المناجم المكشوفة و المحاجر
المناجم المكشوفة و المحاجر
و تمتاز عمليات الاستخراج بواسطة المناجم المكشوفة
و المحاجر بالمميزات الآتية:
1- زيادة الأمن و
السلامة للعاملين و ملائمة الظروف الصحية بشكل أفضل من العمل في باطن الأرض.
2- زيادة الكفاءة الإنتاجية عن مثيلتها من طرق المناجم تحت
سطح الأرض مرات عديدة لإمكانية استخدام الوحدات الميكانيكية الضخمة التي يتعذر استخدامها
في المناجم نظرا للأبعاد المحدودة للمغارات وواجهات التشغيل و
المزلقانات و الآبار.
3- تقل تكاليف إنتاج الطن من الخام بهذه الطريقة أكثر من
خمس مرات عنها في المناجم تحت الأرض.
4- تقل فترة الإنشاء بهذه الطريقة أكثر من ثلاث مرات عنها في
المناجم تحت السطح.
5- تقل كمية الخام المفقود
6- تقل الطاقة الكهربية المستخدمة بالإضافة إلى توفير
تكاليف الدعائم و التهوية
على أن الطرق السطحية للاستخراج لها بعض الأخطار و المساوئ
و على سبيل المثال:
-
التعرض للظروف المناخية و الطبيعية التي تؤثر على الكفاءة الإنتاجية للعمال
و الوحدات الميكانيكية كالأمطار و الجليد و
العواصف و درجات الحرارة البالغة الارتفاع و الانخفاض مما يؤثر على سلامة و صحة
العمال.
-
عناصر المنجمعض الأحيان إلى تشغيل بعض الخامات أو الصخور التي تعرضت لعوامل
التعرية مما يجعلها سهلة الانهيار و ما يتبع ذلك من ضرورة اتخاذ الاحتياطيات
اللازمة لضمان تقدم العمل و سلامة العاملين.
عناصر المنجم
المكشوف أو المحجر ومكوناته
أولا ـ تعاريف
المنجم المكشوف
أو المحجر surface mine or quarry:
يعرف
بأنه المنشأة التي يستخرج منها الخام بالوسائل و الطرق السطحية و يطلق أيضا على
جملة الواجهات و العمليات و المنشآت المنجمية
الموجودة على سطح الأرض بعرض استخراج الخام. و تعرف المحاجر بأنها المناجم
المكشوفة التي تستخرج منها خامات مواد البناء و الإنشاءات و أحجار الزينة، و هي
غالبا ما تكون على السفوح.
و الخامات
المستخرجة بطريقة المناجم المكشوفة و المحاجر تستخرج عادة بتقسيمها إلى طبقات
أفقية بحيث تسبق العمليات المنجمية في كل طبقة ما تحتها من طبقات في الاتجاه العام
لتقدم جهة العمل في المنجم المكشوف أو المحجر، لهذا يأخذ المنجم المكشوف أو المحجر
شكلا مدرجا.
المصطبة و نصف المصطبة bench and semi bench:
تعرف
المصطبة بأنها الطبقة الأفقية من الخام المستخرج أو الصخور المزاحة التي يتم
تشغيلها بواسطة وسائل ميكانيكية مستقلة للتنقيب و التفجير و التحميل و النقل، أما أنصاف المصاطب فإنها تشترك مع بعضها البعض
في وسائل النقل المستخدمة على مستوى نقل واحد ( شكل 30 )
مكونات و عناصر المصطبة:
1- مستويات التشغيل: و تنقسم إلى مستوى علوي و هو
السطح و مستوى سفلى و هو الأرضية، و يمكن أيضا تقسيمها إلى مستويات
عاملة و غير عاملة ( شكل 90 ).
2- منحدر المصطبة slope: هو المستوى المائل المحدد للمصطبة من ناحية التشغيل.
3- زاوية ميل المنحدر أو زاوية ميل المصطبة.
4- حروف المصطبة: للمصطبة حرفان هما خطى تقاطع
منحدر المصطبة مع المستويين الأفقين العلوي و السفلى و يطلق على الحرف العلوي حافة
المصطبة.
5- واجهة التشغيل: هي منحدر المصطبة أو الجزء منه
الذي تجرى فيه عمليات استخراج الخام أو إزاحة الصخور.
6- الخطوة step : و يتم تشغيل المصطبة على
هيئة خطوات بأن تقسم المصطبة عرضيا ، و طول الخطوة يساوى عادة مقدار تحرك الكراكة
أو الجاروف الميكانيكي في الاتجاه العمودي على طوال أو امتداد المصطبة :
7- البلوك block: هو جزء المصطبة الذي يشغل بمجموعة مستقلة من
ماكينات التثقيب و التفجير و التحميل.
8- جبهة العمل في المصطبة working front: هي
البلوكات المجهزة الاستخراج.
9- جبهة الاحتياط reserve front: هي
البلوكات الغير مجهزة.
10 – جبهة عمل المنجم المكشوف أو المحجر: هي
الامتداد الكلى لجـهات جميع درجاته.
11- منطقة الاستنفادworked space: ساحة أو ظهر
المنجم المكشوف أو المحجر المتكونة نتيجة استخراج الخام أو جزء منه.
12 – قاع المنجم المكشوف أو المحجر: هي المستوى
الأسفل للمنجم المكشوف أو المحجر.
13 - حدود المنجم المكشوف أو المحجر: هو خط تقاطع
جوانبه مع سطح الأرض.
14 – الترنش ( الخندق )trench: هو تجويف منشأ على سطح الأرض
ذو مقطع عرضي على شكل شبه منحرف، و ينقسم إلى:
-
الترنشات الأساسية: و تعتبر ممرا من سطح الأرض إلى المصطبة العاملة في
المنجم المكشوف أو المحجر أو من منطقة عاملة إلى أخرى لتجهيزها للتشغيل.
-
الترنشات المقطعية: و هي التي تنشأ بغرض تجهيز الجبهة الأولى للعمل و تكون
عادة أفقية و استمرار للتر نش الأساسي.
-
الترنشات الخاصة: و هي التي تنشأ
لأغراض خاصة مثل رفع المياه من القاع أو لصعود العاملين إلى السطح و نزولهم و غير ذلك.
15 – حقل المنجم المكشوف أو المحجر: هو المساحة التي
يستخرج منها الخام أو الجزء منه بعد عمل الترتشات الأساسية و المقطعية.
16- معامل الإزاحة excavation: هو نسبة
كمية الصخور المزاحة إلى كمية الخام المستخرج سواء بالحجم أو بالوزن أو بها جميعا.
ثانيا ـ المراحل و العمليات الأساسية للاستخراج السطحي
للخامات
-
اختيار الموقع أي تحديد الاتجاه العام لتشغيل الخام.
-
إعداد السطح بإزالة العوائق الطبيعية كالأشجار و النهيرات و البرك، و
المنشآت الصناعية كالمباني و الطرق و غيرها.
-
التجفيف المبدئي ( الصرف ) للمياه الجوفية من الخام و الصخور المحيطة به و اتخاذ التدابير لمنع تسرب أية مياه إلى التجاويف
المنجمية من السطح.
-
تجهيز الخام و إعداده بعمل الممر اللازم للوحدات الميكانيكية من السطح إلى
مستويات التشغيل، و عمل جبهة التشغيل المبدئية بواسطة الترنشات الرئيسية المقطعة.
-
عمليات الإزاحة للصخور التي تغطى الخام وتكويمها في ألاماكن المخصصة
للأكوام.
-
عمليات الاستخراج ( الحش ) من مواقع ترسبه.
ومراحل التجهيز و الإزاحة و الاستخراج تتم بالتتابع التالي:
-
فصل الخام و الصخور المزاحة من كتلتها في الجبل ( التثقيب و التفجير ).
-
تحميل المواد الناتجة من عمليات التفجير ( الصخر المفتت ).
-
نقلها بوسائل النقل المختلفة.
ثالثا ـ عمليات التثقيب و التفجير
طرق التثقيب:
-
طريقة الثقوب المشحونة بشحنات من المواد المتفجرة حيث توزع الثقوب على طول
المصطبة فيصف مواز لحافة المصطبة و تكون الثقوب عمودية أو مائلة.
-
طريقة مغارات التفجير الصغيرة و غرف التفجير: و ذلك بوضع الشحنة في مغارات
منجمية صغيرة خاصة داخل كتلة الصخر، أو في غرف خاصة ثم تفجيرها، و تستعمل هذه
الطريقة في حالة ارتفاع المصطبة عن 6 أمتار و
لخلخلة الصخور و تكوين الترنشات و تستخدم فيها كميات كبيرة من المتفجرات لحشو
المغارة أو الغرفة الخاصة.
ماكينات التثقيب:
-
الماكينات الدقاقة
-
الماكينات الدوارة
-
الماكينات الدقاقة الدوارة
رابعا: أعمال الجرف و التحميل
و تستخدم
لذلك الكراكات و هي الآلات ذاتية الحركة تقوم بتجويف التربة و الصخور المتفككة ثم رفعها
كباشة الكراكة إلى نقطة التفريغ، و تنقسم الكراكات إلى:
1- الكراكات ذات الكبشة الواحدة
single-bucket: و تختلف
أنواعها حسب أدوات الجرف بها أو حسب التوصيلة بين الكبشة الدراج الحامل لها، ومن
أمثلتها (
شكل33):
·
الكراكات ذات التوصيلة الثابتة كالكراكات العادية mechanical
shovel ( أ )، الكراكات الميكانيكية
العكسية reverse shovel( ب )،
الكراكة الميكانيكية المستوية الحركةplane shovel ( ج ).
·
الكراكات ذات توصيلة مرنة flexile: الكراكة
الدراج لاينdragline (د )، الكراكة
العمودية الكبش ( هـ )
الكراكات متعددة الكباشات: و تنقسم إلى:
·
الكراكات الجنزيرية: و يوضح
الشكل36 طريقة التشغيل في حالتي التشغيل العلوي و السفلى لمجموعة من هذه الكراكات،
و في كل من الحالتين فان خطوة تقدم الكراكة تتم دوريا مع تقدم تشغيل المصطبة.
·
الكراكات الدوارة أو اللفافة: و هي في أسس عملها لا تختلف عن الجنزيرية شكل 100،
و الأداة العاملة ( القاطعة ) لهذا النوع، هي عجلة دائرية قطرها من 3 – 12 متر
مركب عليها من 6 – 10 كباشات سعة الواحدة من 100 – 1700 لترا و عملية الجرف تتم
بهذه الكباشات مع دوران العجلة بسرعة من 1 – 5ر1 متر في الثانية، و تفرغ الصخور على
سير جانبي مركب في الكراكة و تنقل المواد المشغلة خلال جسم الكراكة إلى الناحية الأخرى
على السير الخاص بالتفريغ أما إلى أكوام أو إلى العربات.
خامسا: استخدام البولدوزرات و الكحاتات العادية و
الناقلة في الأعمال المنجمية المكشوفة
( أ ) البولدوزرات
و الكحاتات:البولدوزر عبارة عن جرار متحرك على جنزير ومجهز بسكينة (
سلاح ) قاطعة للتربة أو الصخور المخلخلة، و يعد ماكينة عامة من الممكن استخدامها
في المناجم المكشوفة و المحاجر لعمليات التشغيل الأساسية كإزاحة الصخور و نقلها، و كذا للعمليات الثانوية
المساعدة كتنظيف المستويات السفلية للمصاطب و تسوية أكوام الصخور المزاحة و مفارغ
الخامات المستخرجة و تسوية طرق و خطوط المداخل و ما شابه ذلك. و تتلخص طريقة عمل البولدوزرات في أنه في أثناء
حركة الجرار تقوم السكينة المركبة فيه بكشط طبقة من الصخر المخلخل أو التربة و
كسحها أمامها إلى مسافة محدودة (50 – 100 متر ).
( ب ) الكحاتات العادية وهى تعمل
بنفس طريقة عمل البولدوزرات.
( ج ) الكحاتات الناقلة ذات العجل: و هي وحدات
متحركة مقطورة بواسطة الجرارات ذات كفاءة عالية في الحركة و المناورة و تخصص
لعمليات الإزاحة البسيطة و كذا للصخور المتفككة و المخلخلة حيث تقوم بكحت و تعبئة
كمية من الصخور أو التربة وحملها إلى الأكوام حيث تفرغ حمولتها.
( د ) المخلخلات: و تستخدم كذلك المخلخلات في حالات الضرورة
لخلخلة الصخور قبل إزاحتها و نقلها بواسطة البولدوزرات، و المخلخلات أشبه ما تكون
في طريقة عملها بالمحاريث و هي ذات سلاح مستطيل أو مربع مدبب في نهايته للنفاذ
داخل الصخور لخلخلتها ثم تتم عملية الإزاحة بالبولدوزرات.
·
الكراكات الكروية القاطعة المتعددة الكباشات: و هذا النوع من الكراكات لا يختلف كثيرا عن الكراكات الدوارة في
طرق استخدامه، و أن كانت الكباشات في هذا
النوع مركبة على هيكل كروي.
سادسا ـ النقل في المناجم المكشوفة و المحاجر
و الغرض من النقل في المناجم المكشوفة و
المحاجر تحريك الأحجام المشغلة من الخام أو الصخور المزاحة من الواجهات إلى نقط
التفريع و هي: الأكوام و المفارغ و قواديس التحميل و أماكن تجهيز الخام معالجته و
ما شابه ذلك.
و تنقسم طرق
النقل المختلفة إلى ثلاث طرق:
1- النقل بالسكك الحديدية ( النقل بالقضبان railway ):
و يحتل المكان الأول في كثير من بلاد العالم للنقل في
المحاجر لمسافات طويلة نسبيا، و تستخدم في أعمال النقل السكك الحديدية ذات الأتساع
الكبير أي العادية باتساع (1524 مم بين محوري القضيبين ) في المحاجر ذات المعدلات
العالية و المتوسطة الإنتاج، و السكك الحديدية الضيقة باتساع ( 750 مم بين محوري القضيبين )، و الديكوفيل ( 600 مم) في حالة
المعدلات المنخفضة.
و تكون السكة
ثابتة في حالة المداخل الدائمة لمستويات التشغيل على سطح المنجم المكشوف أو المحجر
و كذا الترنشات الأساسية، و متنقلة أو
مؤقتة عند واجهات التشغيل ( سكك الواجهات ).
و تتكون
القطارات من القاطرات و العربات المكشوفة التي تفرغ ذاتيا، و تنقسم أنواع القاطرات
إلى:
·
القاطرات البخارية: و هي ذات كفاءة منخفضة، و لكنها تستخدم في حالة توفير
الوقود المحلى.
·
القاطرات الكهربائية: تمتاز برخص تكاليف التشغيل، و لكن يعيبها وجود الشبكة
الكهربائية الخاصة بنقل التيار اللازم عند الواجهات و على أكوام فالإضافة إلى
أعمال نقل الشبكة الكهربائية مع تقدم العمليات المنجمية، كما أنها قد تعرقل عمليات
التفجير و التحميل.
·
القاطرات ذات الاحتراق الداخلي: و تمتاز بقلة استهلاك الوقود ( بنزين /
سولار / كيروسين )، و قلة تكاليف الصيانة و التشحيم و سهولة العمل.
·
القاطرات الكهروـ ديزل: حيث يركب
في القاطرة مولد ديزل لتوليد الكهرباء اللازمة لتحريك القاطرة و تمتاز بالكفاءة العالية.
و العربات المكشوفة المستخدمة عادة في المناجم المكشوفة
و المحاجرdump cars ذات تفريغ ذاتي
(شكل39) وهى غالبا ذات حمولة تتراوح بين 40 – 60 طن ( 21 – 32 متر مكعب )، كما
توجد حمولات عالية تستخدم في ظروف خاصة و يكون التفريغ فيها أما بفتح قاع العربة
أو جوانبها.
- العربات المنجمية المكشوفة، و إحدى طرق التفريغ ، م =
زاوية ميل التفريغ
و لكن يعيب استخدام القطارات في النقل زيادة تكاليف الإنشاء،
و الاحتياج إلى أقطار انحناء كبيرة، و قلة الانحدارات المناسبة للسكك الحديد ( ميول
السـكة في قطاعها الطولي ).
2- النقل بالسيارات و الجرارات ( النقل بدون قضبانautomobile & tractor )
و يناسب هذا
النوع من النقل المناجم المكشوفة و المحاجر متوسطة أو صغيرة الإنتاج السنوي ( أقل
من المليون طن سنويا ) و التي تستغل في زمن قصير نسبيا بسبب قلة الاحتياطي، أو قصر مسافات النقل.
و تستخدم
لنقل الصخور المزاحة و الخام المستخرج السيارات ذات الحمولات الكبيرة بالمقطورات أو بدونها، و كذلك الجرارات مع
المقطورات و النصف مقطورة ( شكل 40)
و يمتاز هذا النوع من النقل:
·
القدرة الكبيرة على الحركة و المناورة.
·
إمكانية النقل في حالة الانحدارات الحاكمة الكبيرة.
·
إمكانية الدوران على أقطار أقل كثيرا عن السكك الحديدية
و يجب الاهتمام
بصيانة هذه السيارات و المحافظة على جودة الطرق المستخدمة و خاصة الثابتة ( الترنشات الأساسية ) و صيانتها
باستمرار لعدم استهلاكها قبل الزمن المقرر.
3- النقل بالسيور الناقلة conveyor
و تستخدم في أغلب الأحوال لنقل الخامات و الصخور
المتفككة أما في حالة الصخور و الخامات المتوسطة و العالية الصلابة، فلا يمكن
استخدامها إلا بعد التكسير المبدئي للخام،
و تعد خاصية الاستمرار في العمل من أهم أسباب كفاءة هذا النوع من النقل، كما تمتاز
السيور بإمكانية النقل على ميول كبيرة ( 18 – 20 درجة ) و لكن من عيوبها:
-
صعوبة العمل تحت المطر أو في البرد الشديد.
-
سرعة استهلاك السيور.
-
ضرورة الاستعانة بقواديس خاصة في حالة اسـتخدام الكركات ذات الكبشة الواحدة.
-
عدم امكان عمل السيور على المنحنيات بل ذي خطوط مستقيمة ( و يمكن التغلب
على ذلك باستخدام سيرين متعامدين ).
سابعا عمليات التكويم dumping
في أغلب
عمليات الاستخراج السطحي للخامات يكون من الضروري إزاحة الصخور المغطية للخام over – burden أو المحيطة
به ثم نقلها إلى أماكن معدة لذلك يطلق عليها أكوام الصخور المزاحة، و قد تكون في
منطقة الاستنفاد و يطلق عليها الأكوام الداخلية أو في أرض إضافية خارج حدود حقل المحجر.
و تتم عملية التكويم على النحو التالي:
-
تحميل الصخور و نقلها إلى أماكن التكويم.
-
التفريغ في الأكوام و تسوية سطح الأكوام.
-
نقل القضبان السكك الحديد قريبا من الحافة الجديدة للكوم ( يطلق على مسافة
نقل القضبان خطوة تقدم الكوم ).
-
أو الإزاحة بواسطة الكراكات المتعددة الكباشات مع الاستعانة بكباري الأكوام ( التي تتكون من هياكل حديدية أشبة بالكباري العادية
تقوم بحمل السير الناقل و تتحرك
على جنازير أو عجلات على القضبان ) لتشوين الصخور المزاحة في منطقة الاستنفاد.
و العمل في
المنجم المكشوف و المحاجر له مخاطره الشديدة التي تهدد حياة وصحة العاملين بها،
وعلى سبيل المثال:
-
الانهيارات التي تحدث في واجهات العمل نتيجة الشروخ و الاجهادات و أعمال
الاستخراج و تتسبب في سقوط كتل من الأحجار على العاملين قد يصعب تحريكها بسهولة لإجراء
أعمال الإنقاذ.
-
الحوادث الناتجة من سقوط العمال من الارتفاعات المختلفة لمستويات العمل
خاصة من على مصاطب العمل و واجهات التشغيل.
-
الحوادث الناتجة من أعمال تخزين و نقل و استعمال المفرقعات وما ينتج عنها
من انفجارات تودي بحياة العديد من العمال.
-
الحوادث الناتجة من أعمال النقل و الرفع و التداول و الآلات و الأجهزة
المستخدمة في ذلك من قطارات وعربات وسيارات وقلابات، وخاصة اصطدام العمال بها أو انحشارهم
فيها.
-
الحوادث الناتجة من أعمال التركيز على السطح باستخدام الكسارات و الطواحين
و غيرها من تساقط للأحجار على العمال أو سقوط العمل فيها.
-
الغبار المتصاعد نتيجة أعمال التخريم لعمل ثقوب التفجير أو أعمال التجهيز و الاستخراج أو أعمال النقل و الرفع و
التداول مما يهدد صحة العمال بأمراض الغبار الرئوي.
-
التعرض للظروف الجوية غير المواتية مثل الحرارة و البرودة العالية و الأمطار
و السيول و غيرها من العوامل الطبيعية
ليست هناك تعليقات