طرق التشغيل في المناجم وطرق استخراج الخامات

  طرق التشغيل في المناجم وطرق استخراج الخامات 

  تعرف طريقة التشغيل في منجم بالطريقة التي تتبع في استخراج الخام        ( الحش ) من ناحية الترتيب الزمني لإنشاء المغارات و كيفية توزيعها و شكلها و تتحكم كثير من العوامل في اختيار أنسب طريقة للتشغيل مثل كمية الخام و عمقه وزاوية ميله   و الصفات الطبيعية للخام و الصخور المحيطة به وما يحتويه من مياه و غازات...  ،  و ذلك بمقدار ما تحققه الطريقة المستخدمة من أمن وسلامة مهنية و كفاءة اقتصادية.

أسس استخراج الخامات:

         تعتبر طبقة الخام هي الدعامة الطبيعية لطبقات الصخور التي تقع فوقها و التي تميل إلى الهبوط في المنطقة التي تخلو باستخراج الخام و يطلق عليها منطقة ( الاستنفاد )، و لضمان عدم سقوط السقف قي واجهات الاستخراج ( الحش ) تقوم على ثلاثة أسس رئيسية:

1-  استخراج جزء من الخام و ترك جزء آخر كأعمدة و تعرف بطريقة الحجرة و العمود، و ذلك بإنشاء مغارات ذات واجهات قصيرة نسبيا مع ترك أعمدة من الخام لتدعيم السقف تتناسب مع الضغط الواقع عليها ثم يتم استخراج هذه الأعمدة مؤخرا.

2-  حشو منطقة الأستنفاد: و فيها تملأ المنطقة التي خلت باستخراج الخام بالأحجار أو النفايات التي ليس لها قيمة اقتصادية و يطلق عليها ( الخلطة أو الحشو ) للتحمل ضغط الصخور الواقعة أعلى طبقة الخام.

3-  انهيار السقف في منطقة الاستنفاد:  بترك صخور السقف لتسقط في المنطقة التي خلت باستخراج الخام بعيدا عن واجهة التشغيل. و يلاحظ أن صخور السقف الواقعة فوق طبقة الخام( السقف المباشر ) تتحطم و تتساقط و لكن صخور السقف التي تقع فوق منطقة السطح المباشر تنضغط و لا تتحطم و يطلق عليها السقف الأصلي. ،  أما في واجهة التشغيل فتدعم صخور السقف بدعائم قوية خشبية أو معدنية أو غيرها... تمنعها من السقوط.

طرق استخراج الخامات:

أولا ـ طرق استخراج الخامات الطبقية الرفعية و المتوسطة:

1- طريقة الواجهة التقدمية الطويلة:

تستعمل هذه الطريقة عند استخراج الطبقات التي تتراوح زاوية ميلها بين صفر – 45 درجة و يوضح( الشكل20) طريقة استخراج طبقة مائلة ورفيعة.

   و لتجهيز حقل المنجم بهذه الطريقة ينشأ المزلقان الصاعد الرئيسي ( 1 ) و إلى جواره المنزلقان الصاعد المساعد ( 2 ) المخصص لمرور العمال، ومن هاتين المغارتين يبدأ العمل في إنشاء طوالى النقل (3 ) و إلى جواره الطوالى المساعد ( 4 ) و تربط بينهما المغارات الموصلة (8 ) وفى نفس الوقت الذي ينشأ فيه طوالى النقل يبدأ العمل في إنشاء طوالى التهوية ( 5 )، و على بعد يتراوح بين 40 متر تقريبا تنشأ مغارة الحش ( 6 )، كما تنشأ على نفس البعد تقريبا من الطالع المساعد مغارة

الحش في الجناح الآخر من حقل المنجم. و تبدأ عمليات الاستخراج من مغارة الحش و توضع فيها   

الآلات التي تعمل في فصل الخام عن الصخور المحيطة مثل آلات التخريم و التكسير وماكينات القطع و التحميل و النقل....

2- طريقة الواجهة التقهقرية الطويلة:

وهذه الطريقة لا تختلف عن طريقة الواجهة التقدمية الطويلة إلا في بدء التشغيل، حيث أنه في حالة الواجهة التقهقرية تبدأ أعمال الاستخراج من حدود حقل المنجم إلى اتجاه البئر أو المزلقان الرئيسي، ولهذا فان طوالى النقل و التهوية يتم انشاءهما مقدما إلى حدود حقل المنجم ثم تبدأ بعد ذلك عملية الاستخراج.

3- طريقة الحجرة و العامود:

تستعمل هذه الطريقة في استخراج الطبقات الرفيعة ومتوسطة السمك و المائلة ميلا خفيفا، و تبدأ أعمال الاستخراج بإنشاء حجرة تبدأ من طوالى النقل و تمتد في اتجاه طوالى التهوية، و تكون هذه الحجرة عمودية على اتجاه طوالى النقل أو تميل بزاوية تتراوح بين 55- 90 درجة، و بعد أن تتقدم الواجهة مسافة كافية تنشأ حجرة أخرى إلى جوارها و يترك بينهما عمود من الخام ثم تكرر العملية بنفس الطريقة.

ثانيا: طرق استخراج الخامات الطبقية السميكة:

1- طريقة التقسيم إلى شرائح علوية:

   تستخدم هذه الطريقة للخامات السميكة ذات الامتداد الكبير إذا كان الخام لينا و الصخور التي تعلو الخام غير متلاصقة، و يتم استخراج الخام في هذه الطريقة بالتقهقر حيث تبدأ عملية التعدين من أعلى جسم الخام إلى أسفل و ذلك بتقسيمه إلى شرائح أفقية يبدأ العمل في كل منها من أطراف الخام مع التقهقر إلى الداخل   و يتراوح سمك الشريحة بين 2 – 3 متر.

2- طريقة الشرائح العلوية و الانكماش:

في هذه الطريقة يقسم الخام بواسطة المستويات المساعدة إلى شرائح أكثر سمكا من سمك الشرائح في الطريقة السابقة، و يتم تكسير الخام و يترك الخام المكسور في مكان العمل و لا يسحب منه إلا بقدر محدود بحيث يترك مسافة مناسبة للعمل، و بهذا يساهم الخام في عملية التدعيم كما يسهل عملية الاستخراج بأن يكون أرضية يسهل الوقوف عليها. و عندما يصل الحش إلى طول مناسب (12 متر ) يسحب الخام الموجود في مكان العمل فتنهار الصخور إلى تعلوه و تملا التجويف، كذلك يسحب الخام من أماكن التجهيز.

3- طريقة انهيار البلوكات:

و تستخدم هذه الطريقة للخامات السميكة المتوسطة الصلابة السهلة الانكسار، و تبدأ عملية الاستخراج بتقسيم جسم الخام إلى بلوكات بواسطة مستويات في الاتجاه الرأسي ثم تبدأ عمليات الاستخراج في الاتجاه الأفقي و يعتبر كل بلوك من الخام وحدة مستقلة. و يقطع البلوك من أسفله و يبقى معلقا على أعمدة موزعة على مسافات منتظمة، و بعد ذلك نبدأ في استخراج الأعمدة نفسها بالتدريج عندئذ يسقط الخام تحت تأثير وزنه و أثناء سقوطه ينكسر إلى قطع يسهل نقلها، و أحيا لا يكتفي بقطع البلوك من أسفل بل يقطع أيضا من الجوانب بواسطة آبار صاعدة أو هابطة و قواطع.

ثالثا: طرق استخراج الخامات المعدنية غير الطبقية:

1- طرق المناطق المفتوحة:

و تستخدم في حالة الخامة شديدة الصلابة، و يتم بهذه الطريقة تشغيل الخام من منطقة الاستخراج

، و فيها يحتفظ عادة بمنطقة الاستنفاذ لمدة معينة لحماية العاملين و إتاحة الفرصة للتقدم بعلميات الاستخراج ثم تترك لينهار السقف تلقائيا، و في بعض الأحيان تبقى منطقة الاستنفاذ مفتوحة حتى نهاية استخراج الخام كله أو بعد ذلك بعشرات السنين. و يدخل تحت هذه الطريقة مجموعة كبيرة من الطرق الفرعية مثل: طريقة الاستخراج الكلى أو المستمر للخام ـ طريقة الحجرة و العمود – طريقة الاستخراج بطواويل الأدوار المساعدة ـ طريقة الاستخراج بالأدوار الحجرات ـ طريقة السقف المتدرج المدرج من السقالات

2- طريقة تخزين الخام أو طريقة الانكماش

يعرف تخزين الخام بأنه إبقاء جزء من الخام المفجر في الفضاء المشغل تدعيما للصخور الجانبية ( جدران المغارة ) في فترة استخراج الخام من البلوك و لتكوين المستويات التي يقف عليها العاملين و الوحدات الميكانيكية المستخدمة، و تستخدم هذه الطريقة لاستخراج الخامات الصلبة المحاطة بصخور اقل صلابة.

3- طريقة الاستخراج بحشو منطقة الاستنفاد

و يمكن استعمال هذه الطريقة لاستخراج الخامات بأي سمك و أي ميل، و لكن تستخدم للخامات الثمينة لارتفاع تكاليفها. و تتلخص هذه الطريقة في حشو فضاء الحجرة بنوع من الصخور تستخرج خصيصا من على السطح لتدعيم الصخور الجانبية ( جدران الحجرة ) و تكوين أرضيات يقف عليها العمال بماكيناتهم لاستخراج الخام.

4- طرق الاستخراج بتدعيم منطقة الاستنفاد

تستخدم هذه الطريقة عندما تكون الخامات و الصخور المحيطة بها غير متماسكة،          و يتحتم تدعيم السقف و الجوانب, أحيانا الأرضية بانتظام خلال عملية الاستخراج،          و يتم هذا بإقامة الدعائم الخشبية أو الحديدية أولا بأول مع تقدم الواجهات، و يمكن بذلك الاستخراج بأي سمك و أي ميل.

5- طرق الاستخراج بالانهيار:

  وفى هذه الطرق لا يتم تدعيم الصخور المغطية للخام بصفة مستديمة و لكنها تترك لتنهار مع تقدم الاستخراج أو الدور، و تنقسم هذه الطرق إلى مجموعات كثيرة منها:

( أ ) الاستخراج بالأعمدة الطويلة على طبقة واحدة مع انهيار السقف.

( ب ) الاستخراج بانهيار الشرائح.

( ج ) الاستخراج بانهيار الأدوار المساعدة.

( د ) الاستخراج بانهيار الأدوار.

( هـ ) الاستخراج بانهيار البلوكات.

رابعا: طرق أخرى خاصة:

1- طريقة استخراج الملح:

إذا كان الملح مختلطا بالماء فإننا نلجأ إلى عمل آبار يضخ خلالها،  أما في حالة عدم وجود الماء فإننا ندفع الماء خلال هذه الآبار ليذيب الملح الذي يمكن رفعه بالطلمبات بعد ذلك.

2- طريقة استخراج الكبريت ( طريقة فراش )

  تعمل آبار تصل إلى ركائز الخام، و يوضع داخل كل بئر أربع أنابيب و يضغط ماء ساخن درجة حرارته عالية ( 168 درجة مئوية ) في الفراغ الموجود بين الأنبوبتين الثانية و الثالثة فيذيب هذا الماء الكبريت الذي يترسب في قاع البئر ليتم رفعه إلى السطح بواسطة مضخة ماصة خلال الأنبوبتين الأولى و الرابعة.

3- طرق استخراج خامات النحاس:

   و يتم في هذه الطرق غسيل الخامات بالمركبات الكيميائية المختلفة و هي في مكان ترسيبها في الجبل، و تستخدم هذه الطريقة خاصة في استخراج كربونات النحاس حيث يتم عمل ممرات وشقوق إلى الخام تمرر فيها الأحماض الكبريتية، ثم يتم سحب كبريتات النحاس الناتجة عن التفاعل إلى السطح حيث يتم استخلاص النحاس.

4- الطرق الهيدروميكانيكية:

  و تستخدم هذه الطرق للخامات الهشة و اللينة، حيث يتم دفع المياه بواسطة قاذفات مياه على الخام بقوة تبلغ حوالي 40 ضغط جوى، و بعد خلخلة الخام بالمياه يتم سحب الخليط المكون من الماء و الخام المفتت إلى السـطح حيث يتم معالجته و تركيزه.

5- تغيز الخامات:

و تقوم فكرة هذه الطريقة على استخراج خام الفحم، حيث يتم تحويل الفحم إلى غاز وقطران و فينولين، و يتم هذا التحويل بواسطة الحرارة التي تحدث تفاعلات كيميائية في طبقات الفحم، و من أهم فوائد هذه الطريقة تفادى مشاكل و تكاليف الاستخراج بالطرق العادية، و لكن من عيوبها انخفاض القـيمة الحرارية للغاز المنتج.

6- الاستخراج تحت سطح البحر:

  و يتم الاستخراج تحت سطح البحر بطرق مختلفة منها استخدام الكباشات المعدة إعدادا خاصا و التي تتحرك على القاع بواسطة سفينة معينة، ثم ترفع تدريجيا حيث تفرغ على أحدى سفن النقل.