پاورپوینت تونل های اکتشافی

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

تونل هاي اكتشافي

اسلاید 2 :

مقدمه
گرچه به كمك گمانه هاي اكتشافي مي توان اطلاعات با ارزشي از ماده معدني در اعماق به دست آورد اما براي تكميل اكتشافات تفضيلي، در بسياري از مواردچند تونل اكتشافي نيز در منطقه حفر مي شود. با وجود اينكه حفرتونل هاي اكتشافي هزينه بيشتري از حفر گمانه هاي اكتشافي در بردارد ونيز از نظر زماني كندترانجام مي شود.
اما اين تونل ها،مزايايي نيز دارند كه مهمترين آنها به شرح زيراست:
در داخل تونل مي توان ماده معدني را مستقيما مشاهده كرد واز آن نمونه گرفت.
در مواردي كه نمونه هاي بزرگ چند تني مورد نياز باشد،اجبارا بايستي به كمك تونل هاي اكتشافي به ماده معدني دست يافت واز آن نمونه تهيه كرد.
اگر محل تونل اكتشافي به نحو مناسب انتخاب شده باشد، مي توان در آينده از آن جهت استخراج ماده معدني استفاده كرد وبدين ترتيب هزينه حفرآن را مستهلك ساخت.

اسلاید 3 :

1. تونل هاي عمود بر لايه(adit)
در بسياري از مواردبراي اكتشاف مواد معدني لايه اي شكل،از تونل هاي عمود بر لايه استفاده مي كنند. در مورد مواد معدني توده اي شكل نيز اگر بتوان براي آن امتدادي مشخص كرد، اين تونل ها را به كار مي گيرند.
شکل 31: نمایی از تونل عمود بر لایه

اسلاید 4 :

الف. تعيين موقعيت تونل
در شروع اكتشاف يك منطقه، تعدادي نيمرخ اكتشافي براي آن در نظر گرفته مي شود و اگر ماده معدني حالت لايه اي داشته باشد، اين نيمرخ ها در امتداد عمود بر امتداد ماده معدني توجيه شده اند. محل تونل هاي اكتشافي نيز در حالت كلي بر امتداد نيمرخ هاي اكتشافي منطبق است. بديهي است كه اگرامتداد نيمرخ از نقطه نظر حفر تونل مناسب نباشد، مي توان آنرا در مجاورت نيمرخ و در محلي كه مناسب باشد، در نظر گرفت. بسته به پيچيدگي ناحيه ودقتي كه براي عمليات اكتشافي مورد نياز است، ممكن است در منطقه چند تونل اكتشافي حفر شود.

اسلاید 5 :

ب. دهانه تونل
يكي از مهمترين مسائل تونل هاي اكتشافي،انتخاب محل دهانه آنها يعني تعيين نقطه اي در روي نيمرخ اكتشافي است كه حفر تونل مي بايست از آنجا شروع شود. معمولا تونلهاي اكتشافي به گونه اي انتخاب مي شودكه افراز آنها از 100 متر كمتر نباشد واگر قرار باشد كه در آينده قطعا تونل براي مقاصد استخراجي استفاده شود.
شکل 32: محلهاي شروع حفر تونل عمود بر لايه
به منظور دسترسي به ماده معدني با افرازها ي مختلف

اسلاید 6 :

ج. امتداد تونل
امتداد تونل عمود بر لايه،عمودبر امتداد لايه ها در نظر گرفته مي شود. علت اين امر اينست كه با اين توجيه، تونل درفاصله كمتري به ماده معدني مي رسد. البته در تمام موارد نمي توان امتداد تونل را به اين ترتيب در نظر گرفت. مثلا ممكن است اين امتداد سبب شود كه تونل از قسمت هاي ريزشي عبوركند و يا اينكه در مسيرمستقيم آن گسله اي وجود داشته باشد. در چنين مواردي مي توان امتداد تونل را طوري در نظرگرفت كه اشكالات ياد شده بوجود نيايد. همچنين مي توان قسمتي از تونل را با امتداد ديگر در نظر گرفت و پس از حفرقسمتي از آن، مجددا آنرا به حالت عمود بر لايه در آورد. به عنوان مثال، تونل شماره چهار منطقه طزره براي اجتناب از رفتن به زير سيل، در ابتدا به حالت مورب وآنگاه به صورت عمود بر لايه حفر شده است.

اسلاید 7 :

د. شيب
گرچه در حالت كلي تونل ها را باتقريب كافي در نظر مي گيرند ولي در حقيقت تمام تونل هابه سوي دهانه خود شيب دارند.شيب تونل هاي اكتشافي عمدتا به خاطرخروج آب هاي زير زميني از داخل آنست زيرا تونل ها،همانند قنوات، معمولا در قسمتي از طول خود در زير سطح آب زير زميني محل خود قرار دارند و در داخل آنها آب جمع مي شود كه مي بايست به واسطه شيب تونل ودراثر نيروي ثقل، به خارج هدايت شود. شيب تونل ها را معمولا 3 تا 5 در هزار انتخاب مي كنند واين بدين معني است كه در هر1000 متر از طول تونل 3تا 5 متراختلاف ارتفاع وجود دارد.

اسلاید 8 :

م. ابعاد مقطع تونل
هرچقدر سطح مقطع تونل كمتر باشد، به همان نسبت حفر آن آسانتر است وهزينه كمتري دارد. از سوي ديگر، ابعاد آن بايستي به اندازه اي باشدكه رفت وآمد در آن به آساني انجام گيرد و نيز در صورت لزوم، بايستي در آينده بتوان از آن براي مقاصد استخراجي استفاده كرد. بخواهيم در داخل تونل از وسايل چالزني وبارگيري خودكار استفاده كنيم، ابعاد تونل نبايستي از حد معيني، كه به نوع اين دستگاه ها بستگي دارد، كمتر باشد.
در معادن ايران سطح مقطع تونل هاي اكتشافاتي4 تا 8 متر مربع است ومعمولا شكل آنرا ذوزنقه در نظر مي گيرند زيرا اين شكل مقطع را مي توان بوسيله چوب نگهداري كرد.
شكل 33 : سطح مقطع متداول در تونل هاي اكتشافي ايران

اسلاید 9 :

ن. تهيه طرح تونل
همانند گمانه،قبل از حفرتونل هاي اكتشافي نيز بايد پروژه آنها را تهيه كرد تا هم بتوان عمق دسترسي به ماده معدني را مشخص نمود وهم به نوع سنگهايي كه درضمن حفرتونل با آنها برخورد خواهدشد، آشنايي پيدا كرد. اين امر سبب مي شود كه بتوان با توجه به نوع سنگها، مدت زمان حفر تونل را پيش بيني و هزينه هاي حفاري و نگهداري را نيز برآورد كرد. براي رسم پروژه تونل، ابتدا نيمرخ سطح زمين را در امتداد تونل رسم كرده ورخنمون سنگها ومواد معدني را نيز روي آن پياده مي كنند. اگر در اين امتداد گمانه نيز حفر شده باشد، نيمرخ اكتشافي را با استفاده از آنها رسم وتكميل مي كنند ودرحالتي كه در اين امتداد گمانه اي موجود نباشد، به ناچار بايستي فرض كرد كه شيب وامتداد لايه ها تا اعماق زمين همچنان ثابت بماند.

اسلاید 10 :

طول تونل را به طريقه محاسبه اي نيز مي توان تعيين كرد. بديهي است در اين محاسبه بايستي تونل را افقي در نظر گرفت و نيز شيب سطح زمين وماده معدني را يكنواخت فرض كرد (شكل34 ).
مطابق شكل با معلوم بودن فاصله AB = S به آساني مي توان طول AC تونل و نيز افراز BC را به شرح زير حساب كرد:
AD =S Cos DB = S Sin

BC = BD/Sin=S Sin/Sin

DC =BD. Cotg =S Sin. Cotg

AC = AD +DC = S Cos +S Sin.Cotg = S(Cos+ Sin.Cotg)
شكل 34: تهيه پروژه حفر تونل اكتشافي عموذ بر لايه

اسلاید 11 :

و. برداشت تونل ها
براي برداشت تونل، يك كاغذ ميليمتري را روي يك قطعه مقوا يا تخته و يا لوحه هاي مخصوص آلومينيومي نصب مي كنند. قبل از شروع برداشت،بايستي مقياس برداشت را انتخاب كرد كه معمولا اين مقياس 100/1 در نظر گرفته مي شود.از آنجا كه ارتفاع تونل هاي اكتشافي معمولا 2 متر است،لذا دو خط افقي كه به فاصله 2 سانتي متر از هم رسم شود، تصوير قائم ديواره تونل را به دست خواهد داد.حال يك متر نواري چند ده متري را در كف تونل ودر كناره آن روي زمين پهن كرده و برداشت را آغاز مي كنند.برداشت ديواره تونل همانند برداشت ديواره ترانشه است.
شكل 35 : نمونه اي ازبرداشت ديواره تونل عمود بر لايه

اسلاید 12 :

پس از برداشت لايه ها وطبقات، هر كدام با شماره اي مشخص مي شود ومشخصات سنگ شناسي، ساختماني وفسيل شناسي آنها در دفتر ويژه اي ثبت مي شود. به اين نكته نيز بايستي توجه داشت كه چون فضاي تونل تاريك است، لذا تشخيص سنگهاي مختلف ونيز تعيين خصوصيات آنها مشكل تر از سطح زمين است.

براي برداشت سقف تونل نيزدر حالتي كه متر ياد شده روي زمين پهن است برداشت را از ابتداي تونل آغاز مي كنند. طرزكار به اين ترتيب است كه از محل مرز لايه هاي مختلف در سقف تونل،سنگريزه اي به زمين مي اندازند و فاصله مربوط را در روي متر قرائت مي كنند. حال امتداد لايه را به كمك كمپاس اندازه مي گيرند و با توجه به آزيموت تونل، امتداد لايه را در سقف تونل رسم مي كنند. در واقع در اين حالت، تصوير لايه ها وسنگهاي مختلف، در سطح افقي هم ارتفاع با سقف تونل رسم مي شود.
شكل 36 : نمونه اي ازبرداشت سقف تونل عمود بر لايه

اسلاید 13 :

2. تونل هاي امتدادي (موازي لايه) Strike
حفر تونل هاي عمود بر لايه هزينه زيادي در بردارد و مدت زمان لازم نيز زياد است. مثلا براي حفر 500 متر تونل، بيش از يكسال وقت لازم است. از سوي ديگر، تونل عمود بر لايه ماده يا ماده معدني را تنها در يك نقطه قطع مي كند و اين يك نقطه اطلاعاتي ارزش صرف اين همه مخارج و زمان را ندارد. بنابراين بايستي به طريقي بتوانيم با استفاده از تونل حفر شده، در نقاط متعددي به ماده معدني دسترسي يابيم واز آن نمونه برداري كنيم. اگر ماده معدني به صورت يك رگه يا لايه مجزا باشد پس از قطع آن بوسيله تونل عمود بر لايه در دنباله رگه يا لايه، تونل دنباله رو حفر مي شود. اما اگر ماده معدني به صورت مجموعه اي از چند لايه يا رگه باشد در اين صورت نمي توان در داخل تمامي آنها تونل هاي دنباله رو را حفر كرد. در چنين مواردي از تونل هاي امتدادي (موازي لايه) استفاده مي كنند.

اسلاید 14 :

تونل امتدادي يا موازي لايه،تونلي است كه معمولا از تونل عمود بر لايه منشعب شده وبه موازات امتداد عمومي لايه ها و مواد معدني حفر مي شود. براي دستيابي به ماده معدني، به فواصل مناسب، مجدداً تونل هايي به حالت عمودي نسبت به امتداد لايه ها حفر مي شود ولايه ها را قطع مي كند. فرض مي كنيم كه در منطقه اي يك زون زغالي مركب از مثلاً 5 لايه زغال وجود داشته باشد شكل( 36 ). پس از اينكه حفر تونل عمود بر لايه به اتمام رسيد، در محل مناسبي، قبل يا بعد از لايه، حفر تونل امتدادي را آغاز مي كنند. در محلي كه براي حفر تونل امتدادي در نظر گرفته مي شود، مي بايست سنگها محكم و مقاوم باشند تا ضمن حفر اشكالي پيش نيايد.
شكل 37 : نمونه اي از تونل امتدادي يا موازي با لايه

اسلاید 15 :

مشخصات تونل هاي امتدادي
الف- سطح مقطع:
سطح مقطع تونل هاي امتدادي نيز در بسياري از موارد معادل سطح مقطع تونل عمود برلايه است. در پاره اي از موارد،كه از همان ابتداي كار،تونل اكتشافي براي مقاصد استخراجي نيز در نظر گرفته مي شود، سطح مقطع تونل عمود برلايه را بيش از سطح مقطع تونل هاي امتدادي در نظر مي گيرند. علت اين امر اينست كه اولاً هوايي كه از هر دو تونل امتدادي عبور مي كند مي بايست از تونل عمود بر لايه عبوركند و بنابراين سطح مقطع آن بايستي بيشتر باشد، ثانياً در بسياري از موارد در تونل عمود بر لايه دو رشته خط آهن احداث مي كنند تا حمل ونقل در آن آسانتر وسريع تر انجام گيرد، در صورتي كه براي تونل هاي امتدادي، معمولاً يك رشته خط كافي است وبنابراين ابعاد مقطع آن نيز كمتر است.

اسلاید 16 :

ب- امتداد:
در حالت كلي امتداد اين تونل ها، موازي امتداد لايه ها ومواد معدني است.بديهي است در عمل، امتداد اين تونل ها ثابت نيست زيرا از سويي امتداد لايه ها در قسمتهاي مختلف منطقه تغيير مي كند و از سوي ديگر، براي عبور از قسمتهايي كه شكستگي هاي زيادي دارد مي بايست انحناهايي به اين تونل داد. مجموعه اين عوامل سبب مي شود كه تونل هاي امتدادي امتداد ثابتي نداشته واغلب پرپيچ وخم باشد.

اسلاید 17 :

ج- برداشت تونل هاي امتدادي:
براي آنكه اطلاعات حاصل از تونل هاي امتدادي را بتوان براي آينده ثبت نمود،معمولاً برداشت اين تونل ها،هم از جبهه كار وهم از سقف انجام مي گيرد.
شكل 38 : نمونه اي از برداشت در تونل امتدادي يا موازي با لايه

اسلاید 18 :

به هر حال پس رسم تصوير افقي اين تونل ها، بسته به تغيير مشخصات لايه ها به فاصله هر چند متر يكبار، وضعيت لايه ها را بررسي كرده وآن را روي تصوير افقي پياده مي كنند. براي روشن شدن مطلب، حالت ساده اي را در نظر مي گيريم، كه مقطع تونل ذوزنقه اي به ابعاد شكل ( 33 ) و امتداد آن مستقيم باشد. در اين حالت، اگر مقياس نقشه مطابق معمول 100/1 در نظر گرفته شود، تصوير افقي اين تونل، دو خط موازي به فاصله 2 سانتي متر از يكديگر خواهد بود(شكل 39 ).
شكل 39 : نمونه اي از برداشت كف تونل امتدادي يا موازي با لايه

اسلاید 19 :

اينك با توجه به برداشت هاي انجام شده، مي توان مرز لايه ها را در مقاطع مختلف اندازه گيري به هم وصل كرده و تصوير سقف تونل ياد شده را مطابق شكل ( 40 ) به دست آورد. بديهي است آنچه كه در اين شكل نشان داده شده حالت ساده مسئله است و در حالت كلي به علت پيچ وخم هاي موجود در مسير تونل، وجود گسلها و نيز تغييرات لايه ها، مطلب پيچيده تر است.
شكل 40: مشخص نمودن مرز لايه ها در برداشت سقف تونل امتداد لايه

اسلاید 20 :

ميان بر ها ( Cross Cut)
در مواردي كه ماده معدني از چندين لايه يا رگه تشكيل شده باشد، پس از خاتمه حفر تونل عمود بر لايه و هنگامي كه تمام لايه ها يا رگه ها بوسيله اين تونل قطع شد، در محل مناسبي، تونل امتدادي حفر مي شود. بديهي است تونل امتدادي، اطلاعي در مورد ماده معدني به دست نمي دهد، زيرا آنرا قطع نمي كند. براي اينكه بتوانيم در نقاط متعددي در اعماق زمين به ماده معدني دسترسي پيدا كنيم واز آن اطلاعاتي بدست آوريم، به فواصل مناسب، از درون تونل هاي امتدادي، تونل هايي به حالت عمود بر لايه ها حفرمي شود كه آنها را ميان بُرمي گويند (در ايران غالباً از واژه فرانسوي ركوب ودر پاره اي مواردنيزاز واژه روسي كورشلاك بجاي ميان بر استفاده مي شود).

بدين ترتيب، ميان برها در واقع تونل هاي عمود بر لايه كوچكي هستند كه از داخل تونل هاي امتدادي حفر مي شوند وتفاوت آنها با تونل هاي عمود بر لايه آنست كه اولاً طول آنها كوتاهتر وثانياً به سطح زمين وهواي آزاد راه ندارند.حفر ميان برها تا جايي ادامه مي يابد كه تمام رگه ها ولايه ها را قطع كند.ميان بر ها را مي توان به عنوان ترانشه هاي زير زميني در نظر گرفت وفاصله آنها بستگي به وضعيت ماده معدني وپيچيدگي يا منظم بودن آنها داردوبطور متوسط 100 تا 150 متر است.