روشهای استخراج زیر زمینی
روش هاي استخراج زیرزمینی
در روش هاي زیرزمینی که کلیه عملیات استخراجی در زیر سطح زمین انجام می شود ، با توجه به اهمیت نگهداري کارگاه استخراج، روش هاي استخراج زیرزمینی را به سه دسته ، روش هاي بدون نگهداري، همراه با نگهداري و روش هاي تخریبی تقسیم بندي می کنند.
روش هاي بدون نگهداري
روش هاي بدون نگهداري آن دسته از روش هاي استخراج زیرزمینی هستند که اساسا خود نگهدارند و نیاز چندانی به سیستم هاي نگهداري مصنوعی ندارند. در برخی از معادن زیرزمینی بدون نگهداري از وسایل نگهدارنده سبک (چوب و پیچ سنگ و یا قا ب هاي فلزي) به صورت موضعی استفاده میشود. مهم ترین روش هاي بدون نگهداري عبارتند از:
الف– روش اتاق و پایه
روش اتاق و پایه کلاسیک براي استخراج کانسارهاي لایه اي شکل افقی و یا تقریبا افقی (شیب کمتر از ۱۵ درجه)، مسطح و کم ضخامت (ضخامت متوسط ۲ تا ۶ متر) به کار می رود. در این روش، ذخیره معدنی به چند پهنه تقسیم شده و فضاهاي استخراجی به فواصل منظم از یکدیگر احداث می شوند. وظیفه اصلی نگهداري فضاهاي استخراجی به عهده پایه هایی با سطح مقطع مستطیلی یا مربعی از جنس ماده معدنی است. به دلیل شرایط خوب کاري، این روش براي استخراج زیرزمینی زغا لسنگ ، مواد غیرفلزي مختلف و برخی از کانی هاي فلزي در اعماق کم تا متوسط بسیار مناسب است. استخراج با روش اتاق و پایه شامل دو مرحله استخراج اولیه و ثانویه است. در مرحله استخراج اولیه ماده معدنی از اتاق ها و میا نبرهاي داخل پهنه برداشت می شود. در استخراج ثانویه، تا آنجا که ممکن است، پایه ها به صورت استخراج پسرو بازیابی می شوند.
روش کارگاه و پایه
روش استخراج کارگاه و پایه روش استخراج زیرزمینی متداو ل ذخایر غیر زغال سنگی است. براي اجراي این روش شیب کانسار باید کمتر از ۳۵ درجه و ضخامت آن زیاد باشد. استخراج کارگاه و پایه روشی بدون نگهداري است که طی آن فضاها یی به صورت افقی و بر اساس یک الگوي منظم یا غیر منظم در کانسار احداث شده و از جاگذاري پایه براي نگهداري زمین استفاده میشود. عنوان کارگاه و پایه به جاي اتاق و پایه هنگامی مطرح است که معدن دو ویژگی از سه ویژگی زیر را داشته باشد:
– شکل و اندازه پایه ها نامنظم و یا داراي جانمایی تصادفی
– ضخامت کانسار نسبتا ضخیم تا ضخیم(بیش از ۶ متر)
– کانسار غیر زغا ل سنگی
استخراج کارگاه و پایه در مورد کانسارهاي ضخیمی که استخراج آنها در یک مرحله امکان پذیر نیست، به صورت پله اي کردن(ابتدا استخراج قسمت بالایی و بعد قسمت پایینی) و یا لقمه کنی (ابتدا استخراج قسمت پایینی و بعد قسمت بالایی) انجام میشود .
روش انباره اي
استخراج انباره اي یک روش عمدتا بالاسري است که در آن کانسنگ در برش هایی افقی استخراج و مواد خرد شده براي نگهداري موقت دیواره ها و ایجاد یک سکوي کاري براي پرسنل ، در کارگاه باقی گذاشته می شود. این روش براي کانسارهاي رگه اي با ضخامت ۱ تا ۳۰ متر مناسب است. به دلیل افزایش حجم مواد معدنی پس از خردایش، براي تامین فضاي کاري مناس ب باید ۳۰ تا۴۰ درصد آن در خلال هر مرحله انفجار از کارگاه بیرون کشیده شود. مابقی مواد معدنی خرد شده پس از این که کارگاه به بالاترین حد خود رسید، تخلیه می شود. این امر مانع از دسترسی به ۶۰ تا ۷۰ درصد کانسنگ تولید شده در حین استخراج کارگاه و منجر به راکد ماندن بخش عمده اي از سرمایه است. در روش استخراج انباره اي با چا لهاي بلند، چا لهاي انفجاري از دویل هاي کناري حفر و خرجگذاري می شوند. خصوصیات ماده معدنی در روش استخراج انبار هاي بسیار مهم است. ماده معدنی خرد شده در مدتی که در کارگاه انبار شده است، نباید داراي خاصیت چسبندگی مجدد باشد. همچنین مواد معدنی سولفیدي که دچار خودسوزي می شوند ر ا نمی توان با این روش استخراج کرد. معمولا اکسایش برخی از مواد معدنی باعث کاهش درصد بازیابی در مرحله تغلیظ می شود ، لذا روش استخراج انباره اي براي این گونه مواد مناسب نیست.
روش استخراج از طبقات فرعی
استخراج از طبقات فرعی یک روش استخراج قائم بالاسري است که براي کانسارهاي قائم و یا پر شیب (شیب بیش از ۴۵ ترجیحا بیش از ۶۰ درجه) با ضخامت بیش از ۶ متر و داراي شکل منظم به کار می رود. براي کانسارهایی با ضخامت ۶ تا ۲۰ مترکارگا هها موازي امتداد ماده معدنی طراحی شده و اگر ضخامت ۲۰ تا ۵۰ متر باشد، کارگا هها باید عمود بر امتداد ماده معدنی طراحی شوند. کانسارهایی با مقاومت متوسط تا زیاد، مقاومت سنگ بالا تا نسبتا بالا، عدسی یا لایه اي، با عیار متوسط و یکنواخت تا نسبتا یکنواخت براي این روش مناسب هستند. از نظر عمق نیز ماده معدنی ممکن است در اعماق متوسط تا زیاد قرار داشته باشد.
روش هاي استخراج همراه با نگهداري
روش هاي استخراج همراه با نگهداري روش هایی هستند که در آن ها براي تامین پایداري فضاهاي استخراج شده و کنترل زمین در سرتاسر معدن میزان قابل توجهی وسایل نگهداري مصنوعی مورد نیاز است . این گروه از روش هاي استخراج زیر زمینی درسنگهاي با مقاومت ضعیف تا متوسط کاربرد دارند .
الف– روش کندن و آکندن
روش کندن و آکندن (کند و آکند) روش همراه با نگهداري است که کاربرد زیادي دارد. این روش براي کانسارهاي رگه اي یالایه اي (منظم و نامنظم) نسبتا پر شیب و با ضخامت کم تا متوسط ( ۲ تا ۳۰ متر) با گسترش نسبتا زیاد مناسب است . معمولا از باطله هاي استخراج شده از کارگاه استخراج و یا آماده سازي راهروها و یا باطله هاي کارخانه فرآوري به عنوان مواد پرکننده استفاده می شود. در این روش که به طور معمول یک روش استخراج بالاسري است، ماده معدنی به صورت برش ها یی افقی در کارگاه ، استخراج شده و به جاي آن باطله یا مواد پرکننده ریخته می شود. پر کردن در این روش کاملا با عملیات و چرخ ه استخراج وابسته
است و فعالیت مستقلی نیست. گزینه هاي مشتق از این روش به همراه مواد پرکنند ه سیما نی در شرایط بسیار ضعیف کانسنگ ودیواره ها جایگزین روش کرسی چینی شده است.
ب– روش استخراج ستونی
روش ستونی یک روش استخراج بالاسري است که در آن براي کنترل سقف از ستون هاي چوبی همراه با وسایل نگهداري ساده به طور تصادفی استفاده می شود. کارگاه ستونی پس از استخراج به صورت فضاي باز رها شده و یا با مواد خاکریز و باطله پر می شود.
استفاده از این روش براي کانسارهاي کم ضخامت (کمتر از ۴ متر) با شیب متغیر ( ۴۵ تا ۵۰ درجه ) و یا لایه اي با سنگ هاي دربرگیرنده نسبتا ضعیف، مناسب است.
پ– روش کرسی چینی
روش کرسی چینی پرهزینه ترین روش در میان روش هاي استخراج است، به همین دلیل کمترین کاربرد را دارد. در این روش بلوك هاي کوچکی از کانسنگ استخراج و به جاي آن چارچوب هاي منشوري شکلی از چوب (کرسی) که به صورت سازه هاي نگهداري کاملی در آمده اند، قرار داده شده و با مواد پر کننده پر می شود. این روش، براي هر شکل و هر شیبی از ماده معدنی ترجیحا بالاي ۴۵ تا ۵۰ درجه حتی در کانسارهاي کم شیب مشروط به اینکه راهروهاي عبور مواد داراي شیبی بیش از زاویه قرار سنگ باشند تحت بدترین شرایط زمین کارآیی دارد.
روش هاي استخراج تخریبی
یکی از را ههاي کنترل فضاي استخراجی براي ادامه عملیات استخراج زیرزمینی تخریب کمربالا به منظور پر کردن فضاي استخراج شده است. روش هاي استخراج تخریبی شامل سه روش جبهه کار بلند، تخریب در طبقات فرعی و تخریب تود ه اي است . در این روش ها مواد تخریب شده فضاي استخراجی را پر کرده و سطحی به عنوان سطح تخریب در زمین و بالاي کانسار ایجاد می کند.
قابلیت تخریب کمربالا مهم ترین شرط استفاده از این روش ها است.
الف–روش جبهه کار بلند
در این روش ماده معدنی به صورت برش هایی در امتداد خط مستقیم در طول جبهه کار استخراج می شود. به منظور ایجاد فضایی ایمن براي عملیات استخراج و حمل، در طول مدت استخراج، جبهه کار نگهداري و در فاصله معینی از جبهه کار ، سقف تخریب می شود. این روش براي سنگ هاي سخت و نرم قابل اجرا است. در معادنی با سنگ ها ي سخت، از حفاري و آتشباري استفاده شده و از آنجا که ارتفاع کارگاه محدود است معمولا این معادن غیر مکانیزه هستند. استخراج زغا لسنگ و یا سایر سن گ هاي نرم با این روش را می توان به طور کامل مکانیزه کرد. در استخراج مواد نرم نیازي به استفاده از عملیات چالزنی و آتشباري نیست و امکان به کارگیري ماشین آلات مکانیزه مختلف از جمله رنده و زغالبر وجود دارد.
ب–روش تخریب در طبقات فرعی
در روش تخریب در طبقات فرعی، جهت استخراج ماده معدنی رو به پایین است و همزمان با پیشروي، سقف تخریب میشود. دراین روش هر یک از طبقات اصلی به طبقات فرعی تقسیم و استخراج ماده معدنی درون طبقات فرعی انجام شده و کمربالا همزمان در داخل فضاي خالی حاصل از استخراج تخریب می شود. در استخراج ماده معدنی با این روش، ه مزمان امکان عملیات در هر یک از طبقات فرعی وجود دارد. مقاومت کانسنگ مناسب براي استخراج با این روش متوسط تا مقاوم و مقاومت کانسنگ از روش هاي بدون
نگهداري کمتر و از روش تخریب تود هاي بیشتر است.
پ– روش تخریب توده اي
روش استخراج تخریب تود هاي کم هزینه ترین روش استخراج زیرزمینی است که از جنبه هزینه با روش استخراج روباز برابري می کند. از این رو مناسبترین روش استخراج زیرزمینی براي کانسارهاي کم عیار و پورفیري است. روش استخراج تخریب تود ه اي یک روش استخراج غیر انتخابی است و امکان جداسازي باطله از ماده معدنی در کارگاه وجود ندارد از این رو استخراج کانسارهایی با توزیع عیار یکنواخت و منظم با این روش اولویت دارد. تخریب تود هاي عموما براي استخراج کانسارهاي تود هاي یا لایه اي ضخیم و نسبتا منظم با شیب زیاد (ترجیحا بیش از ۶۰ درجه، در صورت ضخیم بودن، کانسار ممکن است افقی باشد) و ضخیم (ضخامت بیش از ۳۰ متر) که گسترش جانبی آن زیاد باشد مناسب است. عمق کانسار باید در حدي باشد که فشار روباره از مقاومت سنگ بیشتر شود(در اعماق متوسط بین ۶۰۰ تا ۱۲۰۰ متر).
روش هاي ویژه
روش هاي استخراج زیرزمینی که گزینه هاي مختلف روش هاي استخراج زیرزمینی ارایه شده قبلی و یا ترکیبی از آ نها هستند به صورت جداگانه در این بخش با عنوان روشهاي ویژه ارایه شده است.
الف– روش پسروي قیفی قائم
این روش در حقیقت گزینه اي از روش هاي انباره اي و استخراج از طبقات فرعی و ترکیبی از این دو روش است. شیب ماده معدنی در این روش باید بیشتر از زاویه قرار مواد خرد شده باشد تا مواد معدنی خرد شده در اثر نیروي وزن به راحتی از بالا به پایین کارگاه حرکت کنند. این روش یک روش استخراج غیر انتخابی است. آهنگ تولید در روش پسروي قیفی بالا است و ارتفاع انتخاب شده براي کارگاه بستگی به مقاومت ماده معدنی، دقت حفاري و استحکام کمربالاي ماده معدنی دارد.
ب– روش برش از بالا
روش برش از بالا یک روش پایین رو است که ماده معدنی چالزنی، انفجار و برداشته شده و سنگ هاي باطله کمربالا خود به خود
تخریب می شوند. در این روش، از نگهداري چوبی استفاده می شود و براي جدا کردن باطله، کمربالا و ماده معدنی کف کارگاه را قبل
از تخریب و کشیدن ستون ها با تخته هاي چوبی، تورهاي سی می و نظایر آ ن ها م ی پوشانند. مصرف چوب در این روش از روش
کرسی چینی کمتر ولی ظرفیت تولید آن بیشتر است.
پ– روش استخراج با سپر
این روش، یک روش استخراج پایین رو است که در آن به منظور محافظت کارکنان از ریزش سنگ هاي س قف از سپرهاي مخصوصی استفاده می کنند. اسکلت اصلی این سپرها تیرآهن هایی با طولی برابر ضخامت لایه است. روي این تیرآه ن ها را با الوارهاي چوبی و تور سیمی می پوشانند و با نبش یهایی تقویت می کنند. این سپر سقف کارگاه را تشکیل م ی دهد. این روش براي ۳ تا ۱۵ متر مناسب است. براي استخراج لایه ها یی تا ضخامت ۱۰ متر از سپر منفرد و براي / استخراج لایه هایی با ضخامت۵ ضخامت بیش از ۱۰ متر از سپر مضاعف استفاده می شود.
ت– روش جبهه کار کوتاه
روش استخراج جبهه کار کوتاه از روش استخراج اتاق و پایه مشتق شده است. در روش جبهه کار کوتاه همانند روش اتاق و پایه از ماشین استخراج پیوسته استفاده می شود و لیکن شکل ظاهري این روش مشابه روش جبهه کار بلند است، با این تفاوت که طول جبهه کار در جبهه کار کوتاه از جبهه کار بلند کمتر است و لذا به نگهداري قدرتی کمتري نیاز دارد و سرمایه گذاري آن از روش جبهه کار بلند کمتر است. در این روش، کندن ماده معدنی مشابه اتاق و پایه و نگهداري کارگاه مشابه روش جبهه کار بلند است. این روش براي ذخایري با ضخامت ۱ تا ۳٫۵ متر که حداکثر در عمق ۵۰۰ متري قرار دارند مناسب است.
مقایسه روش هاي استخراج زیرزمینی
در جدول زیر مشخصات فنی روش هاي استخراج زیرزمینی ارایه شده است.
مطالب مرتبط
گزارش معدنکاری دنیا در سال ۲۰۲۴
۲۲ خرداد ۱۴۰۳پنج شرکت بزرگ تولیدکننده مس در جهان
۵ خرداد ۱۴۰۳آینده عرصه مس در جهان
۳۱ اردیبهشت ۱۴۰۳عملکرد صنعت و معدن در سال ۱۴۰۲
۴ اردیبهشت ۱۴۰۳قانون معادن مصوبه اجرائی سال ۱۳۹۲
۲۹ فروردین ۱۴۰۳انواع حفریات معدنی
۵ تیر ۱۴۰۰