استخراج سنگهای ساختمانی
بر اساس رتبه بندی جهانی از نظر ذخایر سنگ های تزئینی ایران حائز رتبه چهارم می باشد ولی به دلیل ضعف فنی در فرآوری سنگ تزئینی، نتوانسته سهم مناسبی از بازار صادرات این ماده معدنی را کسب کند.کشورهایی که در بازارهای جهانی از سهم عمده ای بهره مند هستند، در استخراج از تکنولوژی بالایی برخوردار میباشند. یکی از مهمترین عوامل تعیین کننده در بازدهی اقتصادی سنگ های تزئینی، روش ها و تکنولوژی استخراج است. از پارامترهای مهم در انتخاب روش مناسب به منظور استخراج سنگ های ساختمانی، شناخت نوع سنگ قابل برش و خواص فیزیکی و مکانیکی آن می باشد. یکی از ابزار های مهم مورد استفاده دراین راستا، سیم برش می باشد. استفاده از این تکنولوژی در اکثر معادن جهان توسعه پیدا کرده و امتیازات ویژه ای نسبت به دیگر تکنیک های برش از جمله استخراج با چال موازی و استخراج با مواد ناریه دارد. امروزه با توجه به قانون منع استفاده از مواد ناریه، سیم برش الماسه و مواد شیمیایی منبسط شونده.متداول ترین روش های استخراج سنگ های تزئینی در ایران هستند. دراین مقاله سعی شده است روش های مختلف استخراج سنگ های ساختمانی معرفی و توضیحات مختصری در ارتباط با این روش ها و مزایا و معایب آنها آورده شود.
مقدمه:
با توجه به پیشرفت روزافزون صنعت و معدن و اهمیت بالای آن، امروزه بسیاری از معادن باارزش ایران به روش روباز استخراج می شوند. ایران تنوع چشمگیری از سنگهای تزیینی مختلف را در خودجای داده است، ولی متأسفانه سهم چندانی از بازارهای جهانی را کسب نکرده است. گرچه عوامل متعددی در این عدم موفقیت سهیم هستند ولی روش های نامناسب تولید، استخراج و فرآوری به ویژه برای سنگ های سخت مانند گرانیت باعث گردیده است تا نتوان از پتانسیل های معدنی ایران استفاده بهینه نمود. روش های متعدد و متنوعی برای استخراج سنگ های ساختمانی وجود دارد. استفاده از مواد منفجره، برش با جت آب، لیزر، شعله وغیره به دلایلی از قبیل هزینه تمام شده بالا، محدودیت تجهیزات، مطالعاتی بودن روش و پایین آوردن کیفیت قواره، کاربرد زیادی در استخراج سنگ های ساختمانی ندارند. روش مرسوم در اکثر معادن سنگ های ساختمانی، استفاده از سیم برش الماسه و مواد انبساطی است.
چند اصطلاح رایج در سنگ های ساختمانی :
کوپ: قطعه ای از سنگ که معمولا بیش از چند تن است و تا ۲۰ تن نیز می رسد کمترین وزن کوپ به بازار و نوع سنگ بستگی
دارد. مثلا در مورد مرمر به قطعات در حدود ۵۰۰ کیلوگرم نیز کوپ گویند .
قواره: به قطعاتی از سنگ ساختمانی که تقریبا به شکل مکعب مستطیل باشدقواره گویند. وزن قواره معمولا بیش از۱۰ تن است.
پلاک: صفحاتی از سنگ ساختمانی که در کارخانجات سنگبری از قواره یا کوپ تهیه می شوند و پس از ساب وصیقل بهقطعات موردنظر تقسیم می شوند.
سنگ لاشه: سنگهای ساختمانی که ضمن استخراج سنگ قواره یا کوپ بدست می آید و معمولا شکل هندسی خاصی ندارد وعمدتا به عنوان باطله از معدن خارج می شود.
سنگ گلدانی: به سنگهای لاشه قابل استفاده جهت تهیه اشیای زینتی گفته می شود در معادن مرمر به سنگهای کمتر از۵۰۰ کیلوگرم سنگهای گلدانی گویند.
برای استخراج سنگهای ساختمانی با روشهای مکانیزه،سنگ مورد نظر بایستی دارای شرایط ذیل باشد:
عوامل موثر در انتخاب روش بهینه استخراج :
روش های استخراج سنگ های تزئینی:
۱– استخراج با چال موازی.
۲- استخراج با ماشین های سنگ بر (هاواژ).
۳- استخراج هیدرومکانیکی.
۴- استخراج به کمک حرارت.
۵- استخراج با سیم برش فولادی.
۶- استخراج با سیم برش الماسه.
۷- استخراج با مواد شیمیایی منبسط شونده.
۱ـ روش استخراج با چال موازی:
روش استخراج سنگ به کمک چالهای موازی، قدیمی ترین روش استخراج سنگ از سینه کار می‌باشد. در این روش ابتدا در خط مورد نظر که بعداً ضلعی از صفحه جدا شدنی خواهد بود، تعدادی چال به فواصل معین از یکدیگر حفر می گردد. فاصله چال های یک ردیف می تواندتا چندین سانتیمتر متغیر باشد. این امر به نوع سنگ ، وزن مخصوص واستحکام سنگ بستگی دارد.هر چه چال ها به هم نزدیکتر باشند، بلوک بهتر ومطمئن تر جدا می شود. البته از نظر اقتصادی تعداد زیاد چال ها پر هزینه است و باید فاصله مناسب چال ها را برای هر نوع سنگ با آزمایشات متعدد به دست آورد. تعداد چالها در هر بلوک سنگ با افزایش طول و عرض بلوک کاهش پیدا می کند. بنابراین استخراج بلوکهایی با طول وعرض بیشتر اقتصادی تر است البته بزرگی بلوک به شرایط معدن و وسایل و ماشین آلات بستگی دارد.همچنین عمق چال به جنس سنگ و ارتفاع بلوک مورد نظر بستگی دارد . به عنوان مثال:گرانیت چهار پنجم ارتفاع بلوک، سنگ آهک یک سوم تا یک دوم ارتفاع بلوک، مرمر دو سوم ارتفاع بلوک
استخراج سنگ به کمک چال های موازی برای کانسارهایی که لایه بندی طبیعی دارند و نیاز به حفر چال های افقی ندارند نظیر معادن تراورتن با موفقیت انجام میگیرد.و همچنین برای معادن گرانیت با توجه به سختی سنگ روشی مناسب است.پس از حفر چال های مورد نیاز به سه روش بلوک را از توده سنگ جدا می کنند.
۱-۱-استخراج بلوک به کمک پارس و گوه: پس از حفر چال ها در هر یک، دو تیغه ی فلزی و یک گوه که از جنس فلز محکم است، قرار می گیرد.در این حالت ابتدا گوه به کمک یک چکش سبک، جا گذاری می شود. سپس با یک پتک به وزن ۱۰ کیلوگرم عمل ضربه زنی به روی گوه تا شکافتن سنگ صورت می گیرد.
۱-۲-استخراج بلوک به روش مکانیکی(پارس و گوه دستگاهی): در این روش جهت جدا کردن بلوک از توده سنگ پس از حفر چال ها از یک نوع چکش هیدرولیکی استفاده می شود. با این روش زمان استخراج کاهش می یابد و قدرت بدنی کمتری لازم است.این چکش ها قدرت زیادی دارند و با یک پمپ هیدرولیکی راه اندازی می شوند. نیروی محرکه می تواند توسط نیروی برق و یا هوای فشرده تأمین گردد. در برخی موارد، پمپ هیدرولیکی به وسیله موتور بنزینی به حرکت در می آید.
۱–۳–استخراج با مواد ناریه سبک: در معادن سنگ گرانیت معمولاً ابتدا چالهای عمودی و افقی به فواصل مناسب حفر می شوند آنگاه با استفاده از مواد ناریه مخصوص و فتیله انفجاری آتشباری صورت می گیرد وبلوک از توده سنگ جدا می شود. در این روش برای آتشباری از مواد منفجره ای که وزن مخصوص وسرعت انفجار کم دارند مانند: K – Pipechargاستفاده می شود.
۲–استخراج با ماشین های سنگ بر (هاواژ):
ماشین های سنگ بر در سنگهایی که سختی آن چندان زیاد نیست با موفقیت به کار رفته ولی در سنگهای سخت نظیرگرانیت نتیجه مطلوبی نداشته است. روش استخراج به کمک ماشین سنگ بر بدین گونه است که با ماشین صفحات از پیش تعیین شده سنگ را می برند و بلوک را از سینه کار جدا می کنند . ماشین های سنگ بر طوری به کار گرفته می شوند که صفحات پیاپی از بلوک های متعددی در طول یک خط بریده می شوند و بدین وسیله جابه جایی ماشین به حداقل می رسد.
استخراج به کمک ماشین سنگ بر
سه دسته ماشین سنگ بر وجود دارد :
۲-۱ – ماشین سنگ بر با باوزی زنجیر دار:
این دستگاه دارای بازویی است که روی آن زنجیری به سرعت حرکت می کند. ماشین میتواند به صورت عمودی یا افقی قرار گیرد. در نتیجه این ماشین قادر است شیار عمودی یا افقی در سنگایجاد نماید.
معایب استفاده از این روش نسبت به سیم برش الماسه:
۱- ضخامت برش به وسیله ماشین سنگ بر زنجیر دار حدود ۴۰ میلی متر است.
۲- با توجه به افزایش ضخامت برش هزینه برش سنگ با این دستگاه بیش از هزینه برش با سیم برش الماسه خواهد بود. (هزینه برش تقریباً۳۰ درصد گرانتر از برش با سیم الماسه است).
۳- هزینه نگهداری بیشتر
۴- نیاز به تخصص بیشتر
۵- عمق برش محدودتر نسبت به سیم برش الماسه.
در مقایسه با سیم برش الماسه امتیازاتی به شرح زیر دارد:
۱- سرعت برش با دستگاه سنگ برحدود ۴۰ % بیشتر از سیم برش الماسه می باشد.
۲- برش سطح عقب بلوک با این دستگاه آسان تر و سریع تر انجام می گیرد .
۳- از نظر ایمنی این دستگاه برتری دارد.
۴- کار با این دستگاه نیاز به حفر چاه ندارد و به این ترتیب با احتساب هزینه مصرف لوازم و دستمزد کارگر کوهبر و قیمت ماشین آلات حفاری، قسمتی از هزینه اضافی با این دستگاه را جبران می نماید.
۲-۲-ماشین هاواژ با دیسک برنده:
این دیسک ها کاملاً شبیه دیسکهای مورد استفاده در کارخانجات سنگبری است. با به کار بردن آلیاژهای گرانتر و یا الماس، در دندانه های دیسک، می توان سرعت برش را افزایش داد و سنگهای سخت نظیر گرانیت را نیز برید.دستگاه همزمان با برش ، در جهت برش حرکت می کند وجدولهای سنگی به طول و عرض و ارتفاع معین را جهت نصب در محوطه ساختمانها و خیابان ها وغیره مستقیماً از معادن استخراج می نماید.
۲-۳- ماشین سنگ بر با صفحه فرز:
از آنجا که با دیسک برنده، امکان تهیه بلوک های بزرگ وجود ندارد، یک نوع ماشین با صفحه فرز ابداع شده است که جهت استخراج بلوک های بزرگتر به کار می رود. در این دستگاه یک صفحه برنده به نام « فرز »، توسط چرخ دنده ای که خود به وسیله موتور دستگاه به حرکت درمی آید گردانده می شود .
۲-۴-مزایای استخراج با دستگاه هاواژ:
۲-۵- معایب استخراج با دستگاه هاواژ:
۳ – روش استخراج هیدرومکانیکی:
در روش استخراج هیدرومکانیکی آب به وسیله آبفشانهایی که با موتورهای هیدرولیکی به حرکت درمی آیند، در سنگ شیار ایجاد می نماید. در این روش آب تحت فشار بسیار زیاد قرار می گیرد و جریان آب به صورت یک رشته باریک به قطر مداد معمولی از سر شیلنگهای مخصوص و دورانی به سنگ پاشیده می شود و انرژی سینتیک آب باعث بریده شدن سنگ می گردد. در برخی از انواع آبفشان‌ها،آب به شکل ضربهای از دهانه خارج می شود. در این صورت می توان فشار آب را به تراکم زیادتری افزایش داد.
۴- روش استخراج به کمک حرارت:
در این روش به کمک شعله در عمق صفحه مورد استخراج و در سطوح مختلف شیاری به ضخامت ۷۰ تا ۱۰۰ میلی متر ایجاد می شود. در واقع برای برش سنگ از خاصیت ذوب یا خاصیت سوزاندن سنگ استفاده می شود که خودپارامتری از جنس سنگ است. حرارت لازم از گازوییل به عنوان سوخت اصلی وهوای فشرده به عنوان کمک تأمین می گردد. عمل برش توسط کارگر انجام می شود شعله ایجاد شده با حرارتی بیش از ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد به سنگ برخورد می کند. بر اثر استنباط ناشی از حرارت، پوسته ی سنگ جدا می شود و گازهای حاصله ذرات را معلق می‌سازد . مصرف ویژه سوخت در این روش به ازاء هر متر مربع از صفحه مورد برش حدود ۵۰ ـ ۴۰ لیتر است و با توجه به قیمت سوخت که در اکثر کشورها بالاست و مشکلاتی که در زمینه حفاظت کارگران در مقابل حرارت وصدای زیاد وجود دارد، این روش استخراج چندان متداول نیست و فقط در بعضی از معادن گرانیت که کاربرد سایر روشها نیز پرهزینه است، به کار می رود.
۵- روش استخراج با سیم برش فولادی:
استفاده از شیوه برش با سیم فولادی ، از یکصد سال پیش در معادن بزرگ سنگ کشورهای اروپایی نظیر ایتالیا متداول گردیده است. در این روش ابتدا چالهایی با طول بیش از۳۰ متر، که درسطوح مختلف یکدیگر را قطع می کنند، حفر می گردد.آنگاه با عبور سیم های فولادی از چالها قسمتی از سنگ محدودشده به برش آن اقدام می شود.اساس کار بر حرکت دورانی یک سیم فولادی تحت کشش است که به کمک پودر سیلیس و آب موجب برش سنگ می شود. به طوری که این سیستم برش، از یک دستگاه نیروی محرکه، تعدادی قرقره هدایت کننده، دستگاه ایجاد کشش وابزارهای کمکی وابسته، تشکیل شده است. جهت ایجاد کشش لازم، از روش آویزان کردن وزنه به ارابه ای که حاوی قرقره است، استفاده می شود. با این روش به راحتی می توان با تغییر زاویه ای که به قرقره می دهند، سطوح افقی یا عمودی را برید.
دستگاه سیم برش فولادی
۵-۱- مزایای روش سیم برش فولادی:
۵-۲- معایب روش سیم برش فولادی:
۶- روش استخراج با سیم برش الماسه:
دستگاه سیم برش الماسه شامل سیم الماسه به طول ۲۵ تا ۴۵ متر (حداکثر ۱۵۰ متر) به وسیله یک اینچ با قرقره راهنما، در یک جهت معین به طور دایم روی سنگ بریده میشود. برای این منظور ابتدا در سنگ دو چال عمود برهم که محدوده بلوک را تشکیل میدهد حفر شده سیم الماس را از آن عبور داده می شود. دستگاه برش در موقع کار بر روی ریل قرار دارد و با استفاده از امکانات الکترونیکی و هیدرولیکی به طور اتوماتیک بر روی ریل جابجا میشود و با انجام عمل برش خود را به عقب میکشد. نیروی کشش سیم که حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ کیلوگرم است به صورت ثابت حفظ میشود. دستگاه وینچ معمولاً در فاصله ۵ الی ۸ متری سینه کار قرار میگیرد. بدین ترتیب حدود ۱۵ متر از سیم الماسه به طور آزاد کار می کند. مکانیزم دستگاه به گونهای است که میتوان با جابجایی و تغییر جهت محور وینچ از حالت افقی به عمودی سنگ را به طور افقی و یا عمودی برید.برش افقی باید زمانی صورت گیرد که برش عمودی کوه هنوز انجام نگرفته است زیرا در غیر این صورت در انتهای برش افقی امکان دارد بلوک سنگ از کوه جدا شده و سیم برش را که در حالت افقی کار می کند له نماید. حمل و نقل بلوکهای ماده معدنیپس از مرحله برش برای جدا کردن بلوک بریده شده از سینه کار، از جکهای هیدرولیک و بالشتکهای فشرده، استفاده میگردد.
۶-۱- دستگاههای مورد استفاده در روش استخراج سیم برش الماسه :
۱ـ دستگاه برش :
اجزاء دستگاه برش عبارتند از : موتور دستگاه – قرقره ها- ریل ها
نمونه ای از دستگاه سیم برش الماسه در معدن سنگ ساختمانی
۳ـ سیم الماسه :
اجزا سیم الماسه عبارتند از : سگمنت الماسه( عملیات برش توسط آن انجام می شود)- فنر فولادی – رینگ فاصله (بوش)- رینگ ایمنی( به صورت صنعتی که پس از هر ۵ سگمنت یک دانه پرس شده است)- اتصالات رزوه ای – سیم بکسل فولادی
اجزائ متشکله سیم برش الماسه
جهت برش سنگهایی که سختی متفاوتی دارند سیم های مختلف وجود دارد سرعت حرکت سیم به سختی سنگ بستگی دارد .
معمولاً در سنگهای سخت در حدود ۲۰ تا ۳۰ متر در ثانیه و در سنگهای چینی و مرمریت در حدود ۳۰تا ۳۶ متر بر ثانیه است .
سرعت برش سنگ به جنس و کیفیت سنگ بستگی دارد در معادن مرمریت از ۴ تا ۷ متر مربع در ساعت است که در حالت خوب به ۹ متر مربع نیز می رسد. در اثر اصطکاکی که بین سیم و سنگ بوجود می آید اجزاء فلزی سیم الماسه سریعاًفرسوده می شود .
بنابراین پس از ۲۰۰ الی ۳۰۰ متر مربع برش باید قطعاتی مانند فنرها و اتصالات تعویض شود. برای جلوگیری از خطرات احتمالی و راندمان بیشتر ، کنترل هر روزه اتصالات سیم ؛ یکی از کارهای ضروریمی باشد. همچنین برای اینکه در مواقعی که سیم پاره می شود سیگمنتها و اتصالات پرتاب نشوند به ازای هر سیگمنت یک رینگ ایمنی پرس شده که در صورت پاره شدن سیم تنها حداکثر ۵ سیگمنت و فنر از کابل جدا خواهد شد.
۶-۲- پارامتر های مؤثر در کارایی استخراج با روش سیم برش الماسه:
نکته مهم دراستفاده بهینه از سیم الماسه، تولید بلوک هایی با حداقل هزینه توسط تعدیل پارامترهای مؤثر در برش مؤثر است. چندین پارامتر در عملیات برش با سیم الماسه تأثیرگذار هستند که به طور کلی به دو دسته پارامتر های غیر قابل کنترل و پارامترهای نسبتاً قابل کنترل تقسیم بندی میشوند. پارامترهای غیر قابل کنترل از جمله خصوصیات فیزیکی مکانیکی و بافتی سنگ، که قبل از عملیات برش باید تعیین شود. بعد از تعیین پارامترهای غیر قابل کنترل، یک فرآیند برش خوب با تعدیل پارامترهای به طور جزئی قابل کنترل، قابل دسترسی خواهد بود.این پارامترها به طور مختصر در جدول (۱) آورده شده اند .
استخراج سنگهای ساختمانی
جدول پارامترهای مؤثر درکارایی برش با سیم برش الماسه
| پارامترهای غیرقابل کنترل | پارامترهای نسبتاً قابل کنترل | |
| خصوصیات سنگ | خصوصیات ماشین برش | خصوصیات عملیات |
| سختیمفاومت محتوی آب درجه دگر سانی وضعیت ناپیوستگی ها ترکیب کانی شناسی و بافت سنگ | قدرت ماشینسرعت سیم ساختار سگمنت های الماسه ابعاد بلوک هندسیه سیم در حین برش ارتعاش ماشین مصرف آب | پرسنل فنیتکنیک های استفاده شده |
با افزایش سایش سگمنت ها، نرخ برش وکارایی سیم کاهش می یابد و هزینه عملیات افزایش خواهد یافت. مهم ترین موضوع در کار با سیم برش الماسه، تعیین شرایط عملیات به طوری است که سایش به حداقل و کارایی به حداکثر برسد.
۶-۳- مزایای استخراج با سیم برش الماسه:
۶-۴- معایب استخراج با سیم برش الماسه:
۷- استخراج به کمک مواد شیمیایی منبسط شونده.
امروزه معدن‌کاری و شیوه های رایج در آن در حال تحول دائمی است و بسیاری از مراکز و مؤسسات تحقیقاتی فعال در امور معدن برای پیش‌برد اهداف معدن‌کاری دست به تولید موادی می‌زنند که بیشترین بازدهی را دارا بوده و در عین حال علاوه بر ارزانی قیمت ، با محیط زیست سازگاری داشته باشد.
یکی ازمواردی که به طور روز افزون در کارهای معدنی ایران مورد استفاده قرار می گیرد انواع پودرهای منبسط شونده است. این ماده به جای ماده ناریه، در معادن سنگ ساختمانی مورد استفاده قرار گرفته است و مصرف آنها در معادن سنک ساختمانی رو به افزایش است. قدرت انفجار و تخریب این مواد نظیر باروت و دینامیت و آنفو نیست و در واقع به نوعی کار پارس و گوه را انجام میدهد.برای استفاده از این مواد باید چالهای موازی در سنگ، حفر کرد. سپس ماده مورد نظر را با آب مخلوط کرده تا بصورت دوغاب درآید. دوغاب در چالها ریخته شده و پس از مدتی در اثر پدیده آب‌گیری، دوغاب تا چندین برابر حجم خود افزایش حجم میدهد در اثر این افزایش حجم تنش فشاری بسیار زیادی به دیواره چال وارد میشود. این پودرها انواع مختلفی دارند مانند: فرکت، دکسپن، اس
آموزش اجرای بلک پاور برای استفاده از بلک پاور چند مرحله دارید که برای رسیدن…
روش استفاده از کتراک و بلک پاور در این ویدیو به شما دوستان روش استفاده از کتراک و بلک پاور و…
بلک پاور انفجار بی خطر بهترین جایگزینی که این روز ها وارد بازار شده و…
ماده تخریب کننده بلک پاور معروف به دینامیت بی صدا ارائه این محصول فقط از…