اتوماسيون در معادن (4)

عوامل تهدید کننده سلامتی معدن کاران

پژوهشهای صورت گرفته نشان میدهد گازهای موجود در معدن میتواند صدمات جبران ناپذیری را به کارگران وارد کنند. ریه، پوست و چشمها ازآسیب پذیرترین اعضای بدن هستند که از گازهای سمیموجود در معدن آسیب می بینند. انواع سرطانها و بیماریها ی پوستی ازجمله مواردی هستند که در این پژوهشها مورد بررسی قرار گرفته اند.معادن سرشار از گازهای سرطان زایی هستند که محیط را آلوده میکنند ومتاسفانه فقدان آگاهی در این زمینه باعث میشود کارگران سالهای متمادی درمعرض بیماریهای گوناگون باشند و هیچگونه تدبیری برای مصونیت آنها اندیشه نشود.
از سوی دیگر محققان بارها و بارها اعلام کردهاند که دود حاصل از دیزلها از عوامل سرطان زا هستند که پس از تلفیق با مواد شیمیایی، گازهای بیماری زا را تشکیل میدهند. حداقل آسیب حاصل از مجاورت با این گازها، ایجاد بیماریهای پوستی، خارش چشم، سردرد، حالت تهوع و تنگی نفس است.
تحقیقات انجام شده در این رابطه نشان میدهد که خطر حاصل از به کارگیری دیزلها درزیر زمین ۱۰۰ برابر بیشتر از بهکارگیری آن در روی زمین، کارگران را تهدید میکند. این در حالی است که با گذشت زمان بر محبوبیت دیزلها افزوده شده و بر میزان بهکارگیری آنها در معادن اضافه میشود.
استخراج و انتقال ذغال سنگ در معادن گرد وغبار بسیاری را به وجود میآورد و ذرات ذغال سنگ به واسطه این گرد و خاک در هوا منتشرمیشوند.استنشاق این گاز کارگران معادن ذغالسنگ را دچار بیماریهای ریوی میکند، این در حالی است که در معادن فلزی و سنگهای قیمتی، میزان سیلیس موجود در هوا کارگران را بیمار میکند.
محققان با بررسی میزان سیلیس موجود در هوا اعلام کردند که با افزایش کار در معادن روز به روز بر میزان بیماریهای ریوی افزوده میشود و کارفرماها موظف هستند که با به کارگیری تکنولوژیهای جدید از کارگران محافظت کنند.
از دیگر بیماریهایی که بر اثر کار مداوم در معادن ایجاد میشود میتوان به بیماریهای استخوان اشاره کرد. بیشترین ناهنجاریهای استخوانی که منجر به زانو درد و پا درد میشوند ریشه در کار مداوم معدن دارند.
تحقیقات انجام شده در این رابطه نشان میدهد که کارگر ان معادن بیش از کارگران سایر صنایع به بیماریهای کمر به ویژه دیسک کمر مبتلا میشوند. سالانه دهها میلیون دلار در آمریکا صرف درمان بیماریهای مربوط به کمر میشود و بیتردید کمک به حذف عوامل بیماریزا میتواند نقش بسزایی در کاهش هزینهها و تضمین سلامتی نیروهای کار داشته باشد.

پژوهشهای صورت گرفته در این رابطه بر اهمیت اطلاع رسانی تاکید میکرد. قوانین جدیدی که در آمریکا وضع شده از کسانی که به تازگی وارد کار معدن میشوند دعوت میکند تا آموزشهای لازم را در رابطه با کار و تامین سلامت خود پشت سربگذارند این گونه است که نیروهای تازه کار هشت ساعت از روز را در کلاسهایی میگذرانند که با هدف آموزش نکات مربوط به حفظ سلامتی برگزار شود.
محققان از روشهای مختلفی برای ارتقای سطح آموزش استفاده میکنند تا بر میزان یادگیری افراد افزوده شود.تنها نگاهی به آمار مرگ و میر در معادن کافی است تا دریابیم چهارمین دلیل مرگ و میر هنگام کار کارگران مربوط به برق گرفتگی است.۹۰ درصد از کارگرانی که دچار برق گرفتگی میشوند، جان خود را از دست میدهند و ۱۰درصد برجای مانده نیز دچار سوختگی شدید میشوند.محققان اعلام کردند که تماس تجهیزات متحرک با سیمهای برق در درون معادن یکی از دلایلی است که به برق گرفتگی منجر میشود.
گزارشهای جدید حاکی از این است که در حال حاضر بالغ بر ۶۵۰ معدن ذغال سنگ زیر زمینی و ۲۴۰ معدن فلزی- غیرفلزی در آمریکا فعال هستند، این در حالی است که ۲۳۶ تیم نجات در آمریکا به فعالیت میپردازند. اعضایی که در این تیمها به فعالیت میپردازند، باید از جدیدترین علوم مربوط به نجات مصدومین مطلع باشند و از فیزیک خوبی برخوردار باشند. تمامی این عوامل کافی است تا مشکل دیگری را به مشکلات کارگران معدن بیافزایید و این امر چیزی نیست جز استرس مربوط به کار.
تجربه کار در معادن ثابت کرده است که میزان امنیت کارگران در این محیط بسیار اندک است و آمارهای جدید نشان میدهد یک چهارم از کارگران اعتقاد دارند که کارشان بزرگترین عامل ایجاد استرس در زندگیشان است.
رفتارهای عصبی نخستین عکسالعملی است که کارگران در برابر کار سخت روزانه در محیطی نا امن از خود نشان میدهند.
ورود ماشینها به دنیای معدن باعث شد که تا حد زیادی ازکار دستی کاسته و بر میزان تولیدات افزوده شود با این وجود همین تجهیزات آسیبهای بسیاری را به کارگران وارد میکنند و گهگاه موجبات مرگ آنها را فراهم میکند. معدنکاران در خلال کارشان ارتباط تنگاتنگی با این ماشینها دارند و بیتردید ارتقای ماشینهای موجود میتواند نقش بسزایی در بهبود شرایط موجود برجای بگذارد.
در سالهای اخیر پیشرفتهای بسیاری در تکنولوژیهای معدن صورت گرفته است که از آن جمله میتوان به ارتقای سیستمهای کنترل از راه دور و تجهیزات خودکار اشاره کرد. در سالهای اخیر تلاشهای بسیاری برای جلوگیری از انفجار در معادن ذغال سنگ صورت گرفته است با این وجود سالانه انفجارهای معادن جان بسیاری از کارگران را میگیرد.
کارگران در خلال این انفجارها یا جان خود را از دست میدهند و یا اینکه در قسمتی از معدن به دام میافتند و از آنجاییکه راه گریز ندارند، گازهای سمیرا استنشاق کرده و جانشان را از دست میدهند. همانگونه که اشاره شد با حذف گازهای آتشگیر و کاهش متان میتوان از میزان انفجار کاست و در این بین استفاده از دستگاههای تهویه میتواند ضریب امنیت کارگران را افزایش دهد.
در طول سالیان متمادی انفجارها نقش مهمیدرعملکرد معادن داشتهاند چرا که به کارگیری مواد منفجره کار را تسهیل میکردند.
در طول سالهای ۱۹۷۸و ۲۰۰۰، ۱۰۶ معدنکار جان خود را از دست دادند و یک هزار و ۵۰ نفر نیز به شدت آسیب دیدند. عملکرد دولت، معدنکاران ومراکز پژوهشی باعث شد که این آمار کاهش چشمگیری داشته باشند به طوریکه در سال ۲۰۰۱ تنها ۷ تن از کارگران براثر انفجار درمعادن آسیب دیدند در حالی که آمار مذکور در سال ۱۹۷۸ بالغ بر ۱۴۰ نفر بود.
گزارشهای موجود نشان میدهد که به هنگام استفاده از مواد منفجره برخی از کارگران بیش از اندازه به نقطه انفجار نزدیک هستند و یا اینکه صخرههای خرد شده به طرفشان پرتاب میشود.
از سوی دیگر نگاهی به آمار مرگومیر و تلفات معدن مبین این حقیقت است که کار در معادن زیر زمینی با خطر سقوط صخره همراه است. میزان مرگ ومیر کارگرانی که زیر زمین کارمیکنند پنج برابر افرادی است که در صنایع دیگر به فعالیت میپردازند. بین سالهای ۱۹۹۶ و ۱۹۹۸ نیمیاز نیروهای کار معادن زیرزمینی بر اثر سقوط صخره و سقف معدن جان خود را از دست دادند. این در حالی است که سالانه ۵۰۰ تا ۶۰۰ نفر نیز بر اثر سقوط سنگ مجروح میشوند. در این میان استفاده از سیستمهایی که سقوط سنگها را هشدار میدهند، میتواند به نسبت زیادی از این خسارات بکاهد.نکته دیگری که در خلال تحقیقات پیرامون کار در معدن به دست آمد این حقیقت بود که کارگران معدن عمدتا افرادی هستند که در سنین میانسالی به سرمیبرند.
آمار به دست آمده توسط سازمان ملی معدن آمریکا حاکی از این است که نیمیاز نیروهای کار معادن
زیر زمینی در شرف بازنشستگی هستند و مدت زمان ۵ تا ۷ سال به طول میانجامد تا نیروهای جدید بتوانند جایگزین این کارگران شود.
آمارگیری که در سال ۲۰۰۴ توسط اداره کار آمریکا صورت گرفت نشان داد که متوسط سن معدنکاران ۴۵ سال و نه ماه است این در شرایطی است که متوسط سن کارگران صنایع دیگر ۴۰ سال و ۵ ماه است. این حقیقت دو نگرانی را به وجود میآورد. یکی اینکه چگونه میتوان اطلاعات و تجربیات کارگران میانسال را به نیروهای جوان منتقل کرد و دوم اینکه با توجه به بالا رفتن سن نیروهای کار و تحلیل رفتن قوای آنها ، چگونه میتوان سلامتی شان را در سالهای آینده تامین کرد.
ظرافتهای موجود درکار معدن و صنایع معدنی به گونه ایست که به یک باره نمیتوان چارهای برای تمامی مشکلات یافت اما انجام تحقیقات وپژوهشهای متنوع میتواند راهگشای دست یابی به فردایی باشد که درآن بهرهوری بهینه میشود و فضایی امن برای کار و فعالیت کارگران تامین میشود.

استفاده از نانوتكنولوژي در فراوري مواد معدني

در طول تاريخ بشر از زمان يونان باستان، مردم و به خصوص دانشمندان آن دوره بر اين باور بودند كه مواد را مي توان آنقدر به اجزاي كوچك تقسيم كرد تا به ذراتي رسيد كه خردناشدني هستند و اين ذرات بنيان مواد را تشكيل مي دهند، شايد بتوان دموكريتوس فيلسوف يوناني را پدر فناوري و علوم نانو دانست چرا که در حدود ۴۰۰ سال قبل از ميلاد مسيح او اولين كسي بود كه واژه اتم را كه به معني تقسيم نشدني در زبان يوناني است براي توصيف ذرات سازنده مواد به كار برد.
با تحقيقات و آزمايش هاي بسيار، دانشمندان تاکنون ۱۰۸ نوع اتم و تعداد زيادي ايزوتوپ كشف كرده اند. آنها همچنين پي برده اند كه اتم ها از ذرات كوچكتري مانند كوارك ها و لپتون ها تشكيل شده اند. با اين حال اين كشف ها در تاريخ پيدايش اين فناوري پيچيده زياد مهم نيست.
نقطه شروع و توسعه اوليه فناوري نانو به طور دقيق مشخص نيست. شايد بتوان گفت كه اولين نانوتكنولوژيست ها شيشه گران قرون وسطايي بوده اند كه از قالب هاي قديمي براي شكل دادن شيشه هايشان استفاده مي كرده اند. البته اين شيشه گران نمي دانستند كه چرا با اضافه كردن طلا به شيشه رنگ آن تغيير مي كند. در آن زمان براي ساخت شيشه هاي كليساهاي قرون وسطايي از ذرات نانومتري طلا استفاده مي شده است و با اين كار شيشه هاي رنگي بسيار جذابي به دست مي آمده است. اين قبيل شيشه ها هم اكنون در بين شيشه هاي بسيار قديمي يافت مي شوند. رنگ به وجودآمده در اين شيشه ها برپايه اين حقيقت استوار است كه مواد با ابعاد نانو داراي همان خواص مواد با ابعاد ميكرو نمي باشند.
در واقع يافتن مثال هايي براي استفاده از نانو ذرات فلزي چندان سخت نيست. رنگدانه هاي تزييني جام مشهور ليکرگوس در روم باستان (قرن چهارم بعد از ميلاد) نمونه اي از آنهاست.
اين جام هنوز در موزه بريتانيا قرار دارد و بسته به جهت نور تابيده به آن رنگ هاي متفاوتي دارد. نور انعکاس يافته از آن سبز است ولي اگر نوري از درون آن بتابد، به رنگ قرمز ديده مي شود. آناليز اين شيشه حکايت از وجود مقادير بسيار اندکي از بلورهاي فلزي ريز۷۰۰ (nm) دارد، که حاوي نقره و طلا با نسبت مولي تقريبا ۱۴ به يك است حضور اين نانوبلورها باعث رنگ ويژه جام ليکرگوس گشته است.
در سال۱۹۵۹ ريچارد فاينمن مقاله اي را درباره قابليت هاي فناوري نانو در آينده منتشر ساخت. باوجود موقعيت هايي كه توسط بسياري تا آن زمان كسب شده بود، ريچارد. پي. فاينمن را به عنوان پايه گذار اين علم مي شناسند. فاينمن كه بعدها جايزه نوبل را در فيزيك دريافت كرد در آن سال در يک مهماني شام كه توسط انجمن فيزيک آمريكا برگزار شده بود، سخنراني كرد و ايده فناوري نانو را براي عموم مردم آشكار ساخت. عنوان سخنراني وي «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» بود. سخنراني او شامل اين مطلب بود كه مي توان تمام دايره المعارف بريتانيكا را بر روي يك سنجاق نگارش كرد. يعني ابعاد آن به اندازه۲۵۰۰۰/۱ابعاد واقعيش كوچك مي شود. او همچنين از دوتايي كردن اتم ها براي كاهش ابعاد كامپيوترها سخن گفت (در آن زمان ابعاد كامپيوترها بسيار بزرگتر از ابعاد كنوني بودند اما او احتمال مي داد كه ابعاد آنها را بتوان حتي از ابعاد كامپيوترهاي كنوني نيز كوچكتر كرد. او همچنين در آن سخنراني توسعه بيشتر فناوري نانو را پيش بيني كرد.

كاربرد فناوري نانو

فناوري نانو به سه زير شاخه بالا به پايين، پايين به بالا (روش هاي ساخت) و نانو محاسبات (روش هاي مدل سازي و شبيه سازي) تقسيم بندي مي شوند كه هر كدام از اين روش ها نيز به شاخه هاي گوناگون تقسيم مي شوند.
كاهش اندازه ميكرو ساختاري مواد موجود مي تواند تاثيرات بزرگي را به وجود آورد. مثلاً همان طور كه اندازه دانه يا كريستال در يك فلز به سمت نانو مقياس حركت مي كند، نسبت اتم هاي موجود بر روي مرزهاي دانه هاي اين جسم جامد افزايش پيدا مي كند و آنها رفتاري كاملاً متفاوت از اتم هايي كه روي مرز نيستند بروز مي دهند. رفتار آنها شروع به تحت تاثير قرار دادن رفتار ماده مي كنند و در نتيجه در فلزات، افزايش استحكام، سختي، مقاومت الكتريكي، ظرفيت حرارتي ويژه، بهبود انبساط حرارتي و خواص مغناطيسي و كاهش رسانايي حرارتي ديده مي شود.
در اختلاط شديد از انواع همزن هاي دور بالا، همگن سازها، آسياب هاي كلوييدي و غيره مي توان براي تهيه قطرات ريز يك مايع در مايع ديگر (نانو كپسول ها) سود جست. البته عوامل فعال سطحي (خودآرايي) نقش كليدي در ايجاد و پايداري اين نانو امولسيون ها دارد.
در روش استفاده از آسياب گلوله اي با آسيا و يا پودر كردن مي توان براي ايجاد نانو ذرات استفاده كرد. خواص نانو ذرات حاصل تحت تاثير نوع ماده آسياكننده، زمان آسيا و محيط اتمسفري آن قرار مي گيرد. از اين روش مي توان براي توليد نان ذراتي از مواد استفاده كرد كه با روش هاي ديگر به آساني توليد نمي شوند. البته آلودگي حاصل از مواد محيط آسياب كننده هم مي تواند مشكل ساز باشد.
نانو ذرات در حال حاضر از طيف وسيعي از مواد ساخته مي شوند. معمول ترين آنها نانو ذرات سراميكي بوده كه به بخش سراميك هاي اكسيد فلزي (نظير اكسيدهاي تيتانيوم، روي، آلومينيوم و آهن و نانو ذرات سيليكاتي (عموماً به شكل ذرات نانو مقياسي رس) تقسيم مي شود. طبق تعريف حداقل بايد يكي از ابعاد آنها كمتر از ۱۰۰ نانومتر باشد. نانو ذرات سراميكي فلزي يا اكسيد فلزي معمولاً اندازه يكساني از دو يا سه نانو متر تا ۱۰۰ نانو متر – در هر سه بعد دارند شايد شما انتظار داريد كه چنين ذرات كوچكي در هوا معلق بمانند اما در واقع آنها به وسيله نيروهاي الكترواستاتيك به يكديگر چسبيده و به شكل پودر بسيار ريزي رسوب مي كنند. كاربردهاي بازارپسند اين نانو مواد بسيار زياد است.
خردايش يك فرآيند منحصر به فردي است كه در محدوده وسيعي از كابردهاي صنعتي جهت توليد ذرات ريز كاربرد دارد اما بسيار مشكل است كه توسط خردايش، ذرات را به سايز بسيار ريز تبديل كنيم و علاوه بر اين، خردايش بسيار ريز به علت ظرفيت پايين آسيا و مصرف انرژي بالا، بسيار گران است.
بنابراين افزايش در كارآيي خردايش، تاثير مفيد اساسي بر روي مصرف انرژي خردايش و هزينه خواهد داشت. براي رسيدن به اين هدف، انتخاب آسياي مناسب و عمليات در شرايط بهينه آسيا كردن لازم و ضروري به نظر مي‏رسد. در اين جهت از آسيای سانتريفيوژ استفاده می شود كه، يك آسياي با قدرت بالا بوده و مي‏تواند جهت خردايش بسيار ريز مواد مورد استفاده قرار گيرد.
اين آسيا با به كارگيري نيروهاي سانتريفيوژ توليد شده توسط دوران محور لوله آسيا در يك چرخه فعاليت مي‏كند.
همچنين در فناوري نانو ميتوان توسط فرآيند شيمی مکانيکی ترکيبات اكسي فلورايد لانتانيوم (Loaf) را در حد سايز بسيار ريز نانو به دست آورد. اكسي فلورايد لانتانيوم مي تواند يك فعال كننده، ماده ميزبان فسفر، كاتاليزور براي جفت شدن اكسايشي متان و يا اكسايش هيدروژن زدايي متان باشد. اين ماده توسط دو روش مهم تركيب مي شود. اولين شيوه، فرآيند تركيبي حالت جامد تحت فشار و حرارت بالا بوده و فعل و انفعالات مستقيمي را در بين مواد موجب مي شود و ديگري فرآيند electro_winning است كه جهت آماده سازي به يك محلول آبدار و يا يك نمك گداخته نياز دارد. در اين روش هاي تركيبي، از فلورايد لانتانيوم يا آمونيوم فلورايد به عنوان يك منبع فلورايد مورد استفاده قرار مي گيرد كه طبعاً داراي هزينه بالايي نيز است.
روش جايگزين ديگر جهت تركيب مواد كاربردي بدون استفاده از گرما مي باشد. در اين روش تنها از يك دستگاه خردايش با قدرت بالا نظير آسياي Planetary استفاده مي شود، به طوري كه در اين روش مسائل آلودگي هاي زيست محيطي به حداقل رسيده و دليل آن عدم وجود مواد مضري چون فلوئورين در گازهاي خروجي آن است. جهت جلوگيري از وجود ناخالصي هاي ناشي از پوشش گلوله هاي مورد استفاده در آسيا در زمان خردايش، از گلوله هاي از جنس زيركنيوم استفاده مي شود كه در مقابل سائيدگي مقاوم است.
امروزه فناوري نانو به عنوان يك چالش اصلي علمي و صنعتي پيش روي جهانيان است. در سال هاي اخير مشخصات سايز محصولات براي مواد پيشرفته به شكل بسيار چشمگيري ريز شده است كه در بعضي اوقات به محدوده نانو سايز مي رسد لذا استفاده از نانوتكنولوژي در رسيدن به اين هدف بسيار مفيد و كارا خواهد بود. در نانوتكنولوژي شما قادر به ايجاد ساختارهايي از مواد خواهيد بود كه در طبيعت موجود نبوده و شيمي مرسوم نيز قادر به ايجاد آن مي باشد. برخي از مزاياي اين فناوري را مي توان توليد مواد قوي تر، قابل برنامه ريزي و كاهش هزينه هاي فعاليت برشمرد. تعريف نانوفناوري بر اساس برنامه پيشگامي ملي آمريكا (يك برنامه تحقيق و توسعه دولتي جهت هماهنگي ميان تلاش هاي صورت گرفته از طرف حوزه هاي علمي، مهندسي و فناوري) عبارتست از:
• توسعه علمي و تحقيقاتي در سطوح اتمي، مولكولي يا ماكرومولكولي، در محدوده اندازه هاي طولي از ۱ تا ۱۰۰ نانومتر.
• ساخت و كاربرد ساختارها، تجهيزات و سيستم هايي كه به علت ابعاد كوچك و يا متوسط خود داراي ويژگي ها و كاركردهاي نوين و منحصر به فردي هستند.
• توانايي كنترل و اداره كردن [مواد و فرآيندها] در ابعاد اتمي
نانوفناوري اشاره به تحقيقات و توسعه صنعتي در سطوح اتمي، مولكولي و ماكرومولكولي دارد. اين تحقيقات با هدف ايجاد و بهره برداري از ساختارها و سيستم هايي صورت مي گيرند كه به واسطه اندازه كوچك خود داراي خواص و كاربردهاي منحصر به فردي باشند.
تفاوت اصلي فناوري نانو با فناوري هاي ديگر در مقياس مواد و ساختارهايي است كه در اين فناوري مورد استفاده قرار مي گيرند. در حقيقت اگر بخواهيم تفاوت اين فناوري را با فناوري هاي ديگر به صورت قابل ارزيابي بيان نماييم، مي توانيم وجود عناصر پايه را به عنوان يك معيار ذكر كنيم. عناصر پايه در حقيقت همان عناصر نانومقياسي هستند كه خواص آنها در حالت نانومقياس با خواص شان در مقياس بزرگتر تفاوت مي كند. به علت توسعه خواص پودرهاي بسيار ريز نظير شيمي سطح، خواص تراكم، مقاومت، خواص نوري و واكنش‏هاي سينيتيكي و همچنين افزايش تقاضا براي پودرهاي ريز در صنايع، خردايش بسيار ريزتر در بسياري از رشته‏ها مانند كاني‏ها، مواد سراميكي، رنگدانه‏ها، محصولات شيميايي، ميكروارگانيسم‏ها، داروشناسي و كاغذسازي استفاده مي‏شود. به عنوان مثال، پودر سنگ آهك به عنوان پركننده در پلاستيك‏ها جهت بهبود مقاومت در برابر گرما، سختي، استحكام رنگ و پايداري مواد به كار گرفته مي‏شود.
اين ماده همچنين در كاغذسازي به عنوان پوشش و پركننده جهت توليد كاغذهاي روشن با مقاومت مناسب در برابر زردي و كهنگي و همچنين جهت سنگ آهك قابليت چاپ، پذيرش جوهر و صافي و همواري كاغذ كاربرد فراواني دارد. لذا خردايش بسيار ريز پودر سنگ آهك، به شكل وسيعي در نقاشي، رنگدانه‏ها، مواد غذايي، پلاستيك‏ها و صنايع داروشناسي، به عنوان مواد پركننده كاربرد دارد.

تصحيح سيستم آبکشي معدن منگنز و نارچ قم

آبکشي و آبرساني، در عموم کارهاي مهندسي مخصوصاً مهندسي معدن از جمله مسايل عمده به شمار مي ايد و بي جهت نيست که در قديم، آب را دشمن کارهاي مهندسي لقب داده بودند. از سوي ديگر، تقريباً براي انجام هر کار مهمي به آب احتياج است و بنابراين علاوه بر آنکه مي بايست آب را از محيط کار دور نگه داشت و از ورود آن به محوطه کار جلوگيري کرد، در عين حال بايستي هميشه آن را در دسترس داشت. امروزه با وجود پمپ هاي مختلف، مي توان عمليات معدنکاري را تا اعماق زياد انجام داد، به گونه اي که عمق بعضي از معادن امروز بيش از 3 هزار متر است.
در اين مقاله سيستم آبکشي معدن منگنز ونارچ را با در نظر گرفتن طرح توسعه آن تا عمق 400 متر مورد بررسي قرار گرفته است. با توجه به ميزان توليد، حجم فضاي استخراج محاسبه مي گردد که طبق محاسبات تعداد کارگاه هاي فعال در شيفت بدست آمده و سپس با توجه به وضعيت آب زيرزميني فعلي معدن به محاسبه ميزان آب ورودي به کارگاه هاي معدن که در اينده با پيشروي وارد معدن مي شود پرداخته شد.
ميزان آب ورودي در هر طبقه به طور مجزا بررسي شده و با در نظر گرفتن مقدار آبي که از طبقات استخراج شده به طبقات در حال استخراج انتقال مي يابد، حجم آبي که بايد از آن طبقه خارج شود محاسبه شده است. براي طراحي سيستم آبکشي معدن، تلاش ما بر اين بوده که خط لوله و سيستم پمپ ها بگونه اي طراحي شود که در وسايل مورد استفاده تنوع تا حد امکان کم باشد و در نتيجه در نصب و نگهداري و همچنين هزينه هاي انبارداري و تامين قطعات يدکي صرفه جويي زيادي شود. اين موضوع در تمام مراحل کار مورد نظر بوده و محاسبات از ابتدا بر اساس اين امر انجام گرفته است.
پمپ ها و همچنين لوله هاي مورد استفاده با توجه به محاسبات مشخص شده و مشخصات آنها با توجه به انواع موجود در بازار داده شده است.

◄ محاسبه ميزان آب ورودي به معدن:

براي طراحي سيستم آبکشي معدن بايد ابتدا ميزان آب ورودي به معدن را تخمين بزنيم.
با توجه به اينکه لايه به صورت تقريباً عمودي مي باشد و روش استخراج در کارگاه ها Cut & Fill مي باشد آب ورودي را از سقف کارگاه ها در نظر مي گيريم.
با توجه به ميزان توليد سالانه معدن که حدود 100000 تن مي باشد، ميزان پيشروي معدن را در کارگاه ها و همچنين تعداد کارگاه هاي فعّال در يک زمان را با توجه به روال زير محاسبه مي کنيم:
توليد سالانه = 100000 تن
فاصله طبقات = 50 متر
ضخامت کانسنگ قابل استخراج= 5/0 تا 5 متر
طول دويل ها= 5/32 متر
فاصله دويل ها= 50 تا 60 متر
ارتفاع کارگاه هاي استخراج و اشترک ها= 5/2 متر
فاصله راهرو ها= 30 تا 40 متر
ميزان توليد= 100 تن در شيفت
سطح آب زيرزميني= 60 متر
براي تخمين ميزان آب ورودي به معدن از سيستم درزه اي پيش مي رويم:
محل نفوذ آب را به کارگاه ها، سقف کارگاه ها در نظر مي گيريم و با در نظر گرفتن اين فرض که آب از طريق درزه ها به الگويي مي رسيم که سقف داراي تعداد مجاري نفوذ آب مي شود که از طريق اين مجاري آب وارد معدن مي شود.
به طوري که در مکانيک سيالات بيان شده، اساسي ترين فرمول براي محاسبه افت در لوله ها، رابطه دارسي - ويسباخ است:
23
19.8
17.3
0
Q
150.8
148.2
146.3
140
H
منحني مشخصه خط لوله آهني به قطر 2 اينچ و طول 140 متر

◄ طرح آبکشي در لول 390 متري:

براي اين لول 3 طرح آبکشي مي توان اجرا کرد:
الف) انتقال آب به صورت طبقه طبقه به 140 و از آنجا به سطح زمين.
ب) انتقال آب از 390 به 340 و از340 به طور مستقيم به 240 و از 240 به طور مستقيم به 140 و از آنجا به سطح زمين.
ج) انتقال آب از390 به 290 و از 290 به طور مستقيم به140 و از آنجا به سطح زمين.
الف)با توجه به ورود 125 متر مکعب آب در شبانه روز به اين طبقه، با احداث مخزني به همين حجم و نصب دو پمپ درهر طبقه به طور سري، '9:20 زمان براي آبکشي لازم است که آب طبقه به طبقه به لول 140 متري رسيده و در اين مدت زمان تمام پمپ هاي موجود در مسير بايد روشن باشند. پمپ هاي لول 140 مي توانند با '9:10 آبکشي، اين حجم آب را به سطح زمين انتقال دهند.
ب) در صورتي که در لول 340 متري از طرح آبکشي دوم استفاده شده باشد، يک حالت خوب اين است که با نصب 2 پمپ به طور سري در لول 390 آب موجود را به طبقه 340 انتقال دهيم که '9:20 پمپ ها بايد روشن باشند و سپس طبق طرح دوم لول بالايي که در 340 و 240 هر کدام 4 پمپ سري دارند، به مدت '9:10 مي توانند اين حجم آب را منتقل کنند. پمپ هاي لول 140 هم طي '9:08 اين ميزان آب را به سطح زمين هدايت مي کنند.
ج) يک طرح مناسب براي آبکشي اين لول در صورتي که لول بالايي با طرح سوم آبکشي شده باشد، اينست که آب اين طبقه را مستقيماً به لول 290 انتقال داده و از آنجا طبق طرح سوم لول بالايي يعني انتقال مستقيم آب به لول 140 و سپس به هدايت آب از لول 140 به سطح زمين را ادامه دهيم. با اجراي اين طرح بايد 4 پمپ سري در اين لول نصب گردد و اين پمپ ها به مدت '9:10 در شبانه روز عمليات آبکشي را انجام دهند تا آب اين لول کاملاً خارج شود.
پس از انتقال آب به لول 290 متري پمپ هاي موجود که شامل6 پمپ به صورت سري مي باشد بايد مدت زمان '9:16 فعال باشند تا آبي که از لول پاييني به اين لول مي ايد به بالا منتقل شود. '9:08 هم پمپ هاي لول 140 بايد روشن باشند تا کل آب ورودي به معدن در يک شبانه روز از معدن خارج شود.
نتيجتا از مهمترين مزاياي طرح هاي پيشنهادي براي اين معدن مي توان به موارد زير اشاره نمود:
- طرح هاي پيشنهادي براي هر طبقه با در نظر گرفتن وضعيت نهايي معدن ارائه شده که اين امر سبب مي شود که در اينده از هزينه ها و تغييرات اضافي کاسته شود.
- در تمام لول ها تنها با تغيير در تعداد پمپ ها مي توان به دبي و ارتفاع مورد نظر دست يافت که پيش بيني هزينه هاي بعدي را امکانپذير مي کند.
- در تمام لول ها از يک نوع پمپ و يک نوع لوله استفاده شده که اين امر سبب کاهش هزينه ها در تامين لوازم يدکي، سهولت در امر تعميرات، هزينه انبارداري پايينتر، تامين نيروي متخصص و غيره مي شود.
- طرح سيستم آبکشي در لول هاي پاييني با طرح هاي اجرا شده در لول هاي بالاتر هم خواني دارد که نياز به تغييرات اضافي را از بين مي برد و در وقت و هزينه هاي اضافي صرفه جويي زيادي مي شود.
- در اکثر موارد دبي عبوري از خط لوله ها در لول هاي بالايي بيشتر است که اين امر باعث مي شود که به زمان کمتري براي آبکشي همان حجم آب که از لول هاي پاييني به بالا مي رسد نياز باشد و در نتيجه پمپ هاي لول هاي بالايي اصولاً ديرتر روشن مي شوند و حجمي از مخزن در لول هاي بالايي پر مي شود و سپس پمپ ها به کار مي افتد و در نهايت تمام پمپ ها در تمام لول ها با هم خاموش مي شوند. اين امر باعث مي شود که پمپ ها بدون بار کار نکنند و آسيب نبينند.
اين نتايج نشان مي دهد که با انجام يک سري محاسبات دقيق و صرف وقت مناسب مي توان از طرح هاي جالبي براي سيستم آبکشي معادن استفاده نمود که اين امر سبب تاثيرات مثبتي در اينده معدن مي شود.
منابع:
http://forum.parsigold.com/
aftab.ir
سایت جامع علمی داکفا ( www.docfa.ir )
www.gsinet.ir
/خ