المعرفة الأساسية بالتعدين المفتوح
أولا: نظرة عامة
1. الموارد المعدنية
يشير إلى مجموع المعادن أو العناصر المفيدة التي تتشكل نتيجة التمعدن الجيولوجي، والتي توجد طبيعيًا في القشرة الأرضية أو على السطح، مدفونة تحت الأرض أو مكشوفة على السطح، في صورة صلبة أو سائلة أو غازية، ولها قيمة تطويرية واستغلالية. الموارد المعدنية موارد غير متجددة واحتياطياتها محدودة. يوجد 168 معدنًا معروفًا في العالم، منها أكثر من 80 معدنًا مستخدمًا على نطاق واسع. وفقًا لخصائصها و...
من حيث الاستخدامات، تُقسّم المعادن عادةً إلى أربع فئات: ١١ معدنًا للطاقة؛ ٥٩ معدنًا معدنيًا؛ ٩٢ معدنًا لا فلزيًا؛ ٦ معادن مائية وغازية. توجد المعادن الفلزية بشكل أساسي في الطبيعة بشكلها الصلب. من منظور التعدين، تُستخرج رواسب خام المعادن بغض النظر عن أنواعها. يُعامل الذهب والفضة والنحاس والحديد والنيكل، إلخ، بنفس الطريقة؛ ويتم اختيار عمليات تعدين مختلفة بناءً على حالة وجود الخام فقط.
2. التعدين
في المجتمع الحديث، شهدت صناعة التعدين تقدمًا كبيرًا، وأصبحت أكثر تطورًا وتقسيمًا. يشير هذا المصطلح عمومًا إلى عمليات الاستكشاف والتعدين والإثراء والتكرير وغيرها من الأعمال ذات الصلة بالمعادن. يتضمن بناء منجم حديث جهودًا شاقة من قِبل متخصصين في جيولوجيا التعدين، والمساحة، والهندسة المدنية، والتعدين، ومعالجة المعادن، والسلامة، وحماية البيئة، والأعمال الكهروميكانيكية، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، وإمدادات المياه والصرف الصحي، والأتمتة، والكيمياء، وغيرها.
3. خصائص صناعة التعدين والإثراء
أولاً، إن هدف العمل هو الجسم الخام الجيولوجي الذي تم اكتشافه من خلال المسح الجيولوجي والذي يحدث بشكل طبيعي، ولا يمكن اختيار كائن التعدين والمعالجة بحرية؛
ثانياً، يتم نقل كائنات 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، إن الظروف الجيولوجية للتعدين والمواد الخام المعدنية معقدة للغاية، مما يجعل من الصعب توحيد مشاريع التعدين.
في الوقت نفسه: ⒈ ظروف تواجد رواسب الخام غير مستقرة؛ ⒉ تتفاوت درجة الخام وتركيبه وتركيبه تفاوتًا كبيرًا؛ ⒊ البنية الجيولوجية معقدة؛ ⒋ تتفاوت الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للخام والصخور المحيطة به تفاوتًا كبيرًا؛ ⒌ محتوى الماء في رواسب الخام معقد. لذلك، لا يمكن تكرار عملية التعدين والاستفادة من منجم بالكامل.
2. تعريف التعدين المفتوح
1. المفاهيم الأساسية لتعريف التعدين المفتوح
الشرط الأساسي لتعريف التعدين المكشوف هو وجود رواسب خام مناسبة. يُقيّم مدى ملاءمة رواسب الخام للتعدين المكشوف في المرحلة المبكرة من الاستكشاف الجيولوجي، ثم يُقترح تقرير جيولوجي (يتضمن بيانات جيولوجية هيدروليكية وبيئية) يلبي متطلبات تصميم التعدين المكشوف بعد إجراء المزيد من الاستكشاف؛ وبعد الموافقة، يُمكن لقسم التصميم تنفيذ التصميم. ونظرًا لظروف وجود الخام المكشوف على السطح والدفن السطحي، تُسمى جميع أعمال استخراج الصخور من المنجم وفقًا لعملية محددة بهندسة التعدين المكشوف.
جوهر التعدين المفتوح هو إزالة التربة السطحية والصخور المحيطة التي تغطي الجزء العلوي من خام الحديد في مساحة مفتوحة ضمن نطاق معين، ثم استخراج الخام. لذلك، لاستخراج الخام، يجب أيضًا استخراج نفايات الصخور.
تم تصنيف خام المعدن على أنهتعريف التعدين المفتوحيسمىالتعدين المفتوح. المكان الذي يتم فيه إجراء هندسة التعدين المفتوح باستخدام معدات التعدين يسمىالتعدين المفتوح.التعدين المفتوحالتعريف: مجموع حفر التعدين والخطوات والخنادق المفتوحة التي تشكلت أثناء التعدين المفتوح.
2. الخطوات العامة لـالتعدين المفتوحالبناء والإنتاج:
(١) تهيئة الأرض. إدخال خطوط النقل والمواصلات إلى منطقة التعدين، وإزالة أو نقل العوائق الطبيعية والبشرية في منطقة التعدين، مثل الأشجار والمستنقعات والقرى والمصانع والطرق والقنوات والمقابر، وغيرها.
(2) عزل وتصريف مياه منطقة التعدين. قطع مجرى النهر المار بمنطقة التعدين أو تحويل مساره، وتصريف المياه، وخفض منسوب المياه إلى أقل من المستوى المطلوب.
(3) هندسة البنية التحتية للمناجم. تشمل حفر الخنادق، وبناء الطرق من الأرض إلى مستوى التعدين؛ وإنشاء خطوط العمل، وتسوية البنية التحتية للكشف عن خام التعدين؛ وإنشاء خطوط النقل، ومكبات النفايات، والجسور، وغيرها؛ وبناء المنشآت الصناعية الأرضية والمباني المدنية اللازمة.
(٤) الإنتاج اليومي. يمكن نقل هندسة البنية التحتية للمناجم إلى الإنتاج بعد فتح خطوط التعدين والتكسير اللازمة، وبلوغ طاقة التعدين المحددة. عادةً، يستغرق الوصول إلى الطاقة الإنتاجية المُصممة بعض الوقت، حيث يجب استصلاح المناطق الملغومة.
بناء وإنتاجتعريف التعدين المفتوحمشاريع هندسية معقدة للغاية. يشمل شراء الأراضي، وشراء المعدات وتركيبها وتشغيلها، وتدريب الكوادر، وإنشاء هيئات الإدارة التنظيمية، واستصلاح الأراضي، وغيرها، جوانب متعددة ومترابطة بشكل وثيق.
3.التعدين المفتوحتطوير
يتم فقط تقديم تطوير الطرق، ولا يتم تقديم تطوير الأعمدة الأفقية ورافعات المنحدر.
(1) عملية تجريد التلالالتعدين المفتوحيبدأ من أعلى مستوى في منطقة التعدين ويمتد نزولاً طبقة تلو الأخرى؛ بينما يُبنى خط منجم التطوير من أدنى درجات التعدين إلى أعلىها دفعةً واحدة. مع انخفاض مستوى التعدين، يُهجر خط منجم التطوير العلوي تدريجياً أو يختفي، مما يُقلل من مسافة نقل الخام والصخور تبعاً لذلك.
(2) خط تطوير الطريق الغارقالتعدين المفتوحيتشكل خط الحفرة تدريجيًا مع امتداد درجات التعدين للأسفل. تشمل تغييرات خط الحفرة تطوير خط الحفرة الثابت وتطوير خط الحفرة المتحرك. تطوير خط الحفرة الثابت: يُوضع خط الحفرة التطويري على الجدار الجانبي الأخير ضمن حدود التعدين، ولا يتغير موضعه طوال عملية التعدين في منطقة التعدين. يمكن استخدامه بطرق مستقيمة، وعودة، ولولبية. تطوير خط الحفرة الحلزوني: يُوضع خط الحفرة التطويري بشكل حلزوني على طول الجوانب الأربعة لمنطقة التعدين.
عملية تطوير مشروع تطوير خط الحفر الثابت: تشمل عملية تعدين الدرجات، وتطوير جدار العمل، وتطوير وتعميق المستوى الجديد. في الجانب الأخير منالتعدين المفتوحوفقًا لموقع واتجاه وميل خندق الدخول والخروج المُحدد، يُحفر خندق الدخول والخروج المائل من السطح (الصفيحة المسطحة العلوية للدرجة) إلى الصفيحة المسطحة السفلية للدرجة. بعد الوصول إلى ارتفاع الصفيحة المسطحة السفلية، يُحفر خندق جديد ذو مقطع أفقي من نهاية خندق الدخول والخروج لتحديد خط العمل الأولي لخطوة التعدين.
عملية تطوير مشروع تطوير خط الحفر المتحرك: يُحفر خندق الدخول والخروج وخندق المقطع أفقيًا من الصفيحة العلوية أو السفلية بالقرب من منطقة التماس بين خام الحديد والصخور المحيطة به في حقل التعدين. عند حفر الخندق المقطعي بطول معين، يُحفر الخندق المقطعي مع توسيع جوانبه لتشكيل خط عمل التجريد. أثناء عملية التعدين، يتحرك خندق الدخول والخروج مع تقدم جدار العمل من جانب واحد حتى يصل خط العمل إلى حدود التعدين النهائية، ثم يُثبت على الجانب الأخير.
4. تكنولوجيا التعدين المفتوح
عملية الإنتاج الرئيسية لـتعريف التعدين المفتوح يشمل ثلاثة مشاريع مهمة: حفر الخنادق، والتكسير، والتعدين. تشمل روابط الإنتاج التعدين والنقل والتفريغ (تفريغ التربة، وتفريغ الخام). التعدين هو الرابط الذي يتفاعل مباشرةً مع طبقة الصخور، بما في ذلك الحفر والتفجير والتعدين والتحميل، ونقل خطوط النقل، وغيرها من العمليات، وهو الأهم فيالتعدين المفتوحالإنتاج؛ النقل هو الرابط بين التعدين والتفريغ، وهو الرابط الذي يشغل معظم المعدات ويستهلك معظم الطاقة والقوى العاملة فيالتعدين المفتوحالإنتاج؛ التفريغ هو شرط لا غنى عنه للتفريغ الاقتصادي والمعقول للمواد المنتجة فيالتعدين المفتوح.
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 حلقات الإنتاج الرئيسية الثلاث. على سبيل المثال، تُحمّل مجرفة ميكانيكية شاحنةً بمغرفة واحدة في كل مرة، وينقل قطار أو سيارة صخورًا شاحنة واحدة في كل مرة. لكل مغرفة مُحمّلة أو شاحنة منقولة، تُكمل المعدات دورةً أو فترةً زمنيةً وفقًا لذلك. تُسمى هذه العملية أيضًا العملية الدورية أو العملية الدورية.
(2) تشير العملية المستمرة إلى عملية استخراج ونقل الخام والصخور بشكل مستمر. وهذا ينطبق على تدفق الخام والصخور على حفارة متعددة الدلاء وناقل سيور. يستمر تدفق الخام والصخور دون انقطاع طالما أن المعدات تعمل بشكل طبيعي. لذلك، تُسمى هذه العملية أيضًا عملية التدفق.
(3) العملية شبه المستمرة هي عملية تُشغَّل فيها بعض حلقات الإنتاج بشكل مستمر. على سبيل المثال، يُعدّ نظام المعالجة شبه المستمر نظامًا نموذجيًا، حيث تُحمِّل مجرفة ميكانيكية الخام والصخور في كسارة، ثم تنقلها بواسطة سير ناقل بعد التكسير.
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، مما يُشكل شكلًا تدريجيًا.
تتكون الدرجة من العناصر التالية: الصفيحة العلوية، الصفيحة السفلية، المنحدر، الخط العلوي، الخط السفلي، الارتفاع، وزاوية المنحدر. زاوية ميل الدرجة: 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، تُقسّم الدرجات إلى عدة شرائح، تُعدّن واحدة تلو الأخرى. يُسمى كل شريحة من كل منجم منطقة حفر. يعتمد العرض على طريقة التفجير ومعاييره؛ أما الجرافة الكهربائية فتعتمد على نصف قطر الحفر والتفريغ للجرافة الكهربائية.
د. يُمكن أيضًا تقسيم كل شريط من منطقة التعدين إلى عدة أقسام وتزويده بمعدات تعدين ونقل مستقلة أثناء التعدين. الطول ... طول خط العمل في التعدين الذي تشغله الجرافة الكهربائية.
و. أنفاق الحفر المفتوحة: مقسمة حسب الغرض:
(١) خندق الوصول ... خندق مائل يُحفر لإنشاء وصلات نقل بين الأرض ومستوى العمل، وبين كل مستوى وآخر. حسب شكل المقطع العرضي: مقطع عرضي كامل، خندق ذو جانب واحد.
(2) خندق القسم المفتوح... يتم حفر خندق أفقي لفتح خط العمل التعديني وإنشاء خط العمل الأول (الخطوة الأولية).
ز. مساحةالتعدين المفتوححيث تم أو يتم تنفيذ التعدين المفتوح، والذي يتكون من خطوات وأنفاق مفتوحة.
حفرة مفتوحة على سفح التل: فوق الدائرة المغلقة. حفرة مفتوحة منخفضة: أسفل الدائرة المغلقة.
العناصر المكونة:
(1) الجدار الجانبي: السطح الإجمالي المحيطالتعدين المفتوح، مقسمة 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 العليا للحائط غير العامل والخط السفلي للدرجة السفلية.
(6) الحدود النهائية لـتعريف التعدين المفتوح:الموضع الذي تم تحديده بواسطة خطوط الحدود النهائية العلوية والسفلية.
6. المؤشرات الفنية والاقتصادية الرئيسية: نسبة التجريد
نسبة التجريدالتعدين المفتوحهو مؤشر فني واقتصادي مهم، ويرتبط بكمية الخام المستخرج، وكمية إزالة الصخور والتربة، وحجم الإنتاج، وعمر الخدمة، وتكلفة الإنتاج، وما إلى ذلك في المنجم.
نسبة التجريد: كمية الصخور المطلوبة للتجريد لكل وحدة من الخام المستخرج.
نسبة التجريد متغيرة. حدود التعدين المكشوف المحددة في التصميم هي حدود معقولة فقط في ظل ظروف معينة وفترة زمنية محددة. 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 المستخرجة 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 الواردة 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 أقصى كمية مسموح بها اقتصاديًا لتجريد الصخور لكل وحدة حجم خام في التعدين المكشوف. ولا تتجاوز تكلفة تعدين طبقة الخام المجاورة لحدود التعدين المكشوف تكلفة التعدين تحت الأرض.
