دانلود مقاله آتشکاری و استخراج

مقدمه: همانطور که می دانیم سالهاست که رشد فراینده بخش سنگ هم از لحاظ اقتصادی و هم از بعد فن آوری ، از سایر مواد مطرح در بخش کانی ها بیشتر بوده است، لذا روش های استخراج و کندن این سنگ ها نیز از اهمیت خاصی برخوردار است.

تحلیل و بررسی استخراج هر چند که بیشتر به چگونگی و نحوه استخراج در توده سنگ می پردازد ، اما از آنجا که بایستی کلیه پارامترهای مربوط به توده سنگ را در نظر گرفت و دانست که از لحاظ اقتصادی کدام روش مقرون به صرفه تر است لذا در این میان سعی بر این است که بتوانیم با دید کافی از نحوه استخراج و کاربرد هر یک از این روش های استخراج سنگ ساختمانی آشنا شویم .

در ابتدا به تمام روش های مربوط به استخراج سنگ ساختمان اشاره شده که عبارت اند از : استخراج به کمک چال موازی که خود به دوروش: الف- پارس و گوه: ب- شیوه مکانیکی پارس و گوه تقسیم می شود 2- استخراج با استفاده از برش دهنده یا هاواژ: این روش با توجه به نوع برش به ماشین هاواژ با بازوی زنجیردار،ماشین برش با دیسک برنده و ماشین برش با صفحه فرز تقسیم می شود .

3- روش های خاص: که شامل روش های دیگری مانند روش جت آب ، شعله برش،روش قوس الکتریکی ،روش کاویستاسیون وروش لیزری می باشد .

4- استخراج با سیستم برش الماسه 5- برش گرهای زنجیری پس از توضیحاتی مختصر در مورد هر یک از روش ها به علت اهمیت آتشکاری کنترل شده به توضیح این روش به تفضیل پرداخته خواهد شد.

برش سنگ با مواد منفجره در تمام معادن دنیا مرسوم بوده است و امروزه در اروپا برای معادن گرانیت بعلت حجم زیاد سنگ حاصله، سهولت عملیات و بطور کلی هزینه کم سرمایه گذاری استفاده می شود .

لطمه ندیدن توده سنگ باقیمانده همیشه یکی از اهداف آتشکاری بوده و طبیعی است که هر چه تاثیر انفجار به توده سنگ باقیمانده کمتر باشد امید به پایداری سازه به وجود آمده بیشتر و هزینه های بعدی کمتر خواهد بود، برای کاهش لطمه های انفجار به توده سنگ باقیمانده از روش های آتشکاری کنترل شده یا مهار شده استفاده می شود .

از آنجا که در استخراج سنگ های ساختمانی هدف خرد کردن سنگ نیست و می بایستکمترین صدمه ممکن به سنگ وارد شود، بایستی به طریقی میزان درزه های حاصل از انفجار ماده منفجره را تحت کنترل در آورد که این کار با استفاده از تکنیک های ]آتشکاری کنترل شده خاص معادن سنگ ساختمانی صورت می گیرد .

آتشکاری کنترل شده شامل روشهای زیر است: آتشکاری آرام ، آتشکاری تشکی ، آتشکاری بالشی ،چال خالی،پیش شکافی ، کنترل شکاف ، کتراک وراکتن تقسیم می شود .

اهداف اصلی آتشکاری مهار شده به شرح زیر است : پایداری توده سنگ باقیمانده ( درجا) یکنواختی و زیبایی سطح به وجود آمده کاهش ارزش هزینه مرمت و صاف کردن تونل ها پایداری دیوارهای نگهدارنده در معادن زیر زمینی .

در این مجموعه طی 4 فصل ابتدا به توضیح مختصر تمام روش های استخراج سنگ ساختمانی پرداخته و طی فصل جداگانه ای روشهای آتشکاری کنترل شده را که یکی از روش های استخراج ساختمانی می باشد، تشریح می شود که در این فصل به جداولی نیز جهت مقایسه روش ها اشاره شده است.

در فصل بعد به توضیح تمام روش های موجود در آتشکاری کنترل شده پرداخته خواهد شد و در فصل آخر یا فصل (جمع بندی و نتیجه گیری) از تمام روش های آتشکاری کنترل شده یک نتیجه گیری کلی به دست می آید و تمام خصوصیات هر روش در جداول جدا گانه ای، مختصر توضیح داده شده است.

فصل اول: روش های استخراج سنگ های ساختمانی تحلیل روش های استخراج هر چند که بیشتر به چگونگی و نحوه استخراج در توده سنگ می پردازد، اما بایستی کلیه پارامترهای مربوط به توده سنگ را در نظر گرفت همچنین آشنایی کامل با تجهیزات تمامی روش ها داشت و دانست که با توجه به خصوصیات فیزیکی سنگ مورد نظر کدام روش مناسب تر و مقرون به صرفه است و اینکه نهایتاً فاکتورهایی چون : الف – خصوصیات کانسار و نوع سنگ ساختمانی ب- میزان تولید ج- قیمت بلوک د- نوع کارگاه استخراج ه- دسترسی به ماشین آلات برق و آب و- آشنایی با ماشین آلات جابجایی بلوک سنگی و میزان کارآیی هر کدام.

در این میان سعی بر این است بتوانیم با دید کافی از نحوه استخراج و کاربرد هر یک از این روش های استخراج سنگ ساختمانی با توجه به شرایط و خواص فیزیکی سنگ مورد نظر و امکانات دسترسی و ...

آشنا شویم.

] 2[ ) استخراج به کمک چال های موازی : استخراج سنگ با استفاده از این روش بیشتر در سنگ های سختی چون گرانیت کاربرد دارد، هر چند که اجرای آن در سنگ هایی با سختی کمتر کاربرد بهتری دارد، اما با پیشرفت تکنولوژی جدید مثل سیم برش الماسه، سیم فولادی، استفاده از شعله لیزر، جت حرارتی و جت آب برای سنگ های نرم تر این روش چندان پسندیده نیست مگر در صورتی که به هیچ نحو امکان دسترسی به این نوع تکنولوژی یا امکانات اصلی چون آب و برق و نیروی متخصص را نداشته باشیم.

] 2[ اما در خصوص روش چال های موازی باید گفت روشی است که گاهی اوقات مستلزم عملیات بعدی مثل استفاده از موادناریه، پارس و گوه و چکش ها خواهد شد، زیرا حفاری چال های موازی در هر حالت ( افقی یا عمودی ) در یک کانسار به تنهایی جداکننده بلوک سنگی از سینه کار نخواهد بود مگر اینکه حفاری چال ها آنقدر زیاد باشد که هم پوشانی داشته باشند که این خود هزینه بسیار بالایی دارد.

]2[ پس بهتر است بگوییم برای شروع و جداسازی یک بلوک سنگی که بعداً به تکه های قابل حمل تقسیم می شود، کاربرد دارد، که هدف اصلی در اینجا توضیحات بیشتر در زمینه جداسازی سنگ از سینه کار با استفاده از چال های موازی است برای این منظور مختصری در این زمینه توضیح خواهیم داد.

]2[ از آنجا که در استخراج سنگ های تزئینی بدست آوردن بلوک های بزرگ بدون ضایع کردن سنگ هدف اصلی است، لذا در استخراج با استفاده از روش چال موازی حفر تعداد قابل ملاحظه ای چال یکی از مهمترین اقدامات بشمار می رود قبلاً این حفاری ها به وسیله چال دستی انجام می شد که امروزه این کار توسط ابزار مکانیکی ( چکش یا چال موازی) صورت می گیرد، فاصله چال ها در یک ردیف بسته به شرایط سنگ از نوع بافت، وزن مخصوص، وضعیت درزه ها و استحکام آن می تواند به چند سانتیمتریا چند دسی متر محدود شود، هر چه این چال ها به یکدیگر نزدیک تر باشد بلوک بهتر و مطمئنتر جدا می شود ولی چون هدف تقلیل هزینه است افزایش تعداد چال ها به هزینه عملیات می افزاید.

]2[ شکستگی های طبیعی موجود در سنگ یکی از خصوصیات عمده ای است که در کاهش حفر چال جهت جداسازی بلوک سنگی به شمار می رود، به طور مثال اگر در یک حالت خاص کانسار دارای درزه و شکاف های طبیعی باشد به نحوی که آن را به لایه بندی های منظم تقسیم کرده باشد در این صورت می توان تنها با حفر یکسری چال های موازی در حالت قائم بلوک مورد نظر را از سینه کار جدا ساخت.

که این بهترین حالت ممکن برای این روش است زیرا در این صورت احتیاجی به حفر چال در امتداد افقی نیست.

اما در صورتی که این خاصیت در سنگ وجود نداشته باشد بایستی هم در امتداد قائم و هم در امتداد افقی چال موازی حفر کرد و سپس توسط یکی از روش های معمول مانند پارس و گوه، مواد ناریه سبک و غیره عمل جداسازی را انجام داد.

در حفر چال های قائم باید دقت کرد که چال ها از سطح چال های افقی عمیق تر حفر نشوند و حتی انتهای چال های قائم ( 15 – 10 ) سانتی متر بالاتر از سطح چال های افقی باشد .]2[ چال هایی که عمیق تر حفر می شوند و یا دارای شیب و امتداد ناخواسته باشند در موقع انفجار تا چند متر در سنگ اثرات نامطلوبی ببار می آورند، همچنین انتهای چال های افقی که جهت استخراج بلوک اولیه حفر می شوند بطور معمول سانتیمتر(15-10) از سطح چال های قائم فاصله دارند و شیب این چال ها در حالت قائم (5-7) درجه به سمت عقب و چال های افقی یا کاملاً افقی و یا با شیبی بین (3-1) درجه نسبت به سطح افق حفر می گردد.

]2[ عمق چال در روش چال های موازی به جنس سنگ و ارتفاع بلوک بستگی دارد مثلاً : گرانیت : 8/0 برابر ارتفاع بلوک، سنگ آهک : 5/0تا 33/0 ارتفاع بلوک، مرمر 66/0 برابر ارتفاع بلوک می باشد حفر چال در این روش توسط چکش های کوهبری 24 کیلویی با قطر 45 -32 میلی متر انجام می گیرد بعضا 2 تا 4 تای آنها بر روی یک شاسی نصب و روی ریلی مستقر می گردند تا همزمان با فواصل معین چال مورد نیاز را حفر نمایند.

]2[ در اصل روش چال های موازی بعلت نیاز به یکسری وسایل جداسازی به سه روش زیر تقسیم می شود : - پارس و گوه - شیوه مکانیکی ( چکش هیدرولیکی) پارس و گوه مکانیکی - آتشکاری 1-1-1) استخراج و قواره کردن به کمک پارس و گوه : همانطوری که ذکر گردید این روش ( چال های موازی ) با روش استخراج پارس و گوه مکمل یکدیگرند .

چال های موازی به روش ذکر شده حفاری می شوند و برای جدایش سنگ از سه تیغه فلزی بعنوان پارس و گوه استفاده می شود، در یک چال دو تیغه فلزی دارای بدنه های منحنی قرار می دهند و بین این دو تیغه یک گوه قرار می دهند، بدیهی است پارس ها بیشتر حکم تکیه گاه را برای گوه خواهند داشت و فشار لازم را به بدنه چال منتقل می کنند، حال با زدن ضربه های اولیه سبک بر روی گو ه ها آنها را در جای خود محکم می کنند و سپس ضربه های سنگین تر با پتک روی زده می شود تا یک شکاف در زمین یا بین دو چال موازی مجاور ایجاد گردد و سنگ از تکیه گاه خود جدا شود .

همانطوری که ذکر گردید این روش ( چال های موازی ) با روش استخراج پارس و گوه مکمل یکدیگرند .

]2[ جدول (1-1) : اندازه گوه های مختلف بسته به عمق چال مورد استفاده]2[ شکل شماره (1-1): پارس و گوه ]2[ شکل شماره (1-2) : نحوه قرار گرفتن پارس و گوه ]2[ 1-1-2) پارس و گوه مکانیکی : در این روش جهت جداکردن بلوک1 استفاده می شود با این شیوه راندمان استخراج افزایش و معایب روش دستی مرتفع می گردد.

در این دستگاهها کمپرسور با پمپ فشار روغن فشاری حدود 5000 بار تولید و امکان اتصال 6 چکش نصب شده در چال به دستگاه می باشد که هر چکش نیرویی معادل 225 تن را به دیواره وارد می کند .

در این چکش کار گوه توسط یک سیلندر و پیستون انجام می گیرد بدین ترتیب که تیغه فشار دهنده در چال قرار گرفته و با حرکت پیستون عمل نفوذ و باز شدن تیغه صورت می گیرد و فشار لازم توسط نیروی هیدرولیک به جداره چال وارد می شود.

]2[ آتشکاری : در فصل های بعدی توضیح داده خواهد شد .

1-2) استخراج با استفاده از برش دهنده 2یا هاواژ ها : ماشین ها واژ در سنگ هایی که سختی آن چندان زیاد نباشه با موفقیت به کار گرفته می شود ولی در سنگ های سخت نظیر گرانیت نتیجه مطلوب را نداشته است.

]2[ روش استخراج به کمک ماشین هاواژ بدینگونه است که با این ماشین صفحات از پیش تعیین شده از سنگ را می برند و بلوک را از کوه جدا می کنند.

]2[ ماشین هاواژ طوری به کار گرفته می شود که صفحات پیاپی از بلوک های متعددی در طول یک خط بریده می شود و بدین وسیله جابجایی ماشین به حداقل می رسد .

از دیدگاه ماشین سازی سه دسته ماشین هاواژ ساخته و به کار گرفته شده است: الف – ماشین هاواژ با بازوی زنجیری ب- ماشین هاواژ با دیسک برنده ج – ماشین هاواژ با صفحه فرز 1-2-1) ماشین هاواژ با بازوی زنجیر دار : این دستگاه دارای بازویی است که روی آن زنجیری به سرعت حرکت می کند و در نتیجه گردش زنجیر و حرکت بازوی شیاری به ضخامت 4 سانتیمتر در سنگ ایجاد می شود .

]2[ دستگاه هاواژ بر روی ریل قرار می گیرد، حرکت