Структура мировой добычи минерального сырья. Состояние минерально-сырьевой базы России

Условия развития и экономический потенциал государства зависят от производства и потребления минеральных ресурсов.

В условиях современной глобализации мировое хозяйство вовлекает в свою орбиту практически все виды экономической деятельности.

Горнодобывающие отрасли – первичный сектор производства, поставляющий первичные материалы и энергоресурсы, без чего не могут существовать все остальные отрасли.

Несмотря на наличие отдельных спадов, за последние 100 лет в мире можно проследить общую тенденцию к росту добычи рудного и топливно-энергетического минерального сырья [6,8].

На XX в. приходится почти половина объема минеральных ресурсов, добытых за всю историю развития человечества. Мировые объемы добычи составляют миллиарды тонн, а их стоимость – сотни миллиардов долларов.

Практическое значение имеют разведанные запасы полезных ископаемых. По состоянию на 2001 г. мировые запасы угля составляют 4222 млрд.т, из них на долю России приходится 221,3 млрд.т, разведанные запасы составляют 198 млрд.т (второе место в мире после США).

На начало XXI в. мировые запасы нефти составляют 138,5 млрд.т (в России – около 13 % мировых запасов). По разведанным запасам нефти Россия уступает только Саудовской Аравии.

Прогнозные ресурсы железных руд России оцениваются более чем в 100 млрд.т. (третье место в мире после Бразилии и США). Балансовые запасы железных руд России составляют 100,8 млрд.т, из них разведанные – 56,6 млрд.т (32,7 % мировых); по количеству разведанных запасов Россия занимает первое место в мире.

На долю балансовых запасов марганцевых руд России приходится примерно 156,8 млн.т, или 1,9 % мировых. Разведанные запасы – 149,1 млн.т.

Балансовые запасы меди России составляют около 9 % мировых (третье место в мире после США и Чили). Доля разведанных запасов составляет 77 % от балансовых.

Разведанные запасы свинца России – 13,97 млн.т (11,5 % мировых), цинка – 45,6 млн.т (15,3 %). По разведанным запасам свинца Россия занимает третье место в мире, по запасам цинка – первое.

По прогнозным ресурсам золота Россия занимает второе место в мире после ЮАР, а по балансовым запасам – третье место в мире после ЮАР и США (7–8 % мировых запасов).

Прогнозные ресурсы бокситов России оцениваются в 290 млн.т (1,5 % мировых); по балансовым запасам Россия занимает лишь 9 место в мире, оставаясь единственной страной, где в качестве алюминиевого сырья используются нефелиновые руды и концентраты. Разведанные запасы нефелиновых руд составляют 4,6 млрд.т.

Балансовые запасы фосфорных руд составляют 1,3 млрд.т пентоксида фосфора или 7,6 % общих мировых запасов (четвертое место в мире после Марокко, Китая и США). Почти две трети запасов приходятся на апатитовые руды.

Прогнозные ресурсы металлов платиновой группы в России оценивают не менее чем в 10 % мировых. По разведанным запасам этого вида минерального сырья Россия занимает второе место в мире после ЮАР.

Организация и размещение горнодобывающих предприятий в пределах стран и континентов зависит не только от геологических (географических) и экономических, но и от исторических, политических и социальных факторов. Для России характерно сосредоточие основных минерально-сырьевых ресурсов в Сибирском и Дальневосточном регионах (66 % угля, 80 % нефти, 82,5 % металлов платиновой группы, 60 % меди, более 80 % свинца, 70 % цинка, 73,6 % золота) [6, 8].

Безусловным лидером по добыче минерального сырья являются США: 20,3 % мирового их производства, 22,2 % от производства энергетического сырья и 26,2 % – твердых полезных ископаемых.

Доля горнодобывающей промышленности в ВНП – 7,5 %, доля населения, занятого в горном производстве – 0,8 %.

В 2001г. США занимали первое место в мире по добыче фосфатов (32 %), угля (27 %), молибдена (44 %), второе место в мире по добыче золота (13,9 %) [6, 8].

Россия находится на втором месте в мире по общей добыче минерального сырья (13,9 %) и энергоносителей (14,9 %) и на пятом – твердых полезных ископаемых (6,9 %).

Доля горнодобывающей промышленности в ВНП – 7 %, доля населения, занятого в горном производстве – 16 %.

Россия лидирует в мировой добыче асбеста (37,1 %), газа (32 %), никеля (22,9 %), алмазов (28 %) и палладия (64 %), сохраняет высокий уровень производства по нефти (9,5 %), кобальту (11,9 %), меди (5 %), платине (16 %) и калийным солям (11 %). В 2003г. по добыче нефти Россия вышла на первое место в мире [6, 8].

На третьем месте в мире находится Китай: общая добыча минерального сырья составляет 7 % от мирового производства, 13,4 % – производства твердых полезных ископаемых, 6 % – энергоносителей. Лидер мировой добычи угля (32 %), вольфрама (66 %), свинца (24 %), олова (39,4 %) и сурьмы. Имеет значительные объемы производства марганца (19,1 %), фосфатов (18,8 %), асбеста (15,9 %), железной руды (13 %), меди (9 %), золота (6,4 %), бокситов (6,5 %).

Четвертое место занимает Саудовская Аравия – 7,5 % энергоносителей и 6,3 % общей мировой добычи полезных ископаемых. До 2003 г. занимала первое место в мире по добыче нефти (12,6–15 % от мировой добычи).

На пятом месте в мире находится Канада – 4,9 % общей добычи минерального сырья, 5,5 % – твердых полезных ископаемых, 4,4 % – энергоносителей. Доля горнодобывающей промышленности в ВНП –5,8%, доля населения, занятого в горном производстве – 1,1 %.

Шестое и седьмое места занимают Австралия и ЮАР, добывающие соответственно 3,3 % и 2,4 % мирового минерального сырья, 7,6 % и 6,7 % – твердых полезных ископаемых, 2 % и 1 % – энергоносителей. Доля горнодобывающей промышленности в ВНП –7 % и 17,5 %, доля населения, занятого в горном производстве – 1,3 % и 8,5 %.

Австралия занимает первое место в мире по добыче бокситов (38,5 %). Имеет значительные объемы добычи угля (8,6 % мировой добычи), никеля (13,6 %), железной руды (17,1 %), меди (6 %), свинца (22,8%), золота (11,6 %), алмазов (7 %).

ЮАР лидирует в мировой добыче платины (79 %), марганцевой руды (21,1 %), алмазов (21 %). Имеет значительные объемы добычи палладия (8 %), алмазов (21 %), железной руды (15 %).

Перечисленные семь стран производят 50,2 % объемов мирового минерального сырья, 50,8 % – энергоносителей, 65,7 % – твердых полезных ископаемых.

В следующую группу стран входят Бразилия, Мексика, Индия. Суммарный объем добычи минерального сырья – 5,5 % от мирового, в том числе железная руда (20,5 %), бокситы (15,6 %), марганцевая руда (10,7 %), олово (7,9 %),

Исследованиями ряда ученых установлено, что изменение на мировом рынке конъюнктуры на минеральные ресурсы обусловлено цикличным характером развития экономики. Последний вызван действия объективного закона, описываемого длинными волнами (ДВ) экономической конъюнктуры.

Длинная волна представляет собой долгосрочное квазициклическое колебание, которое аналогично деловому циклу делится на 4 фазы: оживление, рост, рецессия и депрессия. Продолжительность каждой ДВ длится примерно 50–60 лет. Эта цикличность сказывается на всех сферах хозяйственной деятельности, включая добывающую промышленность и все ресурсные отрасли. Из-за определенной инерционности как всей системы экономики, так и отдельных ее составляющих, их фазы могут не совпадать. В различных отраслях производства спады и подъемы могут смещаться, но «зловещая» цикличность везде постоянно проявляется. Начиная с 1991 г., экономика России попала в фазы регрессии (пик пришелся на 1998 г.) и депрессии, и только после 2001 г. она вступила в фазу оживления. В развитых странах дальнего зарубежья фаза оживления началась еще в 1988-90 г.г. Параметры ДВ прямо влияют на изменение объемов добычи минерального сырья.

Основные понятия и термины

При производстве открытых горных работ в земной коре образуются выемки – котлованы. Они представляют собой совокупность открытых горных выработок, называемых карьером. Таким образом, понятие «карьер» имеет два значения – техническое и административно-хозяйственное (горное предприятие с открытым способом разработки). Месторождение или часть его, разрабатываемую карьером, называют карьерным полем. Размеры карьерного поля определяют общие объемы горных работ и возможную производственную мощность карьера. В процессе извлечения полезного ископаемого и удаления пустых пород (вскрыши) образуется открытое выработанное пространство.

Выемку полезного ископаемого, покрывающих и вмещающих пород ведут слоями, начиная с верхних слоев. В результате разрабатываемый массив горных пород приобретает форму уступов. Между смежными слоями оставляют площадки для размещения оборудования, транспортных и энергосиловых коммуникаций и других производственных целей. Обычно слои горизонтальны (рис. 2.2), но иногда пологую залежь отрабатывают наклонными слоями, а крутопадающую – крутыми.

 

 

Рис. 2.2. Уступ и его элементы:

1 – верхняя площадка; 2 – нижняя площадка; 3 – откос уступа; 4 – верхняя бровка; 5 – нижняя бровка; 6 – забой

 

Разделение массива горных пород на отдельные слои обусловлено ограни­ченными технологическими параметрами выемочно-погрузочных машин, наличием прослоев с различными физико-механическими и качественными характеристиками, повышенной опасностью обрушения обнаженного массива пород значительной высоты. Слой является более широким понятием, чем уступ.

Уступ – это часть слоя горных пород, имеющая форму ступени и разрабатываемая самостоятельными средствами рыхления, выемки и транспорта. Различают рабочие и нерабочие уступы. На рабочих уступах ведут отработку массива полезного ископаемого и вскрыши. Рабочий уступ иногда подразделяют по высоте на подуступы, которые разрабатывают последовательно или одновременно разными (теми же) выемочно-погрузочными машинами, но обслуживают общим транспортным горизонтом.

Поверхности, ограничивающие уступ сверху и снизу, именуют верхней и нижней площадками, а наклонную поверхность, ограничивающую уступ со стороны выработанного пространства – откосом уступа. Линии пересечения откоса уступа с его верхней и нижней площадками называют верхней и нижней бровками (рис. 2.2).

ГОСТ 2.855-75 устанавливает определенные требования к изображению уступов в профиле и плане (рис. 2.3).

Измерив расстояние по вертикали между верхней и нижней площадками, находят высоту уступа. Ее величина зависит от рабочих размеров применяемого выемочно-погрузочного оборудования и физико-механических свойств пород.

 

а б

 

 

в

 

Рис. 2.3. Графическое изображение вскрышного (а), добычного (б) и смешанного (в) уступов

 

Угол, образованный откосом уступа и его проекцией на горизонтальную плоскость, называют углом откоса уступа. На рабочих, постоянно перемещающихся, уступах его величину устанавливают с таким расчетом, чтобы сохранить устойчивое положение откоса уступа на сравнительно короткий срок (несколько месяцев). Углы откосов нерабочих уступов, достигающих при разработке месторождения своего предельного положения, должны обеспечивать длительную устойчивость пород практически на весь срок существования карьера. Часть откоса уступа, служащая объектом воздействия горного оборудования при его разработке, является забоем.

Нижняя поверхность карьера – это его дно (подошва). Вертикальное расстояние между дном карьера и усредненной отметкой дневной поверхности называют глубиной карьера. Линии пересечения бортов карьера с поверхностью и дном образуют верхний и нижний контуры карьера. Контуры, соответствующие моменту окончания горных работ, называют конечными. Условную поверхность, проходящую через верхний и нижний контуры, именуют откосом борта карьера, а угол, образованный откосом борта и его проекцией на горизонтальную плоскость, – углом откоса борта карьера.

 

Рис. 2 4. Элементы и параметры карьера:

1 – выработанное пространство; 2 – нерабочий борт; 3 – рабочий борт; 4 – конечный контур карьера; 5 – бермы; α; – угол откоса уступа; φ; – угол откоса рабочего борта; γ_в – угол откоса нерабочего борта со стороны висячего бока залежи; γ_л – угол откоса нерабочего борта со стороны лежачего бока залежи; m_г – горизонтальная мощность залежи; П – ширина рабочей площадки; h – высота уступа; Н_К – глубина карьера; В_В – ширина карьера по верхнему контуру; δ_Т - ширина транспортной бермы; δ_П - ширина предохранительной бермы

 

Углы откосов бортов карьера на момент погашения горных работ зависят от конструкции борта и должны обеспечивать устойчивое равновесие слагающих его пород. Уменьшение угла наклона борта карьера в его конечных контурах на 2–3° приводит к значительному увеличению вынимаемых объемов вскрыши и затрат на разработку месторождения. Максимально возможные углы откосов бортов карьера зависят от физико-механических свойств и обводненности слагающих их пород, наличия и характера расположенных в борту поверхностей ослабления (плоскостей напластований, тектонических нарушений и т. п.), глубины карьера и формы борта в плане. Вогнутый борт более устойчив, чем плоский или выпуклый. Как правило, угол откоса, определенный на основе теоретических расчетов или по нормативам является ориентировочным. Его уточняют в процессе производства горных работ.

Угол откоса рабочего борта карьера не превышает 20 градусов и зависит от высоты уступа и ширины рабочей площадки:

, (2.1)

где φ – угол откоса рабочего борта карьера, град; h – высота уступа, м; α– угол откоса уступа, град; П – ширина рабочей площадки, м.

За счет увеличения угла откоса рабочего борта можно регулировать годовые объемы вскрыши.