صفحه اصلی مقاله های بخش معدن موارد پالایش شده بر اساس تاریخ: آذر 1392
09 دی 1392 In مقاله های معدن

تهیه کننده : رجب زاده

 

استخراج معادن زير زميني به روش اتاق و پايه يا room and pillar

 

در اين روش قسمتي از ماده معدني را بعنوان اتاق استخراج کرده و قسمتي را نيز براي پايداري معدن بعنوان لنگه(پايه) دست نخورده نگه مي دارند. اين روش براي کانسار هاي مسطح، لايه اي و يکنواخت با ضخامت معين قابل استفاده است. اتاقها معمولا منظم و مکعب مستطيل شکل و پايه ها نيز استوانه اي و يا مکعبي است.

فضاهاي اماده سازي و فضاهاي بهره برداري به موازات يکديگر احداث مي شود سپس با حفر ميانبرهايي پايه ها بوجود مي ايد. ابعاد اتاق در بعضي موارد به 3 تا 5 برابر ابعاد پايه مي رسد. استخراج در روش اتاق وپايه به دو صورت پيوسته ( مدرن و مکانيزه) و ناپيوسته (سنتي) صورت مي گيرد.

 

◄ مراحل استخراج ناپيوسته :

1) برش : برش زيري، برش مرکزي، برش فوقاني با شکاف مرکزي، برش تحتاني با شکاف مرکزي

2) چالزني يا حفاري (جامبودريل + دريفتر+ پرفراتريس+ اگر)

3) خرج گذاري و اتشباري

4) لق گيري

5) نگهداري موقت ( راک بوت + قاب چوبي )

6) بارگيري (بوسيله انواع لودر زيرزميني+LHD+اسکريپر + ماشين شاتل)

7) باربري (نوار نقاله + واگن + ناوزنجيري +LHD)

 

◄ شرايط کاربرد روش اتاق و پايه :

1. مقاومت کانسنگ ضعيف تا متوسط.

2. مقاومت سنگ درونگير متوسط تا قوي.

3. شکل کانسار لايه اي و يا ورقه اي باشد.

4. شيب کانسار کمتر از 15 درجه و ترجيحا مسطح.

5. گسترش منطقه اي کانسار زياد و ضخامت ان کمتر از4.5m باشد

6. عيار کانسنگ کم تا متوسط.

7. کانسار از لحاظ شکل هندسي نسبتا يکنواخت باشد.

8. براي زغال سنگ عمق کانسار کمتر از400m و براي ساير مواد معدني عمق کمتر از 600m باشد.

 

◄ مزاياي روش اتاق و پايه :

1) راندمان توليد بالاست70 تن بر نفر درهر شيفت کاري

2) هزينه معدنکاري با اين روش ، 30% کل هزينه هاي معدنکاري است.

3) گروههاي کاري در اين روش کوچک است و روحيه کارگري و حس همکاري بالاست.

4) انعطاف پذيري در اين روش بسيار بالاست.

5) اين روش به دليل سقف و کف محکم و نيز شيب کم قابليت مکانيزاسيون زيادي دارد.

6) عمليات توليد در اين روش تمرکز کمي دارد و اگر مشکلي در يکي از اتاقها يا کارگاهها پيش ايد قسمت هاي ديگر معدن به توليد ادامه مي دهند.

7) در روش اتاق وپايه به دليل وجود راهروهاي زياد ،اگر تقاضاي بازار افزايش يابد مي توان تعداد کارگاههاي استخراجي را بالا برد.

 

◄ معايب روش اتاق و پايه :

1) تهويه در اين روش مشکل است به دليل تعداد اتاقهاي فراوان و تمرکز کاري کم.

2) در صورت ايجاد سينه کارهاي بيشتر بنابه تقاضاي بازار سرپرستي اين کارگاهها مشک تر مي شود.

3) نياز به تدارکات گسترده اي دارد بطوريکه براي هر اتاق ماشين الات مختلفي براي حفاري ،باربري، بارگيري ،وسايل تهويه لازم است

4) در اين روش توليد از اتاقهاي مختلفي بدست مي ايد بنابرين مقداري زمان براي حرکت ماشين الات و تداخل مسيرهاي مختلف به هدر مي رود.

5) تخريب و نشست قابل توجهي در صورت بازيابي پايه ها رخ مي دهد.

6) به دليل استفاده از نگهداري طبيعي و وجود سقف باز فراوان ايمني کارگران در اين روش کم است.

7) براي مواد معدني خود سوز مانند بعضي از زغال سنگها ،کانيهاي سولفيدي و سرپانتيني اين روش مناسب نيست چرا که سطح پايه ها در تماس با هوا قرار دارند.

8) در اعماق بيشتر با افزايش فشار قطر پايه ها را بيشتر بايد درنظر گرفت بنابرين افت بيشتر خواهد شد.

 

03 دی 1392 In مقاله های معدن

تهیه و تنظیم :

میثم شمسی  مصطفی امیری شمسی

روش استخراج كارگاه و پايه
 
 
روش كارگاه و پايه از جمله قديمي‌ترين روش‌هاي استخراج زيرزميني بشمار مي‌آيد كه در حدود 6 الي 8 هزار سال پيش در اروپا براي استخراج سنگ‌هاي سخت بكار گرفته شده بود. آثار بسياري از كارگاه‌هاي قديمي كه با اين روش كار مي‌شد هنوز برجا مانده است. با مطالعه اين بقايا مي‌توان اصول اين روش را بصورت زير تعريف كرد:
1- با بجا گذاشتن پايه‌هاي بزرگ نگهداري سقف انجام شود.
2- كارگاه‌هاي با عرض كم براي نگهداري سقف احداث شود.
از آن زمان تاكنون اين روش تغيير زيادي نداشته است و تنها تغييرات مربوط به مكانيزاسيون معدن بوده است كه براي اجراي آن مخصوصاً در معادن توده‌اي بزرگ تغييراتي داده شده است. اين روش را نبايد با روش اطاق و پايه يكي گرفت چرا كه روش اطاق و پايه بيشتر در ذخاير لايه‌اي و مخصوصاً در زغال‌سنگ و داراي ضخامت معمولاً كم (زير 4 متر) استفاده مي‌شود و در آن از پايه‌هاي داراي شكل منظم و محل منظم استفاده مي‌شود. ولي در روش كارگاه و پايه لزومي به وجود اين شرايط نيست. روش كارگاه و پايه ممكن است به نام‌هاي
 stope and pillar,breast stoping، breast and bench stoping، board and pillar، stall and pillar و يا panel and pillar 
خوانده شود. در زير يك كارگاه استخراج از اين نوع نشان داده شده است.
                                                                               
شكل 1- روش كارگاه و پايه.
 
خصوصيات عمومي روش:
خصوصيات اين روش عبارتند از:
1- پايه‌ها داراي شكل و اندازه نامنظم مي‌باشند و براي نگهداري سقف بكار مي‌روند. اندازه و محل پايه‌ها با برنامه‌ريزي كم و گاهي بدون برنامه‌ريزي قبلي انتخاب مي‌شود. ميزان فشار در سقف، ارتفاع فضاي استخراجي، خواص ماده معدني و سقف از جمله عوامل تعيين كننده مشخصات پايه است.
2- ماده معدني افقي است و در صورت شيبدار بودن لایه لازم است تا شيب لايه كمتر از زاويه قرار  سنگ باشد. حداكثر زاويه شيب لايه در اين روش بين 30 تا 35 درجه است كه در اين زاويه مواد با وزن خود از كارگاه خارج نمي‌شوند. اين خاصيت باعث وجود تفاوت بين اين روش و روش‌هايي كه در لايه‌هاي پر شيب استفاده مي‌شوند مانند روش انباره‌اي مي‌گردد. روش Cascade stoping يك روش بينا‌بيني است كه براي معدنكاري در لايه‌هاي داراي شيب برابر با زاويه قرار مواد و يا شيب بين 25 تا 45 درجه ارائه شده است. از اين روش براي استخراج ذخاير توده‌اي مي‌توان استفاده كرد. براي اين‌كار كافي است تا ارتفاع توده مواد معدني به چند برش تقسيم شود و تقريباً از بالاي توده شروع و به سمت پايين ذخيره استخراج را انجام دهيم. نمونه‌هايي از اين نوع استخراج در ذخاير سرب و روي با بجا گذاشتن پايه‌هايي تا 90 متر ارتفاع انجام شده است.
3- توده سنگ مناسب، بطوري كه ترجيحاً اطاق‌ها بطور طبيعي پايدار باقي بمانند و در طول عمر استخراج نيازي به پايه نداشته باشند. مقاومت سنگ‌ها در اين روش ممكن است بين 25 تا 350 مگا پاسكال باشد. همچنين در اين روش لازم است تا سقف، كف و پايه‌ها كاملا پايدار و بدون هر گونه ناپيوستگي باشند. البته در مناطق زيادي از جهان با وجود نبود تمامي اين مشخصات در سنگ‌هاي اطراف از اين روش بخوبي استفاده شده است. در اين روش از پايه‌هايي كه بدون كنترل معدنكار تخريب شود بشدت اجتناب مي‌شود چرا كه تخريب ناخواسته پايه مي‌تواند خسارات جدي به معدن وارد آورده و هزينه‌هاي زيادي را تحميل كند. البته بازيابي پايه و در نتيجه تخريب قسمتي از پايه‌ها در اين روش نيز گاهاً استفاده مي‌شود كه در شرايط خاص امكانپذير است.
4- اين روش در اعماق زياد استفاده نمي‌شود. زيرا در اعماق زياد به علت وجود فشار زياد به سقف لازم است تا پايه‌هايي با مقطع بزرگ بجا گذاشته شود. انتخاب پايه‌هاي بزرگ كه گاهاً قابل بازيابي نيز نيستند موجب كاهش بازيابي در اين روش مي‌شود. بسته به عمق معدن در اين روش ممكن است بازيابي بين 25 تا 95 درصد باشد. ميزان حداكثر عمق مناسب براي اين روش به عوامل متعددي چون شرايط زمين‌شناسي و مقاومت سنگ محل دارد ولي معمولا از اين روش در اعماق بيش از 600 متر استفاده نمي‌شود. البته در استخراج breast stoping ممكن است تا اعماق 3600 متر هم استخراج انجام شود.
5- عدم بروز نشست مگر در دراز مدت. البته بسيار از معادن قديمي كه به اين روش كار شده‌اند امروزه نشست پيدا كرده‌اند و همچنين معادني كه به روش breast stoping  كار مي‌شوند نشست رخ مي‌دهد.
6- اين روش جزء روش‌هاي پر توليد به حساب مي‌آيد. اين روش ذاتاً از انعطاف پذيري خوبي برخوردار بوده و در صورت لزوم مي‌توان توليد زيادي از آن انتظار داشت.
 
روش سنتي كارگاه و پايه:
آماده سازي:
در اين روش معمولاً نياز به آماده‌سازي زيادي نيست. مگر در شرايط خاص مانند حالتي كه شكل ماده معدني بي‌قاعده بوده و نياز به حفر تونل‌هاي حمل و نقل اضافه باشد. در اين شرايط ممكن است نياز به حفر مسير‌هاي عبور ماده معدني، مسير‌هاي عبور هوا و راه‌هاي دسترسي اضافي باشد.
در اين روش معمولا از يك چاه براي دسترسي به ماده معدني و چند مسير شيبدار با امكان حركت ماشين‌آلات در آنها براي جابجايي و سرويس دهي در معدن استفاده مي‌شود.
عمليات كارگاه:
سيكل عمليات در اين روش معمولاً بصورت زير است:
حفاري – آتشباري – نگهداري – بارگيري – حمل – انباشت.
در شرايطي كه ماده معدني از استحكام كمي برخوردار باشد ممكن است بجاي استفاده از حفاري و آتشباري، از ماشين‌آلات استخراج پيوسته، چكش‌هاي سبك تا متوسط و در سنگ‌هاي بسيار سست از مته آگر  استفاده شود. به منظور آتشباري چال‌هاي گوه‌اي يا  V شكل حفر مي‌شود. نمونه‌اي از حفر چال در لايمستون در شكل نشان داده شده است.
                                                         
شكل 2- نمونه‌اي از حفر چال گوه‌اي.
 
در صورت استفاده از ماشين‌آلات معمول، ارتفاع كارگاه در اين روش ممكن است تا 9 متر بوده و طول چال‌هاي آتشباري 8/4 متر باشد. مواد منفجره معمول مخصوصاً در شرايطي كه چال‌ها فاقد آب هستند ANFO است. همچنين ممكن است از مواد منفجره دوغابي، ژله‌اي و يا ديناميت استفاده شود. آتشباري ممكن است در طول شيفت و يا در فاصله تعويض شيفت انجام شود. انجام يك آتشباري خوب در اين روش از اهميت زيادي برخوردار است زيرا انجام آتشباري ثانويه و خرد كردن سنگ‌هاي درشت زمان زيادي را تلف مي‌كند.
بسته به شكل كانسار و ضخامت آن سه روش پيشروي در اين روش استفاده مي‌شود:
1- پيشروي با يك برش:
در كانسارهاي با ضخامت كم و يكنواخت امكان حفاري و پيشروي در تمام جبهه كار ميسر است. به اين ترتيب در يك مرحله پيشروي تمام جبهه كار حفاري و آتشباري مي‌شود. در لايه‌هاي منظم از اين روش تا ارتفاع 9 متر مي‌توان استفاده كرد.
2- پيشروي با چند برش:
از اين روش در مناطقي كه كانسار داراي ارتفاع زياد و يا شكل نامنظم است استفاده مي‌شود. به اين ترتيب كه ابتدا در نزديكي بالاي كانسار پيشروي با يك برش شروع مي‌شود و سپس يك برش ديگر در بالاي برش اوليه انجام مي‌شود. مواد استخراج شده در برش اول كه پس از استخراج مقداري افزايش حجم نيز پيدا كرده‌اند بعنوان محل استقرار استفاده مي‌شوند. شكل زير نمايي از اين روش را نشان مي‌دهد.
                                                                          
شكل 32- روش چند برش در كانسارهاي داراي شكل نامنظم.
در اين روش معمولاً چال‌ها افقي حفر مي‌شوند. در حالتي كه سقف ماده معدني يكنواخت نباشد امكان تغيير الگوي پيشروي با توجه به شكل ماده معدني وجود دارد.
پس از استخراج مواد معدني در بالاي برش اوليه، پيشروي به سمت پايين با برش‌هاي افقي و يا عمودي ادامه پيدا مي‌كند.
شكل 4 چگونگي انجام عمليات استخراج با چند برش را در معدن بويك  در ميسوري  را نشان مي‌دهد.
                                                               
شكل4- استخراج در چند برش در معدن بويك در ايالات متحده امريكا.
3- پيشروي با چند پله:
در اين روش كه براي كانسارهاي منظم و با ارتفاع زياد استفاده مي‌شود، استخراج از چند پله انجام مي‌شود. جابجايي بين پله‌ها از طريق رمپ انجام مي‌شود. شكل زير نمونه‌اي از اين روش را نشان مي‌دهد.
                                         
شكل 53- روش چند پله براي استخراج ذخاير با ضخامت زياد.
 
بازيابي پايه‌ها:
بازيابي پايه‌ها در اين روش از اهميت خاصي برخوردار است. در حالتي كه ماده معدني و سنگ‌هاي اطراف آن از استحكام كافي برخوردار باشند امكان بازيابي كامل پايه‌ها وجود دارد. همچنين در ذخاير با ضخامت كم امكان بازيابي بيشتر پايه‌ها وجود دارد زيرا در صورت تخريب سقف معمولاً بصورت طبيعي نگهداري كمر بالا انجام مي‌شود. در ذخاير با ضخامت زياد براي بازيابي كامل پايه نياز به سقف پايدار مي‌باشد.
معمولاً بازيابي پايه‌ها در پايان عمر معدن انجام مي‌شود. انجام باريك كردن پايه براي استخراج آن معمولاً از بالا به پايين انجام مي‌شود.
 
بارگيري و حمل:
براي بارگيري و حمل مواد معدني در اين روش مخصوصاً در سنگ‌هاي سخت از لودرهاي چرخ لاستيكي و ماشين LHD استفاده مي‌شود. در انتخاب اين ماشين‌آلات مي‌بايست ميزان توليد، ارتفاع كارگاه، ابعاد مواد پس از استخراج و ماشين حمل مورد توجه قرار گيرند. در استخراج سنگ‌هاي نرم ممكن است از ماشين‌هاي حفاري و استخراج مداوم و لودر‌هاي بارگيري پيوسته با بازوي جمع شونده مورد استفاده قرار گيرند. در حالتي كه كارگاه استخراج به اندازه كافي بزرگ باشد ممكن است از شاول كابلي الكتريكي استفاده شود. انتخاب ماشين‌آلات بزرگ مانند شاول به مكانيزاسيون استخراج كمك زيادي مي‌كند. در اين روش ممكن است قبل از بارگيري قطعات بزرگ سنگ، اين مواد توسط چكش و يا با انفجار، مجدداً خرد شوند.
شكل زير چگونگي طراحي كارگاه براي كار ماشين‌آلات بزرگ را نشان مي‌دهد.
                                                                      
شكل 6- بكارگيري ماشين‌آلات بزرگ در روش كارگاه و پايه.
يكي از نكات خاص در حمل و نقل مواد در اين روش اين است كه به علت استخراج مواد معدني در يك طبقه، معمولاً گسترش افقي معدن زياد است و لازم است تا مواد مسافت زيادي حمل شوند. به همين منظور ممكن است براي حمل افقي مواد از كاميونهاي مجهز به موتور ديزل با ظرفيت تا 90 تن استفاده شود. انتخاب كاميون با توجه به توليد، سايز ماشين باركننده، ارتفاع كارگاه‌ها و مشخصات مسير عبور آنها انتخاب مي‌شوند.در این روش معمولاً براي حمل مواد حتی در مسافت‌های زياد از ريل استفاده نمي‌شود. يكي از دلايل اين امر عدم انعطاف پذيري و محدودیت در استفاده‌هاي چند منظوره از راه‌آهن است. در مواردي كه ممكن است از راه‌آهن استفاده شود، شيب مسير براي انتخاب اين سيستم حمل مي‌بايست مورد توجه قرار گيرد.
همچنين در این روش براي حمل افقي ممكن است از نوار نقاله استفاده شود. در صورتي كه نوار نقاله براي اين منظور انتخاب شود لازم است تا مواد به اندازه‌اي خرد شوند كه براي انتقال با نوار مناسب باشند. در استخراج مواد نرم و مخصوصاً استخراج پيوسته معمولاً ابعاد مواد به اندازه كافي كوچك است. در ساير موارد ممكن است از سنگ شكن در داخل معدن استفاده شود. در هر يك از اين سيستم‌ها ممكن است از اسلاشر و يا LHD نیز بعنوان ماشين كمكي استفاده كنيم.
كنترل زمين:
از آنجا كه در اين روش معمولاً حفره‌اي با ارتفاع زياد در زير زمين حفر مي‌شود، لذا موضوع كنترل نشست اهميت زيادي پيدا مي‌كند. بطور كلي عمليات نگهداري كه در اين روش استفاده مي‌شوند به شرح زير مي‌باشند:
1- لق‌گيري: در حالت‌هايي كه سيكل عمليات شامل آتشباري نيز مي‌شود، پس از انجام آتشباري آسيب‌هاي زيادي به ديواره و سقف كارگاه وارد مي‌آيد. در اين شرايط پس از انجام آتشباري عمليات لق‌گيري و جدا كردن سنگ‌هاي سست از ديواره و سقف معدن انجام مي‌شود. در استخراج سنگ‌هاي نرم و استخراج پيوسته معمولاً نيازي به لق‌گيري نيست.
2- دوخت سقف: از آنجا كه سقف كارگاه مي‌بايست براي مدتي پايدار بماند، لذا در موارد كه ممكن است سقف از استحكام كافي برخوردار نباشد ممكن است عمليات دوخت سنگ انجام شود. طول ميله‌ها و همچنين استفاده يا عدم استفاده از توري به شرايط سقف بستگي دارد. عمليات دوخت سقف معمولاً در خارج از سيكل استخراج انجام مي‌شود. گاهاً در استخراج با ماشين‌آلات پيوسته نيز عمليات استخراج براي نگهداري سقف متوقف مي‌شود. ياد آور مي‌شود كه قسمت عمده نگهداري سقف با بجا گذاشتن پايه انجام مي‌شود ولي گاهاً نگهداري كامل سقف با پايه ممكن است از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نباشد.
3- مقاوم سازي پايه‌ها: در مواردي كه پايه‌ها به علت بازيابي زياد، طراحي ضعيف و موارد مشابه استحكام خود را از دست داده باشد، ممكن است عمليات مقاوم سازي پايه‌ها انجام شود. در اين حالت با استفاده از سيم مفتولي و يا پوشش‌هايي مثل بتن به مقاومت پايه افزوده مي‌شود. با استفاده از اين ابزار تنش افقي در پايه افزايش يافته و مقاومت آن در برابر شكست برشي افزايش مي‌يابد. گاهي براي اين منظور اقدام به دوخت افقي پايه مي‌كنند و گاهي علاوه بر دوخت افقي از تور سيمي هم استفاده مي‌شود. در مواردي كه عرض پانل كم باشد، تخريب ناخواسته يك پايه ممكن است عوارض زيادي نداشته باشد و پس از شروع تخريب، فرو ريزي مواد با تشكيل شكل گنبدي متوقف شود ولي در حالتي كه عرض پانل زياد باشد ممكن است تخريب ناخواسته پايه‌ها خسارات زيادي را به معدن وارد كند.
تهويه:
از آنجا كه در اين روش فضاهاي استخراجي از ابعاد بزرگي برخوردارند لذا معمولاً مشكل تهويه وجود ندارد و اختلاط حجم زيادي هواي تميز با گرد و غبارهاي حاصل از عمليات حفاري و بارگيري و همچنين گازهاي حاصل از آتشباري موجب تهويه مناسب مي‌گردد. در اين روش نيز لازم است تا مسير مناسبي براي حركت هوا تعيين شود. براي اينكار ممكن است به تعداد زيادي درب تنظيم كننده نياز باشد. يكي از مشكلات تهويه در اين روش، وجود فضاهاي خالي در بين پايه‌ها و طرح پيچيده محل پايه‌ها است كه ممكن است طراحي تهويه را دشوار سازد.
تهويه جبهه‌كارهاي استخراجي با استفاده از بادبزن كمكي انجام مي‌شود. اين بادبزن‌ها ممكن است به روش دهشي و يا مكشي كار كنند.
آب:
از آنجا كه در اين روش عمليات معدنكاري در يك سطح انجام مي‌شود در صورت وجوب آب زيرزميني ممكن است تجمع آب مشكلاتي را به دنبال داشته باشد. براي جلوگيري از تجمع آب در جبهه‌كار لازم است تا آبكشي در اين محل انجام شود. به اين منظور نقاطي از كارگاه استخراج بعنوان محل‌هاي موقت تجمع آب انتخاب شده و پمپ‌هاي دستي در آن محل‌ها نصب مي‌شود. به علت عدم وجود يك سيستم دايمي و قوي براي آبكشي كارگاه استخراج، در شرايطي كه ميزان آب ورودي به معدن متغير است ممكن است تجمع آب مشكلاتي را براي عمليات استخراج بوجود آورد.
 
ذخاير شيب‌دار:
به علت وجود مشكل تردد و كار ماشين‌آلات در معدن، معمولاً از اين روش در شيب‌هاي بيش از 20 درصد (11 درجه) استفاده نمي‌شود. البته براي استفاده از اين روش در ذخاير شيب‌دار دو شيوه اصلاحي بكار گرفته شده است كه امكان كار تا شيب‌هاي 30 درجه را فراهم مي‌كند. اين شيوه‌ها يكي براي استفاده ريل و ديگري بدون ريل مناسب مي‌باشند.
شيوه پله‌اي:
اين شيوه مخصوص شرايطي است كه عمليات حمل مواد بدون ريل انجام شود. شكل كلي اين روش در زير نشان داده شده است.
 
شكل 7- شيوه پله‌اي در روش كارگاه و پايه.
در اين شيوه استخراج از تونل‌هاي دنبال لايه‌اي انجام مي‌شود كه تقريباً افقي مي‌باشند. پايه‌ها در جهت شيب لايه آنقدر كوچك انتخاب مي‌شوند كه ماشين‌آلات حفاري و بارگيري بتوانند به راحتي در كارگاه استخراج تردد كنند. در اين روش رابطه ميان تونل‌هاي دنبال لايه با مسير‌هاي شيبدار برقرار مي‌شود.
 
شيوه شيبدار:
شيوه شيبدار را مي‌توان در لايه‌هاي با شيب تا 30 درجه بكار برد. در اين روش مي‌توان از ريل براي حمل مواد استفاده كرد. طريقه آماده سازي به اين صورت است كه ابتدا تونل‌هاي دنبال لايه در امتداد لايه با شيب مناسب براي ريل حفر مي‌شود. فاصله اين تونل‌ها به فاصله حمل توسط اسكريپر در داخل كارگاه بستگي دارد و معمولاً در حدود 150 متر است. سپس هر كارگاه براي استخراج مواد معدني با بجا گذاشتن پايه آماده سازي مي‌شود. در اين شيوه كارگاه استخراج بصورت شيبدار طراحي مي‌شود و شيب كف كارگاه با شيب ذخيره برابر است. سپس اسكريپر براي حمل مواد از جبهه‌كار تا بالاي تونل حمل و نقل نصب مي‌شود. همانطور كه در شكل زير نشان داده شده است مواد پس از استخراج توسط اسكريپر به محل بارگيري واگن‌ها حمل مي‌شوند.
                                                             
 
شكل 8- شيوه شيبدار در روش كارگاه و پايه.
در اين شيوه ممكن است براي استخراج سنگ‌هاي سخت عمليات حفاري و آتشباري انجام شود. در اين صورت براي حفاري از دستگاه‌هاي حفاري دستي و در صورت امكان دستگاه حفاري جامبو  استفاده مي‌شود. شروع عمليات در داخل كارگاه از تونل حمل و نقل و پيشروي آن در خلاف شيب لايه است. يكي از دلايل عدم استفاده از اين روش در شيب‌هاي بيشتر نياز به كار پرسنل بيشتر است كه موجب كاهش راندمان عمليات مي‌شود.
 
 
شيوه سينه‌اي:
بكارگيري شيوه سينه‌اي موجب شد تا با استفاده از روش كارگاه و پايه تمامي ماده معدني داخل كارگاه استخراج شود و نيازي به بجا گذاشتن پايه از جنس ماده معدني در داخل كارگاه نباشد. در اين شيوه هر كجا كه نياز به بجا گذاشتن پايه باشد، از پايه مصنوعي استفاده مي‌شود و به اين ترتيب بجاي ماده معدني از ابزار نگهداري استفاده مي‌شود و تمام ماده معدني استخراج مي‌شود. از اين روش به طرق گوناگون در معادن مختلف در جهان استفاده شده است. ولي نوع كلاسيك آن در استخراج ذخاير طلا در آفريقاي جنوبي بكار گرفته شده است.
از اين روش مخصوصاً در استخراج ذخاير لايه‌اي با شيب كمتر از زاويه قرار مواد استخراج شده به خوبي استفاده مي‌شود. ارتفاع كارگاه بصورت نمونه مي‌تواند در حدود 5/2 متر باشد. 
انتخاب شيوه سينه‌اي در مقايسه با روش سنتي كارگاه و پايه به عوامل زير وابسته است:
1- ماده معدني در عمق زياد قرار دارد و مقاومت مواد زياد نيست. در اين شرايط بازيابي روش سنتي كارگاه و پايه به ميزان قابل توجهي كاهش مي‌يابد و گاهاً غير اقتصادي خواهد بود.
2- كنترل زمين به خوبي انجام نمي‌شود. در اين حالت ممكن است ايمني اين روش به علت امكان تخريب ناگهاني پايه‌ها در قسمت استخراج كم باشد.
3- بالا بودن هزينه كنترل سطح در مناطقي كه زمين ضعيف است و عمق كارگاه زياد است.
4- ذخيره براي استخراج به روش جبهه‌كار طولاني مناسب نيست.
اين شرايط همگي در معادن طلاي آفريقاي جنوبي وجود دارد. در اين معادن به علت عميق بودن كارگاه استخراج ميزان فشار با سقف كارگاه آنقدر زياد است كه امكان استفاده از پايه طبيعي در شرايط اقتصادي وجود ندارد. در اين معادن براي حفر چال‌هاي انفجاري از چالزن‌هاي داراي چهار بازوي حفاري هر يك به طول 2/1 متر استفاده مي‌شود. چالها عمود بر جبهه‌كار حفر مي‌شوند و پس از خرج گذاري با چاشني‌هاي الكتريكي منفجر مي‌شوند. مواد كنده شده با استفاده از اسكريپر به داخل تونل حمل كشيده مي‌شوند. در اين قسمت واگن‌هاي حمل مواد بارگيري مي‌شوند. نگهداري سقف قبل و بلافاصله پس از آتشباري انجام مي‌شود. براي نگهداري ممكن است از پايه‌هاي هيدروليكي و يا اصطكاكي استفاده شود.
راندمان عمليات در اين شيوه زياد نيست در معادن طلاي آفريقاي جنوبي ميزان استخراج به ازاي هر نفر كارگر زيرزميني در شيفت بين 9/0 تا 5/4 تن است. اين معيار در معدن راندون  در ايالت يوتاي امريكا در حدود 6/7 تن است كه براي اين روش بسيار عالي است.
در مناطقي كه سقف از استحكام كمي برخوردار است اين روش به خوبي قابل استفاده است و با توجه به اينكه تمام مواد معدني از كارگاه استخراج مي‌شوند مزيت بزرگي براي اين شيوه محسوب مي‌شود.
 
 
 
 
مزاياي روش كارگاه و پايه:
1- امكان استفاده از ماشين‌آلات مختلف در كارگاه وجود دارد. با اين خاصيت مي‌توان از فن‌آوري جديد و مكانيزاسيون بالا استفاده كرد.
2- استخراج بصورت انتخابي انجام مي‌شود و تا حدود زيادي مي‌توان از استخراج باطله و مواد كم ارزش خودداري كرد.
3- آماده‌سازي روش كم است و تقريباً پس از دستیابی به ماده معدنی توليد انجام مي‌شود.
4- تعداد جبهه‌كارها مي‌تواند زياد باشد و اين باعث مي‌شود تا در صورت نياز توليد را به ميزان زيادي تغيير داد.
5- بسياري از تجهيزات مورد استفاده قابلیت جابجايي زياد دارند و انتقال آنها از يك مكان به مكان ديگر بدون دشواري انجام مي‌شود. به اين ترتيب پتانسيل توليد بيشتر فراهم است.
6- روش به كارگر زياد نياز ندارد. اگر چه در اين روش به تخصص‌هاي زيادي نياز است.
7- توليد به ازاي هر نفر در شيفت بين 45 تا 63 تن مي‌باشد.
8- در بسياري از شرايط اختلاط مواد معدني با باطله اندك است. اختلاط فقط در مواردي كه براي كنترل سقف اقدام به تخريب يا  پر كردن مي‌كنيم پيش مي‌آيد.
9- در صورت طراحي صحيح نشست سطح زمين مشكلي را بوجود نمي‌آورد.
 
معايب روش كارگاه و پايه:
1- تا 30 درصد از مواد معدني بعنوان پايه بجا گذاشته مي‌شوند كه معمولاً امكان بازيابي آنها وجود ندارد.
2- طراحي تهويه كارگاه معمولاً دشوار است.
3- براي كنترل سقف ممكن است عمليات زيادي را انجام دهيم.
4- وجود آب ممكن است دشواري‌هايي را به دنبال داشته باشد. 

 

 
03 دی 1392 In مقاله های معدن

تهیه و تنظیم :

میثم شمسی    مصطفی امیری شمسی

 

 

روش استخراج انباره ای

Shrinkage Stoping

                   

روش انباره‌اي يكي از روش‌هاي بدون نگهداري است. لايه‌هايي كه توسط اين روش استخراج مي‌شوند ضرورتاً باريك و پرشيب‌اند. و به اين دليل به اين روش، روش استخراج قائم نيز گفته مي‌شود.
اين روش كه روش بالاسري است، بدین معني كه جبهه كار روي‌سر و به بالا حركت خواهد نمود. دراين روش ماده معدني را به صورت برش‌هاي افقي از پائين به بالا استخراج مي‌كنند و ماده معدني خرد شده را در قسمت‌هاي استخراج شده مي‌ريزند. درحقيقت دراين روش ماده معدني خود عامل پركردن كارگاه استخراج و درنتيجه نگهداري آن مي‌باشد و درعين حال از ماده معدني باقي‌مانده در داخل كارگاه به عنوان سكويي جهت حفر ماده معدني در قسمت‌هاي بالا استفاده مي‌شود.
قسمت اعظم سنگ‌هاي استخراج شده در كارگاه به روش انباره‌اي داخل قيف‌ها و نقاط واريز انبار مي‌شوند. وقتي كه فاصله بين كف استخراج روي سنگ‌هاي خرد شده و سقف كار كم و ادامه كار غيرممكن شد، به تخليه حساب شده مبادرت مي‌ورزند.
سنگ‌هاي معدني پس از خردشدن متورم مي‌شوند و اين افزايش حجم بين 30 تا40 درصد است. اضافه حجم ماده معدني را از طريق دويل‌هاي مخصوص به تونل‌هاي دنباله‌رو پاييني كارگاه مي‌ريزند و به بيرون منتقل مي‌كنند. بعد از اينكه تمام ماده معدني موجود در يك كارگاه حفر شد با بازكردن دريچه بونكرهاي كارگاه، مواد معدني را درون دريل واگنهاي موجود در اين تونل تخليه و تمامي آن را به بيرون حمل مي‌كنند. پس از بيرون كشيدن تمام ماده معدني،  فضاي كارگاه اشغال شده،  همچنان باقي مي‌ماند. 
 
در اين روش سنگ‌هاي كمر بالا و پايين كه لايه معدني در آن محصور است، نبايستي بيش از حد نرم باشد. بلكه به دلايل زير بايد استحكام داشته باشد:
الف ـ دلايل ايمني.
ب ـ مخلوط نشدن ريزش‌هاي كمرها (باطله‌ها) با سنگ معدن اصلي.
 
ماده معدني كه با اين روش استخراج مي‌شوند نبايد داراي خاصيت چسبندگي باشد تا باعث قفل‌شدگي و گيركردن قيف نشود.
در اين روش كارگاه از هر دوسمت توسط ستون‌هاي حائلي كه از جنس خود سنگ حائل مي‌باشد نگهداري مي‌شود. كف كارگاه همان سنگ‌هاي استخراج شده و تخليه نشده مي‌باشد كه خود حكم نگهداري موقت بين كمر بالا و پايين مي‌باشد.
روش انباره‌اي در عمق‌هاي گوناگون و زياد تا 900 متر به اجرا درآمده است. درصد بازيابي اين روش حدود 80 درصد است.
يكي از نكات مهم كه براي اين روش ضروري است، شيب زياد ماده معدني است، زيرا ماده معدني كه در قسمت خالي ريخته مي‌شود در مراحل نهايي بايد تحت نيروي وزن خود از داخل بونكرهاي پايين كارگاه تخليه شود. در زاويه شيب كمتر از 90 درجه مشكل جمع‌شدن ماده معدني وجود دارد و در شيب كمتر از 50 درجه اين روش كاربردي ندارد.
روش انباره‌اي روشي با توليدمتوسط، هزينه پایین، غيرمكانيزه و به مهارت و تخصص و كنترل نيارمند است و از طرف ديگر ماده معدني پس از استخراج مدت زماني را در كارگاه محبوس مي‌ماند. اين روش جايي به كار مي‌رود كه مكانيزه كردن آن محل با روش‌هاي ديگر با توليد بالا امكان‌پذير نباشد و معمولاً اين روش را براي لايه‌هاي پرشيب و با عيار بالا به كار مي‌برند. در آمريكا حدود يك درصد از مواد معدني با اين روش استخراج مي‌شوند.
ابعاد كارگاه استخراج در اين روش متأثر از شكل و اندازه كانسار است. دركانسارهاي نسبتاً نازك يا باريك، كارگاه به صورت طولي و در كانسارهاي مواد معدني عريض، كارگاه‌ها به صورت عرضي قرار مي‌گيرند.
شرایط کاربرد روش استخراج انباره ای: 
 
این روش استخراج معمولا برای کانسارهای رگه ای باریک و در بسیاری از موارد کانسارهایی که سایر روشهای استخراج برای آنها قابل استفاده و یا اقتصادی نباشند به کار می رود .
ویژگی های مهم برای استفاده از این روش عبارتند از :
 1)      شیب  :
زاویه شیب ایده آل برای کاربرد این روش 90 درجه میباشد و شیب های کمتر از 90 و تا حدود 70 درجه نیز برای استفاده از این روش مطلوب است . هرچه زاویه به 90 نزدیکتر باشد شرایط بهتری ایجاد می شود.
علت این امر سادگی و روان تر شدن تخلیه مواد استخراجی تحت زاویه شیب می باشد .
 2)      ضخامت :
ضخامت رگه ای کانسارهای مناسب برای این روش از 1 تا 3 متر متغیر می باشد اما کانسارهایی که ضخامت آنها بین3 الی20 مترباشد مطلوبتراند .
انتخاب ضخامت در روش  انباره ای خود به شرایط زیر بستگی دارد  :
الف ) پایداری کانسار  ب ) پایداری کمر بالا بدون نگهداری  
 3)      یکنواختی  :
 کانسار باید نسبتا یکنواخت بوده و تغییرات شیب و ضخامت آن کم باشد . چرا که در غیر این صورت جریان مواد به سمت پایین در نقاطی که ضخامت کم می باشد کند شده و مانعی در جهت تخلیه مواد خواهد بود  . 
 4)      پایداری ماده معدنی  :
 در روش استخراج انباره ای کانسنگ باید کاملا" پایدار و مقاوم باشد .
استحکام ماده معدنی در این روش بیشتر از سایر روشها اهمیت دارد چراکه در این روش کارهای استخراجی بالای سر کارگر قرار دارد وبه  منظور ایمنی بیشتر در این روش استحکام بیشتر ماده معدنی نسبت به سنگ دیوار بسیار حائز اهمیت می باشد .
ارتعاش حاصل از ماشین آلات چالزنی نیز میتواند هرگونه مواد سست ر ا به پایین بیندازد و مشکل ایمنی برای کارگران ایجاد نماید بنابراین ماده ی معدنی باید کاملا" پایدار باشد و علاوه بر این پس از عملیات آتشباری و قبل از شروع عملیات چالزنی کار لق گیری کاملا انجام شود.
 5)      پایداری دیواره ها :
در این روش سنگ دیوار نیز باید محکم باشد، البته استحکام دیواره می تواند کمی پایین تر از استحکام ماده معدنی نیز باشد .
گاهی اوقات برای استحکام بیشتر دیواره ها در داخل کارگاه پیلار  باقی می گذارند تا کارگاه بسته نشود .
6)      خواص فیزیکی ماده معدنی :
ماده معدنی باید فاقد خواص فیزیکی  نامطلوب از قبیل  خود سوزی٬ چسبندگی  و آبداری  باشد .
 
آماده سازي :
ابتدا تونل  ( 1 ) را حفر مي كنيم و سپس با گذاشتن يك لنگه ، دويل ( 2 ) را حفر مي كنيم . اين دو دويل به تهويه ي هم كمك مي كنند  . سپس با ارتفاع  5 m  از سقف تونل  ( 1 ) يك   under cut
حفر مي كنيم .
 
نكته ها :
1- عرض  under cut   برابر ضخامت ماده ي معدني است ولي عرض تونل  transport   ارتباطي با ضخامت ماده ي معدني ندارد .
 
2- اين روش يك روش  selective mining    است و بيشترين طراحي در داخل معدن صورت مي گيرد .
ودر صورتيكه عيار و خصوصيات قسمتي از ماده ي معدني براي ما مناسب نباشد الزامي به استخراج ان نداريم و مي توانيم آن را به صورت لنگه باقي گذاريم .
 
3- اصطلاح پل زدگي :
اين عامل يك عامل محدود كننده در ارتفاع كارگاه استخراج مي باشد و با افزايش ارتفاع ، وزن مواد نابرجا زياد و باعث گير كردن و متراكم شدن مواد و در نتيجه از دست دادن آنها مي شويم .
 
معایب پل زدگي :
                     1- امكان از دست دادن مواد معدني 
                     2- امكان ريزش ناگهاني وجود دارد كه ممكن است آماده سازي هاي انجام شده مانند      
                         بونكرها حتي تونل  transport     تخريب شود .
نكته :
 
در شرايطي كه احتمال پل زدگي وجود داشته باشد ارتفاع كارگاه استخراج را كمتر  در نظر مي گيرند .
 
عوامل مؤثر در پل زدگي :
 
1- رطوبت                          2- نوع ماده ي معدني 
 
نكته :
هرچه دانه بندي غير يكنواخت تر باشد پل زدگي بيشتر مي شود .
راه هاي جلوگيري از پل زدگي :
 
1- سرعت بالاي تخليه                             2- تخليه ي تك به تك سيستم هاي تخليه 
3- شروع تخليه از سمت كمر پايين و ادامه ي آن به طرف كمر بالا 
در مرحله ي تخليه ي نهايي چنانچه پل زدگي ايجاد شده باشد ، تا حد ممكن با فشار آب از بالاي كارگاه و انجام آتشباري ثانويه آن را از بين مي برند .
 
نكته :
چنانچه تصميم بر پر شدن كارگاه باشد ، بهتر است كه پر شدن به طور همزمان انجام شود چون ديواره هاي كارگاه پس از تخليه روز به روز تغييرات شكل مي دهند و پر شدن آن هر چه ديرتر انجام شود تأثير كمتري خواهد داشت .
 
    مراحل استخراج:
چالزنی + خرج گزاری  +  آتشباری  +  تخلیه  +  تسطیح
 
      ابعاد کارگاه :
• عرض کارگاه : 1- 30 متر ( بهترین 3- 20 متر می باشد )
• طول کارگاه : 45 تا 90 متر ( کمتر از 45 متر هم ممکن است باشد )
• ارتفاع کارگاه : 60 تا 90 متر ( کمتر از 60 متر هم ممکن است باشد ولی قیمت تمام شده به ازای واحد تولید بالا خواهد رفت )
 
     عدم مکانیزاسیون روش:
• سطح ناصاف ماده ی معدنی خرد شده و عدم استحکام آن پس از عملیات آتشباری
• کوچک بودن فضا برای ماشین آلات بزرگ مکانیزه
• عدم تخلیه مواد به دلیل فشرده شدن در اثر رفت و آمد ماشین آلات
       شرایط نا مطلوب برای روش انباره ای:
• ماده معدنی سخت باشد ( آن قدر سخت باشدکه به راحتی کنده نشود )
• ضخامت کانسار کم باشد
• کانسار یکنواخت نباشد.
 
 
مقايسه ي روش استخراج انباره اي و روش استخراج از طبقات فرعي :
 
1-  در اين روش انباره اي احتمال گير كردن بونكرها خيلي كم است زيرا سنگ كنده شده در كف كارگاه مي ريزد و در صورت درشت بودن مي تواند آن را به راحتي خرد كرد در حالي كه در روش 
Sub level stoping     مواد كنده شده در داخل بونكر ها مي ريزند.
 
2- در روش انباره اي بازيابي لنگه ها را مي توان انجام داد ← در صورتي كه كمر بالا و كمر پايين مقاوم باشد و احتمال ريزش وجود نداشته باشد .
 
    * اگر قرار باشد به جاي روش استخراج انباره اي از روش ديگري استفاده نماييم مي توانيم از دو روش زير استفاده كنيم :
 
اگر كمر بالا مقاوم تر از ماده ي معدني باشد از روش  :  1- sub level stoping                            
اگر ماده ي معدني قابليت خود سوزي داشته باشد :  2- cut & fill                                           
 
 
تخلیه نهایی:
1-  در پايان استخراج در شرايطي كه احتمال ريزش وجود داشته باشد مجبوريم به طرق مختلف فضاي استخراج شده را پر كرد .
2- جهت تخليه ي مناسب و بروز گرفتگي از فشار آب  5-10 kg .cm    با نازل هايي به قطر        2-3 cm  استفاده مي شود .
3-  تخليه مواد ممكن است از تمتم  draw point   ها يا از تك تك آنها صورت مي گيرد .
در صورتي كه فشار آب جهت تخليه كم و دبي آن زياد باشد ايجاد گل و لاي خواهد كرد كه خود تخليه را مشكل تر مي كند هرچه سرعت تخليه بيشتر باشد احتمال پل زدگي كمتر خواهد بود .
4-  در صورتي كه احتمال پوسته ، پوسته شدگي وجود داشته باشد ،بهتر است تخليه ي همزمان صورت گيرد ، كه در اين صورت اختلاط ماده ي معدني و باطله وجود دارد اما اختلاط ماده ي معدني از حالتي كه  draw point   ها به صورت تك تك تخليه انجام مي شود ، كمتر خواهد بود .
5-  در صورتي تخليه به صورت تك تك انجام مي گيرد كه نرخ توليد زياد مد نظر نباشد و احتمال پل زدگي كمتر باشد ، از ويژگي هاي اين روش است . گل شدگي كمتر اتفاق مي افتد زيرا به هرحال آب از يك مكان خارج مي شود.
پر كردن نهايي  stop  ها براي كنترل زمين بسيار مهم است و به 3 روش :
هيدروليكي ، پنوماتيكي و دستي و يا به صورت همزمان و غير همزمان انجام مي شود .
6-  در اين روش  out put per man shift ( o.m.s )   ( مقدار استخراج به ازاي هر نفر در شيفت )
فوق العاده كم است چون درجه ي مكانيزاسيون آن از ساير روش ها كمتر است .
در شرايط بد تقريباً   10 ton  در هر شيفت و در شرايط مساعد ممكن است تا   20 ton  در هر شيفت استخراج شود .
در اين روش احتمال ترفيق شدگي زياد است و براي رفع اين مشكل قبل از آتشباري يك سري ورقه هاي فلزي ،پهن مي كنند و ايجاد يك فصل مشترك بين مواد معدني و مواد پر شده مي كنند .
 
 
مزايا
1) بيرون كشيدن مواد از كارگاه تحت نيروي ثقل.
2) كاربرد روش در معادل كوچك به دلیل سادگی روش.
3) ميزان توليد متوسط تا کم.
4) سرمايه‌گذاري پايين.
5) احتياج به نگهداري كم.
6) بازيابي نسبتاً خوب (75 تا 80 درصد) و اختلاط باطله کم (زیر 10 درصد)
 
 
 معايب 
1) راندمان توليد پايين تا متوسط (در آمريكا 5 تا 10 تن به ازاي هر نفر در شيفت)
2) هزينه استخراج متوسط تا نسبتاً بالا (به طور نسبي 50 درصد)
3) مكانيزاسيون مشكل.
4) ماده معدني در معرض اكسيدشدن قرار مي‌گيرد.
5) شرایط سخت کاری بخصوص در معادن کوچک و رگه های باریک
6) وجود ریسک از دست دادن ماده معدنی انبار شده
7) عدم امکان فروش  60 تا 70 درصد از ماده معدنی تا قبل از اتمام عملیات استخراج
 
 
 
 
 
 
 
Shrinkage Stoping
In shrinkage stoping ore is excavated in horizontal slices, starting from the bottom of the stope and advancing upward. Part of the broken ore is left in the mined-out stope, where it serves as a working platform for mining the ore above and to support the stope walls.Through blasting, rock increases its occupied volume by about 50%. Therefore, 40% of the blasted ore must be drawn off continuously during mining to maintain suitable headroom between the back and the top of the blasted ore. When the stope has advanced to the upper border of the planned stope, it is discontinued, and the remaining 60% of the ore can be recovered.Smaller ore bodies can be mined with a single stope, whereas larger ore bodies are divided into separate stopes with intermediate pillars to stabilize the hanging wall. The pillars can generally be recovered upon completion of regular mining. Shrinkage stoping can be used in ore bodies with
• Steep dips (the dip must exceed the angle of repose),
• Firm ore,
• Comparatively stable hanging wall and footwall,
• Regular ore boundaries,
• Ore that is not affected by storage in the stope (certain sulfide ores tend to oxidize and decompose when exposed to the atmosphere).
The development for shrinkage stoping consists of
• A haulage drift along the bottom of the stope,
• Crosscuts into the ore underneath the stope,
• Finger raises and cones from the crosscuts to the 
undercut,
• An undercut or complete bottom slice of the stope 
5 to 10 m above the haulage drift, and
• A raise from the haulage level passing through the 
undercut to the main level above to provide access and ventilation to the stope.
The development of the bottom section of the stope can be simplified in the same way as for sublevel stoping--the finger raises are deleted, and the cross-cuts are developed for drawpoint loading.
Drilling and blasting are carried out as overhead stoping. The rough pile of ore in the stope prevents the use of mechanized equipment. Standard practice is to use air-leg rock drills and stoper drillers.
The traditional ore handling system in shrinkage stoping entails direct dumping of ore into rail cars from chutes below the finger raises. Shovel loaders are more effective in conjunction with a drawpoint loading system.
Shrinkage stoping was a common and important method in the days when few machines were employed in underground mining. Its advantage is the fact that the ore could be dumped directly into cars through the chutes, eliminating hand-loading. This is of little importance today, and the drawbacks--that is, the method is labor intensive, working conditions are difficult and dangerous, productivity is limited, and the bulk of the ore remains stored in the stope for a long period of time--have resulted in the replacement of shrinkage stoping by other methods. Sublevel stoping, vertical retreat stoping, sublevel caving, and cut-and-fill mining are methods that usually can be applied under similar conditions.
Shrinkage stoping remains, however, as one of the methods that can be practiced with a minimum of investment in machinery and yet is still not entirely dependent on manual capacity.

 

 

 

03 دی 1392 In مقاله های معدن

 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.

 

 

پایان
13 آذر 1392 In مقاله های معدن

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.

 

10 آذر 1392 In مقاله های معدن

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

صفحه اصلی مقاله های بخش معدن موارد پالایش شده بر اساس تاریخ: آذر 1392