بخشی از مقاله
بررسی فنی و اقتصادي آتشکاري با بالشتک هوایی در معدن مس سونگون اهر
چکیده
از جمله مهم ترین مسائل و دغدغه هاي فنی و اقتصادي در استخراج معادن روباز و بخصوص معدن مس سونگون اصلاح و بهینهسازي الگوي آتشکاري، استفاده حداکثر از انرژي مواد منفجره در جهت دستیابی به خردایش بهتر، کاهش میزان ارتعاشات زمین در کنار کاهش میزان مصرف ماده ناریه و همچنین اصلاح الگوي حفاري و کاهش و یا حذف اضافه حفاري می باشد. براي نیل به اهداف پیش گفته الگوي جدیدي براي اجراي آتشکاري در معدن مس سونگون مبتنی بر ایجاد فاصله هوایی طراحی ومورد استفاده قرار گرفت. در این الگوي جدید با ایجاد فاصله هوایی در انتهاي چال نتایج حاصل از اتشکاري به نحو موثري بهبود یافت .بر اساس نتایج حاصل از پژوهش با ایجاد فاصله هوایی دانه بندي سنگ حاصل از اتشباري محدود تر شده وطیف دانه بندي آن کاهش یافت و قسمت اعظم سنگ آتشباري شده با سایزمتوسط حاصل شد. از جنبه هاي جالب توجه دیگر کاهش مصرف ویژه مواد ناریه به میزان حدود 14 درصد و نیز کاهش لرزش زمین در این پژوهش بود.اجراي این روش به بهبود وضعیت پله ها و حذف پنجه در پاي آنها نیز می انجامد. همچنین در پژوهش حاصل حرکت مرکز ثقل مواد حاصل از آتشباري نسبت به شیوه سنتی اتشباري معدن نیز حدود 20 درصد کاهش پیدا نمود.
واژه هاي کلیدي: فاصله هوایی، معدن مس سونگون، بهینهسازي آتشکاري
مقدمه
در دنیاي امروزي که کاهش هزینه ها و افزایش سود هدف اصلی فعالیت هاي معدنی است ، استفاده از تکنولوژي هاي جدید و روشهاي نو براي انجام پروژه ها اجتناب ناپذیر مینماید. بخش معدن نیز از این قاعده ي کلی مستثنی نبوده و در این عرصه نیز فعالیت هاي زیادي انجام می گیرد.
استفاده از مو اد ناریه و عملیات آتشکاري یکی از اساسی ترین و مهم ترین فرایند ها در اجراي عملیات معدنی است با بررسی و نگاهی اجمالی بر فرایند هاي مختلف بهره برداري و اکتشاف از معادن اعم از اکتشاف و آماده سازي و استخراج به این نتیجه می رسیم که در مواردي استفاده از مواد ناریه و آتشکاري به عنوان تنها گزینه اجرا و شیوه بهره برداري از محصولات معدنی است . در پروژه هاي عمرانی ما نند ترانشه برداري ، حفر تونل و احداث فونداسیون در نقاط سنگی ، عملیات حفاري و آتشکاري تنها گزینه اقتصادي محسوب می شود .
مواد ناریه یکی از پر کاربردترین مواد ومصالح در اجراي عملیات عمرانی و معدنی است و در صورت عدم برنامه ریزي مناسب میتواند هزینه بالایی را به همراه داشته باشد، لذا آگاهی از نحوه عملکرد و همچنین روش اجراي اصولی عملیات آتشکاري لازم و ضروري است .
براي اصلاح الگوي آتشکاري و همچنین کاهش مصرف مواد ناریه روش هایی مبتنی بر استفاده از بالشتک هوایی توسط محققین روسی ابداع شده است که به نحو موثري کارایی عملیات آتشکاري را افزایش میدهد. در این روش مصرف ماده ناریه به میزان چشم گیري کاهش پیدا می کند . این روش جدید یک نوع بهینه سازي الگوي آتشکاري است و در آن به جاي قسمتی از خرج گذاري از فاصله هوایی استفاده می شود.[1]
در این روش از یک سري در پوش چال ویژه اي براي ایجاد یک یا چند فاصله هوایی استفاده می شود . بر روي این درپوش ها مقداري گل گذاري انجام می گیرد و بعد خرج گذاري چال انجام شده و آتشکاري صورت می گیرد که به این نوع سیستم آتشکاري با بالشتک هوایی گفته می شود.[4]
ویژگیهاي اصلی این روش آتشباري را که توسط کمپانی پاور دك در امریکـا بدسـت آمـده اسـت میتـوان بشـرح زیـر خلاصـه نمود.[2]
-1 کاهش یا حذف کامل اضافه حفاري
-2 کاهش ارتعاشات زمین تا 33 درصد
-3 بهبود وضعیت خردایش تا حدود 25 درصد
-4 کاهش مصرف ماده نادیه به میزان 16 تا 25 درصد
جهانوار و همکارانش در سال 1999 این روش را در معادن روباز هند و در سنگهاي نرم تا متوسط با موفقیـت اجـرا کردنـد ودر گزارشی اعلام نمودند که با استفاده از این روش خردایش سنگ بهبود یافتـه وطیـف دانـه بنـدي آن کـاهش پیـدا مـی کنـد. همچنین عملکرد شاول با استفاده از این روش 40-20 در صد افزایش و به تبع آن هزینه ها کاهش می یابد.[3]
پارك در سال 2010 این روش را در یک پروژه تونل بکار برد که موجـب کـاهش لـرزش زمـین و بهبـود روش حفـاري شـده است.[4]
-2 تئوري انفجار در سیستم بالشتک هوایی
با توجه به اینکه در این روش آتشکاري ضریب انتقال انرژي از مرز هوایی تقریباً برابر صفر بوده و همچنین ضریب برگشت برابر یک می باشد ،انرژي رسیده به بالشتک هوایی به داخل محیط منعکس می شود . در این روش براي ایجاد بالشتک هوایی که در انتهاي چال قرار می گیرد از یک فاصله فاصله انداز مخصوص استفاده می شود. این فاصله هوایی باعث می شود که مقدار انرژي که به داخل زمین منتقل و باعث لرزش زمین می شد به داخل محیط باز گردد.
آنچه که در ته چال در سیستم بالشتک هوایی اتفاق می افتد را از طریق فشار و یا انرژي جنبشی نیز می توان توجیه کرد هنگامی که خرج یک چال منفجر می شود محصولات حاصل از انفجار همواره مسیري را طی خواهند کرد که مقاومت کمتري داشته باشد بنابراین فاصله هوایی ته چال ابتدا در معرض موج انفجار عبوري از آن قرار می گیرد هنگامی که این موج به ته
چال برخورد می کند سرعت آن کم شده و از ته چال برگشت داده می شود . در نتیجه آن فشار در ته چال افزایش پیدا می کند در این لحظه ضربه دیگري حاصل از انفجار به ته چال برخورد می کند . اثر تلفیقی این دو رویداد فشار ي ایجاد می کند که از فشار اولیه ایجاد شده در ته چال می تواند 2 تا 7 برابر قوي تر باشد. این فشار ایجاد شده موجب ایجاد شکاف صفحه اي در ته چال و همچنین خردایش بهتر در این قسمت می شود.تمامی این عوامل منجر به بهبود وضعیت پاي پله شده و کف پله صافی را حاصل می کند.
-3روش اجراي تحقیق
براي انجام این پژوهش معدن مس سونگون اهر واقع در استان آذربایجان شرقی بعنوان مورد مطالعاتی انتخاب شده است .در این کانسار که یکی از بزرگترین کانسار هاي مس کشور را تشکیل میدهد طی پنج مرحله انفجار آزمایشی کارایی استفاده از روشهاي آتشکاري با اعمال فاصله هوایی مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.در این معدن اجراي بالشتک هوایی بدون ایجاد تغییراتی در طرح آتشکاري و فقط براي مقایسه دو روش آتشکاري انجام شد.
طبق تئوري آتشکاري بالشتک هوایی مواد حاصل از انفجار به سمت فاصله هوایی ته چال حرکت می کند و با این کار فشار زیادي به دیواره ته چال وارد می شود و این فشار به صورت نیروهاي برشی در ته چال عمل می کند و علیرعم اینکه اضافه حفاري حذف شده ولی پاي پله ایجاد نمی شود . همچنین سطح آزادي که در ته چال وجود دارد موج انفجار بصورت کشتی به جاي وارد شدن به زمین و ایجاد لرزش به داخل محیط بر می گردد و موجب بهبود خردایش می شود.
براي اجراي این روش در معدن سونگون در گام نخست گستره اي از معدن که سینه کار هاي آن در بلوك تکتونیکی واحدي قرار داشتند براي اجراي روش انتخاب و علامت گذاري شد.در گام دوم گزینه هاي متعددي که براي ایجاد فاصله هوایی میتوانست بکار گرفته شود بررسی و در انتها یک روش ابتکاري که در آن از فاصله انداز لوله اي استفاده می شد بعنوان گزینه قابل اجرا انتخاب و به اندازه تعدادچالها قاصله انداز تهیه گردیدوبالاخره در گام سوم مقدمات اجرایی روش در سر چانها فراهم گردید.
بعنوان مثال فرایند اجرایی که در یکی از آزمایشها بکار گرفته شده است بشرح زیر ارایه می گردد.
موقعیت تعداد 17 چال در این آزمایش با توجه به طرح آتشباري معدن در روي بلوك پیاده و با نظارت کامل عملیات حفاري در آنها انجام گرفت در خلال حفاري کنترل لازم براي جلوگیري از انحراف چالها و نیز قرار گیري اتنهاي آنها در یک افق مشخص اعمال گردید. پس از حفاري مجددا" وضعیت چالها از نظر عمق، شیب چال و قرارگیري ته چالها در یک سطح کنترل شد. با توجه به الگوي چالزنی وآتشکاري معدن طول فاصله هوایی در نخستین آزمایش 1/3 متر انتخاب و با استفاده از لوله هاي پی وي سی 2 اینچی و درپوش ویژه طراحی شده ایجاد شد.
تعداد 9 چال با استفاده از روش آتشکاري بالشتک هوایی و با استفاده خرج معمول مصرفی آنفو خرجگذاري شد. بعد از ایجاد کردن فاصله هوایی بر روي درپوش قرار داده شده مقدار 20 سانتی متر گل گذاري انجام شد.و 8 چال نیز براي مقایسه ،در همان بلوك با روش معمول طرح آتشکاري معدن خرج گذاري شده و عملیات انفجار در آنها انجام شد.
در این روش طول گل گذاري نهایی بدون هیچ گونه تغییري به اندازه 4/20 الی 4/50 متر بوده است. و فاصله هوایی به همراه گل گذاري پایین چال در مجموع به 1/30 متر رسید. در شکل شماره 1 شماي یکی از چالهاي خرج گذاري شده بروش بالشتک هکایی نشان داده شده است.
