег в бюджет Чили. Кроме того, в месторождении трудится около трех тысяч человек, и количество рабочих мест только растет.

В 2006 году из-за массовой невыплаты заработной платы в карьере начались крупные забастовки и митинги. Работники карьера заблокировали дороги, ведущие к месторождению. В конце концов, их требования были услышаны и все деньги выплачены. Сегодня таких проблем не наблюдается, несмотря на то, что определенная негативная репутация все-таки сложилась.

Третье место - Удачное (Российская Федерация)

Россия также славится своими запасами природных ресурсов. Количество карьеров здесь также очень велико. Самым крупным в России из них является месторождение Удачное. В этом карьере ведется добыча алмазной руды открытым и подземным методом. Находится «Удачное» за полярным кругом, что весьма усложняет процесс добычи. Тем не менее использование новейших технологий и оборудования позволяет российским компаниям добывать нужное ископаемое. На сегодняшний день происходит постепенное сворачивание добычи алмазов открытым методом. Изначально планировалось полностью закончить его к концу 2015 года, но работы ведутся по сей день. Одновременно увеличивается объем работ по подземной добыче ценного ресурса. По обнародованным планам, за последующие десятилетия из недр будет добыто более ста миллионов каратов. Ни один другой каньон в мире не может конкурировать с «Удачным» по этому показателю.

Четвертое место - Бингем-Каньон (Соединенные Штаты Америки)

Самым крупным каньоном в Соединенных Штатах является Бингем-Каньон, который по совместительству занимает четвертую строчку в мире. Располагается он на территории штата Юта, на юге от Солт-Лейк Сити. В ширину он простирается на четыре километра, а его глубина составляет 1,2 километра. Работы начались здесь в далеком 1848 году. Главный ресурс каньона - медная руда. Однако кроме меди, в Бингем-Каньоне добывают серебреную руду, молибден и даже золото. Несмотря на то, что работы на объекте ведутся уже более сотни лет, их объемы не сокращаются, а напротив, растут с годами. Добыча ведется и открытым способом, и подземным.

Пятое место - Мир (Российская Федерация)

Кроме «Удачного», Российская Федерация имеет еще один большой карьер по добыче алмазов. Рудник «Мир» находится в Восточной Сибири. На сегодняшний день работы в нем полностью прекратились. Тем не менее он имеет за плечами пятидесятилетнюю историю. Впервые добыча началась в 1957 году. Примечательно, что карьер был выкопан без использования взрывчатых веществ. Это самый глубокий карьер такого типа в мире. В диаметре «Мир» насчитывает 1200 метров, а его глубина - чуть более 500 метров.

Шестое место - Калгури (Австралия)

Австралийский континент также славится большим количеством каньонов. Самым крупным из них является Калугри. Он находится вблизи одноименного города. На данном объекте осуществляться добыча золотой руды. Длина Калгури составляется 3800 метров, ширина - 1500 метров. Глубина каньона - 600 метров. Работы в Калгури ведутся уже несколько десятков лет. За эти годы были добыты сотни миллионов тонн золота.

Седьмое место - Кимберли (Южноафриканская республика)

Данной объект находится на юге африканского континента на территории ЮАР. Работы в каньоне вела известная компания ДеБирс. Примечательно, что Кимберли - самый крупный карьер, созданный без применения специализированный техники. Другими словами, работы в Кимберли велись руками. Длина карьера составляет 1600 метров. Его глубина - двести метров. Объект был закрыт в 1920 году. Сегодня он представляет собой интерес для туристов, которые с особым интересом посещают его. До 1920 года здесь добывали алмазы. Работы велись на протяжении ста лет.

Восьмое место - Диавик (Канада)

Этот карьер славится в мире не только своими размерами, но и красотой. Поистине это один из самых уникальных карьеров на планете. Он располагается на острове, который находится на северо-западе страны. Виды заснеженного острова-карьера завораживают взор. Работы на объекте начались лишь в 2003 году. Это самый молодой большой карьер в мире. Добывают в Диавике алмазы, которые затем продают различным компаниям в США, Канаде и Европейском Союзе.

Девятое место - Махонинг Майн (Соединенные Штаты Америки)

Еще один представитель США в данном рейтинге. Карьер располагается на севере штата Миннесота. Примечателен Махонинг Майн, кроме своих размеров, в первую очередь тем, что работы в нем изначально велись только подземным методом. Спустя время началась и открытая добыча. В других карьерах, как правило, все происходит наоборот, и открытая добыча предшествует подземной.

Махонинг Майн также именуют «Большим северным каньоном» из-за его размеров и географического положения. В длину карьер составляет практически восемь километров. Его ширина - 3200 метров, а глубина - 180 метров.

Первые работы на данном объекте начались в 1985 году. С тех пор было добыто восемьсот миллионов тонн железа. Для осуществления этого было выкопано около полутора миллиардов тонн земли, которые занимали площадь в 8 000 000 квадратных метров.

Десятое место - Грасберг

Карьер Грасберг находится в Индонезии. Это самый крупный объект подобного рода в юго-восточной Азии. Здесь на протяжении уже полувека ведется крупномасштабная добыча алмазов. Карьер обеспечивает данным ресурсом множество предприятий в своем регионе и за его пределами.

Сегодня добычей в Грасберге занимается американская компания McMoRan, которой принадлежит большая часть акций совместного с индонезийским правительством предприятия. За один только 2006 год было добыто около 610 тысяч тонн медной руды, шестьдесят тысяч килограмм золота, сто пятьдесят тысяч килограмм серебра.

Карьеры играют важную роль в промышленности всех стран мира. Именно они обеспечивают ее важнейшими ресурсами. Все объекты из этого списка являются наиболее важными донорами медной, серебряной, золотой руды, алмазов и других полезных ископаемых.

В наше время человечество не может существовать без полезных ископаемых. Тяжело представить нашу жизнь без автомобилей или электроники - а значит, люди будут и дальше оставлять на теле Земли огромные дыры, добывая различные руды открытым способом, а планета, в свою очередь - мстить за это оползнями и техногенными катастрофами. Самые большие карьеры в мире способны поразить воображение любого своими масштабами, а при ненадлежащем с ними обращении еще и довольно опасны.

Чукикамата, Чили

Самый большой карьер в мире, в котором добывают медную руду, благодаря чему страна и является крупнейшим экспортером этого полезного ископаемого. Разрез находится на высоте 2840 м в Центральных Андах и разрабатывается уже 100 лет, с 1915 года. За это время добыли более 29 миллионов тонн меди.

Еще инки в XVI веке плавили здесь руду (в одной из временных разработок был обнаружен скелет человека, проживавшего около 500 лет до нашей эры). Они и назвали месторождение «место металла».

Размеры карьера составляют 4,3 км в длину, 3 км в ширину и 850 м глубины. Добыча ведется открытым способом, поэтому здесь всегда стоит облако пыли. До недавнего времени руднику принадлежал еще один рекорд - «Самый большой суточный объем извлекаемой горной массы», но затем достижение перешло карьеру Эскондида в тех же Андах. Также здесь работала самая большая плавильная печь.

Бингем Каньон, штат Юта, США

Самый глубокий карьер в мире, расположенный на площади в 8 км2. Его глубина 1,2 км, а длина - 4 км. Рудник открыли и начали разрабатывать мормоны в 1863 году, поэтому это еще и один из старейших открытых месторождений в мире. В самом глубоком карьере в мире ежедневно извлекают до 450 тонн руды и работают 1400 человек. Транспортируют ее специальными карьерными самосвалами, которые могут перевозить до 230 тонн одновременно. А с поверхности Земли внизу они кажутся игрушечными машинками.

С 1966 года карьеру присвоен статус национального достояния США и миллионы туристов со всего мира приезжают посмотреть на это чудо. Здесь построена специальная смотровая площадка, откуда открывается обзор на весь горнодобывающий комплекс.

В самом глубоком карьере мира добывают не только медь, но и золото, серебро и молибден. Причем объем извлеченного золота намного превышает количество, добытое на Клондайке и в Калифорнии во времена Золотой лихорадки (715 млн тонн золота и 5900 тонн серебра). Поэтому Бингем Каньон считается одним из самых продуктивных месторождений на Земле.

В апреле 2013 года здесь произошел огромный оползень (70 млн м3 камней), в результате чего работа была остановлена на несколько месяцев. О жертвах ничего не сообщалось, но постройки и техника были разрушены основательно.

Удачная, Якутия

Самый глубокий карьер в России принадлежит алмазному месторождению. Он находится всего в 22 километрах от Полярного круга и для его обслуживания был специально построены город и обогатительная фабрика. Разрабатывается рудник с 1982 года, а с 2014 года перешли на подземную добычу. Ежегодная добыча составляет до 100 тысяч тонн руды и 5 миллионов карат алмазов в год.

Глубина рудника - 640 метров, длина 2 километра и ширина полтора. Относительно небольшая площадь рудника и условия вечной мерзлоты (до -60 градусов) приводили к тому, что зимой машины останавливались, так как замерзало машинное масло и трескалась резина. А время подъема самосвала со дна карьера составляет не менее 2 часов.

Самый крупный алмазный рудник в России примечателен во многих отношениях - это две кимберлитовые трубки, а не одна, встречающиеся на поверхности. Кимберлитовая трубка (названная в честь города Кимберли в Южной Африке) - это направление вулканического взрыва, сужающееся внизу. Поэтому месторождение строго очерчено в вертикальном направлении, а за его пределами алмазов нет. Из-за этого дно карьера не круглое, как в основных крупных рудниках мира, а напоминает сердце. К тому же здесь добывают самые крупные экземпляры, хранящиеся сейчас в Алмазном фонде.

Коркино, Челябинская область

Самый большой карьер в России и самый крупный угольный рудник в Европе. Его ширина составляет 3 км, а глубина - более 500 метров. Эксплуатируют карьер с 1934 года, а в 1936 был осуществлен большой взрыв, поднявший в воздух более миллиона кубометров земли на высоту до 500 метров - его зафиксировали все сейсмические станции Северного полушария.

В карьере и в шахте работает 6800 человек. Сначала уголь перевозили автомобилями, но потом перешли на более рентабельный железнодорожный транспорт. На предприятии расположена смотровая площадка, но и она не дает полного обзора всего карьера.

Каждая ступень разреза равняется 9-этажному дому, а на дне действует специальная система отведения воды, без которой карьер давно бы был затоплен. Находиться в середине угольного карьера не очень приятно, особенно летом. Ветер хоть как-то разгоняет угольную пыль и дым от горящей породы, а вот когда ветра нет, работникам самого большого карьера в России приходится несладко без средств защиты.

Интересно, что в 2007 году назад предприимчивые бизнесмены организовали на отвалах карьера горнолыжный курорт, где перепад высот составляет до 100 метров, но он вскорости закрылся.

Самые большие карьеры в мире - это не просто огромные воронки в нашей планете, на которые интересно посмотреть из космоса и восхититься размерами и космическим пейзажем. Иногда они становятся неуправляемыми (особенно заброшенные) и тогда могут пострадать люди.