آشنایی اولیه با معادن روباز
I. بررسی اجمالی
۱. منابع معدنی
به مجموع مواد معدنی یا عناصر مفیدی اشاره دارد که از طریق کانی‌سازی زمین‌شناسی تشکیل می‌شوند، به طور طبیعی در پوسته یا روی سطح زمین، در زیر زمین دفن شده یا در سطح زمین، به شکل جامد، مایع یا گاز یافت می‌شوند و دارای ارزش توسعه و بهره‌برداری هستند. منابع معدنی، منابعی تجدیدناپذیر هستند و ذخایر آنها محدود است. 168 ماده معدنی شناخته شده در جهان وجود دارد که بیش از 80 مورد از آنها به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. بر اساس ویژگی‌ها و
از نظر کاربرد، آنها معمولاً به چهار دسته تقسیم می‌شوند: ۱۱ کانی انرژی‌زا؛ ۵۹ کانی فلزی؛ ۹۲ کانی غیرفلزی؛ ۶ کانی آب و گاز. کانی‌های فلزی اساساً به صورت جامد در طبیعت وجود دارند. از دیدگاه معدنکاری، ذخایر سنگ معدن فلزی صرف نظر از نوع فلز، استخراج می‌شوند. با طلا، نقره، مس، آهن، نیکل و غیره به طور یکسان رفتار می‌شود؛ تنها با توجه به وضعیت وقوع توده سنگ معدن، فرآیندهای مختلف استخراج انتخاب خواهند شد.
۲. معدن
در جامعه مدرن، صنعت معدن پیشرفت زیادی داشته و پالایش و تقسیم‌بندی‌های بیشتری یافته است. به طور کلی به اکتشاف، استخراج، غنی‌سازی، پالایش و سایر مشاغل مرتبط با مواد معدنی اشاره دارد. ساخت یک معدن مدرن شامل کار سخت متخصصان در زمینه زمین‌شناسی معدن، نقشه‌برداری، مهندسی عمران، استخراج معدن، فرآوری مواد معدنی، ایمنی، حفاظت از محیط زیست، الکترومکانیکی، تهویه مطبوع، تامین آب و زهکشی، اتوماسیون، شیمی و غیره است.
۳. ویژگی‌های صنعت معدن و فرآوری
اول، هدف کار، توده سنگ معدن زمین‌شناسی است که توسط بررسی زمین‌شناسی کشف شده و به طور طبیعی وجود دارد و هدف استخراج و فرآوری را نمی‌توان آزادانه انتخاب کرد.
دوم، شیء معدن، ابزار معدن و پرسنل تولید دائماً با معدن جابجا می‌شوند، هیچ مکان ثابتی وجود ندارد و شرایط صنعتی در هر زمان تغییر می‌کند، که با صنعت فرآوری عمومی متفاوت است.
سوم، شرایط زمین‌شناسی معدن و مواد خام معدنی بسیار پیچیده هستند و استانداردسازی پروژه‌های معدن را دشوار می‌کنند.
در عین حال: ⒈ شرایط پیدایش کانسار ناپایدار است؛ ⒉ عیار، ترکیب و جنس کانسار بسیار متفاوت است؛ ⒊ ساختار زمین‌شناسی پیچیده است؛ ⒋ خواص فیزیکی و مکانیکی کانسار و سنگ اطراف آن بسیار متفاوت است؛ ⒌ میزان آب کانسار پیچیده است. بنابراین، هیچ گونه استخراج و فرآوری یک معدن را نمی‌توان به طور کامل تکرار کرد.
۲. تعریف معدن روباز
۱. مفاهیم اولیه تعریف معدن روباز
پیش‌نیاز لازم برای تعریف معدن روباز، وجود ذخایر مناسب سنگ معدن است. اینکه آیا ذخایر سنگ معدن برای معدن روباز مناسب است یا خیر، بهتر است در مراحل اولیه اکتشاف زمین‌شناسی ارزیابی شود و سپس پس از اکتشاف بیشتر، یک گزارش زمین‌شناسی (شامل داده‌های زمین‌شناسی هیدرولیکی و زیست‌محیطی) که الزامات طراحی معدن روباز را برآورده می‌کند، ارائه شود. پس از تأیید، بخش طراحی می‌تواند طراحی را انجام دهد. با توجه به شرایط وقوع توده سنگ معدن در معرض سطح و دفن کم‌عمق، تمام کارهای استخراج سنگ از کل طبق یک فرآیند خاص، در مجموع مهندسی معدن روباز نامیده می‌شود.
ماهیت استخراج روباز، برداشتن خاک سطحی و سنگ‌های اطراف که قسمت بالایی توده معدنی را در یک فضای باز در محدوده‌ای مشخص پوشانده‌اند و استخراج سنگ معدن است. بنابراین، برای استخراج سنگ معدن، سنگ‌های باطله نیز باید استخراج شوند.
توده سنگ معدن طبقه بندی شده به عنوانتعریف معدن روبازنامیده می‌شوداستخراج روبازمکانی که مهندسی معدن روباز با تجهیزات معدنکاری در آن انجام می‌شود، معدن ... نامیده می‌شود.استخراج روباز.استخراج روبازتعریف: مجموع گودال‌های معدنی، پله‌ها و ترانشه‌های روباز که در طول استخراج روباز تشکیل می‌شوند.
۲. مراحل کلی برایاستخراج روبازساخت و تولید:
(1) آماده‌سازی زمین. خطوط ترافیکی و خطوط انتقال را به منطقه معدن بیاورید و موانع طبیعی و مصنوعی در منطقه معدن، مانند درختان، باتلاق‌ها، روستاها، کارخانه‌ها، جاده‌ها، کانال‌ها، گورستان‌ها و غیره را حذف یا جابجا کنید.
(2) جداسازی و زهکشی آب منطقه معدن. قطع رودخانه‌ای که از منطقه معدن عبور می‌کند یا منحرف کردن آن، تخلیه آب و پایین آوردن سطح آب از سطح مورد نیاز.
(3) مهندسی زیرساخت معدن. شامل حفر خندق، ساخت جاده از سطح زمین تا سطح معدن؛ ایجاد خطوط کاری، انجام عملیات لایه برداری زیرساخت برای آشکارسازی توده سنگ معدن استخراج شده؛ ایجاد خطوط حمل و نقل، محل‌های دفن زباله، پل‌ها و غیره؛ ساخت تأسیسات صنعتی زمینی و ساختمان‌های عمرانی لازم.
(4) تولید روزانه. مهندسی زیرساخت معدن می‌تواند پس از افتتاح خطوط کاری لازم برای استخراج و باطله‌برداری و رسیدن به ظرفیت استخراج مشخص، به بخش تولید واگذار شود. به‌طورکلی، رسیدن به ظرفیت تولید طراحی‌شده مدتی طول می‌کشد. مناطق استخراج‌شده نیاز به احیا دارند.
ساخت و تولیدتعریف معدن روبازپروژه‌های مهندسی بسیار پیچیده‌ای هستند. خرید زمین، خرید، نصب و راه‌اندازی تجهیزات، آموزش پرسنل، ایجاد آژانس‌های مدیریت سازمانی و احیای زمین و غیره، طیف وسیعی از جنبه‌ها را در بر می‌گیرد و ارتباط نزدیکی با یکدیگر دارند.
۳.استخراج روبازتوسعه
فقط توسعه جاده‌ها معرفی شده است و توسعه شفت‌های افقی و بالابرهای رمپ معرفی نشده است.
(1) عملیات لایه برداری از دامنه تپهاستخراج روبازاز بالاترین سطح منطقه معدنی شروع می‌شود و لایه به لایه به سمت پایین ادامه می‌یابد؛ در حالی که خط گودال توسعه از پایین‌ترین تا بالاترین مراحل معدنکاری به طور همزمان ساخته می‌شود. با کاهش سطح معدن، خط گودال توسعه بالایی به تدریج متروکه یا ناپدید می‌شود و فاصله حمل و نقل سنگ معدن و سنگ به همین ترتیب کوتاه می‌شود.
(2) خط گودال توسعه جاده در محل فرورفتگیاستخراج روبازبه تدریج با پیشروی مراحل استخراج به سمت پایین تشکیل می‌شود. تغییرات خط پیت شامل توسعه خط پیت ثابت و توسعه خط پیت متحرک است. توسعه خط پیت ثابت: خط پیت توسعه بر روی دیواره جانبی نهایی در مرز معدن قرار می‌گیرد و موقعیت آن در کل فرآیند استخراج منطقه معدن تغییر نمی‌کند. می‌توان آن را به صورت مستقیم، برگشتی و مارپیچی تنظیم کرد. توسعه خط پیت مارپیچ: خط پیت توسعه به صورت مارپیچی در امتداد چهار طرف منطقه معدن قرار می‌گیرد.
فرآیند توسعه پروژه توسعه خط پیت ثابت: شامل فرآیند استخراج پله‌ها، پیشروی دیواره کاری و توسعه و تعمیق سطح جدید. در ضلع پایانیاستخراج روبازبا توجه به موقعیت، جهت و شیب ترانشه ورودی و خروجی تعیین‌شده، ترانشه ورودی و خروجی شیب‌دار از سطح (صفحه تخت بالایی پله) به صفحه تخت پایینی پله حفر می‌شود. پس از رسیدن به ارتفاع صفحه تخت پایینی، یک ترانشه مقطع افقی جدید از انتهای ترانشه ورودی و خروجی حفر می‌شود تا خط کاری اولیه پله استخراج ایجاد شود.
فرآیند توسعه پروژه توسعه خط پیت متحرک: ترانشه ورودی و خروجی و ترانشه مقطع به صورت افقی از صفحه بالایی یا صفحه پایینی در نزدیکی ناحیه تماس بین توده معدنی و سنگ اطراف در میدان معدن حفر می‌شوند. هنگامی که ترانشه مقطع تا طول مشخصی حفر می‌شود، ترانشه مقطع حفر می‌شود در حالی که کناره‌های ترانشه مقطع گسترش می‌یابند تا خط کاری باطله‌برداری تشکیل شود. در طول فرآیند استخراج، ترانشه ورودی و خروجی با پیشروی دیواره کاری از یک طرف حرکت می‌کند تا خط کاری به مرز نهایی استخراج برسد و سپس در سمت نهایی ثابت می‌شود.
۴. فناوری استخراج روباز
فرآیند اصلی تولیدتعریف معدن روباز شامل سه پروژه مهم است: حفر ترانشه، لایه برداری و استخراج؛ حلقه‌های تولید شامل استخراج-حمل و نقل-تخلیه (تخلیه خاک، تخلیه سنگ معدن) است. استخراج حلقه‌ای است که مستقیماً با لایه سنگ در تعامل است، از جمله حفاری، انفجار، استخراج و بارگیری، جابجایی خط حمل و نقل و سایر فرآیندها، و مهمترین در ...استخراج روبازتولید؛ حمل و نقل حلقه اتصال بین معدن و تخلیه است و حلقه‌ای است که بیشترین تجهیزات را اشغال می‌کند، بیشترین انرژی و نیروی انسانی را مصرف می‌کند.استخراج روبازتولید؛ تخلیه یک الزام ضروری برای تخلیه اقتصادی و معقول مواد تولید شده دراستخراج روباز.
در اطراف این سه حلقه اصلی تولید، مجموعه‌ای از حلقه‌های تولید کمکی نیز وجود دارد، مانند تعمیر و نگهداری تجهیزات، منبع تغذیه، زهکشی و غیره.
سیستم‌های فرآیند استخراج روباز را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد: فرآیند متناوب، فرآیند پیوسته و فرآیند نیمه پیوسته.
(1) فرآیند متناوب به فرآیندی اطلاق می‌شود که در آن استخراج و حمل سنگ معدن و سنگ به طور متناوب در سه حلقه اصلی تولید انجام می‌شود. به عنوان مثال: یک بیل مکانیکی یک کامیون را به صورت پیمانه‌ای در هر زمان بارگیری می‌کند و یک قطار یا ماشین سنگ را به صورت یک کامیون در هر زمان حمل می‌کند. برای هر پیمانه‌ای که بارگیری یا کامیونی حمل می‌شود، تجهیزات یک چرخه یا دوره را به ترتیب تکمیل می‌کنند. این فرآیند، فرآیند چرخه‌ای یا فرآیند دوره‌ای نیز نامیده می‌شود.
(2) فرآیند پیوسته به فرآیندی اطلاق می‌شود که در آن استخراج و حمل سنگ معدن و سنگ به طور مداوم انجام می‌شود. این مورد در مورد جریان سنگ معدن و سنگ در یک بیل مکانیکی چند سطلی و یک نوار نقاله تسمه‌ای صدق می‌کند. این جریان سنگ معدن و سنگ تا زمانی که تجهیزات به طور عادی کار می‌کنند، بدون وقفه ادامه خواهد یافت. بنابراین، این فرآیند، فرآیند جریان نیز نامیده می‌شود.
(3) فرآیند نیمه پیوسته فرآیندی است که در آن برخی از حلقه‌های تولید به طور مداوم کار می‌کنند. به عنوان مثال، یک سیستم فرآیندی که در آن یک بیل مکانیکی سنگ معدن و سنگ را در یک سنگ شکن بارگیری می‌کند و سپس پس از خرد کردن آن را توسط یک نوار نقاله تسمه‌ای حمل می‌کند، یک سیستم فرآیند نیمه پیوسته معمولی است.
۵. اصطلاحات حرفه‌ای
الف) هنگام استخراج روی پله، سنگ معدن و صخره به لایه‌های افقی با ضخامت مشخص از بالا به پایین تقسیم می‌شوند و با روش‌های مستقل استخراج می‌شوند.
تجهیزات معدن و حمل و نقل. هر لایه یک رابطه پیشروی خاص را حفظ می‌کند، بنابراین یک شکل پله‌ای را تشکیل می‌دهد.
پله از عناصر زیر تشکیل شده است: صفحه بالایی، صفحه پایینی، شیب، خط بالایی، خط پایینی، ارتفاع و زاویه شیب. زاویه شیب پله: زاویه بین شیب پله و صفحه افقی.
مراحل به موارد زیر تقسیم می شوند:
مراحل کار - کار با صفحات تخت برای چیدمان تجهیزات معدن و حمل و نقل.
پله‌های غیر فعال - سکوهای امنیتی: برای جلوگیری از ریزش سنگ‌ها و کاهش زاویه شیب استفاده می‌شوند.
سکوهای پاکسازی: سنگ‌های در حال ریزش را متوقف کرده و آنها را با تجهیزات نظافتی تمیز کنید.
سکوهای حمل و نقل: به عنوان کانال ارتباطی بین مراحل کار و حمل و نقل ترانشه دسترسی عمل می‌کنند.
ب) خط کاری - یک مقطع سنگ معدن که به خوبی آماده شده باشد.
ج. منطقه حفاری: در طول استخراج، پله‌ها به چندین نوار تقسیم می‌شوند که یکی‌یکی استخراج می‌شوند. هر نوار از هر معدن، منطقه حفاری نامیده می‌شود. عرض ... به روش و پارامترهای انفجار بستگی دارد؛ بیل برقی ... به شعاع حفاری و تخلیه بیل برقی بستگی دارد.
د. هر نوار از منطقه معدن همچنین می‌تواند به چند بخش تقسیم شود و در طول معدن به تجهیزات معدنکاری و حمل و نقل مستقل مجهز شود. طول ... طول خط کار معدن که توسط بیل برقی اشغال می‌شود.
و. تونل‌های روباز: تقسیم‌بندی بر اساس هدف:
(1) ترانشه دسترسی ... ترانشه شیب‌داری که برای ایجاد مسیرهای حمل و نقل بین زمین و سطح کار و بین هر سطح کار حفر می‌شود. بر اساس شکل مقطع عرضی: مقطع عرضی کامل، گودال یک طرفه.
(2) خندق روباز... خندق افقی حفر شده برای باز کردن خط کاری معدن و ایجاد اولین خط کاری (مرحله اولیه).
ز. مساحتاستخراج روبازجایی که استخراج روباز انجام شده یا در حال انجام است و توسط پله‌ها و تونل‌های روباز تشکیل شده است.
معدن روباز دامنه تپه: بالای دایره بسته. معدن روباز گود: زیر دایره بسته.
عناصر تشکیل دهنده:
(1) دیوار جانبی: سطح کلی اطرافاستخراج روباز، به: دیوار بالایی، دیوار پایینی و دیوار انتهایی تقسیم می‌شود.
(2) دیوار کاری: دیوار جانبی متشکل از پله‌هایی که در حال استخراج هستند و استخراج خواهند شد.
(3) شیب دیوار کاری و زاویه شیب دیوار کاری.
(4) زاویه شیب جانبی نهایی: زاویه بین شیب نهایی دیوار و صفحه افقی
(5) شیب نهایی دیوار: صفحه شیب‌دار فرضی که توسط خط بالایی پله بالایی دیوار غیرفعال و خط پایینی پله پایینی ایجاد می‌شود.
(6) مرز نهاییتعریف معدن روباز: موقعیتی که توسط خطوط مرزی نهایی بالا و پایین تعریف می‌شود.
۶. شاخص‌های اصلی فنی و اقتصادی: نسبت سلب
نسبت سلب کردناستخراج روبازیک شاخص فنی و اقتصادی مهم است که به میزان سنگ معدن استخراج شده، میزان برداشت سنگ و خاک، مقیاس تولید، عمر مفید، هزینه تولید و غیره معدن مربوط می‌شود.
نسبت باطله‌برداری: مقدار سنگی که برای باطله‌برداری به ازای هر واحد سنگ معدن استخراج شده مورد نیاز است.
نسبت باطله‌برداری متغیر است. مرز معدنکاری روباز که در طراحی تعریف شده است، تنها یک مرز معقول تحت شرایط خاص در یک دوره زمانی خاص است. واحد اندازه‌گیری بر حسب متر مکعب بر متر مکعب یا متر مکعب بر تن یا تن بر تن بیان می‌شود.
نسبت میانگین باطله‌برداری: نسبت کل مقدار سنگ در مرز به کل مقدار سنگ معدن.
نسبت لایه بندی شده: نسبت مقدار سنگ در یک لایه افقی خاص در مرز به مقدار سنگ معدن.
نسبت باطله‌برداری تولید: نسبت مقدار سنگ باطله‌برداری شده در یک دوره معین به مقدار سنگ معدن استخراج شده.
نسبت عریان‌سازی مرز: نسبت افزایش سنگ ناشی از افزایش عمق واحد مرز به افزایش کانسنگ.
نسبت باطله‌برداری ذخیره: نسبت باطله‌برداری بر اساس مقادیر سنگ معدن و سنگ ارائه شده در گزارش اکتشاف زمین‌شناسی محاسبه می‌شود.
نسبت باطله‌برداری سنگ معدن خام: نسبت باطله‌برداری بر اساس مقدار سنگ معدن و سنگ حاصل از اتلاف و تهی‌سازی سنگ معدن در طول استخراج محاسبه می‌شود.
نسبت باطله‌برداری از نظر اقتصادی معقول: به حداکثر مقدار باطله‌برداری سنگ که از نظر اقتصادی برای هر واحد حجم سنگ معدن در معدنکاری روباز مجاز است، اشاره دارد. هزینه استخراج لایه سنگ معدن مجاور مرز معدنکاری روباز بیشتر از هزینه استخراج زیرزمینی نیست.
