المعرفة الأساسية بالتعدين المفتوح
أولا - نظرة عامة
1. الموارد المعدنية
يشير إلى مجموع المعادن أو العناصر المفيدة التي تتشكل من خلال التمعدن الجيولوجي، والتي تحدث بشكل طبيعي في القشرة الأرضية أو على السطح، مدفونة تحت الأرض أو مكشوفة على السطح، في شكل صلب أو سائل أو غازي، ولها قيمة تطوير واستغلال. الموارد المعدنية هي موارد غير متجددة واحتياطياتها محدودة. يوجد 168 معدنًا معروفًا في العالم، منها أكثر من 80 معدنًا مستخدمًا على نطاق واسع. وفقًا لخصائصها و
يتم تقسيمها عادة إلى أربع فئات: 11 معادن طاقة؛ 59 معادن معدنية؛ 92 معادن غير معدنية؛ 6 معادن مائية وغازية. توجد المعادن المعدنية بشكل أساسي في شكل صلب في الطبيعة. من منظور التعدين، يتم استخراج رواسب خام المعادن بغض النظر عن أنواع المعادن. يتم التعامل مع الذهب والفضة والنحاس والحديد والنيكل وما إلى ذلك بنفس الطريقة؛ فقط بالنظر إلى حالة حدوث جسم الخام، سيتم اختيار عمليات تعدين مختلفة.
2. التعدين
في المجتمع الحديث، أحرزت صناعة التعدين تقدمًا كبيرًا وأصبحت أكثر دقة وتقسيمًا. يشير هذا المصطلح عمومًا إلى استكشاف المعادن وتعدينها وتنقيتها وغير ذلك من الأعمال ذات الصلة. يتضمن إنشاء منجم حديث العمل الشاق للمهنيين في جيولوجيا التعدين والمسح والهندسة المدنية والتعدين ومعالجة المعادن والسلامة وحماية البيئة والكهروميكانيكا وتكييف الهواء وإمدادات المياه والصرف والأتمتة والكيمياء وما إلى ذلك.
3. خصائص صناعة التعدين والاستغلال
أولاً، إن هدف العمل هو الجسم الخام الجيولوجي الذي تم اكتشافه من خلال المسح الجيولوجي والذي يحدث بشكل طبيعي، ولا يمكن اختيار هدف التعدين والمعالجة بحرية؛
ثانياً، يتم نقل أغراض التعدين وأدوات التعدين وموظفي الإنتاج باستمرار مع التعدين، ولا يوجد مكان ثابت، وتتغير الظروف الصناعية في أي وقت، وهو ما يختلف عن صناعة المعالجة العامة؛
ثالثا، الظروف الجيولوجية للتعدين والمواد الخام المعدنية معقدة للغاية، مما يجعل من الصعب توحيد مشاريع التعدين.
في نفس الوقت: ⒈ ظروف حدوث رواسب الخام غير مستقرة؛ ⒉ درجة وتكوين وتركيب الخام تختلف بشكل كبير؛ ⒊ البنية الجيولوجية معقدة؛ ⒋ الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للخام والصخور المحيطة تختلف بشكل كبير؛ ⒌ محتوى الماء في رواسب الخام معقد. لذلك، لا يمكن تكرار أي تعدين أو استفادة منجم بشكل كامل.
2. التعدين المفتوح
1. المفاهيم الأساسية للتعدين المفتوح
الشرط المسبق الضروري للتعدين في المناجم المفتوحة هو وجود رواسب خام مناسبة. يتم تقييم ما إذا كانت رواسب الخام مناسبة للتعدين في المناجم المفتوحة بشكل أفضل في المرحلة المبكرة من الاستكشاف الجيولوجي، ثم يتم اقتراح تقرير جيولوجي (بما في ذلك البيانات الجيولوجية الهيدروليكية والبيئية) يلبي متطلبات تصميم منجم المناجم المفتوحة بعد مزيد من الاستكشاف؛ بعد الموافقة، يمكن لقسم التصميم تنفيذ التصميم. نظرًا لظروف حدوث جسم الخام المكشوف على السطح والدفن الضحل، فإن جميع أعمال استخراج الصخور من الكل وفقًا لعملية معينة تسمى بشكل جماعي هندسة التعدين في المناجم المفتوحة.
إن جوهر التعدين المفتوح هو إزالة التربة السطحية والصخور المحيطة التي تغطي الجزء العلوي من جسم الخام في مساحة مفتوحة ضمن نطاق معين، وتعدين الخام. لذلك، من أجل تعدين الخام، يجب أيضًا استخراج الصخور المهملة.
يُطلق على جسم الخام الذي يُصنف على أنه منجم مفتوح اسم منجم مفتوح. ويُطلق على المكان الذي يتم فيه تنفيذ هندسة التعدين المفتوح باستخدام معدات التعدين اسم منجم مفتوح. منجم مفتوح: مجموع حفر التعدين والخطوات والخنادق المفتوحة التي تشكلت أثناء التعدين المفتوح.
2. الخطوات العامة لبناء وإنتاج المناجم المفتوحة:
(1) إعداد الأرض: إدخال خطوط المرور وخطوط النقل إلى منطقة التعدين، وإزالة أو نقل العوائق الطبيعية والبشرية في منطقة التعدين، مثل الأشجار والمستنقعات والقرى والمصانع والطرق والقنوات والمقابر وما إلى ذلك.
(2) عزل وتصريف مياه منطقة التعدين: قطع مجرى النهر الذي يمر عبر منطقة التعدين أو تحويله، وتصريف المياه، وجعل منسوب المياه أقل من المستوى المطلوب.
(3) هندسة البنية التحتية للمناجم، بما في ذلك حفر الخنادق وبناء الطرق من الأرض إلى مستوى التعدين؛ وإنشاء خطوط العمل، وتنفيذ أعمال تجريد البنية التحتية لكشف جسم الخام المستخرج؛ وإنشاء خطوط النقل ومكبات النفايات والجسور وما إلى ذلك؛ وبناء المرافق الصناعية الأرضية والمباني المدنية اللازمة.
(4) الإنتاج اليومي. يمكن تسليم هندسة البنية التحتية للمناجم إلى الإنتاج بعد فتح خطوط التعدين والتقشير اللازمة والوصول إلى قدرة تعدين معينة. بشكل عام، يستغرق الأمر بعض الوقت للوصول إلى القدرة الإنتاجية المصممة. تحتاج المناطق الملغومة إلى استصلاح.
إن إنشاء وإنتاج المناجم المفتوحة من المشاريع الهندسية المعقدة للغاية. إن شراء الأراضي، وشراء المعدات وتركيبها وتشغيلها، وتدريب الموظفين، وإنشاء هيئات الإدارة التنظيمية، واستصلاح الأراضي، وما إلى ذلك، تنطوي على مجموعة واسعة من الجوانب وترتبط ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض.
3. تطوير المناجم المفتوحة
يتم فقط تقديم تطوير الطرق، ولم يتم تقديم تطوير الأعمدة الأفقية ورافعات المنحدر.
(1) تبدأ عملية نزع المعادن من مناجم التعدين المفتوحة على سفوح الجبال من أعلى مستوى في منطقة التعدين وتستمر إلى أسفل طبقة تلو الأخرى؛ بينما يتم بناء خط حفرة التطوير من أدنى درجات التعدين إلى أعلى درجاته في وقت واحد. ومع انخفاض مستوى التعدين، يتم التخلي عن خط حفرة التطوير العلوي تدريجيًا أو يختفي، ويتم تقصير مسافة نقل الخام والصخور وفقًا لذلك.
(2) يتشكل خط حفرة تطوير الطريق للمناجم المفتوحة الغارقة تدريجيًا مع امتداد خطوات التعدين إلى الأسفل. تتضمن تغييرات خط الحفرة تطوير خط الحفرة الثابت وتطوير خط الحفرة المتحرك. تطوير خط الحفرة الثابت: يتم ترتيب خط حفرة التطوير على الجدار الجانبي النهائي داخل حدود التعدين ولا يغير موضعه أثناء عملية التعدين بأكملها في منطقة التعدين. يمكن اعتماده بطرق مستقيمة وعودة وحلزونية. تطوير خط الحفرة الحلزوني: يتم ترتيب خط حفرة التطوير بشكل حلزوني على طول الجوانب الأربعة لمنطقة التعدين.
عملية تطوير مشروع تطوير خط الحفرة الثابتة: بما في ذلك عملية تعدين الخطوات، وتقدم جدار العمل وتطوير وتعميق المستوى الجديد. في الجانب الأخير من منجم الحفرة المفتوحة، وفقًا لموضع خندق الدخول والخروج المحدد والاتجاه والمنحدر، يتم حفر خندق الدخول والخروج المائل من السطح (اللوحة المسطحة العلوية للخطوة) إلى اللوحة المسطحة السفلية للخطوة. بعد الوصول إلى ارتفاع اللوحة المسطحة السفلية، يتم حفر خندق مقطع أفقي جديد من نهاية خندق الدخول والخروج لإنشاء خط العمل الأولي لخطوة التعدين.
عملية تطوير مشروع تطوير خط الحفر المتحرك: يتم حفر خندق الدخول والخروج وخندق القسم أفقيًا من اللوحة العلوية أو اللوحة السفلية بالقرب من منطقة التلامس بين جسم الخام والصخور المحيطة في حقل التعدين. عندما يتم حفر خندق القسم بطول معين، يتم حفر خندق القسم بينما يتم توسيع جوانب خندق القسم لتشكيل خط عمل التجريد. أثناء عملية التعدين، يتحرك خندق الدخول والخروج مع تقدم جدار العمل على جانب واحد حتى يتم تقدم خط العمل إلى حدود التعدين النهائية، ثم يتم تثبيته على الجانب النهائي.
4. تكنولوجيا التعدين المفتوح
تتضمن عملية الإنتاج الرئيسية للمناجم المفتوحة ثلاثة مشاريع مهمة: الحفر والنزع والتعدين؛ وتشمل روابط الإنتاج التعدين والنقل والتفريغ (تفريغ التربة وتصريف الخام). التعدين هو الرابط الذي يتفاعل مباشرة مع طبقة الصخور، بما في ذلك الحفر والتفجير والتعدين والتحميل ونقل خط النقل وغيرها من العمليات، وهو الأهم في إنتاج المناجم المفتوحة؛ النقل هو الرابط بين التعدين والتفريغ، وهو الرابط الذي يشغل معظم المعدات ويستهلك معظم الطاقة والقوى العاملة في إنتاج المناجم المفتوحة؛ التفريغ هو شرط لا غنى عنه للتفريغ الاقتصادي والمعقول للمواد المنتجة في المناجم المفتوحة.
وحول روابط الإنتاج الرئيسية الثلاثة هذه، توجد أيضًا سلسلة من روابط الإنتاج المساعدة، مثل صيانة المعدات، وإمدادات الطاقة، والصرف الصحي، وما إلى ذلك.
يمكن تقسيم أنظمة عملية التعدين المفتوح إلى: عملية متقطعة، وعملية مستمرة، وعملية شبه مستمرة.
(1) تشير العملية المتقطعة إلى العملية التي يتم فيها استخراج ونقل الخام والصخور بشكل متقطع في روابط الإنتاج الرئيسية الثلاثة. على سبيل المثال: تقوم المجرفة الميكانيكية بتحميل شاحنة واحدة في كل مرة، وتنقل القطار أو السيارة الصخور شاحنة واحدة في كل مرة. لكل مغرفة محملة أو شاحنة منقولة، تكمل المعدات دورة أو فترة وفقًا لذلك. تسمى هذه العملية أيضًا عملية دورية أو عملية دورية.
(2) تشير العملية المستمرة إلى العملية التي يتم فيها استخراج ونقل الخام والصخور بشكل مستمر. هذه هي الحال مع تدفق الخام والصخور على حفارة متعددة الدلاء وناقل الحزام. سيستمر تدفق الخام والصخور هذا دون انقطاع طالما تعمل المعدات بشكل طبيعي. لذلك، تسمى هذه العملية أيضًا عملية التدفق.
(3) العملية شبه المستمرة هي عملية يتم فيها تشغيل بعض روابط الإنتاج بشكل مستمر. على سبيل المثال، نظام العملية الذي يقوم فيه المجرفة الميكانيكية بتحميل الخام والصخور في كسارة ثم نقلها بواسطة ناقل حزام بعد التكسير هو نظام عملية شبه مستمر نموذجي.
5. المصطلحات المهنية
أ. عند التعدين على خطوة، يتم تقسيم الخام والصخور إلى طبقات أفقية ذات سمك معين من الأعلى إلى الأسفل، ويتم التعدين باستخدام آلات مستقلة.
معدات التعدين والنقل. تحافظ كل طبقة على علاقة تقدم معينة، وبالتالي تشكل شكلًا متدرجًا.
تتكون الدرجة من العناصر التالية: اللوحة العلوية، واللوحة السفلية، والمنحدر، والخط العلوي، والخط السفلي، والارتفاع، وزاوية المنحدر. زاوية ميل الدرجة: هي الزاوية بين ميل الدرجة والمستوى الأفقي.
تنقسم الخطوات إلى:
خطوات العمل - عمل لوحات مسطحة لترتيب معدات التعدين والنقل.
الخطوات غير العاملة - منصات الأمان: تستخدم لصد الصخور المتساقطة واعتراضها وتقليل زاوية المنحدر.
منصات التنظيف: اعتراض الصخور المتساقطة وتنظيفها باستخدام معدات التنظيف.
منصات النقل: تعمل كقناة اتصال بين خطوات العمل ونقل خندق الوصول.
ب. خط العمل - قسم صخري خام مُجهز جيدًا.
ج. منطقة الحفر: أثناء التعدين، يتم تقسيم الخطوات إلى عدة شرائح، يتم تعدينها واحدة تلو الأخرى. كل شريحة من كل منجم تسمى منطقة حفر. العرض ... يعتمد على طريقة التفجير والمعلمات؛ المجرفة الكهربائية ... تعتمد على نصف قطر الحفر والتفريغ للمجرفة الكهربائية.
د. يمكن أيضًا تقسيم كل شريط من منطقة التعدين إلى عدة أقسام وتجهيزه بمعدات تعدين ونقل مستقلة أثناء التعدين. الطول ... طول خط العمل في التعدين الذي تشغله المجرفة الكهربائية.
و. أنفاق الحفر المفتوحة: مقسمة حسب الغرض:
(1) خندق الوصول ... خندق مائل يحفر لإنشاء روابط نقل بين الأرض ومستوى العمل وبين كل مستوى عمل. وفقًا لشكل المقطع العرضي: مقطع عرضي كامل، خندق من جانب واحد.
(2) خندق القسم المفتوح... يتم حفر خندق أفقي لفتح خط العمل التعديني وإنشاء خط العمل الأول (الخطوة الأولية).
ز. المنطقة من المنجم المفتوح التي تم أو يجري فيها التعدين المفتوح، والتي تتكون من درجات وأنفاق مفتوحة.
حفرة مفتوحة على سفح التل: فوق الدائرة المغلقة. حفرة مفتوحة منخفضة: أسفل الدائرة المغلقة.
العناصر المكونة:
(1) الجدار الجانبي: هو السطح الإجمالي المحيط بالمناجم المفتوحة، وينقسم إلى: الجدار العلوي، والجدار السفلي، والجدار النهائي.
(2) الحائط العامل: الحائط الجانبي المكون من الدرجات التي يتم تعدينها والتي سيتم تعدينها.
(3) ميل جدار العمل وزاوية ميل جدار العمل.
(4) زاوية ميل الجانب النهائي: الزاوية بين ميل الجدار النهائي والمستوى الأفقي
(5) ميل الجدار النهائي: هو المستوى المائل الوهمي الذي يتشكل بواسطة الخط العلوي للدرجة العلوية للحائط غير العامل والخط السفلي للدرجة السفلية.
(6) الحدود النهائية للمناجم المفتوحة: الموضع الذي تحدده خطوط الحدود النهائية العلوية والسفلية.
6. المؤشرات الفنية والاقتصادية الرئيسية: نسبة التجريد
إن نسبة التجريد في المناجم المفتوحة هي مؤشر فني واقتصادي مهم، وهو مرتبط بكمية الخام المستخرج، وكمية تجريد الصخور والتربة، وحجم الإنتاج، وعمر الخدمة، وتكلفة الإنتاج، وما إلى ذلك في المنجم.
نسبة التجريد: كمية الصخور المطلوبة للتجريد لكل وحدة من الخام المستخرج.
إن نسبة التجريد متغيرة. إن حدود التعدين المفتوح المحددة في التصميم لا تشكل إلا حدودًا معقولة في ظل ظروف معينة في فترة زمنية معينة. وحدة القياس هي م3/م3 أو م3/طن أو طن/طن.
نسبة التجريد المتوسطة: نسبة إجمالي كمية الصخور في الحدود إلى إجمالي كمية الخام.
نسبة التجريد الطبقي: نسبة كمية الصخور في طبقة أفقية معينة داخل الحدود إلى كمية الخام.
نسبة تجريد الإنتاج: نسبة كمية الصخور المجردّة خلال فترة زمنية معينة إلى كمية الخام المستخرج.
نسبة تجريد الحدود: نسبة الزيادة في الصخور الناتجة عن زيادة عمق الوحدة للحدود إلى زيادة الخام.
نسبة تجريد الاحتياطي: يتم حساب نسبة التجريد على أساس كميات الخام والصخور المقدمة في تقرير الاستكشاف الجيولوجي.
نسبة التجريد من الخام: يتم حساب نسبة التجريد على أساس كمية الخام والصخور التي تم الحصول عليها من فقدان الخام واستنزافه أثناء التعدين.
نسبة التجريد المعقولة اقتصاديًا: تشير إلى الحد الأقصى لكمية تجريد الصخور المسموح بها اقتصاديًا لكل وحدة حجم خام في التعدين المفتوح. لا تزيد تكلفة تعدين طبقة الخام المجاورة لحدود التعدين المفتوح عن تكلفة التعدين تحت الأرض.
