در ادامه ی 3-مدلسازی و برنامه ریزی استخراج معدن
7-طراحی محدوده بلوکهای استخراجی
به منظور طراحی محدوده کارگاه های استخراجی در معدن تراورتن محلات مراحل زیر انجام شده است:
- تهیه نقشه زمین شناسی کل محدوده معدن بر اساس مطالعات سنگ شناسی و بررسی شرایط ساختاری زمین؛
- تهیه نقشه محدوده هر کارگاه بر اساس معیار کیفیت؛
- تهیه مدل بلوکی زمین شناسی به عنوان اساس فرایند مدلسازی ذخیره؛
- محاسبه میزان ذخیره بر اساس بازیابی؛
- طبقه بندی مدل بلوکی ذخیره ارزیابی شده بر اساس میزان بازیابی؛
- مدلسازی کیفی سنگ در محدوده کل کارگاه های استخراجی؛
- تهیه مرزهای هر کارگاه استخراج با توجه نقشه زمین شناسی و مدل بلوکی؛
- تعیین محدوده نهایی کارگاه ها و ارائه برنامه استخراجی.
با توجه به اطلاعات بدست آمده از مطالعات اکتشافی، مطالعات درزه نگاری و زمین شناسی ساختمانی، نحوه باز کردن هر کارگاه متناسب با شیب لایه در هر منطقه، ضخامت و طول لایه و سایر پارامترهای مشابه مشخص می شود.
مطالعات اولیه و بازدید های میدانی از کلیه کارگاه های استخراج معدن نشان می دهد کیفیت سنگ باقیمانده در بیشتر کارگاه ها ضعیف تا متوسط می باشد که این مساله باعث شده است حجم زیادی از سنگ با بازیابی کمتر از 50 درصد باقیمانده است.
علاوه بر کیفیت متوسط در بیشتر کارگاه های استخراجی، محدودیت برداشت باطله های انباشت شده بر روی جبهه کارهای مناطق وجود دارد که این مساله در برنامه ریزی استخراج و باز کردن جبهه کارهای جدید مطرح می باشد. از میان 11 کارگاه استخراجی تعداد 9 کارگاه فعال و عملیات بهره برداری در حال انجام است. (تصویر10).
در فاز بعدی، به منظور ارزیابی کارگاه های استخراجی، معیار بازیابی سنگ استخراج شده جهت تعیین کیفیت و کمیت سنگ در هر کارگاه انتخاب شده است. همانطور که در بخش های ابتدایی گزارش اشاره شده است، 3 دسته بندی (category ) جهت بازیابی شامل ( بازیابی 30 ، 50 و 70 درصد) در نظر گرفته شده است. بر این اساس، مدل بلوکی معدن به سه بخش طبقه بندی شده است که نتیجه تخمین، تعیین بلوک ها و ریز بلوک های استخراجی بر اساس شاخص کیفی سنگ شده است. در این مدل ابعاد بلوک ها در جهات مختلف محورهای مختصات (X,Y,Z) بترتیب (3,3,6) انتخاب شده است (تصویر11).
نقطه مبدا مدل بلوکی و تعداد بلوکهای در جهات مختلف با توجه ابعاد Protom انتخاب شده عبارت است از:
(X=443750 , Y=3745000 , Z=1708)
(NX=138, NY=150, NZ=16)
همانطور که در شکل11 مشاهده می شود تقسیم بندی بر اساس کیفیت سنگ و بازیابی تعریف شده در محیط طراحی نسخه جدید (V.4.24) نرم افزار DATAMINE Studio نشان داده شده است. بر این اساس کلیه کارگاه ها بر اساس نوع سنگ به تفکیک طبقه بندی می شود که مدل هر کارگاه در تصاویر12 تا 18 نشان داده شده است.
تصویر 14- مدل بلوکی محدوده نهایی کارگاه استخراج شماره 6 (K6)
همانطور که در شکل های فوق نشان داده شده است راهنمای مدل بلوکی بر اساس 3 دسته بندی (category ) بر اساس بازیابی به رنگ های سبز (بازیابی 30)، آبی (بازیابی 50 درصد) و قرمز (بازیابی 70 درصد) تقسیم بندی شده است. همانطور که در مدل بلوکی کل محدوده معدن نشان داده، بخشهای باطله (بازیابی کمتر از 30 درصد) در شکل نشان داده نشده است.
بر این اساس از مجموع 9 منطقه بهره برداری فعال و نیمه فعال در کل محدوده معدن تراورتن حاجی آباد، مناطق 12 و 60 از سنگ با کیفیت نسبتاً بهتری از نظر کیفی و کمی بر خوردار است.
بررسی کیفی و کمی در مناطق 14، 17، 70 و 80 نشان می دهد که کارگاه های استخراج در این مناطق از سنگ نسبتاً ضعیف با میزان کم ذخیره قابل فروش برخوردار است که در بخش های از این مناطق محدوده کانسار به حد نهایی رسیده است و به دلیل وجود سنگ بسیار ضعیف از نظر خصوصیات مکانیک سنگی، بهره برداری امکان پذیر نمی باشد.
همچنین شایان ذکر است محدودیت استخراج انتخابی در کارگاه های معدن بدلیل حجم باطله های باقیمانده در بخش های فوقانی دیوارهای معدن وجود دارد و استخراج بلوک های سنگ با کیفیت مناسب نیاز به رعایت سکانس برداشت بلوکها دارد.
از سوی دیگر، کیفیت نامطلوب سنگ بدلیل خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگ در بخش هایی از کارگاه های استخراجی (بطور مثال کارگاه شماره 4 منطقه 60) موجب باقیماندن سنگ و عدم اجرای عملیات استخراج خواهد شد.
مجموعه مطالعات انجام شده در مناطق مختلف معدن تراورتن حاجی آباد نشان می دهد حجم قابل توجهی از ذخیره باقیمانده به دلایل فوق الذکر دارای کیفیت ضعیف می باشد که این مساله باعث می شود بدلیل وجود احتمالی سنگ با کیفیت مناسب در افق های پایین تر، برداشت پوشان سنگ و بلوک های باطله در بیشتر مناطق بعنوان یک چالش پیش روی پیمانکاران باشد.
8-برنامه ریزی استخراج
تابع هدف در برنامه ریزی تولید محصول قابل فروش بیشینه کردن سود و حداقل نمودن میزان افت سنگ می باشد. مطابق مدل بلوکی بدست آمده از بیشتر کارگاه های استخراج، تنوع سنگ های برجا ترکیبی از سنگ های با بازیابی 50 و 30 است و درصد کمتری از بازیابی 70 درصد وجود دارد که بطور خاص در کارگاه های شماره 1 و 60، حجم قابل توجهی از سنگ با بازیابی 70 درصد وجود دارد. بنابراین پیشنهاد می شود به منظور دسترسی به سود حداکثری، میزان افت حاصل از عملیات برش (کف بری، بغل بری و پشت بری)، قواره کردن و بارگیری سنگ به حداقل برسد.
محدودیت های برنامه ریزی تولید شامل محدودیت های استخراج انتخابی در معدن سنگ می باشد. بدین منظور لازم است عملیات اکتشافی و شناسایی سنگ های با کیفیت در محدوده هر منطقه مورد ارزیابی قرار گیرد. همچنین لازم است عملیات روباره برداری از بخش های فوقانی جبهه کارهای استخراجی به منظور دسترسی به افق های پایین تر انجام شود.
از سوی دیگر، به دلیل محدودیت استخراج بلوک های بالاسری و استخراج بلوک های با کیفیت پایین در سالهای پایانی عمر معدن، ضرورت برداشت و استخراج بلوک های با بازیابی کم اجتناب ناپذیر خواهد بود. بر این اساس، پیشنهاد می شود با توجه به دپوی سنگ های ضعیف در کل محدوده معدن، تمهیداتی در خصوص فروش این نوع سنگ انجام شود.
نرخ تولید ماهانه یا سالانه بعنوان یکی از مهمترین پارامترهای موثر در عملیات بهره برداری می باشد. نرخ تولید، به تعداد جبه کارهای قابل دسترس در هر کارگاه استخراج، تعداد، نوع و راندمان ماشین آلات شامل ماشین آلات اصلی (سیم برش، راسل، لودر و دامپ تراک) و ماشین آلات فرعی (بولدوزر، چکش هیدرولیکی) و کیفیت سنگ شامل خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگ و وجود لایه بندی در جبهه کار وابسته است و مطابق نظر کارفرمای محترم، میزان تولید ماهانه در قرارداد پیمانکاران استخراج بین (1000 تا 9500 تن) در نظر گرفته شده است.
بر اساس مطالعات صورت گرفته در بخش بهره برداری میزان برش سیم بر حدود 5 تا 7 متر در یکساعت پیش بینی شده است. همچنین نرخ حفاری توسط راسل حدود 15 دقیقه بر متر بطور متوسط بدست آمده است. میزان ساعات کاری مفید جهت محاسبه راندمان تولید در هر روز، ماه و سال مورد ارزیابی قرار گرفت که با فرض 10 ساعت کار در روز، میزان راندمان عملیاتی حدود 80 درصد (بطور میانگین 8 ساعت مفید در روز) تعیین شده است.
شایان ذکر است در صورتیکه عملیات قواره کردن به سیکل عملیات اضافه شود میزان ساعات کار مفید به 6 ساعت کاهش می یابد. تعداد اپراتور و کمک اپراتور در هر کارگاه مورد بررسی قرار گرفت که بطور میانگین برای هر واحد دستگاه سیم برش، نصف نفر و برای هر واحد ماشین حفاری راسل 7/0 نفر مورد نیاز می باشد.
ارتفاع پله مهمترین پارامتر در تعیین نرخ تولید است که با توجه به دستورالعمل نظام مهندسی معدن، حداکثر 10 متر پیش بینی شده است. با توجه به تجارب بدست آمده در معدن تراورتن حاجی آباد ارتفاع 8 متر بعنوان ارتفاع مناسب جهت دسترسی به میزان تولید و بهره وری مطلوب انتخاب شده است.
شایان ذکر است با توجه به شرایط هندسی هر کارگاه این ارتفاع متغیر می باشد. ابعاد بلوک های استخراجی بطور میانگین در کل مناطق عبارت است از: (12*8/1*8) متر مکعب. شایان ذکر است 8 متر ارتفاع بلوک، 8/1 متر عرض و 12 متر طول هر بلوک می باشد که با توجه به نحوه باز کردن معدن، شیب و ضخامت سنگ قابل استخراج ممکن تغییر نماید (تصویر19). با توجه به تجربه برش ابعاد بهینه کوپ عبارت است از: (3*8/1*2) متر مکعب که با فرض وزن مخصوص 6/2 گرم بر سانتی متر مکعب حدوداً 28 تن وزن سنگ کوپ جهت حمل محاسبه می شود.
در نهایت جهت طراحی، تعداد راسل، سیم برش، میزان جابجایی و تراز کردن ماشین آلات، تعداد پله ها و فاصله بین هر کارگاه در نظر گرفته می شود. لازم است برای دستگاه سیم برش (میزان بغل بری) نیز در نظر گرفته شود. معمولا به ازاء هر 4 سیم برش، یک دستگاه به منظور قواره کردن در نظر گرفته می شود.
همچنین لازم است در محاسبات تعداد 1 دستگاه جهت رزرو در نظر گرفته شود. میزان برش از مجموع کف بری، پشت بری و بغل بری بدست می آید همچنین میزان حفاری نیز در جهات مختلف (Z،Y،X) مشخص می شود. با فرض ابعاد بلوک (12*2*6) متر، میزان حفاری توسط راسل حدود 20 متر بدست خواهد آمد (تصویر20). همچنین میزان برش توسط ماشین سیم برش، حدود 108 متر مربع بدست خواهد آمد. با محاسبه میزان تولید و باطله برداری و نیز محاسبه وزن یک بلوک، می توان تعداد بلوک استخراج شده در هر سال را محاسبه کرد.
9-نتیجه گیری
مطالعات طراحی و برنامه ریزی استخراج معادن سنگ ساختمانی با توجه به ویژگی های منحصربفرد این دسته از مواد معدنی، متفاوت از معادن فلزی و حتی سایر مواد غیرفلزی است. بطور کلی در معادن سنگ ساختمانی تمرکز بر روی خواص فیزیکی است و معیار سنجش کیفی سنگ، رنگ، جلا، کوپ دهی، مقاومت، درزه و شکاف سنگ و سایر موارد فیزیکی مشابه است.
بطور کلی طراحی بلوک های استخراجی در معدن تراورتن حاجی آباد بدون انجام مطالعات دقیق زمین شناسی، تکتونیکی، ژئوتکنیکی و درزه نگاری غیر ممکن و نتیجه مطلوب را نخواهد داشت. با توجه به بهره وری پایین در معادن سنگ ساختمانی، شناسایی نواحی با کیفیت برای بازکردن کارگاه استخراج باعث کاهش اتلاف انرژی، عدم آسیب به محیط زیست و رونق بازار معادن سنگ در آینده خواهد داشت. از سوی دیگر، بکارگیری تکنولوژی روز دنیا در راستای افزایش راندمان تولید محصول قابل فروش، می تواند قیمت تمام شده تولید را کاهش دهد.
در این مقاله سعی شد، اهمیت شناسایی و زون بندی کارگاه های استخراج سنگ بر اساس اطلاعات بدست آمده از مطالعات زمین شناسی عمومی، ساختمانی، اکتشافی و همچنین مطالعات جامع درزه نگاری و ژئومکانیکی در معدن سنگ تراورتن حاجی آباد نشان داده شود.
با توجه به ماهیت روش استخراج در اینگونه معادن، طراحی و برنامه ریزی استخراج بر مبنای کیفیت سنگ، محدودیتهای بلوک های استخراجی و نیاز مشتری تعریف می شود. با توجه به پایین بودن هزینه های تولید یک تن سنگ ساختمانی و فروش محصول خام در معدن، توجه به استخراج بلوکها با بازیابی زیاد مورد توجه معدنکاران قرار می گیرد تا از این طریق، میزان افت سنگ به حداقل و از آسی های جدی به محیط زیست جلوگیری شود.
- اصانلو، مرتضی، (1384)، “روشهای استخراج معادن سطحی”، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر
- عطائی پور، مجید، (1393)، ” مبانی مدلسازی دو بعدی ذخائر معدنی”، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر
- مهندسین مشاور کاوشگران، (1395)، “گزارش طراحی محدوده نهایی بهره برداری معدن تراورتن حاجی آباد محلات”.
استخراج معدن/استخراج معدن/استخراج معدن/استخراج معدن/استخراج معدن/استخراج معدن/استخراج معدن/استخراج معدن/
استخراج معدن/استخراج معدن/استخراج معدن/استخراج معدن/استخراج معدن/استخراج معدن/استخراج معدن/استخراج معدن/
