استخراج معادن زیرزمینی

استخراج

هنگامی که سنگ معدن با فاصله قابل ملاحظه ای در زیر سطح قرار دارد ، مقدار زباله ای (سنگ باطله) که باید برای کشف و استخراج سنگ معدن به روش استخراج سطحی حذف شود ، بسیار زیاد می شود و باید تکنیک های زیرزمینی را در نظر گرفت.

معایب معادن زیرزمینی هزینه های آن (استخراج معادن زیرزمینی) است که برای هر تن مواد استخراج شده در زیر زمین بسیار گران تر از سطح است.  دلایل متعددی برای این امر وجود دارد ، از جمله مهم ترین آن ها این است که اندازه تجهیزات معدنی زیرزمینی – به دلیل شرایط زمین ، هندسه بدنه سنگ معدن و عوامل دیگر – بسیار کوچک تر از گودال روباز است.

همچنین دسترسی بسیار محدودتر است. همه این ها بدان معناست که بهره وری ، که بر حسب تن تولید شده برای هر کارگر در هر شیفت اندازه گیری می شود ، بسته به تکنیک استخراج معادن زیرزمینی ، می تواند 5 تا 50 برابر کم تر از استخراج در سطح باشد. اما از مزایای آن این است که در معادن زیر زمینی فقط سنگ معدن زیرزمینی استخراج می شود ، در حالی که در معادن روباز اغلب چندین تن زباله (سنگ باطله) برای هر تن سنگ معدن وجود دارد.

هنگامی که تصمیمی برای رفتن به زیر زمین گرفته شد ، روش استخراج تعیین شده بستگی به اندازه ، شکل و جهت بدنه سنگ معدن ، درجه کانی سازی ، استحکام مواد سنگی و عمق مربوطه دارد.

به عنوان مثال ، اگر سنگ معدن دارای درجه بسیار بالا باشد یا قیمت بالایی داشته باشد ، می توان از روشی با هزینه بالاتری استفاده کرد. به منظور به حداقل رساندن اختلاط سنگ معدن و ضایعات ، روش های استخراج بسیار دقیقی در دسترس است ، اما اگر سنگ معدن و ضایعات بعداً به راحتی جدا شوند (به عنوان مثال ، با استفاده از آهن ربا در مورد مگنتیت) ، بنابراین یک روش استخراج فله ای با دقت کمتر ممکن است انتخاب شود.

جهت گیری بدنه سنگ معدن ، به ویژه شیب آن در انتخاب روش بسیار اهمیت دارد. اگر شیب بیشتر از حدود 50 درجه باشد ، می توان سیستم هایی را که از گرانش برای جابجایی سنگ معدن استفاده می کنند در نظر گرفت.

اگر شیب کمتر از 25 درجه باشد ، می توان سیستم هایی را که از تجهیزات لاستیکی برای حمل سنگ معدن استفاده می کنند در نظر گرفت. برای بدنه های سنگ معدنی که بین این دو فرورفتگی وجود دارد ، طرح های خاصی مورد نیاز است.

دهانه های ایجاد شده در فرآیند استخراج سنگ معدن را حفره استخراج (حفره پله) یا اتاق می نامند.  استخراج شامل دو مرحله می شود. اول توسعه – یعنی آماده سازی بلوک های سنگ معدن برای استخراج – و دوم تولید ، یا خود استخراج.

عموماً تولید سنگ معدن به ازای هر تن بسیار گران تر از استخراج است ، به طوری که تمام تلاش ها برای حداکثر کردن پله معدن به ازای مقدار معینی از توسعه صورت می گیرد. برای غوطه ور شدن شدید بدنه سنگ معدنی ، مانند آنچه در شکل نشان داده شده است ، این بدان معناست که تا حد امکان فاصله بین سطوح تولید وجود دارد.

دهانه های بزرگ تر فرصتی را برای استفاده از تجهیزات بزرگ تر و مولدتر فراهم می کند و برای دستیابی به سطح تولید معین به ماشین آلات و محل کار کمتری نیاز است.

در پله ی معدن ، هندسه – یعنی اندازه و شکل – بدنه ی سنگ معدن محدودیتی را بر اندازه ی دهانه های قابل ساخت ایجاد می کند و استحکام سنگ معدن و دیوارها محدودیت دیگری را اعمال می کند.

بیشتر مصالح سنگی ذاتاً بسیار قوی تر از بتن مورد استفاده در ساخت بزرگراه ها ، پل ها و ساختمان ها هستند ، اما دارای اشکالات ساختاری در انواع مختلف نیز هستند و این نقص ها هستند که مقاومت سازه سنگ را تعیین می کنند. اگر عیوب بسیار نزدیک به هم ، پر از مواد خرد شده و در جهت نامطلوب باشد ، دهانه های زیرزمینی باید کوچک نگه داشته شوند.

با عمیق تر شدن زمین ، ضخامت و در نتیجه وزن سنگ پوشاننده افزایش می یابد. فشار از طرفین نیز با عمق افزایش می یابد. مقدار این فشار بستگی به نوع سنگ و موقعیت زمین شناسی دارد ، اما می تواند از حدود یک سوم فشار عمودی تا سه برابرارتفاع عمودی متغیر باشد.

در عمیق ترین معادن جهان ، که بیش از 4 کیلومتر (2.5 مایل) زیر سطح زمین قرار دارند ، فشار آنقدر شدید می شود که سنگ به معنای واقعی کلمه منفجر می شود. این انفجارهای سنگی محدودیت های عمده ای برای استخراج در عمق محسوب می شوند. یک رشته تخصصی مهندسی معروف به مکانیک سنگ به تعامل بین توده ی سنگ و دهانه ی معدن می پردازد.

تهویه و روشنایی

تهویه یکی از ملاحظات مهم در معادن زیرزمینی است. علاوه بر الزامات آشکاری مانند: تأمین هوای تازه برای کسانی که در زیر زمین کار می کنند ، خواسته های دیگری نیز وجود دارد. به عنوان مثال ، تجهیزات مجهز به دیزل در بسیاری از سیستم های معدنی مهم هستند و هوای تازه هم برای احتراق و هم برای رقیق کردن آلاینده های خروجی مورد نیاز است.

علاوه بر این ، هنگامی که از مواد منفجره برای شکستن سنگ سخت استفاده می شود ، هوای تهویه، گازهای تولید شده را دور کرده و رقیق می کند.

برای هدایت هوای تازه به محل کار و هوای مصرفی یا آلوده به بیرون از معدن ، از فن های مخصوص ، کنترل و دهانه ها استفاده می شود. در آب و هوای بسیار سرد هوای ورودی ابتدا باید توسط بخاری های گاز سوز یا نفت گرم شود.

از طرف دیگر ، در معادن بسیار عمیق ، به دلیل دمای بالای سنگ ، هوا باید توسط سیستم های سرد سازی پیشرفته خنک شود. این امر باعث می شود هزینه های انرژی مربوط به سیستم های تهویه بسیار بالا باشد ، که به نوبه خود باعث مهر و موم بخش های بلااستفاده معدن و تغییر از ماشین های دیزلی به الکتریکی شده است.

داشتن محل کاری با نور مناسب برای ایمنی و بهره وری بسیار مهم است. هر معدنچی زیرزمینی مجهز به یک لامپ روی بدنه کلاه خود است که باتری آن روی کمربند قرار داده شده است. در برخی معادن این کلاه تنها منبع اصلی روشنایی است که کارهای مختلف با استفاده از آن انجام می شود.

در برخی دیگر ، بسیاری از مشاغل را ماشین آلات مجهز به چراغ های قدرتمند که مناطق کار را کاملاً روشن می کنند ، بر عهده گرفته اند.

روشنایی ثابت در طول مسیرهای رفت و آمد و در ایستگاه های شفت ، نقاط تخلیه و سایر مکان های مهم نصب می شود.

کنترل آب

مقدار آب موجود در عملیات استخراج معادن زیرزمینی بسته به نوع کانسار و محیط زمین شناسی متفاوت است. برخی از معادن فقط برای استفاده مجدد از آب وارد شده ناشی از عملیات هایی مانند: حفاری، آماده و مجهز می شوند. در حالی که آماده سازی دیگر معادن برای مقابله با جریان های شدید آب از سنگ های اطراف می باشد.

در موارد شدید و سخت، باید درب های مخصوص آب و اتاق های زیرزمینی ای ساخته شوند تا این گونه امکان کنترل جریان های ناگهانی و بزرگ آب فراهم شود. به طور معمول ، آب معدن جریان می یابد یا به یک محل جمع آوری مرکزی به نام حوضچه رسوب یا چاهک پمپ می شود. از آنجا برای تصفیه و دفع از طریق لوله های واقع در شفت به سطح پمپ می شود.