مراحل اصلی در استخراج کانسار: توسعه، آماده‌سازی، برش و استخراج کانسار به چه معناست
استخراج کانسار یک فعالیت مهندسی پیچیده و فناوری‌بر است که شامل مراحل متعدد و برنامه‌ریزی دقیق می‌شود. هدف آن تبدیل کارآمد و ایمن منابع معدنی زیرزمینی به محصولات معدنی قابل استفاده است. این مقاله تجزیه و تحلیل دقیقی از مراحل اصلی استخراج کانسار - توسعه، آماده‌سازی، برش و استخراج کانسار - ارائه می‌دهد و روابط بین آنها را توضیح می‌دهد.
توسعه اوربدی
ابتدا، بیایید توسعه کانسار را توضیح دهیم. توسعه کانسار شامل حفر مجموعه‌ای از تونل‌ها از سطح زمین برای اتصال به کانسار و پیوند آن با سطح زمین، ایجاد سیستم‌هایی برای دسترسی پرسنل، تهویه، حمل و نقل، زهکشی، تأمین برق، تأمین هوا و تأمین آب است. این کار دو عملکرد کلیدی دارد: اول، ایجاد مجموعه‌ای از کارهای مهندسی که به کانسار می‌رسند و ارتباط بین کانسار و سطح زمین را ایجاد می‌کنند؛ دوم، تشکیل سیستم‌های اساسی معدنکاری زیرزمینی، از جمله مسیرهایی برای پرسنل، حمل و نقل، زهکشی، برق، هوا و تأمین آب.
از نظر اهداف توسعه، می‌توانیم آن را به سه بخش تقسیم کنیم. اول، ما باید سنگ معدن استخراج شده و سنگ‌های باطله را از زیر زمین به سطح زمین منتقل کنیم - این اساسی‌ترین نیاز است، با هدف آوردن سنگ معدن زیرزمینی به سطح زمین. دوم، ما باید فاضلاب و هوای آلوده را به سطح زمین تخلیه کنیم تا محیط کاری مناسبی برای عملیات زیرزمینی فراهم شود.
بخش سوم شامل تونل‌های توسعه است. این تونل‌ها برای دستیابی به اهداف توسعه‌ای فوق، یعنی ایجاد ارتباط با توده معدنی و ایجاد سیستم‌هایی برای حرکت پرسنل، تهویه، حمل و نقل، زهکشی، برق، هوا و تأمین آب، حفر می‌شوند. این سری از تونل‌های هدایت‌کننده به عنوان راهنماهای توسعه شناخته می‌شوند. بنابراین، تونل‌های توسعه‌ای در درجه اول شامل چه مواردی هستند؟ به عنوان مثال، آنها شامل شفت‌ها، آدیت‌ها، محوطه‌های کف شفت، شوت‌های اصلی سنگ معدن و شفت‌های پر کننده و همچنین تونل‌های حمل و نقل همسطح می‌شوند. همه اینها در مجموع به عنوان راهنماهای توسعه شناخته می‌شوند.
خلاصه:
اولین گام در استخراج کانسار، توسعه کانسار است که شبکه‌ای از تونل‌ها را از سطح زمین تا کانسار ایجاد می‌کند و ورود و خروج پرسنل، تجهیزات و مواد و همچنین حمل و نقل سنگ معدن و ضایعات را تضمین می‌کند. مهندسی توسعه نه تنها شامل حفاری تونل، بلکه ساخت سیستم‌های تهویه، زهکشی، برق، هوا و آب را نیز شامل می‌شود که پایه و اساس عملیات بعدی استخراج را بنا می‌نهد. تونل‌های توسعه در انواع مختلفی مانند شفت‌ها، آدیت‌ها، محوطه‌های کف شفت، شوت‌های اصلی سنگ معدن، بالابرهای اصلی و تونل‌های حمل و نقل همسطح وجود دارند که در مجموع سیستم راهنمای توسعه را تشکیل می‌دهند. از طریق این تونل‌ها، سنگ معدن می‌تواند به سطح زمین منتقل شود و در عین حال شرایط کاری مناسب زیرزمینی مانند تأمین هوای تازه و تخلیه مؤثر فاضلاب تضمین شود.
دوم. آماده‌سازی کانسار
تعریف آماده‌سازی چیست؟ پس از توسعه‌ی توده‌ی معدنی، باید مناطق کلیدی را مشخص کنیم. این بخش، آماده‌سازی توده‌ی معدنی نامیده می‌شود. این کار دو هدف دارد: اول، تقسیم سطح به بلوک‌هایی به عنوان واحدهای توقف مستقل؛ دوم، تقسیم بیشتر سطح به بلوک‌ها، در نظر گرفتن این بلوک‌ها به عنوان واحدهای توقف مستقل و ایجاد شرایطی در داخل توده‌ی معدنی برای دسترسی پرسنل، حفاری سنگ، استخراج سنگ، تهویه و موارد دیگر. می‌توانیم تصور کنیم که توسعه‌ای که قبلاً ذکر شد، شرایط اولیه برای استخراج توده‌ی معدنی را ایجاد می‌کند. آماده‌سازی، با تکیه بر توسعه، آن را بیشتر به واحدهای توقف مستقل تقسیم می‌کند و شرایطی را برای دسترسی پرسنل و تهویه در این واحدها فراهم می‌کند. وظایف آماده‌سازی نیز به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: اول، تقسیم سطح به بلوک‌هایی به عنوان واحدهای توقف مستقل؛ دوم، ایجاد شرایطی برای توقف، از جمله مسیرهایی برای پرسنل، تهویه، حفاری سنگ و اتصالات است.
در مقایسه با تونل‌های توسعه، تونل‌های آماده‌سازی چیستند؟ تونل‌های آماده‌سازی وسیله‌ای برای تکمیل وظایف آماده‌سازی با حفر مجموعه‌ای از تونل‌ها هستند. این تونل‌ها به عنوان تونل‌های آماده‌سازی شناخته می‌شوند. در نمودار سمت راست، ویژگی‌های اصلی تونل‌های آماده‌سازی شامل پرسنل و بالابرهای تهویه و همچنین تونل‌های اتصال است - اینها ویژگی‌های تونل‌های آماده‌سازی هستند. هنگام ارزیابی شاخص‌های اقتصادی معدن، دو معیار مربوط به آماده‌سازی در نظر گرفته می‌شوند: نسبت آماده‌سازی و نسبت کار آماده‌سازی.
نسبت آماده‌سازی به متراژ تونل‌های آماده‌سازی و برش مورد نیاز به ازای هر هزار تن سنگ معدن استخراج شده از بلوک اشاره دارد. از سوی دیگر، نسبت کار آماده‌سازی، نسبت مقدار سنگ معدن استخراج شده از تونل‌های آماده‌سازی و برش در بلوک به کل سنگ معدن استخراج شده از بلوک است. برخلاف نسبت آماده‌سازی که فقط طول تونل‌های آماده‌سازی و برش ساخته شده را بر کل سنگ معدن خروجی تقسیم می‌کند تا این نسبت به دست آید، نسبت کار آماده‌سازی این نسبت را با محاسبه نسبت سنگ معدن استخراج شده از حفاری تونل آماده‌سازی و برش به کل سنگ معدن خروجی بلوک، اصلاح می‌کند.
نسبت آماده‌سازی تنها طول تونل‌های آماده‌سازی و برش در بلوک را نشان می‌دهد، بدون در نظر گرفتن تأثیر اندازه یا حجم مقطع تونل. با این حال، نسبت کار آماده‌سازی تنها نسبت تونل‌های آماده‌سازی درون رگه‌ای و برش درون توده معدنی را نشان می‌دهد، بدون در نظر گرفتن حجم کار تونل‌های آماده‌سازی و برش برون رگه‌ای. این تفاوت بین آنهاست.
خلاصه:
پس از تکمیل توسعه توده معدنی، فرآیند به آماده‌سازی توده معدنی منتقل می‌شود. هدف از این مرحله، تقسیم بیشتر منطقه معدنی به واحدهای کوچک قابل مدیریت و استخراج - یعنی بلوک‌ها - از طریق برنامه‌ریزی دقیق روی توده معدنی توسعه‌یافته است. کار آماده‌سازی نه تنها شامل حفاری تونل، بلکه ایجاد شرایط لازم در داخل بلوک‌ها برای دسترسی پرسنل، حفاری سنگ، ترسیم سنگ معدن و تهویه نیز می‌شود. تونل‌های آماده‌سازی، که به عنوان تونل‌های مالی نیز شناخته می‌شوند، باید چیدمان پرسنل و افزایش تهویه و همچنین تونل‌های متصل را در نظر بگیرند تا یک محیط کاری مطلوب برای عملیات معدنی بعدی ایجاد کنند. نسبت آماده‌سازی و نسبت کار آماده‌سازی دو شاخص کلیدی برای ارزیابی کارایی آماده‌سازی هستند که به ترتیب جنبه‌های اقتصادی ساخت تونل و نسبت سنگ معدن تولید شده در داخل تونل‌ها را اندازه‌گیری می‌کنند و پایه‌های کمی برای بهینه‌سازی استراتژی‌های آماده‌سازی فراهم می‌کنند.
سوم. برش
بخش سوم در مورد کار برش است. خب، تعریف برش چیست؟ کار برش بر اساس آماده‌سازی انجام می‌شود و روی زمین از قبل آماده‌شده، سطوح آزاد و فضاهای خالی برای استخراج سنگ معدن در مقیاس بزرگ ایجاد می‌کند. از این تعریف، می‌توانیم بفهمیم که هدف آن ایجاد سطوح آزاد و فضاهای آزاد برای استخراج است. هدف آن تولید این سطوح و فضاهای آزاد است.
کار برش عمدتاً شامل دو جنبه است: نحوه تشکیل سطوح آزاد و فضاهای آزاد. اول، با حفر تونل‌های برش، می‌توان سطوح آزاد و فضاهای آزاد را تشکیل داد. علاوه بر این، بر اساس تونل‌های برش، کارهای بیشتری برای گسترش سطوح آزاد انجام می‌شود و فضای آزاد بیشتری برای توقف حفاری فراهم می‌شود. تونل‌های برش در درجه اول از دو بخش تشکیل شده‌اند: تونل‌های زیربرشی (دررفت‌های زیربرشی و برش‌های عرضی) و برآمدگی‌های برش. برای گسترش بیشتر سطوح آزاد، عملیات زیربرشی، قیفی کردن و شکاف‌دار کردن نیز مورد نیاز است. این شامل کل محتوای کار برش می‌شود. توسعه، آماده‌سازی و برش، همگی آماده‌سازی برای توقف حفاری هستند.
خلاصه:
برش مرحله‌ای است که پس از آماده‌سازی انجام می‌شود و هدف آن ایجاد سطوح و فضاهای آزاد لازم برای عملیات استخراج در مقیاس بزرگ است. این مرحله شامل حفر تونل‌های خاص، مانند تونل‌های زیر برش و برآمدگی‌های برش، برای فراهم کردن فضا برای انفجار و شل کردن سنگ معدن است. طراحی تونل‌های برش باید خواص فیزیکی سنگ معدن، ساختار توده سنگ معدن و تکنیک‌های استخراج را در نظر بگیرد تا اجرای کارآمد عملیات استخراج تضمین شود. علاوه بر این، عملیاتی مانند زیر برش، قیفی کردن و شکافت برای گسترش بیشتر فضاهای آزاد و تسهیل فعالیت‌های استخراج انجام می‌شود.
چهارم. توقف
استاپینگ به فرآیند انجام کار معدنکاری در مقیاس بزرگ پس از اتمام برش اشاره دارد. به طور معمول، کار معدنکاری در مقیاس بزرگ استاپینگ نامیده می‌شود که به سه مرحله اصلی تقسیم می‌شود: شکستن سنگ معدن، جابجایی سنگ معدن و مدیریت فشار زمین. ابتدا، بیایید تعریف استاپینگ سنگ معدن را توضیح دهیم: استفاده از فضای برش به عنوان یک جبهه آزاد و استفاده از روش‌های حفاری و انفجار سنگ. استاپینگ سنگ معدن معمولاً بر اساس شرایط تشکیل توده سنگ معدن، روش استخراج مورد استفاده و تجهیزات حفاری سنگ به چهار دسته تقسیم می‌شود: شکستن سوراخ کم‌عمق، شکستن سوراخ با عمق متوسط، شکستن سوراخ عمیق و انفجار محفظه‌ای.
جابجایی سنگ معدن به کار جابجایی سنگ معدن منفجر شده در داخل بلوک برای انتقال به تونل‌ها و بارگیری آن در واگن‌های معدن اشاره دارد. جابجایی محدود به داخل معدن است، به این معنی که سنگ معدن را به تونل‌های حمل و نقل منتقل می‌کند، در حالی که حمل و نقل به فرآیند بالا بردن سنگ معدن از تونل‌های حمل و نقل به سطح زمین اشاره دارد.
دو روش اصلی برای جابجایی سنگ معدن وجود دارد: جابجایی ثقلی و جابجایی مکانیکی. جابجایی ثقلی در درجه اول از کشش سنگ معدن قیفی معمولی برای جابجایی ثقلی استفاده می‌کند. جابجایی مکانیکی از تجهیزاتی مانند چنگک برقی، لودر، اسکریپر، کامیون و نوار نقاله برای جابجایی کمکی استفاده می‌کند.
هنگام انتخاب روش‌های حمل و نقل سنگ معدن، ملاحظاتی شامل روش استخراج و شرایط توده سنگ معدن در نظر گرفته می‌شود. به عنوان مثال، توده‌های سنگ معدن با شیب تند برای جابجایی با نیروی جاذبه مناسب‌تر هستند، در حالی که توده‌های سنگ معدن با شیب ملایم یا تقریباً افقی برای جابجایی مکانیکی مناسب‌ترند.
جنبه سوم، مدیریت فشار زمین است. فشار زمین به پدیده‌ای اشاره دارد که در آن، پس از استخراج سنگ معدن، گود (منطقه استخراج شده) در زیر زمین تشکیل می‌شود و با گذشت زمان، ستون‌ها و سنگ‌های اطراف در دیواره آویزان و دیواره پایینی تغییر شکل می‌دهند، می‌شکنند یا فرو می‌ریزند. مدیریت فشار زمین شامل کارهای لازم برای جلوگیری یا کنترل تغییر شکل، شکست و فروپاشی سنگ‌های اطراف است. این شامل حذف اثرات نامطلوب فشار زمین و تضمین ایمنی تولید است که در مجموع به عنوان کار مدیریت فشار زمین شناخته می‌شود.
بر اساس روش‌های فعلی مدیریت فشار زمین، می‌توان آن را به سه بخش تقسیم کرد: اول، استفاده از ستون‌های نگهدارنده برای پشتیبانی از گف برای مدیریت؛ دوم، مدیریت از طریق تخریب سنگ اطراف؛ و در نهایت، پر کردن گف با مواد پرکننده برای مدیریت.
خلاصه:
مرحله‌ی توقف، مرحله‌ی اصلی استخراج کانسار است که شامل سه مرحله‌ی اصلی می‌شود: شکستن کانسار، جابجایی کانسار و مدیریت فشار زمین. شکستن کانسار از طریق حفاری و انفجار سنگ در فضای برش انجام می‌شود و عمق حفاری و روش‌های مناسب بر اساس شرایط کانسار انتخاب می‌شوند. جابجایی کانسار شامل جابجایی کانسار انفجاری به تونل‌های حمل و نقل و بارگیری آن برای حمل و نقل، تمایز بین روش‌های ثقلی و مکانیکی، با انتخاب‌هایی بر اساس عواملی مانند شیب کانسار است. مدیریت فشار زمین کلید تضمین ایمنی معدنکاری است و مستلزم اقداماتی برای جلوگیری و کنترل تغییر شکل، شکست و ریزش در گودال است و در نتیجه عملیات استخراج مداوم و پایدار را حفظ می‌کند.
V. روابط بین مراحل
چهار مرحله در استخراج کانسار از نظر زمانی و مکانی ارتباط نزدیکی با هم دارند و به ترتیب برای تشکیل یک زنجیره عملیاتی متقابلاً پشتیبان و پیش‌رونده، آشکار می‌شوند. توسعه، زیرساخت‌های لازم برای آماده‌سازی را فراهم می‌کند، آماده‌سازی، منطقه معدن را اصلاح می‌کند، برش شرایطی را برای استخراج ایجاد می‌کند و در نهایت، استخراج به استخراج کانسار منجر می‌شود. اجرای هر مرحله باید نیازهای عملیات بعدی را در نظر بگیرد و اصل استخراج معدن یعنی استخراج و توسعه متوازن را در بر بگیرد، به طوری که توسعه پیشرو باشد.
ششم. نتیجه‌گیری
به طور خلاصه، استخراج کانسار یک فرآیند مهندسی سیستماتیک است که از چندین مرحله پیوسته و وابسته به هم تشکیل شده است، که اجرای موفقیت‌آمیز هر مرحله به آمادگی قبلی و برنامه‌ریزی دقیق بستگی دارد. با پیشرفت‌های تکنولوژیکی و نیازهای توسعه پایدار، معدنکاری مدرن به طور فزاینده‌ای بر تعادل بین حفاظت از محیط زیست، ایمنی و بهره‌وری اقتصادی تأکید می‌کند. این صنعت به طور مداوم فناوری‌های جدید را برای بهبود راندمان استخراج و کاهش اثرات زیست‌محیطی بررسی و به کار می‌گیرد. در آینده، استخراج کانسار هوشمندانه‌تر و سازگارتر با محیط زیست خواهد شد و به سمت سطوح بالاتری از مدیریت تصفیه‌شده پیش خواهد رفت.
