الخصائص الجيولوجية لتعدين الفحم السطحي التي تميزه عن التعدين السطحي الأخرى هي طبيعة التكوين وقيمته المنخفضة نسبيًا ، والتي تتطلب غالبًا مناجم الفحم السطحي لنقل كميات كبيرة من الأثقال فوق مساحة كبيرة (أي أن لديها نسبة تجريد عالية ). ونتيجة لذلك ، طورت مناجم الفحم السطحي معدات وتقنيات تعدين متخصصة. تشمل الأمثلة منجم شريط السحب الذي يتم تعدينه في شرائط بعرض 30 إلى 60 مترًا ، ومواد جانبية في حفر يصل طولها إلى 50 كيلومترًا. إعادة التأهيل هي جزء لا يتجزأ من دورة التعدين بسبب الاضطرابات الكبيرة في المناطق المعنية.
تختلف مناجم الفحم السطحي من كونها صغيرة (أي تنتج أقل من مليون طن سنويًا) إلى كبيرة (أكثر من 1 ملايين طن سنويًا). تعتمد القوة العاملة المطلوبة على حجم ونوع المنجم وحجم وكمية المعدات وكمية الفحم والعبء الزائد. هناك بعض القياسات النموذجية التي تشير إلى إنتاجية وحجم القوى العاملة. وهذه هي:
1. الناتج لكل عامل منجم معبرًا عنه بالطن لكل عامل منجم سنويًا ؛ قد يتراوح هذا من 5,000 طن لكل عامل منجم سنويًا إلى 40,000 طن لكل عامل منجم سنويًا.
2. إجمالي المواد المنقولة معبرًا عنها بالطن لكل عامل منجم سنويًا. يجمع مؤشر الإنتاجية هذا بين الفحم والحِمل الزائد ؛ ستكون الإنتاجية البالغة 100,000 طن لكل عامل منجم سنويًا منخفضة حيث يمثل 400,000 طن لكل عامل منجم سنويًا النهاية الإنتاجية للغاية للمقياس.
نظرًا لاستثمارات رأس المال الكبيرة التي ينطوي عليها الأمر ، تعمل العديد من مناجم الفحم في قائمة نوبات مستمرة لمدة سبعة أيام. يتضمن ذلك أربعة أطقم: ثلاثة تعمل ثلاث نوبات مدة كل منها ثماني ساعات ويغطي الطاقم الرابع الإجازة المدرجة في القائمة.
تخطيط المناجم
يعد تخطيط المناجم لمناجم الفحم السطحي عملية متكررة يمكن تلخيصها في قائمة مرجعية. تبدأ الدورة بالجيولوجيا والتسويق وتنتهي بتقييم اقتصادي. يزداد مستوى التفاصيل (والتكلفة) للتخطيط مع مرور المشروع بمراحل مختلفة من الموافقة والتطوير. تغطي دراسات الجدوى العمل قبل التطوير. يتم استخدام نفس القائمة المرجعية بعد بدء الإنتاج لتطوير خطط سنوية وخمسية بالإضافة إلى خطط لإغلاق المنجم وإعادة تأهيل المنطقة بعد استخراج الفحم بالكامل.
بشكل ملحوظ ، الحاجة إلى التخطيط مستمرة وتحتاج الخطط إلى تحديث متكرر لتعكس التغييرات في السوق والتكنولوجيا والتشريعات والمعرفة بالودائع المستفادة مع تقدم التعدين.
التأثيرات الجيولوجية
للخصائص الجيولوجية تأثير كبير في اختيار طريقة التعدين والمعدات المستخدمة في منجم فحم سطحي معين.
موقف التماس، المعروف باسم تراجع، الزاوية بين خط التماس الذي يتم تعدينه والمستوى الأفقي. كلما كان الغمس أكثر انحدارًا كلما كان من الصعب تعدين. يؤثر الانخفاض أيضًا على استقرار المنجم ؛ يبلغ الحد الأقصى لعمليات السحب حوالي 7 درجات.
• قوة من الفحم والنفايات الصخرية التي تحدد المعدات التي يمكن استخدامها وما إذا كان يجب تفجير المادة أم لا. معدات التعدين المستمر ، مثل حفارات الدلو المستخدمة بشكل شائع في أوروبا الشرقية وألمانيا ، تقتصر على المواد ذات القوة المنخفضة جدًا التي لا تتطلب تفجيرًا. ومع ذلك ، عادةً ما يكون من الصعب جدًا حفر الغطاء الثقيل دون بعض التفجير لتفتيت الصخور إلى قطع أصغر حجمًا يمكن بعد ذلك حفرها بواسطة المجارف والمعدات الميكانيكية.
كما عمق زيادة طبقات الفحم ، تصبح تكلفة نقل النفايات والفحم إلى السطح أو إلى المكب أعلى. في مرحلة ما ، سيصبح التعدين باستخدام الطرق السرية أكثر اقتصادا من الأساليب المفتوحة.
يمكن استخراج طبقات رقيقة تصل إلى 50 مم ولكن استعادة الفحم يصبح أكثر صعوبة وتكلفة سمك التماس يقلل.
الهيدرولوجيا يشير إلى كمية الماء في الفحم وتغطيته. تؤثر الكميات الكبيرة من المياه على الاستقرار وتزيد متطلبات الضخ من التكلفة.
حجم الفحم الاحتياطيات ويؤثر حجم العملية على المعدات التي يمكن استخدامها. تتطلب المناجم الصغيرة معدات أصغر وأغلى نسبيًا ، بينما تتمتع المناجم الكبيرة باقتصاديات الحجم وتكاليف أقل لكل وحدة إنتاج.
الخصائص البيئية يشير إلى سلوك الحمولة الزائدة بعد تعدينها. يُطلق على بعض الأثقال اسم "إنتاج الحمض" مما يعني أنه عند تعرضه للهواء والماء ، فإنه ينتج حامضًا ضارًا بالبيئة ويتطلب معالجة خاصة.
إن الجمع بين العوامل المذكورة أعلاه بالإضافة إلى العوامل الأخرى يحدد طريقة التعدين والمعدات المناسبة لمنجم فحم سطحي معين.
دورة التعدين
يمكن تقسيم منهجية تعدين الفحم السطحي إلى سلسلة من الخطوات.
إزالة التربة السطحية ويعد تخزينها أو استبدالها في المناطق التي يتم إعادة تأهيلها جزءًا مهمًا من الدورة حيث أن الهدف هو إعادة استخدام الأرض إلى حالة جيدة على الأقل كما كانت قبل بدء التعدين. تعتبر التربة السطحية مكونًا مهمًا لاحتوائها على مغذيات نباتية.
تحضير الأرض قد تنطوي على استخدام المتفجرات لتفتيت الصخور الكبيرة. في بعض الحالات ، يتم ذلك عن طريق الجرافات ذات الكسارات التي تستخدم القوة الميكانيكية لتكسير الصخور إلى قطع أصغر. بعض المناجم التي تكون فيها قوة الصخور منخفضة لا تتطلب أي تحضير أرضي حيث يمكن للحفارة الحفر مباشرة من الضفة.
إزالة النفايات هي عملية تعدين الصخور التي تغلف طبقات الفحم ونقلها إلى مكب النفايات. في منجم شريط حيث يوجد التفريغ في شريط مجاور ، تكون هذه عملية جانبية. ومع ذلك ، في بعض المناجم ، قد يكون المكب على بعد عدة كيلومترات بسبب هيكل التماس ومساحة التفريغ المتاحة ، ومن الضروري النقل إلى المكب بواسطة الشاحنات أو الناقلات.
استخراج الفحم هي عملية إزالة الفحم من السطح المكشوف في المنجم ونقله خارج الحفرة. يعتمد ما يحدث بعد ذلك على موقع سوق الفحم واستخدامه النهائي. إذا تم تغذيتها إلى محطة طاقة في الموقع ، يتم سحقها وتذهب مباشرة إلى المرجل. إذا كان الفحم منخفض الدرجة ، فيمكن ترقيته عن طريق "غسل" الفحم في محطة التحضير. يؤدي هذا إلى فصل الفحم والتعبئة للحصول على منتج عالي الجودة. قبل أن يتم إرساله إلى السوق ، يحتاج هذا الفحم عادة إلى بعض التكسير للحصول على حجم موحد ، والمزج للتحكم في الاختلافات في الجودة. يمكن نقلها عن طريق البر أو الناقل أو القطار أو البارجة أو السفينة.
إعادة التأهيل بعد الجراحة يتضمن تشكيل المكب لاستعادة التضاريس وتلبية معايير الصرف ، واستبدال التربة السطحية وزراعة الغطاء النباتي لإعادته إلى حالته الأصلية. تشمل اعتبارات الإدارة البيئية الأخرى ما يلي:
- ادارة المياه: تحويل مجاري المياه الحالية والتحكم في مياه المناجم عن طريق سدود الرواسب وإعادة التدوير بحيث لا يتم تصريف المياه الملوثة
- التخطيط البصري : ضمان تقليل التأثير البصري
- النباتات والحيوانات: لاستعادة الأشجار والنباتات واستبدال الحياة البرية الأصلية
- علم الآثار: الحفاظ على و / أو ترميم المواقع ذات الأهمية الثقافية
- الفراغ النهائي: ما يجب فعله بالفتحة بعد توقف التعدين (على سبيل المثال ، قد يتم ملؤها أو تحويلها إلى بحيرة)
- انفجار الهواء والاهتزاز، بسبب عمليات التفجير ، والتي يجب إدارتها بتقنيات محددة إذا كانت المباني قريبة
- الضوضاء والغبار، والتي تحتاج إلى إدارتها لتجنب إحداث إزعاج للمساكن والمجتمعات المجاورة.
يمكن أن يكون تأثير تعدين الفحم السطحي على البيئة العامة كبيرًا ولكن مع التخطيط والتحكم المناسبين في جميع مراحل المؤسسة ، يمكن إدارتها لتلبية جميع المتطلبات.
طرق ومعدات التعدين
يتم استخدام ثلاث طرق تعدين رئيسية لتعدين الفحم السطحي: شاحنة ومجارف ؛ دراجلينز. والأنظمة القائمة على الناقل ، مثل الحفارات الدوارة والكسارات داخل الحفرة. تستخدم العديد من المناجم مزيجًا من هذه ، وهناك أيضًا تقنيات متخصصة مثل التعدين المثقب وعمال المناجم عالية الجدران المستمرة. هذه تشكل نسبة صغيرة فقط من إجمالي إنتاج مناجم الفحم السطحي. تم تطوير أنظمة السحب والجرافة خصيصًا للتعدين السطحي للفحم بينما يتم استخدام أنظمة تعدين الشاحنات والمجرفة في جميع أنحاء صناعة التعدين.
• شاحنة ومجرفة تتضمن طريقة التعدين حفارًا ، مثل مجرفة حبل كهربائية أو حفارة هيدروليكية أو لودر أمامي ، لتحميل الحمولة الزائدة في الشاحنات. يمكن أن يختلف حجم الشاحنات من 35 طنًا إلى 220 طنًا. تنقل الشاحنة الحمولة الزائدة من سطح التعدين إلى منطقة الإغراق حيث تقوم الجرافة بدفع الصخور وتكويمها لتشكيل المكب لإعادة التأهيل. تتميز طريقة الشاحنة والمجرفة بمرونتها ؛ توجد أمثلة في معظم دول العالم.
دراجلينز هي واحدة من أرخص الطرق لاستخراج الغطاء الزائد ، ولكنها محدودة في تشغيلها بطول ذراع التطويل ، والذي يبلغ طوله بشكل عام 100 متر. يتأرجح خط السحب عند نقطة المركز وبالتالي يمكنه تفريغ المادة على بعد 100 متر تقريبًا من مكان جلوسها. تتطلب هذه الهندسة أن يتم وضع المنجم في شرائط ضيقة طويلة.
يتمثل القيد الرئيسي لخط السحب في أنه لا يمكنه الحفر إلا لعمق 60 مترًا تقريبًا ؛ بعد ذلك ، هناك حاجة إلى شكل آخر من أشكال إزالة الأحمال الإضافية مثل أسطول الشاحنات والمجرفة.
أنظمة التعدين القائمة على الناقل استخدام الناقلات لنقل الحمولة الزائدة بدلاً من الشاحنات. عندما يكون الغطاء الغطائي منخفض القوة ، يمكن تعدينه مباشرة من الوجه بواسطة حفارة ذات عجلة دلو. وغالبًا ما يطلق عليها طريقة التعدين "المستمر" لأنها تغذي الطبقة السفلية والفحم دون انقطاع. تكون خطوط السحب والمجارف دورية حيث تستغرق كل حمولة دلو من 30 إلى 60 ثانية. تتطلب الأحمال الصلبة الأكثر صلابة مزيجًا من التفجير أو كسارة في الحفرة وتحميل مجرفة لتغذيتها على الناقل. تعد أنظمة تعدين الفحم السطحي القائمة على الناقل هي الأكثر ملاءمة حيث يجب نقل العبء الزائد لمسافات كبيرة أو ارتفاعات كبيرة.
وفي الختام
يتضمن تعدين الفحم السطحي معدات متخصصة وتقنيات تعدين تسمح بإزالة كميات كبيرة من النفايات والفحم من مناطق واسعة. إعادة التأهيل جزء لا يتجزأ ومهم من العملية.