روش استخراج از طبقات فرعی - Sublevel Stoping

[P O U R I A]

مقدمه :
روش استخراج از طبقات فرعی یکی از روش های استخراج بدون نگهداری می باشد که اغلب در معادن مس ، آهن ، روی ، گوگرد ، سرب ، طلا ، سنگ آهک و نیکل مورد استفاده قرار می گیرد .
این روش برای استخراج مواد معدنی نسبتا پر شیب که هم ماده معدنی و هم سنگ در بر گیرنده از نظر خود نگهداری،تا حدودی صلاحیت داشته باشند به کار می رود، همچنین معدن سرب و روی کوشک با این روش استخراج می شود .
این روش یک روش بالاسری است، به این معنی که روی سر و به بالا حرکت خواهد کرد ، این روش پر تولید بوده و حجم استخراج در آن بالا می باشد .
در این روش از حفر چالهای بلند و آتشباری در طبقات فرعی جهت خرد کردن ماده معدنی استفاده می شود. ماده معدنی تحت تاثیر نیروی ثقل در طول کارگاه جریان می یابد و از طبقه باربری تخلیه می شود. استخراج از طبقات فرعی با اسامی دیگری نظیر استخراج با چالهای آتشباری ( Blast hole stoping )، استخراج با چال های بلند (Long hole stoping ) ، استخراج با فضای باز ( Open stoping ) و VCR نیز شناخته شده است. در حال حاضر برای حدود ۹ درصد تولیدات غیر زغالی یا ۳ درصد کل تولید کانی ها در ایالات متحده از این روش استفاده می شود.
این روش در مقایسه با روش کارگاه و پایه و روش انباره ای از نگهداری موقت کمتری در کارگاه برخوردار است . در کارگاه هیچ نیازی به افراد نیست . کارگران چالزنی و آتشکاری تحت پوشش حفاظتی در طبقات فرعی و میانبر ها کار می کنند و در عین حال امنیت کارگران در حین بارگیری و باربری به وسیله پیچ سنگها ، توری فلزی ، کابل ها یا بتن پاشی تامین می شود .



آماده سازی و طراحی روش :

مرحله ۱- حفر تونل دنبال لایه در زیر کارگاه استخراج​

مرحله ۲- حفر دویل های دسترسی​

مرحله ۳- حفر تونل های دنبال لایه به عنوان طبقات فرعی در داخل توده معدنی ( بنابراین با حفر این طبقات فرعی مقداری از ماده معدنی استخراج خواهد شد ) .​

مرحله ۴- ایجاد یک زیر برش در زیر کارگاه استخراج​

مرحله ۵- ایجاد سیستم تخلیه برای استخراج مواد خرد شده​

مرحله ۶- توسعه دویل موجود در انتهای کارگاه در سراسر ضخامت ماده معدنی(حفر تونل اسلات) تا یک سطح آزاد برای استخراج مواد معدنی ایجاد شود.​

 

[P O U R I A]

انواع چالزنی :

۱- چالزنی با چال های شعاعی :
قطر این نوع چالها ۵۰ تا ۷۰ میلیمتر و طول چالها معمولا ۲۴ تا ۳۰ متر است.
و برای مقرون به صرفه بودن شکستن سنگها ، چالها با تراکم بالا خرج گذاری می شوند.

 

[P O U R I A]

2– چال زنی با چال های موازی :
در صورتی که ماده معدنی رگه ای شکل و با ضخامت کم باشد از چال های موازی استفاده می شود. این چال ها با قطر زیاد و تا طول ۹۰ متر حفر می شوند ، چالهای بلند تر به معنی انتخاب طبقه فرعی کمتر و در نتیجه آماده سازی کمتر می باشد.



نکته :
برای کاهش هزینه های آماده سازی ، چال های موازی بر چال های شعاعی ترجیح داده می شوند .


مقایسه چالزنی موازی و پروانه ای:

۱- در به کار گیری چالهای پروانه ای باید دقت شود که کانسار یکنواخت باشد زیرا غیر یکنواخت بودن سنگ معدن باعث خسارت در ادامه کار میشود .
۲- به علت حفر چال های طویل احتیاج به ماشین های چالزنی بزرگ داریم وچون گران قیمت هستند، سرمایه گذاری اولیه زیادتر می شود، ولی انحراف در چالهایی که با دستگاه های DTH حفر می شوند کمتراز ۲ درصد بوده و از این رو میتوان فاصله طبقات فرعی را افزایش ، تعداد طبقات فرعی را کاهش و در نتیجه میزان عملیات آماده سازی را کم کرد و حجم بیشتری از کانسنگ را در یک مرحله چالزنی و آتشکاری استخراج کرد.
۳- یکی از مزایای چالزنی موازی این است که به تعداد مراحل آتشباری کمتری نیاز دارد و در نتیجه نرخ تولید بیشتر می باشد .​

ابعاد کارگاه :
بسیاری از پارامتر های طراحی در روش استخراج از طبقات فرعی مشابه ابعاد و عوامل موثر در روش استخراج انباره ای یا دیگر روش های استخراج قائم است. عرض کارگاه از ۶ تا ۳۰ متر تغییر می کند ، حداکثر طول کارگاه ۹۰ متر و حداکثر ارتفاع طبقات فرعی ۹۰ متر می باشد.

عرض کارگاه برابر ضخامت ماده ی معدنی و طول کارگاه برابر طول sub level (از man way تا انتها) می باشد .
ارتفاع کارگاه از level تونل transport تاlevel بالایی را گویند و هر چه ارتفاع کارگاه بیشتر شود، هزینه های آماده سازی و استخراج کمتر می شود .
مهمترین پارامترهای تأثیر گذار در طراحی طول و عرض ، اعتماد به کمر بالا و کمر پایین و ضخامت ماده ی معدنی است .
هرچه اعتماد به کمر بالا و کمر پایین ↑ ← طول کارگاه ↑ ← هزینه ی آماده سازی ↓← بازیابی↑.

چرخه عملیات :
در روش استخراج از طبقات فرعی چرخه تولید به صورت زیر است :

چالزنی + آتشکاری + بارگیری + باربری = چرخه تولید
​

چالزنی:

۱) دستگاه چالزنی ضربه ای هوای فشرده مخصوص حفر چالهای بلند ( چالهای کم قطر )
۲) دستگاه حفاری ضربه ای هوای فشرده DTH ( چالهای قطور )
۳) دستگاه چالزنی دورانی سرمته غلتشی ( چالهای قطور )​

آتشباری: آنفو ، مواد منفجره دوغابی ، آتشکاری برقی ، آتشباری به صورت پله ای با چالهای بلند مخصوص برای استخراج بزرگ مقیاس بالا سری
بارگیری: جریان مواد تحت تاثیر نیروی ثقل به سمت دهانه های تخلیه ، LHD ، لودر های تخلیه از جلو ، شاول لودر ، اسلاشر
باربری: LHD ، کامیون ، قطار ، نوار نقاله ( به ندرت)


نقاط تخلیهdraw points :

۱- باید از نظر ابعاد به اندازه ای باشد که مواد به راحتی خارج شوند واحتیاج به آتشباری ثانویه نداشته باشد .
۲- فاصله ی آنها به اندازه ای باشد که کمترین پرت ماده ی معدنی را داشته باشیم و هرچه فاصله ی نقاط ثانویه بیشتر باشد کاهش بازیابی را داریم.​

نکته: جهت راندمان بهتر آتشباری و بارگیری راحت تر، می بایست under cut ( زیر برش ) چند مرحله جلوتر از محل پیشروی سینه کار حفر گردد . زیرا اگر زیر برش به خوبی طراحی و اجرا شود راندمان چالزنی را بالا برده و به بارگیری نیز کمک می کند .


بحث پیلارها :
۱- پیلارها برای حفظ ثبات کمر بالا و کمر پایین به جای گذاشته می شوند .
۲- نقش دیگر آن کاهش میزان اختلاط است و از برش های جزیی کمر بالا جلو گیری می کند .
3- عیب پیلارها کاهش میزان بازیابی است .


مزایا :
۱- بیرون کشیدن مواد از کارگاه تحت نیروی ثقل انجام می شود .
۲- توان تولید متوسط تا زیاد دارد.
۳- هزینه استخراج در حد متوسط است.
۴- قابلیت مکانیزاسیون دارد .
۵- هزینه کندن و انتقال مواد، پایین است.
۶- شرایط اکثرا ایمن و تهویه آن آسان می باشد.
۷- هزینه خرد کردن در صورتی که از آنفو استفاده شود پایین است .
۸- عملیات واحد می تواند به صورت همزمان انجام شود.
۹- بازیابی نسبتا خوب ( ۷۵٪ )
۱۰- اختلاط نسبتا خوب (۲۰٪ )
۱۱- روش کارگر بر نیست.
۱۲- یک کارگاه می تواند جوابگوی تولید روزانه باشد.


معایب :
۱- روش نسبتا پرهزینه است.
۲- انعطاف ناپذیر و غیر انتخابی است .
۳- حفر چال های بلند باید زیر ۲ ٪ انحراف داشته باشد و مستلزم دقت فراوان است.
۴- انفجار های بزرگ می تواند باعث لرزش بیش از حد و آسیب های ساختاری شود .
۵- حداقل شیب ماده معدنی ۵۰ درجه و در شیب کم کاربردی ندارد.
۶- ممکن است بعد از آتشکاری قطعات بزرگ ایجاد شده و نیاز به آتشکاری ثانویه باشد.
۷- در کمر بالای ضعیف کاربردی ندارد زیرا در بالاترین طبقه عملیات ، استخراج از شرایط ایمنی خارج می شود.
۸- مراحل آماده سازی کند ، پیچیده و پر هزینه است.