حفاری معادن زیرزمینی برای استخراج کانسارهای معدنی که در عمق بیش از ۱۵۰ متری سطح زمین قرار گرفته‌اند، استفاده میشود. این معادن به صورت روباز نیستند و باید با ایجاد تونل به معادن راه پیدا کرد.
خوب است بدانید که حفاری معادن زیرزمینی از دوران مصر باستان رواج داشته و براساس بررسی‌های سال ۲۰۱۸، باوجود اینکه تعداد معادن روباز جهان بیشتر است، اما با اتمام این منابع باید از ذخایر زیرزمینی استفاده کرد.
لذا کارشناسان معتقد هستند که تقریبا تا ۲۰ سال آینده، بیشتر ذخایر معادن بزرگی که به صورت روباز در حال بهره‌برداری هستند، به پایان خواهند رسید.
در ادامه این مقاله از وب سایت آرمیکو همراه ما باشید تا به بررسی حفاری معادن زیرزمینی، تجهیزات موردنیاز و همچنین مزایا و معایب استخراج از این معادن بپردازیم.
مفهوم حفاری معادن زیرزمینی چیست؟
زمانی که سنگ معدن با فاصله قابل ملاحظه‌ای در زیر سطح قرار گرفته باشد، مقدار سنگ باطله که باید برای کشف و استخراج سنگ معدن به روش استخراج سطحی حذف شود، بسیار زیاد میشود و لازم است تا تکنیک‌های زیرزمینی برای استخراج، اجرا شود.
معدنکاران در روش حفاری معادن زیرزمینی، از حفر تونل و یا استفاده از شافت؛ جهت دستیابی به عمق زمین و استخراج سنگ معدن استفاده می‌کنند.
به این صورت که سنگ‌های معدنی، از طریق این تونل‌ها و شافت‌ها فرآوری شده و تخته سنگ‌های باطله، جهت دفع به سطح زمین منتقل می‌شوند.
در واقع باید گفت که حفاری معادن زیرزمینی به چند روش مختلف انجام میشود که در ادامه هرکدام را به تفکیک بررسی خواهیم کرد.
مطلب پیشنهادی: قیمت حفاری در آرمیکو
انواع روش های حفاری معادن زیرزمینی
با توجه به نوع شافت‌های دستیابی و همچنین روش‌های استفاده شده برای رسیدن به کانسار معدنی، حفاری زیرزمینی به روش‌های مختلفی انجام میشود که این روش‌ها به شرح زیر می‌باشند:
- استخراج افقی (Drift mining)
در این روش از حفاری معادن زیرزمینی، از تونل‌های دسترسی افقی استفاده میشود. - استخراج شیب دار (Slope mining)
در این روش از حفاری زیرزمینی، شافت‌های دسترسی شیب‌دار به کار برده میشود. - استخراج عمودی (Shaft mining)
در این روش از حفاری معادن زیرزمینی از شافت‌های دسترسی عمودی، جهت بهره‌برداری استفاده میشود.
مطلب پیشنهادی: حفاری چیست؟
تکنیک های مختلف حفاری معادن زیرزمینی کدام اند؟
حفاری معادن زیرزمینی، متدهای مختلفی در انواع بسترهای نرم و سخت دارد که شامل تکنیک‌های زیر است:
استخراج اتاق و پایه (Room and pillar)
در این روش از استخراج معادن زیرزمینی؛ تعدادی تونل، حفاری میشود و همچنین ستون‌هایی جهت حفاظت از سقف نیز ایجاد میشود. سپس بعد از استخراج اتاق و ستون، استخراج عقب نشینی انجام میشود.
به این صورت که ستون‌های پشتیبانی با عقب نشینی برداشته می‌شوند و اتاقک‌ها نیز تخریب می‌شوند که در نهایت سنگ معدن بیشتری استخراج خواهد شد.
استخراج VCR (Vertical Crater Retreat)
این روش، یکی از روش‌های خاص استخراج از طبقات فرعی می‌باشد که به روش VCR شناخته میشود. در روش VCR، کانسارهای پرشیب مورد استفاده قرار می‌گیرند تا در قسمت‌های بالا و پایین ماده معدنی، امکان ایجاد برش افقی وجود داشته باشد.
استخراج انباره ای (shrinkage stoping)
این روش از حفاری معادن زیرزمینی، به منظور استخراج رو به بالا و نیز ایجاد اتاقک‌های زیرزمینی ذخیره‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
استخراج کارگاه و پایه (Stope and Pillar)
این روش استخراج، یکی از روش‌های حفاری بسیار قدیمی می‌باشد که از جهاتی مشابه با روش اتاق و پایه است. البته با این تفاوت که در این روش از حفاری معادن زیرزمینی، پایه‌ها از نظر شکل و ابعاد، به صورت کاملا نامنظم و تصادفی قرار می‌گیرند.
قابل ذکر است؛ ضخامت کانسارهای معدنی تحت عملیات در این روش از استخراج معادن زیرزمینی، حدودا بیشتر از ۶ متر می‌باشد.
استخراج از طبقات فرعی (Sublevel Stoping)
یکی از روش‌های استخراج بدون نگهداری در معادن زیرزمینی، روش استخراج از طبقات فرعی می‌باشد. این روش در معادن طلا، مس، روی، آهن، گوگرد، سرب، سنگ آهک و همچنین نیکل کاربرد دارد.
موارد استفاده از این روش حفاری معادن زیرزمینی، شامل استخراج لایه‌های فلزی با شیب بالای ۴۵ درجه می‌باشد و شرط لازم برای استفاده از آن، قسمت بالای مستحکم است. معدن سرب و روی کوشک در کشورمان ایران نیز به همین روش استخراج و مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد.
استخراج تخریب بلوکی (Block Caving)
در روش تخریب بلوکی، معدن کاران با ایجاد برش؛ ناحیه‌ای با ابعاد مناسب را برداشته و به گونه‌‌ای که توده بالایی به طور طبیعی تخریب گردد، عملیات استخراج را انجام می‌دهند.
در این روش، تخلیه مواد معدنی خرد شده از قسمت پایین ستون معدن انجام می‌گیرد که این امر سبب میشود تا عمل تخریب به سمت بالا تا زمانی که تمام توده، بالای افق زیر برش خرد گردد، ادامه پیدا کند.
روش تخریب بلوکی به دلیل هزینه پایین و راندمان بالا، بسیار پرکاربرد می‌باشد و توده‌های معدنی بزرگی را می‌توان با استفاده از این روش حفاری، استخراج کرد.
مطلب پیشنهادی: حفاری وایرلاین
تجهیزات مهم برای حفاری معادن زیرزمینی چیست؟
مهم‌ترین تجهیزات موجود در معادن زیرزمینی برای استخراج، شامل موارد زیر است:
- آسانسورهای ویژه حمل بار و نفرات با دارا بودن سیستم‌های قوی و منحصر به‌فرد.
- مپ‌های ویژه آب برای انتقال آن از افق ۱۴۰۰ متر.
- تجهیزات کامل حفاری شامل حفاری پیشروی و حفاری کارگاه‌های استخراج.
- تجهیزات کامل بارگیری در کارگاه‌های پیشروی و استخراج شامل اسکیپ و لودر.
- لوکوموتیو برقی با توان حمل حدود ۱۵ واگن ۱۰ تنی که برق آن‌ها از سقف تونل تأمین شود.
معایب حفاری معادن زیرزمینی کدام اند؟
معایب حفاری معادن زیرزمینی، هزینه‌های زیاد آن می‌باشد که برای هر تن مواد استخراج شده در زیر زمین، بسیار گران‌تر از استخراج از سطح زمین است. البته دلایل متعددی برای این امر وجود دارد که از جمله مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- اندازه تجهیزات معدنی زیرزمینی
- شرایط زمین
- هندسه بدنه سنگ معدن
- دسترسی محدود
همه این موارد به این معناست که بهره‌برداری از معدن بر حسب تن تولید شده، بسته به تکنیک استخراج معادن زیرزمینی، می‌تواند ۵ تا ۵۰ برابر کم‌تر از استخراج در سطح باشد.
مطلب پیشنهادی: غبارگیر حفاری
خطرات حفاری معادن زیرزمینی چیست؟
با توجه به شرایط پیچیده معادنی که در زیر زمین قرار دارند و سختی کار برای نیروهای انسانی جهت کار در محیط بسته و خطرناک، این معادن همواره با چالش‌های زیادی برای استخراج مواجه‌اند.
بیشتر حوادث برای نیروی انسانی نیز در معادن زیرزمینی اتفاق می‌افتد. به همین دلیل لازم است تا این معادن به پیشرفته‌ترین تجهیزات و ماشین‌آلات از راه دور مجهز شوند تا امکان انفجار، بهره‌برداری و استخراج؛ با کم‌ترین آسیب‌های انسانی همراه باشد.
شایان ذکر است؛ در کشورهای پیشرفته، هم‌اکنون با وجود تغییر و تحولات زیاد، استفاده از ماشین‌های پیشرفته استخراج و به کارگیری ربات‌ها به سرعت در حال افزایش است. بطوری که در سال‌های گذشته، رشد قابل توجهی در حفاری معادن زیرزمینی به وجود آمده و با استفاده از دستگاه‌های مدرن و نرم‌افزار‌ها جهت طراحی و نگهداری تونل‌ها، بسیاری از مشکلات اساسی رفع شده است.
سخن پایانی
با همه این تفاسیر؛ معدنکاری، صنعت بسیار سخت و پیچیده‌ای می‌باشد که بر مبنای بسیاری از رشته‌های صنعتی دیگر بنا شده و مطالعه و آشنایی با چنین صنعتی، جزئیات خاص خود را دارد. امید که در این مقاله توانسته باشیم اطلاعات مفیدی پیرامون حفاری معادن زیرزمینی در اختیار شما قرار داشته باشیم.
