ПОЛЕЗНЫЕ ОПЫТЫ Mk IX стал первым танком, который научили плавать. На борта и лобовую часть в качестве поплавков укрепили пустые цистерны. Над рубкой установили короб с воздуховодными трубами. Бортовые двери герметизировали прокладками. Для подкачки воздуха служили мехи.

В настоящее время на земном шаре ежегодно добываются миллиарды тонн полезных ископаемых. При существующем объеме добычи полезных ископаемых из недр Земли, приуроченных к суше, может хватить, по определению ряда специалистов, лишь на первые сотни лет, а по некоторым ископаемым - лишь на первые десятки лет. Истощение запасов обуславливает вовлечение в разработку все более бедных по содержанию месторождений полезных ископаемых со сложными горно-геологическими и гидрологическими условиями, освоением месторождений в отдаленных и необжитых районах с неблагоприятными климатическими и метеорологическими условиями.

В то же время 2/3 территории земной поверхности покрыто морями и океанами, на дне и в водах которых сосредоточено большое количество запасов минерального сырья. Мировой океан является большим потенциальным источником для получения полезных ископаемых как за счет непосредственного их извлечения из морской воды, так и главным образом за счет добычи полезных ископаемых на громадных территориях, покрытых морями и океанами.

Еще задолго до нашей эры на побережьях морей и океанов добывалась пищевая соль, многие века славился янтарь с пляжей Прибалтики, более 100 лет производят добычу нефти и газа со дна морей и океанов. Однако лишь в последние десятилетия в связи с общим развитием науки и техники стали выявляться серьезные перспективы добычи твердых полезных ископаемых поводным способом. Интерес к полезным ископаемым морей и океанов в наши дни не случаен:
многие месторождения суши истощаются;
быстрый рост населения земного шара, а вместе с ним и потребностей в производстве средств производства и предметов потребления заставляет искать новые источники минерального сырья;
гигантский скачок в развитии науки и техники в последние годы дает возможность добраться до недоступных прежде богатств морей и океанов и разрабатывать их;
добыча некоторых видов полезных ископаемых, залегающих на морском дне, экономически выгоднее, чем на суше.
Экономическая целесообразность подводной добычи полезных ископаемых обеспечивается радом преимуществ:
отпадает необходимость отчуждения земель и последующей их рекультивации;
при разработке подводных месторождений не нужны подъездные пути;
многие из таких месторождений не нуждаются в оборудовании отвалов и различного рода хранилищ;
значительно уменьшаются затраты по вскрытию месторождения;
не нужно производить больших трудоемких и дорогостоящих взрывных работ, тратить средства на приобретение взрывчатых веществ, сложного оборудования и т.д.

Подводная добыча - разработка полезных ископаемых дна рек, озер, морей и океанов. Подводная добыча - извлечение полезных ископаемых из подводного забоя на поверхность комплексом механизмов и оборудования, работающего в водной среде, с целью получения, переработки и использования основных и сопутствующих компонентов месторождения. Подводная добыча осуществляется открытым (драги и земснаряды) и подземным (горные выработки под дном и буровые скважины) способами. Условно к подводной добыче относят извлечение полезных компонентов из морской воды (физико-химическое выделение солей и химических элементов).

При подводной добыче открытым способом выделяют следующие производственные процессы: 1) отделение добываемого сырья от массива месторождения; 2) доставка от заборного механизма до плавающего или стационарного средства (судна, баржи, понтона, платформы); 3) первичная обработка сырья (грохочение, сепарирование, промывание и т. д.); 4) хранение и транспортировка для последующей переработки. Первый этап осуществляется механическим, гидравлическим, пневматическим способами или их сочетанием. При механическом способе применяют бульдозерные лопаты, шнеки, грейферы, ковши и т. п., при гидравлическом и пневматическом - гидромониторы, эрозионные насадки, сифоны, насосы. Работы второго этапа ведут с помощью грейферов, ковшовых цепей, шнековых и ленточных конвейеров, напорных насосов, эрлифтов, эжекторов. Третий этап связан с работой грохотов, гидроциклонов, сепараторов. На четвертом этапе необходимы хранилища, а также средства транспорта (суда, баржи, трубопроводы). В зависимости от горно-геологических и гидрометеорологических условий, глубины разработки и вида полезного ископаемого применяются различные технические средства, а также способы подводной добычи. Преобладающим фактором является глубина моря. Различают добычу: мелководную при глубине воды не более 5 - 10 м; в пределах шельфа с глубиной до 100 - 200 м; свыше 200 м до предельных глубин океана (моря). В двух первых зонах добывают: строительные материалы, драгоценные камни и металлы, полиметаллические и железосодержащие пески, сырье для химической промышленности, энергетическое сырье. Третья зона перспективна для добычи конкреций, нефти и газа.

Разрабатываются россыпи преимущественно многочерпаковыми, гидравлическими и грейферными драгами. Для разработки железомарганцевых конкреций испытаны и строятся (1974) драги с гидравлическим подъёмом (эрлифт) и ковшами, закрепляемыми на бесконечном тросе (рис. 16.4.).
В Ленинградской области началась добыча марганца со дна Финского залива. ООО «Промтрак», ведущее разработку, планирует обеспечить 5-7% потребности России в марганце, импортируемом сейчас из стран СНГ и дальнего зарубежья. Завод построен в промышленной зоне города Кингисеппа. Сейчас ведется опытно-промышленная эксплуатация.

В России крупных месторождений марганца нет, до 90% этого металла закупается за рубежом. Ближайшие месторождения - в Грузии, Казахстане и Украине. Но огромные запасы марганца находятся на дне морей и океанов (больше всего его в Тихом и Индийском океанах).
Большой интерес представляют источники богатые различными элементами - горячие подводные гейзеры, или «чёрные курильщики» (рис.16.5.).

В них морская вода сначала просачивается по трещинам на большую глубину, там нагревается до нескольких сотен градусов, обогащается минералами и вырывается наверх, вынося густую взвесь, богатую минералами, которая разносится течением и оседает в окрестностях. Так возникают километровые холмы, богатые металлами (рис 16.6.). Извлечение таких полезных ископаемых ведётся также как и добыча россыпей (рис. 16.4.).

При подводной добыче подземным способом производственные процессы аналогичные с процессами подземной добычи полезных ископаемых, приуроченных к суше. На большинстве подводных рудников стволы закладываются на суше, вследствие этого откаточные выработки имеют протяжённость до 10 км. Применяют вскрытие шахтных полей стволами с искусственных островов (например, рудник «Майке», Япония). Глубина заложения горных выработок под дном, гарантирующая их от затопления, зависит от свойств вышележащих пород и обычно равна 65 - 80 м. Разработка месторождений ведётся с закладкой выработанного пространства. Таким способом производят добычу каменного угля в Японии, Канаде, Англии, Шотландии, Турции, Китае и на острове Тайвань.

Чаще всего морские месторождения представляют собой продолжение, скрытых в недрах суши.
Хорошо развита добыча из подводных шахт железной руды, которая ведется в Японии на острове Кюсю, в Австралии, в Канаде в Гудзоновом заливе и на острове Ньюфаундленд (здесь для извлечения руды сооружен искусственный остров), а также в Финляндии, у входа в Финский залив.

Значительно реже встречаются подводные рудники, где разрабатываются руды меди и никеля, олова и ртути. В Канаде, в Гудзоновом заливе, близ г. Черчилл, добывается медь и никель, в Великобритании, на полуострове Корнуолл, - медь, никель, и олово.

В Турции под дном Эгейского моря разрабатываются месторождения ртутных руд.
К подводной добыче относят также извлечение полезных ископаемых из морской воды, основанное на физико-химических процессах выделения растворённых в ней солей, различных химических элементов, общий объём которых достигает 48 млн. км3 (в т. ч. около 2x1016 т натрия, около 2x1015 т магния, около 1,3x1014 т брома).

С середины 19 в. из маточных рассолов поваренной соли во Франции начали получать бром. С 30-х гг. 20 в. начато промышленное извлечение из морской воды магния. В 1970 в СССР, США, Великобритании и др. странах работало свыше 100 предприятий по добыче хлористого натрия из морской воды с объёмом производства свыше 10 млн. т, магния 300 тыс. т и брома 75 тыс. т.

Технология извлечения химических элементов из морской воды предусматривает, как правило, их концентрацию, а затем, при взаимодействии насыщенного раствора с др. элементами, их получение в виде соединений (рис. 16.7.)

Запрещается любое копирование и распространение информации без письменного согласия авторов учебника "Основы горного дела"

ЭКСКЛЮЗИВНЫМ ПРАВО НА ПУБЛИКАЦИЮ ОБЛАДАЕТ "ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫЙ ПОРТАЛ РОССИИ"

Добыча твердых полезных ископаемых Мирового океана во многом зависит от развития и становления морской геологии и морского горного дела.

До настоящего времени она была сосредоточена в зоне шельфа при глубине до 200 м, т. е. тяготела к суше и практически развивалась теми же путями, что и на континентальных разработках.

Шельфовые месторождения были выявлены как часть месторождений суши, как их естественное продолжение в море (например, платина - в США, касситерит - в Индонезии). В ряде случаев геологическая ситуация на суше благоприятствовала выявлению месторождений в прилегающей шельфовой зоне (алмазы - в Намибии, железистые пески - в Японии). Известными выходами пластов ископаемого на берегу, которые удалось проследить под дном моря, отличаются некоторые месторождения в Канаде, Японии, Англии и др.

Из коренных месторождений морского дна извлекают уголь, железные руды, олово, серу. Шахты и рудники под дном моря имеют разветвленную сеть горных выработок. В Японии из таких шахт добывают более 30% угля, в Англии-10%. Одним из крупнейших высокопроизводительных железорудных предприятий мира является канадский рудник «Вабана», вскрытый наклонными выработками с о-ва Белл-Айленд.

В пляжевой и прибрежно-морской зонах сейчас уже разрабатывают россыпные месторождения олова, золота, платины, редкоземельных элементов, железистых песков. Так, в капиталистических странах из подводных россыпных месторождений получают около 100% (от общего объема добычи) циркония и рутила, около 80% ильменита, более 50% касситерита. Добыча в прибрежной зоне строительных материалов (лесок, гравий, ракушечник) средствами современной техники позволяет получать высококачественное сырье по приемлемой себестоимости.

Зона шельфов - относительно доступная в техническом отношении - занимает одну пятую часть площади континентов. В структурном плане она является продолжением континентальных платформ под уровнем моря. Вероятность обнаружения месторождений твердых полезных ископаемых в осадочных и коренных породах дна шельфа такая же, как и в континентальных условиях. Это немаловажное обстоятельство: в нашей стране шельфы занимают территорию около 6 млн. км 8 (21,8% всей площади шельфовых вон в Мировом океане).

В последнее время за рубежом придают особое значение освоению глубоководных рудных залежей, обнаруженных в центральных районах океанов и в некоторых разломах земной коры на дне морей и океанов. Месторождения, пригодные для разработки, содержат в среднем до 2% никеля, кобальта и меди, около 20% марганца, а также ряд других ценных элементов. Средняя плотность залегания конкреций на перспективных участках доходит до 10 кг на 1 м 3 площади дна. По ориентировочным подсчетам рентабельная добыча может быть обеспечена предприятием, ежегодно производящим 3 млн. т сухих конкреций.

Выявление и освоение месторождений твердых полезных ископаемых, особенно в открытых частях Мирового океана, сталкивается с отсутствием опыта ведения морских горных работ. Недостаточная эффективность морских горных разработок, осуществляемых средствами традиционной техники, применяемой в континентальных условиях, является главным препятствием на пути развертывания морского горного производства. Анализ мирового опыта морских горных работ, современных технических средств и технологий, тенденций их совершенствования является задачей актуальной.

Твердые полезные ископаемые со дна океана (продолжение)

Добывается с морского дна и железная руда, причем годовая стоимость ее добычи значительно ниже, чем угля. На самом крупном месторождении - Вабана - в заливе Консепшен у восточного побережья о. Ньюфаундленд (запасы 2 млрд. т) ежегодная добыча составляет только 3 млн. т. Железные руды из подводных рудников получают также в Японии, Франции, Финляндии, Швеции.

Медь и никель в небольших количествах добываются из подводных шахт в Гудзоновом заливе (Канада), олово - у полуострова Корнуолл (Англия), ртуть - у побережья Эгейского моря (Турция).

Перспективными для развития шахтной подводной добычи полиметаллов в Советском Союзе являются некоторые участки шельфов Приморья, Сахалина, Чукотки и Камчатки. На крупном железорудном бассейне расположено все, Азовское море.

Крупные соляные осадочные бассейны в виде соляных куполов или пластовых залежей часто встречаются на шельфе, склоне, подножии материков и в глубоководных впадинах (Мексиканский и Персидский заливы, Красное море, северная часть Каспия, шельфы и склоны Африки, Ближнего Востока, Европы). Полезные ископаемые этих бассейнов представлены натриевыми, калийными и магнезитовыми солями, гипсом. Подсчет их запасов затруднителен: объем только калийных солей оценивается в пределах от сотен миллионов тонн до 2 млрд. т. Основная потребность в этих ископаемых в течение многих десятилетий будет удовлетворяться за счет месторождений на суше и добычи из морской воды. В Мексиканском заливе у берегов Луизианы эксплуатируются два соляных купола.

Из подводных месторождений ежегодно добывается более 2 млн. т серы. Эксплуатируется крупнейшее скопление серы Гранд-Айл, расположенное в 10 милях от берегов Луизианы. Для добычи серы здесь сооружен специальный остров. Добыча производится фраш-методом - расплавлением серы перегретым паром, нагнетаемым через специальные скважины. Две буровых установки дают около 15% всей добываемой в США серы.

Следует упомянуть и о других минеральных ресурсах, залегающих главным образом в глубоководных районах Мирового океана. Горячие рассолы и илы с богатым содержанием металлов (железа, марганца, цинка, свинца, меди, серебра, золота) обнаружены в глубоководной части Красного моря. Концентрации этих металлов в горячих рассолах превышают их содержание в морской воде в 1-50-Ю3 раз. Запасы их в металлоносных нлах Красного моря оцениваются в 130 млн. т, в том числе в верхних 30 м осадков содержится золота, меди, цинка и серебра на 2-3 млрд. долл.

Более 100 млн. км2 океанического дна покрыто глубоководными красными глинами слоем мощностью до 200 м. Эти глины (гидроокислы алюмосиликатов и железа) представляют интерес для алюминиевой промышленности (содержание окиси алюминия - 15-20%, окиси железа - 13%), они также содержат марганец, медь, никель, ванадий, кобальт, свинец и редкие земли. Запасы красных глин оцениваются в 10 000 трлн. т, а их годовой прирост - в 500 млн. т. Организация добычи этих глин в ближайшие десятилетия маловероятна.

Широко распространены в основном в глубоководных районах Мирового океана глауконитовые пески (алюмосиликаты калия и железа). Запасы их не оценены, а экономическое значение в ближайшем будущем не ясно.

Известковые и кремниевые илы распространены на площади 128 млн. км2 в глубоководных районах Мирового океана в виде слоя мощностью до нескольких сот метров. Запасы известковых илов (глобигериновых, фораминиферовых) оцениваются в 10 000 трлн. т, а кремниевых (диатомовых) - в 10 трлн. т. Возможно их рентабельное использование, однако организация разработки сдерживается большими начальными капиталовложениями и проблемой транспортировки сырья. В США известковые илы с глубин до 1000 м добываются и используются при изготовлении портланд-цемента (около 26 тыс. т в год).

Особый интерес в мире проявляется к конкрециям. Огромные участки морского дна устланы железо-марганцевыми, фосфоритовыми и баритовыми конкрециями. Они имеют чисто морское происхождение, образовались в результате осаждения растворимых в воде веществ на каком-либо субстрате - вокруг песчинки или мелкого камешка, зуба акулы, кости рыбы или млекопитающего животного.

Фосфоритовые конкреции содержат важный и полезный минерал - фосфорит, широко применяемый в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Кроме фосфоритовых конкреций фосфориты и фосфоросодержащие породы встречаются в фосфатных песках, в пластовых залежах дна океана, как в мелководных, так и глубоководных участках.

Мировые потенциальные запасы фосфатного сырья в море оцениваются в сотни миллиардов тонн . Потребность в фосфоритах непрерывно повышается и в основном удовлетворяется за счет месторождений суши. Но многие страны не имеют месторождений на суше и проявляют большой интерес к морским (Япония, Австралия, Перу, Чили и др.). Промышленные запасы фосфоритов найдены близ калифорнийского и мексиканского побережья, вдоль береговых зон Южной Африки, Аргентины, восточного побережья США, в шельфовых частях периферии Тихого океана (вдоль Японской островной дуги), у берегов Новой Зеландии, в Балтийском море. Фосфориты добываются в районе Калифорнии с глубин 80-330 м, где концентрация составляет в среднем 75 кг/м2. Запасы оцениваются в 1 -1,5 млрд. т.

Велики запасы фосфоритов в центральных частях океанов, в Тихом океане, в пределах вулканических поднятий в районе Маршалловых островов, системы поднятий Срединно-Тихоокеанских подводных гор, на подводных горах Индийского океана и т. д. .

Баритовые конкреции, содержащие 75-77% сульфата бария, используемого в химической, пищевой промышленности, в качестве утяжелителя растворов при нефтебурении, найдены у берегов Шри-Ланки, в Японском море и в других районах.

Особый интерес в международных экономических отношениях представляет предполагаемая добыча полиметаллических или, как их чаще называют, железо-марганцевых конкреций. (ЖМК). Впервые о них узнали более 100 лет назад как о стяжениях минеральных элементов вокруг какого-то твердого вещества, устилающих глубоководные районы дна. В состав конкреций входит множество металлов: марганец, медь, кобальт, никель, железо, магний, алюминий, молибден, ванадий, всего - до 30 элементов, но преобладают железо и марганец.

В 1958 г. было доказано, что добыча ЖМК из глубин океана технически осуществима и может быть рентабельной. ЖМК встречаются в большом диапазоне глубин - от 100 до 7000 м, их находят в пределах шельфовых морей - Балтийском, Карском, Баренцевом и др. Однако наиболее ценные и перспективные месторождения расположены на дне Тихого океана, где выделяются две крупные зоны: северная, простирающаяся от Восточно-Марианской котловины через весь Тихий океан до склонов поднятия Альбатрос, и южная, тяготеющая к Южной котловине и ограниченная на востоке поднятиями островов Кука, Тубуаи и Восточно-Тихоокеанским.

В восточной части северной рудной зоны конкреции покрывают около 30% поверхности дна, их концентрация в среднем 7,3 кг/м2; в южной зоне -23-46% поверхности дна, их средняя концентрация-10 кг/м2, размеры от 1 до 6 см, глубина залегания 5 км. Конкреции бывают размером и до 1,5-2 м в поперечнике, но наиболее удобны такие, которые легко бы проходили по всасывающему шлангу. Наиболее ценны конкреции с высоким содержанием металлов, прежде всего никеля и меди, и низким содержанием нерудных примесей.

Запасы железо-марганцевых конкреций только в указанных рудных зонах Тихого океана достигают 3,4-10" т, в том числе марганца - 7,1-Ю10 т, никеля - 23-109 т, кобальта - 1,0-109 т, меди-1,5-109 т. Наиболее высокая концентрация полезных минералов установлена в конкрециях близ Гавайских островов, островов Лайн, Туамоту, Кука и др. Значительные запасы ЖМК имеются в Индийском океане, в Атлантическом океане (Северо-Американская котловина, плато Блейк).

В полиметаллических конкрециях, оцениваемых в 2-3 трлн. т, имеется больше, чем на суше, кобальта в 5 тыс. раз, марганца - в 4 тыс., никеля - в 1,5 тыс., алюминия - в 200 раз, меди - в 150, молибдена - в 60, свинца - в 50 и железа - в 4 раза .

Опытная разработка ЖМК уже началась. В 1970 г. американская фирма "Дип си Венчурс инк" в Мексиканском заливе с глубин 1 км при помощи драги отбирала конкреции и по высасывающей трубе с потоком сжатого воздуха доставляла их на борт судна. В 1973 г. опытная добыча проводилась с глубин 4-7 км. Руда перерабатывалась на экспериментальном заводе, где извлекались марганец, никель, медь и кобальт.

В нашей стране с 1986 г. в Запорожье была проведена опытная плавка конкреций в промышленных условиях, было доказано, что из "морской руды" выходит намного больше марганца, чем из той, которую дают шахты и карьеры Марганецкого и Орджоникидзевского комбинатов на Днепропетровщине.

Рекомендуем почитать

Служба

Открытый урок "Правописание приставок пре- и при-"6 класс «Правописание приставок при- и пре-«

Воинский учет

Десять открытий российских ученых, которые потрясли мир

Болезни

«Правописание суффиксов причастий

Болезни

Секретные фото луны Загадочные объекты на луне

Служба

Книга: Генри Форд. Моя жизнь. Мои достижения. Генри Форд: Моя жизнь, мои достижения

Военный билет

Как отличаются баллы ЕГЭ по регионам: результаты школьников и региональное неравенство