موسسه آموزش عالی علامه جعفری

 تهیه و تنظیم : سعیده عسکرزاده
      مهندسی استخراج معدن -91

تاریخچــه و ویژگیهای مواد منفجره(خلاصه آتشباری)

شکستن سنگ با استفاده از مواد منفجره از ابتدای قرن هفدهم هم زمان با شناسایی باروت شروع شد . در سال 1813 نیترو سلولز توسط T.J Plonze ساخته شد . در سال 1867 آلفرد نوبل برای سهولت حمل نیتروگلیسیرین آن را جذب دیاتومیت کرد و جسمی پلاستیکی شامل 75% نیتروگلیسیرین بدست آمد . این ماده می تواند تا سه برابر وزن خود نیتروگلیسیرین جذب کند و محصول آن Guhar Dynamite نامیده شد . دینامیت مشتق از کلمه یونانی (dynamis) به معنی نیرو می باشد در سال 1875 آلفرد نوبل نوعی دینامیت از ژلاتین انفجاری ساخت که مخلوط ژلاتینی شکل از 92% نیتروگلیسیرین و 8% نیترو سلولز بود که هنوز هم از مواد منفجره قوی صنعتی است . به دنبال آن در سال 1879 از مخلوط کردن نیترات سدیم و سایر مواد به ژلاتین انفجاری مواد منفجره ضعیفتر به دست آمد . انواع زیادی از مواد منفجره بر این اساس ساخته شده اند . مواد منفجره اکسیژن مایع در 1895 ساخته شد و نیترات آمونیوم بعنوان ماده منفجره در سال 1867 تولید گردید ، اما کاربرد مخاوط آن با سوخت مایع بعنوان ماده منفجره صنعتی از سال 1955 میلادی متداول شد . در سال 1920 از اختلاط دی نیترو گلیکول به دینامیت ها از یخ زدن آنها جلوگیری شد . در دهه های 1950 و 1960 مواد منفجره ژله ای و در دهه های 1960 و 1970 مواد منفجره امولیسیون ساخته و به بازار مصرف تحویل شد .
ماده منفجره : ترکیبی شیمیایی یا مخلوط مکانیکی است که در اثر جرقه ، ضربه ، حرارت و یا شعله در مدت کوتاهی تجزیه شده و مقدار زیادی گاز و حرارت تولید می کند .
می توان گفت هر ماده سوختنی قابل انفجار است در صورتی که شرایط مورد لزوم زیر فراهم گردد.
.1. اکسیژن به حد کافی موجود باشد .
.2. امکان ترکیب سریع اکسیژن با ماده سوختنی فرهم گردد.

 

ویژگی های مواد منفجره
.1. حساسیت
حساسیت گویای مقدار تحریکی است که برای وادار کردن ماده منفجره به فعل و انفعال لازم است حساسیت یک ماده منفجره به ساختمان ملکولی ، اندازه کریستالها ، وزن مخصوص ، رطوبت و درجه حرارت بستگی دارد . وزن مخصوص بالا ، جذب رطوبت و پوشش کریستالها سبب کم شدن حساسیت می گردد.
.2. سرعت انفجار
سرعت انفجار همان سرعت تجزیه شدن یا سوختن ماده منفجره یا به عبارت دیگر حرکت موج انفجار در سرتاسر ماده منفجره می باشد . اگر سرعت سوختن ماده منفجره بیش از سرعت صوت باشد آن را اتفجار می گویند و چنان چه کمتر از سرعت صوت باشد این پدیده را سوزش می نامند . مواد منفجره قوی سنگها را به قطعات ریز بدل می کنند و مواد منفجره با سرعت کم سبب تولید قطعات بزرگ سنگ در آتشباری ها می گردد.
.3. قدرت ماده منفجره
عوامل موثر در قدرت ، حجم گاز و حرارت انفجارند . هر چه حرارت تولید شده بیشتر باشد ، یعنی فعل و انفعال کامل تر انجام پذیرد ، قدرت ماده منفجره بیشتر است . از بین دو ماده منفجره که حجم گاز مساوی داشته باشند آن که حرارت بیشتر تولید می کند قدرت بیشتری دارد .
.4. چگالی
چگالی ماده منفجره وزن واحد حجم ماده منفجره بکار رفته در ساختمان فشنگ آن می باشد . هر چه چگالی ماده منفجره بیشتر باشد سرعت انفجار و قدرت آن بیشتر می باشد. در مورد مواد منفجره ژله ای ممکن است که دو نوع ماده منفجره دارای چگالی یکسان اما انرژی کاملاً متفاوت باشند . در صورتی که چگالی از حد معینی عبور کند ممکن است انفجار ناقص صورت گیرد یا اینکه ماده منفجره به جای انفجار ، بسوزد . لذا هر نوع ماده منفجره دارای یک چگالی اپتیموم است که به ازا آن انفجار کامل صورت می گیرد . واضح که برای سنگهای سخت باید مواد منفجره با چگالی بیشتر به کار برد .
.5. رطوبت
سبب تجزیه ماده منفجره می شود .
.6. آتش گیری
برخی از مواد منفجره در اثر یک جرقه منفجر می شوند و بعضی فقط می سوزند اما نظر به این که مواد منفجره سوختنی هستند خطر آتش گیری آنها و یا بخار و گاز متصاعد وجود دارد . این خاصیت در حمل   

 و نقل و انبارداری بایستی مورد توجه قرار گیرد . یکی از علل کم شدن مصرف اکسیژن مایع همین خاصیت آتش گیری آن می باشد . در سالهای اخیر سعی شده که مواد منفجره آتشگیر نباشند اما به هر حال بایستی این نکته را مد نظر گرفت که این مواد سوختنی هستند و بایستی از نزدیک شدن شعله و کشیدن سیگار در جوار آنها خودداری کرد . و به همین دلیل خصیت آتش گیری است که توصیه می شود در شرایط رعد و برق شدید از استعمال هر گونه ماده منفجره ای خودداری کرد .
.7. سمیت
له طرق مختلف سمیت مواد منفجره بروز می کند . تماس با نیتروگلیسیرین سبب نفوذ آن از راه پوست دست شده و سردرد شدیدی می آورد . خوردن گرد و غبار و بخار ترکیبات نیترو ممکن است به فاجعه منجر شود . سمیت مواد منفجره بعد از انفجار نیز به نحوی بروز می کند ، زیرا پس از انفجار گازهای از قبیل SO2 ,SH2 ,CO2 ,CO و غیره در فضا پراکنده می گردد ، که ضررهای هر یک به نوبه خود مشخص است .
از جمله گازهای حاصل از انفجار ، انیدرید کربنیک CO2 است و با این که گازی سمی نیست ، اما در بسیاری از موارد پس از انفجار تولید گاز سبب مرگ افراد شده است زیرا وجود مقدار زیاد آن سبب لختی ماهیچه ها و از کار افتادن قلب و ریه می گردد.
اگر غلظت انیدرید کربنیک در هوا به 18% حجمی برسد موجب خستگی می گردد.

انجام كليه خدمات سيكل ناريه طراحی،خرید،حمل، آتشکاري و انفجارهای ویژه،حفاری،استخراج معادن
بررسی الگو های رایج انفجار در گالری های معدنی و مقایسه آنها با وضعیت جاری معادن ذغالسنگ کرمان
تهیه و تنظیم : سعیده عسکرزاده
مهندسی استخراج معدن-91

1. مقدمه

حفاري، انفجار و پيشروي گالري‌ها، از مهمترين فعاليت‌هاي بخش آماده‌سازي در معادن زيرزميني است كه بايد بر اساس طرح و برنامه‌اي مشخص و مبتني بر الگويي متناسب با شرايط هر معدن انجام گيرد. هدف از اجراي طراحي در عمليات آتشباري، نيل به سه هدف است:

1. تعيين نوع و ميزان مواد منفجره مورد نياز.

2. روش توزيع و کاربرد اين مواد براي رسيدن به‌هدف مورد نظر.

3. از بين بردن يا کاهش صدمات ناشي از انفجار براي تاسيسات و ديواره‌هاي تونل.

مصرف مواد ناريه در پيشروي تونل 3 تا 10 برابر آتشکاري معادن روباز است. ميزان پيشروي در اين عمليات بستگي به‌قطر چال خالي، سطح مقطع تونل، ميزان خرج‌گذاري و آرايش چال‌ها دارد. ضمن اينکه نمي‌توان نقش خصوصيات و جنس سنگ موجود را ناديده گرفت. مقاومت فشاري، ميزان درزه و شکاف و جنس سنگ از مهمترين فاکتورهاي تاثيرگذار بر عمليات آتشباري زيرزميني است.

2. منطقه زغالي كرمان

2ـ1. موقعيت جغرافيايي و مشخصات زمين‌شناسي منطقه

معادن زغال‌سنگ اين منطقه، از جمله معادن فعال ايران هستند که بعد از طبس بالاترين ذخيره را دارا بوده و به‌عنوان تامين‌کننده اصلي زغال مورد نياز ذوب‌آهن اصفهان مطرح هستند. اين منطقه در جنوب‌شرقي ايران، استان کرمان، شهرستان کوهبنان و در منتهي‌اليه شمال‌غربي ناحيه زغال‌دار كرمان و در حد فاصل طول‌هاي جغرافيايي "30، 56 درجه تا "32، 56 درجه شمالي و در فاصله عرض‌هاي جغرافيايي "08، 31 درجه تا "11، 31 درجه شرقي قرار گرفته است. منطقه پابدانا از طريق جاده آسفالته به‌طول 142 كيلومتر به‌شهر كرمان متصل مي‌شود كه از طريق همين جاده امكان انتقال زغال به كارخانه زغال‌شويي زرند توسط كاميون كه در فاصله 45 كيلومتري معدن قرار دارد نيز وجود دارد. اين منطقه داراي 5 معدن فعال بود كه بزرگترين منطقه معدني شركت تهيه و توليد مواد معدني ايران هم از نظر توليد و هم از نظر ميزان ذخيره به‌شمار مي‌آيد. در حال حاضر اين ناحيه به 4 منطقه معدني كه شامل منطقه اصلي (پابدانا)، منطقه معدن هشوني، منطقه همكار و معدن كمسار است، تقسيم‌بندي شده است[1]. با هدف طراحي و بهره‌برداري و با توجه به توپوگرافي، شيب و گسترش لايه‌ها، معدن پابدانا به دو قسمت در شيب تقسيم شده است:

الف: معدن اوليه پابدانا (از افق 2550+ متر تا سطح زمين)

ب: معدن بزرگ پابدانا (از افق 2400+ متر تا 2550+ متر)

از نظر زمين‌شناسي، زغال‌سنگ کرمان در يک بزرگ ناوديس (ژئوسنکلينال) واقع شده است. اين ناوديس بيضي شکل بوده که کشيدگي آن به موازات دشت کرمان ـ زرند داراي امتداد شمال‌غرب ـ جنوب‌شرق است. اين ناوديس از چند مجموعه زغالي تشکيل شده است. براي اينکه لايه‌هاي زغال به‌راحتي مورد بررسي قرار گيرند آنها را بر اساس زمان تشکيل يعني از قديم به جديد به زون‌هاي A، B، C، D و E نام‌گذاري كرده‌اند. زون D تنها به‌طور تقريبا كامل به‌وسيله چاه‌هاي حفر شده قطع شده است. در اين زون 13 لايه زغالي وجود دارد كه به‌ترتيب از پايين به سمت بالا به نام‌هاي1d، 2d، 3d، 4d، 5d، 6d، 7d، 8d، 9d، 10d، 11d، 12d و 13d ناميده شده است. در اين ميان تنها 7 لايه زغالي به نام‌هاي 2d، 4d ،5d، 6d، 8d ،9d قابل كار هستند. ساير لايه‌ها داراي اهميت اقتصادي چنداني نيستند[1].

2ـ2. ميزان توليد و ذخيره معدن [1]

معدن اصلي پابدانا با ظرفيت توليد 600 هزار تن زغال‌سنگ در سال طراحي شده است و از سال 1350 ساخت معدن آغاز و عمليات بهره‌برداري در سال 1357 آغاز شده است. معدن از طريق حفر تونل 4 در افق 2400 + متر باز شده است.

براساس طرح توسعه معدن، ذخيره زغال‌سنگ معدن اصلي پابدانا از سطح زمين تا زير افق 2250 متر .

3. بررسي وضعيت موجود آتشباري در معدن زغال‌سنگ پابدانا

حفاري و آتشباري در معدن پابدانا را مي‌توان به دو بخش تقسيم كرد:

1. سينه کار‌هاي پيشروي مربوط به معدن (اماني).

2. سينه کار‌هاي پيشروي مربوط به بخش خصوصي (پيماني).

انجام پيشروي گالري‌ها در سينه كارهاي مربوط به بخش اماني توسط شركت زغال‌سنگ كرمان و در سينه كار‌هاي پيماني توسط پيمانكاران معدني انجام مي‌گيرد. در اين معدن و در شرايط فعلي، بنا به دلايلي، ميزان پيشروي گالري‌هاي معدني با استاندارد‌هاي رايج تفاوت‌هاي بسياري دارد. عمق چال در اين معدن از 110 سانتيمتر تجاوز نکرده و ميزان پيشروي روزانه بين 85 الي 100 سانتيمتر است، يعني راندمان پيشروي در حدود80 تا 90 درصد برآورد مي‌شود. قطر چال‌هاي حفر شده 32 ميليمتر و فاقد هرگونه طرح و الگويي است. سطح مقطع گالري‌ها در اين معدن 2/7، 2/9 و 2/11 مترمربع است که تمرکز عمليات تحقيق و بررسي مربوط به اين مبحث در سطح مقطع 2/7 و 2/9 مترمربعي صورت گرفته است. خرج‌گذاري در معدن به‌وسيله کارگر و با ديناميت‌هاي پارچين اخگر 22، با طول 27 سانتيمتر، قطر 22 ميليمتر و وزن 125 گرم انجام مي‌گيرد. در ادامه اين مبحث، ضمن معرفي پارامتر‌هاي تاثيرگذار در فعاليت‌هاي آتشباري زيرزميني، به مقايسه استاندارد‌هاي رايج در دنيا با وضعيت جاري در اين معدن خواهيم پرداخت.

پارامترهاي موثر در انجام عمليات آتشباري زيرزميني عبارتند از‍ [3و2]:

1. جنس سنگ

2. الگوي آتشباري و طرح برش (بررسي راندمان پيشروي، خرج وي‍ژه و حفاري ويژه)

3. عمق و قطر چال حفاري

4. قطر چال خالي

5. نوع ماده منفجره

6. دانسيته خرج‌گذاري

7. مهارت کارگران حفار (انحراف چال)

8. تاخير در انفجار چال‌ها

9. ترتيب انفجار چال‌ها

10. گل‌گذاري

با توجه به موارد ذكر شده، پس از تعيين استانداردهاي رايج دنيا در زمينه آتشباري زيرزميني با مقايسه دو مدل رايج آتشباري (مدل آتشباري سوئدي و نروژي)، به بررسي شرايط موجود در معدن زغال‌سنگ پابدانا و تعيين تفاوت‌هاي موجود خواهيم پرداخت.

4. مدل آتشباري NTNU (Norwegian University of Science & Technology) [2]

طراحي آتشباري مورد استفاده در مدل NTNU، که از طرف NTNU پيشنهاد شده، يک مدل طراحي آتشباري تجربي براساس برش چال موازي است که اولين نمونه آن در سال 1975 به چاپ رسيده است و از آن زمان تاکنون چهار بار مورد بررسي و تجديدنظر قرار گرفته است[2].

در اين روش، سطح مقطع تونل به 5 قسمت برش، پيشروي، چال‌هاي کف، رديف نزديک به محيط و محيط تقسيم مي‌شود که در بخش محيط، انجام آتشباري کنترل شده پيشنهاد مي‌شود. براي مثال، دانستيه خرج‌گذاري در محيط و رديف نزديک به محيط کاهش مي‌يابد. طرح هر بخش نيز بسته به جنس سنگ‌هاي دربرگيرنده آن و ساير پارامترهاي ذيل قابل محاسبه است[2]:

قابليت آتشباري توده سنگ

قطر چال حفاري

طول چال حفاري

سطح مهارت کارگران

4ـ1. طرح برش

در برش چال موازي استفاده شده در مدل NTNU، آتشباري در مقابل يک فضاي خالي که به‌وسيله يک يا چند چال حفاري شده که خالي نگه داشته شده است، آغاز مي‌شود. سه نوع از اين برش‌هاي استاندارد در شکل(1) نشان داده شده است.

وجود چال خالي در برش متضمن اين است که با انفجار سنگ‌هايي که در هر مرحله آتشباري مي‌شوند، حداقل 80 درصد فضاي لازم براي ساير انفجارها فراهم آيد. اين خود نيازمند حفاري دقيق و تعيين تاخير‌هاي مناسب در طراحي آتشباري است.

5. مدل آتشباري سوئدي[4]

اين روش مبتني بر محاسبات و كاربرد فرمول‌ها است. در اين نوع طراحي، بخش خارجي تونل به 5 بخش مجزا همان‌طور که در شکل(2) آمده است تقسيم مي‌شود: برش (Cut)، دو بخش پيشروي (Stoping)، محيط(Contour) و چال‌هاي کف (Lifters). در اين روش، هر کدام از اين بخش‌ها به‌طور جداگانه بررسي مي‌شوند[4و3].

برش موازي چهار مقطعي، شكل(3)، به‌عنوان متداول‌ترين برش چال در اين روش طراحي مورد استفاده قرار مي‌گيرد[3].

6. مقايسه مدل‌هاي آتشباري با وضعيت موجود آتشباري در معدن زغال‌سنگ پابدانا

پس از مطالعه دقيق اين دو روش، پارامتر‌هاي مهمي كه قبلا به آنها اشاره شد، تعيين و در نهايت به مقايسه آنها با وضعيت موجود معدن خواهيم پرداخت.

6 ـ1. جنس سنگ و طرح برش

در معدن پابدانا با توجه به مقاومت بالاي سنگ مورد حفاري (ماسه سنگ ريزدانه)، جهت افزايش ميزان پيشروي روزانه، نياز به اجراي الگوي آتشباري است. در اين معدن هيچ‌گونه طرحي براي آتشباري وجود ندارد و صرفا نظر و تجربه کارگران حفار تعيين‌کننده محل، تعداد و انحراف چال‌هاست.

برش (Cut)، در اين معدن جايگاهي ندارد، در حالي که در روش‌هاي معمول، مهمترين رکن طراحي آتشباري است. به همين دليل ميزان پيشروي و راندمان آن، در اين معدن كم است.

6 ـ2. قطر چال

يکي از مهمترين پارامتر‌هاي تعيين‌کننده ميزان پيشروي در آتشباري زيرزميني، قطر چال است. در متد‌هاي ذكر شده، قطر چال به‌اين دليل که مي‌تواند تعيين‌کننده نوع ماده منفجره باشد بسيار مهم تلقي شده و قطر‌هاي کمتر از 45 ميليمتر، کمتر مورد استفاده قرار مي‌گيرد[2]. همان‌طور که قبلا ذکر شد قطر حفاري در معدن پابدانا 32 ميليمتر است و تاکنون هيچ‌گونه اقدامي در زمينه افزايش آن انجام نگرفته است.

6 ـ3. عمق چال

عمق چال تقريبا مهمترين پارامتر موثر بر ميزان پيشروي است. در متد‌هاي رايج آتشباري، عمق چال از 5/1 تا 5 متر گزارش شده است که اختلاف چشمگيري با مقادير مورد استفاده در معدن پابدانا (80 تا 110 سانتيمتر) دارد[4]. بديهي است با اين عمق چال، در يک سيکل نمي‌توان بيش از يک متر پيشروي كرد.

6 ـ4. چال خالي

در متد‌هاي رايج مورد بررسي، تعداد، قطر و عمق چال خالي به‌عنوان اولين سطح آزاد مطرح و بسيار مورد استفاده است[5].

در شكل زير نحوه عمل چال خالي و تاثير آن در بهبود شرايط آتشباري به‌صورت شماتيك نمايش داده شده است.

جهت پيشروي در معدن پابدانا از چال خالي استفاده نمي‌شود.
6 ـ5. نوع مواد منفجره و دانسيته خرج‌گذاري

در متدهاي رايج در دنيا، خرج اصلي آنفو و امولسيون‌ها و در محيط بعضا فتيله‌هاي انفجاري است که البته مورد آخر در معادن زغال کاربردي ندارد. در اين متد‌ها خرج چال‌هاي بخش پيشروي و محيط 50 تا 70 درصد قابل کاهش است و از خرج‌گذاري منقطع و يا مواد منفجره تضعيف شده به‌منظور انجام آتشباري کنترل شده استفاده مي‌شود تا مانع بروز اضافه حفاري و خسارت به قاب‌ها و ساير تاسيسات تونل شود[2]. در معدن پابدانا فقط از ديناميت با مشخصات ثابت و بدون در نظر گرفتن محل چال (کف، ديواره، مرکز) و با دانسيته‌اي کاملا ثابت (3 لول در هر چال) براي کليه شرايط و حالات استفاده مي‌شود که خود جاي بازنگري و تجديدنظر دارد.

6 ـ6. گل‌گذاري

در مدل سوئدي و NTNU ميزان گل‌گذاري به‌صورت کاملا مشخص و استاندارد ارائه شده است[2]. در اين روش‌ها ميزان گل‌گذاري 30 درصد طول و يا 10 برابر قطر چال اعلام شده که با توجه به عمق چال در معدن پابدانا، ميزان گل‌گذاري 35 ـ30 سانتيمتر بايد باشد. در معدن پابدانا گل‌گذاري از 10 سانتيمتر تجاوز نمي‌کند. بسياري از ته چال‌هاي باقيمانده نيز به همين دليل است. گل‌گذاري در اين معدن بيشتر براي اين است که ديناميت‌ها از چال بيرون نيفتد تا اينکه مانعي براي خروج گازهاي ناشي از انفجار باشد.

6 ـ7. تاخير در انفجار

در روش‌هاي رايج، تاخير در قسمت برش با استفاده از چاشني‌هاي ميلي ثانيه (MS) اعمال مي‌شود تا موج هر انفجار در حداقل زمان براي انفجار بعدي، يک عامل کمکي باشد[2]، حال آنکه در معدن پابدانا فقط از چاشني‌هاي نيم ثانيه‌اي HS استفاده مي‌شود که گرچه ممکن است در قسمت‌هايي مفيد باشد، ليکن در بخش مرکزي (برش) کارايي لازم را نخواهد داشت.

6 ـ8. ترتيب انفجار

براساس استانداردها، توالي انفجار به‌صورت برش، پيشروي، نزديک محيط و نهايتا گوشه‌ها و محيط است[2]. در معدن پابدانا به‌صورت تجربي تقريبا همين توالي رعايت مي‌شود. در اين معدن سعي مي‌شود چال‌هاي وسط با چاشني‌هاي شماره پايين و چال‌هاي کناري با چاشني‌هاي تاخير زياد آتشباري شود.

6 ـ9. مهارت کارگران حفاري

اگر به اين بخش از بعد ميزان انحراف چال بنگريم، بر اساس معيار‌هاي معمول، ميزان انحراف استاندارد نبايد بيش از 2 درصد باشد[3]، يعني براي چال يک متري تا 2 سانتيمتر جابه‌جايي انتهاي چال قابل قبول است. در معدن پابدانا انحراف چال در بعضي از حالت‌ها از 15 تا30 درجه نيز تجاوز مي‌‌كند. چال‌هاي کف گاهي نزديک به نيمه قائم حفر مي‌شوند و در محيط که بايد 10 درجه انحراف از محور وجود داشته باشد، بعضا تا 50 ـ60 درجه انحراف اعمال مي‌شود.

7. نتيجه‌گيري

1. آتشباري در معدن زغال‌سنگ پابدانا بر هيچ‌كدام از الگو‌هاي علمي و تجربي رايج واستاندارد بررسي شده، منطبق نيست.

2. بهينه‌سازي شرايط آتشباري و پيشروي در اين معدن، بايد به‌عنوان هدفي مهم، مورد توجه مديران و مهندسان مجموعه معدن قرار گيرد.

3. مهمترين گام به منظور افزايش ميزان و راندمان پيشروي، طراحي الگويي متناسب با شرايط معدن است.

4. افزايش عمق چال، به‌عنوان اولين و مهمترين پارامتر، بايد مدنظر مديران اجرايي معدن باشد.

5. با توجه به اينكه انحراف چال و خطاي حفاري در اين معدن يكي از مهمترين عوامل كاهنده راندمان و ميزان پيشروي است، ضمن تامين لوازم حفاري مناسب و آموزش كارگران، با نظارت بر اجراي حفاري، از بروز اين مشكل ممانعت به عمل آيد.

6. موضوع گل‌گذاري چال‌ها، اگرچه در اين معدن چندان مهم تلقي نشده، اما يكي از مهمترين عوامل بروز ته چال‌هاي ناشي از آتشباري و تخريب قاب‌ها ست. با آموزشي ساده مي‌توان از خسارت‌هاي ناشي از اين معضل جلوگيري كرد.

7. تغيير نوع مواد ناريه مصرفي (به‌عنوان مثال، انفو)، در كنار افزايش عمق چال مي‌تواند تحول بزرگي در هزينه‌هاي آتشباري معدن زغال‌سنگ پابدانا به‌وجود آورد.

ضمن اينكه استفاده از مواد ناريه تضعيف شده، ديناميت‌هاي ضريف كاري و يا استفاده از آتشباري كنترل شده در محيط مقطع، مي‌تواند از بروز اضافه حفاري و برهم خوردن شكل و حالت مقطع جلوگيري كند.

8. استفاده از چاشني‌هاي ميلي ثانيه در بخش مركزي مقطع (cut)، باعث افزايش بازدهي انفجار و در نهايت بهبود پيشروي در معدن مي‌شود.

9. به‌منظور اجراي الگو‌هاي آتشباري در اين معدن، كارگران حفاري و آتشباري، ‌بايد آموزش‌هاي لازم را فراگرفته و در اوان فعاليت، تحت نظارت و آموزش حين كار قرار گيرند.

10. مشكلات معدن در زمينه تهويه، روشنايي، باربري (شامل تامين واگن و ترميم خط ريل‌هاي فرسوده)، هواي فشرده (افت فشار هوا در سينه كارها)، اقلام مصرفي (مته، چكش و پايه چكش) مرتفع شود تا زمينه افزايش ميزان پيشروي در معدن فراهم آيد.

11. با توجه به شرايط مشابه آتشباري و پيشروي در معادن زغال‌سنگ ناحيه كرمان، نتايج فوق براي اكثر معادن منطقه قابل تعميم است.

معدن و معدنکاری

به تنظیم : سعیده عسکرزاده

- مهندسی استخراج معدن 91

معدن کاری دومین فعالیتی است که انسانهای اولیه پس ازکشاورزی بدان دست یافته اند این فعالیت را
بی شک باید در زمره صنایع اولیه یا مادردرتمدن بشری قلمداد کرد ازدورانهای ما قبل تاریخ معدنکاری
جزء لاینفک زندگی بشر بوده است واژه معدنکاری دراینجا درگسترده ترین مفهوم خود به معنی استخراج
کلیه مواد معدنی طبیعی )جامد،مایع وگاز( اززمین با هدف بهره مندی و رفع نیازهای بشری به کاررفته
است منظوراز بهره مندی و رفع نیاز ها آن بخش از خواسته های ضروری بشراست که درخلال سالیان
متمادی منحصرا ازطریق بیرون کشیدن مواد معدنی از دل زمین به دست می آمده است ازآنجایی که مواد
معدنی تنوع زیادی داشته وهمچنین شکل و مقدار ذخیره کانیها بسیار گوناگون متفاوت است لذا هرمعدن
مشخصات خاص خود را دارد و شاید درجهان دو معدن کاملا یک شکل و یکسان وجود نداشته باشد ولی
علی رغم این موضوع می توان با استفاده ازعلم معدن و فنون معدن کاری معادن را به نوعی با یکدیگر
مقایسه نمود و وجوه مشترک بسیاری درآنها یافت و براساس این موارد مشترک راه حلهایی بکاربرد
کانیهای معدنی مانند جنگلها ومراتع وآبها جزء ذخایر طبیعت هستند وبه همه افراد جامعه تعلق دارند
اگرمحصولات کشاورزی قابل تجزیه هستند واگرجنگل و مرتع قابل احیا باشند اگر منابع آب نیزقابل تامین
مجدد باشند ولی درعوض ذخایرمعدنی برای یکبار درتاریخ زمین تشکیل شده و تجدید ناپذیر بوده و
بالاخره تمام شدنی هستند وبدلیل همین ویژگی مسئولیت وجدانی وبالطبع وظایف اجرایی بهره برداری
معدن بسیارسنگین است ازاین رو دقت درعملیات معدنی پیشگیری از اتلاف ذخایر و رعایت ایمنی و
حفاظت محیط زیست از حساسیت زیادی برخورداراست.
کشورعزیزایران اسلامی به لحاظ منابع معدنی یکی ازغنی ترین کشورهای جهان می باشد
استان کرمان به جهت واقع شدن درنقطه ای ازایران اسلامی که گوناگونی وتنوع زمین شناسی آن را
بهشت زمین شناسان معرفی کرده میتواند یکی از فعالترین مناطق کشور درزمینه فعالیتهای معدنی باشد.
این استان ازنظر منابع و کانسارهای فلزی به واسطه واقع شدن درکمربند آلپ هیمالیا دارای کانسارهای –
زیادی می باشد لذا بایستی فعالیتهای معدنیردراین منطقه سرعت داده و صادرات غیرنفتی را جایگزین
اقتصاد متکی به نفت بنماییم و یکی از موارد استخراج وفراوری منابع فلزی کشور می باشد.
درراستای سیاستهای اخیر دولت محترم اکتشاف ، استخراج و فراوری کانه های فلزی به بخش های غیر
دولتی واگذار گردیده که امید است با سرمایه گذاری بخش خصوصی بتوان تولید را بالا برده و به سهم
واقعی خود دربازارهای جهانی دست یا بیم .
ذخایر سنگ آهن در جهان و ایران
ذخایر جهان شامل ذخایر زمین شناسی 300 میلیارد تن که عمدتا در کشورهای چین
،استرالیا،روسیه،اکراین،برزیل و قزاقستان وجود دارد. وهمچنین ذخایر قطعی 160 میلیارد تن که
درکشورهای شوروی سابق،استرالیا،چین،برزیل،هندوستان وجود دارد.
ذخایر زمین شناسی در ایران 4645 میلیون تن در مناطق مرکزی چغارت،چادرملو،سه چاهون،جلال آباد و
ذخایر قطعی 2178 میلیون تن که در ایران مرکزی،گل گهر سیرجان با بیشترین ذخیره،سنگان خراسان و
غیره وجود دارد
تولیدات
1 میلیارد تن که چین بیشترین تولید را داشته وپیش بینی سال / تولیدات جهان در سال 2006 به میزان 36
1 میلیارد تن می باشد. / 2007 به مقدار 64
7 میلیون تن تولید سنگ / 13 میلیون تن تولید کنسانتره سنگ آهن و 7 / تولیدات در ایران در سال 86 شامل 7
آهن دانه بندی شده می باشد.
تجارت جهانی سنگ آهن در جهان در سال 6002
در این سال استرالیا )شرکتهای RIOTINTO و BHP ( با 248 میلیون تن و برزیل )شرکت CVRD ( با
242 میلیون تن بیشترین صادر کنندگان سنگ آهن بوده اند.در مجموع 739 میلیون تن بوده که برای سال
825 میلیون تن پیش بینی شده است. 2007
همچنین در سال 2007 بیشترین وارد کننده کشور چین با 383 میلیون تن می باشد.
بازار آینده سنگ آهن در ایران و جهان و لزوم اجرای طرحهای توسعه
تقاضای سنگ اهن در ایران:ظرفیت یرنامه ریزی شده طرحهایتولید فولاد خام در ایران پس از خاتمه
39/ طرحهای در دست اجرا در سال 1390 و با اجرای طرحهای بخش خصوصی و طرحهای توسعه 1
میلیون تن می باشد.
64 میلیون تن سنگ آهن می باشد که مقدار / 53 میلیون تن و 5 / جهت حصول به تولید فولاد فوق نیاز به 6
47/7 میلیون تن آن از منابع سنگ آهن در ایران تامین می گردد که برای رفع کسری آن ایمیدرو در حال
برنامه ریزی می باشد.
8 میلیون تن آن به صورت کنسانتره و 1 میلیون تن به / 9 میلیون تن می باشد که 5 / سهم شرکت چادر ملو 5
صورت سنگ دانه بندی خواهد بود. که با اجرای طرحهای توسعه مجتمع صنعتی و معدنی چادر ملو در دو
مرحله )احداث خطوط 4و 5 کارخانه فراوری(و همچنین طرح کارخانه گندله سازی در اردکان تامین خواهد
شد.احداث خط 4 و کارخانه گندله سازی خاتمه و در حال بهره برداری می باشد.
در رابطه با لزوم اجرای طرحهای توسعه جدید و افزایش ظرفیت جهت تولید کنسانتره سنگ آهن
4/ تامین کنسانتره سنگ آهن در ایران اولویت خاصی دارد.در حالیکه آمارهای جهانی در 2006 فقط 3
درصد تولید فولاد جهان به روش احیا مستقیم می باشد که جهت تولید اهن اسفنجی کنسانتره سنگ آهن با عیار
آهن بیش از 67 درصد می باشد. لیکن در ایران هم اکنون 77 درصد و پس از اجرای طرحهای توسعه
85 درصد تولید فولاد به روش احیا مستقیم خواهد بود.که نیاز به آهن اسفنجی و کنسانتره سنگ آهن دارند.
طبق آمار IISA ایران در ردیف سوم تولید کنندگان فولاد به روش احیا مستقیم پس از هندوستان و ونزوئلا
قرار دارد و فولاد مبارکه بزرگترین تولید کننده آهن اسفنجی در جهان می باشد.
سنگ آهن مناسب برای تولید به صورت گندله بوده و خلوص آهن بالای 67 درصد دارند.
هزینه تولید کنسانتره بالا در مقایسه با سایر تولیدات سنگ آهن و مقدار تولید آن محدود می باشد.
کشورهایی که دارای منابع گاز و سنگ آهن می باشند از مزیت نسبی برای تولید فولاد به روش احیا مستقیم
برخوردار می باشند که هندوستان ،ونزوئلا، ایران و مکزیک این گونه می باشند

خلاصه ایی درمورد کانسارهای آهن
4% پوسته زمین را تشکیل می دهد . / آهن بعد ازآلومینیوم پرگسترش ترین فلزات است و حدود 7
بطورطبیعی درتوده های شهاب سنگها ، سنگهای فورانی ، رسوبی اغلب همراه با فلزات درارتباط
و وابسته به آن مثل نیکل ،کبالت و تیتانیم می باشد.
آهن وفولاد پایه گذار صنعت نوین است ودرمقادیر وسیع و مقیاس گسترده مورد استفاده قرارمی گیرد چدن
و فولاد و آهن بستگی به درصد عناصری مثل کربن، فسفر، گوگرد، منیزیم و منگنز درفلز موردنظر
دارد.
برحسب کاربرد و مصرف این فلز به انواع سخت و نرم تولید می شود.
اصلی ترین کانسارهای آهن ،اکسیدها و کربنات آن می باشد. فسفات آبدار، سیلیکات آبدارو اکسید آبدار
آهن نیز کانسارهای آهن را تشکیل می دهند.سولفورهای آهن نیز ازجمله کانسارهای مهم آهن هستند.
تاریخچه آهن درایران
وفورفلزآهن درطبیعت به حدی است که این عنصر دررده بندی فراوانی فلزات دومین فلز موجود پوسته
زمین به شمار می رود.پراکندگی کانسارهای آهن به طورمختلف ،ماگمایی ، پگماتیتی ،گرمایی و رسوبی
است که ازنظر ارزش اقتصادی دو نوع آن یعنی ماگمایی و رسوبی اهمیت زیادی دارند.
به علت فراوانی نسبی فلزآهن درپوسته زمین تقریباً درتمام قاره های کره زمین توزیع کانسارهای آهن
صورت گرفته است و به همین جهت این کانسارها کم وبیش درهرکشوری اکتشاف و بهره برداری
می شوند.
درمورد نوع کانسارهای آهن ونحوه تشکیل آنها درایران نظرات متفاوتی ارائه شده است برای مثال درباره
خاستگاه معدن چغارت که یکی ازمعادن پرذخیره آهن ایران در 17 کیلومتری شمال بافق واقع است
نظریات متفاوتی ارائه شده است.
عده ای این معادن و سایرمعادن این ناحیه را به فرایند و دگرسانی وپدیده جانشینی ارتباط می دهند و عده
ای دیگر نتیجه عمل تفریق ماگمایی و گاهی مشابه کانسار درکشورسوئد می دانند.
عیار کانسارهای آهن ایران بین 50 تا 60 درصد است و کانیهای همراه آنها ایلمنیت ،آپاتیت و گاهی
سولفیدها و کانه های مختلف مس است.
تاریخچه معادن آهن دراستان کرمان
منطقه کرمان ازقبل و بعد ازورود اسلام به ایران دارای معادن متعدد آهن بود و به طوری که معادن آهن
بین شیرازو کرمان که حدود 750 سال پیش مارکوپولو سیاح ایتالیایی ازآن به عنوان معادن آهن تاورینه و
شاردن که درعهد صفویان به ایران آمده بودند به نام معدن فولاد ذکر وقدمت آنان به عهد باستان نسبت
می دهند ازدیگر معادن آهن منطقه دمندان کرمان می باشد که بین سالهای 132 تا 200 هجری قمری
مورد بهره برداری قرار می گرفته است مناطق جبال بارز جیرفت نیز دارای معدن آهن بوده که بین
سالهای 301 تا 400 هجری قمری ازآن استفاده می شده است درتقسیم بندی ایران درسالهای 1326
هجری قمری ازلحاظ وجود معادن به شش منطقه تقسیم بندی شده بود که ایالت کرمان یکی ازشش منطقه
ای بود که دارای اهمیت فراوان معدنی به خصوص آهن بوده است.
معادن آهن که درایالت کرمان بین سالهای 1240 تا 1270 هجری قمری مورد بهره برداری قرار
می گرفته اند درمناطق خنامان، سیرچ، بردسیر، راین، طهرود، اختیارآباد و دوساری بوده اند.
درسالهای 1358 و 1359 شرکی ملی فولاد ایران اقدام به مطالعات میزالیزسیون گوگرد درسنگ آهن
ناحیه زرند بافق و برنامه اکتشافی درکانسار آهن گل گهر سیرجان و نهایتاً گزارش مهندسی معدن گل –
گهر را نمود که درحال حاضر معدن گل گهرسیرجان بزرگترین معدن آهن موجود دراستان کرمان
می باشد بعد ازآن به صورتهای پراکنده درمناطق مختلف استان تقاضا برای اکتشاف وبهره برداری آهن به
اداره کل معادن و فلزات داده شد.
پایان