تحقیق مقاله طراحی و استخراج پارامتر های طراحی معدن گل گهر

- شیب دیواره: 

زاویه شیب کلی دیواره معدن روباز اثرات تعیین کننده ای بر اقتصاد معدن می گذارد. تلفیق کلی اطلاعات زمین شناسی، شرایط، شیب و امتداد در زه ها و ناپیوستگی های محلی، آب زیرزمینی و غیره منجر به طوالی شیب دیواره معدن می شوند که این زاویه بطور مسقیم با خطر ریزش در ارتباط است. در صورتی که این مطالعات در مراحل اولیه انجام گیرد امجام محاسبات دقیق و حقیقی از شیب دیواره و تلفیق اطلاعات گفته شده در مراحل مقدماتی امکان پذیر خواهد بود. به این دلیل یکسری مطالعات ژئتکنیکی در اثنای مرحله اکتشافات در منطقه صورت گرفته است. و نتایج این مطالعات منجر به ایجاد یک سیستم طبقه بندی سنگها برای منطقه شده است. بعلاوه مطالعاتی هم در مورد لرزه خیزی، شرایط آبهای زیرزمینی، مقاومت بر جای سنگهای منطقه و درزه های کلی منطقه انجام گرفته است.

مطالعات انجام شده به دلیل بیرون زدگی سنگ آهن و سنگهای همبر در منطقه بسیار اندک بوده است و تنها بر روی مغزهای حفاری شده صورت گرفته پس از باز کردن معدن و امکان دسترسی بیشتر به سنگ معدن و سنگهای باطله مطالعات دقیق تری انجام شده است و نتایج دقیقتری بدست آمده است. نتایج طراحی های معدن و مطالعات انجام گرفته مشخص کرده است که زاویه شیب دیواره مختلفی در طول سال اول عملیات استخراج می تاند بکار گرفته شود. بر طبق تجارت قبلی از پروژه های مشابه قبلی و از روی آزمایشات انجام شده، شیب کلی 30 تا 35 درجه در رسوبات و 44 تا 48 درجه در سنگ معدنی سخت تعیین شده است.

ایجاد یک سطح شیبدار یکنواخت از سطح زمین تا ته معدن به دلایل زهکشی و سقوط اشیاء و سنگها ناممکن است. به همین دلیل پله های ایمنی در جهت احتراز از این خطرات ایجاد شده و بخوبی محافظت می شود. در طراحی اولیه محدوده نهایی معدن روباز یک پله ایمنی با عرض 10 متر در هر 30 متر ارتفاع باقی گذاشته شده است. شیب پله ها در داخل روباره 45 درجه و در داخل سنگ معدنی 60 درجه فرض شده است.

- ارتفاع پله ها:

با افزایش ارتفاع پله ها، بدلیل امکان استفاده از دستگاههای بزرگتر حفاری و خاکبرداری با هزینه عملیاتی کم، هزینه های کلی استخراج هر تن ماده معدنی کاهش خواهد یافت.

از طرف دیگر با بالا رفتن ارتفاع پله ها، بزرگتر شدن دستگاههای حفاری و خاکبرداری و کم شدن تعداد سینه کارهای فعالی در یک زمان، امکان معدنکاری انتخابی و کنترل عیار سختی اجام خواهد گرفت، در داخل توده معدنی تعداد زیادی لایه های افقی تقریباً افی باطله وجود دارد. در منطقه مرکزی توده معدنی مخصوصاً منطق بزرگی از باطله های چین خورده گسل کوچک و بزرگ نیز شناسایی شده اند.

در صورتی که باطله های معدن توسط روش استخراج انتخابی از ماده معدنی جدا نشوند هماره سنگ معدنی استخراج شده وارد کارخانه فرآوری می شوند و راندمان کارخانه کانه آرایی را پایین می آورند.

با استفاده از اطلاعات گمانه های حفاری، نمونه های ترکیبی 6 متری و بلوک بندی ذخیره ارائه شده توسط گرانگز مقدار ترقیق برای پله هیا فرضی 6، 12، 18 متری محاسبه شده اند نتایج در جدول 7 آورده شده است.

جدول 7- محاسبه کاهش عیار آهن ( درصد ترقیق) در پله های فرضی

(جدول در فایل اصلی موجود است)

با استفاده از خصوصیات کلی توده معدنی پله های به ارتفاع 12 متر برای استخراج، مناسب تر از پله های 15 متری خواهد بود. مهمترین علل این گفته به شرح زیرند:

-در این حالت امکان جدا کردن باطله و کانه آسانتر و عملی تر می باشد.

-امکان انتخابی پله های کوچکتر فرعی و رمپ های کوچکتر برای استخراج انتخابی لایه های افقی باطله و کانه وجود دارد.

- در این حالت، جدایش کانه و باطله در محدوده گسل ها و واحدهای باشیب بیشتر بهتر صورت می گیرد و امکان کنترل دقیق تر حفاری ها به دلیل استفاده از چالهای آتشباری کوتاهتر، آسانتر می باشد.

- با داشتن پله های تمیز تر و شیب پله های بهتر امکان بارگیری انخابی کاموینهای باطله وکانه وجود دارد.

- عیار سنگ معدنی ارسالی به کارخانه بهتر از حالتهای دیرگ است و به این ترتیب امکان استفاده بهتر از امکانات کارخانه فرآوری فراهم می شود.

- در این حالت امکان تعریف بهتر زونهای کانه با عناصر مزاحم ( فسفر یا گوگرد) که بایستی بصورت انتخابی استراج شده مخلوط گردند. انبار شده یا دور ریخته شوند، وجود دارد.

- جاده های باربری:

گرانگز، عرض جاده های باربری برای عبور دو کامیون سنگین ( تا حدود 200 تن) را در حدود 25 متر طراحی کرده است. یک جوی زهکشی در قسمت داخلی و یک خاکریز ایمنی نیز در قسمت خارجی جاده پیش بینی شده است.

شیب جاده های باربری برابر 8% طراحی شده است. در حال حاضر بدلیل تغییر ماشین آلات طرح به ماشین آلاتی با ابعاد کوچکتر، امکان کاهش عرض جاده های ترابری نیز وجود دارد.

- هجوم آب به داخل معدن:

در اثنای عملیات حفر چاه اکتشافی ( در نقطه 600300Rl، 101200 PL) در عمق 75 متری سطح زمین (1688) متر بالاتر از سطح دریا) با آب زیرزمینی برخورد شده است. جریان تقریبی آب در این عمق در حدود 12 متر مکعب درساعت بوده است. و در نقطه ای که حفاری چاه قطع شده یعنی در عمق 5/18 متری سطح زمین جریان تقریبی آب در حدود 20 متر مکعب درساعت تخمین زده شده است. از این شواهد می توان نتیجه گرفت، زمانیکه عمق معدن به تراز 1680 متر برسد، مقدار زیادی آب به داخل معدن نفوذ خواهد کرد. در حال حاضر که معدن به این عمق رسیده است برای مقابله با این آبهای زیرزمینی، از پمپ های لجن کش به ظرفیت حدود 100 متر مکعب استفاده می شود.

از این آب می توان برای کنترل گرد و غبار، آب پاشی جاده های ترابری و همچنین تحکیم سطحی جاده ها استفاده کرد. برای این منظور در حدود 1000 متر مکعب در روز آب مورد لزوم می باشد. آب زیر زمینی منطقه بر طبق بررسی های انجام شده تقریباً شور است  و به منظور دیگر قابل استفاده نمی باشد. مصرف این آب برای آبپاشی جاده ها و دیگر مصارفی از این قبیل به تقلیل هزینه های تامین آب کمک قابل توجهی خواهد نمود.

3-2- روش استخراج و مبانی طراحی معدن :

اولین عملایت طراحی معدن در کانسار سنگ آهن گل گهر توسط شرکت گرانگز انجام گرفته است این شرکت به دلیل وضعیت خاص قرار گرفتن توده کانسار شماره 1 گل گهر روش استخراج روباز را برای  استخراج این کانسار انتخاب کرده است. این طراحی بر مبنای اطلاعات اولیه اکتشافی انجام گرفته و در نتیجه با پیشرفت عملیات اکتشافی و کسب اطلاعات جدیدتر از زمین شناسی، تکتونیک، توزیع عیارهای آهن و عناصر مزاحم در داخل توده معدنی این طرح با تغییراتی همراه بوده است. در جدول 8 خلاصه برنامه زمانبندی تولید ارائه شده توسط گرانگز در طول 10 سال اول تولید ارائه شده است:

جدول 8- خلاصه برنامه زمانبندی 10 سال اول ( طرح گرانگز)

(جدول در فایل اصلی موجود است)

در مجموع طبق طرح ارائه شده از طرف گرانگز ذخیره قابل استخراج کاسنار پس از استخراج و انجام عملیات کانه آرایی، در حدود 6/98 میلیون تن کنسانتره با عیار متوسط 35%% برای گوگر تولید خواهد کرد. بعد از سال 1988 (1367) و انتخاب شرکت کانادایی ADM به عنوان مشاور جدید طرح،  مطالعات و طراحی انجام شده از طرف گرانگز توسط کارشناسان این شرکت مورد بازنگری قرار گرفته است در قرار داد همکاری فنی امضاء شده بین ADM و طرح گل گهر در بند 3 اشاره شده است که اکثریت کنسانتره تولیدی این مجتمع بایستی قابل مصرف در مجتمع فولاد مبارکه که به روش احیاء مستقیم بوده و خواص زیر را داشته باشد:

- آهن بیشتر از           69%

- گوگرد کمتر از          4/0%

- فسفر کتر از             04/0%

-  بیش از         70%

- بیش از             25%

- بیش از                 17%

- بیش از            22%

برمبنای این خصوصیات شرکت ADM با همکاری دفتر طراحی معادن مجتمع گل گهر، طرح معدن و برنامه ریزی تولید ارائه شده از طرف گرانگز را باز بینی کرده و هدف این مطالعات روشن کردن این نکته بوده است که چه میزان کنسانتره با خواص و خصوصیات مذکور در طول عمر پروژه قابل تامین خواهد بود. در این کار از فرضیات زیر کمک گرفته شده است:

جدول 11- میزان تولید سنگ آهن و کنسانتره در جریان پنج سال اول تولید (گزارش دفلتر طراحی معدن گل گهر)

درانجام این طراحی یک سری مفروضات اولیه بر مبنای اطلاعات یا مقادیر برآوردی برای تکمیل جدولهای مختلف ملاک عملقرار گرفته اند. هدف طراحی پنج ساله، تولید سنگ معدن مورد لزوم کارخانه، به نحوی که بعد از عملیات کانه آرایی کنسانتره ای یا عیار گوگرد حداکثر 1/0 درصد و عیار فسفر حداکثر 035/0 درصد تولید کننده عیار آهن کنسانتره در هیچ حالتی نباید از 68/0 کمتر باشد.

فرض های زیر ملاک این طراحی قرار گرفته اند:

- زمین شناسی کاسنار بر مبنای مقاطع و نقشه های تولید شده از طرف بخش زمین شناسی مورد تجدید نظر قرار گرفته است و بازتاب نتایج آزمایشات انجام شده و گمانه های حفاری شده توسط گرانگز و گل گهر می باشد.

- مدل بلوک بندی توده معدنی براساس اطلاعات حاضر ( اردیبهشت 1371) به روز درآورده شده است.

- عیارهای برآورده شده کنسانتره تولیدی هم در بلوک بندی توده معدنی مد نظر قرار گرفته اند. برآورد عیارها بر منبای ضرایب تصحیح روش تیوب دیویس به آزمایشات پایلوت صورت گرفته است این ضرایب بر مبنای گزارشی که به همین موضوع تحت عنوان

« گنسانتره گل گهر- مقایسه نتایج تیوب دیویس و پایلوت» در سال 1369 منتشر شده است  گزارش تجدید نظر آن تحت عنوان « ذخیره نهایی معدن گل گهر با احتساب حداکثر 4%% گوگرد در داخل کنسانتره تولیدی» که در سال 1370 منتشر شده است محاسبه شده است.

- تعداد روزهای کاری تولید در سال 285 روز فرض شده است.

- طول هر شیفت کاری 8 ساعت فرض شده است.

- تعداد شیفت های کاری در سنگ معدنی دو شیفت در روز می باشد.

- تعداد شیفت های کاری در پوشش آواری تا حد ممکن دو شیفت در روز انتخاب می شود. درصورت لزوم تعداد شیفت های کاری به سه شیفت در روز افزایش داده خواهد شد.

- کارخانه کانه آرایی به صورت سه شیفت در روز کار خواهد کرد البته با وجود ظرفیت های بالای موجود در دپوهای سنگ شکسته می توان مطمئن بود که تولید دو شیفته معدن کفاف احتیاجات کارخانه کانه آرایی را خواهد داد.

- قابلیت تولید دستگاهای حفاری، بارگیری و باربریی مشابه محاسباتی است که قبلاً توسط ADM انجام گرفته و در گزارشی تحت عنوان « ماشین آلات سنگین مورد نیاز معدن سنگ آه ن گل گهر» به تاریخ اسفند 1368 منعکس شده است.

- ارتفاع پله ها 15 متر در نظر گرفته شده است.

-عرض جاده های ترابری در معدن 25 متر وشیب آنها 8% انتخاب شده است.

- محاسبات ظرفیتی بر این مبنا انجام گرفته اند که تمامی تجهیزات و ماشین آلات معدنی در محل معدن مشغول بکار باشند.

حفاری:

با اینکه از نظر تئوری امکان این وجود دارد که احتیاجات حفاری معدن گل گهر  را تنها با یک دستگاه حفاری اینگرسولراند مدل H برطرف نمود ولی به علت تمایل در جهت کاهش مسیرهای طولانی نقل و انتقال دستگاههای حفاری از سه دستگاه در معدن استفاده می شود. در فاصله سالهای 2 تا 5 عملیات حفاری در سنگ معدنی و سنگ باطله احتیاج به دو شیفت کاری دارد. کلیه حفاری های دیگر به صورت یک شیفت در روز انجام می شود.

آتشباری:

آتشباری در معدن وظیفه یک بخش مخصوص می باشد که به همین منظور تشکیل شده است. با این وجود کلیه محاسبات مربوط به آتشباری توسط مهندس محاسبه آتشباری در دفتر طراحی معدن انجام می شود مواد ناریه که برای ایجاد انفجارات در معدن بکار می رود بر حسب مورد کاربرد متشکل از آنفو (ANFO)، مواد محترقه ژلاتینی، دینامیت و چاشنی های مربوطه می  باشد.

کلیه مواد موجود در بالای تراز 1695 متر بالای سطح دریا توسط ANFO آتشباری می شود. سطح آب زیرزمینی معدن در تراز 1692 متری سطح دریا قرار دارد. بنابراین در پله های پائین تر از این تراز در صورت عدم دسترسی به سیستم آبکشی کارآ,د مجبور به استفاده از مواد ناریه مقاوم در مقابل رطولت ( انند slary) خواهند بود.

مواد منفجره، با رعایت اصول ایمنی مربوطه در انبارهای مخصوص که در فاصله 5 کیلومتری از تأسیسات مجتمع قرار دارد نگهداری و حفاظت می شود و بوسیله افراد متخصص آتشکاری بکار برده می شود.

بارگیری:

در بارگیری معدن برای لودرهای میشیگان 480 با وظیفه ای در نظر گرفته نشده است. این لودرها به عنوان پشتیبانی برای کارشاولهای معدنی کار می کنند.

دو عدد شاول برای بارگیری سنگ معدنی و سنگ باطله اختصاص یافته اند و دو شاول دیگر برای بارگیری در پوشش آواری مورد استفاده قرار گرفته اند. در سال سوم تولید برای کاردردپوی ماده معدنی به یک شاول احتیاج بوده است که یکی از شاولهای در حال کار در پوشش آواری برای این منظور در دیوی ماده معدنی مورد استفاده قرار گرفته است.

باربری:

برای عملیات باربری معدن حداکثر از 123 کامیون Euchlid به ظرفیت 77 تن استفاده می شود غیر از این 12 کامیون، 3 کامیون برای جابجایی باطله کارخانه کانه آرایی اختصاص یافته است. جابجایی این باطله در حیطه مسئولیت واحدمعدن می باشد. و بایستی در هر زمان اطمینان حاصل شود که تعداد کامیون کافی برای اینکار اختصاص داده شده است.

نگهداری جاده های ترابری: 

در حالت کلی می توان گفت که تمامی جاده های ترابری معدن با شیب 8% و عر ض 25 متر نگهداری می شوند. عرض گفته شده شامل خاکریز ایمنی و جویهای آبکشی خواهد بود. زمانی که مصالح نامناسب برای زیر سازی و روسازی راه از داخل معدن استخراج گردد در محل مناسبی انبار می شود و در مواقع مورد لزوم به مصرف عملیات نگهداری جاده های ترابری می رسد. گردرها و بلدوزرهای معدن نیز برای نگهداری جاده های معدن در بهترین شرایط ممکنه استفاه می شوند.

تمیز کردن سینه کارها و دپوها توسط دو دستگاه بلدوزر چرخ لاستیکی میشیگان 28oc انجام می شود.

دپوی سنگ باطله تا انتهای سال 1376 حاوی 4/17 میلیون تن سنگ باطله و پوشش آواری خواهد بود. دپوی باطله کارخانه حاوی 1/8 میلیون تن باطله خواهد بود.

برنامه ریزی تولید پنج سال اول تولید معدن : این برنامه ریزی از سال 72 تا 76 صورت گرفته است.