شکل سه کارگاه استخراجی را نشان می دهد که در یک سطح قرار دارند. ملاحظه می شود که در اولین کارگاه عملیات استخراج خاتمه یافته و تخریب کمربالا اتفاق افتاده است. در این حالت در دومین کارگاه عمل آتشباری بر روی مواد معدنی انجام شده ولی کانی خرد شده تخلیه نشده است زیرا در اثر بیرون کشیدن آن توزیع تنش برای کارگاههای مجاور برهم می خورد و از لحاظ ایمنی اشکال می نماید. در سومین کارگاه تنها چال های بادبزنی حفر شده است.
چال ها دارای شیب حداقل ۷۰ درجه هستند؛ بنابراین بین دوکارگاه در یک سطح خاص مواد معدنی بصورت دست نخورده باقی می مانند؛ به همین دلیل در طبقه ی فرعی پایین تر تونل های تولیدی در محلی احداث می شوند که با حفر چال های بادبزنی با همان شیب حداقل ۷۰ درجه مواد معدنی باقی مانده در تراز بالایی بطور کامل چال زنی و آتشباری و در نتیجه استخراج شوند. با توجه به شکل ۵/۲ اگر در طبقه ی فرعی ۱ زاویه ی حفر چال های کناری از ۷۰ درجه کمتر شود آتشباری این چال ها موجب می شود که منطقه ی چال های عمودی حفر شده طبقه ی فرعی ۲ صدمه ببیند. این امر باعث برهم خوردن نظم تنش های وارد بر تونل های تولیدی در هر طبقه ی فرعی خواهد شد. این حداقل زاویه ی چال ها براسا تجربیات متعدد به دست آمده است و با این حساب فاصله ی بین دو تونل تولید متوالی در هر طبقه ی فرعی ۱۱-۹ متر می باشند.
ساختار روش
عملیات تولید در روش استخراج تخریب در طبقات فرعی بصورت پس رو می باشد و در هر مرحله از آتشباری به دهانه ی تونل تولیدی نزدیک می شویم.
سینه کار استخراجی در هر طبقه نسبت به طبقه ی بالایی عقب تر است. این فاصله به اندازه ای است که ایمنی لازم برای طبقات پایینی فراهم شود.
شرایط کاربرد :
مشخصات سنگ
مهم ترین مسأله در به کار گیری روش استخراج تخریب در طبقات فرعی کنترل میزان کاهش عیار ماده ی معدنی در اثر فرآیند رقت است. پدیده ی ترقیق اغلب در اثر ریزش سقف و دیواره ها که ماده ی معدنی را احاطه نموده اند رخ می دهد.
اندازه، شکل و عمق ماده ی معدنی
شیب کانسار هرچه به قائم نزدیکتر باشد شرایط کاری مناسب تری فراهم می شود. براساس تجربه حداقل شیب برای اجرای این روش ۶۰ درجه است.
ارتفاع طبقات فرعی
از لحاظ تئوری فاصله ی عمودی بین طبقات فرعی هرچه بیشتر باشد، هزینه ی کمتری در برخواهد داشت و مطلوب تر است اما در عمل چندین پارامتر این اندازه را تعیین می کنند:
تجهیزات معدن مورد استفاده در این روش
مسائل اجرایی
در روش استخراج تخریب در طبقات فرعی مهمترین عامل طراحی استخراج و معدنکاری صحیح حفظ ترتیب کار است. حفظ ترتیب کار دو دلیل عمده دارد:
با اتخاذ یک روش پیوسته می توان بطور اساسی از ایجاد فضاهای خالی زیرزمینی در مکان هایی که هنوز در حال استخراج مواد معدنی است جلوگیری به عمل آورد. همچنین لازم است از هم زمان شدن چال های در حال چال زنی با چال هایی که از مواد منفجره پر شده اند به واسطه ی رعایت مسائل ایمنی جلوگیری به عمل آید.
نگهداری و پایداری
کنترل تخلیه
کنترل تخلیه به روش چشمی:
در شیوه ی چشمی از روی رنگ و شکل سنگ معدنی میزان عیار و درصد اختلاط آن با سنگ باطله تخمین زده می شود و با تشخیص چشم نقطه ی توقف بارگیری اعلام می شود. پس از انجام چند سیکل آتشباری و بارگیری بطور تجربی می توان تشخیص داد که پس از کشیدن چه حجمی از سنگ معدنی عبار آن از عیار حد کمتر شده و بارگیری باید متوقف شود. این شیوه از نظر اجرایی بهترین راه کنترل تخلیه می باشد چرا که پیداکردن نقطه ی توقف بارگیری در واقع با روش سعی و خطا انجام می شود. به همین علت دقت آن قابل قبول است و از طرفی دیگر انجام این تشخیص هییچگونه اتلاف زمانی ندارد.
کنترل تخلیه به روش نمونه برداری :
در کنترل تخلیه به شیوه ی نمونه برداری، پس از انجام هرمرحله بارگیری، نمونه برداری انجام می گیرد و عیار نمونه ها را اندازه می گیرند. چنانچه این عیار بیش از عیار حد باشد، بارگیری ادامه پیدا می کند و در غیر این صورت متوقف خواهد شد. این شیوه در عمل هیچگاه موفق نبوده است چون هزینه ی زیادی را شامل می شود و علت آن این است که در تمام فواصل زمانی مربوط به انجام آزمایش عیار سنجی، دستگاه بارگیری خوابیده است و باعث پایین آمدن میزان تولید و بازدهی روش استخراج می گردد.
رقت
در روش های استخراج زیرزمینی رقت عبارت است از: نسبت وزن مواد باطله به وزن مواد باطله و کانی مفید همراه اما از آن جا که در یک کار اجرایی عملاً اندازه گیری وزن مواد باطله و کانی مفید همراه آن در جریان تولید امری غیرممکن است، با تغییرات ساده ای می توان با استفاده از عیار بجای وزن، میزان رقت را براحتی محاسبه کرد زیرا عیارگرفتن از ماده ی معدنی بمراتب آنتر از اندازه گرفتن وزن مواد باطله و کانی همراه آن است. بدین ترتیب فرمول میزان رقت بصورت زیر به دست می آید:
رقت=(عیار ماده ی معدنی استخراج شده- عیار ماده ی معدنی درجا ) تقسیم بر (عیار ماده ی معدنی پس از رقیق شدگی- عیار ماده ی معدنی درجا )
قابلیت مکانیزاسیون
عملیات استخراج در روش استخراج تخریب در طبقات فرعی دارای یک سیکل ثابت و استاندارد بصورت زیر می باشد:
انعطاف پذیری
استاندارد و تخصصی بودن عملیات، طبقات فرعی و تونل های استخراجی متمایز و استفاده از سیستم باربری بدون ریل، درجه ی بالایی از انعطاف پذیری عملیات را در این روش به وجود آورده است؛ بعنوان مثال: با تغییر در برنامه ریزی انجام عملیات به جهت تغییراتی در شرایط کانسار به شرح زیر تولید روند بصورتی مطلوب ادامه خواهد یافت:
۱- پیشروی در sub level stoping از پایین به بالاست در حالی که در روش دیگر از بالا به پایین است زیرا کمر بالا و کمر پایین حالت ریزش دارند .
۲- درجه ی مکانیزاسیون :
درجه ی مکانیزاسیون روش sub level stoping بیشتر است زیرا در روش دیگر بحث ریزشی بودن کمر بالا و کمر پایین مطرح است و کنترل آن از عهده ی ما خارج است ولی درجه ی مکانیزاسیون آن از انباره ای و کند وآکند بیشتر است .
درجه ی مکانیزاسیون
Sub level stoping > sub level caiving
مزایا sub level caiving
معایب sub level caiving
چال ها دارای شیب حداقل ۷۰ درجه هستند؛ بنابراین بین دوکارگاه در یک سطح خاص مواد معدنی بصورت دست نخورده باقی می مانند؛ به همین دلیل در طبقه ی فرعی پایین تر تونل های تولیدی در محلی احداث می شوند که با حفر چال های بادبزنی با همان شیب حداقل ۷۰ درجه مواد معدنی باقی مانده در تراز بالایی بطور کامل چال زنی و آتشباری و در نتیجه استخراج شوند. با توجه به شکل ۵/۲ اگر در طبقه ی فرعی ۱ زاویه ی حفر چال های کناری از ۷۰ درجه کمتر شود آتشباری این چال ها موجب می شود که منطقه ی چال های عمودی حفر شده طبقه ی فرعی ۲ صدمه ببیند. این امر باعث برهم خوردن نظم تنش های وارد بر تونل های تولیدی در هر طبقه ی فرعی خواهد شد. این حداقل زاویه ی چال ها براسا تجربیات متعدد به دست آمده است و با این حساب فاصله ی بین دو تونل تولید متوالی در هر طبقه ی فرعی ۱۱-۹ متر می باشند.
ساختار روش
عملیات تولید در روش استخراج تخریب در طبقات فرعی بصورت پس رو می باشد و در هر مرحله از آتشباری به دهانه ی تونل تولیدی نزدیک می شویم.
سینه کار استخراجی در هر طبقه نسبت به طبقه ی بالایی عقب تر است. این فاصله به اندازه ای است که ایمنی لازم برای طبقات پایینی فراهم شود.
شرایط کاربرد :
مشخصات سنگ
مهم ترین مسأله در به کار گیری روش استخراج تخریب در طبقات فرعی کنترل میزان کاهش عیار ماده ی معدنی در اثر فرآیند رقت است. پدیده ی ترقیق اغلب در اثر ریزش سقف و دیواره ها که ماده ی معدنی را احاطه نموده اند رخ می دهد.
اندازه، شکل و عمق ماده ی معدنی
شیب کانسار هرچه به قائم نزدیکتر باشد شرایط کاری مناسب تری فراهم می شود. براساس تجربه حداقل شیب برای اجرای این روش ۶۰ درجه است.
ارتفاع طبقات فرعی
از لحاظ تئوری فاصله ی عمودی بین طبقات فرعی هرچه بیشتر باشد، هزینه ی کمتری در برخواهد داشت و مطلوب تر است اما در عمل چندین پارامتر این اندازه را تعیین می کنند:
شیب کانسار، توانایی چال زنی، فضای تونل و پهنای ستون.
تجهیزات معدن مورد استفاده در این روش
– ماشین آلات بارگیری: بطور کلی ماشین آلات هوشمند بطور مطلوبی استفاده شده است.
– ماشین آلات چال زنی: جامبو دریل های دو یا سه بومی بویژه برای ایجاد الگوی چال زنی در این روش کاربرد دارند. اعمال نیروی فشاری لازم می تواند توسط هوای فشرده و یا موتور دیزلی این جامبو دریل ها صورت گیرد. بطور کلی آن دسته از این ماشین آلات که توسط هوای فشرده کار می کنند خیلی گران نمی باشند ولی ممکن است متعلقات آنها هنگام انتقال از یک سطح به سطح دیگر آسیب ببیند.
– ماشین آلات آتشباری: اغلب برای خرج گذاری آنفو توسط هوای فشرده از لوله های پنوماتیکی استفاده می شود.
– ماشین آلات چال زنی: جامبو دریل های دو یا سه بومی بویژه برای ایجاد الگوی چال زنی در این روش کاربرد دارند. اعمال نیروی فشاری لازم می تواند توسط هوای فشرده و یا موتور دیزلی این جامبو دریل ها صورت گیرد. بطور کلی آن دسته از این ماشین آلات که توسط هوای فشرده کار می کنند خیلی گران نمی باشند ولی ممکن است متعلقات آنها هنگام انتقال از یک سطح به سطح دیگر آسیب ببیند.
– ماشین آلات آتشباری: اغلب برای خرج گذاری آنفو توسط هوای فشرده از لوله های پنوماتیکی استفاده می شود.
مسائل اجرایی
در روش استخراج تخریب در طبقات فرعی مهمترین عامل طراحی استخراج و معدنکاری صحیح حفظ ترتیب کار است. حفظ ترتیب کار دو دلیل عمده دارد:
۱- پیوستگی تخریب و در واقع حفظ صفحه ی تخریب ۴۵ درجه .
۲- جلوگیری از تکرار و نیز تداخل برخی عملیات.
۲- جلوگیری از تکرار و نیز تداخل برخی عملیات.
با اتخاذ یک روش پیوسته می توان بطور اساسی از ایجاد فضاهای خالی زیرزمینی در مکان هایی که هنوز در حال استخراج مواد معدنی است جلوگیری به عمل آورد. همچنین لازم است از هم زمان شدن چال های در حال چال زنی با چال هایی که از مواد منفجره پر شده اند به واسطه ی رعایت مسائل ایمنی جلوگیری به عمل آید.
نگهداری و پایداری
۱- گمانه ی تونل های استخراجی:
یعنی همانطور که قبلاً هم اشاره شد انتهایی ترین خط سقف هر تونل استخراجی. پایدار نگهداشتن این کمانه به لحاظ جلوگیری از افزایش میزان ترقیق حائز اهمیت فراوانی است. از آنجا که دقیقاً در قسمت بالای آن توده ی سنگ باطله وجود دارد که هنوز با سنگ معدن مخلوط نشده است، نگهداری این کمانه به هر شکلی که ممکن باشد باید انجام شود. استفاده از شاتکریت در این مورد معمول است و چنانچه شاتکریت مطلوبیت نداشته باشد از پیچ سنگ استفاده می شود. در برخی موارد خاص حتی از تیر فولادی نیز استفاده می کنند.
۲- رمپ بین طبقات:
از آن جا که رمپ در کمر پایین کانسار حفر می شود و کمرها نیز در این روش سست هستند نیاز به نگهداری دارد. بخاطر این که این رمپ راه ارتباطی بین تونل های تولید طبقات مختلف است و پیوستگی تولید کارگاه با استفاده از آن ممکن می گردد، نگهداری آن با استفاده از نگهدارنده های موقت و دائمی شامل وایرمش، شاتکریت و پیچ سنگ بصورت خیلی دقیق و کامل انجام می شود.
یعنی همانطور که قبلاً هم اشاره شد انتهایی ترین خط سقف هر تونل استخراجی. پایدار نگهداشتن این کمانه به لحاظ جلوگیری از افزایش میزان ترقیق حائز اهمیت فراوانی است. از آنجا که دقیقاً در قسمت بالای آن توده ی سنگ باطله وجود دارد که هنوز با سنگ معدن مخلوط نشده است، نگهداری این کمانه به هر شکلی که ممکن باشد باید انجام شود. استفاده از شاتکریت در این مورد معمول است و چنانچه شاتکریت مطلوبیت نداشته باشد از پیچ سنگ استفاده می شود. در برخی موارد خاص حتی از تیر فولادی نیز استفاده می کنند.
۲- رمپ بین طبقات:
از آن جا که رمپ در کمر پایین کانسار حفر می شود و کمرها نیز در این روش سست هستند نیاز به نگهداری دارد. بخاطر این که این رمپ راه ارتباطی بین تونل های تولید طبقات مختلف است و پیوستگی تولید کارگاه با استفاده از آن ممکن می گردد، نگهداری آن با استفاده از نگهدارنده های موقت و دائمی شامل وایرمش، شاتکریت و پیچ سنگ بصورت خیلی دقیق و کامل انجام می شود.
کنترل تخلیه
کنترل تخلیه به روش چشمی:
در شیوه ی چشمی از روی رنگ و شکل سنگ معدنی میزان عیار و درصد اختلاط آن با سنگ باطله تخمین زده می شود و با تشخیص چشم نقطه ی توقف بارگیری اعلام می شود. پس از انجام چند سیکل آتشباری و بارگیری بطور تجربی می توان تشخیص داد که پس از کشیدن چه حجمی از سنگ معدنی عبار آن از عیار حد کمتر شده و بارگیری باید متوقف شود. این شیوه از نظر اجرایی بهترین راه کنترل تخلیه می باشد چرا که پیداکردن نقطه ی توقف بارگیری در واقع با روش سعی و خطا انجام می شود. به همین علت دقت آن قابل قبول است و از طرفی دیگر انجام این تشخیص هییچگونه اتلاف زمانی ندارد.
کنترل تخلیه به روش نمونه برداری :
در کنترل تخلیه به شیوه ی نمونه برداری، پس از انجام هرمرحله بارگیری، نمونه برداری انجام می گیرد و عیار نمونه ها را اندازه می گیرند. چنانچه این عیار بیش از عیار حد باشد، بارگیری ادامه پیدا می کند و در غیر این صورت متوقف خواهد شد. این شیوه در عمل هیچگاه موفق نبوده است چون هزینه ی زیادی را شامل می شود و علت آن این است که در تمام فواصل زمانی مربوط به انجام آزمایش عیار سنجی، دستگاه بارگیری خوابیده است و باعث پایین آمدن میزان تولید و بازدهی روش استخراج می گردد.
رقت
در روش های استخراج زیرزمینی رقت عبارت است از: نسبت وزن مواد باطله به وزن مواد باطله و کانی مفید همراه اما از آن جا که در یک کار اجرایی عملاً اندازه گیری وزن مواد باطله و کانی مفید همراه آن در جریان تولید امری غیرممکن است، با تغییرات ساده ای می توان با استفاده از عیار بجای وزن، میزان رقت را براحتی محاسبه کرد زیرا عیارگرفتن از ماده ی معدنی بمراتب آنتر از اندازه گرفتن وزن مواد باطله و کانی همراه آن است. بدین ترتیب فرمول میزان رقت بصورت زیر به دست می آید:
رقت=(عیار ماده ی معدنی استخراج شده- عیار ماده ی معدنی درجا ) تقسیم بر (عیار ماده ی معدنی پس از رقیق شدگی- عیار ماده ی معدنی درجا )
قابلیت مکانیزاسیون
عملیات استخراج در روش استخراج تخریب در طبقات فرعی دارای یک سیکل ثابت و استاندارد بصورت زیر می باشد:
۱- حفر تونل های تولید و تقویت پایداری آنها .
۲- چال زنی با آرایش بادبزنی.
۳- آتشباری چال ها.
۲- چال زنی با آرایش بادبزنی.
۳- آتشباری چال ها.
انعطاف پذیری
استاندارد و تخصصی بودن عملیات، طبقات فرعی و تونل های استخراجی متمایز و استفاده از سیستم باربری بدون ریل، درجه ی بالایی از انعطاف پذیری عملیات را در این روش به وجود آورده است؛ بعنوان مثال: با تغییر در برنامه ریزی انجام عملیات به جهت تغییراتی در شرایط کانسار به شرح زیر تولید روند بصورتی مطلوب ادامه خواهد یافت:
– تغییر در ضخامت کانسار .
– تغییر در شیب کانسار .
– تغییر در عیار و توزیع ماده ی معدنی .
– تغییر در خصوصیات خردشوندگی کانسنگ .
– تغییر در شیب کانسار .
– تغییر در عیار و توزیع ماده ی معدنی .
– تغییر در خصوصیات خردشوندگی کانسنگ .
۱- پیشروی در sub level stoping از پایین به بالاست در حالی که در روش دیگر از بالا به پایین است زیرا کمر بالا و کمر پایین حالت ریزش دارند .
۲- درجه ی مکانیزاسیون :
درجه ی مکانیزاسیون روش sub level stoping بیشتر است زیرا در روش دیگر بحث ریزشی بودن کمر بالا و کمر پایین مطرح است و کنترل آن از عهده ی ما خارج است ولی درجه ی مکانیزاسیون آن از انباره ای و کند وآکند بیشتر است .
درجه ی مکانیزاسیون
Sub level stoping > sub level caiving
مزایا sub level caiving
۱- هم در زمین های سخت و هم در زمین های سست کاربرد دارد .
۲- OMS بالا .
۳- قابلیت مکانیزاسیون تا سطح مورد نظر .
۴- ایمنی بالا .
۵- بازیابی بالا .
۶- نیاز به استفاده ی از نیروی انسانی ماهر ندارد .
۲- OMS بالا .
۳- قابلیت مکانیزاسیون تا سطح مورد نظر .
۴- ایمنی بالا .
۵- بازیابی بالا .
۶- نیاز به استفاده ی از نیروی انسانی ماهر ندارد .
معایب sub level caiving
۱- بزرگترین عیب این روش کاهش عیار ماده ی معدنی (۱۰ تا ۳۵ درصد رقیق شدگی) و مشکلات موجود در کنترل آن است.
۲- در بعضی از مکان هایی که عملیات چال زنی و آتشباری در آن جا انجام شده باید بر اساس تجربه عملیات نگهداری اجرا شود تا بتوان عیار ماده ی معدنی را کنترل کرد.
۳- معدن باید از نیروهای متخصص در امر نمونه گیری و آزمایش بهره مند باشد تا بطور مستمر میزان عیار ماده ی معدنی را کنترل نموده، باتغییر عیار، تدابیر لازم را اتخاذ نمایند. در مورد معانی که از امکانات شهری دور هستند این مسأله حادتر است زیرا استخدام افراد متخصص در این شرایط هزینه ی بیشری را به معدن تحمیل می کند.
۴- هزینه ی توسعه ی معدنی که به این روش استخراج می شود آن قدر زیاد است که اغلب بعنوان یک عامل بازدارنده مطرح می شود.
۵- اگر شرایط ماده ی معدنی و کمربالا مناسب نباشد بازیابی بشدت پایین می آید.
۶- جهت ایجاد جریان ثقلی مواد استخراجی به طرف پایین باید در کل کانسنگ عملیات چال زنی و آتشباری را انجام داد که باعث هزینه های عملیاتی می شود.
۷- اگر تونل های تولید را جزء آماده سازی به حساب آوریم حجم آماده سازی در این روش بالاست.
۸- نیاز به سرمایه گذاری اولیه ی نسبتاً زیادی دارد.
۹- تخریب لایه های فوقانی کانسار تا سطح زمین باعث میزان بالایی از نشست در سطح زمین می شود.
۱۰- لزوم دقت در کنترل کشش بحرانی جهت انجام رضایت بخش روش که باعث بالارفتن میزان هزینه ها می شود.
۱۱- برای نگهداری تجهیزات بایستی اتاق دسترسی ایجاد گردد.
۲- در بعضی از مکان هایی که عملیات چال زنی و آتشباری در آن جا انجام شده باید بر اساس تجربه عملیات نگهداری اجرا شود تا بتوان عیار ماده ی معدنی را کنترل کرد.
۳- معدن باید از نیروهای متخصص در امر نمونه گیری و آزمایش بهره مند باشد تا بطور مستمر میزان عیار ماده ی معدنی را کنترل نموده، باتغییر عیار، تدابیر لازم را اتخاذ نمایند. در مورد معانی که از امکانات شهری دور هستند این مسأله حادتر است زیرا استخدام افراد متخصص در این شرایط هزینه ی بیشری را به معدن تحمیل می کند.
۴- هزینه ی توسعه ی معدنی که به این روش استخراج می شود آن قدر زیاد است که اغلب بعنوان یک عامل بازدارنده مطرح می شود.
۵- اگر شرایط ماده ی معدنی و کمربالا مناسب نباشد بازیابی بشدت پایین می آید.
۶- جهت ایجاد جریان ثقلی مواد استخراجی به طرف پایین باید در کل کانسنگ عملیات چال زنی و آتشباری را انجام داد که باعث هزینه های عملیاتی می شود.
۷- اگر تونل های تولید را جزء آماده سازی به حساب آوریم حجم آماده سازی در این روش بالاست.
۸- نیاز به سرمایه گذاری اولیه ی نسبتاً زیادی دارد.
۹- تخریب لایه های فوقانی کانسار تا سطح زمین باعث میزان بالایی از نشست در سطح زمین می شود.
۱۰- لزوم دقت در کنترل کشش بحرانی جهت انجام رضایت بخش روش که باعث بالارفتن میزان هزینه ها می شود.
۱۱- برای نگهداری تجهیزات بایستی اتاق دسترسی ایجاد گردد.
