روش استخراج کند و آکند - Cut & Fill

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
روش استخراج کندوآکند یکی از روش های استخراج با نگهداری مصنوعی است و در کانسارهای پر شیب که بعد قائم زیاد دارند قابل استفاده است.این روش استخراج برای کانسارهای غیرلایه ای،انعطاف پذیرترین روش از نظر شرایط کاربرد و اجرا می باشد و هر چه شیب کانسار زیادتر باشد نتایج مطلوب تری حاصل می شود؛البته از نظر قابلیت اجرا تقریبا در هر شرایطی می توان آن را به کار گرفت.کندوآکند پرهزینه ترین روش در بین روش های استخراج زیرزمینی است و کانسنگ استخراجی آن دارای بالاترین قیمت تمام شده می باشد.در مرحله آماده سازی این روش ابتدا تونل های دنباله رو پایین و بالای کارگاه و نیز به منظور خاک ریزی،چند دویل بالا رو در داخل ماده معدنی احداث می کنند.عملیات استخراج ماده معدنی با ایحاد برش هایی افقی در کانسنگ صورت می گیرد.این برش ها مستلزم انجام عملیات چال زنی و آتشباری می باشد.عملیات چال زنی به دو طریق انجام می شود: در روش اول چال ها بصورت افقی و در امتداد طول کارگاه حفر می شوند.این عمل با استقرار دستگاه چال زنی در کف کارگاه صورت می گیرد.در روش دوم چال ها بصورت قائم (رو به بالا) حفر می شوند.برای استفاده از چال های قائم ارتفاع کارگاه استخراج باید بیشتر از حالتی باشد که از چال های افقی استفاده می کنیم.

Cut-Fill-1.jpg

عملیات استخراج در روش کندوآکند از کف کارگاه آغاز می شود و پیش روی رو به بالا صورت می گیرد.با انجام عملیات چال زنی وآتشباری،کانسنگ خرد می شود و به کف کارگاه می ریزد.از این مواد معدنی خرد شده بعنوان سکویی جهت نصب نگهداری سبک و موقتی نظیر پیچ سنگ یا ستون های چوبی استفاده می شود.پس از اتمام عملیات لق گیری و نگهداری موقت سقف کارگاه کانسنگ خرد شده داخل کارگاه از طریق دویل عبور و مرور مواد معدنی به طبقه پایین و از آنجا به بیرون انتقال داده می شود.در این روش دویل های عبور مواد معدنی در داخل مواد پرکننده ایجاد می شوند؛یعنی پس از خارج کردن ماده معدنی خرد شده از داخل کارگاه؛دویل های عبور مواد معدنی را به طرف بالا گسترش می دهندتا جایی که به ارتفاع ماده معدنی جابه جا شده برسد.برای گسترش وتوسعه این دویل ها از چوب بست استفاده می شود. سپس با استفاده از مواد پر کننده فضای خالی کارگاه را پر می کنند.این مواد پر کننده ضمن نگهداری دیواره ها،به منظور ایجاد برش های بعدی وادامه عملیات استخراج یک کف مناسب بوجود می آورند.پر کردن در این روش کاملا با عملیات و چرخه استخراجی پیوند خورده است و بعنوان فعالیتی مستقل که بعد از اتمام کل عملیات استخراج انجام شود نیست؛در واقع بر خلاف روش انباره ای و یا استخراج از طبقات فرعی که پس از استخراج و تخلیه کامل کارگاه ممکن است کارگاه را با مواد باطله پر کنند؛در این روش عملیات پر کردن کارگاه بصورت پریودیک و هماهنگ با عملیات استخراج صورت می گیرد.جهت پر کردن کارگاه به ازای هر تن ماده معدنی استخراج شده که از کارگاه خارج می شود حدود ۰.۶ تن باطله مورد نیاز است چرا که ماده معدنی قبل از استخراج متراکم است و باطله ای که باید جای آن را پر کند بصورت خرد شده است و افزایش حجم دارد.

یکی از پر مصرف ترین مواد برای پر کردن کارگاه،باطله های کارخانه کانه آرایی است اما همیشه قابل استفاده نیست و به میزان و جنس ماده پر کننده و نیز فاصله کارخانه کانه آرایی تا معدن بستگی دارد.مواد پر کننده را می توان از عملیات آماده سازی در سرتاسر معدن نیز تامین گردد.در پر کردن کارگاه به طریقه خشک ، مواد پر کننده از طبقه بالا و از طریق دویل های عبور مواد پر کننده به درون کارگاه استخراج ریخته و توسط اسکیپر پخش می شود.در صورتی که سنگ باطله در معدن در دسترس نباشد یا اینکه وجود داشته باشد ولی مناسب نباشد باطله سطح زمین را توسط اسکیپ یا از طریق دویل های مخصوص مواد پر کننده به کارگاه استخراج انتقال می دهند.پخش کردن مواد پر کننده به طریقه مکانیکی خشک هزینه بالایی دارد و میزان تراکم پذیری در این روش بالاست؛از این رو اخیرا پر کردن کارگاه بصورت هیدرولیکی؛ یعنی مخلوط کردن مواد پر کننده خشک با آب بطور گسترده ای جایگزین آن شده که نتیجه این کار،راندمان بالاتر و هزینه و تراکم پذیری کمتر مواد پر کننده بوده است.پر کردن هیدرولیکی بخاطر ایجاد سطح صاف در کارگاه باعث افزایش قابلیت مکانیزاسیون در این روش می شود.مواد پر کننده بصورت مخلوط با آب به داخل کارگاه ریخته می شود و در برخی موارد به منظور استحکام بیشتر ماده پرکننده به مخلوط فوق کمی سیمان هم اضافه می کنند.

در عملیات پر کردن کارگاه ها مساله زمان اهمیت زیادی دارد زیرا در اثر استخراج مواد معدنی فشار بسیار زیادی به کارگاه و دیواره های اطراف آن وارد می شود و به همین جهت مواد پر کننده باید بموقع در محل استخراج شده قرار گیرند.

پر کردن کارگاه باعث جلوگیری از تخریب دیواره های ضعیف کانسار می شود و به همین علت میزان اختلاط باطله با ماده معدنی پایین می آید.بدین جهت روش کندوآکند روشی است که تمیزترین ماده معدنی استخراجی را در بین روش های استخراج زیرزمینی به دست می دهد. همچنین در مواردی که پهنای کارگاه زیاد باشد و در نتیجه تنش ناشی از وزن طبقات فوقانی بر دیواره های کارگاه زیاد شود پر کردن کارگاه باعث کاهش تنش های وارده و مانع تخریب کمرها خواهد شد.

در این روش هیچ یک از مراحل سیکل عملیاتی (چال زنی،آتشباری،نگهداری،بارگیری و حمل مواد معدنی و پر کردن کارگاه ها) مستقل از هم نیستند و بنابراین تولید ماده معدنی در این روش استخراج کاملا ناپیوسته است.همچنین وابستگی مراحل عملیات تولید به یکدیگر باعث افزایش زمان انتظار ماشین آلات چال زنی و نیز ماشین آلات دیگر شده،باعث می شود که با وجود قابلیت مکانیزاسیون بالا در این روش،تمایل کمی به استفاده از ماشین آلات پیشرفته در کارگاه استخراج وجود داشته باشد.

Cut-Fill-2.jpg
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
شرایط کاربرد روش کندوآکند

ابعاد و شکل کانسار:
ابعاد و شکل کانسار در انتخاب روش معدن کاری بسیار حائز اهمیت است.روش های متنوعی از کندوآکند وجود دارد که بیشتر آنها برای رگه های باریک و با گسترش قائم زیاد به کار گرفته می شوند.هر چه شیب کانسار بیشتر باشد شرایط مطلوب تری برای استفاده از این روش فراهم می شود.در بیشتر شیوه های اجرای روش کندوآکند حرکت مواد معدنی از داخل به بیرون کارگاه(از طریق دویل های عبور مواد معدنی)تحت اثر نیروی وزن خود ماده معدنی صورت می گیرد؛بنابراین اگر شیب کانسار بیشتر از زاویه قرار ماده معدنی باشد بهتر است ودر غیر این صورت برای اینکه مواد خرد شده بتوانند در اثر نیروی ثقل به طرف پایین حرکت کنند باید برای ایجاد دویل های عبور مواد معدنی با شیبی بیش از زاویه قرار ماده معدنی،از کمربالا و کمرپایین ماده معدنی نیز استفاده کنیم.

Cut-Fill-3.jpg

از این روش برای استخراج ذخایر و رگه های کوچک استفاده می شود استفاده از آن برای کانسارهای بزرگ معمولا مقرون به صرفه نمی باشد چون کانسارهای بزرگ نیاز به ماشین آلات بزرگتر و پیشرفته تری دارند و از انجا که تولید در این روش ناپیوسته و زمان بیکاری (انتظار)ماشین آلات زیاد است نمی توان از تمام ظرفیت این ماشین آلات استفاده کرد؛البته استفاده از ماشین آلات کوچک و غیر پیشرفته هم میزان تولید را پایین می آورد که آن هم از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نخواهد بود مگر اینکه عیار ماده معدنی بالا وجوابگوی هزینه های زیاد این روش باشد.

ضخامت :حداقل ۳-۲ متر،البته برای استخراج مواد معدنی گران قیمت و خاص می توان در ضخامت های کمتر از ۲ متر نیز از این روش استفاده کرد که باید در هنگام ایجاد برش ، مقداری از کمربالا کمرپایین را نیز استخراج نمود،طبیعی است که در این صورت ترقیق ماده معدنی افزایش می یابد.ولی به علت انعطاف پذیری بالا تقریبا برای هر کانساری قابل استفاده است.

شکل کانسار: شکل کانسار می تواند مسطح ، نامنظم و ناپیوسته باشد زیرا جریان مواد در داخل دویل های عبور مواد معدنی انجام می گیرد و ربطی به شکل کانسار ندارد. در این روش هر جا که ناپیوستگی مشاهده شد آن را بعنوان باطله در نظر گرفت و تنها دویل های عبور مواد معدنی را در داخل آن حفر نمود؛در واقع روش استخراج کندوآکند یک روش کاملا انتخابی است؛یعنی به هنگام مواجه شدن با هرگونه یکنواختی از نظر عیار در ماده معدنی، می توان در محل تصمیم مناسبی اتخاذ کرد.

Cut-Fill-4.jpg
مقطع طولی یک کارگاه کندوآکند با بر جای گذاشتن پایه های قائم)​

در صورتی که عیار آن بخش کمتر از عیار حد باشد می توان آن را استخراج نمود و بعنوان ماده پر کننده کارگاه استفاده کردیا اینکه آن را به عنوان پایه جهت نگهداری کارگاه بر جای گذاشت.

در روش استخراج کندوآکند یکی از پر هزینه ترین مراحل،مرحله پر کردن کارگاه استخراج است و همین امر باعث می شودکه قیمت تمام شده کانسنگ استخراج شده در این روش بالاتر از سایر روش های استخراج زیر زمینی باشد.برای اینکه استخراج ماده معدنی به این روش صرفه اقتصادی داشته باشد باید عیار ماده معدنی نسبتا بالا باشد تا هزینه های بالای تهیه مواد پر کننده و عملیات پر کردن را جبران نماید.
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
پایداری کانسنگ و کمرها :میزان مقاومت کانسنگ نیز فقط کافی است در حدی باشد که بتوان تجهیزات نگهداری سقف را نصب کرد.در واقع نیاز به مقاومت وپایداری خاصی نیست و فقط مقاومت آن باید از محدوده مقاومت کانسنگ های استخراجی با روش های تخریبی بیشتر باشد.توده معدنی باید نامنظم باشد تا بتوان از این روش استفاده کرد زیرا در غیر این صورت سایر روش های استخراجی قابل اجرا بوده،روش کندوآکند برای استخراج کانسار مورد نظر انتخاب نخواهد شد.


Cut-Fill-5.jpg
(مقطع طولی یک کارگاه استخراج روش کندوآکند با استفاده از چالزنی افقی)​


معدن کاری انتخابی : یکی از محاسن بزرگ این روش انتخابی بودن آن است.در این روش حجم کارگاه ها کم است وباعث می شود ایمنی روش بالا رود واین به این معنی است که تصمیم بگیریم کجا استخراج شود و کجا باقی بماند.نیاز به مواد باطله بعنوان مواد پر کننده باعث شده هر جا به ماده معدنی با عیار کم برخورد کردیم بتوانیم آن را بعنوان باطله استخراج کنیم.

میزان نشست زمین و اهمیت آن :
بطور کلی در استخراج مواد معدنی فلزی نگرانی خاصی در مورد نشست سطح زمین وجود ندارد زیرا غالبا این گونه کانسارها در مناطق دور افتاده قرار دارند و به همین علت غیر از پیش بینی اثر استخراج بر روی ساختمان های معدن و چاه های معدنی و یا بعنوان مثال اثر استخراج همراه با تخریب های بزرگ بر روی معادن روباز مجاور،معمولا نگرانی دیگری وجود ندارد.اگر در اثر استخراج زیرزمینی و خالی شدن فضا در زیر زمین،طبقات فوقانی تشکیل پل بدهند ممکن است اثر نشست در سطح زمین ظاهر نشود.با این وجود اگر فضای خالی شده بزرگ باشد آنگاه تخریب طبقات فوقانی و نشست تا سطح زمین ادامه خواهد یافت.در مناطقی که نشست زمین مهم است و باعث تخریب سطح می شود برای استخراج مواد معدنی باید از روش های همراه با پر کردن کارگاه یا روش های بدون نگهداری مصنوعی مانند روش اتاق و پایه استفاده نمود اما اگر شیب کانسار و نیز گسترش آن در بعد قائم زیاد باشد مجبوریم از روش کندوآکند استفاده نمائیم.در این حالت به منظور جلوگیری از نشست زمین باید از مواد پر کننده با قابلیت تراکم پذیری پایین (مانند پر کردن هیدرولیکی) استفاده کنیم.

هر چند پر کردن به طریقه هیدرولیکی یا با استفاده از هوای فشرده تراکم کمتری نسبت به روش های مکانیکی در پی دارد با این حال همان مقدار تراکم پذیری کم باعث به وجود آمدن اندکی نشست در سطح زمین می شود؛بنابراین باید گفت که با استفاده از روش استخراج کندوآکند تنها می توان نشست سطح زمین را کاهش داد یا به حداقل رساند.

تهویه :
یکی از موارد استفاده از این روش در معادنی است که میزان گازخیزی در آنها بالاست.استفاده از این روش باعث سهولت در امر تهویه معدن خواهد شد چرا که با پرکردن کارگاه،حجم فضای خالی کارگاه کاهش می یابد و فشار مواد پر کننده بر دیواره ها نیز به مقدار زیادی نشت گاز را کم می کند.

آماده سازی معدن :
در بین روش های استخراج کانسارهای غیر لایه ای میزان آماده سازی این روش از بقیه کمتر است و این ویژگی،یکی از محاسن این روش استخراجی است.معمولا این روش برای ذخایر کوچک صرفه اقتصادی دارد و همواره در طراحی ها سعی می کنند که ابعد کارگاه را کوچک انتخاب کنند.در این صورت همزمان با استخراج یک کارگاه،کارگاه دیگری در حال آماده سازی می باشد و پایان استخراج هر کارگاه نقطه شروع استخراج کارگاه جدید خواهد بود.مراحل آماده سازی یک کارگاه در این روش به شرح زیر است:

در کمر پایین رگه معدنی تونل اصلی باربری را حفر کرده،سپس زیر بری کارگاه به ارتفاع ۵ متر انجام می شود.در این مرحله در واقع یک تونل در دل رگه در ارتفاعی بالاتر از تونل اصلی باربریدر امتداد طول کارگاه طول کارگاه ایجاد می گردد.مرحله بعد حفر میان برهای بارگیری است.پس از آن هم دویل های عبور مواد معدنی حفر می شوند که بدین ترتیب مسیر حمل مواد معدنی استخراجی آماده می شود.آخرین مرحله آماده سازی حفر یک یا چند دویل در امتداد ارتفاع کارگاه است که جهت انتقال مواد پر کننده از طبقه فوقانی معدن به کارگاه،تهویه و خدمات دهی به کارگرفته می شود.حداقل یک دویل مربوط به رفت و آمد افراد می باشد و این دویل نیز مانند سایر دویل ها با پیش روی استخراج به سمت بالا،در بین مواد پر کننده جداره گذاری شده ، به شکل دست ساز ادامه پیدا می کند.در صورتی که از تجهیزات موتوری (متحرک) در کارگاه ها استفاده شود،می بایست رمپ های بین طبقات رانیز ایجاد کرد(حداکثر شیب رمپ ها ۱۵ تا ۲۰ درصد می باشد)ولی اگر رمپ بنا به دلایلی حفر نشود،تا زمانی که کارگاه به طبقه فوقانی نرسد تجهیزات باید در کارگاه باقی بماند.
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
مراحل استخراج : بطور کلی در این روش ماده معدنی با برش های افقی به ضخامت ۳-۴ متراز پایین به سمت بالای کارگاه و ایجاد سکوی کار توسط انباشت مواد پر کننده درون کارگاه انجام می شود.این مراحل عبارتند از:
۱.چال زنی به طول ۳ تا ۴ متر در سقف
۲.خرج گذاری و آتشباری چالها
۳.لق گیری،صاف کردن و منظم کردن سقف
۴.نصب پیچ سنگ ها و انجام سایر نگهداری های مورد نیاز برای سقف
۵.بارگیری،حمل و نقل و تخلیه مواد معدنی درون دویل های عبور مواد معدنی
۶.جداره سازی و ادامه ساخت دویل های عبور مواد معدنی و دویل رفت و آمد افراد با ارتفاع حدود ۳متر
۷.پر کردن کارگاه به ارتفاع حدود ۳ متر​


عملیات تولیدی :
عملیات تولیدی در این روش شامل مراحل چال زنی و آتشباری،حمل ونقل مواد معدنی،پر کردن کارگاه وانجام نگهداری موقت می باشد.

چال زنی و آتشباری :
چال زنی به دو صورت انجام می شود : چال زنی بصورت قائم و چال زنی بصورت افقی.

استفاده از چال قائم :
برای حفر این چال ها از دریل واگن های ساده استفاده می شود.پس از تخلیه مواد معدنی استخراجی،کف کارگاه را با استفاده از مواد پر کننده تا ارتفاع ۳-۲.۵ متر بالا می آوردند.چال ها با زاویه ۷۰-۶۰ درجه نسبت به جبهه کار و در سرتاسر طول کارگاه حفر می شوند.طول چال ها ۴-۳.۵ متر می باشد.تمام چالهای حفر شده باید با هم موازی و دارای طول یکسان باشند.باید انتهای تمام چالها در فاصله یکسانی از سطح کارگاه قرار گیرد تا پس از آتشباری،سطحی صاف ایجاد دارد.تمامی چالها خرج گذاری و با هم آتشباری می شوند. از مواد کنده شده بعنوان سکویی برای لق گیری و نصب پیچ سنگ ها استفاده می شود.

یک عیب یزرگ این روش پایین بودن ایمنی آن است چرا که پس از آتشباری و خروج کانسنگ استخراجی تا قبل از پر کردن کارگاه حدود ۷-۶ متر بین سقف کف کارگاه فاصله ایجاد می شود و در این حالت برای کاهش احتمال سقوط سنگ و بالا بردن سطح ایمنی کارگاه باید از آتشباری کنترل شده استفاده کرد که یک دلیل بالا رفتن هزینه های استخراجی است.استفاده از چال های نسبتا بلند تا ۱۵ متر در این روش چالزنی وقتی که دیواره ها مقاوم و خود کانسار باریک و با گسترش عمودی زیاد باشد کاملا مطلوب و رضایت بخش است.در این روش عمل جابجایی مواد با اسکریپر صورت می گیرد.


Cut-Fill-6.jpg
(حفر چالها به صورت قائم و افقی)​


استفاده از چال های افقی :
از این روش هنگامی که دیوارها خیلی سست هستند استفاده می شود. با حفر ترانشه هایی به پهنای ۳ متر در سقف کارگاه،از داخل آن چالهای افقی می زنند.در حالت مکانیزه از جامبو دریل استفاده می شود.


Cut-Fill-7.jpg
(مقطع طولی یک کارگاه کندوآکند با استفاده از چالهای قائم)​
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
برای استفاده از چال افقی کف کارگاه را تا ارتفاع ۱.۲-۰.۸ متر با استفاده از مواد پر کننده بالا می برند.فاصله بین سقف کارگاه تا کف آن که همان سطح مواد پر کننده است حدود ۱ متر می باشد.پس از حفر وآتشباری چالها،مواد کنده شده بر کف کارگاه می ریزند که تقریبا تمام حجم کارگاه را پر می کند و برای جابجایی مواد کنده شده باید از LHD استفاده کنیم.میزان عمق چالها به قابلیت دستگاه چالزنی بستگی دارد ولی ضخامت برش حداقل ۱-۰.۸ متر انتخاب می شود.

Cut-Fill-8.jpg
(مقطع طولی یک کارگاه استخراج روش کندوآکند با استفاده از چالهای افقی)​

بجز چالهای ردیف اول که با زوایه ۳-۲ درجه به سمت جلو حفر می شوند، بقیه چالها با هم موازی و کاملا عمود بر سطح جبه کار هستند.از مزایای این روش چالزنی این است که حفر چالهای افقی نسبت به چالهای قائم تحت کنترل بیشتری انجام می شود و به همین علت نیازی به آتشباری کنترل شده وجود ندارد و به علت دقت بیشتر در عملیات چالزنی،قابلیت استخراج انتخابی باز هم بیشتر می شود؛یعنی قادر خواهیم بود به گونه ای سینه کار را چالزنی کنیم که مواد باطله استخراج نشوند و یا مواد با ارزش کانی که در دیواره وجود دارند را چال زده ، استخراج می نماییم.از مزایای دیگر این روش چالزنی ایمنی بیشتر آن نسبت به روش چالزنی قائم است(بخاطر وجود فاصله کمتر بین کف و سقف کارگاه).سطح سقف کارگاه همواره صاف و منظم خواهد بود و نگهداری آن نیز راحت تر انجام می شود.خرج گذاری و آتشباری در این روش هیچ گونه شرایط خاصی ندارد.

حمل مواد معدنی :
چنانچه سنگ استخراجی دارای دانه بندی ریز و منظم بوده،قابلیت بارگیری آن از کف کارگاه وجود داشته باشد از LHD و در صورتی که ابعاد کانسنگ درشت و نامنظم و قابلیت نفوذ باکت LHD در زیر آن کم باشد از اسلاشر استفاده خواهیم کرد.در این روش مواد در اثر نیروی وزنشان در داخل دویل های عبور ومرور مواد معدنی حرکت کرده،به نقاط تخلیه در طبقه پایین کارگاه منتقل می شوند.اگر بارگیری واگن ها با استفاده از لودر صورت گیرد راندمان بیشتری نسبت به استفاده از شوت تخلیه خواهد داشت.دو عامل مهم در انتخاب نحوی انجام عملیات بارگیری و حمل در این روش موثر است،این دو مقدار ذخیره و میزان یکنواختی توده معدنی است.

پر کردن :
انجام این کار دو هدف را برآورده می سازد: یکی ایجاد سکوی کار و دیگری نگهداری دائمی کمرهای ماده معدنی.مزایای پر کردن کارگاه در این روش را می توان بصورت زیر شمرد:
کاهش میزان نشست در طبقات فوقانی محل استخراج شده
کاهش خطر احتمالی ناشی از ریزش سنگ های طبقات فوقانی
کاهش فشار طبقات
کاهش میزان استفاده از وسایل نگهداری
کاهش افت ماده معدنی در مقایسه با روش باقی گذاردن پایه
جلوگیری از آتش سوزی ناشی از باقی ماندن مواد معدنی دارای خاصیت خود سوزی (بخصوص مواد معدنی سولفیدی)
تنظیم بهتر تهویه در مقایسه با روش های تخریبی
نگهداری بهتر تاسیسات و عوارض سطحی​

مواد پر کننده مناسب باید دارای ویژگی های زیر باشند:
از نزدیک ترین فاصله ممکن تامین شوند
قابلیت دسترسی به آنها بالا باشد
ارزان قیمت باشند
ریز دانه و دارای دانه بندی یکنواخت باشند
در مقابل فشار مقاوم باشند
در آب حل نشوند
از خود گاز تراوش نکنند​


بهترین موادی که بیشترین ویژگی های فوق را در بر داشته باشند عبارتند از:
مواد حاصله از چالزنی ها و آماده سازی معدن
مواد معدنی کم عیار داخل کارگاه
باطله کارخانه کانه آرایی به شرط نزدیک بودن کارخانه به معدن​


روش های پرکردن فضاهای استخراجی عبارتند از :
روش مکانیکی
روش پنوماتیکی
روش هیدرولیکی​


پر کردن کارگاه به روش مکانیکی :
پر کردن فضاهای خالی کارگاه استخراج با استفاده از مواد باطله همواره برای معدنکاران مفید و مطلوب بوده است.استفاده از این باطله ها دو مزیت دارد:
لازم نیست برای تهیه و حمل مواد پر کننده به کارگاه هزینه ای صرف شود.
وقتی مواد باطله داخل کارگاه یا درون معدن برای پر کردن کارگاه استخراج به کار برده شود،جهت انتقال آن به بیرون از معدن وقت و هزینه ای صرف نمی شود.


منابع تهیه مواد باطله :
موادی که می توان از آنها بعنوان باطله در پر کردن کارگاه استفاده کرد عبارتند از:
سنگ های خرد شده معادن سنگی نزدیک معدن
سنگ ها و باطله های ناشی از آماده سازی های زیرزمینی
گراول،سنگ ریزه وشن
باطله کارخانه کانه آرایی
مواد بدست آمده از تخریب گسل ها و نقاط سست اطراف معدن به شرطی که به اندازه کافی از جبهه کار و توده معدنی دور باشد که موجب آسیب دیدگی کارگاه و کاهش ایمنی نشود.​


ترکیب مواد پر کننده ممکن است بصورت های زیر باشد :
موادی که کاملا باطله هستند و هیچ عیاری ندارند.
موادی با دانه بندی یکنواخت که برای بالا بردن مقاومتشان به آنها آب و سیمان اضافه شده.
مواد خام مخلوط شده با سولفید ها و یا هر ماده ای که اضافه کردن آن به ماده پر کننده،مقاومتش را تا حد زیادی بالا ببرد.
مخلوطی از مواد باطله با باطله کارخانه کانه آرایی،که در این شیوه مواد پرکننده دارای دانه بندی متنوعی می شود و تراکم پذیری ماده پر کننده کاهش می یابد.با قرار گرفتن مواد دانه ریز در بین مواد دانه درشت.
مخلوطی از مواد باطله با باطله کارخانه ذوب که در این صورت ماده پرکننده به دست آمده استحکام زیادی خواهد داشت.​

روش های تهیه و رساندن مواد باطله به کارگاه : اگر مواد باطله از سنگ های ساختمانی و معادن سنگی تهیه شده باشد ابعادشان باید در حدی باشد که بتوان آنها را در فضاهای زیرزمینی حمل و نقل نمود، در واقع این سیستم حمل ونقل داخل معدن است که اندازه ی دانه های مواد پر کننده را محدود می کند مانند دویل های عبور مواد پر کننده،نوار نقاله ها و غیره.در این حالت استفاده از مواد باطله ای که اندازه بزرگترین ذرات آنها حدود ۳۰ سانتی متر باشد نتیجه مطلوبی در بر خواهد داشت. مواد پر کننده تهیه شده از خارج معدن را با استفاده از حمل ونقل ریلی به دویل های عبور ماده پر کننده می رسانند و از آنجا که شیب دویل ها بیشتر از زاویه قرار ماده باطله است، مواد در اثر نیروی ثقل به پایین سقوط کرده به داخل کارگاه می ریزند،البته این روش به درون کارگاه یکنواخت نیست و باید مواد باطله را به صورت منظم و یکنواخت در داخل کارگاه پخش کرد.بدین منظور از اسلاشر یا اسکیپر استفاده می شود.شکل زیر نحوی تهیه ماده پر کننده در یک معدن را بصورت شماتیک نشان می دهد.

اگر از مواد باطله درون معدن جهت پر کردن فضاهای خالی استفاده کنیم در صورت انجام عملیات استخراج به صورت مکانیزه و درشت بودن اندازه مواد باطله باید از عملیات سنگ شکنی زیرزمینی استفاده کرد. اگر بخواهیم جهت انتقال مواد باطله از نوار نقاله ویا هوای فشرده استفاده کنیم اندازه آنها باید کوچک تر باشد.در این حالت هم می توان مواد ریز دانه را به مواد درشت دانه اضافه کرد تا ماده پر کننده فشرده شده و قابلیت تراکم پذیری کمتری داشته باشد.خرد کردن مواد باطله تا جایی که هزینه خردایش از نظر اقتصادی قابل قبول باشد انجام می گیرد. اگر عمل خردایش غیر اقتصادی باشد مواد درشت و نامنظم را در کف کارگاه پهن می کنند و روی آن را به ورقه های فولادی می پوشانند تا سطحی صاف برای حرکت ماشین آلات مهیا شود و از ترقیق نیز جلوگیری به عمل آید و این مواد قادرند دیواره ها را بخوبی نگهداری کنند.به منظور بالا بردن مقاومت مواد پر کننده ترکیبات جدیدی از جمله سیمان به مقدار مشخص به مواد باطله اضافه می شود که باید ابعاد آنها بین ۰.۱ تا ۱۰۰ میلی متر باشد.

روش های پخش کردن ماده پر کننده باطله در داخل کارگاه : پخش کردن مواد باطله در در داخل کارگاه به روش های اسلاشینگ،استفاده از نوار پرتاب کننده و استفاده از هوای فشرده انجام می شود.
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
اسلاشینگ : در لایه های پر شیب برای رساندن مواد پر کننده به داخل کارگاه از نیروی ثقل یا از طریق دویل های عبور مواد پر کننده استفاده می شود و جهت تحمل وزن مواد پر کننده در قسمت تحتانی کارگاه باید مقداری از ماده معدنی را بصورت دست نخورده (پایه) باقی گذاشت یا اینکه از یک سری وسایل نگهداری ثابت استفاده کرد.در لایه های کم شیب لازم است خاک و مواد پر کننده را پس از حمل، در تمام طول کارگاه پخش کرد،بدین منظور از ناو زنجیری،ناو جنبان و اسکریپر استفاده می کنند.بطور کلی راندمان در خاک ریزی دستی کم است زیرا تعداد کارگران مورد نیاز زیاد است. میزان انقباض محل استخراج شده پس از خاک ریزی زیاد است. بخاطر عدم تراکم کافی احتمال عبور هوا از لا به لای سنگ ها وجود دارد و ممکن است در برخی موارد به خود سوزی لایه ها کمک کند.

استفاده از نوار پرتاب کننده :
در این روش مواد باطله به محل مورد نظر پرتاب می شوند.جهت پرتاب مواد از یک نوار کوتاه استفاده می شود.ماده پر کننده توسط یک نوار نقاله یا ناو زنجیری به قیف دستگاه و از زیر قیف بر روی یک نوار کوتاه که با سرعت زیادی حرکت می کند می ریزد و سرعت زیاد نوار باعث می شود که مواد باطله به محل مورد نظر پرتاب شوند.برای بکارگیری این روش ضخامت لایه باید حداقل ۱.۱ متر باشد.این دستگاه می تواند مواد باطله را تا حدود ۱۰ متر پرتاب کند وظرفیت آن ۱۰۰ متر مکعب در ساعت است.مزیت عمده این ماشین توانایی آن در پر کردن کارگاه تا زیر سقف می باشد.

استفاده از هوای فشرده :
در این روش مواد باطله از طریق لوله و با استفاده از هوای فشرده در نقاط مختلف کارگاه ریخته و پخش می شوند.

مزایای پر کردن کارگاه با مواد باطله داخل معدن : استفاده از مواد باطله به علت ارزان بودنشان باعث شده که تا حدودی معدنکاری به این روش از نظر اقتصادی قابل قبول باشد.آسانی تهیه و پخش شدن در کارگاه وارزان بودن از مزایای استفاده از این نوع ماده پر کننده است.اگر از باطله های پیش روی و آماده سازی معدن بعنوان ماده پر کننده استفاده کنیم هزینه خارج کردن این باطله ها از معدن و نیز هزینه انباشت مواد در سطح زمین حذف می شود.از طرفی اضافه کردن سیمان به این نوع مواد باعث شده است که پر کننده ای با مقاوت مطلوب ایجاد شود.

معایب پر کردن کارگاه با مواد باطله :
مواد باطله نسبتا ضعیف و سست هستند و در صورتی که از آنها جهت پر کردن کارگاه استفاده شود و دانه بندی آنها مناسب نباشد قادر نخواهند بود ماده پر کننده فشرده و تراکم ناپذیری را ایجاد نمایند.

پر کردن کارگاه به طریقه پنوماتیکی :
استفاده از هوای فشرده جهت انتقال مواد پر کننده بسیاری از مشکلات ایجاد شده در پر کردن کارگاه های مسطح و آب گیر به روش هیدرولیکی را مرتفع می نماید و باطله حاصل از پیش روی های معدن استفاده می شود که باعث کاهش هزینه های انتقال مواد به بیرون از معدن می شود.البته در اغلب موارد نیاز به دانه بندی خاصی دارند.در این روش پر کردن می توان در حالت مرطوب به مواد باطله سیمان اضافه کرد تا مقاومتشان افزایش یابد.روش پر کردن پنوماتیکی دو ایراد عمده دارد:
I. هزینه های زیادی برای تامین انرژی مورد نیاز آن لازم است.

II. از آنجا که هوا و ذرات مواد پر کننده با سرعت زیادی در داخل لوله ها حرکت می کنند لوله ها به سرعت فرسوده می شوند.اتصالات و بازوها نیز علاوه بر مقاوم بودن در مقابل سایش باید از لوله های قابل چرخش وانعطاف پذیر ساخته شوند.​

موارد مورد استفاده در روش پنو ماتیکی :
همان موادی که برای پر کردن کارگاه با استفاده از باطله به کار می رود در روش پنوماتیکی نیز به کار می رود.قیمت پایین،راحتی انتقال،قابل دسترس بودن و قابلیت پخش شدن از شرایط مواد مورد استفاده در این روش می باشد.تا زمانی که امکان استفاده از سیستم های پر کننده دیگر وجود دارد از سیستم پنوماتیکی استفاده نمی شود.

مزیت روش پنوماتیکی :
مزایای پر کردن کارگاه به روش پنوماتیکی عبارتند از:
هوایی که همراه مواد پر کننده به جبهه کار فرستاده می شود،قادر است هوای جبهه کار را تمیز کند.
از آنجا که مواد پر کننده بصورت فشرده در محل قرار می گیرند قادر خواهند بود نشت گاز را تا حدی کاهش دهند.
به علت فشرده بودن مواد پر کننده نشست سطح زمین کم می شود.
با استفاده از این گونه مواد پر کننده،کنترل تنش در معادن بهتر انجام می شود.
استفاده از مواد باطله عملیات آماده سازی باعث کاهش هزینه ها می شود.
مشکل آب دار بودن مواد پرکننده که در روش پرکردن هیدرولیکی وجود دارد؛در اینجا وجود ندارد.
از آنجا که مواد پر کننده با فشار زیاد در کارگاه پخش می شوند بسیار فشرده و مقاوم هستند.​


معایب روش پر کردن پنو ماتیکی :
هنگامی که فاصله کارگاه تا سطح زمین زیاد باشد باید یک سیستم حمل و نقل برای انتقال مواد پر کننده و رساندن آنها به سیستم پنوماتیک اختصاص داده شود.
میزان گردوغبار ایجاد شده در این روش زیاد است که هزینه تهویه را افزایش می دهد.
سرمایه گذاری اولیه مورد نیاز و نیز هزینه عملیاتی در این روش بالاست.
بر اثر حرکت ذرات در داخل لوله سرو صدای زیادی ایجاد می شود.
در معادن کوچک به علت بزرگ بودن دستگاه های پنوماتیکی نمی توان از آنها استفاده کرد.​


پر کردن هیدرولیکی :
پر کننده های هیدرولیکی بطور کلی مخلوطی از آب و مواد جامد پر کننده (۷۵-۲۵ درصد) می باشند.این مواد ریز دانه هستند و توسط فشار آب در کف کارگاه تخلیه می شوند.حجم آب در ترکیب مورد مورد استفاده کم است و به همین علت آب موجود در مخلوط براحتی از کارگاه خارج می شود.از آنجا که آب در تمام خلل و فرج کف کارگاه نفوذ می کند،سکویی یکنواخت و یک پارچه ایجاد می شود.برای مقاومت و پایداری بیشتر سکوی کار و نگهداری دیواره ها به این مخلوط سیمان اضافه می کنند.در صورت استفاده از این روش پر کندگی پایداری و ایمنی کارگاه های مجاور افزایش و نشست سطح زمین کاهش می یابد.مواد زیادی را می توان بعنوان ماده پر کننده در این روش استفاده کرد که ساده ترین کار استفاده از باطله کارخانه کانه آرایی است.این روش مستلزم بکارگیری تکنیک های زه کشی است چرا که مواد دارای آب هستند. کلیه راه های دسترسی به کارگاه بایستی به منظور جلوگیری از ورود مواد پر کننده و آب و گل به درونشان محافظت شوند.بعد از زهکشی باید مواد سفت شوند تا ماشین آلات بتوانندبر روی آن رفت وآمد کنند که برای ماشین آلات ۲ تا ۴ روز زمان لازم است.


مزایای استفاده از پر کننده های هیدرولیکی :
v نگهداری دیواره ها به روش هیدرولیکی بهتر انجام می شود چرا که مواد پاشیده شده و فضاهای خالی را کاملا پر می کنند.
v فشار وارده به کارگاه کاهش می یابد زیرا مواد پر کننده هیدرولیکی به نحو مطلوبی از بسته شدن دیواره ها جلوگیری می کنند.
v بخاطر عدم تولید گردوغبار تهویه بهتر و راحت تر انجام می شود.
v چنانچه در ماده پر کننده از سیمان هم استفاده شود سطحی صاف و محکم و مناسب برای مکانیزاسیون ایجاد می شود.
v میزان تحکیم مواد پر کننده کم است و از ۱۰-۵ درصد تجاوز نمی کند.
v میزان رقت خیلی کم است.​


معایب پر کننده های هیدرولیکی :
× نیاز به سرمایه گذاری اولیه زیادی دارد.
× میزان مصرف آب در این روش خیلی بالاست.
× رطوبت معدن بالا می رود.
× باید آب خارج شده از مخلوط پر کننده رابه خارج از معدن پمپاژ کرد.
× چنانچه میزان جامد پر کننده هیدرولیکی کمتر از ۷۵-۶۵ در صد باشد،آب زیاد موجود در مخلوط باعث بروز مشکلاتی از قبیل جریان یافتن آب همراه با گل و لای در کارگاه ،بسته شدن فضاهای استخراجی و آماده سازی و آسیب دیدن ماشین آلات و تجهیزات خواهد شد.
× وجود آب باعث کاهش مقاومت ماده پر کننده می شود زیرا قبل از خشک شدن ماده پر کننده،سیمان موجود در آن به همراه آب شسته می شود و جریان پیدا می کند و پس از خشک شدن نیز به دلیل خارج شدن آب،ماده پر کننده متخلخل خواهد شد.
× تخیله گل و لای از داخل چاه ها و چاهک ها بسیار مشکل است.
× جریان یافتن مواد هیدرولیکی در لوله های طویل انرژی زیادی لازم دارد.
× کار کردن با این روش در هوای سرد مشکل است.
× نیاز به دانه بندی خاصی دارد.​


نگهداری موقت :
این نگهداری ها فقط برای محافظت افق استخراجی استفاده می شود ودر فاصله زمانی خارج کردن مواد استخراجی تا پر کردن کارگاه،ایمنی این محل را تامین می نمایند.استفاده از انواع نگهدارنده های موقت بسته به مشخصات ماده معدنی،کمر بالا و کمرپایین متفاوت است.زمانی که ماده معدنی قابل اعتماد باشد فقط در نقاط لازم از پیچ سنگ ویا ستون استفاده می کنند.

نگهداری موقت با استفاده از پیچ سنگ :
متداول ترین روش انجام نگهداری موقت در روش کندوآکند استفاده از الگوهای پیچ سنگ می باشد.عمل نصب پیچ سنگ ها بعد از آتشباری و قبل از خروج انتقال مواد معدنی انجام می شود.استفاده از پیچ سنگ نیز مشکلاتی در بر دارد:
¨ وجود پیچ سنگ در سقف ممکن است برای دستگاه های چالزنی به هنگام چالزی برای عملیات برش بعدی در سقف کارگاه مشکل ساز شود وبه دستگاه ها آسیب برساند.
¨ پس از آتشباری قطعاتی از پیچ سنگ وارد مواد معدنی می شود که ممکن است در عملیات کانه آرایی کانسنگ ایجاد مشکل کند.


نگهداری موقت با استفاده از ستون های چوبی :
از ستون های چوبی زمانی استفاده می شود که دیواره ها و سقف کارگاه سست باشند.در این صورت ضخامت هر برش به اندازه دهانه ستون ها و در حدود ۱.۸ متر در نظر می گیرند.بعد از هر مرحله آتشباری و قبل از انتقال مواد ستون هایی با کلاهک های چوبی بین دو دیواره ماده معدنی نصب می کنند.نصب کلاهک ها به دو دلیل است:
I. محکم نگه داشتن ستون ها در محل مورد نظر

II. جلوگیری از تغییر شکل دیواره ها و بسته شدن کارگاه​

نگهداری موقت با استفاده ازچوب بست :
این روش زمانی استفاده می شود که پهنای کارگاه زیاد باشد و اندازه ستون های چوبی برای این فاصله مناسب نباشد.چوب بست معمولا از چند پایه که زیر یک کلاهک قرار گرفته اند تشکیل می شود.اگر سقف کارگاه محکم باشد می توان از ستون های مجزا که در بالای آنها تخته های کوچکی قرار دارد استفاده کرد.اگر سقف کارگاه ضعیف باشد بایستی باصله بین دو قاب متوالی را به وسیله لارده چوبی پر کرد.قاب های چوبی را می توان در امتداد کارگاه یا در جهت عمود بر آن نصب کرد. چوب بست ها را باید با استفاده از گوه های چوبی کاملا محکم کرد تا اگر کارگران به آنها تکیه دادند استحکام کافی داشته باشند.

نگهداری با بر جا گذاشتن پایه :
در کانسارهایی که پهنا و گسترش افقی آنها زیاد باشد نگهداری موقت را می توان به وسیله باقی گذاشتن پایه انجام داد.این پایه ها اصولا بلند و استوانه ای شکل می باشند و ماده معدنی بایستی به اندازه قابل اعتماد باشد که شکست در پایه رخ ندهند. نگهداری با برجاگذاشتن پایه از آن جهت یک نگهداری موقت نامیده می شود که خود به تنهایی نگهدارنده مطمئنی نیست واطرافش نیست.

طراحی اولیه :
البته از آنجا که روش کندوآکند انعطاف پذیری بالایی دارد اطلاعات زیادی در مورد ذخیره لازم نیست.از طرفی در هنگام استخراج ماده معدنی به این روش می توان عمل نمونه گیری را به نحو مطلوبی انجام داد و همگام با پیشروی اشکالات موجود در طراحی را برطرف نمود.اولین قدم در روش Cut & Fill انتخاب ماده پر کننده ای که در دسترس،ارزان و مناسب باشد.قدم بعدی بررسی عملیات پر کردن و انتخاب سیستم حمل ونقل مواد به داخل کارگاه می باشد.مهمترین عامل در انتخاب تجهیزات و ماشین آلات حمل ونقل،اندازه و پیوستگی کانسار می باشد.در مرحله بعد طراحی باید روشن شود که آیا ماشین آلات تا آخر عمر کارگاه در داخل کارگاه باقی می مانند یا خیر.اگر قرار باشد ماشین آلات در کارگاه باقی بمانند میزان آماده سازی ها کم و هزینه های لازم برای آن آماده سازی پایین خواهد بود اما در غیر این صورت باید از سیستم رمپ استفاده شود که هزینه آماده سازی به همین علت بالا می رود. البته باید توجه داشت که اگر از رمپ استفاده کنیم انعطاف پذیری کارهای تولیدی و عملیاتی افزایش می یابد.همچنین زمان بیکاری ماشین آلات کاهش ومیزان پیوستگی تولید افزایش می یابد.

در تعیین ارتفاع کارگاه،مقاومت دیواره ها و ماده معدنی و نگهداری موقتی مورد نیاز عوامل تعیین کننده هستند.فاصله بین دو افق متوالی بالایی و پایینی نمی تواند خیلی زیاد باشد .این فاصله معمولا حداکثر ۴۵ متر است.مساله بعد تصمیم گیری ضخامت برش ونوع ماشین چالزنی می باشد.از آنجا مه در روش Cut & Fill دیواره ها ناپایدار هستند نمی توان ضخامت برش را زیاد انتخاب کرد.در این جا ابتدا ضخامت برش مشخص می شود و سپس ماشین چالزنی مناسب را انتخاب می کنند.یکی دیگر از مراحل طراحی تعیین تعداد،شکل و اندازه سطح مقطع دویل های عبور مواد معدنی مورد نیاز است که به نوع و اندازه ماشین چالزنی،شیب و عمق این دویل ها،شرایط افق پایینی و نوع واندازه ماده پر کننده بستگی دارد.

طراحی کارگاه :
در روش Cut & Fill بیشتر عملیات طراحی در داخل کارگاه انجام می گیرد زیرا مشخصات کانسار و ماده معدنی متنوع و قایل تغییر است و علاوه بر این ،روش کندوآکند میزان انعطاف پذیری بالایی دارد؛در واقع این روش قادر است که با هر تغییری که در مشخصات کانسار ایجاد می شود خود را وفق دهد.زمانی که کانسار ناپیوسته باشد،معمولاابعاد کارگاه همان مرز ماده معدنی خواهد بود و چنانچه ماده معدنی پیوسته باشد،طول کارگاه بر اساس ملاحظات عملیاتی طراحی می شود.بعنوان مثال طول کارگاه را می توان تابعی از زمان یک سیکل کاری (چالزنی،آتشباری،لق گیری،حمل و مواد وپر کردن)دانست. انتخاب نوع ماشین چالزنی به نحوه اجرای عملیات چالزنی (افقی یا قائم) و ضخامت برش بستگی دارد.اگر ضخامت هر برش ۴.۵-۲.۵ متر باشد می توان از جامبو دریل های کوچک یا از جک لگ استفاده کرد ولی اگر معدن به سیستم رمپ مجهز باشد تمایل برای استفاده از ماشین آلات پیشرفته افزایش می یابد.


مزایای روش استخراج کندوآکند :
آماده سازی اولیه کمی نیاز دارد.
استخراج انتخابی کاملا قابل اجراست.
میزان انعطاف پذیری بسیار بالاست.
به علت محدود بودن فضای باز در کارگاه،میزان رقت پایین است.
به آسانی می توان این روش استخراج را به روشی دیگر تبدیل نمود.
سرمایه گذاری اولیه کمی نیاز دارد.
میزان نشست سطح زمین کم است.
قابلیت مکانیزاسیون در این روش بالاست.
تمیزترین و خالص ترین کانسنگ در بین روش های استخراجی زیرزمینی از این روش به دست می آید.
نمونه گیری و آزمایش از سنگ استخراجی قبل از بارگیری براحتی امکان پذیر است.​


معایب روش استخراج کندوآکند :
عدم امکان پیوستگی تولید:زمان تولید فقط به زمان بارگیری و حمل سنگ معدنی استخراجی محدود می شودو در هر کارگاه حداکثر ۲ تا ۳ ساعت بارگیری در روز انجام می شود.
به نیروی انسانی ماهر و متخصص زیادی نیاز دارد:زیرا کارها اغلب غیر مکانیزه است و تصمیم گیری ها در داخل کارگاه صورت می گیرد.
میزان استفاده از تجهیزات و ماشین آلات مکانیزه کم است:زمان بیکاری ماشین آلات زیاد است.
ایمنی کم:سقف از نظر ایمنی ممکن است مشکل داشته باشد.
قیمت تمام شده بالا: قیمت تمام شده کانسنگ تولیدی در این روش از تمام روش های استخراج زیرزمینی دیگر بالاتر است.
میزان تولید پایین:در شرایط خوب میزان تولید در این روش ۱۰ تن بر نفر شیفت می باشد.
نیاز زیاد به وسایل نگهداری موقتی:که باعث بالا رفتن میزان هزینه ها می شود.​
 

Similar threads

بالا