مقاله در مورد منابع زغالسنگ و معادن زیرزمینی

بخشی از مقاله

منابع زغالسنگ و معادن زيرزميني

پيشگفتار
تمام معدنهاي زيرزميني بايد بطور مؤثري تهويه شوند اولاً براي تأمين اكسيژن كافي براي تنفس افراد، ثانياً براي ايجاد شرايط كاري راحت براي كاركنان تا با حداكثر كارايي فعاليت كنند. ثالثاً براي رقيق كردن و خارج كردن گازها و گرد و غبار از معدن كه در غير اين صورت جو معدن را آلوده مي كنند.

در اصل با عبور دادن حجم كافي از هواي كثيف كه از چاه خروج هوا خارج مي شود به تمام اهداف بالا مي توان رسيد. براي ايجاد چنين جريان هوايي يك اختلاف فشار براي غلبه بر مقاومت معدن در برابر جريان هوا بايد ايجاد شود. در معدنهاي كوچك كاهي اين امر به كمك تهويه طبيعي انجام مي شود

.
اما در بيشتر معدنهاي امروزي اختلاف فشار كافي به صورت مؤثري با نصب يك پنكه مكنده در بالاي دهانه چاه خروج هوا ايجاد مي شود كه بوسيله پنكه‌هاي كمكي نصب شده در مدار اصلي تهوي و در نقاط پيش بيني شده تقويت مي شود. در تمام اين حالتها حفاريهاي

معدني بايد چنان طراحي شوند كه حداقل مقاومت را در برابر جريان هوا بوجود بياورند.
علاوه بر مشكلات حرارت و رطوبت زياد، گازها و گرد و غبار زيان آور مختلفي نيز در معدن توليد مي شود. آنها شامل گازهاي منوكسيد كربن، متان، اكسيد نيتروژن و سولفيد هيدروژن براي هر كدام از اين گارها حدود مجازي براي حداكثر سطوح تعيين شده است.
به اين ترتيب هم از بروز مشكلات فيزيولوژيكي خطرناك و هم از تشكي

ل مخلوط هاي انفجار آور در هوا مانند متان در بيشتر معدنهاي زيرزميني ديگر جلوگيري مي شود. وقتي تمركز متان در هوا بين 5 تا 14 باشد در اثر يك شعله باز يك انفجار شديد مي تواند رخ دهد. تمركز بيش از يك درصد متان در عمل مجاز نيست.

مقدمه:
قبل از دهه 1990 ذغال سنگ مهمترين منبع سوختي اكثر كشورهاي صنعتي جهان به ويژه آمريكا را تشكيل مي داده و در حدود 90 درصد از نياز انرژي آنها را تأمين نموده است. بعد از آن به دليل تغييراتي كه در وضعيت نفت خام و گاز طبيعي در بازارهاي بين المللي صورت گرفت اهميت ذغال سنگ كاهش يافت. با اين وجود در حال حاضر ذغال سنگ منبع اوليه سوخت جهت توليد الكتريسيته مي باشد زيرا بسيار ارزانتر از سوختهاي فسيلي ديگر و در بسياري از كشورها فراوانتر از آنهاست. در آمريكا، به عنوان مهمترين كشور صنعتي جهان، در سال 2000 ميزان مصرف ذغال سنگ براي توليد برق حدود 83 ميليون تن (91 درصد از كل مصرف آن) بوده است كه با اين ميزان بيش از نصف برق مصرفي آمذيكا توليد گريديد.

قبل از دهه 1970 گاز طبيعي ارزانترين سوخت مصرفي براي توليد الكتريسيته بوده است. در سال 1970 ميانگين قيمت تمام شده براي هر ميليون Btu انرژي از گاز طبيعي 28 سنت، از ذغال سنگ 31 سنت و از نفت 42 سنت بوده است. از سال 1976 ذغالسنگ به ارزانترين سوخت براي توليد الكتريسته تبديل شد. در حاليكه در همين سال نفت با 56/2 و ذغال سنگ با22/1 در درجات بعدي بوده اند. اگرچه هزينه توليد برق از ذغال سنگ افزايش يافته است با اين وجود بسيار پايين تر از گاز طبيعي و نفت است.

قيمت ميانگين ذغالسنگ تحويل شده براي توليد الكتريسيته در سال 2000 به ازاء هر تن (Short tonne) 28/24 دلار بوده است. نوسانات قيمت ذغال سنگ در بازار آمريكا از سال 1990 تا 1999 به صورت جدول شماره (1) بوده است. سير نزولي قيمت آن به خوبي مشخص است.

كاربرد مهم ديگر ذغال سنگ توليد كك از آن است كه براي ذوب كانه آهن و توليد فولاد به كار مي رود قيمت ميانگين ذغال سنگ هاي ويژه ياي كه براي ساختن كك استفاده مي شود، در اوايل سال 1950 كاهش يافته است. از سال 1993 تا 2000 از 44/47 دلار در تن تا 45/44 دلار در تن كاهش يافته است. همانگونه كه از جدول(1) مشخص است قيمت ذغال سنگ استخراجي در معدن در سال 1995 حدود 1 دلار پايين تر از سال 1998 بوده است. اين در حالي است كه اين كاهش در 17 سال متمادي ادامه داشته است.

از آنجائي كه ذغال سنگ داراي فراواني زيادي است . براي مدت هاي طولاني قيمت آن پايين مانده است، بنابراين در بسياري از طرحهاي توليد برق در آمريكا از آن استفاده مي كنند(ارقامي كه در بالا آنها اشاره گرديد از اطلاعات موجود در پايگاه اينترنتي eia.doe.gov مربوط به اطلاعات انرژي (Energy information sheet) استخراج گرديده اند.
ار كاربردهاي ديگر زغال سنگ، بويژه ليگنت، كاربرد ويژه آن جهت توليد نفت و گاز است. از اين ذغال سنگ تا حدود 38 گالن در تن نفت بدست آمده است. ذغال سنگهاي نوغ ليگنيت به دليل مقدار مواد فرار بالا، نسبت به ذغال سنگ هاي رده بالا داراي پتانسيل بيشتري در اين زمينه هستند. ذغال سنگ داراي كاربردهاي ديگري در صنايع ديگر از جمله نساجي، سيمان، قند و غيره است.

اين مواد اگرچه عمدتاً در افقهاي زماني اواخر پالئوزوئيك و مزوزوئيك ديده مي شوند، اما ذغال سنگهاي ترشياري نيز ذخاير عظيمي را در سرتا سر دنيا تشكيل مي دهند و مزيت نسبي آنها وضعيت آنها براي فعاليتهاي معدنكاري آسانتر است و ذغال سنگهاي ترشياري در بسياري از كشورها داراي كاربردهاي زيادي براي توليد الكتريسيته هستند.
بنابراين اجراي عمليات اكتشافي جهت پي جوئي ذغال سنگ در اين منطقه نه تنها توجيه توسعه صنايع توليد برق و صنايع ديگر در منطقه مي شود، محدوديت منابع نفت و گاز و دوري منطقه مورد مطالعه از اين منابع توجيهي بر اكتشاف منابع ديگر انرژي در منطقه هستند.

مختصري در مورد ذخاير ذغال سنگ در حوزه كرمان:
رسوبات ذغال دار در حوزه كرمان با ميانگين ضخامت 4870 متر از شمال خاوري(2520 متر) به جنوب باختري(7400 متر) تغيير ضخامت مي دهند. تعداد لايه هاي ذغالي كارپذير و غيركارپذير آن 94 لايه است كه 63 لايه آن با ضخامت حداكثر 3/0 تا 4/0متر هستند. ذغال خيزي اصلي در

بخشهاي دهرود، داربيد خون، ظغراجه قرار دارد و بخشهاي نيزار، باب نيزو و دشت خاك فاقد ذغالخيزي است و فقط در بعضي از مناطق آن لايه هاي نازك و عدسي ذغال سنگ وجود دارد. ضريب ذغالخيزي كلي اين حوزه 8/0 درصد و ضريب ذغالخيزي كارپذير آن 24/0 درصد است. برشهاي ذغالدار حوزه كرمان به 7 افق A،B، B1، ‍C، C1، D، E تفكيك شده اند. افق هاي ذغالدار بوسيله فواصل غير ذغالي به ضخامت 120 تا 440 متر از همديگر جدا مي شوند و در داخل هر افق ذغالدار، لايه هاي ذغالي نزديك به هم (با فاصله 15 تا 20 متر از همديگر) هستند. ضخامت لايه

هاي ذغالي معمولاً كمتر از يك متر است، در بعضي مناطق ضخامت لايه ذغالي به 8 تا 9 متر مي رسد. ذغالخيزي اصلي صنعتي در افق D قرار دارد و ضريب ذغالخيزي كلي آن 2/6 درصد و ذغالخيزي صنعتي آن 6/3 درصد است. لايه هاي ذغالي از جوانب محو مي‌وند و در بعضي نقاط به آرژيليت ذغالدار و آرژيليت تبديل مي شوند.

افق A مربوط به ترياس بالا و با ضخامت 60 تا 80 متر است و داراي 7 لايه ذغال مي باشد. در قسمت هاي شمال باختري و مركزي ناحيه ذغالدار برونزد دارند و ضريب ذغالخيزي كلي اين افق 67/1 درصد است و در آن لايه هاي كارپذير ديده نمي شود.
افق B مربوط به ترياس استو در 150 متري بالاي افق A قرار دارد ضخامت برش آن 100 تا 120 متر است و تا 8 لايه ذغالي كه ضخامت هر يك 4/0 متر است وجود دارند. لايه هاي و آن در مناطق باب نيزو جنوبي،اشكلي و اسدآباد داراي ضخامت كارپذير هستدند. ضريب ذغالخيزي كلي افق B در ناحيه كرمان 64/2 درصد و بيشترين آن در منطقه باب نيزو 16/4 است. ضريب ذغالخيزي كارپذير آن 6/0 تا 84/0 درصد است.

افق B1 در 250 متري بالاي افق B قرار دارد و در منطقه ذغالدار داربيد خون شمالي ديده مي شود. چهار لايه ذغالي در آن مشخص شده اند كه تنها يك لايه آن با ضخامت 5/0 تا 2/1 متر كارپذير است. ضريب ذغالخيزي كلي اين افق در داربيد خون شمالي 21/1 و ضريب ذغالخيزي صنعتي آن 01/0 درصد است.

افق C در زير بخش طغراجه (ژوراسيك زيرين) و در 160 متري بالاي افق B1 قرار دارد. ضخامت اين افق 120 متر است و تا 17 لايه ذغالسنگي دارد. لايه هاي ذغالي كارپذير ، و در قسمت مركزي برش بخش پايين طغراجه قرار گرفته اند. در بعضي نقاط لايه هاي ، ، ، و نيز كارپذير هستند. ضريب ذغالخيزي كلي افق C، 72/3 درصد و ضريب ذغالخيزي صنعتي آن 88/1 درصداست.

افق C1 در 310 متري بالاي افق C قرار دارد و داراي ذغالخيزي ضعيف است. داراي 7 لايه ذغالي با ضخامت كلي 5/1 متر و فاقد لايه ذغالي كارپذير است. ميانگين ضخامت اين افق 310 متر و ضريب دغالخيزي كلي آن 5/0 درصت است. ضخامت لايه هاي ذغال آن 1/0 تا 3/0 متر است.
افق D مربوط به ژوراسيك مياني بوده و ضخامت آن 170 متر است و قسمت بزرگ ذغالخيزي

صنعتي ناحيه كرمان در افق D قرار دارد. در حدود 30 لايه با مجموع ضخامت 24/11 متر وجود دارد كه ضريب ذغالخيزي كلي آن 94/1 تا 94/7 درصد (ميانگين 28/6) مي باشد. بيشترين ذغالخيزي صنعتي در سه منطقه جنوب شرقي(هجدك باب نيزو)، مركزي (دره گر سراپرده)، شمال باختري(پابدانا خمرود) وجود دارد.
افق E مربوط به ژوراسيك مياني است و در 120 متري بالاي افق D واقع است. ضخامت آن از 110 تا 230 متر با ميانگين 180 متر متغير است. تا 13 لايه ذغالي در آن مشخص شده است كه ضخامت كلي آنها 6/4 متر است. ضريب ذغالخيزي كلي آن 16/3 درصد و ذغالخيزي صنعتي آن 96/1 درصد است. 5 لايه آن كارپذير هستند.

از نظر كيفي ذغالسنگ هاي ناحيه كرمان از نوع هوميك هستند و ذغالهاي ساپروپليك در آنها وجود ندارد و تركيب پتروگرافي آنها از كلارين درخشان تا دورين مات متفاوت است. ماركهاي گازي تا آنتراسيت بصورت پياپي وجود دارد و در فاصله ميان آنها ماركهاي كك شو، كك شو چرب و گازي چرب و به مقدار كمتر چرب وجود دارد.
ذغالسنگ هاي ناحيه كرمان اغلب از ماسرالهاي گروه ويترينت تشكيل شده‌اند (در افق C، 45 تا 55 درصد و در لايه هاي بالاي افق D، 96 تا 98 درصد) مقدار سمي ويترينت از 2 تا 26 درصد در نوسان است و از افق C به افق E كاهش مي يابد. مقدار فوزينيت ها از 5 تا 27 درصد متغير است. كيپتينيت ها به مقدار كم (1 تا 2 درصد) وجود دارند.

بخش بزرگي از مواد كانيايي ذغالسنگ كرمان از مواد رسي آواري(67 تا 90 درصد) و بعد از آن كربناتها، سولفورها، كوارتز و كلسدون هستند. شيوه تشكيل ذغال افقهاي A،B، و C برجا (Authoctonous) و به ندرت نابرجا (Alloctonous) هستند و خاستگاه آنها با رخساره مردابي كنار دريا و بسته است.

از نظر كيفيت ذغالسنگ كرمان، مقدار رطوبت آنها در حدود 14/0 تا 5/1 درصد، مقدار خاكستر از 2 تا 40 درصد است از نظر مقدار خاكستر، آنها را به شش گروه دسته بندي كرده اند: 1-با خاكستر ناچيز (10%< A) با خاكستر كم (15-1/10) 3-با خاكستر متوسط (25-1/15) 4-با خاكستر نسبتاً زياد (31-1) 5- با خاكستر زياد (40-1/31) 6-با خاكستر خيلي زياد (50-1/40) تركيب شيميايي خاكستر داراي سيليس 42 تا 53 درصد و آلومين 20 تا 27 درصد و اكسيدهاي بازيك 12 تا 28 درصد است.

مقدار گوگرد از تا 44/7 درصد متغير است كه از اين نظر نيز به شش گروه تقسيم شده اند. مقدار فسفر آنها 002/0 تا 22/0 درصد است كه به 4 گروه تقسيم شده اند. مواد فرار آنها از 3 تا 5/43 درصد متغير است كه بستگي به درجه متامورفيسم و تركيب پتروگرافي آنها دارد. ارزش گرمايي آنها از تا 9410 كيلوكالري بر كيلوگرم است. قابليت پخت آنها از 6 تا 43 ميليمتر است و وزن مخصوص آنها 3/1 تا 8/1 گرم بر سانتيمتر مكعب، از نظر خودسوزي در گروه 1 و از نر گرد و غبار در زمره ذغالهاي قابل انفجار تلقي مي شوند.

در ذغالهاي كرمان مارك (D) يا ذغال شعله اي وجود ندارد. مارگ(گ) يا گازي به صورت قطعات كوچك كه به صورت دو گروه تكنولوژي (گ 17) و (گ6) داراي مواد فرار 1/37 تا 5/43، قابليت پلاسيسيته 7 تا 21 ميليمتر، كربن 2/80 تا 5/83 و هيدروژن 2/5 تا 3/6 درصد، ارزش گرمايي 8033 هستند.
ذغالهاي مارك (گ ژ) يا گازي چرب داراي گسترش زياد است و ارزش گرمايي آن 8400 كيلوكاري بر كيلوگرم است. ذغالهاي مارك چرب در ناحيه كرمان كم است. ذغال مارك كك شو در همان افقها دذر مناطقي كه ذغالهاي مارك گازي چرب وجود دارند بطور گسترده مشاهده مي شوند. ذغالهاي مارك كك شو چرب داراي گسترش و اهميت قابل توجه هستند. ذغالهاي مارك K نسبت به مارك كك شو چرب داراي گسترش محدودتر است و اين ذغالها داراي بهترين خواص كك دهي هستند و از نظر صنعتي اهميت فراوان دارند.
گسترش ذغالهاي مارك كك شو لاغر (OC) در ناحيه كرمان محدود است. ذغالهاي مارك غير قابل پخت(HC) نيز داراي گسترش محدود هستند. ذغالهاي مارك لاغر(T) در كناره باختري ناحيه كرمان ديده مي شوند. ذغالهاي مارك آنتراسيت (A) در ناحيه كرمان در افق C دهرود، دره گر و در افقهاي A و B منطقه باب نيزوي جنوبي ديده مي شوند. ارزش گرمايي آنها 9000 كيلوكالري بر كيلوگرم است.

بيشتر ذخاير ذغالسنگ كرمان داراي مارك كك شو است. ذخاير ممكن است گروه تخميني ( ) تا عمق 1800 متر در مناطق ذغالدار كرمان 748 ميليون تن و ذخاير حوزه بادامويه كه بيشتر از ماركهاي لاغر است در گروه ذخاير احتمالي ( )، 220 ميليون تن ارزيابي شده است