بررسی عوامل مؤثر بر هجوم آب در معادن روباز

چکیده فارسی          8

فصل اول: کلیات            9

مقدمه           10

آشنایی با معادن روباز          10

فصل دوم: ادبیات نظری              19

هوم آب در معادن روباز                 20

مشکلات ناشی از حضور آب در  معدن                   21

فصل سوم: روش شناسی               25

روش تحقیق و ابزارگردآوری اطلاعات            26

فصل چهارم: یافته های تحقیق             28

عوامل موثر بر هجوم آب در معادن روباز         29

فصل پنجم: بحث و نتیجه گیری                    32

نتیجه گیری و پیشنهادات تحقیق              33

منابع              34

چکیده فارسی

معدن یا کانسار کانی یا به صورت خلاصه «کانسار» به جای انباشت طبیعی فلز یا سنگ‌های گوناگون که ارزش اقتصادی داشته باشد می‌گویند. اما معدن به روش روباز يكي از روشهاي استخراج معادن سطحي است كه ترجيحاً‌ براي معادن فلزي و عمدتاً‌ مس و آهن بكار برده مي‌شود. در اين روش استخراج به صورت پله‌پله و تا عمقي از ذخيره معدني كه عمليات اقتصادي باشد، ادامه پيدا مي‌كند. در اين روش از سطح معدن آنقدر باطله‌برداري مي‌شود تا به ماده معدني دسترسي حاصل شود.

این پژوهش از نظر روش توصیفی - تحلیلی و از نظر هدف کاربردی است و با استفاده از منابع کتابخانه ای انجام می گیرد. در این پژوهش به توصیف در مورد عوامل موثر بر هجوم آب در معادن روباز می پردازیم. در این تحقیق از روش اسنادی استفاده شده است. در این روش محقق از مهم‌ترین ابزار خود یعنی فیش برداری استفاده می‌کند. محقق با مراجعه به همه منابع شناسایی شده از قبل، مطالب مهم و مورد نیاز خود در فیش‌های تحقیق، البته با ذکر دقیق مشخصات منبع مورد استفاده، می‌نویسد. اطلاعات جمع‌آوری شده که در فیش‌ها ثبت شده‌اند با یک نظم منطقی دسته‌بندی شده و در تحقیق با یک دسته‌بندی مناسب و منطقی ثبت می‌شوند. روش گردآوری اطلاعات این تحقیق نیز کتابخانه ای و با فیش برداری و برگه نویسی از منابع معتبر شامل کتب، مقالات، گزارشات و ... است.

هجوم آب به معادن روباز از موانع و چالشهای مهم در عرصه فعالیت معدن کاری است. اما از عوامل هجوم آب به معادن روباز می توان به شیب معدن، شیب کف معدن، منابع آب زیرزمینی، مخزن آب معدن، موقعیت لوله های انتقال آب، فصل معدن کاری، منطقه جفرافیایی معدن و نقص در امکانات پمپاژ اشاره کرد که تقریبا تمامی آنها قابل پیشگیری و کنترل هستند و می توان با مطالعات و تدابیر متعدد از بروز آنها جلوگیری کرد. انجام مطالعات لازم پیش از احداث معدن، در نظر گرفتن فصل معدنکاری، تدارک دیدن تجهیزات قوی و سالم برای معدن و مواردی از این قبیل خواهند توانست از بروز هجوم آب به معدن روباز جلوگیری کند.

کلیدواژه ها: هجوم آب، معدن روباز

فصل اول

کلیات

1-1-      مقدمه

معدن یا کانسار کانی یا به صورت خلاصه «کانسار» به جای انباشت طبیعی فلز یا سنگ‌های گوناگون که ارزش اقتصادی داشته باشد می‌گویند. معادن به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند:

1.      معادن سطحی

2.      معادن زیرزمینی

هر کدام از دسته‌های بالا دارای زیر مجموعه‌های مختلفی هستند که با توجه به نوع ماده معدنی و شکل کانسار دسته بندی می‌شوند. یک نوع از دسته بندی معادن شامل نوع ماده معدنی می‌شود که به دو دسته زغالی و غیر زغالی تقسیم می‌شود(نورتون[1]، 2012، 45).

2-1-      آشنایی با معدن روباز

معدن به روش روباز يكي از روشهاي استخراج معادن سطحي است كه ترجيحاً‌ براي معادن فلزي و عمدتاً‌ مس و آهن بكار برده مي‌شود. در اين روش استخراج به صورت پله‌پله و تا عمقي از ذخيره معدني كه عمليات اقتصادي باشد، ادامه پيدا مي‌كند. در اين روش از سطح معدن آنقدر باطله‌برداري مي‌شود تا به ماده معدني دسترسي حاصل شود. باطله‌هاي روي ماده معدني پس از برداشت بايد عمدتاً‌ به خارج از محدوده معدن منتقل شده و در آنجا انبار شوند. تنها آن بخش از اين باطله‌ها كه ممكن است در امر جاده‌سازي، ترميم جاده‌ها، پي‌سازي كارگاهها و پرنمودن گودال مورد استفاده قرار گيرند. در داخل محدوده معيني قرار مي‌گيرند و براي مابقي حتماً بايد در خارج از محدوده معدن محل خاص در نظر گرفت و به شيوه معيني دمپ نمود. انتخاب مكان و يا مكانهاي خاص براي دمپ باطله‌ها نياز به اطلاعات دقيق در مورد حجم باطله‌برداري و خصوصيات شيمايي و فيزيكي آنها دارد و از مواردي است كه در بخش طراحي معدن بايد مورد مطالعه قرار گيرد. روش روباز در مقايسه با ساير روشهاي استخراج از هزينه اوليه زيادي برخوردار است اما توليد بالا، توليد به ازاء هر پرسنل بالا و هزينه استخراج پائين به ازاء هر تن از مزاياي عمده اين روش است. روش روباز به دليل استفاده از ماشين‌آلات بارگيري و حمل عظيم‌الجثه كه از قدرت و ظرفيت زياد برخوردارند و داراي توليد بالايي مي‌باشد و براي معادن بزرگ كه داراي شرايط ژئومكانيكي سخت و بسيار سخت است كاملا ً‌مناسب مي‌باشد و مورد استفاده قرار مي‌گيرد، بويژه ذخاير عظيم كه از عيار كم برخوردارند. ذخاير توده‌اي و ذخايري كه به صورت رگه ضخيم يا لايه ضخيم اما به طور افقي يا شيب ملايم يا شيب تند از عمق تا سطح ادامه دارند. مناسب‌ترين ذخاير براي بكارگيري روش روباز مي‌باشند. در روش روباز استخراج به طور غيرپيوسته صورت مي‌گيرد يعني دو سيستم بارگيري و حمل به طور منفك از هم عمل مي‌نمايند. در بيش از 80% معادن روباز در دنيا از شاول و تراك به عنوان ماشين‌آلات بارگيري و حمل استفاده مي‌شود. در اكثر اين معادن از لودر نيز به عنوان ماشين بارگيري كمكي استفاده شده است. در روش روباز به منظور دسترسي به مادة معدني استخراج از نقطه‌اي شروع خواهد شد كه كمترين باطله‌برداري را داشته باشد. جهت آماده‌سازي مواد از حفاري و انفجار استفاده مي‌شود. مواد منفجره مصرفي آنفو و در شرايطي كه چالهاي انفجاري مرطوب يا نمناك باشند براي خنثي نمودن خاصيت آب از آنفو دوغابي استفاده مي‌شود. حد نهايي معدن محدوده‌اي است كه از نظر اقتصادي تا رسيدن به آن اجازه عمليات استخراجي وجود دارد يا عمليات مقرون به صرفه است. همانطور كه ملاحظه مي‌شود استخراج مادة‌ معدني و باطله با ايجاد برش‌هايي از بالا و پائين صورت مي‌گيرد و در نهايت فضاي خالي شده‌اي در دل زمين ايجاد مي‌گردد كه ديواره آن شكل پله‌اي دارد. به اين فضاي خالي ايجاد شده پيت گفته مي‌شود. براي آن دسته از ذخايري كه در كمتر از 20 متري سطح زمين قرار داشته باشند مي‌توان از روش تك پله‌اي استفاده كرد و ماشين‌آلات بارگيري و باربري مختلفي را بسته به فاصله جابجايي لازم براي باطله و مادة ‌معدني بكار برد. در شرايطي كه عمق بيش از 20 متر باشد ايجاد چندين پله جهت استخراج مادة معدني ضروري است(رید[2]، 2015، 89).

ارتفاع، عرض و شيب پله‌ها از پارامترهاي مهم طراحي در استخراج معادن روباز مي‌باشد و به طور عمده به ميزان توليد، جنس سنگ و ماشين‌آلات حفاري، بارگيري و حمل و نقل بستگي دارد.

مشخصه‌هاي مهم پله معدن روباز با توجه به عوامل ياد شده بشرح ذيل تعيين مي‌شوند:

الف- ارتفاع پله

متوسط ارتفاع پله‌ها بين 4 تا 20 متر متغير است. اين حد عمدتاً‌ به جنس سنگ بستگي دارد و در سنگهاي نرم بين 4 تا 6 متر، در سنگهاي نيمه سخت بين 6 تا 8 متر و در سنگهاي سخت بين 8 تا 20 متر تعيين مي‌شود. همچنين اندازه انتخاب شده براي ارتفاع پله بايد با ارتفاعي كه سيستم بارگيري قادر به استخراج است هماهنگي داشته باشد. اگر چه طراحي پله‌هاي مرتفع موجب كاهش هزينه‌هاي حفاري و انفجار مي‌شوند اما احتمال حادثه را نيز افزايش مي‌دهند و از طرف ديگر ارتفاع كمتر از 4 متر نيز به دليل افزايش هزينه حفاري، كمتر طراحي مي‌شوند. غير از عوامل ياد شده شرايط جوي نيز در انتخاب ارتفاع پله مؤثرند بالاخص مناطق برف‌گير كه احتمال يخبندان هم زياد است(هنتون[3]، 2016، 89).

ب- عرض پله

عرض پله‌ها بين 8 تا 40 متر متغير است. اين حد به اندازه ماشين حفاري، شيوه انفجار، عرض سيستم بارگيري و سيستم حمل و ايمني بستگي دارد. هر چه پله از عرض كمتري برخوردار باشد ميزان باطله‌برداري كمتر، شيب پله و معدن زيادتر مي‌شوند و از نظر اقتصادي نيز مقرون به صرفه‌تر خواهند بود اما ايمني كاهش مي‌يابد. در پله‌هاي عريض شيب پله و معدن كمتر، باطله‌‌برداري زياد و از نظر اقتصادي هزينه يك تن توليد نيز افزايش خواهد يافت. حسن پله‌هاي عريض كاهش حادثه و افزايش راندمان و ايمني در عمليات است(همان منبع).