Геологические аспекты добычи полезных ископаемых.

Поле́зные ископа́емые — минеральные образования земной коры, химический состав и физические свойства которых позволяют эффективно использовать их в сфере материального производства.

По назначению выделяют следующие виды полезных ископаемых:

Горючие полезные ископаемые (нефть,природный газ, горючие сланцы, торф, уголь)

Нерудные полезные ископаемые — строительные материалы (известняк, песок, глины и др.), строительный камень и пр.

Руды (руды чёрных, цветных и благородных металлов)

Камнецветное сырьё (яшма, родонит, агат, оникс, халцедон, чароит, нефрит и др.) и драгоценные камни (алмаз, изумруд, рубин, сапфир).

Гидроминеральные (подземные минеральные и пресные воды)

Горно-химическое сырьё (апатит и фосфаты минеральные соли, барит, бораты и др.)

Скопления полезных ископаемых образуют месторождения, а при больших площадях распространения — районы, провинции и бассейны. Различают твёрдые, жидкие и газообразные полезные ископаемые.

Добыча полезных ископаемых осуществляется двумя способами: подземным и открытым

Подземный способ осуществляется шахтами или штольнями

- Шахта представляет вертикальное сложное горно-техническое сооружение. Глубина вертикальных стволов шахт при добыче может быть от нескольких сотен метров до 2.5 км. Обычно шахты представляют сочетание вертикальных и горизонтальных подземных выработок

- Штольни применяют в тех случаях, когда полезные ископаемые находятся в гористой местности. На склоне горы проходит горизонтальная горная выработка, по которой руда извлекается из недр

Открытый способ осуществляется карьерами, разрезами и траншеями. При разработке россыпных месторождений применяют дражный и гидромеханический способы

- Карьер имеет форму глубокой чаши. Глубина карьера может достигать нескольких сотен метров, площадь - десятков квадратных километров

- Разрез или траншея имеют линейную форму, их размеры значительно меньше, чем размер карьеров

- Дражный способ применяется для отработки крупных россыпных месторождений на довольно крупных реках, т. к. драга - это плавучий горно-обогатительный комплекс

- Гидромеханический способ применяется на небольших реках. Это способ механизации с помощью потоков воды

Любой способ добычи полезных ископаемых значительно влияет на природную среду. Особое влияние испытывает верхняя часть литосферы. При любом способе добычи происходит значительная выемка пород и их перемещение. Первичный рельеф заменяется техногенным. В горной местности это приводит к перераспределению приземных потоков воздуха. Нарушается цельность определенного объема пород, увеличивается их

трещиноватость, появляются крупные полости, пустоты. Большая масса пород перемещается в отвалы, высота которых достигает 100 м и более. Нередко отвалы располагаются на плодородных землях. Создание отвалов обусловлено тем, что объемы рудных полезных ископаемых по отношению к вмещающим их породам невелики. Для железа и алюминия это 15—30%, для полиметаллов — около 1—3%, для редких металлов — менее 1%.

Откачка воды из карьеров и шахт создает обширные депрессионные воронки, зоны снижения уровня водоносных горизонтов. При карьерной добыче диаметры этих воронок достигают 10—15 км, площади — 200—300 кв. км.

Проходка шахтных стволов приводит также к соединению и перераспределению вод между ранее разобщенными водоносными горизонтами, прорывам мощных потоков воды в туннели, забои шахт, что значительно затрудняет добычу.

Истощение фунтовых вод в районе горных выработок и осушение поверхностных горизонтов сильно влияют на состояние почв, растительного покрова, величину поверхностного стока, обуславливают общее изменение ландшафта.

Создание крупных карьеров и шахтных полей сопровождается активизацией различных инженерно-геологических и физико-химических процессов:

— возникают деформации бортов карьера, оползни, оплывины;

— происходит оседание земной поверхности над отработанными шахтными полями. В скальных породах оно может достигать десятков миллиметров, в некрепких осадочных породах — десятков сантиметров и даже метров;

— на соседних с горными выработками площадях усиливаются процессы эрозии почв, оврагообразования;

— в выработках и отвалах активизируются во много раз процессы выветривания, идет интенсивное окисление рудных минералов и их выщелачивание, во много раз быстрее, чем в природе, идет миграция химических элементов;

— в радиусе нескольких сот метров, а иногда и километров, происходит загрязнение почв тяжелыми металлами при транспортировке, ветровом и водном разносе, почвы также загрязняются нефтепродуктами, строительным и промышленным мусором. В конечном счете, вокруг крупных горных выработок создается пустошь, на которой растительность не выживает. Например, разработка магнезитов в Сатке привела к гибели сосновых лесов в радиусе до 40 км. Пыль, содержащая магний, попала в почву и изменила щелочно-кислотный баланс. Почвы из кислых превратились в слабощелочные. Кроме того, карьерная пыль как бы зацементировала хвою, листья растений, что вызвало их оскудение, увеличение мертвопокровных пространств. В конечном итоге, леса погибли.

На Южном Урале, где большинство месторождений залегает на глубинах до 300 м, преобладает карьерная добыча