يعتمد الأساس المنطقي لاختيار طريقة لتعدين الفحم على عوامل مثل التضاريس ، وهندسة التماس الفحم ، وجيولوجيا الصخور التي تعلوها والمتطلبات البيئية أو القيود. ومع ذلك ، تغلب العوامل الاقتصادية على هذه العوامل. وهي تشمل: توافر القوة العاملة المطلوبة وجودتها وتكاليفها (بما في ذلك توافر المشرفين والمديرين المدربين) ؛ ملاءمة الإسكان والتغذية والمرافق الترفيهية للعمال (خاصة عندما يقع المنجم على مسافة من المجتمع المحلي) ؛ توافر المعدات والآلات اللازمة والعمالة المدربة على تشغيلها ؛ توافر وتكاليف النقل للعمال ، والإمدادات الضرورية ، وإيصال الفحم إلى المستخدم أو المشتري ؛ توافر وتكلفة رأس المال اللازم لتمويل العملية (بالعملة المحلية) ؛ وسوق النوع المعين من الفحم المراد استخراجه (أي السعر الذي يمكن بيعه به). العامل الرئيسي هو نسبة التجريد، أي كمية المواد المثقلة التي يجب إزالتها بما يتناسب مع كمية الفحم التي يمكن استخلاصها ؛ مع زيادة هذا ، تصبح تكلفة التعدين أقل جاذبية. من العوامل المهمة ، لا سيما في التعدين السطحي ، والذي ، للأسف ، غالبًا ما يتم تجاهله في المعادلة ، هو تكلفة استعادة التضاريس والبيئة عند إغلاق عملية التعدين.

الصحة والسلامة

عامل حاسم آخر هو تكلفة حماية صحة وسلامة عمال المناجم. لسوء الحظ ، لا سيما في العمليات الصغيرة الحجم ، فبدلاً من وزنها في تقرير ما إذا كان يجب استخراج الفحم أو كيفية استخراجه ، غالبًا ما يتم تجاهل التدابير الوقائية اللازمة أو تغييرها بشكل قصير.

في الواقع ، على الرغم من وجود دائمًا مخاطر غير متوقعة - قد تأتي من العناصر بدلاً من عمليات التعدين - يمكن أن تكون أي عملية تعدين آمنة بشرط وجود التزام من جميع الأطراف بعملية آمنة.

مناجم الفحم السطحي

يتم إجراء التعدين السطحي للفحم من خلال مجموعة متنوعة من الأساليب اعتمادًا على التضاريس والمنطقة التي يتم فيها التعدين والعوامل البيئية. تتضمن جميع الطرق إزالة المواد المثقوبة للسماح باستخراج الفحم. في حين أن العمليات السطحية أكثر أمانًا بشكل عام من التعدين تحت الأرض ، إلا أنها تنطوي على بعض المخاطر المحددة التي يجب معالجتها. ومن أبرز هذه العوامل استخدام المعدات الثقيلة التي قد تنطوي ، بالإضافة إلى الحوادث ، على التعرض لأبخرة العادم والضوضاء والتلامس مع الوقود ومواد التشحيم والمذيبات. قد تؤدي الظروف المناخية ، مثل الأمطار الغزيرة والثلوج والجليد وضعف الرؤية والحرارة الزائدة أو البرودة إلى تفاقم هذه المخاطر. عندما يكون التفجير مطلوبًا لتفكيك التكوينات الصخرية ، يلزم اتخاذ احتياطات خاصة في تخزين المتفجرات ومناولتها واستخدامها.

تتطلب العمليات السطحية استخدام مقالب نفايات ضخمة لتخزين المنتجات المثقلة بالأعباء. يجب تنفيذ الضوابط المناسبة لمنع فشل التفريغ ولحماية الموظفين والجمهور العام والبيئة.

التعدين تحت الأرض

هناك أيضًا مجموعة متنوعة من طرق التعدين تحت الأرض. القاسم المشترك بينهم هو إنشاء أنفاق من السطح إلى طبقات الفحم واستخدام الآلات و / أو المتفجرات لاستخراج الفحم. بالإضافة إلى ارتفاع معدل الحوادث - يحتل تعدين الفحم مرتبة عالية في قائمة أماكن العمل الخطرة حيثما يتم الاحتفاظ بالإحصاءات - فإن احتمال وقوع حادث كبير ينطوي على خسائر متعددة في الأرواح موجود دائمًا في العمليات تحت الأرض. سببان رئيسيان لهذه الكوارث هما الكهوف بسبب الهندسة الخاطئة للأنفاق والانفجارات والحرائق بسبب تراكم الميثان و / أو المستويات القابلة للاشتعال من غبار الفحم المحمول جواً.

الميثان

الميثان شديد الانفجار بتركيزات من 5 إلى 15٪ وكان سبب العديد من كوارث التعدين. من الأفضل التحكم فيه من خلال توفير تدفق هواء كافٍ لتخفيف الغاز إلى مستوى أقل من نطاق انفجاره واستنفاده بسرعة من العمل. يجب مراقبة مستويات الميثان بشكل مستمر ووضع القواعد لإغلاق العمليات عندما يصل تركيزه إلى 1 إلى 1.5٪ ولإخلاء المنجم على الفور إذا وصل إلى مستويات 2 إلى 2.5٪.

غبار الفحم

بالإضافة إلى التسبب في مرض الرئة السوداء (الجمرة الخبيثة) إذا استنشقه عمال المناجم ، فإن غبار الفحم يكون متفجرًا عندما يختلط الغبار الناعم بالهواء ويشتعل. يمكن التحكم في غبار الفحم المحمول جواً عن طريق رش المياه وتهوية العادم. يمكن جمعه عن طريق ترشيح الهواء المعاد تدويره أو يمكن تحييده عن طريق إضافة غبار الحجر بكميات كافية لجعل خليط غبار الفحم / الهواء خاملًا.

الرجوع

توجد مناجم تحت الأرض في جميع أنحاء العالم تقدم مجموعة متنوعة من الأساليب والمعدات. يوجد ما يقرب من 650 منجمًا تحت الأرض ، يبلغ إنتاج كل منها سنويًا أكثر من 150,000 طن ، والتي تمثل 90 ٪ من إنتاج خام العالم الغربي. بالإضافة إلى ذلك ، تشير التقديرات إلى وجود 6,000 منجم أصغر ينتج كل منها أقل من 150,000 طن. كل منجم فريد من نوعه مع مكان عمل ومنشآت وأعمال تحت الأرض تمليها أنواع المعادن التي يتم البحث عنها والموقع والتكوينات الجيولوجية ، وكذلك من خلال اعتبارات اقتصادية مثل سوق المعادن الخاصة وتوافر الأموال للاستثمار. تعمل بعض المناجم بشكل مستمر منذ أكثر من قرن بينما بدأ البعض الآخر للتو.

تعد المناجم أماكن خطرة حيث تنطوي معظم الوظائف على عمالة شاقة. تتراوح المخاطر التي يواجهها العمال من كوارث مثل الكهوف والانفجارات والحرائق إلى الحوادث والتعرض للغبار والضوضاء والحرارة وغيرها. تعتبر حماية صحة العمال وسلامتهم أحد الاعتبارات الرئيسية في عمليات التعدين التي تتم بشكل صحيح ، وفي معظم البلدان ، تتطلبها القوانين واللوائح.

منجم تحت الأرض

المنجم تحت الأرض هو مصنع يقع في الصخر الصخري داخل الأرض حيث يعمل عمال المناجم لاستعادة المعادن المخبأة في الكتلة الصخرية. يقومون بالحفر والشحن والتفجير للوصول إلى الخام واستعادته ، أي الصخور التي تحتوي على مزيج من المعادن التي يمكن معالجة واحدة منها على الأقل في منتج يمكن بيعه بربح. يتم نقل الخام إلى السطح ليتم تكريره إلى مركز عالي الجودة.

يتطلب العمل داخل الكتلة الصخرية العميقة تحت السطح بنى تحتية خاصة: شبكة من الأعمدة والأنفاق والغرف المتصلة بالسطح وتسمح بحركة العمال والآلات والصخور داخل المنجم. العمود هو المدخل إلى تحت الأرض حيث تربط الانجرافات الجانبية بين محطة العمود ومحطات الإنتاج. المنحدر الداخلي هو انجراف مائل يربط المستويات تحت الأرض على ارتفاعات مختلفة (أي الأعماق). تحتاج جميع الفتحات الموجودة تحت الأرض إلى خدمات مثل تهوية العادم والهواء النقي والطاقة الكهربائية والمياه والهواء المضغوط والمصارف والمضخات لتجميع المياه الجوفية المتسربة ونظام اتصالات.

مصنع وأنظمة الرفع

هيكل الرأس عبارة عن مبنى مرتفع يحدد اللغم الموجود على السطح. إنه يقف مباشرة فوق العمود ، الشريان الرئيسي للمنجم الذي يدخل من خلاله عمال المناجم ويغادرون أماكن عملهم والذي يتم من خلاله إنزال الإمدادات والمعدات ورفع الخامات والنفايات إلى السطح. تختلف تركيبات العمود والرافعة حسب الحاجة إلى السعة والعمق وما إلى ذلك. يجب أن يحتوي كل لغم على عمودين على الأقل لتوفير طريق بديل للهروب في حالة الطوارئ.

تخضع حركة الرفع والعمود لقواعد صارمة. تم تصميم معدات الرفع (على سبيل المثال ، اللفاف والمكابح والحبال) بهوامش أمان كبيرة ويتم فحصها على فترات منتظمة. يتم فحص الجزء الداخلي للعمود بانتظام من قبل الأشخاص الذين يقفون فوق القفص ، وتؤدي أزرار التوقف في جميع المحطات إلى تشغيل فرامل الطوارئ.

تحجب البوابات الموجودة أمام العمود الفتحات عندما لا يكون القفص في المحطة. عندما يصل القفص ويصل إلى توقف كامل ، هناك إشارة تمسح بوابة الفتح. بعد دخول عمال المناجم القفص وإغلاق البوابة ، هناك إشارة أخرى تمسح القفص للتحرك لأعلى أو لأسفل العمود. تتنوع الممارسة: يمكن إعطاء أوامر الإشارة بواسطة مناقصة قفص أو ، باتباع الإرشادات المنشورة في كل محطة عمود ، قد يشير عمال المناجم إلى وجهات العمود لأنفسهم. يدرك عمال المناجم بشكل عام المخاطر المحتملة في ركوب الرافعة والحوادث نادرة الحدوث.

حفر الماس

يجب تحديد رواسب معدنية داخل الصخر قبل بدء التعدين. من الضروري معرفة مكان وجود الجسم الفضي وتحديد عرضه وطوله وعمقه لتحقيق رؤية ثلاثية الأبعاد للودائع.

يستخدم الحفر الماسي لاستكشاف كتلة الصخور. يمكن إجراء الحفر من السطح أو من الانجراف في المنجم تحت الأرض. مثقاب مرصع بالماس الصغير يقطع قلبًا أسطوانيًا يتم التقاطه في سلسلة الأنابيب التي تتبع الريشة. يتم استرداد اللب وتحليله لمعرفة ما هو موجود في الصخر. يتم فحص العينات الأساسية ويتم تقسيم الأجزاء المعدنية وتحليلها لمعرفة المحتوى المعدني. هناك حاجة لبرامج حفر مكثفة لتحديد مواقع الرواسب المعدنية ؛ يتم حفر الثقوب على فترات أفقية ورأسية لتحديد أبعاد الجسم الفلكي (انظر الشكل 1).

الشكل 1. نمط الحفر ، منجم Garpenberg ، منجم الرصاص والزنك ، السويد

تطوير المناجم

يتضمن تطوير المناجم الحفريات اللازمة لإنشاء البنية التحتية اللازمة لإنتاج الحجارة والتحضير لاستمرارية العمليات في المستقبل. تشمل العناصر الروتينية ، التي تنتجها تقنية الحفر والتنقيب والحفر ، الانجرافات الأفقية ، والمنحدرات المائلة ، والارتفاعات الرأسية أو المائلة.

رمح غرق

ينطوي غرق العمود على حفر الصخور التي تتقدم لأسفل وعادة ما يتم تعيينها للمقاولين بدلاً من أن يقوم بها موظفو المنجم. إنها تتطلب عمالًا ذوي خبرة ومعدات خاصة ، مثل إطار رأس غارق في العمود ، ورافعة خاصة مع دلو كبير معلق في الحبل وجهاز جرف بعمود الصبار.

يتعرض طاقم غرق العمود لمجموعة متنوعة من المخاطر. إنهم يعملون في قاع حفر عمودية عميقة. يجب أن يشترك الناس والمواد والصخور المنفجرة في الدلو الكبير. الناس في أسفل العمود ليس لديهم مكان للاختباء من الأجسام المتساقطة. من الواضح أن غرق العمود ليس عملاً لعديمي الخبرة.

الانجراف والتزلج

الانجراف هو نفق وصول أفقي يستخدم لنقل الصخور والخامات. التنقيب عن الانجراف هو نشاط روتيني في تطوير المنجم. في المناجم الميكانيكية ، يتم استخدام جامبو الحفر الكهروهيدروليكي ثنائي الذراع لحفر الوجه. ملامح الانجراف النموذجية هي 16.0 م² في القسم ويتم حفر الوجه حتى عمق 4.0 متر. يتم شحن الثقوب بالهواء المضغوط بزيت وقود نترات الأمونيوم المتفجر (ANFO) المتفجر ، من شاحنة شحن خاصة. يتم استخدام مفجرات غير كهربائية (Nonel) قصيرة التأخير.

يتم الجرف بمركبات LHD (تحميل - تفريغ - تفريغ) (انظر الشكل 2) بسعة دلو تبلغ حوالي 3.0 م³. يتم نقل الوحل مباشرة إلى نظام تمرير الخام ونقله إلى الشاحنة لمسافات أطول. المنحدرات هي ممرات تربط مستوى أو أكثر على درجات تتراوح من 1: 7 إلى 1:10 (درجة شديدة الانحدار مقارنة بالطرق العادية) توفر قوة جر مناسبة للمعدات الثقيلة ذاتية الدفع. غالبًا ما يتم دفع المنحدرات في حلزوني صاعد أو هابط ، على غرار الدرج الحلزوني. يعد حفر المنحدرات أمرًا روتينيًا في جدول تطوير المنجم ويستخدم نفس المعدات التي يستخدمها الانجراف.

الشكل 2. محمل LHD

أطلس كوبكو

رفع

الرافعة هي فتحة رأسية أو شديدة الانحدار تصل بين مستويات مختلفة في المنجم. قد يكون بمثابة مدخل سلم إلى المحطات ، كممر خام أو كمجرى هوائي في نظام تهوية المنجم. التنشئة مهمة صعبة وخطيرة ولكنها ضرورية. تختلف طرق الرفع من الحفر اليدوي البسيط والتفجير إلى الحفر الميكانيكي للصخور باستخدام آلات الحفر الصاعد (RBMs) (انظر الشكل 3).

الشكل 3. طرق رفع

رفع يدوي

يعد الرفع اليدوي عملاً صعبًا وخطيرًا ويتطلب جهدًا بدنيًا ويتحدى خفة الحركة والقوة والقدرة على التحمل. إنها مهمة يتم تكليفها فقط بعمال المناجم ذوي الخبرة في حالة بدنية جيدة. كقاعدة عامة ، يتم تقسيم قسم الرفع إلى جزأين بواسطة جدار خشبي. يتم إبقاء أحدهما مفتوحًا للسلم المستخدم للتسلق إلى الوجه ، وأنابيب الهواء ، وما إلى ذلك. والآخر يملأ بالصخور من التفجير الذي يستخدمه عامل المنجم كمنصة عند حفر الجولة. يتم تمديد فراق الأخشاب بعد كل جولة. يشمل العمل تسلق السلم ، والأخشاب ، وحفر الصخور والتفجير ، وكل ذلك يتم في مساحة ضيقة وسيئة التهوية. يتم تنفيذ كل ذلك بواسطة عامل منجم واحد ، حيث لا يوجد مكان للمساعد. تبحث المناجم عن بدائل لطرق الرفع اليدوي الخطرة والشاقة.

متسلق الرفع

متسلق الرفع هو وسيلة تتجنب تسلق السلم والكثير من صعوبة الطريقة اليدوية. تتسلق هذه المركبة الارتفاع على سكة توجيه مثبتة بمسامير في الصخر وتوفر منصة عمل قوية عندما يقوم عامل المنجم بالحفر في الجولة أعلاه. يمكن حفر الرافعات العالية جدًا باستخدام متسلق الرفع مع تحسين الأمان بشكل كبير مقارنة بالطريقة اليدوية. ومع ذلك ، لا تزال أعمال التنقيب مهمة خطيرة للغاية.

آلة الحفر الصاعد

آلة RBM هي آلة قوية تكسر الصخور ميكانيكيًا (انظر الشكل 4). يتم تركيبه فوق الارتفاع المخطط له ويتم حفر ثقب تجريبي يبلغ قطره حوالي 300 مم لاختراق هدف مستوى أدنى. يتم استبدال المثقاب التجريبي برأس موسع الثقوب بقطر الرفع المقصود ويتم وضع RBM في الاتجاه المعاكس ، وتدوير وسحب رأس المثقاب لأعلى لإنشاء ارتفاع دائري بالحجم الكامل.

الشكل 4. رفع آلة الحفر

أطلس كوبكو

التحكم من الأرض

يعد التحكم الأرضي مفهومًا مهمًا للأشخاص الذين يعملون داخل كتلة صخرية. إنه مهم بشكل خاص في المناجم الآلية التي تستخدم معدات ذات إطارات مطاطية حيث تكون فتحات الانجراف 25.0 مترًا² في القسم ، على عكس المناجم ذات الانجرافات بالسكك الحديدية حيث تكون عادةً 10.0 مترًا فقط². السقف الذي يبلغ ارتفاعه 5.0 متر مرتفع جدًا بحيث لا يستخدم عامل المنجم شريط قياس للتحقق من احتمال سقوط الصخور.

يتم استخدام تدابير مختلفة لتأمين السقف في الفتحات الموجودة تحت الأرض. في عملية التفجير السلس ، يتم حفر ثقوب محيطية بشكل وثيق مع بعضها البعض ويتم شحنها بمتفجرات منخفضة القوة. ينتج عن الانفجار محيط سلس دون كسر الصخور الخارجية.

ومع ذلك ، نظرًا لوجود شقوق غالبًا في كتلة الصخور لا تظهر على السطح ، فإن سقوط الصخور يمثل خطرًا دائمًا. يتم تقليل المخاطر عن طريق الصدع الصخري ، أي إدخال قضبان فولاذية في ثقوب التجويف وتثبيتها. يعمل الترباس الصخري على تثبيت الكتلة الصخرية معًا ، ويمنع الشقوق من الانتشار ، ويساعد على استقرار كتلة الصخور ويجعل البيئة تحت الأرض أكثر أمانًا.

طرق التعدين تحت الأرض

يتأثر اختيار طريقة التعدين بشكل وحجم رواسب الخام ، وقيمة المعادن الموجودة ، وتكوين واستقرار وقوة كتلة الصخور ومتطلبات الإنتاج وظروف العمل الآمنة (التي تتعارض أحيانًا ). بينما تطورت أساليب التعدين منذ العصور القديمة ، تركز هذه المقالة على تلك المستخدمة في المناجم شبه الآلية بالكامل خلال أواخر القرن العشرين. كل منجم فريد من نوعه ، لكنهم جميعًا يشاركون أهداف مكان عمل آمن وعملية تجارية مربحة.

تعدين الغرف والأعمدة المسطحة

ينطبق التعدين في الغرفة والأعمدة على التمعدن المجدول مع الانحدار الأفقي إلى المعتدل بزاوية لا تتجاوز 20 درجة (انظر الشكل 5). غالبًا ما تكون الرواسب من أصل رسوبي وغالبًا ما تكون الصخور في كل من الجدار المعلق والتمعدن في الكفاءة (مفهوم نسبي هنا حيث أن عمال المناجم لديهم خيار تثبيت مسامير صخرية لتعزيز السقف حيث يكون استقراره موضع شك). الغرفة والعمود هي إحدى الطرق الرئيسية لتعدين الفحم تحت الأرض.

الشكل 5. تعدين الغرفة والأعمدة لجسم صلب مسطح

تستخرج الغرفة والعمود جسمًا فلكيًا عن طريق الحفر الأفقي الذي يتقدم على طول واجهة متعددة الوجوه ، وتشكل غرفًا فارغة خلف واجهة الإنتاج. تُترك الأعمدة ، أجزاء من الصخور ، بين الغرف للحفاظ على السقف من الكهوف. النتيجة المعتادة هي نمط منتظم من الغرف والأعمدة ، يمثل حجمها النسبي حلاً وسطًا بين الحفاظ على استقرار الكتلة الصخرية واستخراج أكبر قدر ممكن من الخام. يتضمن ذلك تحليلًا دقيقًا لقوة الأعمدة وسعة امتداد طبقات السقف وعوامل أخرى. تستخدم مسامير الصخور بشكل شائع لزيادة قوة الصخور في الأعمدة. تعمل المحطات الملغومة كطرق للشاحنات التي تنقل الخام إلى صندوق تخزين المنجم.

يتم حفر وجه المنحدر ذي الغرفة والعمود وتفجيره كما هو الحال في الانجراف. يتوافق عرض المنحدر والارتفاع مع حجم الانجراف ، والذي يمكن أن يكون كبيرًا جدًا. يتم استخدام حفار جامبو إنتاجي كبير في مناجم الارتفاع الطبيعي ؛ تستخدم الحفارات المدمجة عندما يكون الخام أقل من 3.0 متر. يتم استخراج الهيكل المعدني السميك بخطوات تبدأ من الأعلى بحيث يمكن تثبيت السقف على ارتفاع مناسب لعمال المناجم. يتم استرداد المقطع أدناه في شرائح أفقية ، عن طريق حفر ثقوب مسطحة وتفجير ضد الفضاء أعلاه. يتم تحميل الخام على الشاحنات في الوجه. عادة ، يتم استخدام اللوادر الأمامية العادية والشاحنات القلابة. بالنسبة للمناجم منخفضة الارتفاع ، تتوفر شاحنات مناجم خاصة ومركبات LHD.

الغرفة والعمود هي طريقة تعدين فعالة. تعتمد السلامة على ارتفاع الغرف المفتوحة ومعايير التحكم الأرضي. تتمثل المخاطر الرئيسية في الحوادث الناجمة عن سقوط الصخور والمعدات المتحركة.

التعدين المنحدر للغرفة والأعمدة

الغرفة والعمود المائل ينطبق على التمعدن المجدول بزاوية أو تراجع من 15 درجة و 30 درجة إلى الأفقي. هذه زاوية شديدة الانحدار بحيث لا يمكن للمركبات ذات الإطارات المطاطية أن تتسلقها وهي مسطحة للغاية بحيث لا تسمح للجاذبية بتدفق الصخور.

النهج التقليدي للجسد المائل يعتمد على العمل اليدوي. يقوم عمال المناجم بحفر ثقوب في المحطات باستخدام تدريبات الصخور اليدوية. يتم تنظيف الجذع باستخدام كاشطات الكسارة.

المنحدر المائل مكان صعب للعمل. يتعين على عمال المناجم أن يتسلقوا الأكوام شديدة الانحدار من الصخور المتفجرة حاملين معهم تدريبات الصخور الخاصة بهم وبكرة السحب والأسلاك الفولاذية. بالإضافة إلى سقوط الصخور والحوادث ، هناك مخاطر الضوضاء والغبار والتهوية والحرارة غير الكافية.

عندما تكون رواسب الخام المائلة قابلة للتكيف مع الميكنة ، يتم استخدام "تعدين غرفة التدرج". يعتمد هذا على تحويل جدار القدم "الانحدار الصعب" إلى "سلم" بخطوات بزاوية ملائمة للآلات التي لا تتبع مسارًا. يتم إنتاج الخطوات بواسطة نمط ماسي من التوقفات وطرق النقل عند الزاوية المحددة عبر الجسم الفضي.

يبدأ استخلاص الخام بمحركات جذرية أفقية ، متفرعة من انجراف الوصول والنقل المشترك. المنحدر الأولي أفقي ويتبع الجدار المعلق. يبدأ المنحدر التالي بمسافة قصيرة لأسفل ويتبع نفس المسار. يتم تكرار هذا الإجراء مع التحرك إلى أسفل لإنشاء سلسلة من الخطوات لاستخراج الجسم الفلكي.

تُترك أقسام من التمعدن لدعم الجدار المعلق. يتم ذلك عن طريق تعدين محركين أو ثلاثة محركات جذرية متجاورة إلى الطول الكامل ثم البدء في دفع المنحدر التالي خطوة واحدة لأسفل ، تاركًا عمودًا ممدودًا بينهما. يمكن لاحقًا استعادة أقسام هذا العمود كقواطع يتم حفرها ونفخها من السيقان أدناه.

تتكيف المعدات الحديثة التي لا تتبع للمسار بشكل جيد مع التعدين في غرفة التدرج. يمكن أن يكون التوقف آليًا بالكامل ، باستخدام معدات متحركة قياسية. يتم تجميع الخام المتفجر في المحطات بواسطة مركبات LHD ونقله إلى شاحنة التعدين لنقله إلى ممر العمود / الخام. إذا لم يكن الحاجز مرتفعًا بما يكفي لتحميل الشاحنات ، فيمكن ملء الشاحنات في فتحات تحميل خاصة محفورة في محرك النقل.

توقف الانكماش

قد يُطلق على وقف الانكماش طريقة تعدين "كلاسيكية" ، ربما كانت أكثر طرق التعدين شيوعًا في معظم القرن الماضي. تم استبداله إلى حد كبير بالطرق الآلية ولكنه لا يزال يستخدم في العديد من المناجم الصغيرة حول العالم. إنه قابل للتطبيق على الرواسب المعدنية ذات الحدود المنتظمة والغطس الحاد المستضاف في كتلة صخرية مختصة. أيضًا ، يجب ألا يتأثر الخام المتفجر بالتخزين في المنحدرات (على سبيل المثال ، تميل خامات الكبريتيد إلى التأكسد والتحلل عند تعرضها للهواء).

وتتمثل الميزة الأكثر بروزًا في استخدام تدفق الجاذبية لمناولة الخام: يسقط الخام من المحطات مباشرة في عربات السكك الحديدية عبر المزالق التي تتجنب التحميل اليدوي ، وهي الوظيفة الأكثر شيوعًا والأقل شهرة في مجال التعدين. حتى ظهور مجرفة الصخور الهوائية في الخمسينيات من القرن الماضي ، لم تكن هناك آلة مناسبة لتحميل الصخور في المناجم تحت الأرض.

توقف الانكماش يستخرج الخام في شرائح أفقية ، بدءًا من قيعان المنحدرات وتتقدم لأعلى. تظل معظم الصخور المنفجرة في العمود توفر منصة عمل لثقوب حفر عمال المناجم في السقف وتعمل على الحفاظ على ثبات جدران العمود. نظرًا لأن التفجير يزيد من حجم الصخر بحوالي 60٪ ، يتم سحب حوالي 40٪ من الخام في القاع أثناء التوقف من أجل الحفاظ على مساحة عمل بين قمة الوحل والسقف. يتم سحب الخام المتبقي بعد وصول التفجير إلى الحد الأعلى للحجم.

إن ضرورة العمل من أعلى الكومة ووصول السلم المرتفع تمنع استخدام المعدات الميكانيكية في المنحدر. لا يجوز استخدام سوى المعدات الخفيفة بدرجة كافية ليتعامل معها عامل المنجم بمفرده. إن المثقاب الهوائي والصخور ، بوزن إجمالي 45 كجم ، هو الأداة المعتادة لحفر عمود الانكماش. يقف عامل المنجم على قمة كتلة الوحل ، ويلتقط الحفر / التغذية ، ويرسي الساق ، ويثبِّت مثقاب الصخور / حفر الصلب على السقف ويبدأ الحفر ؛ إنه ليس عملاً سهلاً.

التعدين بالقطع والحشو

يعد التعدين بالقطع والتعبئة مناسبًا للغمس الشديد في الرواسب المعدنية الموجودة في كتلة صخرية ذات ثبات جيد إلى متوسط. يزيل الركاز في شرائح أفقية بدءًا من القطع السفلي ويتقدم لأعلى ، مما يسمح بتعديل حدود الحواف لتتبع التمعدن غير المنتظم. يسمح ذلك بتعدين الأقسام عالية الجودة بشكل انتقائي ، مع ترك خام منخفض الدرجة في مكانه.

بعد تنظيف الجذع ، يتم ردم المساحة الملغومة لتشكيل منصة عمل عند تعدين الشريحة التالية ولإضفاء الثبات على جدران الصخر.

يشتمل تطوير التعدين بالقطع والحشو في بيئة غير مطروقة على محرك نقل بحائط قدم على طول الجسم الفضي في المستوى الرئيسي ، مع توفير مصارف للردم الهيدروليكي ، ومنحدر حلزوني محفور في جدار القدم مع مدخلات وصول إلى السدادات والرفع من الحاجز إلى المستوى أعلاه للتهوية وتعبئة النقل.

رفع اليد توقف يستخدم مع القطع والحشو ، مع كل من الصخور الجافة والرمل الهيدروليكي كمواد ردم. يعني مصطلح Overhand أن الخام يتم حفره من الأسفل عن طريق نسف شريحة بسمك 3.0 متر إلى 4.0 متر. يسمح ذلك بحفر منطقة المنحدر بالكامل وتفجير العمود بالكامل دون انقطاع. يتم حفر الثقوب "العلوية" باستخدام مثاقب عربة بسيطة.

يؤدي الحفر والتفجير إلى ترك سطح صخري خشن للسقف ؛ بعد التخلص من الجراثيم ، سيكون ارتفاعها حوالي 7.0 متر. قبل السماح لعمال المناجم بدخول المنطقة ، يجب تأمين السقف عن طريق تقليم منحنيات السقف بتفجير سلس وما تلاه من تحجيم للصخور السائبة. يتم ذلك من قبل عمال المناجم باستخدام تدريبات الصخور اليدوية التي تعمل من كتلة الطين.

In توقف أمامي، يتم استخدام معدات غير مطروقة لإنتاج الخام. تستخدم مخلفات الرمل للردم وتوزع في محطات تحت الأرض عبر أنابيب بلاستيكية. تمتلئ المحطات بالكامل تقريبًا ، مما يخلق سطحًا يصعب اجتيازه بواسطة المعدات ذات الإطارات المطاطية. يتم تصنيع الحزم آليًا بالكامل باستخدام مركبات الجامبو المنجرفة ومركبات LHD. وجه المنحدر عبارة عن جدار عمودي بطول 5.0 متر عبر المنحدر مع فتحة 0.5 متر تحته. يتم حفر ثقوب أفقية يبلغ طولها خمسة أمتار في الوجه ويتم تفجير الخام مقابل الفتحة السفلية المفتوحة.

تعتمد الحمولة الناتجة عن انفجار واحد على مساحة الوجه ولا تقارن بتلك الناتجة عن انفجار المنحدر العلوي. ومع ذلك ، فإن ناتج المعدات غير المجنزرة متفوق بشكل كبير على الطريقة اليدوية ، بينما يمكن تحقيق التحكم في السقف عن طريق الحفار الجامبو الذي يحفر ثقوبًا ذات انفجار سلس مع انفجار العمود. مزودة بدلو كبير الحجم وإطارات كبيرة ، مركبة LHD ، أداة متعددة الاستخدامات للجرح والنقل ، تنتقل بسهولة على سطح التعبئة. في المنحدر المزدوج ، يقوم الحفار الجامبو بإشراكه على جانب واحد بينما يعالج LHD مجموعة الوحل في الطرف الآخر ، مما يوفر الاستخدام الفعال للمعدات ويعزز ناتج الإنتاج.

توقف المستوى الفرعي يزيل الخام في المحطات المفتوحة. يسمح ردم المحطات بالتعبئة الموحدة بعد التعدين لعمال المناجم بالعودة في وقت لاحق لاستعادة الأعمدة بين المحطات ، مما يتيح معدل استرداد مرتفع للغاية للرواسب المعدنية.

إن التطوير لإيقاف المستوى الثانوي واسع النطاق ومعقد. ينقسم الجسم السماوي إلى أقسام بارتفاع رأسي يبلغ حوالي 100 متر حيث يتم تحضير المستويات الفرعية وتوصيلها عبر منحدر مائل. يتم تقسيم أقسام الهيكل الخارجي أيضًا بشكل جانبي في محطات وأعمدة متناوبة ويتم إنشاء محرك نقل البريد في جدار القدم ، في الجزء السفلي ، مع قواطع لتحميل نقطة السحب.

عندما يتم تعدينها ، فإن ستوب المستوى الفرعي سيكون فتحة مستطيلة عبر الجسم الفضي. الجزء السفلي من المنحدر على شكل حرف V لتوجيه المادة المفجرة إلى نقاط السحب. يتم تحضير جرافات الحفر لجهاز الحفر الطويل على المستويات الفرعية العليا (انظر الشكل 6).

الشكل 6. توقف المستوى الفرعي باستخدام الحفر الدائري والتحميل المتقاطع

يتطلب التفجير مساحة للصخرة لتتوسع في الحجم. يتطلب ذلك إعداد فتحة يبلغ عرضها بضعة أمتار قبل بدء التفجير ذي الفتحة الطويلة. يتم تحقيق ذلك عن طريق توسيع الرفع من أسفل إلى أعلى المنحدر إلى فتحة كاملة.

بعد فتح الفتحة ، تبدأ الحفارة طويلة الثقب (انظر الشكل 7) في حفر الإنتاج في انجرافات سفلية باتباع خطة مفصلة بدقة صممها خبراء التفجير والتي تحدد جميع ثقوب الانفجار ، وموضع الترقوة ، وعمق الثقوب واتجاهها. يستمر جهاز الحفر في الحفر حتى يتم الانتهاء من جميع الحلقات على مستوى واحد. ثم يتم نقله إلى المستوى الفرعي التالي لمواصلة الحفر. في هذه الأثناء ، يتم شحن الثقوب ونمط الانفجار الذي يغطي مساحة كبيرة داخل الجذع يكسر كمية كبيرة من الخام في انفجار واحد. يسقط الخام المتفجر إلى قاع المنحدر ليتم استعادته بواسطة جرف مركبات LHD في نقطة التعادل أسفل المحطة. عادة ، يظل الحفر طويل الفتحة متقدمًا على الشحن والتفجير ، مما يوفر احتياطيًا من الخام الجاهز للانفجار ، مما يجعل جدول الإنتاج فعالاً.

الشكل 7. جهاز حفر حفرة طويلة

أطلس كوبكو

وقف المستوى الفرعي هو طريقة تعدين منتجة. يتم تعزيز الكفاءة من خلال القدرة على استخدام منصات إنتاجية ميكانيكية بالكامل للحفر طويل الفتحة بالإضافة إلى حقيقة أنه يمكن استخدام الحفارة بشكل مستمر. كما أنها آمنة نسبيًا لأن القيام بالحفر داخل الانجرافات الفرعية والجرف من خلال نقاط السحب يزيل التعرض لسقوط الصخور المحتمل.

التعدين المتراجع عن الحفرة العمودية

مثل إيقاف الانكماش ووقف المستوى الثانوي ، فإن التعدين الرأسي للحفرة (VCR) قابل للتطبيق على التمعدن في طبقات شديدة الانحدار. ومع ذلك ، فإنه يستخدم تقنية نسف مختلفة تكسير الصخور بشحنات ثقيلة مركزة موضوعة في ثقوب ("فوهات") بقطر كبير جدًا (حوالي 165 ملم) على بعد حوالي 3 أمتار من سطح صخري حر. يكسر التفجير فتحة على شكل مخروطي في الكتلة الصخرية حول الحفرة ويسمح للمادة المتفجرة بالبقاء في العمود خلال مرحلة الإنتاج بحيث يمكن أن تساعد حشوة الصخور في دعم جدران العمود. الحاجة إلى استقرار الصخور أقل مما كانت عليه في التوقف المستوى الفرعي.

إن تطوير تعدين VCR مشابه لذلك الخاص بالتوقف بمستوى ثانوي باستثناء الحاجة إلى عمليات حفر مفرطة القطع وتحت القطع. هناك حاجة إلى القطع الزائد في المرحلة الأولى لاستيعاب الحفارة التي تقوم بحفر ثقوب الانفجار ذات القطر الكبير وللوصول أثناء شحن الثقوب والتفجير. قدمت الحفريات السفلية السطح الحر اللازم لتفجير VCR. قد يوفر أيضًا وصولًا لمركبة LHD (يتم تشغيلها عن طريق التحكم عن بعد مع بقاء المشغل خارج المنحدر) لاستعادة الخام المنفجر من نقاط السحب الموجودة أسفل المنصة.

يستخدم انفجار VCR المعتاد ثقوبًا في نمط 4.0 × 4.0 متر موجه رأسياً أو مائلاً بشدة مع شحنات موضوعة بعناية على مسافات محسوبة لتحرير السطح تحتها. تتعاون الشحنات لقطع شريحة خام أفقية يبلغ سمكها حوالي 3.0 متر. سقطت الصخرة المنفجرة في المنحدر تحتها. من خلال التحكم في معدل الجرف ، يظل الجذع ممتلئًا جزئيًا بحيث يساعد ملء الصخر في تثبيت جدران العمود خلال مرحلة الإنتاج. يكسر الانفجار الأخير القطع الزائد في الجذع ، وبعد ذلك يتم تنظيف الجذع وتجهيزه لملء الظهر.

غالبًا ما تستخدم ألغام VCR نظامًا من المحطات الأولية والثانوية للجسد الفلكي. يتم تعدين المحطات الأولية في المرحلة الأولى ، ثم ردمها بالحشو الأسمنتي. يتم ترك نقطة التعبئة لتوحيدها. ثم يعود عمال المناجم ويستعيدون الخام الموجود في الأعمدة بين المحطات الرئيسية ، المحطات الثانوية. ينتج عن هذا النظام ، جنبًا إلى جنب مع الردم الأسمنتي ، استرداد ما يقرب من 100 ٪ من احتياطيات الخام.

رضوخ المستوى الفرعي

ينطبق التجويف ذو المستوى الفرعي على الرواسب المعدنية ذات الانحدار الحاد إلى المتوسط ​​والامتداد الكبير في العمق. يجب أن يتكسر الخام إلى كتلة يمكن التحكم فيها عن طريق التفجير. سوف ينهار الجدار المعلق بعد استخلاص الخام وستهدأ الأرض على السطح فوق الجسم الفلكي. (يجب أن تكون محصنة لمنع أي فرد من دخول المنطقة).

يعتمد التجويف ذو المستوى الفرعي على تدفق الجاذبية داخل كتلة صخرية متكسرة تحتوي على كل من الخام والصخور. يتم تكسير الكتلة الصخرية أولاً عن طريق الحفر والتفجير ثم يتم التخلص منها من خلال عناوين الانجراف أسفل الكهف الكتلي الصخري. وهي مؤهلة كطريقة تعدين آمنة لأن عمال المناجم يعملون دائمًا داخل فتحات بحجم الانجراف.

يعتمد التجويف ذو المستوى الفرعي على المستويات الفرعية ذات الأنماط المنتظمة للانحرافات المحضرة داخل الجسم الفلكي بتباعد رأسي قريب إلى حد ما (من 10.0 م إلى 20 0 م). تخطيط الانجراف هو نفسه في كل مستوى فرعي (على سبيل المثال ، محركات الأقراص المتوازية عبر الجسم الفضي من محرك نقل جدار القدم إلى الجدار المعلق) ولكن الأنماط الموجودة في كل مستوى فرعي غير مضبوطة قليلاً بحيث تكون الانجرافات على مستوى أدنى تقع بين الانجرافات على المستوى الفرعي فوقه. سيظهر المقطع العرضي نمطًا ماسيًا مع انجرافات في تباعد رأسي وأفقي منتظم. وبالتالي ، فإن تطوير رضوخ المستوى الفرعي واسع النطاق. ومع ذلك ، فإن التنقيب عن طريق الانجراف هو مهمة مباشرة يمكن أن تتم آليًا بسهولة. العمل على عناوين انجراف متعددة على عدة مستويات فرعية يفضل الاستخدام العالي للمعدات.

عند اكتمال تطوير المستوى الفرعي ، يتحرك جهاز الحفر ذي الفتحة الطويلة لحفر ثقوب الانفجار في نمط انتشار المروحة في الصخر أعلاه. عندما تكون جميع فتحات الانفجار جاهزة ، يتم نقل جهاز الحفر ذي الفتحة الطويلة إلى المستوى الفرعي أدناه.

يكسر الانفجار ذو الفتحة الطويلة الكتلة الصخرية فوق مستوى الانجراف الفرعي ، ويبدأ كهفًا يبدأ عند ملامسة الجدار المعلق ويتراجع نحو جدار القدم متبعًا جبهة مستقيمة عبر الجسم الفضي على المستوى الفرعي. سيظهر القسم الرأسي سلمًا حيث يكون كل مستوى فرعي علوي متقدمًا بخطوة واحدة عن المستوى الفرعي أدناه.

يملأ الانفجار الواجهة الأمامية بمزيج من الخام والنفايات. عندما تصل مركبة LHD ، يحتوي الكهف على 100٪ خام. مع استمرار التحميل ، ستزداد نسبة النفايات الصخرية تدريجياً حتى يقرر المشغل أن تخفيف النفايات مرتفع للغاية ويتوقف عن التحميل. عندما ينتقل اللودر إلى الانجراف التالي لمواصلة الجرف ، يدخل المدفع لتحضير الحلقة التالية من الثقوب للتفجير.

يعتبر التخلص من المستويات الفرعية تطبيقًا مثاليًا لمركبة LHD. متوفر بأحجام مختلفة لتلبية مواقف معينة ، فهو يملأ الدلو ، ويسافر حوالي 200 متر ، ويفرغ الجرافة في ممر الخام ويعود لحمولة أخرى.

يتميز التجويف ذو المستوى الفرعي بتصميم تخطيطي مع إجراءات عمل متكررة (تطوير الانجراف ، والحفر طويل الثقب ، والشحن والتفجير ، والتحميل والنقل) التي يتم تنفيذها بشكل مستقل. يسمح هذا للإجراءات بالانتقال باستمرار من مستوى فرعي إلى آخر ، مما يسمح بالاستخدام الأكثر كفاءة لأطقم العمل والمعدات. في الواقع ، يعتبر المنجم مشابهًا لمصنع مقسم. ومع ذلك ، فإن التعدين دون المستوى ، كونه أقل انتقائية من الطرق الأخرى ، لا ينتج عنه معدلات استخراج فعالة بشكل خاص. يحتوي الكهف على حوالي 20 إلى 40٪ من النفايات مع فقدان خام يتراوح من 15 إلى 25٪.

كتلة الكهوف

تجويف الكتلة هو طريقة واسعة النطاق قابلة للتطبيق على التمعدن بترتيب 100 مليون طن في جميع الاتجاهات الموجودة في كتل الصخور القابلة للتجويف (أي مع الضغوط الداخلية التي ، بعد إزالة العناصر الداعمة في كتلة الصخور ، تساعد تكسير الكتلة الملغومة). إنتاج سنوي يتراوح من 10 إلى 30 مليون طن هو العائد المتوقع. تحد هذه المتطلبات من تجويف الكتل إلى عدد قليل من الرواسب المعدنية المحددة. في جميع أنحاء العالم ، توجد مناجم لاستكشاف الكتل تستغل الرواسب التي تحتوي على النحاس والحديد والموليبدينوم والماس.

حظر يشير إلى تخطيط التعدين. ينقسم الجسم أوربي إلى أقسام كبيرة ، كتل ، كل منها يحتوي على حمولة كافية لسنوات عديدة من الإنتاج. يتم إحداث التجويف عن طريق إزالة القوة الداعمة للكتلة الصخرية الموجودة أسفل الكتلة مباشرة عن طريق قطع سفلي ، وهو جزء ارتفاعه 15 مترًا من الصخور المكسورة عن طريق الحفر طويل الأمد والتفجير. تخلق الضغوط الناتجة عن القوى التكتونية الطبيعية ذات الحجم الكبير ، مثل تلك التي تسبب الحركات القارية ، شقوقًا في الكتلة الصخرية ، وتكسر الكتل ، ونأمل أن تمر فتحات نقطة التعادل في المنجم. ومع ذلك ، غالبًا ما تحتاج الطبيعة إلى مساعدة عمال المناجم للتعامل مع الصخور الضخمة.

يتطلب التحضير لكتل ​​الكهوف تخطيطًا طويل المدى وتطويرًا أوليًا شاملاً يتضمن نظامًا معقدًا من الحفريات أسفل الكتلة. هذه تختلف مع الموقع. وهي تشمل عمومًا أجراس السحب ، والأجراس السفلية ، والسيطرة على الصخور الضخمة وممرات الركاز التي تنقل الخام إلى تحميل القطار.

أجراس السحب عبارة عن فتحات مخروطية يتم حفرها أسفل الركيزة التي تجمع الخام من مساحة كبيرة وتوجهها إلى نقطة الرسم عند مستوى الإنتاج أدناه. هنا يتم استعادة الخام في مركبات LHD ونقله إلى ممرات خام. يتم تفجير الصخور الكبيرة جدًا بالنسبة للحاوية في نقاط التعادل ، بينما يتم التعامل مع الصخور الأصغر حجمًا على الدببة. تستخدم Grizzlies ، وهي مجموعات من القضبان المتوازية لغربلة المواد الخشنة ، بشكل شائع في مناجم تجويف الكتل ، على الرغم من تفضيل القواطع الهيدروليكية بشكل متزايد.

الفتحات الموجودة في منجم تجويف الكتل تخضع لضغط صخري مرتفع. لذلك ، يتم حفر الانجرافات والفتحات الأخرى باستخدام أصغر قسم ممكن. ومع ذلك ، يلزم وجود مسامير ملولبة على نطاق واسع وبطانة خرسانية للحفاظ على سلامة الفتحات.

إذا تم تطبيقه بشكل صحيح ، فإن تجويف الكتل هو طريقة تعدين جماعي منخفضة التكلفة ومنتجة. ومع ذلك ، فإن قابلية كتلة الصخور على الكهوف لا يمكن التنبؤ بها دائمًا. كما أن التطوير الشامل المطلوب ينتج عنه مهلة طويلة قبل أن يبدأ المنجم في الإنتاج: يمكن أن يكون للتأخير في الأرباح تأثير سلبي على التوقعات المالية المستخدمة لتبرير الاستثمار.

تعدين Longwall

ينطبق تعدين Longwall على الرواسب ذات الشكل الموحد والسماكة المحدودة والامتداد الأفقي الكبير (على سبيل المثال ، التماس الفحم أو طبقة البوتاس أو الشعاب المرجانية ، قاع حصى الكوارتز التي تستغلها مناجم الذهب في جنوب إفريقيا). إنها إحدى الطرق الرئيسية لتعدين الفحم. يستعيد المعدن في شرائح على طول خط مستقيم تتكرر لاستعادة المواد على مساحة أكبر. تظل المساحة الأقرب للوجه مفتوحة بينما يُسمح للجدار المعلق بالانهيار على مسافة آمنة خلف عمال المناجم ومعداتهم.

يشمل التحضير للتعدين في الجدار الطويل شبكة الانجرافات المطلوبة للوصول إلى منطقة التعدين ونقل المنتج الملغوم إلى العمود. نظرًا لأن التمعدن في شكل لوح يمتد على مساحة واسعة ، يمكن عادةً ترتيب الانجرافات في نمط شبكة تخطيطي. يتم تحضير انجرافات النقل في خط اللحام نفسه. تحدد المسافة بين انجرافين متجاورين طول وجه الجدار الطويل.

ردم

ردم المنجم يمنع الصخور من الانهيار. إنه يحافظ على الاستقرار المتأصل في كتلة الصخور مما يعزز السلامة ويسمح باستخراج أكثر اكتمالاً للخام المطلوب. يتم استخدام الردم تقليديًا مع عمليات القطع والتعبئة ، ولكنه شائع أيضًا مع إيقاف المستوى الفرعي وتعدين VCR.

تقليديا ، قام عمال المناجم بإلقاء نفايات الصخور من التطوير في محطات فارغة بدلاً من سحبها إلى السطح. على سبيل المثال ، في عمليات القطع والتعبئة ، يتم توزيع نفايات الصخور على الجذع الفارغ بواسطة الكاشطات أو الجرافات.

ردم هيدروليكي يستخدم المخلفات من مصنع تضميد المناجم والتي يتم توزيعها تحت الأرض من خلال فتحات التجويف والأنابيب البلاستيكية. يتم إزالة المخلفات أولاً ، ويتم استخدام الجزء الخشن فقط للتعبئة. الحشوة عبارة عن مزيج من الرمل والماء ، حوالي 65٪ منها مادة صلبة. عن طريق خلط الأسمنت في آخر صب ، سوف يتصلب سطح الحشو في قاع طريق أملس للمعدات ذات الإطارات المطاطية.

يتم استخدام الردم أيضًا مع توقف المستوى الفرعي وتعدين VCR ، مع إدخال الصخور المكسرة كمكمل لملء الرمل. يتم تسليم الصخور المكسرة والمفرزة ، التي يتم إنتاجها في محجر قريب ، تحت الأرض من خلال رافعات ردم خاصة حيث يتم تحميلها على شاحنات وتوصيلها إلى المحطات حيث يتم إلقاؤها في رافعات تعبئة خاصة. يتم ردم المحطات الأولية بحشو الصخور الأسمنتية الناتج عن رش ملاط ​​الرماد المتطاير من الأسمنت على مكب الصخور قبل توزيعه على المحطات. يصلب المدفن الصخري إلى كتلة صلبة مكونة عمودًا اصطناعيًا لتعدين العمود الثانوي. لا يكون ملاط ​​الأسمنت مطلوبًا بشكل عام عند ردم السدادات الثانوية ، باستثناء الصب الأخير لإنشاء أرضية جرف صلبة.

معدات التعدين تحت الأرض

أصبح التعدين تحت الأرض آليًا بشكل متزايد حيثما تسمح الظروف بذلك. يعتبر حامل التوجيه المفصلي ذو الإطارات المطاطية ، والذي يعمل بالديزل ، وذو الأربع عجلات ، أمرًا شائعًا في جميع الماكينات المتنقلة تحت الأرض (انظر الشكل 8).

الشكل 8. جهاز حفر وجه صغير الحجم

أطلس كوبكو

حفار جامبو للوجه لحفر التطوير

هذا هو العمود الفقري الذي لا غنى عنه في المناجم والذي يستخدم لجميع أعمال التنقيب عن الصخور. إنها تحمل ذراع أو ذراعان مع مثاقب هيدروليكية للصخور. مع وجود عامل واحد في لوحة التحكم ، سوف يكمل نمط 60 حفرة انفجار بعمق 4.0 متر في غضون ساعات قليلة.

جهاز حفر إنتاج حفرة طويلة

هذه الحفارة (انظر الشكل 7 تقوم بحفر ثقوب الانفجار في انتشار شعاعي حول الانجراف الذي يغطي مساحة كبيرة من الصخور ويكسر كميات كبيرة من الخام. يتم استخدامه مع إيقاف المستوى الفرعي ، وكهوف المستوى الفرعي ، وكتلة الكتل ، وتعدين VCR. مثقاب الصخور الهيدروليكي القوي والتخزين الدائري لقضبان التمديد ، يستخدم المشغل أجهزة التحكم عن بعد لإجراء حفر الصخور من وضع آمن.

شحن الشاحنة

تعتبر شاحنة الشحن مكملاً ضروريًا للعربة الجامبو المنجرفة. يقوم الناقل بتركيب منصة خدمة هيدروليكية ، وحاوية متفجرة ANFO مضغوطة وخرطوم شحن يسمح للمشغل بملء فتحات الانفجار في جميع أنحاء الوجه في وقت قصير جدًا. في الوقت نفسه ، يمكن إدخال مفجرات نونيل في التوقيت الصحيح للانفجارات الفردية.

مركبة LHD

تُستخدم عربة تفريغ الأحمال متعددة الاستخدامات (انظر الشكل 10) لمجموعة متنوعة من الخدمات بما في ذلك إنتاج الخامات ومناولة المواد. وهي متوفرة بأحجام مختلفة تسمح للمعدنين باختيار النموذج الأنسب لكل مهمة ولكل موقف. على عكس مركبات الديزل الأخرى المستخدمة في المناجم ، يتم تشغيل محرك السيارة LHD بشكل عام بشكل مستمر بكامل طاقته لفترات طويلة من الوقت لتوليد كميات كبيرة من الدخان وأبخرة العادم. يعد نظام التهوية القادر على تخفيف واستنفاد هذه الأدخنة ضروريًا للامتثال لمعايير التنفس المقبولة في منطقة التحميل.

النقل تحت الأرض

يتم نقل الخام المستعاد في نقاط توقف منتشرة على طول جسم فلكي إلى مكب خام يقع بالقرب من عمود الرفع. يتم إعداد مستويات النقل الخاصة للنقل الجانبي الأطول ؛ عادة ما تتميز بتركيبات السكك الحديدية مع القطارات لنقل الخام. أثبتت السكك الحديدية أنها نظام نقل فعال يحمل أحجامًا أكبر لمسافات أطول باستخدام قاطرات كهربائية لا تلوث الغلاف الجوي تحت الأرض مثل الشاحنات التي تعمل بالديزل المستخدمة في المناجم التي لا تسير على الطريق.

معالجة الركاز

في طريقه من المحطات إلى عمود الرفع ، يمر الخام بعدة محطات مع مجموعة متنوعة من تقنيات معالجة المواد.

إنّ slusher يستخدم دلو مكشطة لسحب الخام من المنحدر إلى ممر الخام. إنها مجهزة بأسطوانات دوارة ، وأسلاك وبكرات ، مرتبة لإنتاج مسار مكشطة ذهابًا وإيابًا. لا يحتاج الكسارة إلى تحضير أرضية الحطام ويمكنه سحب الخام من كومة الطين الخشنة.

إنّ مركبة LHD، تعمل بالديزل وتتحرك على إطارات مطاطية ، تأخذ الحجم الموجود في دلوها (تختلف الأحجام) من كتلة الطين إلى ممر الخام.

إنّ تمرير خام هي فتحة رأسية أو شديدة الانحدار تتدفق من خلالها الصخور بالجاذبية من المستويات العليا إلى المنخفضة. يتم ترتيب ممرات الركاز في بعض الأحيان في تسلسل عمودي لتجميع الخام من المستويات العليا إلى نقطة تسليم مشتركة على مستوى النقل.

إنّ مِسقط هي البوابة الواقعة أسفل ممر الخام. تنتهي ممرات الركاز عادةً في صخر قريب من انجراف النقل ، بحيث عند فتح المزلق ، يمكن أن يتدفق الخام لملء السيارات على المسار تحته.

بالقرب من العمود ، تمر قطارات الخام ب محطة تفريغ حيث يمكن إسقاط الحمولة في أ صندوق التخزين، A أشيب في محطة التفريغ توقف الصخور المتضخمة من السقوط في سلة المهملات. يتم تقسيم هذه الصخور عن طريق التفجير أو المطارق الهيدروليكية ؛ أ الكسارة الخشنة قد يتم تثبيتها أسفل Grizzly لمزيد من التحكم في الحجم. تحت صندوق التخزين يوجد ملف قياس الجيب والتي تتحقق تلقائيًا من أن حجم الحمولة ووزنها لا يتجاوزان سعات القفزة والرافعة. عندما يكون ملف تخطى، حاوية للسفر العمودي ، تصل إلى محطة وقود، يتم فتح شلال في الجزء السفلي من جيب القياس لملء القفزة بحمل مناسب. بعد رفع يرفع التخطي المحمل إلى الإطار الأمامي على السطح ، ويفتح شلال لتفريغ الحمولة في حاوية التخزين السطحية. يمكن تشغيل رفع التخطي تلقائيًا باستخدام دائرة تلفزيونية مغلقة لمراقبة العملية.

الرجوع

بدأ إنتاج الفحم الجوفي أولاً بأنفاق الوصول ، أو المناجم ، التي يتم تعدينها في طبقات من نتوءاتها السطحية. ومع ذلك ، فإن المشاكل الناجمة عن عدم كفاية وسائل النقل لجلب الفحم إلى السطح وزيادة خطر اشتعال جيوب الميثان من الشموع وغيرها من أضواء اللهب المكشوفة قد حدت من العمق الذي يمكن أن تعمل فيه المناجم المبكرة تحت الأرض.

أعطى الطلب المتزايد على الفحم خلال الثورة الصناعية الحافز لغرق العمود للوصول إلى احتياطيات أعمق من الفحم ، وبحلول منتصف القرن العشرين إلى حد بعيد ، جاءت النسبة الأكبر من إنتاج الفحم العالمي من العمليات الجوفية. خلال السبعينيات والثمانينيات ، كان هناك تطوير واسع النطاق لقدرات مناجم الفحم السطحي الجديدة ، لا سيما في دول مثل الولايات المتحدة وجنوب إفريقيا وأستراليا والهند. ومع ذلك ، في التسعينيات ، أدى الاهتمام المتجدد بالتعدين تحت الأرض إلى تطوير مناجم جديدة (في كوينزلاند ، أستراليا ، على سبيل المثال) من أعمق نقاط المناجم السطحية السابقة. في منتصف التسعينيات ، كان التعدين تحت الأرض يمثل 1970 ٪ من إجمالي الفحم الصلب المستخرج في جميع أنحاء العالم. اختلفت النسبة الفعلية بشكل كبير ، حيث تراوحت بين أقل من 1980٪ في أستراليا والهند إلى حوالي 1990٪ في الصين. لأسباب اقتصادية ، نادرًا ما يتم استخراج الفحم الحجري والبني تحت الأرض.

يتكون منجم الفحم الجوفي بشكل أساسي من ثلاثة مكونات: منطقة الإنتاج ؛ نقل الفحم إلى سفح العمود أو الانحدار ؛ وإما رفع أو نقل الفحم إلى السطح. يشمل الإنتاج أيضًا الأعمال التحضيرية اللازمة للسماح بالوصول إلى مناطق الإنتاج المستقبلية للمنجم ، وبالتالي يمثل أعلى مستوى من المخاطر الشخصية.

تطوير المناجم

إن أبسط وسيلة للوصول إلى التماس الفحم هي متابعته من نتوء سطحه ، وهي تقنية لا تزال تمارس على نطاق واسع في المناطق التي تكون فيها التضاريس شديدة الانحدار وتكون اللحامات مسطحة نسبيًا. مثال على ذلك هو حقل فحم الآبالاش في جنوب غرب فيرجينيا في الولايات المتحدة. طريقة التعدين الفعلية المستخدمة في التماس غير مهمة في هذه المرحلة ؛ العامل المهم هو أن الوصول يمكن الحصول عليه بثمن بخس وبأقل جهد بناء. تُستخدم Adits أيضًا بشكل شائع في مجالات تعدين الفحم منخفض التقنية ، حيث يمكن استخدام الفحم المنتج أثناء تعدين adit لتعويض تكاليف التطوير.

تشمل وسائل الوصول الأخرى المنحدرات (أو المنحدرات) والأعمدة الرأسية. يعتمد الاختيار عادة على عمق التماس الفحم الجاري العمل به: فكلما كان التماس أعمق ، كان تطوير منحدر متدرج يمكن أن تعمل على طوله المركبات أو الناقلات الحزامية أكثر تكلفة.

إن غرق العمود ، حيث يتم استخراج العمود عموديًا لأسفل من السطح ، يكون مكلفًا ويستغرق وقتًا طويلاً ويتطلب وقتًا أطول بين بدء البناء وأول فحم يتم تعدينه. في الحالات التي تكون فيها اللحامات عميقة ، كما هو الحال في معظم الدول الأوروبية والصين ، غالبًا ما يتعين غرق الأعمدة من خلال الصخور الحاملة للمياه التي تعلو طبقات الفحم. في هذه الحالة ، يجب استخدام تقنيات متخصصة ، مثل تجميد الأرض أو الحشو ، لمنع تدفق المياه إلى العمود ، والذي يتم بعد ذلك تبطينه بحلقات فولاذية أو صب الخرسانة لتوفير ختم طويل الأجل.

تُستخدم عمليات الرفض عادةً للوصول إلى اللحامات العميقة جدًا للتعدين المكشوف ، ولكنها لا تزال قريبة نسبيًا من السطح. في حقل الفحم مبومالانجا (شرق ترانسفال) في جنوب إفريقيا ، على سبيل المثال ، تقع اللحامات القابلة للتعدين على عمق لا يزيد عن 150 مترًا ؛ في بعض المناطق ، يتم تعدينها من الفتحات ، وفي مناطق أخرى يكون التعدين تحت الأرض ضروريًا ، وفي هذه الحالة غالبًا ما تستخدم عمليات الرفض لتوفير الوصول لمعدات التعدين ولتثبيت الناقلات الحزامية المستخدمة لنقل الفحم المقطوع من المنجم.

تختلف حالات الرفض عن العلامات في أنها عادةً ما يتم حفرها في الصخور ، وليس الفحم (ما لم ينخفض ​​التماس بمعدل ثابت) ، ويتم تعدينها إلى تدرج ثابت لتحسين وصول السيارة والناقل. كان أحد الابتكارات منذ سبعينيات القرن الماضي هو استخدام السيور الناقلة التي تعمل في انخفاض لنقل إنتاج المناجم العميقة ، وهو نظام يتمتع بمزايا على رفع العمود التقليدي من حيث السعة والموثوقية.

طرق التعدين

يشمل تعدين الفحم تحت الأرض طريقتين رئيسيتين ، تطورت العديد من الاختلافات لمعالجة ظروف التعدين في العمليات الفردية. يتضمن استخراج الغرفة والأعمدة أنفاق التعدين (أو الطرق) على شبكة منتظمة ، وغالبًا ما تترك أعمدة كبيرة لدعم السقف على المدى الطويل. يحقق تعدين Longwall استخراجًا كاملاً لأجزاء كبيرة من درز الفحم ، مما يتسبب في انهيار صخور السقف في المنطقة الملغومة.

التعدين في الغرف والأعمدة

يعد تعدين الغرف والأعمدة أقدم نظام لتعدين الفحم تحت الأرض ، وأول من استخدم مفهوم دعم الأسقف المنتظم لحماية عمال المناجم. اشتق اسم تعدين الغرفة والأعمدة من أعمدة الفحم التي تُترك على شبكة منتظمة لتوفيرها فى الموقع دعم السقف. لقد تم تطويره إلى طريقة آلية عالية الإنتاج تمثل ، في بعض البلدان ، نسبة كبيرة من إجمالي الإنتاج تحت الأرض. على سبيل المثال ، يأتي 60٪ من إنتاج الفحم الجوفي في الولايات المتحدة من مناجم الغرف والأعمدة. من حيث الحجم ، تمتلك بعض المناجم في جنوب إفريقيا قدرات مركبة تتجاوز 10 ملايين طن سنويًا من عمليات أقسام الإنتاج المتعددة في طبقات يصل سمكها إلى 6 أمتار. على النقيض من ذلك ، فإن العديد من مناجم الغرف والأعمدة في الولايات المتحدة صغيرة ، وتعمل بسماكة منخفضة تصل إلى متر واحد ، مع القدرة على إيقاف الإنتاج وإعادة تشغيله بسرعة حسب ظروف السوق.

عادةً ما يتم استخدام التعدين في الغرفة والأعمدة في طبقات ضحلة ، حيث لا يكون الضغط الذي تمارسه الصخور المغطاة على أعمدة الدعم مفرطًا. يتمتع النظام بميزتين رئيسيتين على التعدين طويل الجدار: المرونة والأمان المتأصل. عيبه الرئيسي هو أن استرداد مورد الفحم جزئي فقط ، وتعتمد الكمية الدقيقة على عوامل مثل عمق التماس تحت السطح وسمكه. يمكن استرداد ما يصل إلى 60٪. يمكن استرداد تسعين في المائة إذا تم استخراج الأعمدة كمرحلة ثانية من عملية الاستخراج.

النظام قادر أيضًا على مستويات مختلفة من التطور التقني ، بدءًا من التقنيات كثيفة العمالة (مثل "تعدين السلة" حيث تكون معظم مراحل التعدين ، بما في ذلك نقل الفحم ، يدويًا) ، إلى التقنيات الآلية للغاية. يمكن استخراج الفحم من واجهة النفق باستخدام المتفجرات أو آلات التعدين المستمر. توفر المركبات أو الناقلات الحزامية المتنقلة النقل الميكانيكي للفحم. تُستخدم مسامير السقف والأربطة المعدنية أو الخشبية لدعم سقف الطريق والتقاطعات بين الطرق حيث يكون الامتداد المفتوح أكبر.

عادة ما يزن عامل منجم مستمر ، والذي يشتمل على رأس القطع ونظام تحميل الفحم المركب على مسارات الزاحف ، من 50 إلى 100 طن ، اعتمادًا على ارتفاع التشغيل الذي تم تصميمه للعمل فيه ، والطاقة المركبة وعرض القطع المطلوب. بعضها مجهز بآلات تثبيت الصخور على متن السفينة والتي توفر دعمًا للسقف في وقت واحد مع قطع الفحم ؛ في حالات أخرى ، يتم استخدام ماكينات التعدين المستمرة المنفصلة وآلات تثبيت الأسطح بالتتابع.

يمكن تزويد ناقلات الفحم بالطاقة الكهربائية من كبل سري أو يمكن أن تعمل بالبطارية أو بمحرك ديزل. هذا الأخير يوفر مرونة أكبر. يتم تحميل الفحم من الجزء الخلفي من عامل المنجم المستمر في السيارة ، والتي تحمل بعد ذلك حمولة تتراوح عادةً بين 5 و 20 طنًا ، على مسافة قصيرة إلى قادوس التغذية لنظام ناقل الحزام الرئيسي. قد يتم تضمين الكسارة في وحدة تغذية القادوس لكسر الفحم أو الصخور الكبيرة الحجم التي يمكن أن تسد المزالق أو تتلف أحزمة النقل بشكل أكبر على طول نظام النقل.

بديل النقل بالمركبات هو نظام النقل المستمر ، وهو عبارة عن ناقل مقطعي مرن مركب على الزاحف ينقل الفحم المقطوع مباشرة من عامل المنجم المستمر إلى القادوس. توفر هذه المزايا من حيث سلامة الأفراد والقدرة الإنتاجية ، ويتم توسيع استخدامها ليشمل أنظمة تطوير بوابة الجدار الطويل للأسباب نفسها.

يتم تعدين الطرق حتى عرض 6.0 أمتار ، وعادة ما يكون الارتفاع الكامل للخط. تعتمد أحجام الأعمدة على العمق تحت السطح ؛ تمثل الأعمدة المربعة 15.0 مترًا مربعًا على مراكز 21.0 مترًا تصميم الأعمدة لمنجم ضحل منخفض التماس.

تعدين Longwall

يُنظر إلى تعدين Longwall على نطاق واسع على أنه تطور في القرن العشرين ؛ ومع ذلك ، يُعتقد أن المفهوم قد تم تطويره منذ أكثر من 200 عام. التقدم الرئيسي هو أن العمليات السابقة كانت يدوية بشكل أساسي ، بينما ، منذ الخمسينيات ، ارتفع مستوى المكننة إلى المرحلة التي أصبح فيها الجدار الطويل الآن وحدة عالية الإنتاجية يمكن تشغيلها بواسطة طاقم صغير جدًا من العمال.

تتمتع Longwalling بميزة غلبة مقارنة بتعدين الغرف والأعمدة: يمكنها تحقيق الاستخراج الكامل للوحة في مسار واحد واسترداد نسبة إجمالية أعلى من إجمالي موارد الفحم. ومع ذلك ، فإن الطريقة غير مرنة نسبيًا وتتطلب موردًا كبيرًا قابلاً للتعدين ومبيعات مضمونة لتكون قابلة للحياة ، بسبب التكاليف الرأسمالية المرتفعة التي ينطوي عليها تطوير وتجهيز وجه حديث طويل الجدار (أكثر من 20 مليون دولار أمريكي في بعض الحالات).

بينما في الماضي ، كانت المناجم الفردية غالبًا ما تعمل في وقت واحد في العديد من الوجوه ذات الجدران الطويلة (في بلدان مثل بولندا ، أكثر من عشرة أوجه لكل منجم في عدد من الحالات) ، فإن الاتجاه الحالي هو نحو توحيد قدرة التعدين في عدد أقل من وحدات الخدمة الشاقة. وتتمثل مزايا ذلك في انخفاض متطلبات العمالة والحاجة إلى تطوير وصيانة بنية تحتية أقل شمولاً.

في تعدين الحوائط الطويلة ، ينهار السقف عن عمد حيث يتم استخراج خط اللحام ؛ فقط طرق الوصول الرئيسية تحت الأرض محمية بواسطة أعمدة الدعم. يتم توفير التحكم في السقف على واجهة الجدار الطويل من خلال دعامات هيدروليكية ثنائية أو رباعية الأرجل والتي تتحمل الحمل الفوري للسقف العلوي ، مما يسمح بتوزيعه الجزئي على الوجه غير المصقول والأعمدة على جانبي اللوحة ، وحماية معدات الوجه والأفراد من السقف المنهار خلف خط الدعامات. يتم قطع الفحم بواسطة آلة جز تعمل بالكهرباء ، وعادة ما تكون مجهزة ببرميلين لقطع الفحم ، حيث يتم تعدين شريط من الفحم يصل سمكه إلى 1.1 متر من الوجه مع كل ممر. تعمل آلة القص على طول وتحميل الفحم المقطوع على ناقل مدرع يتقدم للأمام بعد كل قطع عن طريق الحركة المتتابعة لدعامات الوجه.

في نهاية الواجهة ، يتم نقل الفحم المقطوع إلى حزام ناقل لنقله إلى السطح. في الوجه المتقدم ، يجب أن يتم تمديد الحزام بانتظام مع زيادة المسافة من نقطة بداية الوجه ، بينما ينطبق العكس في حالة التراجع الطويل.

على مدار الأربعين عامًا الماضية ، كانت هناك زيادات كبيرة في كل من طول واجهة الجدار الطويل الملغومة وطول لوحة الجدار الطويل الفردية (كتلة الفحم التي يتقدم الوجه من خلالها). على سبيل التوضيح ، ارتفع متوسط ​​طول الجدار الطويل في الولايات المتحدة من 40 مترًا في عام 150 إلى 1980 مترًا في عام 227. وفي ألمانيا كان متوسط ​​منتصف التسعينيات 1993 مترًا ويتم التخطيط لأطوال الوجه التي تزيد عن 1990 متر. في كل من المملكة المتحدة وبولندا ، يتم تعدين الوجوه حتى طول 270 متر. يتم تحديد أطوال الألواح بشكل كبير من خلال الظروف الجيولوجية ، مثل الأعطال ، أو حدود المناجم ، ولكنها الآن تزيد باستمرار عن 300 كم في ظروف جيدة. تجري مناقشة إمكانية إنشاء لوحات يصل طولها إلى 300 كيلومترات في الولايات المتحدة.

أصبح التعدين التراجعي هو المعيار الصناعي ، على الرغم من أنه ينطوي على نفقات رأسمالية أولية أعلى في تطوير الطرق إلى أبعد مدى لكل لوحة قبل أن يبدأ المشي لمسافات طويلة. حيثما كان ذلك ممكنًا ، يتم الآن تعدين الطرق في التماس ، باستخدام عمال المناجم المتواصلين ، مع دعم Rockbolt لتحل محل الأقواس والدعامات الفولاذية التي تم استخدامها سابقًا من أجل توفير دعم إيجابي للصخور التي تعلوها ، بدلاً من رد الفعل السلبي لحركات الصخور. ومع ذلك ، فهي محدودة في التطبيق على صخور الأسطح المختصة.

احتياطات السلامة

تشير إحصاءات منظمة العمل الدولية (1994) إلى تباين جغرافي واسع في معدل الوفيات التي تحدث في تعدين الفحم ، على الرغم من أن هذه البيانات يجب أن تأخذ في الاعتبار مستوى تطور التعدين وعدد العمال المستخدمين على أساس كل بلد على حدة. تحسنت الظروف في العديد من البلدان الصناعية.

أصبحت حوادث التعدين الكبرى الآن نادرة نسبيًا ، حيث تحسنت المعايير الهندسية وتم دمج مقاومة الحريق في مواد مثل سيور النقل والسوائل الهيدروليكية المستخدمة تحت الأرض. ومع ذلك ، لا يزال هناك احتمال لوقوع حوادث قادرة على إحداث أضرار شخصية أو هيكلية. لا تزال انفجارات غاز الميثان وغبار الفحم تحدث ، على الرغم من ممارسات التهوية المحسنة بشكل كبير ، كما أن سقوط الأسقف يمثل غالبية الحوادث الخطيرة على مستوى العالم. تمثل الحرائق ، سواء على المعدات أو التي تحدث نتيجة للاحتراق التلقائي ، خطرًا خاصًا.

بالنظر إلى النقيضين ، التعدين كثيف العمالة والآلية للغاية ، هناك أيضًا اختلافات كبيرة في كل من معدلات الحوادث وأنواع الحوادث التي تنطوي عليها. من المرجح أن يتعرض العمال الذين يعملون في منجم يدوي صغير النطاق للإصابة من خلال سقوط الصخور أو الفحم من سطح الطريق أو الجدران الجانبية. كما أنها تخاطر بشكل أكبر بالتعرض للغبار والغازات القابلة للاشتعال إذا كانت أنظمة التهوية غير كافية.

يتطلب كل من تعدين الغرف والأعمدة وتطوير الطرق لتوفير الوصول إلى ألواح الجدران الطويلة دعمًا لصخور السقف والجدران الجانبية. يختلف نوع وكثافة الدعم وفقًا لسمك التماس وكفاءة الصخور التي تعلوها وعمق التماس ، من بين عوامل أخرى. المكان الأكثر خطورة في أي منجم هو تحت سقف غير مدعوم ، وتفرض معظم البلدان قيودًا تشريعية صارمة على طول الطريق الذي يمكن تطويره قبل تثبيت الدعم. يمثل استرداد الأعمدة في عمليات الغرفة والأعمدة مخاطر محددة من خلال احتمال حدوث انهيار مفاجئ للسقف ويجب جدولته بعناية لمنع زيادة المخاطر على العمال.

تتطلب الوجوه الحديثة ذات الجدران الطويلة ذات الإنتاجية العالية فريقًا من ستة إلى ثمانية مشغلين ، لذلك يتم تقليل عدد الأشخاص المعرضين للمخاطر المحتملة بشكل ملحوظ. يعتبر الغبار الناتج عن آلة القص ذات الجدار الطويل مصدر قلق كبير. وبالتالي يقتصر قطع الفحم في بعض الأحيان على اتجاه واحد على طول الوجه للاستفادة من تدفق التهوية لحمل الغبار بعيدًا عن مشغلي المقص. الحرارة الناتجة عن الآلات الكهربائية المتزايدة القوة في حدود الوجه لها أيضًا آثار ضارة محتملة على عمال الوجه ، خاصةً عندما تصبح المناجم أعمق.

تتزايد أيضًا السرعة التي تعمل بها المقصات على طول الوجه. معدلات قطع تصل إلى 45 م / دقيقة قيد الدراسة النشطة في أواخر التسعينيات. إن قدرة العمال جسديًا على مواكبة قاطع الفحم الذي يتحرك مرارًا وتكرارًا على وجه طوله 1990 متر للحصول على وردية عمل كاملة أمر مشكوك فيه ، وبالتالي فإن زيادة سرعة القص هي حافز رئيسي لإدخال أنظمة الأتمتة على نطاق أوسع والتي يعمل عمال المناجم من أجلها كشاشات وليس كمشغلين عمليين.

يوفر استرداد معدات الوجه ونقله إلى موقع عمل جديد مخاطر فريدة للعمال. تم تطوير طرق مبتكرة لتأمين سقف الجدار الطويل والفحم السطحي لتقليل مخاطر سقوط الصخور أثناء عملية النقل. ومع ذلك ، فإن العناصر الفردية للآلات ثقيلة للغاية (أكثر من 20 طنًا لدعم كبير للوجه وأكثر بكثير للقص) ، وعلى الرغم من استخدام ناقلات مصممة خصيصًا ، لا يزال هناك خطر التعرض لإصابات السحق أو الرفع الشخصية أثناء إنقاذ الجدار الطويل .

الرجوع

تطوير المناجم

تخطيط وتخطيط الحفرة

الهدف الاقتصادي العام في التعدين السطحي هو إزالة أقل كمية من المواد مع تحقيق أكبر عائد على الاستثمار من خلال معالجة المنتج المعدني الأكثر قابلية للتسويق. كلما ارتفعت درجة الرواسب المعدنية ، زادت القيمة. لتقليل الاستثمار الرأسمالي أثناء الوصول إلى المواد الأعلى قيمة داخل الرواسب المعدنية ، تم تطوير خطة منجم توضح بدقة الطريقة التي سيتم بها استخراج الجسم الخام ومعالجته. نظرًا لأن العديد من رواسب الخام ليست ذات شكل موحد ، فإن خطة المنجم تسبقها عمليات حفر استكشافية واسعة النطاق لتحديد الجيولوجيا وموقع جسم الخام. حجم الرواسب المعدنية يحدد حجم وشكل المنجم. يتم تحديد تصميم المنجم السطحي من خلال علم المعادن والجيولوجيا في المنطقة. يشبه شكل معظم المناجم المفتوحة شكل مخروط ولكنه يعكس دائمًا شكل الرواسب المعدنية التي يتم تطويرها. يتم إنشاء المناجم المفتوحة من سلسلة من الحواف أو المقاعد المتحدة المركز التي يتم تقسيمها عن طريق الوصول إلى المناجم وطرق النقل التي تنحدر من حافة الحفرة إلى أسفل في اتجاه حلزوني أو متعرج. بغض النظر عن الحجم ، تتضمن خطة المناجم أحكامًا لتطوير الحفرة والبنية التحتية (مثل التخزين والمكاتب والصيانة) والنقل والمعدات ونسب التعدين ومعدلاته. تؤثر معدلات ونسب التعدين على عمر المنجم الذي يتم تحديده من خلال استنفاد الجسم الخام أو تحقيق حد اقتصادي.

تختلف المناجم المفتوحة المعاصرة من حيث الحجم من الشركات الصغيرة التي يديرها القطاع الخاص التي تعالج بضع مئات من الأطنان من الخام يوميًا إلى المجمعات الصناعية الموسعة التي تديرها الحكومات والشركات متعددة الجنسيات التي تستخرج أكثر من مليون طن من المواد يوميًا. أكبر العمليات يمكن أن تشمل عدة كيلومترات مربعة في المنطقة.

تجريد الأعباء

الطبقة السطحية عبارة عن نفايات صخرية تتكون من مادة مدمجة وغير متماسكة يجب إزالتها لكشف جسم الخام الأساسي. من المستحسن إزالة أقل قدر ممكن من الأثقال الزائدة من أجل الوصول إلى خام الفائدة ، ولكن يتم حفر حجم أكبر من النفايات الصخرية عندما تكون الرواسب المعدنية عميقة. معظم تقنيات الإزالة دورية مع انقطاع في الاستخراج (الحفر والتفجير والتحميل) والإزالة (النقل). وينطبق هذا بشكل خاص على طبقات الصخور الصلبة التي يجب حفرها وتفجيرها أولاً. استثناء لهذا التأثير الدوري هو الجرافات المستخدمة في التعدين السطحي الهيدروليكي وبعض أنواع تعدين المواد السائبة باستخدام الحفارات ذات العجلات الدلو. يتم تعريف جزء نفايات الصخور إلى الركاز المحفور على أنه نسبة التجريد. نسب التجريد من 2: 1 حتى 4: 1 ليست غير شائعة في عمليات التعدين الكبيرة. تميل النسب التي تزيد عن 6: 1 إلى أن تكون أقل جدوى من الناحية الاقتصادية ، اعتمادًا على السلعة. بمجرد إزالتها ، يمكن استخدام الأحمال الزائدة لبناء الطرق والمخلفات أو قد يكون لها قيمة تجارية غير تعدينية مثل الأوساخ المملوءة.

اختيار معدات التعدين

اختيار معدات التعدين هو وظيفة لخطة المنجم. تتضمن بعض العوامل التي تم أخذها في الاعتبار عند اختيار معدات المناجم طبوغرافيا الحفرة والمنطقة المحيطة بها ، وكمية الخام التي سيتم تعدينها ، والسرعة والمسافة التي يجب نقل الخام للمعالجة والعمر التقديري للمنجم ، من بين أمور أخرى. بشكل عام ، تعتمد معظم عمليات التعدين السطحي المعاصرة على الحفارات المتنقلة ، والمجارف الهيدروليكية ، والرافعات الأمامية ، والكاشطات ، وشاحنات السحب لاستخراج الخام وبدء معالجة الخام. كلما زادت عملية المنجم ، زادت سعة المعدات المطلوبة للحفاظ على خطة المنجم.

تعد المعدات بشكل عام أكبر المعدات المتاحة لمطابقة الاقتصاد الحجمي للمناجم السطحية مع مراعاة مطابقة قدرات المعدات. على سبيل المثال ، يمكن للودر الأمامي الصغير أن يملأ شاحنة نقل كبيرة لكن المطابقة ليست فعالة. وبالمثل ، يمكن لمجرفة كبيرة تحميل شاحنات أصغر ولكنها تتطلب من الشاحنات تقليل أوقات دوراتها وعدم تحسين الاستفادة من الجرافة نظرًا لأن دلو الجرافة الواحد قد يحتوي على خام كافٍ لأكثر من شاحنة واحدة. قد تتعرض السلامة للخطر من خلال محاولة تحميل نصف الدلو فقط أو إذا كانت الشاحنة محملة فوق طاقتها. أيضًا ، يجب أن يتطابق حجم المعدات المختارة مع مرافق الصيانة المتاحة. غالبًا ما تتم صيانة المعدات الكبيرة حيث تتعطل بسبب الصعوبات اللوجستية المرتبطة بنقلها إلى مرافق الصيانة القائمة. عندما يكون ذلك ممكنًا ، يتم تصميم مرافق صيانة المنجم لاستيعاب حجم وكمية معدات المناجم. لذلك ، مع إدخال معدات جديدة أكبر في خطة المناجم ، يجب أيضًا معالجة البنية التحتية الداعمة ، بما في ذلك حجم وجودة طرق التفريغ والأدوات ومرافق الصيانة.

الطرق التقليدية للتعدين السطحي

التعدين السطحي والتعدين الشريطي هما الفئتان الرئيسيتان للتعدين السطحي اللذان يمثلان أكثر من 90 ٪ من إنتاج التعدين السطحي في جميع أنحاء العالم. الاختلافات الأساسية بين طرق التعدين هذه هي موقع جسم الخام وطريقة الاستخراج الميكانيكي. بالنسبة لتعدين الصخور السائبة ، تكون العملية مستمرة بشكل أساسي مع خطوات الاستخراج والنقل التي تعمل في سلسلة. يتطلب تعدين الصخور الصلبة عملية متقطعة من الحفر والتفجير قبل مرحلتي التحميل والسحب. قطاع التعدين تتعلق تقنيات (أو التعدين المكشوف) باستخراج أجسام الركاز القريبة من السطح والمسطحة نسبيًا أو المجدولة في الطبيعة والدرزات المعدنية. إنها تستخدم مجموعة متنوعة من المعدات بما في ذلك المجارف والشاحنات وخطوط السحب والحفارات ذات العجلات الدلو والكاشطات. معظم مناجم الشريط تعالج رواسب الصخور غير الصلبة. الفحم هو السلعة الأكثر شيوعًا التي يتم استخراجها من طبقات السطح. فى المقابل، تعدين سطحي يتم استخدامه لإزالة خام الصخور الصلبة الذي يتم نشره و / أو وضعه في طبقات عميقة ويقتصر عادةً على الاستخراج بواسطة معدات المجرفة والشاحنات. يتم استخراج العديد من المعادن بتقنية الحفرة المفتوحة: الذهب والفضة والنحاس ، على سبيل المثال لا الحصر.

المحاجر هو مصطلح يستخدم لوصف تقنية التعدين المفتوحة المتخصصة حيث يتم استخراج الصخور الصلبة بدرجة عالية من التوحيد والكثافة من الرواسب الموضعية. يتم تكسير المواد المحاجر وتكسيرها لإنتاج الركام أو أحجار البناء ، مثل الدولوميت والحجر الجيري ، أو دمجها مع مواد كيميائية أخرى لإنتاج الأسمنت والجير. يتم إنتاج مواد البناء من محاجر تقع بالقرب من موقع استخدام المواد لتقليل تكاليف النقل. تمثل الأحجار ذات الأبعاد مثل الحجر الرملي والجرانيت والحجر الجيري والرخام والحجر الرملي والأردواز فئة ثانية من مواد المحاجر. توجد محاجر الأحجار ذات الأبعاد في المناطق ذات الخصائص المعدنية المرغوبة والتي قد تكون أو لا تكون بعيدة جغرافياً وتتطلب النقل إلى أسواق المستخدمين.

العديد من أجسام الركاز منتشرة وغير منتظمة ، أو صغيرة جدًا أو عميقة بحيث لا يمكن تعدينها عن طريق الشريط أو طرق الحفرة المفتوحة ويجب استخراجها من خلال النهج الأكثر جراحية للتعدين تحت الأرض. لتحديد متى يكون التعدين المكشوف قابلاً للتطبيق ، يجب مراعاة عدد من العوامل ، بما في ذلك التضاريس وارتفاع الموقع والمنطقة ، وبعدها ، والمناخ ، والبنية التحتية مثل الطرق ، وإمدادات الطاقة والمياه ، والمتطلبات التنظيمية والبيئية ، والمنحدرات الاستقرار والتخلص من العبء الزائد ونقل المنتجات ، من بين أمور أخرى.

التضاريس والارتفاع: تلعب التضاريس والارتفاع أيضًا دورًا مهمًا في تحديد جدوى ونطاق مشروع التعدين. بشكل عام ، كلما زاد الارتفاع وعورة التضاريس ، زادت صعوبة تطوير المنجم وإنتاجه. قد يتم استخراج درجة أعلى من المعدن في موقع جبلي يصعب الوصول إليه بكفاءة أقل من درجة منخفضة من الخام في موقع مسطح. تواجه المناجم الموجودة على ارتفاعات منخفضة بشكل عام مشاكل أقل متعلقة بالطقس لاستكشاف وتطوير وإنتاج المناجم. على هذا النحو ، تؤثر التضاريس والموقع على طريقة التعدين وكذلك الجدوى الاقتصادية.

يحدث قرار تطوير المنجم بعد أن يكون الاستكشاف قد ميز رواسب الخام ودراسات الجدوى حددت الخيارات لاستخراج المعادن ومعالجتها. قد تتضمن المعلومات الضرورية لإنشاء خطة تطوير شكل وحجم ودرجة المعادن في جسم الخام ، والحجم الكلي أو حمولة المواد بما في ذلك الحمولة الزائدة وعوامل أخرى ، مثل الهيدرولوجيا والوصول إلى مصدر لمياه المعالجة ، والتوافر ومصدر الطاقة ، ومواقع تخزين النفايات الصخرية ، ومتطلبات النقل وخصائص البنية التحتية ، بما في ذلك موقع المراكز السكانية لدعم القوى العاملة أو الحاجة إلى تطوير موقع المدينة.

قد تشمل متطلبات النقل الطرق والطرق السريعة وخطوط الأنابيب والمطارات والسكك الحديدية والممرات المائية والموانئ. بالنسبة للمناجم السطحية ، يلزم عمومًا مساحات كبيرة من الأرض قد لا تحتوي على بنية تحتية موجودة. في مثل هذه الحالات ، يجب إنشاء الطرق والمرافق وترتيبات المعيشة أولاً. سيتم تطوير الحفرة بالارتباط مع عناصر المعالجة الأخرى مثل مناطق تخزين نفايات الصخور ، والكسارات ، والمكثفات ، والمصاهر والمصافي ، اعتمادًا على درجة التكامل المطلوبة. نظرًا للكم الكبير من رأس المال اللازم لتمويل هذه العمليات ، يمكن إجراء التطوير على مراحل للاستفادة من أقرب معادن قابلة للبيع أو التأجير للمساعدة في تمويل ما تبقى من التطوير.

الإنتاج والمعدات

حفر وتفجير

يعتبر الحفر والتفجير الميكانيكيان الخطوات الأولى في استخراج الخام من مناجم الحفر المكشوفة الأكثر تطورًا وهي الطريقة الأكثر شيوعًا المستخدمة لإزالة طبقات الصخور الصلبة. في حين أن هناك العديد من الأجهزة الميكانيكية القادرة على فك الصخور الصلبة ، فإن المتفجرات هي الطريقة المفضلة حيث لا يوجد جهاز ميكانيكي يمكنه حاليًا مطابقة قدرة التكسير للطاقة الموجودة في الشحنات المتفجرة. مادة متفجرة الصخور الصلبة شائعة الاستخدام هي نترات الأمونيوم. يتم اختيار معدات الحفر على أساس طبيعة الخام وسرعة وعمق الثقوب اللازمة لكسر حمولة محددة من الخام في اليوم. على سبيل المثال ، في تعدين منضدة خام طولها 15 مترًا ، سيتم حفر 60 حفرة أو أكثر عمومًا على بعد 15 مترًا من وجه الوحل الحالي اعتمادًا على طول المنضدة المراد استخراجها. يجب أن يحدث هذا مع مهلة زمنية كافية للسماح بإعداد الموقع لأنشطة التحميل والنقل اللاحقة.

تحميل

يتم الآن التعدين السطحي بشكل نموذجي باستخدام مجارف الطاولة أو اللوادر الأمامية أو المجارف الهيدروليكية. في التعدين المكشوف ، تتوافق معدات التحميل مع شاحنات السحب التي يمكن تحميلها في ثلاث إلى خمس دورات أو ممرات للمجرفة ؛ ومع ذلك ، تحدد عوامل مختلفة تفضيل معدات التحميل. مع الصخور الحادة و / أو الحفر الصعب و / أو المناخات الرطبة ، يفضل استخدام المجارف المتعقبة. وعلى العكس من ذلك ، فإن اللوادر ذات الإطارات المطاطية لها تكلفة رأسمالية أقل بكثير وتُفضل لتحميل المواد منخفضة الحجم وسهلة الحفر. بالإضافة إلى ذلك ، فإن اللوادر متحركة للغاية ومناسبة تمامًا لسيناريوهات التعدين التي تتطلب حركات سريعة من منطقة إلى أخرى أو لمتطلبات مزج الخام. تُستخدم اللوادر أيضًا بشكل متكرر لتحميل المواد وسحبها وتفريغها في الكسارات من أكوام المزج التي يتم ترسيبها بالقرب من الكسارات بواسطة شاحنات النقل.

للمجارف الهيدروليكية ومجارف الكابلات مزايا وقيود مماثلة. لا يُفضل استخدام المجارف الهيدروليكية لحفر الصخور الصلبة ، وتتوفر مجارف الكابلات بشكل عام بأحجام أكبر. لذلك ، فإن مجارف الكابلات الكبيرة بحمولات تصل إلى حوالي 50 مترًا مكعبًا وأكثر هي المعدات المفضلة في المناجم حيث يتجاوز الإنتاج 200,000 طن يوميًا. تعتبر المجارف الهيدروليكية أكثر تنوعًا على وجه المنجم وتسمح بتحكم أكبر للمشغل لتحميلها بشكل انتقائي من النصف السفلي أو العلوي من واجهة المنجم. هذه الميزة مفيدة حيث يمكن تحقيق فصل النفايات عن الركاز في منطقة التحميل وبالتالي زيادة درجة الخام التي يتم سحبها ومعالجتها.

ينقلون

عادة ما يتم النقل في المناجم المفتوحة والمناجم الشريطية بواسطة شاحنات النقل. يقتصر دور شاحنات النقل في العديد من المناجم السطحية على ركوب الدراجات بين منطقة التحميل ونقطة النقل مثل محطة التكسير داخل الحفرة أو نظام النقل. يتم تفضيل شاحنات النقل على أساس المرونة في التشغيل بالنسبة إلى خطوط السكك الحديدية ، والتي كانت طريقة النقل المفضلة حتى الستينيات. ومع ذلك ، فإن تكلفة نقل المواد في حفر المعادن السطحية وغير المعدنية تزيد عمومًا عن 1960٪ من إجمالي تكلفة تشغيل المنجم. لقد كان التكسير والنقل داخل الحفرة من خلال أنظمة السير الناقل عاملًا أساسيًا في تقليل تكاليف النقل. أدت التطورات التقنية في شاحنات النقل مثل محركات الديزل والمحركات الكهربائية إلى مركبات ذات سعة أكبر بكثير. تنتج العديد من المصنّعين حاليًا شاحنات بسعة 50 طنًا مع توقع أن تزيد سعة الشاحنات عن 240 طن في المستقبل القريب. بالإضافة إلى ذلك ، فإن استخدام أنظمة الإرسال المحوسبة وتكنولوجيا تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية يسمحان بتتبع المركبات وجدولتها بكفاءة وإنتاجية محسنتين.

قد تستخدم أنظمة طرق التفريغ حركة مرور أحادية الاتجاه أو ثنائية الاتجاه. قد تكون حركة المرور إما تكوين المسار الأيسر أو الأيمن. كثيرًا ما تُفضل حركة المرور في الحارة اليسرى لتحسين رؤية المشغل لموضع الإطارات في الشاحنات الكبيرة جدًا. تم تحسين السلامة أيضًا من خلال حركة المرور اليسرى من خلال تقليل احتمالية الاصطدام من جانب السائق في وسط الطريق. عادةً ما تقتصر تدرجات طرق التفريغ على ما بين 8 و 15٪ لعمليات النقل المستمرة وتتراوح بشكل مثالي بين 7 إلى 8٪. تتطلب السلامة وتصريف المياه تدرجات طويلة لتشمل أقسامًا بطول 45 مترًا على الأقل بحد أقصى 2 ٪ لكل 460 مترًا من التدرج الحاد. تعتبر حواجز الطرق (الحدود الترابية المرتفعة) الواقعة بين الطرق والحفريات المجاورة ميزات أمان قياسية في المناجم السطحية. يمكن أيضًا وضعها في منتصف الطريق لفصل حركة المرور المتعارضة. في حالة وجود طرق سحب رجعية ، يمكن تركيب ممرات هروب متزايدة في نهاية المنحدرات الطويلة شديدة الانحدار. تعتبر حواجز حافة الطريق ، مثل السواتر الترابية ، قياسية ويجب وضعها بين جميع الطرق والحفريات المجاورة. تعمل الطرق عالية الجودة على تحسين الإنتاجية القصوى من خلال زيادة سرعات الشاحنات الآمنة إلى أقصى حد ، وتقليل وقت تعطل الصيانة وتقليل إجهاد السائق. تساهم صيانة طرق شاحنات النقل في تقليل تكاليف التشغيل من خلال تقليل استهلاك الوقود وإطالة عمر الإطارات وتقليل تكاليف الإصلاح.

يتفوق النقل بالسكك الحديدية ، في ظل أفضل الظروف ، على طرق النقل الأخرى لنقل الخام لمسافات طويلة خارج المنجم. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، لم يعد النقل بالسكك الحديدية مستخدمًا على نطاق واسع في التعدين المكشوف منذ ظهور الشاحنات التي تعمل بالكهرباء والديزل. تم استبدال النقل بالسكك الحديدية للاستفادة من التنوع والمرونة الأكبر لشاحنات النقل وأنظمة النقل داخل الحفرة. تتطلب السكك الحديدية درجات لطيفة جدًا تتراوح من 0.5 إلى 3٪ كحد أقصى لعمليات النقل إلى أعلى التل. الاستثمار الرأسمالي لمحركات السكك الحديدية ومتطلبات المسار مرتفع للغاية ويتطلب عمرًا طويلاً للتعدين ومخرجات إنتاج كبيرة لتبرير العائد على الاستثمار.

مناولة الركاز (النقل)

يعتبر التكسير والنقل داخل الحفرة منهجية نمت شعبيتها منذ أن تم تنفيذها لأول مرة في منتصف الخمسينيات من القرن الماضي. أدى موقع الكسارة شبه المتنقلة في حفرة المنجم مع النقل اللاحق خارج الحفرة بواسطة نظام ناقل إلى مزايا إنتاجية كبيرة ووفورات في التكاليف مقارنة بالنقل التقليدي للمركبات. يتم تقليل إنشاء طرق النقل وصيانتها عالية التكلفة وتقليل تكاليف العمالة المرتبطة بتشغيل شاحنة النقل وصيانة الشاحنات والوقود.

الغرض من نظام الكسارة داخل الحفرة هو السماح بنقل الخام بواسطة الناقل. قد تتراوح أنظمة الكسارة في الحفرة من منشآت دائمة إلى وحدات متحركة بالكامل. ومع ذلك ، بشكل أكثر شيوعًا ، يتم إنشاء الكسارات في شكل معياري للسماح ببعض القابلية للنقل داخل المنجم. يمكن نقل الكسارات كل عام إلى عشر سنوات ؛ قد يتطلب الأمر ساعات أو أيامًا أو شهورًا لإكمال النقل اعتمادًا على حجم الوحدة وتعقيدها ومسافة الانتقال.

تشمل مزايا الناقلات على شاحنات النقل بدء التشغيل الفوري والتشغيل التلقائي والمستمر ودرجة عالية من الموثوقية مع توفر ما يصل إلى 90 إلى 95٪. لا تتأثر بشكل عام بسبب سوء الأحوال الجوية. الناقلون لديهم أيضًا متطلبات عمالة أقل بكثير مقارنة بشاحنات النقل ؛ قد يتطلب تشغيل وصيانة أسطول شاحنات عشرة أضعاف عدد أفراد الطاقم الذي يتطلبه نظام ناقل بسعة مكافئة. أيضًا ، يمكن أن تعمل الناقلات على درجات تصل إلى 30٪ بينما الحد الأقصى لدرجات الشاحنات بشكل عام 10٪. يقلل استخدام الدرجات شديدة الانحدار من الحاجة إلى إزالة المواد ذات الأحمال الزائدة منخفضة الدرجة وقد يقلل من الحاجة إلى إنشاء طرق نقل عالية التكلفة. يتم أيضًا دمج أنظمة النقل في مجارف عجلات الجرافة في العديد من عمليات الفحم السطحي ، مما يلغي الحاجة إلى شاحنات النقل.

طرق التعدين بالمحلول

يتم استخدام التعدين بالمحلول ، وهو النوع الأكثر شيوعًا بين نوعين من التعدين المائي ، لاستخراج خام قابل للذوبان حيث تكون طرق التعدين التقليدية أقل كفاءة و / أو أقل اقتصادية. تُعرف هذه التقنية أيضًا باسم النض أو ترشيح السطح ، ويمكن أن تكون طريقة تعدين أولية ، كما هو الحال مع تعدين الذهب والفضة ، أو يمكن أن تكمل خطوات المعالجة المعدنية الحرارية التقليدية للصهر والتنقية ، كما في حالة ترشيح خامات أكسيد النحاس منخفضة الدرجة .

الجوانب البيئية للتعدين السطحي

تجذب الآثار البيئية الكبيرة للمناجم السطحية الانتباه أينما تقع المناجم. يعد تغيير التضاريس وتدمير الحياة النباتية والآثار الضارة على الحيوانات الأصلية من النتائج الحتمية للتعدين السطحي. غالبًا ما يؤدي تلوث المياه السطحية والجوفية إلى مشاكل ، لا سيما مع استخدام المواد اللاصقة في التعدين بالمحلول والجريان السطحي من التعدين الهيدروليكي.

بفضل الاهتمام المتزايد من دعاة حماية البيئة في جميع أنحاء العالم واستخدام الطائرات والتصوير الجوي ، لم تعد شركات التعدين حرة في "الحفر والتشغيل" عند اكتمال استخراج الخام المطلوب. تم إصدار القوانين واللوائح في معظم البلدان المتقدمة ، ومن خلال أنشطة المنظمات الدولية ، يتم حثها حيث لم تكن موجودة بعد. يضعون برنامج إدارة بيئية كعنصر أساسي في كل مشروع تعدين وينصون على متطلبات مثل تقييمات الأثر البيئي الأولية ؛ برامج إعادة التأهيل التدريجي ، بما في ذلك استعادة ملامح الأرض ، وإعادة التحريج ، وإعادة زراعة الحيوانات الأصلية ، وإعادة تكوين الحياة البرية الأصلية وما إلى ذلك ؛ بالإضافة إلى تدقيق الامتثال المتزامن وطويل الأجل (UNEP 1991، UN 1992، Environmental Protection Agency (Australia) 1996، ICME 1996). من الضروري أن تكون هذه أكثر من مجرد بيانات في الوثائق المطلوبة للتراخيص الحكومية اللازمة. يجب قبول المبادئ الأساسية وممارستها من قبل المديرين في الميدان وإبلاغها للعاملين على جميع المستويات.

بغض النظر عن الضرورة أو الميزة الاقتصادية ، تشترك جميع طرق حل السطح في خاصيتين مشتركتين: (1) يتم استخراج الخام بالطريقة المعتادة ثم يتم تخزينه ؛ و ، (2) يتم تطبيق محلول مائي على الجزء العلوي من مخزون الخام الذي يتفاعل كيميائيًا مع المعدن المعني الذي يتم منه توجيه محلول الملح المعدني الناتج عبر كومة المخزون للتجميع والمعالجة. يعتمد تطبيق تعدين المحاليل السطحية على الحجم وعلم المعادن (المعادن) المعنية والصخور المضيفة ذات الصلة ، والمساحة المتاحة والصرف لتطوير مقالب ترشيح كبيرة بما يكفي لجعل العملية مجدية اقتصاديًا.

إن تطوير مقالب الترشيح في منجم سطحي يكون فيه تعدين المحلول هو طريقة الإنتاج الأساسية هو نفس جميع عمليات الحفر المفتوحة باستثناء أن الخام مخصص فقط لمكب النفايات وليس للمطحنة. في المناجم التي تستخدم طرق الطحن والحل ، يتم فصل الخام إلى أجزاء مطحونة ومرشحة. على سبيل المثال ، يتم طحن معظم خام كبريتيد النحاس وتنقيته لتسويق النحاس عن طريق الصهر والتكرير. يتم توجيه خام أكسيد النحاس ، الذي لا يكون قابلاً للمعالجة الحرارية للمعادن ، إلى عمليات النض. بمجرد تطوير التفريغ ، يقوم المحلول بترشيح المعدن القابل للذوبان من الصخور المحيطة بمعدل يمكن التنبؤ به يتم التحكم فيه بواسطة معلمات تصميم التفريغ ، وطبيعة وحجم المحلول المطبق ، وتركيز المعدن وعلمه المعدني في خام. يشار إلى المحلول المستخدم لاستخراج المعدن القابل للذوبان باسم أ مسيل. ومن أكثر المواد اللاصقة شيوعًا المستخدمة في قطاع التعدين هذا المحاليل المخففة لسيانيد الصوديوم القلوي للذهب ، وحمض الكبريتيك الحمضي للنحاس ، وثاني أكسيد الكبريت المائي للمنغنيز ، وكبريتات حامض الكبريتيك - الحديديك لخامات اليورانيوم ؛ ومع ذلك ، يتم جمع معظم اليورانيوم المتسرب والأملاح القابلة للذوبان بواسطة فى الموقع التعدين الذي يتم فيه حقن المادة اللاصقة مباشرة في جسم الخام دون الاستخراج الميكانيكي المسبق. تتيح هذه التقنية الأخيرة معالجة الخامات منخفضة الدرجة دون استخراج الخام من الرواسب المعدنية.

جوانب الصحة والسلامة

تتشابه مخاطر الصحة والسلامة المهنية المرتبطة بالاستخراج الميكانيكي للخام في التعدين بالمحلول بشكل أساسي مع مخاطر عمليات المناجم السطحية التقليدية. الاستثناء من هذا التعميم هو الحاجة إلى الخضوع للسحق الأولي للخام غير المتسرب في حفرة المنجم السطحي قبل نقله إلى مطحنة للمعالجة التقليدية ، في حين يتم نقل الخام بشكل عام بواسطة شاحنة السحب مباشرة من موقع الاستخراج إلى تفريغ الترشيح في التعدين الحل. وبالتالي فإن عمال التعدين بالمحلول سيكونون أقل تعرضًا لمخاطر التكسير الأولية مثل الغبار والضوضاء والمخاطر المادية.

تشمل الأسباب الرئيسية للإصابات في بيئات المناجم السطحية مناولة المواد ، والانزلاق والسقوط ، والآلات ، واستخدام الأدوات اليدوية ، ونقل الطاقة ، والتلامس مع المصدر الكهربائي. ومع ذلك ، فإن ما يميز التعدين المحاليل هو التعرض المحتمل للمُسَسِّمات الكيميائية أثناء النقل والأنشطة الميدانية للنض والمعالجة الكيميائية والإلكتروليتية. قد يحدث التعرض للرذاذ الحمضي في صهاريج الاستخلاص الكهربائي للمعادن. يجب معالجة مخاطر الإشعاع المؤين ، التي تزداد بشكل متناسب من الاستخراج إلى التركيز ، في تعدين اليورانيوم.

طرق التعدين الهيدروليكي

في التعدين الهيدروليكي ، أو "الهيدروليكية" ، يتم استخدام رذاذ الماء عالي الضغط لحفر المواد غير المجمعة أو غير المجمعة بشكل غير محكم في ملاط ​​للمعالجة. يتم تطبيق الطرق الهيدروليكية في المقام الأول على رواسب المعادن والحجر الكلي ، على الرغم من أن الفحم والحجر الرملي ومخلفات مطاحن المعادن قابلة أيضًا لهذه الطريقة. التطبيق الأكثر شيوعًا والأكثر شهرة هو التعدين الغرينية حيث يتم غسل تركيزات المعادن مثل الذهب والتيتانيوم والفضة والقصدير والتنغستن من داخل الترسبات الغرينية (الغرينية). إن إمدادات المياه والضغط ، وتدرج المنحدر الأرضي للجريان السطحي ، والمسافة من واجهة المنجم إلى مرافق المعالجة ، ودرجة توحيد المواد القابلة للتعدين ، وتوافر مناطق التخلص من النفايات ، كلها اعتبارات أساسية في تطوير عملية التعدين الهيدروليكي. كما هو الحال مع التعدين السطحي الآخر ، يكون التطبيق محددًا للموقع. تشمل المزايا المتأصلة لهذا الأسلوب التعدين تكاليف التشغيل المنخفضة نسبيًا والمرونة الناتجة عن استخدام معدات بسيطة ومتينة ومتحركة. نتيجة لذلك ، تتطور العديد من العمليات الهيدروليكية في مناطق التعدين البعيدة حيث لا تعد متطلبات البنية التحتية قيدًا.

على عكس الأنواع الأخرى من التعدين السطحي ، تعتمد التقنيات الهيدروليكية على الماء كوسيط لكل من التعدين ونقل المواد الملغومة ("السقوط"). يتم تسليم بخاخات المياه عالية الضغط عن طريق الشاشات أو خراطيم المياه إلى بنك الغرينية أو الرواسب المعدنية. يقومون بتفكيك الحصى والمواد غير المجمعة ، والتي يتم غسلها في مرافق التجميع والمعالجة. قد يختلف ضغط الماء من تدفق الجاذبية الطبيعي للمواد الدقيقة الرخوة جدًا إلى آلاف الكيلوجرامات لكل سنتيمتر مربع للرواسب غير المجمعة. تستخدم الجرافات والممهدات أو غيرها من معدات الحفر المتنقلة أحيانًا لتسهيل استخراج المزيد من المواد المضغوطة. تاريخيًا ، وفي العمليات صغيرة النطاق في المودم ، تتم إدارة عملية جمع الطين أو الجريان السطحي باستخدام صناديق وسدادات صغيرة الحجم. تعتمد العمليات على نطاق تجاري على المضخات وأحواض الاحتواء والترسيب ومعدات الفصل التي يمكنها معالجة كميات كبيرة جدًا من الملاط في الساعة. اعتمادًا على حجم الوديعة التي سيتم تعدينها ، قد يكون تشغيل أجهزة مراقبة المياه يدويًا أو يتم التحكم فيه عن بُعد أو يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر.

عندما يحدث التعدين الهيدروليكي تحت الماء ، يشار إليه باسم التجريف. في هذه الطريقة ، تستخرج محطة المعالجة العائمة الرواسب السائبة مثل الطين والطمي والرمل والحصى وأي معادن مرتبطة بها باستخدام خط دلو و / أو خط سحب و / أو نفاثات مائية مغمورة. يتم نقل المواد الملغومة هيدروليكيًا أو ميكانيكيًا إلى محطة الغسيل التي قد تكون جزءًا من منصة التجريف أو منفصلة ماديًا مع خطوات المعالجة اللاحقة للفصل والمعالجة الكاملة. أثناء استخدام التجريف لاستخراج المعادن التجارية وحجر الركام ، يُعرف بأنه تقنية مستخدمة لتطهير وتعميق قنوات المياه والسهول الفيضية.

الصحة والسلامة

تختلف المخاطر المادية في التعدين الهيدروليكي عن تلك الموجودة في طرق التعدين السطحي. نظرًا لتطبيق الحد الأدنى من أنشطة الحفر والمتفجرات والنقل والخفض ، تميل مخاطر السلامة إلى أن ترتبط في الغالب بأنظمة المياه ذات الضغط العالي ، والحركة اليدوية للمعدات المتنقلة ، وقضايا القرب التي تتضمن إمدادات الطاقة والمياه ، وقضايا القرب المرتبطة بانهيار وجه الألغام وأنشطة الصيانة. تشمل المخاطر الصحية في المقام الأول التعرض للضوضاء والغبار والمخاطر المريحة المتعلقة بالتعامل مع المعدات. يعتبر التعرض للغبار بشكل عام مشكلة أقل من التعدين السطحي التقليدي بسبب استخدام المياه كوسيلة للتعدين. قد تساهم أيضًا أنشطة الصيانة مثل اللحام غير المنضبط في تعرض العمال.

الرجوع