بهره برداری
برش با سیم های برش
اولين بار توسط يك مهندس فرانسوي به نام اوژن شواليه ابداع و طراحي شد. در سال 1880 توسط پولن گي و ميشل تونار تكميل شد. در سال 1897 يك ايتاليايي به نام مونتيكولو در معدن مورد استفاده قرار گرفت. ظهور دستگاه برش ويژه پس از جنگ جهاني دوم يك پيشرفت غير منتظره در معادن سنگ بود.
اصول کار
از طريق ماده ساينده اي با سختي بالاتر از سختي سنگ مي توان سنگ مورد نظر را برش داد. يك سيم بي انتها در يك جهت معين به طور مداوم روي سنگ حركت داده مي شود تا در سنگ شياري ايجاد كند.
در شيار ايجاد شده ماده ساينده و آب ريخته مي شود تا به اين وسيله سنگ مورد نظر بريده شود. عمل برش از بالا به پايين انجام مي شود در غير اين صورت مواد ساينده بين سيم و سنگ قرار نمي گيرند و پايين مي ريزند و در نتيجه عمل سايش بين مواد ساينده و سنگ انجام نمي شود.
براي اينكه بتوان سيم را درهر جهتي هدايت و به جبهه كارهاي مختلف رساند، دستگاهي مركب از چندين قرقره ساخته شده است.
سیم برش فولادی
قطر سيم فولادي 3 تا 5/3 ميليمتر انتخاب مي شود. طول سيم برش به طرح كارگاه استخراج بستگي دارد. هدايت و كشيدن سيم به كمك دكل و قرقره هاي مخصوص انجام مي شود كه قادر است فشاري معادل 40 تا 50 نيوتن بر متر مربع به سنگ وارد كند. طول سيم در قسمت برش (طول برش) 20 تا 30 متر است.
راندمان متوسط برش به نوع سنگ بستگي دارد. در مرمريت 2/1 تا 2 متر مربع در ساعت و در سنگ هاي شيلي به 8 متر مربع در ساعت مي رسد . سرعت متوسطي كه ارائه شده 5/1 تا 5/2 مترمربع در ساعت است كه نسبت به سيم برش الماسه بسيار پايين است.
مزایا
- بريدن سطوح وسيع- در پاره اي از موارد 2000 مترمربع
- امكان استفاده در نقاط دور دست با افزودن بر طول سيم و قرقره هاي هادي
- با تغيير زاويه قرقره هاي هادي مي توان سطوح افقي يا عمودي را بريد.
- طراحي و نگهداري ساده
- قابليت توليد بلوك هايي با اندازه و شكل مناسب
- انرژي مصرفي نسبتاً كم
- در سنگ هاي كربناتی از جمله مرمريت كارايي خوبي دارد.
معایب و مشکلات
- هزينه پرسنلي و سرمايه گذاري زياد ( به طور متوسط هزينه هاي پرسنلي 35 درصد، هزينه انرژي مصرفي 5 درصد و هزينه مواد مصرفي از جمله آب، مواد ساينده و سيم برش 60 درصد)
- با توجه به پيچيدگي تأسيسات نيازمند تجربه كافي و افراد آموزش ديده دارد.
- مشكلات پمپاژ آب
- مشكلات تهيه پودر سيليس
- سرعت كم برش (به طور متوسط 1 مترمربع در ساعت)
- استهلاك زياد سيم و مواد ساينده
- دست و پاگير بودن سيم ها در منطقه عملیات
- زمان مورد نياز زياد براي نصب تأسيسات و تجهيزات
- گير كردن و يا پاره شدن سيم در اثر آزاد شدن تنش ها و انبساط سنگ
معايب و مشكلات فوق باعث شده است تا اين روش جاي خود را با سيستم سيم برش الماسه عوض كند.
برش سنگ با سیم برش الماسه
در اين روش استفاده از مواد ساينده به طور مجزا از سيستم حذف شده است و در عوض مواد ساينده روي سيم نصب شده اند. اولين واحد سيم برش در معدن كارارا نصب شد. اين روش در معادن مرمريت و ديگر معادن سنگ نرم براي بيش از سه دهه تجربه شده است و اكنون به يك ابزار ضروري در معادن سنگ مرمريت تبديل شده است.
در گذشته در معادن گرانيت به علت سايندگي بيشتر موفقيت آميز نبوده است اما با پيشرفت تکنولوژی ساخت الماسه هاي مصنوعي به روشي اقتصادي تبديل شده است. سیم برش از سيم فولادي ، فنر، بوش يا فاصله دهنده، مهره هاي الماس دار يا سگمنت الماسه و نر و مادگي اتصال سيم تشکیل شده است.
طرز کار دستگاه
سيم برش كه داراي طول 25 تا 45 متر است (حداكثر طول مي تواند 150 متر باشد) به وسيله يك وينچ با قرقره راهنما در يك جهت معين بطور پيوسته روي سنگ حركت مي كند وشياري ايجاد مي كند. براي ايجاد بلوك سنگی ابتدا در سنگ دو چال عمود بر هم ايجاد مي شود و سيم برش الماسه از داخل آنها عبور داده مي شود.
مزایا
- طيف كاربري وسيع
- نياز به تعداد كارگر كمتر
- امكان برش در ابعاد بسيار بالا
- عدم وجود پرتاب سنگ
- عملكرد بدون سر و صدا
- عدم توليد ذرات پودري شكل يا ارتعاش
- بازدهي بسيار بالا
- ضايعات كم
- كيفيت بسيار خوب بلوك توليد شده براي فرآوري
معایب
- نیاز به چال زنی مقدماتی
- تامین منابع اب
- هزینه های عملیاتی نسبتا بالا
- نیاز به پرسنل ماهر
برش با استفاده از ماشین های شیارزن (هاواژ)
در سنگ هايي با سختي كم تا متوسط ولي با ارزش زياد مانند مرمر با موفقيت به كار گرفته ميشود. براي سنگ هاي سخت نظير گرانيت مناسب نيست.
2دسته از اين ماشين ها به كار گرفته مي شوند:
- ماشين هاواژ با بازوي زنجيردار
- ماشين هاواژ با ديسك برنده
ماشین هاواژ با بازوی زنجیردار
اين دستگاه داراي يك بازو به شكل بيضي كشيده مي باشد كه روي لبه آن زنجیري با دندانه هاي تيز و برنده كاربيدي يا الماسي نصب شده است. دندانه هاي زنجير با سنگ تماس گرفته و باعث ايجاد شكافي به ضخامت حدود 4 سانتي متر در سنگ مي شود. زنجير دستگاه از حلقه هايي كه روي بازو مي لغزند تشكيل شده است.
بازوي زنجيردار مي تواند به صورت عمودي يا افقي قرارگيرد در نتيجه مي تواند شيار عمودي يا افقي در سنگ ايجاد مي كند. دستگاه بر روي ريل قرار ميگيرد. حركت دستگاه در جهت مورد نياز با استفاده از نيروي هيدروليكي انجام مي شود. وزن اين دستگاه ها حدود 2 تا 7 تن است و طول بازوي آنها به 2/3 متر مي رسد. برش انجام شده معمولاً 80 تا 85 درصد طول بازو است.
مقایسه ماشین هاواژ با سیم برش الماسه
معایب
- ضخامت برش به وسيله هاواژ بیشتر از سيم برش الماسه است.
- هزينه برش سنگ با اين دستگاه بيشتر از سيم برش است. (تقريباً 30 % گرانتر است)
- قيمت اوليه دستگاه برش به مراتب بيشتراست ولي در عوض سرعت برش بيشتري دارد.
- عمق برش به طول بازوي برش بستگي دارد و لذا محدود است.
- نگهداري ماشين هاواژ در مقايسه با سيم برش الماسه مشكل تر است و به تخصص بالاتري نياز دارد.
- نياز به كانسار با وضعيت هندسي منظم دارد.
مزایا
- سرعت برش دستگاه هاواژ بيشتر است (معمولاً 40 %)
- نسبت به روش سيم برش الماسه، برش سطح عقب بلوك با اين دستگاه آسان تر و سريع تر انجام مي شود.
- ايمني بالاتري دارد زيرا در مورد سيم برش امكان پاره شدن سيم و برخورد با افراد وجود دارد.
- نياز به حفر چال وجود ندارد لذا كاهش هزينه لوازم مصرفي، كارگر كوهبر وحذف ماشين آلات چالزني قسمتي از هزينه اضافي اين را خنثي ميكند.
- از مزاياي اين طريقه استخراج سنگ كاربرد آن در شرايطي است كه سطح آزاد كافي براي كار با سيم برش موجود نيست.
- محيط كار بهداشتي تر است.
- نبود ذرات پودري شكل، گرد و غبار و ارتعاش
- سرو صداي اندك
- كيفيت بالاي بلوك براي عمليات فرآوري
برش با ماشین هاواژ با دیسک برنده cutting machine
در اين روش از دستگاه هايي استفاده مي شود كه با استفاده از نيروي برق يا موتور ديزل ديسك هايي را به حركت در مي آورند. اين ديسك ها كاملاً شبيه به ديسك هاي مورد استفاده در كارخانجات سنگبري هستند .
ماشین ساختمانی ساده دارد و با حداقل اشكال و به سرعت عمل برش سنگ را انجام ميدهد. در برخي معادن سنگ كه سختي متوسط دارند با موفقيت بكار گرفته شده است. ديسك برنده در محيط خود داراي دندانه هايي از جنس كربور تنگستن است. با استفاده از آلياژهاي گرانتر و يا دندانه هاي الماسه مي توان سرعت را افزايش داد يا سنگ هاي سخت نظير گرانيت را برش داد.
حركت و جابجايي دستگاه برروي ريل انجام مي شود. نيروي محركه با موتور الكتریكی يا ديزل تأمين مي شود. اين دستگاه ها بايد به گونه اي مورد استفاده قرار گيرند كه با يك بار حركت كردن بلوك را برش دهند.
مزایا
به هيچ عمليات مقدماتي قبل از عمل برش نياز نيست. استهلاك آن معادل دستگاه سيم برش الماسه ولي سرعت برش آن 40 درصد بيشتر از آن است. ايمني اين روش بيشتر از روش سيم برش است.
عیب
قيمت اوليه اين دستگاه بيشتر از سيم برش الماسه است.
برش با جت اب
برش سنگ با استفاده از فشار اب
كليد اصلي اين فرآيند آبفشان يا جت آب ( jet-Water ) است. فشار آب توسط پمپ هاي فشار بالا تأمين مي شود. آب با فشاري بيش از 900 متر در ثانيه پرتاب مي شود. جريان آب به صورت يك رشته باريك به قطر مداد معمولي توسط سر شلنگ هاي مخصوص به سنگ پاشيده مي شود. انرژي سينتيك آب باعث بريده شدن سنگ مي شود.
دستگاه شامل شيرهاي آب براي كنترل جريان آب، صافي هاي تصفيه كننده هوا و اتصالات است. ممكن است عمل برش توسط جت آب به همراه اضافه كردن مواد ساينده انجام شود.
مزایا
- نياز به چالزني اوليه ندارد.
- ايمني بهداشتي اپراتور به علت كاهش يا محو ذرات پراكنده شده در هوا
- سر و صداي توليد شده نسبت به وسايل مكانيكي و مشعل بسيار كمتراست
- توانايي برش مواد بدون تغيير در ساختمان كريستالي آنها
- پهناي اندك شكاف ايجاد شده ودر نتيجه اتلاف ناچيز سنگ
- عدم توليد گرما
- تميزي سطوح ايجاد شده و عدم نياز به پرداخت مجدد
- سرعت مناسب برش
- امكان كاربرد تنها با يك اپراتور
معایب
- سرمايه گذاري اوليه بالا
- هزينه بالاي مواد ساينده و افشانه
- برش سنگ هاي ماسه اي و گرانيت سخت دانه ريز مشكل بوده و با سرعت كم انجام مي شود.
برش با جت شعله
در سنگ هاي سخت نظير گرانيت و ماسه سنگ، سختي زياد باعث استهلاك سريع تر وسايل برش مي شود. در اين گونه از سنگ ها مي توان از جت شعله استفاده كرد. اين روش در ايالات متحده ابداع شده است.
اساس روش بر احتراق يك ماده سوختني همراه با هواي فشرده است. دستگاه داراي سيستم ساده اي است. معمولاً داراي يك مخزن سوخت، يك كمپرسور و يك مشعل است. مي توان از گازوئيل، بنزين، گازهاي طبيعي و مازوت به عنوان سوخت استفاده كرد. شعله ايجاد شده با سرعتي معادل 5 برابر صوت و درجه حرارتي حدود 1500 تا 2000 درجه سانتيگراد از دهانه مشعل خارج مي شود. اين حرارت باعث شكستگي و ذوب شدن سطح بلورهاي موجود در سنگ مي شود. هر بار كه جت شعله از سنگ عبور مي كند ضخامتي حدود 6 ميليمتر از سنگ را ذوب ميكند.
مزایا
- توانايي برش سنگ هاي سخت مانندگرانيت
- ميزان بلوك دهي تا سه برابر روش آتش كاري
- هزينه پرسنلي كم
- حمل و نقل آسان
- كاربرد آسان و سريع توسط كارگران
- عدم نياز به نيروي كار ماهر
- امكان ايجاد هر نوع برش بدون عمليات مقدماتي
معایب
- سر و صداي بسيار زياد ( حدود 120 دسي بل)
- هزينه بالاي انرژي
- گرماي زياد ناشي از ذوب سنگ
- هزينه هاي نسبتاً بالاي روش
- ايجاد ذرات پودري شكل
- كارايي پايين در سنگ هاي با شكستگي زياد
- آسيب ديدن سنگ در ضخامت هاي زياد
- عمق برش محدود (حداكثر 6 متر)
- پايين بودن سرعت
بهره برداری/بهره برداری/بهره برداری/بهره برداری/بهره برداری/بهره برداری/بهره برداری/بهره برداری/بهره برداری/بهره برداری/
