روش های استخراج از معادن سنگ

استخراج معادن، در واقع به معنای استخراج مواد معدنی با ارزش یا سایر مواد زمین شناسی از ذخائر یا سپرده‌های موجود در زمین است که معمولاً از سنگ معدن، رگه‌ها، درزها یا شکاف ها، صخره یا پلاکر استخراج می شوند. این ذخائر، برای معدنکاران یک فراورده و منبع اقتصادی مورد توجهی را شکل می‌دهند.

برای به‌دست آوردن هر ماده‌ای که نمی‌تواند در آزمایشگاه یا کارخانه از طریق فرآیندهای کشاورزی تولید شود، معدن مورد نیاز است. استخراج معادن به معنای وسیع تری شامل استخراج منابع تجدید ناپذیر از جمله نفت، گاز طبیعی یا حتی آب است

روش های استخراج از معادن سنگ

1_ استخراج کانسار های مسطح

منشأ بسیاری از کانسارهای معدنی استخراج شده امروزی در اقیانوس، دریاچه یا باتلاق بوده است و اگرچه ممکن است در طول زمان فشرده، متراکم و شاید تا حدودی مخدوش شده باشند، اما هنوز جهت افقی اولیه ای را که مواد معدنی در آن قرار داشته اند، حفظ کرده اند. بسته به ضخامت، یکنواختی و عمق کانسار لایه دار، استحکام لایه های پوشاننده و این که آیا امکان دستکاری (دست خوردگی) در سطح مجاز است، چنین کانسار هایی با استفاده از دو روش اصلی، جبهه کار طولانی یا اتاق و پایه، استخراج می شوند.

2_ استخراج به روش اتاق و پایه

رایج ترین سیستم استخرج معدنی، اتاق و پایه است. در این سیستم یک سری رانش های موازی هدایت می شوند، بین این رانش ها اتصالاتی با فواصل منظم صورت می گیرد. هنگامی که فاصله بین رانش های متصل شده به همان اندازه فاصله بین رانش های موازی باشد، سپس یک الگوی تخت شطرنجی از اتاق ها و پایه ها ایجاد می شود. پایه های سنگ معدن برای پشتیبانی از سنگ پوشاننده و رویی باقی می مانند، اما در برخی از معادن، پس از رسیدن معدن به مرز کانسار، ممکن است برخی یا همه ی پایه ها برداشته شوند.

3_ استخراج به روش جبهه کار طولانی

در سیستم جبهه کار طولانی، بدنه ی سنگ معدن به صفحات یا بلوک های مستطیلی تقسیم می شود. در هر پانل (صفحه) دو یا چند رانش موازی (برای تهویه و انتقال سنگ معدن) در امتداد طرفین طولانی که مقابل هم قرار دارند، ایجاد می شود تا امکان دسترسی فراهم شود و در انتهای پانل یک رانش متقاطع واحد برای اتصال دو طرف نیز ایجاد می شود. در رانش متقاطع، که “جبهه کار طولانی” است، تکیه گاه های هیدرولیکی متحرک نصب شده اند تا سایبانی ایمن ایجاد شود که در زیر آن می توان کانسار لایه دار را استخراج کرد.

یک دستگاه برش در زیر این سایبان محافظ به جلو و عقب حرکت می کند و ماده معدنی را از روی معادن جبهه کار طولانی برش می دهد و یک نوار نقاله ی زرهی، ماده معدنی را به رانش های در دسترس منتقل می کند و در آنجا به سایر تسمه های (نوار) نقاله و خارج از پانل انتقال می یابد. با برداشتن مواد معدنی ، تکیه گاه ها و پایه ها به سمت بالا حرکت می کنند و در این صورت لایه های رویی سنگ در پشت سایبان فرو می ریزند.

فرایندی که توضیح داده شد برای سنگ های نرم تری مانند: ترونا ، نمک ، پتاس ، شیل ( که حاوی مواد معدنی است) و زغال سنگ مورد استفاده قرار می گیرد که می توان آن ها را با ماشین، برش داد. (استخراج زغال سنگ به روش جبهه کار طولانی با جزئیات بیشتری در معدن زغال سنگ مورد بحث قرار می گیرد: معدن زیرزمینی ). در صخره های سخت ، مانند: صخره های طلا و پلاتین آفریقای جنوبی، از همان الگوی اولیه پیروی می شود، اما در این موارد، کانسار لایه دار با حفاری و انفجار برداشته می شود و سطح سنگ معدن تا نقطه تجمع آن تراشیده می شود. پشتیبانی سقف توسط وسایل هیدرولیک، الوار های چوبی و خاکریز های سنگ یا ماسه انجام می شود.

4_ استخراج کانسار هایی با شیب عمیق

بسیاری از کانسار های نوع وریدی (رگه دار) به صورت مسطح و هموار نیستند، اما به دلیل نحوه جابجایی یا کرنش زاویه ای رخ داده، در جهت های مختلف عمودی یا شبه عمودی یافت می شوند. اغلب مرزهای واضحی بین سنگ معدن و کلوخه سنگ وجود دارد.

5_ استخراج با روش چال انفجاری

هنگامی که شیب کانسار زیاد است (بیشتر از ۵۵ درجه)، سنگ معدن و سنگ باطله محکم و سخت باشند، مرزهای سنگ معدن منظم و کانسارها نسبتاً ضخیم هستند، از سیستمی به نام استخراج چال انفجاری استفاده می شود. یک رانش در امتداد پایین بدنه سنگ معدن ایجاد می شود و در نهایت به شکل یک گودال بزرگ می شود. در پایان گودال، حفر دویل به سطح حفاری بالا هدایت می شود. این حفر دویل با انفجار و ایجاد یک شکاف عمودی که که در عرض بدنه سنگ معدن امتداد دارد، افزایش می یابد.

از سطح حفاری، سوراخ های بلند و موازی با قطر ۱۰۰ تا ۱۵۰ میلی متر (حدود ۴ تا ۶ اینچ) حفر می شوند. سپس انفجار انجام می شود، شروع از شکاف می باشد. با عقب نشینی معدنچیان از حفاری رانش و با انفجار برش های پی در پی از شکاف، یک اتاق بزرگ ایجاد می شود. تکنیک های مختلفی برای استخراج سنگ معدن از قسمت پایین گودال وجود دارد.

انواع متفاوتی از استخراج به روش چال انفجاری وجود دارد. در استخراج زیرسطحی، چاله های انفجاری کوتاه تری از سطوح زیرسطحی (فرعی) که در فواصل عمودی کوتاه تر در امتداد دامنه عمودی واقع شده اند، حفر می شوند. در استخراج به روش پسروی عمودی، حفاری شکل یک شکاف عمودی را نمی گیرد. در عوض ، گودال به عنوان یک شکاف افقی عمل می کند و فقط چاله های کوتاه تر در انتهای چاله های انفجاری با مواد منفجره شارژ می شوند و یک تکه افقی از سنگ معدن را به سمت پایین به داخل گودال می دمد. سپس قسمت کوتاه دیگری از چاله های انفجار شارژ می شود و این روند تا رسیدن به سطح بالایی تکرار می شود.

6_ استخراج به روش انباره ای

از استخراج انباره ای، برای شیب های عمیق، سنگ معدن نسبتاً باریک با مرزهای (جدار های) منظم استفاده می شود. سنگ معدن و سنگ باطله ( فرادیواره و فرودیواره) باید سخت و محکم باشند و سنگ معدن نباید تحت تأثیر ذخیره سازی در استخراج معادن قرار بگیرد و تغییر کند.

معدن چیان، که کار خود را از سنگ معدن شکسته شروع می کنند و به سمت بالا پیش می روند، چاله های انفجاری را با استفاده از مته در یک سنگ معدن دست نخورده حفاری می کنند تا این گونه از سقف معدن استخراج شوند وسپس مواد منفجره درون این حفره ها جای می گیرند. ۳۰ تا ۴۰ درصد از سنگ معدن شکسته شده از قسمت پایینی معدن خارج می شود و سنگ معدن موجود در لایه ها منفجر می شود و جایگزین حجم برداشت شده می شود. سپس معدنچیان مجدداً وارد معدن شده و روی سنگ معدن تازه منفجر شده کار می کنند.

مکانیزه کردن استخراج انباره ای نسبتاً دشوار است. علاوه بر این ، ممکن است یک دوره زمانی طولانی و قابل توجه بین شروع عملیات استخراج از معادن و برداشت نهایی تمام سنگ معدن شکسته فاصله بیاندازد.

7_ استخراج به روش کند و پوش

این سیستم می تواند با بسیاری از اشکال مختلف بدنه سنگ معدن و شرایط زمین سازگار باشد. این روش همراه با استخراج اتاق و پایه، انعطاف پذیرترین روش زیرزمینی است. در استخراج کند و پوش، سنگ معدن به صورت یک سری لایه های افقی رانشی برداشته می شود. وقتی هر تکه برداشته می شود، جای خالی پر می شود (عموماً با مواد زائد کارخانه فرآوری مواد معدنی)، و تکه بعدی سنگ معدن استخراج می شود.

در معدن کند و پوش دستی، که رایج ترین نوع آن است، استخراج از سطح پایین شروع می شود و به سمت بالا پیش می رود. در استخراج معادن به روش کند و پوش دستی ، کار از بالا به پایین پیشرفت می کند. در این مورد اخیر باید سیمان به لایه اضافه شود تا سقف محکمی ایجاد شود که در زیر آن امکان کار کردن باشد.

8_ استخراج در طبقات فرعی (زیرسطحی)

کاربرد کلمه فرعی (زیرسطحی) در نام گذاری این روش به این معناست که کار در سطوح میانی زیادی (یعنی سطوح زیر سطح) بین سطوح اصلی انجام می شود. استخراخ در این روش به معنی تخریب و ریزش فرا دیواره ها و سطوحی است که با حذف سنگ معدن صورت می گیرد.