معدن گرانیت اوره نطنز
چکیده
به منظور ارتقاء بهره وری معدن گرانیت اوره ، واقع در شهرستان نطنز، مطالعات اکتشاف تکمیلی و طراحی پایه استخراج انجام شد و در نهایت با توجه به اطلاعات موجود و بر اساس اکتشافات انجام شده و نتایج به دست آمده و بررسی های صورت گرفته، باقیمانده ذخیره اکتشافی معدن بیش از 40 میلیون تن با درجات کیفی مختلف تعیین گردید و همچنین محدوده نهایی معدن طراحی و به چهار پیت A و B و C و D تقسیم بندی شد که در فاز اول طراحی و برنامه ریزیی تولید، بیشترین ارزش اقتصادی با عمر بهینه معدن در صورت استخراج دو پیت A و D حاصل خواهد شد.
در این صورت در فاز اول، عمر بهینه معدن بین 6 تا 7 سال، کوپ تولیدی حدود 310 هزار تن و مقدار ارزش اقتصادی آن 190 میلیارد ريال برآورد شده است و مابقی ذخیره پس از افزایش داده ها در فازهای بعدی، طراحی و برنامه ریزی خواهد شد.
مقدمه
در هر فعالیت اقتصادی از جمله فعالیت های معدنی کاهش هزینه های عملیاتی و به تبع آن کاهش قیمت تمام شده محصول یکی از دغدغه های اصلی سرمایه گذاران است که معادن سنگ ساختمانی و تزئینی نیز از این امر مستثنی نیستند.
این مهم (کاهش قیمت تمام شده) بدون داشتن برنامه ریزی دقیق و بدون تعیین موقعیت بلوک های استخراجی با کیفیت میسر نمی شود. امروزه در کشور ما روش های تجربی مختلفی برای برنامه ریزی تولید در معادن سنگ ساختمانی و تزئینی وجود دارد که با توجه به معیارها و پارامترهای در نظر گرفته شده در این روش ها، اغلب چشم انداز کوتاه مدت و محدودی دارند.
لذا استفاده از روش های علمی جدید می تواند کمک بزرگی در وسعت بخشیدن به چشم انداز معدن و برنامه ریزی و طراحی هرچه دقیق تری برای کوتاه مدت، میان مدت و بلند مدت نماید. این روش ها گرچه در ابتدای امر مستلزم سرمایه گذاری در بخش اکتشاف می باشند، ولیکن می توانند با تکیه بر علوم روز دنیا با افزایش دقت و کاهش هزینه های تمام شده از طریق کاهش میزان باطله برداری و بهبود بهره وری از بلوک های با کیفیت، بازدهی سرمایه گذاری اولیه را چندین برابر افزایش دهند.
معدن گرانیت اوره نطنز به عنوان یکی از مهمترین معادن تولید سنگ گرانیت در کشور شناخته می شود. مدیران معدن به منظور رسیدن به تولید مناسب جهت فروش در بازار داخلی و خارجی به دنبال راهکارهای مناسب و طراحی بهینه جهت دستیابی به حداکثر سود هستند و بر این اساس، مطالعات و بررسی های لازم به متخصصین سپرده شد.
جهت طراحی و برنامه ریزی یک معدن روباز، معمولاً پس از تعیین پارامترهای اولیه طراحی و تهیه مدل بلوکی و تعیین محدوده نهایی و انجام طراحی معدن، مرحله برنامه ریزی تولید صورت می گیرد. لذا در ابتدا اطلاعات مورد نیاز و موجود جمع آوری شد سپس اطلاعات تکمیلی اولیه در ارتباط با توپوگرافی، زمین شناسی و اکتشاف محدوده فعال معدن، انجام شد و در ادامه بعد از جانمایی و حفاری گمانه های اکتشافی و بر اساس اطلاعات به دست آمده از آنها و سینه کارهای موجود، مدل سه بعدی عمقی تخمین زده شد. سپس با توجه به وضعیت فعلی معدن، طراحی پایه استخراجی انجام شد.
معدن گرانیت اوره نطنز
یکی از معادن مطرح در تولید سنگ، معدن گرانیت اوره است. محدوده مورد مطالعه در منتهی الیه بخش جنوبی روستای اوره از توابع شهرستان نظنز (استان اصفهان) و در حاشیه شمال شرق کوه کرکس واقع شده است. با توجه به قرار گرفتن این محدوده در حاشیه رشته کوه کرکس، از نظر توپوگرافی بیشتر به صورت کوهستانی و با شیبی تقریباً تند بوده به طوری که ارتفاع محدوده مورد مطالعه از 2020 متر تا 2260 متر نسبت به سطح آب های آزاد مشاهده می گردد.
از این رو محدوده بیشتر به صورت شیب و فرازی تقریباً تند می باشد. در حال حاضر سنگ های گرانیت سفید و مشکلی نطنز به صورت کوپ خام با حداقل استخراج سالیانه 60.000 تن و تولید روزانه 2000 مترمربع در کارخانه به صورت فرآوری شده به بازار مصرف عرضه می شود. در این معدن به منظور استخراج ، از دستگاه های سیم برش الماسه و دیسک برش، و جهت جابجایی بلوک های استخراج شده ، از لودر و جرثقیل کابلی استفاده می گردد.
نحوه مطالعه
به منظور انجام مطالعات و پس از جمع آوری اطلاعات موجود، در ابتدا عملیات نقشه برداری در محدوده معدن با دقت یک پانصدم انجام شد و در ادامه مطالعات زمین شناسی ساختمانی و اقتصادی در محدوده تکمیل شد. در این مطالعه عملیات برداشت سیستم درزه ها نیز انجام شده که بر اساس نتایج به دست آمده از بررسی درزه ها ، راستای کلی فشارش ( 1 ) در منطقه ، N35E تا N55E و راستای کلی کشش N110E تا N130E می باشد. ترک های کششی با پرشدگی سیلیسی عمدتاً راستای N35E تا N55E دارند.
ناپیوستگی ها و درز و شکاف های موجود در توده سنگ منطقه عمدتاً از نوع کششی با پرشدگی سیلیسی و یا از نوع گسل ها و گسل های فشارشی ( 2 ) دارای برگ وارگی ( 3 ) می باشد این دو دسته عموماً دارای تداوم زیاد تا بسیار زیاد می باشند اما درزه های مزدوج ( 4 ) از تداوم کمتری برخوردار بوده و گسترش چندانی ندارند. 8 گمانه با اعماق بین 50 تا 100 متر جانمایی و حفاری شد و از نتایج مطالعه آن به همراه نتایج بررسی جبهه کارهای فعال در مدلسازی استفاده شد. سایر اطلاعات نیز بر اساس تجربیات و بررسی کارشناسی کسب شده است.
بر این اساس در این معدن با توجه به شرایط موجود و نوع اطلاعات برداشت شده و مورد نیاز، سنگ ها در 7 گروه مختلف طبقه بندی شدند. این طبقه بندی با توجه به جنس و کیفیت سنگ انجام پذیرفت. ازداده های گردآوری شده تا این مرحله، برای آغاز مرحله طراحی معدن استفاده شد.
مدلسازی کانسار و طراحی معدن
به کمک نرم افزار Datamine، وایرفریم توپوگرافی و جانمایی گمانه ها و سینه کارهای فعال معدن که از نظر زمین شناسی اقتصادی نیز بررسی شده بود، ایجاد و مدلسازی ذخیره آغاز شد. در مرحله بعدی مدل بلوکی کانسار تولید شد.
در این مدل بلوکی برای هر یک از ریزبلوک های ساخته شده، پارامتر نوع سنگ بر اساس روش جستجوی نزدیکترین همسایه (NNS یا Nearest Neighbor Search) تخمین زده شد (شکل 1). لازم به ذکر است ابعاد ریزبلوک ها در همه جهات 5 متر در نظر گرفته شد. همچنین جرم حجمی در این معدن معادل 7/2 تن بر مترمکعب لحاظ شد.
در این معدن با توجه به مطالعات درزه نگاری انجام شده و بر اساس تجربیات ، شیب دیواره نهایی 75 درجه و شیب دیواره عملیاتی 45 درجه در نظر گرفته شده است. با توجه به قرارگیری سیم بر و تجهیزات مورد نیاز در پله های استخراجی و عبور و مرور پرسنل، و با عنایت به نوع کامیون و ماشین آلات سنگین مورد استفاده، عرض پله های استخراجی 10 متر در نظر گرفته شده است.
شیب پله های استخراجی در این معدن با توجه به وضعیت توده سنگ و شرایط زمین ساختاری موجود حدود 90 درجه و شیب کلی این معدن در زمان عملیات اجرایی حدود 45 درجه در نظر گرفته شده است. با توجه به تجربیات موجود و بررسی های انجام شده و رعایت شیب عملیاتی، ارتفاع پله های استخراجی نیز معادل 10 متر لحاظ شده است. همچنین با توجه به جنس سنگ و جهت اصلی درزه ها و با عنایت به جهت پیشروی، دیواره معدن پایدار خواهد بود.
در طراحی معدن، علاوه بر تعیین میزان ذخیره قابل استخراج، برنامه ریزی و تعیین توالی استخراجی، امری ضروریست. بدون دانستن محدوده نهایی پیت ( 5 ) ، برنامه ریزی برای تولید میسر نیست و این برنامه ریزی مستلزم داشتن ارزش اقتصادی بلوک ها است.
ارزش اقتصادی بلوک ها بر مبنای اطلاعات متعددی از قبیل نوع ماده معدنی، قیمت فروش، هزینه های استخراج و غیره تعیین می گردد. در بهترین برنامه ریزی تولید، محدوده نهایی پیت و ارزش خالص فعلی باید بهینه باشند؛ به عبارت دیگر بهترین برنامه ریزی تولید باید موجب حداکثر شدن ارزش خالص فعلی (NPV) یا سود شود. از آن جایی که استخراج مواد معدنی با ارزش تر در ابتدای بهره برداری منجر به دستیابی هر چه سریع تر به ارزش اقتصادی بیشتر می گردد و با در نظر گرفتن ارزش زمانی پول، استخراج بلوک های با کیفیت تر در اولویت قرار می گیرد.
از طرفی با توجه به نیاز به باطله برداری و آماده سازی همزمان، باید به موازات استخراج بلوک های با ارزش، باطله برداری نیز صورت گیرد. لذا تعیین بهترین توالی استخراجی با توجه به ارزش اقتصادی بلوک ها مستلزم در نظر گرفتن عوامل متعددی است. در این معدن با توجه به پیچیدگی مدل بلوکی، تعیین این توالی با استفاده از نرم فزارهای تخصصی صورت پذیرفت.
بر اساس اکتشاف انجام شده ذخیره اکتشافی معدن بیش از 40 میلیون تن برآورد شده است و با توجه به پروانه بهره برداری معدن، در نظر است سالیانه 60،000 تن ماده معدنی به صورت کوپ از معدن استخراج گردد که با این میزان، استخراج معدن دارای توجیه اقتصادی است. با در نظرگرفتن میزان کوپ دهی سنگ، در طی دوره ده ساله 600 هزار تن کوپ از حدود 3,500,000 تن کوه بری حاصل خواهد شد.
به منظور یافتن حد نهایی معدن و یافتن بیشترین ارزش اقتصادی و عمر بهینه معدن، مدل بلوکی ساخته شده در نرم افزار Datamine به همراه داده های مربوط به پارامترهای اقتصادی به نرم افزار NPVSchduler وارد شده است.
برای افزایش ارزش اقتصادی معدن در طول مدت بهره برداری، حالت های مختلف استخراج از پیت های مختلف و حالت های ترکیبی به منظور رسیدن به تولید مورد نظر بررسی شد. بررسی ها با شیب عملیاتی 45 درجه معدن نشان می دهند که در صورت استخراج کل پیت نهایی پیشنهادی نرم افزار، عمر معدن حدود 40 سال و ارزش اقتصادی آن 670 میلیارد ريال خواهد شد. این پیت نهایی به 4 بخش A، B، C و D نامگذاری گردید.شکل 2 محدوده پیت نهایی استخراجی برای کل مدل بلوکی بر اساس ارزش اقتصادی هر بلوک را نشان می دهند.
بررسی ها نشان می دهد که پیت C و B بیش از دیگر پیت های پیشنهادی هزینه خواهند داشت. در ادامه محاسبات با شیب ذکر شده و همچنین در صورت استخراج 3 پیت Aو B و C، عمر معدن حدود 14 سال و ارزش اقتصادی آن حدود 280 میلیارد ريال خواهد شد.
در نهایت با توجه به اینکه برای عملیات اجرایی در پیت های B و C نیاز به حدود 4 تا 6 سال باطله برداری در معدن خواهد بود، لذا عملیات معدنی به منظور رسیدن به ارزش اقتصادی بالاتر و عمر بهینه معدنکاری در پیت های A و D پیشنهاد می شود که در این صورت عمر بهینه معدن بین 6 تا 7 سال بوده، کوپ تولیدی حدود 310 هزار تن و مقدار ارزش اقتصادی آن حدود 190 میلیارد ريال برآورد شده است. شکل 3 وضعیت نهایی معدن برای استخراج پیت های A و D را نشان می دهد
نتیجه گیری
در مجموع مطالعات نشان می دهد که با توجه به ذخیره قابل توجه که در معدن موجود است، استخراج معدن با ریسک کم و به صرفه خواهد بود؛ هر چند با تکمیل اکتشافات در حین استخراج می توان به داشتن یک برنامه ریزی پویا که به افزایش ارزش اقتصادی معدن کمک می کند، دست یافت.
همچنین در صورت کشش بازار مصرف، چنانچه تولید سنگ از ظرفیت 60 هزار تن افزایش یابد، تاثیر به سزایی در ارزش اقتصادی و سودآوری بیشتر معدن خواهد داشت. همچنین استفاده از تکنیک هایی که موجب افزایش کوپ دهی سنگ در معدن شود نیز به بهبود وضعیت اقتصادی معدن کمک خواهد کرد.
تولید محصولات جانبی غیر از کوپ، که موجب ایجاد درآمد از سنگ هایی که کوپ دهی پایینی داشته ولی می توان از آنها برای تولیدات دیگری استفاده کرد، به افزایش ارزش اقتصادی معدن کمک مفیدی خواهد کرد؛ به خصوص در زمان هایی که دوره های باطله برداری و استخراج سنگ های نامرغوب باشد.
تغییر شیب عملیاتی دیواره ها هم تاثیر بسزایی در طراحی دارد. در نهایت مطالعات نشان داد با توجه به اطلاعات موجود، بیشترین ارزش اقتصادی با عمر بهینه معدن در صورت استخراج پیت های A و D حاصل خواهد شد که در این صورت همان طور که قبلاً هم اشاره شد عمر بهینه معدن بین 6 تا 7 سال بوده، کوپ تولیدی حدود 310 هزار تن و مقدار ارزش اقتصادی آن حدود 190 میلیارد ريال برآورد شده است.
با توجه به اینکه برنامه ریزی تولید ، یک فعالیت مستمر در طول عمر معدن است و برنامه ریزی ها برای دوره یا فواصل مختلف زمانی انجام می گیرد؛ انجام مطالعات اکتشاف حین استخراج مانند تکمیل گمانه های پیشنهادی و برداشت های زمین شناسی و همچنین مطالعات پایداری شیب به منظور به روز کردن نقشه ها و افزایش دقت طراحی و برنامه ریزی موجب طراحی و برنامه ریزی مطلوب تر فازهای بعدی معدن خواهد بود.
نویسندگان: داریوش کاوه آهنگران، محمدرضا نیک زاد، مهدی مهدی زاده
پانویس :
- فشارش : Compression
- گسل های فشارشی : Compressional fault گسل هایی که راستای آنها عمود بر راستای تنش اصلی حداکثر بوده وگسلهای راندگی و معکوس را شامل می شوند
- برگ وارگی : Foliation ساخت های صفحه ای که از مسطح شدگی اجزاء اصلی سنگ های دگرگونی ناشی می شود.
- درزه های مزدوج Conjugate joints یا درزه های برشی یا درزه های هم یوغ: سیستم درزه هایی با راستای متقاطع نسبت بهم هستند که عموما تنش اصلی حداکثر نیمساز زاویه حاده بین آنها را تشکیل می دهد
- محدوده ی پیت :
منابع
1- Open Pit Mine Planning and Design, William A. Hustrulid, Mark Kuchta, Randall K. Martin, 2013, CRC Press.
2- Open Pit Mine Design Models, E. Alphia Wright, 1990, TRANS TECH.
3- طراحی محدوده و برنامه ریزی تولید در معادن روباز، محمد عطایی- سیدمحمدعلی حسینی، جهاد دانشگاهی دانشگاه صنعتی امیرکبیر.
معدن گرانیت.معدن گرانیت.معدن گرانیت.معدن گرانیت.معدن گرانیت.معدن گرانیت.
