Перспектива получения прибыли в результате добычи полезных ископаемых оценивается, как правило, заранее. Оценка ресурсов какого-либо месторождения (в пределах площади, региона, страны) в соответствии с общим планом включает несколько последовательных этапов: начальный (составление геологических, тектонических, металлогенических карт, сбор фондовых материалов), промежуточный (бурение, геофизические исследования, опробование, анализ проб и проч.) и заключительный (подсчет ресурсов и запасов математическими методами, оценка экономических, горно-геологических и прочих условий месторождения в пределах площади, региона, страны и т.д.).

В зависимости от степени изученности суммарное количество полезного ископаемого делится на категории в соответствии с классификацией, принятой в данной стране. Известно несколько классификаций, из которых наиболее употребительными являются американские, российская, а также международная классификация ООН. Американские классификации, разработанные Горным бюро и Геологической службой США, приняты также в Канаде, Германии и некоторых других странах.

Следует заметить, что термин "ресурсы" (resources) может иметь двоякое значение: суммарное количество полезного ископаемого всех категорий и количество полезного ископаемого наименее изученных категорий (тогда наиболее детально изученные категории называются запасами).

Одна из американских классификаций включает измеренные (measured) и исчисленные (indicated) запасы. Их сумма называется доказанными (demonstrated) запасами, и они подсчитываются с точностью не менее 20%. На основе этой категории запасов проводится проектирование добывающих, обогатительных и других предприятий и рассчитывается степень риска разработки месторождения. Полезное ископаемое, залегающее часто на не доступных для непосредственного обследования глубинах, количество и качество которого определены косвенным путем, т.е. на основе геологических предпосылок и теоретических построений, выделяется в категорию предполагаемых (inferred) ресурсов.

В России и странах СНГ принята другая классификация ресурсов. По степени изученности они подразделяются на разведанные (категории А, В и С1) и предварительно оцененные (категория С2) запасы. Выделяют также прогнозные ресурсы (категории Р1, Р2 и Р3). По хозяйственному значению запасы делятся на балансовые и забалансовые.

Количество полезного ископаемого должно быть определено весьма тщательно, с учетом потерь, связанных с применяемыми системами разработки, засорением руды в процессе добычи пустыми породами, технологией обогащения руды и металлургической переработкой, производственных затрат и капитальных вложений. На основе этих расчетов прогнозируют объем товарного сырья.

Если месторождение уже отрабатывалось раньше, то исследуют пробы, отобранные из старых горных выработок, анализируют имеющуюся производственную документацию, карты и т.д. Иногда дополнительно проводят бурение для поиска новых рудных тел. На ранних стадиях изучения старых рудников устанавливают причину прекращения их эксплуатации, так как вполне возможно, что применение новых технологий разработки месторождений и переработки руды может превратить их в прибыльные предприятия.

полезных ископаемых, открытые горные работы, добыча полезных ископаемых с земной поверхности (см. Карьер).

Наиболее древние открытые разработки камня относятся к 6-му тыс. до н. э. Полиметаллические руды для выплавки бронзы извлекались открытым способом в 4-м тыс. до н. э. в Индии, на Синайском полуострове, в районе Кавказа, в Северной Эфиопии и др. О. р. м. железных руд известна со 2-го тыс. до н. э. на Ближнем Востоке, в Индии и несколько позже в Южной Европе. В средние века в значительных масштабах осуществлялась О. р. м. руд цветных металлов в Испании (Рио-Тинто), мрамора в Италии, медных и желе руд на территории России (Урал). В 18 в. в России, вначале на Урале, а затем в Сибири, распространилась открытая разработка россыпных месторождений. В начале 20 в. в США и Германии в связи с развитием машинной техники стала бурно развиваться О. р. м. В дореволюционной России на Урале, в Кривом Роге, Сибири преобладали полумеханизированные открытые горные работы.

В СССР первые крупные карьеры по добыче угля, руд чёрных и цветных металлов, неметаллических руд были созданы в 1928-41. Важную роль О. р. м. сыграла в годы Великой Отечественной войны 1941-45, позволив обеспечить быстрый ввод в эксплуатацию предприятий и значительное увеличение производственных мощностей. Особенностью послевоенного периода является механизация всех производственных процессов, переход на более мощные машины и механизмы, унификация экскаваторного и транспортного оборудования. О. р. м. обеспечивает 60-65\% мирового потребления рудного и нерудного сырья и 30-35\% твёрдого топлива (1972). Это объясняется экономической эффективностью открытой разработки: например, стоимость открытой добычи угля в 2,5-3, а руды в 1,5-2 раза ниже, чем при подземной разработке месторождений, а производительность труда в 2-3 раза выше. При использовании мощного горного и транспортного оборудования, средств автоматизации и вычислительной техники открытыми работами осваиваются крупные месторождения с низким содержанием металла в руде и тем самым увеличиваются запасы дефицитных сырьевых ресурсов. По сравнению с подземной разработкой потери полезного ископаемого снижаются в 4-5 раз. В связи с этим генеральное направление развития горнодобывающей промышленности - рост добычи открытым способом (см. табл.).

Удельный вес открытой разработки месторождений полезных ископаемых в общей добыче в СССР (\%)

--------------------------------------------------------------------------------------------------

| Отрасль горной | 1950 | 1960 | 1970 |

| промышленности | | | |

|------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Óãîëüíàÿ....................... | 16,6 | 20,0 | 28,3 |

| Æåëåçîðóäíàÿ............... | 48,9 | 57,1 | 79,2 |

| Ìàðãàíöîâîðóäíàÿ......... | - | 29,5 | 61,0 |

| Цветных ìåòàëëîâ.......... | 50,0 | 53,0 | 67,0 |

| Ãîðíî-õèìè÷åñêàÿ.......... | - | 39,2 | 56,0 |

--------------------------------------------------------------------------------------------------

О. р. м. в СССР позволяет создавать мощные комплексы по добыче, переработке и потреблению сырья, отличающиеся высокой концентрацией производства, развитой сетью транспортных коммуникаций, минимальным расстоянием перевозок сырья и низкими затратами на производство. Так, на базе месторождений Канско-Ачинского бассейна и на Экибастузском угольном месторождении создаются предприятия производств. мощностью 45-60 млн. m угля в год, в железорудной промышленности работают предприятия с добычей до 30 млн. т сырой руды в год, в промышленности строительных материалов работают предприятия с годовой добычей 30-35 млн. т асбестовой руды, строятся (1974) предприятия с годовой добычей 10-12 млн. т гранита для производства щебня.

Объём удаляемых в отвал вскрышных пород при О. р. м. обычно значительно превышает объём добываемого полезного ископаемого. Отношение этих объёмов характеризуется коэффициентом вскрыши, который иногда достигает 25, т. е. на 1 т полезного ископаемого приходится 25 т вскрышных пород. Рациональное планирование горных работ по периодам осуществляется по графикам режима горных работ и календарным планам. От формы и глубины залегания месторождения полезных ископаемых, количества вскрышных (пустых) пород, их физико-механических свойств зависят способы вскрытия (см. Вскрытие месторождения) и системы открытой разработки.

О. р. м. ведёт к изменению форм земной поверхности, агротехнических свойств земли и гидрогеологических режимов районов. В зависимости от ценности нарушенной земли производится её полная или частичная рекультивация.

О. р. м. включает этапы: подготовку поверхности, Осушение месторождений полезных ископаемых, горно-капитальные работы (рис. 1), вскрышные работы (удаление пустых пород, покрывающих или вмещающих полезное ископаемое) и добычные работы. Вскрышные и добычные работы включают процессы отбойки, выемки, транспортировки и разгрузки полезного ископаемого. Эти основные производств. процессы объединяются в единую технологию на базе комплексной механизации и автоматизации. К вспомогательным процессам при О. р. м. относятся зачистка уступов, ремонт и строительство дорог (автомобильных, железных), водоотлив и др. Отбойка состоит в отделении горной массы от массива с одновременным её дроблением с помощью буровзрывных работ (см. Бурение, Взрывные работы). Выемка-погрузка производится, как правило, Экскаваторами и погрузчиками. Горную массу перемещают из забоя средствами карьерного транспорта (См. Карьерный транспорт). Массив, сложенный некрепкими горными породами, не требует предварительного рыхления; в этом случае отбойка и погрузка составляют единый процесс, осуществляемый экскаваторами, скреперами, погрузчиками, бульдозерами или др. механическими средствами либо с помощью гидромеханизации (См. Гидромеханизация). При разработке россыпей успешно применяются драги (См. Драга). Полезные ископаемые транспортируются на склады или места их переработки, пустая порода - в отвалы.

Различают цикличную, циклично-поточную и поточную технологию О. р. м. При цикличной технологии процессы выемки и транспортирования прерываются технологическими паузами. При циклично-поточной технологии (рис. 2) выемка осуществляется машинами цикличного действия (одноковшовыми экскаваторами или погрузчиками), а перемещение - ленточными конвейерами или сочетанием конвейерного транспорта с автомобильным (иногда с применением самоходных дробильных агрегатов или полустационарных и стационарных дробильных, дробильно-сортировочных или сортировочных установок) или ж.-д. транспортом. При поточной технологии процессы отбойки, выемки, транспортировки, разгрузки выполняются механизмами непрерывного действия (например, многочерпаковыми экскаваторами, ленточными конвейерами или гидромеханизацией). Для цикличной и циклично-поточной технологии разработаны и созданы системы автоматизированного управления отдельными процессами, информация о протекании которых обрабатывается с помощью средств вычислительной техники. Для поточной технологии, и прежде всего техники непрерывного действия, существуют автоматизированные системы управления производством. Техника непрерывного действия в СССР создаётся на базе комплексов оборудования с роторными экскаваторами и теоретической производительностью 630, 1250, 1500, 2500, 5000, 10000, 12500 м³/ч. Наиболее освоенный вид техники непрерывного действия - роторные экскаваторы с нормальным усилием резания. Совершенствование поточных схем горных работ связано с применением полустационарных и самоходных дробильных и дробильно-грохотильных агрегатов производительностью до 2000 т/ч, а также надёжных конвейеров с лентами, способными перемещать крупнокусковой абразивный материал.

Выбор рациональных параметров О. р. м. и оборудования производится с учётом климатических особенностей, района разработки, свойств горных пород, запасов полезного ископаемого, формы месторождения и др., а также требований, предъявляемых к качеству готовой продукции.

Порядок открытых горных работ, обеспечивающих экономичную и безопасную эксплуатацию месторождения, называется системой разработки (рис. 3). Существует нескольких систем О. р. м. Наибольшее распространение в СССР получила классификация систем О. р. м. Н. В. Мельникова (1950), которая основана на способе перемещения пустых пород вскрыши в отвалы и типе применяемого оборудования и состоит из 5 групп. Бестранспортные, при которых вскрышные породы перемещаются из забоя в выработанное пространство вскрышным экскаватором. Транспортно-отвальные, характеризуемые перемещением вскрышных пород в отвалы транспортно-отвальными мостами или отвалообразователями. Погрузка породы на ленточные конвейеры транспортно-отвальных мостов и консольных отвалообразователей осуществляется обычно многочерпаковыми, а иногда одноковшовыми экскаваторами. Транспортные системы, при которых перемещение пород во внутренние (расположенные в выработанном пространстве) или внешние (расположенные за границами карьера) отвалы производится железнодорожным, автомобильным, конвейерным, скиповым и комбинированным транспортом. Специальные системы, при которых вскрышные породы удаляются кабельными экскаваторами, бульдозерами, колёсными скреперами или средствами гидромеханизации. Комбинированные системы, при которых вскрышные породы верхней зоны месторождения средствами транспорта вывозятся на внешние или внутренние отвалы; породы нижней зоны перемещаются во внутренние отвалы экскаваторами, транспортно-отвальными мостами или отвалообразователями.

Большие объёмы вскрышных работ и сложные условия разработки на карьерах предопределили преобладающее применение транспортных систем разработки, которые в СССР будут занимать доминирующее положение на открытых работах всех отраслей горной промышленности. При разработке пластовых месторождений угля, марганцевых руд и горно-химического сырья успешно применяются высокоэффективные бестранспортные и транспортно-отвальные системы разработки.

Известны также классификации систем О. р. м. Е. Ф. Шешко (1950), В. В. Ржевского (1963) и др.

Совершенствование О. р. м. осуществляется с помощью комплексной механизации и оптимизации параметров горных работ и оборудования, разработки и внедрения новых рациональных технологических схем, преимущественного использования взрывчатых веществ простейшего состава, применения техники непрерывного действия, увеличения области применения бестранспортных систем разработки и циклично-поточной технологии на базе основного карьерного и специально создаваемого оборудования, применения оптимальных схем комбинированного транспорта.

Перспективы разработки углей открытым способом в СССР базируются на месторождениях, расположенных в восточных районах страны (главным образом Канско-Ачинский, Кузнецкий и Экибастузский бассейны), где сосредоточено около 98\% геологических запасов угля, пригодного для открытой разработки. Добыча железной руды открытым способом концентрируется на месторождениях Украины (Криворожский бассейн), Центра (Курская магнитная аномалия), Казахстана (Соколовско-Сарбайское, Качарское, Лисаковское, Аятское месторождения) и Урала. Добыча руд цветных металлов открытым способом преимущественно осуществляется в Сибири и Казахстане.

За рубежом при помощи О. р. м. добывается примерно 30\% угля, около 75\% железных руд, до 80\% руд цветных металлов, свыше 90\% неметаллических полезных ископаемых (асбест, графит, каолин, слюда, тальк), почти 100\% нерудных строительных материалов. Наибольшее количество О. р. м. имеется в США; открытым способом ведётся добыча полезных ископаемых также в Австралии, странах Южной Америки (Бразилия, Венесуэла и др.), Канаде, Китае, Европе (ГДР, ФРГ, ПНР, ЧССР).

При добыче руд наибольшее распространение имеет транспортная система, применяющая транспортные средства большой грузоподъёмности (например, автосамосвалы с ёмкостью кузова свыше 100 м³) и экскаваторы с большими параметрами (ёмкость ковша мехлопаты до 20 м³). При добыче угля в США распространена бестранспортная система разработки с экскаваторами больших параметров (вскрышные мехлопаты с ковшом ёмкостью до 150 м³ и драглайны - до 160 м³), в ГДР и ФРГ - мощные транспортно-отвальные комплексы (см. Транспортно-отвальный мост). При добыче нерудных строительных материалов используется циклично-поточная технология, при которой в карьере располагаются стационарные или самоходные дробильно-сортировочные установки.

Лит.: Виницкий К. Е., Параметры систем открытой разработки месторождений, М., 1966; Ржевский В. В., Технология и комплексная механизация открытых горных работ, М., 1968; Мельников Н. В., Краткий справочник по открытым горным работам, 2 изд., М., 1968; Развитие открытых горных работ в СССР, под ред. Н. В. Мельникова, М., 1968; Проектирование карьеров, М., 1969; Симкин Б. А., Технология и процессы открытых горных работ, М., 1970; Арсентьев А. И., Определение производительности и границ карьеров, 2 изд., М., 1970; Юматов Б. П., Бунин Ж. В., Строительство и реконструкция рудных карьеров, М., 1970; Вопросы выбора производственной мощности карьера, М., 1971; Будущее открытых горных разработок. [Сб. статей], М., 1972; Теория и практика открытых разработок, М., 1974; Surface mining, ed. Е. P. Pfleider, N. Y., 1968; Sinclair Y., Quarrying, opencast and alluvial mining, Amst., 1969; Opencast mining, quarrying and alluvial mining, L., 1965; Samujłł J. S., Roboty strzelnicze w górnictwe odkrywkowym, Katowice, 1968; Hawrylak H., Sobolski R. C., Maszyny podstawowe górnictwa odkrywkowego, Katowice, 1967; Wiśniewski S., Zasady projektowania i budowy kopalń odkrywkowych, Katowice, 1971; Memento des mines et carrieres, 14 ed., P., 1972; Poradnik górnictwa odkrywkowego, Katowice, 1968.

Н. В. Мельников, Б. А. Симкин.

Рис. 1. Вскрытие месторождения при открытой разработке: 1 - карьер; 2 - капитальная траншея; 3 - разрезная траншея; 4 - наклонная выработка для транспортировки полезного ископаемого; 5 - отвал пустых пород.

Рис. 2. Циклично-поточная технология открытой разработки месторождений: 1 - буровой станок; 2 - экскаватор; 3 - автосамосвал; 4 - бункер; 5 - грохот; 6 - дробилка; 7 - ленточный конвейер; 8 - перегружатель.

Рис. 3. Системы открытой разработки: а - бестранспортная; б - транспортно-отвальная; в - транспортная (наклонные пласты); г - транспортная (крутые пласты). Стрелками показано направление развития горных работ.

полезных ископаемых, совокупность геологоразведочных работ и связанных с ними исследований, проводимых для выявления и геолого-экономической оценки запасов минерального сырья в недрах. По данным разведки выясняются: геологическое строение месторождения, закономерности пространственного размещения, условия залегания, формы, размеры и строение залежей полезных ископаемых, количество и качество минерального сырья в недрах, его технологические свойства и факторы, определяющие условия ведения последующих эксплуатационных работ.

Р. м. следует за стадиями геологической съёмки (См. Геологическая съёмка) и поисков геологических (См. Поиски геологические); включает две предпроектные стадии: предварительную и детальную. Предварительной разведкой выясняют схему геологического строения участка, общие масштабы промышленной минерализации, среднее качество минерального сырья в недрах, целесообразность и очерёдность промышленного освоения месторождения. Детальная разведка проводится на месторождениях, намеченных к первоочередному освоению, и обеспечивает сведения, необходимые для проектирования горного предприятия. В отличие от предварительной стадии, объектом детальной разведки может быть не всё месторождение, а отдельные залежи полезного ископаемого. В условиях действующего горного предприятия осуществляются: эксплуатационная разведка - для выяснения строения, состава и качества залежей в пределах отдельных эксплуатационных единиц - этажей, панелей, блоков или уступов и дальнейшая разведка в пределах горного отвода - для детализации геологического строения в глубинных частях и на флангах месторождений, выявления новых залежей и оценки запасов в них полезных ископаемых.

Геологоразведочные работы сводятся к прослеживанию минерализованных участков недр и оконтуриванию месторождений полезных ископаемых (См. Оконтуривание месторождений полезных ископаемых) путём их выборочного пересечения разведочными скважинами и горными выработками (см. Горно-буровая разведка, Разведочное бурение, Разведочные горные выработки). Совокупность пересечений образует разведочную сеть - системы пространственно упорядоченных искусственных обнажений, которые подвергаются детальному изучению и опробованию. Разведка пластовых и изометрических залежей полезных ископаемых проводится по квадратной а вытянутых - по прямоугольной сети (рис.). Маломощные рудные жилы часто прослеживаются горными выработками по простиранию и падению. Тела полезных ископаемых, залегающие непосредственно под покровом рыхлых отложений, разведуются канавами и шурфами. Разведку глубоко залегающих месторождений осуществляют разведочными скважинами. Подземные горные выработки применяют для разведки сложнопостроенных месторождений твёрдых полезных ископаемых, когда получение достоверных данных возможно только путём непосредственного изучения минерализованных участков недр.

В горных выработках и скважинах проводятся геологические, геохимические, геофизические, гидрогеологические и инженерно-геологические исследования. Керны и стенки горных выработок документируют - фотографируют или зарисовывают, отбирают образцы полезных ископаемых и вмещающих горных пород, описывают их состав, структуру и т.п. Изучают первичные ореолы полезных элементов и элементов-спутников вокруг залежей полезных ископаемых (см. Геохимические поиски). Проводят инклинометрию (См. Инклинометрия), комплексный каротаж скважин, подземные геофизические исследования и наблюдения за режимом подземных вод; изучают горнотехнические свойства полезных ископаемых и вмещающих пород.

Опробование скважин и горных выработок применяют для оценки средних содержаний полезных компонентов и вредных примесей, выявления технологических и технических свойств полезных ископаемых. Оно сводится к систематическому отбору проб и их анализам или оценке качества минерального сырья в скважинах и выработках геофизическими методами. По результатам изучения и опробования составляются геологические планы и разрезы, оконтуриваются и подсчитываются Запасы полезных ископаемых. Подсчёт запасов выполняется на основе кондиций, регламентирующих требования промышленности к качеству полезного ископаемого, условиям оконтуривания запасов, разработки и переработки минерального сырья. Наиболее существенные погрешности подсчёта запасов (т. н. погрешности аналогий) возникают в связи с распространением данных, полученных по разведочным пересечениям на примыкающие к ним объёмы недр. Величины этих погрешностей зависят от сложности геологического строения месторождений, изменчивости свойств полезных ископаемых в недрах, геометрии разведочной сети и подсчётных блоков. При подсчётах запасов проводится математическая обработка исходных данных, учитывающая влияние перечисленных факторов.

Как самостоятельная ветвь учения о полезных ископаемых и горной науки Р. м. оформилась в СССР в 20-30-х гг. и получила развитие в трудах И. С. Васильева, В. М. Крейтера, Н. В. Барышева, П. М. Татаринова и др.

Лит.: Подсчет запасов месторождений полезных ископаемых, М., 1960; Теоретические основы и методы поисков и разведки скоплений нефти и газа, М., 1968; Крейтер В. М., Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых, 2 изд., М., 1969.

А. Б. Каждан.

Схема разведки месторождения: 1 - слой рыхлых отложений; 2 - известняки; 3 - рудная залежь; 4 - граниты; 5 - разведочные канавы; 6 - разведочные скважины.