Açık Ocak Madenciliği: Sondaj ve Patlatmadan Su Kontrolüne ve Maden Rehabilitasyonuna
Açık ocak madenciliği uzaktan bakıldığında basit görünür: kayayı delin, kırın, yükleyin ve taşıyın.
Pratikte, güvenli ve verimli bir açık ocak madeni, birbirine bağlı çeşitli sistemlere bağlıdır. Basamak geometrisi sondajı etkiler. Sondaj kalitesi patlatmayı etkiler. Patlatma, yükleme, taşıma, kırma, şev stabilitesi, toz, drenaj ve nihayetinde rehabilitasyon maliyetini etkiler.
Tüm iş akışını anlamak, tek bir makineye ayrı ayrı bakmaktan çok daha faydalıdır.
1. Açık ocak madenciliği yöntemlerinin iki temel türü
"Kapalı kontur", açık ocak madenciliği sınırının yer yüzeyinde oluşturduğu yatay kapalı çizgidir.
Arazi yapısına ve yatağın bu kontura göre konumuna bağlı olarak, açık ocak madenleri genellikle iki tipe ayrılır:
Yamaçtaki açık ocak madenleriYüzeydeki kapalı konturun üzerinde yer alırlar. Kazı bir eğim boyunca gelişir ve yerçekimi bazı drenaj işlemlerine yardımcı olabilir.
Çöküntü açık ocak madenleriYüzeydeki kapalı konturun altına doğru uzanırlar. Bu çukurlar, kazı derinleştikçe genellikle daha karmaşık su kontrolü, nakliye yolu planlaması ve eğim yönetimi gerektirir.
Bu ayrım maden düzenini, erişim yollarını, drenaj sistemini ve nihai şev tasarımını etkiler.
2. Bir bankın üç temel unsuru
Açık ocak madeni, basamak adı verilen yatay çalışma seviyelerinde inşa edilir.
Bank:Cevher ve kaya kütlesinin ayrıldığı yatay katman. Çalışma seviyeleri arasındaki dikey mesafe, basamak yüksekliğidir.
Bank yüzü:Maden sahasının eğimli yüzeyi, çıkarılmış alana bakar. Bu yüzey ile yatay düzlem arasındaki açı, ocak yüzeyi açısıdır.
Platform veya toprak set:Oturma bankının ayak ucu ile tepe noktası arasındaki yatay alan. Genişliği, platform genişliğine eşittir.
Farklı platformlar farklı amaçlara hizmet eder:
Çalışma platformu sondaj, patlatma, yükleme ve taşıma işlemlerini desteklemektedir.
Güvenlik veya kaya tutma setleri, düşen kayaları engellemeye yardımcı olur.
Temizlik hendeği, gevşek malzemelerin uzaklaştırılması için alan sağlar.
Çalışma genişliği, hem ekipman hareketine hem de güvenli ayrılmaya yetecek kadar olmalıdır.
Bank tasarımı sadece bir üretim sorunu değil, aynı zamanda eğim stabilitesi ve erişim kontrolü sorunudur.
3. Ana açık ocak üretim sırası
Temel üretim iş akışı normalde şunları içerir:
Sondaj
Patlatma veya kaya kırma
Yükleme ve taşıma
Atık kayaçların kaldırılması
Her aşama bir sonrakini etkiler. Kötü sondaj, yetersiz patlamaya neden olabilir. Yetersiz parçalanma, ekskavatörleri ve kırıcıları aşırı yükleyebilir. Zayıf taşıma yolu tasarımı, aksi takdirde yetenekli olan yükleme ekipmanının verimliliğini azaltabilir.
Sondaj
Açık ocak üretiminde ilk büyük işlem sondajdır. Genellikle toplam üretim maliyetinin %10 ila %15'ini oluşturur.
Yaygın olarak kullanılan üç ekipman kategorisi vardır.
DTH sondaj kuleleriEsnek sondaj açıları, iyi hareket kabiliyeti ve nispeten düşük ekipman ağırlığı ve yatırım maliyeti sunarlar. Özellikle orta sertlikteki kayaçlarda olmak üzere, küçük ve orta ölçekli madenler için kullanışlıdırlar. Eğimli sondaj, cevher kalitesini kontrol etmeye, taban oluşumunu azaltmaya ve aşırı büyük blokları sınırlamaya yardımcı olabilir.
Döner patlatma deliği matkaplarıYüksek verimlilik ve yüksek düzeyde mekanizasyon sağlarlar. Geniş açık ocak madenlerinde yaygın olarak kullanılırlar ve çok çeşitli sertlikteki oluşumları delebilirler.
Jumbo veya paletli kaya delme makineleriBom veya çerçeve üzerine monte edilmiş otomatik beslemeli bir veya daha fazla kaya delici kullanın. Hareketlilikleri ve mekanik çalışma prensipleri, onları özel veya değişken sondaj işleri için uygun hale getirir.
DTH sondajında, çekiç, matkap ucu, çubuk, kompresör, yıkama sistemi ve kaya oluşumu tek bir sistem olarak eşleştirilmelidir. Delik çapı, derinlik, eğim ve hassasiyet, nihai patlatma veya kaya parçalama sonucunu etkiler.
Patlatma ve kontrollü kaya kırma
Patlatmanın amacı, ekskavatörler, nakliye kamyonları ve birincil kırıcılar için yönetilebilir bir parça boyutu oluşturmaktır. Birçok açık ocak işletmesinde, patlatma toplam üretim maliyetinin yaklaşık %15 ila %20'sini temsil eder.
Yaygın yöntemler şunlardır:
Sığ delik patlatma:Genellikle 30-75 mm çapında ve 5 metrenin altında derinlikte daha küçük delikler kullanılır. Küçük taş ocaklarında, tünellerde, yol kesimlerinde, ikincil kırma işlemlerinde ve özel kazı çalışmalarında kullanılır.
Derin delikli kademeli patlatma:DTH veya döner ekipmanla açılan daha derin delikler kullanılır. Tezgah tasarımına ve parçalanma gereksinimlerine bağlı olarak dikey ve eğimli delikler kullanılabilir.
Oda patlatma:Bir odaya veya yer altı açıklığına daha büyük miktarda patlayıcı yerleştirir. Genellikle belirli inşaat veya yüksek hacimli taş ocağı koşullarıyla sınırlıdır.
Çok sıralı milisaniyelik patlama:Daha büyük üretim hacimleri gerektiğinde kullanılır. Kontrollü zamanlama, eş zamanlı başlatmaya kıyasla parçalanmayı iyileştirebilir ve titreşimi daha etkili bir şekilde yönetebilir.
Son eğimlere yakın bölgelerde, mühendisler milisaniyelik gecikmeler, ön bölme, düzgün patlatma ve tampon patlatma gibi kontrollü patlatma yöntemleri kullanabilirler. Amaç, kırılmayı en üst düzeye çıkarmak yerine kalan kaya kütlesini korumaktır.
Binaların, demiryollarının, otoyolların, elektrik hatlarının veya diğer hassas varlıkların yakınındaki alanlar için patlayıcı olmayan bir yöntem daha uygun olabilir. Gaea Rock'ın O2 Gaz Enerjili Kaya Kırma Sistemi, bir kırma tüpünün içinde sıvı oksijen ve yanıcı bir emici madde kullanır. Bu, geleneksel bir patlayıcı sistem değil, kontrollü bir faz değişim işlemidir.
O2 sistemi, daha düşük şok dalgası yoğunluğu, azaltılmış titreşim, daha kolay taşıma sınıflandırması ve kontrollü kaya parçalama işlemlerinin önemli olduğu durumlarda düşünülebilir. Gerçek sondaj, dolgu, şarj, ateşleme, dışlama ve acil durum prosedürleri, nitelikli personel tarafından tasarlanmalı ve denetlenmelidir.
4. Yükleme ve taşıma
Yükleme, açık ocak üretim döngüsünün merkezi halkasıdır. Ekskavatörler cevheri veya patlatılmış kayayı çıkarır ve taşıma ekipmanına yükler veya belirlenmiş bir yere taşır.
Yaygın olarak kullanılan yükleme ekipmanları şunlardır:
Hidrolik ekskavatörler
Kablo kepçeleri
Hidrolik kepçeler
tekerlekli yükleyiciler
Yükleme ve taşıma işlemleri ayrı ayrı optimize edilemez. Kamyonlar çalışma alanında kuyruk oluşturuyorsa veya taşıma yolları bakımsızsa, daha büyük bir ekskavatörün pek bir faydası olmaz.
Ulaşım altyapısı maden yatırımlarının önemli bir bölümünü oluşturabilir ve bazı işletmelerde taşıma, toplam cevher maliyetinin ve işçilik giderlerinin yarısından fazlasını oluşturabilir.
Yaygın ulaşım sistemleri şunlardır:
Kamyon taşımacılığı
Demiryolu taşımacılığı
Konveyör sistemleri
Eğimli atlama kaldırma
Kombine ulaşım sistemleri
Esnek olması nedeniyle kamyonla taşımacılık hala en yaygın yöntem olmaya devam ediyor, ancak daha büyük madenler sürekli konveyörleri, sevk yazılımlarını ve otomatik ekipmanları giderek daha fazla entegre ediyor.
5. Atık kaya bertarafı
Atık kaya ve kazılan hafriyat, belirlenmiş bertaraf alanlarına taşınmalıdır.
Atık kayaçların taşınması karayolu taşımacılığı, demiryolu taşımacılığı veya konveyörler kullanılarak gerçekleştirilebilir. Atık bertaraf alanları tek kademeli döküm alanları, çok kademeli kapalı döküm alanları veya tabandan destekli çok kademeli döküm alanları olarak tasarlanabilir.
Atık depolama alanının kapasite, drenaj, eğim stabilitesi, trafik ayrımı ve uzun vadeli rehabilitasyon açısından tasarlanması gerekmektedir. Kötü yönetilen atık yerleştirme, istikrarsızlık, yüzey akışı, toz ve gelecekteki ıslah sorunlarına yol açabilir.
6. Su koruma ve drenaj
Su kontrolü, açık ocak mühendisliğinin en önemli sistemlerinden biridir.
Yaygın drenaj yaklaşımları şunlardır:
Yamaç madenleri için yerçekimiyle drenaj
Sınırlı su girişi olan sığ çukurlar için dip toplama sistemi
Daha yüksek su akışına sahip daha derin çukurlar için kademeli drenaj sistemi.
Çok yüksek su girişine sahip yeraltı galerileri ve drenaj tünelleri
Arazi yapısına ve jeolojiye bağlı olarak birkaç sistem birleştirilebilir.
Su yalıtımı düzenli denetim gerektirir. Drenaj kanalları, bariyerler, pompalar, kaplamalar ve diğer koruyucu yapılar yağmurlu mevsim öncesinde ve aşırı hava koşullarından sonra kontrol edilmelidir.
7. Madencilik sonrası sorunlar
Kontrolsüz açık maden sahaları ciddi tehlikeler oluşturabilir:
Çukurda su birikmesi
Yüksek ve dengesiz yamaçlar
Heyelanlar
Yakındaki yeraltı çalışmalarındaki basınç etkileri
Atık barajının çökmesi
Aşağı havzadaki yerleşim yerlerini etkileyen çamur akıntıları
Atık deşarjından kaynaklanan uzun vadeli ekolojik hasar
Bu riskler, üretimin sona ermesinden sonra değil, maden planlaması sırasında ele alınmalıdır.
8. Maden rehabilitasyonu
Modern maden rehabilitasyonu genellikle dört alana odaklanır.
Eğim düzenlemesi:Dengesiz kayaları kaldırın, aşırı eğim açılarını azaltın, sağlam teraslar oluşturun ve işlem görmüş alanları yeniden bitkilendirin.
Atık yönetimi:Uygun atık malzemeleri, teknik ve yasal olarak uygun olduğu durumlarda yeraltı dolgu malzemesi olarak kullanın. Değerli mineralleri yeniden işleyerek geri kazanın ve inşaat malzemesi olarak güvenli kullanım alanlarını araştırın.
Toprak işleme:Hasar görmüş toprağı değiştirin veya iyileştirin, kirleticilerin yayılmasını sınırlayan bariyerler oluşturun ve verimliliği geri kazandıran iyileştirici maddeler ekleyin.
Bitki örtüsünün restorasyonu:Yerel iklime, verimsiz topraklara ve gerektiğinde ağır metal maruziyetine uyum sağlayan bitkiler seçin. Doğrudan bitki örtüsü basit ve ekonomiktir; üst toprak yerleştirme genellikle yerleşmeyi ve toparlanmayı hızlandırır.
En verimli açık ocak madeni, sadece en çok kayayı hareket ettiren maden değildir. Başlangıçtan itibaren sondaj, kaya kırma, yükleme, taşıma, drenaj, eğim kontrolü ve rehabilitasyon işlemlerini koordine eden madendir.
