روش استخراج اتاق و پایه
روش استخراج اتاق و پایه
روش استخراج اتاق و پایه یکی از روش های کارآمد و رایج در معادن زیرزمینی است که عمدتاً برای استخراج کانسارهای لایه ای و نسبتاً نازک مانند زغال سنگ، سنگ آهک، پتاس، نمک، بوراکس، اورانیوم و فلزاتی چون آهن و سرب به کار می رود. این روش به دلیل عدم نیاز به نگهداری مصنوعی، هزینه اجرایی پایین و امکان تولید بالا، در میان سایر روش های استخراج زیرزمینی محبوبیت زیادی دارد. ویژگی بارز آن ایجاد فضاهای باز بدون استفاده از سازه های نگهدارنده است که باعث تسهیل در تهویه و عملیات بهره برداری می شود. روش استخراج اتاق و پایه انتخابی مناسب برای ذخایر افقی با پایداری خوب است.
مشخصات و شرایط کاری روش استخراج اتاق و پایه
- مقاومت کانسنگ : از ضعیف تا متوسط، مناسب برای موادی با پایداری محدود
- مقاومت سنگ دربرگیرنده : از متوسط تا محکم، جهت حفظ پایداری سقف و دیواره ها
- شکل کانسار : لایه ای، مسطح و گسترده
- شیب کانسار : کمتر از ۱۵ درجه و در حالت ایده آل افقی
- ابعاد کانسار : دارای وسعت زیاد با ضخامت کم (کمتر از ۴.۵ متر)
- عیار کانسنگ : پایین تا متوسط، مقرون به صرفه در استخراج با این روش
- یکنواختی کانسنگ : دارای شکل هندسی منظم و یکنواخت، برای طراحی دقیق شبکه اتاق ها
- عمق قرارگیری : از عمق های متوسط تا زیاد، بسته به شرایط زمین شناسی
مزایا روش استخراج اتاق و پایه
از مزایای روش استخراج اتاق و پایه می توانیم به موارد زیر اشاره کنیم.
- راندمان تولید بالا
- هزینه استخراج متوسط (تقریباً ۳۰ درصد)
- میزان تولید بالا به طور متوسط
- بازیابی پایه ها با میزان بازیابی متوسط تا خوب
- مناسب برای مکانیزه سازی با نیاز کمتر به نیروی انسانی
- تمرکز عملیات برای افزایش بهره وری
- انطباق پذیری بالا با شرایط مختلف سقف
- تهویه مناسب با فضاهای متعدد برای گردش هوا
- آموزش آسان به دلیل تکرار سیکل عملیات
- معدن کاری انتخابی و هدفمند
- قابلیت اجرا در افق های چندگانه به طور همزمان
- تولید قابل توجه ماده معدنی در حین آماده سازی
- سهولت تعویض و جابجایی تجهیزات
روش کار استخراج اتاق و پایه
در روش استخراج اتاق، ماده معدنی به صورت فضاهای مستطیلی یا مربعی (اتاق) برداشت می شود و برای نگهداری طبیعی سقف، بخشی از کانسنگ به صورت پایه در محل باقی می ماند. شبکه ای منظم از اتاق ها و پایه ها، ظاهری شبیه صفحه شطرنج یا خیابان بندی شهری ایجاد می کند. این روش عمدتاً در کانسار های لایه ای، افقی و کم شیب با عیار پایین یا قیمت اقتصادی پایین استفاده می شود. اتاق ها معمولاً ۷ تا ۱۲ متر عرض و تا ۳۰۰ متر طول دارند و با میان برهایی به یکدیگر متصل می شوند تا تهویه و دسترسی تسهیل شود.
پایه ها بسته به استحکام، حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد از ماده معدنی را تشکیل می دهند که در برخی موارد قابل بازیابی هستند، به ویژه زمانی که عملیات ثانویه انجام شود. در واقع مراحل اجرایی شامل :
الف ) عملیات اولیه : تشکیل اتاق ها و پیشروی تدریجی در محدوده طراحی شده است.
ب ) عملیات ثانویه یا بازیابی پایه ها : در مرحله بازگشت، بخشی از پایه ها یا تمام آن ها به صورت کنترل شده برداشت می شود تا از حداکثر ذخیره استفاده گردد.
محصول پیشنهادی : فیدر گریزلی دو محور 4×1.4 به همراه سیلو
ابعاد فضای استخراج در روش اتاق و پایه و عوامل مؤثر بر آن
یکی از نکات مهم در روش استخراج اتاق و پایه، ابعاد فضای استخراجی است که تأثیر زیادی بر بهره وری و ایمنی عملیات دارد. ارتفاع فضا معمولاً برابر ضخامت لایه یا کانسار است، مگر اینکه لایه بسیار نازک باشد و امکان استفاده از تجهیزات مکانیزه وجود نداشته باشد. در این صورت، سنگ کف یا سقف همراه با ماده معدنی استخراج می شود. عرض اتاق ها باید به حداکثر میزان خود برسد تا تولید و بازیابی بالایی حاصل شود اما محدودیت های ایمنی نیز باید در نظر گرفته شوند. اندازه پایه ها نیز به عمق کانسار و ویژگی های سنگ معدن وابسته است.
عمق كانسار
در روش استخراج اتاق و پایه، با افزایش عمق کانسار، فشار بر کارگاه بیشتر شده و نیاز به پایه های مستحکم تر احساس می شود.
مشخصات مقاومتي سنگ معدن و سنگهاي درون گير
در روش استخراج اتاق و پایه، ابعاد اتاق ها به ویژگی های سقف و جنس ماده معدنی بستگی دارد. هرچه سقف مقاوم تر باشد، می توان ابعاد اتاق ها را بزرگتر انتخاب کرد. حتی مواد معدنی مقاوم تر به پایه های کوچکتری نیاز دارند. مقطع پایه ها معمولاً به شکل هندسی منظم مانند مستطیل، مربع یا دایره است.
یکی از عملیات مهم در این روش، کندن مواد معدنی با استفاده از انفجار است که باید با دقت و انتخاب صحیح چال ها و مواد ناریه انجام شود تا از ایجاد لرزش های آسیب زننده به پایه ها و سقف جلوگیری شود. در این روش، ابتدا راهرو های اصلی حفر می شوند سپس راهرو های پهنه ای و اتاق ها ایجاد می شوند.
روش های بازیابی پایه ها
بازیابی پایه ها در روش های استخراج معادن یکی از مراحل مهم به منظور به حداکثر رساندن بهره برداری از ذخایر معدنی است. این فرآیند به طور کلی شامل روش های مختلفی است که به شرایط زمین شناسی، نوع ماده معدنی و نیازهای اقتصادی بستگی دارد. در ادامه به برخی از روش های رایج بازیابی پایه ها اشاره می کنیم.
روش شکاف و حفاظ split & fender
در روش استخراج پایه و اتاق، فرآیند بازیابی پایه ها با ایجاد شکافی در مرکز بزرگ ترین وجه پایه آغاز می شود؛ این وجه معمولاً در راستای جهت اصلی معدن کاری قرار دارد. دیواره های باقی مانده در دو طرف شکاف به عنوان حفاظ طبیعی عمل می کنند و از ریزش ناگهانی در حین برداشت پایه جلوگیری می نمایند.
پس از ایجاد شکاف اصلی، این حفاظ ها نیز با زاویه ای مشخص و به ترتیب از سمت ناحیه تخریب شده به سمت سایر پایه ها برداشت می شوند. این تکنیک امکان استخراج هم زمان چندین پایه را فراهم می کند. عرض حفاظ ها معمولاً بین ۲.۵ تا ۴ متر و عرض شکاف ها بین ۳ تا حداکثر ۱۴ متر متغیر است. این روش در محیط هایی با سقف پایدار مناسب است، ولی برای سقف های ترد توصیه نمی شود.
محصول پیشنهادی : سرند خشک کن با هیدروسیکلون
روش حائل وبال ocket & wing
در این روش که برای پایه های عریض طراحی شده، ابتدا دو شکاف موسوم به بال در داخل پایه ایجاد می شود. پس از حفر این شکاف ها، عملیات تثبیت سقف با بولت گذاری انجام می گیرد تا ایمنی حین برداشت افزایش یابد. سپس ستون های میانی که نقش حائل دارند استخراج می شوند. این شیوه به ویژه در معادنی با عمق زیاد، نیاز به کنترل دقیق سقف، و شرایطی که آماس سنگ سقف یا زغال سنگ پایه زیاد باشد، عملکرد مؤثر و پایداری مناسبی دارد.
روش ته باز pen ending
در این روش که شباهت زیادی به روش حائل و بال دارد، شکاف هایی در کناره های پایه و به سمت ناحیه تخریب شده ایجاد می شود. اجرای موفق این روش نیازمند سقفی با استحکام یکنواخت در سراسر منطقه است، ویژگی ای که در معادن زغال سنگ به ندرت مشاهده می شود.
روش برداشت به سمت بیرون outside lifts
این روش بیشتر برای معادنی با عمق کم و پایه هایی با ابعاد کوچک کاربرد دارد، به ویژه زمانی که هدف، استخراج جزئی و کنترل شده پایه ها باشد. در این شیوه، پایه ها با زاویه مشخصی برداشت می شوند و نیازی به ایجاد شکاف های اولیه در آن ها وجود ندارد.
معایب روش استخراج اتاق و پایه
افزون بر مزایایی که در بخش قبل برای شما آوردیم، این روش دارای معایبی هم می باشد. این معایب شامل :
- استخراج زیاد پایه ها ممکن است منجر به تخریب و نشست سطح زمین شود.
- عدم انعطاف پذیری روش در شرایط خاص
- بازیابی ضعیف (۴۰ تا ۶۰ درصد) در صورت عدم استخراج پایه ها
- افزایش تنش های زمین و فشار بیشتر بر نگهدارنده ها با افزایش عمق
- سرمایه گذاری بالا برای مکانیزاسیون
- نیاز به فضای زیاد و آماده سازی گسترده
- مشکلات تعمیر و نگهداری سقف های فعال در طول زمان
- اجرای غیر ممکن در شرایط بد کمر بالا
- کاهش درصد استخراج با افزایش عمق به علت نیاز به پایه های بزرگ تر
سخن پایانی
در پایان می توان گفت که روش استخراج اتاق و پایه یکی از بهترین گزینه ها برای استخراج معادن زیرزمینی با ذخایر لایه ای است. این روش به دلیل هزینه های اجرایی نسبتاً پایین، قابلیت تولید بالا و نیاز کم به نیروی انسانی، در میان دیگر روش ها محبوب است. از مزایای آن می توان به قابلیت انطباق با شرایط مختلف سقف، تهویه مناسب و امکان اجرای عملیات در افق های چندگانه اشاره کرد. با این حال، برای بهره برداری بهینه از این روش، باید به معایب آن مانند تخریب سطح زمین و نیاز به فضای گسترده توجه ویژه ای داشت.