Yeraltı sert kaya madenciliği - Underground hard-rock mining

Bir 3D diyagramı şaft erişimli modern yeraltı madeninin

Yeraltı sert kaya madenciliği , genellikle altın , gümüş , demir , bakır , çinko , nikel , kalay ve kurşun içeren cevherler gibi metaller içeren "sert" mineralleri kazmak için kullanılan çeşitli yeraltı madenciliği tekniklerini ifade eder . Ayrıca elmas ve yakut gibi değerli taş cevherlerini kazmak için kullanılan tekniklerin aynısını içerir . Yumuşak kaya madenciliği , tuz , kömür ve yağlı kumlar gibi daha yumuşak minerallerin kazılması anlamına gelir .

mayın erişimi

Yeraltı erişimi

Yeraltı cevherine erişim , bir rampa (rampa), eğimli dikey şaft veya adit ile sağlanabilir .

Portalı reddet
  • Düşüşler , ya rezervin yan tarafını ya da birikinti çevresinde daireler çizen spiral bir tünel olabilir. Düşüş , yüzeye açılan kapı olan bir kutu kesimiyle başlar . Miktarına bağlı olarak örtü ve kalitesi ana kayadan bir galvanizli çelik menfez güvenlik amacıyla gerekli olabilir. Ayrıca açık bir madenin duvarına da fırlatılabilirler.
  • Şaftlar , bir cevher gövdesine bitişik olarak batırılmış dikey kazılardır. Kamyonla yüzeye taşımanın ekonomik olmadığı cevher gövdeleri için şaftlar batırılır. Şaft nakliyesi, derinlikte kamyon nakliyesinden daha ekonomiktir ve bir madende hem düşüş hem de rampa olabilir.
  • Aditler , bir tepenin veya dağın yamacına yapılan yatay kazılardır. Aditler, rampa veya kuyuya ihtiyaç duyulmayan yatay veya yataya yakın cevher kütleleri için kullanılır.

Cevher gövdesi bir yeraltı madenciliği işletmesini desteklemek için yeterli bir ödenebilir tenöre sahip olduğunda, ancak şerit oranı, açık döküm çıkarma yöntemlerini desteklemek için çok büyük olduğunda, düşüşler genellikle açık kesimli bir madenin yüksek duvarının yanından başlar . Ayrıca, genellikle yeraltı çalışmalarından acil güvenlik erişimi ve büyük ekipmanların işyerlerine taşınması için bir araç olarak inşa edilir ve korunurlar.

cevher erişimi

Cevher gövdesine erişmek için seviyeler, düşüş veya şafttan yatay olarak kazılır. Duraklar daha sonra cevherin seviyesine dik (veya dikine yakın) olarak kazılır.

Geliştirme madenciliği ve üretim madenciliği

Yeraltı madenciliğinin iki ana aşaması vardır: geliştirme madenciliği ve üretim madenciliği.

Geliştirme madenciliği, cevher gövdesine erişim sağlamak için neredeyse tamamen (değersiz) atık kayada yapılan kazılardan oluşur. Geliştirme madenciliğinde altı adım vardır: daha önce püskürtülmüş malzemeyi kaldırmak (yuvarlak muck out), ölçekleme (çatıdan ve yan duvarlardan sarkan dengesiz kaya levhalarını işçileri ve ekipmanı hasardan korumak için çıkarmak), püskürtme beton vb. kullanarak destek ve/veya donatı kurmak , kayayı delin, patlayıcı yükleyin ve patlayıcıları patlatın. Madenciliğe başlamak için ilk adım, aşağı inecek yolu yapmaktır. Yol, yukarıda açıklandığı gibi 'Reddet' olarak tanımlanır. Düşüş başlamadan önce, enerji tesisinin tüm ön planlaması, sondaj düzenlemesi, su tahliyesi, havalandırma ve çamur çekme tesisleri gereklidir.

Üretim madenciliği ayrıca uzun delik ve kısa delik olmak üzere iki yönteme ayrılır. Kısa delik madenciliği, cevherde meydana gelmesi dışında geliştirme madenciliğine benzer. Uzun delik madenciliğinin birkaç farklı yöntemi vardır. Tipik olarak, uzun delik madenciliği, cevher içinde yüzeyin altında farklı kotlarda (15 m - 30 m aralıklarla) iki kazı gerektirir. İki kazı arasında delikler açılarak patlayıcılarla dolduruluyor. Delikler patlatılır ve cevher dip kazısından çıkarılır.

Havalandırma

Eski bir kurşun madeninde havalandırmayı yönlendirmek için kapı. Öndeki cevher hunisi havalandırmanın bir parçası değildir.

Yeraltı sert kaya madenciliğinin en önemli yönlerinden biri havalandırmadır . Havalandırma, delme ve patlatma faaliyetlerinden (örn. silika tozu, NOx), dizel ekipmandan (örn. dizel partikülü, karbon monoksit) kaynaklanan tehlikeli gazları ve/veya tozu temizlemenin veya doğal gazlara karşı koruma sağlamanın birincil yöntemidir. kayadan yayılan (örneğin, radon gazı). Havalandırma, işçiler için yeraltı sıcaklıklarını yönetmek için de kullanılır. Derin, sıcak madenlerde havalandırma, işyerini soğutmak için kullanılır; ancak çok soğuk yerlerde hava madene girmeden önce donma noktasının hemen üzerine kadar ısıtılır. Havalandırma yükselticileri tipik olarak havalandırmayı yüzeyden işyerlerine aktarmak için kullanılır ve acil kaçış yolları olarak kullanılmak üzere değiştirilebilir. Yeraltı sert kaya madenlerindeki birincil ısı kaynakları, bakir kaya sıcaklığı, makine, otomatik sıkıştırma ve çatlak suyudur. Diğer küçük katkıda bulunan faktörler, insan vücudu ısısı ve patlatmadır.

Yer desteği

Kazılan açıklıkların stabilitesini korumak için bazı destek araçları gereklidir. Bu destek iki şekilde gelir; yerel destek ve alan desteği.

Alan yer desteği

Alan zemin desteği, büyük zemin arızasını önlemek için kullanılır. Arkaya (tavan) ve duvarlara delikler açılır ve zemini bir arada tutmak için uzun bir çelik çubuk (veya kaya bulonu ) takılır. Ana kayaya nasıl bağlandıklarına göre farklılaşan üç kaya bulonu kategorisi vardır. Onlar:

Mekanik cıvatalar

  • Nokta ankraj cıvataları (veya genişleme kabuğu cıvataları), alan zemin desteğinin yaygın bir tarzıdır. Nokta ankraj cıvatası, 20 mm – 25 mm çapında ve 1 m – 4 m uzunluğunda metal bir çubuktur (boyut madenin mühendislik departmanı tarafından belirlenir ). Deliğe takılan cıvatanın ucunda bir genleşme kabuğu vardır. Cıvata kurulum matkabı tarafından sıkıldığında, genleşme kabuğu genişler ve cıvata kayayı bir arada tutarak sıkılaşır. Mekanik cıvatalar, enjeksiyon yapılmadığı için korozyon nedeniyle ömürleri kısaldığı için geçici destek olarak kabul edilir .

Derzli cıvatalar

  • Reçine dolgulu inşaat demiri , bir nokta ankraj cıvatasının verebileceğinden daha fazla destek gerektiren alanlarda kullanılır. Kullanılan inşaat demiri , nokta ankraj cıvatası ile benzer boyuttadır ancak bir genleşme kabuğuna sahip değildir. İnşaat demiri için delik açıldıktan sonra, deliğe polyester reçine kartuşları takılır. İnşaat demiri cıvatası reçineden sonra takılır ve montaj matkabı tarafından döndürülür. Bu reçine kartuşunu açar ve karıştırır. Reçine sertleştiğinde, matkap dönüşü, kayayı bir arada tutan inşaat demiri cıvatasını sıkar. Reçine dolgulu inşaat demiri, 20-30 yıllık bir ömre sahip kalıcı bir zemin desteği olarak kabul edilir.
  • Kablo cıvataları , asma duvarda ve büyük kazıların çevresinde büyük kaya kütlelerini bağlamak için kullanılır. Kablo bulonları, standart kaya bulonlarından ve inşaat demirinden çok daha büyüktür ve genellikle 10-25 metre uzunluğundadır. Kablo cıvataları çimento harcı ile doldurulur.

Sürtünme cıvataları

  • Sürtünme stabilizatörünün ( genelleştirilmiş ticari markası Split Set tarafından sıklıkla adlandırılır ) montajı, mekanik cıvatalardan veya dolgulu cıvatalardan çok daha kolaydır. Cıvata, cıvatadan daha küçük bir çapa sahip olan deliğe dövülür. Duvardaki cıvatadan gelen basınç kayayı bir arada tutar. Sürtünme stabilizatörleri, derzlenmedikçe sudan kaynaklanan korozyon ve paslanmaya karşı özellikle hassastır. Derzlendikten sonra sürtünme 3-4 kat artar.
  • Swellex , cıvata çapının delik çapından daha küçük olması dışında Sürtünme stabilizatörlerine benzer. Kayayı bir arada tutmak için cıvata çapını genişletmek için cıvataya yüksek basınçlı su enjekte edilir. Sürtünme stabilizatörü gibi, swellex de korozyon ve paslanmaya karşı zayıf bir şekilde korunur.

Yerel yer desteği

Daha küçük kayaların sırttan ve kaburgalardan düşmesini önlemek için yerel zemin desteği kullanılır. Tüm kazılar yerel zemin desteği gerektirmez.

  • Welded Wire Mesh , 10 cm x 10 cm (4 inç) açıklıklara sahip metal bir ekrandır. Ağ, nokta ankraj cıvataları veya reçine dolgulu inşaat demiri kullanılarak arkaya tutulur.
  • Püskürtme beton , daha küçük kayaların düşmesini önleyen sırt ve nervürleri kaplayan beton üzerine fiber takviyeli spreydir. Püskürtme beton kalınlığı 50 mm – 100 mm arasında olabilir.
  • Lateks Membranlar , püskürtme betona benzer şekilde, ancak daha küçük miktarlarda sırtlara ve nervürlere püskürtülebilir.

Durdur ve geri çekil vs. durdur ve doldur

Dur ve geri çekil

Alt Seviye Mağaracılık Ridgeway yeraltı madeninde çökme yüzeye ulaşır.

Bu yöntem kullanılarak, madencilikte, boşlukları doldurmadan duraklardan kaya çıkarılması planlanmaktadır; bu, tüm cevher çıkarıldıktan sonra duvar kayalarının çıkarılan stopere girmesine izin verir. Stope daha sonra erişimi önlemek için kapatılır.

Durdur ve doldur

Büyük hacimli cevher kütlelerinin çok derinden çıkarılacağı veya cevher sütunlarının bırakılmasının ekonomik olmadığı durumlarda, açık stope bir çimento ve kaya karışımı, bir çimento ve kum karışımı veya bir çimento ve atık karışımı olabilen dolgu ile doldurulur. . Bu yöntem, yeniden doldurulmuş durakların bitişik duraklara destek sağladığı ve ekonomik kaynakların tamamen çıkarılmasına izin verdiği için popülerdir.

yöntemler

Kes ve doldur madenciliğinin şematik diyagramı

Seçilen madencilik yöntemi, çıkarılacak cevher kütlesinin boyutu, şekli, yönü ve tipine göre belirlenir. Cevher kütlesi Witwatersrand'daki bir altın madeni gibi dar damarlı olabilir, cevher kütlesi Olimpiyat Barajı madenine , Güney Avustralya'ya veya Cadia-Ridgeway Madeni , Yeni Güney Galler'e benzer şekilde büyük olabilir . Cevher gövdesinin genişliği veya boyutu, cevherin dağılımının yanı sıra tenöre göre belirlenir. Daldırma cevher yatağının dikey bir dar damar cevher yatağı açık tıkama veya kesilmiş dolgu yöntemi ile çıkartılmaktadır edilecek ise, dar bir yatay damar cevher yatağı odası ve ayağı veya uzunayak yöntemi ile çıkartılmaktadır olacaktır, örneğin maden bir yöntem üzerinde bir etkisi vardır. Cevherin yanı sıra çevreleyen kayanın gücü için daha fazla değerlendirmeye ihtiyaç vardır. Kendi kendini destekleyen güçlü bir kayada bulunan bir cevher kütlesi açık durdurma yöntemiyle çıkarılabilir ve zayıf kayada bulunan bir cevher kütlesinin, cevher çıkarılırken boşluğun sürekli olarak doldurulduğu bir aç ve doldur yöntemiyle çıkarılması gerekebilir.

Seçici madencilik yöntemleri

  • Aç ve doldur madenciliği, özellikle asma duvarın uzun delikli yöntemlerin kullanımını sınırladığı, dik eğimli veya düzensiz cevher bölgelerinde kullanılan bir kısa delikli madencilik yöntemidir. Cevher, yatay veya hafif eğimli dilimler halinde çıkarılır ve daha sonra atık kaya, kum veya artıklarla doldurulur . Her iki dolgu seçeneği de betonla konsolide edilebilir veya konsolide edilmeden bırakılabilir . Kes ve doldur madenciliği, düşük cevher kaybı ve seyreltme avantajları ile pahalı ancak seçici bir yöntemdir.
  • Sürükleme ve doldurma , kesme ve doldurmaya benzer, ancak cevher zonlarında kullanılması dışında, sürüklenme yönteminin çıkarılmasına izin verecek kadar geniştir. Bu durumda, cevherde ilk ötelenme geliştirilir ve konsolide dolgu kullanılarak geri doldurulur. İkinci sürüklenme, birinci sürüklenmeye bitişik olarak sürülür. Bu, cevher bölgesi tam genişliğine çıkarılana kadar devam eder, bu sırada ikinci kesim ilk kesimin üstünde başlar.
  • Büzülme durdurma , dik eğimli cevher kütleleri için uygun olan bir kısa delikli madencilik yöntemidir. Bu yöntem, patlatıldıktan sonra kırık cevherin, çevresindeki kayayı desteklemek için kullanıldığı ve üzerinde çalışılacak bir platform olarak kullanıldığı durdurucuda bırakılması dışında, kesme ve doldurma madenciliğine benzer. Bir sonraki dilimin delinmesine ve patlatılmasına izin vermek için durdurucudan sadece yeterli cevher çıkarılır. Cevherin tamamı patlatıldığında stope boşaltılır. Çok seçici olmasına ve düşük seyreltmeye izin vermesine rağmen, cevherin çoğu madencilik tamamlanana kadar stopta kaldığından, sermaye yatırımlarında gecikmeli bir getiri söz konusudur.
  • VRM / VCR : Dikey krater geri çekilmesi (VCR) olarak da bilinen dikey geri çekilme madenciliği (VRM), madenin açık durdurma, aşağıdan yukarıya madencilik kullanılarak yaklaşık 50 metre derinliğe sahip dikey bölgelere ayrıldığı bir yöntemdir. Uzun delikli büyük çaplı delikler, delik içi (ITH) matkaplar kullanılarak üstten cevher gövdesine dikey olarak delinir ve ardından cevher gövdesinin yatay dilimlerini bir alt kesime püskürtür. Çıkarmada patlatılan cevher fazda alındı. Bu alma, geliştirilen bölümün altından yapılır. Cevherin son temizliği uzaktan kumandalı LHD makineleri ile yapılır. Birincil durdurucuların ilk aşamada çıkarıldığı ve daha sonra ardışık durakların patlatılması için duvar desteği sağlamak için çimentolu dolgu ile doldurulduğu VCR madenciliğinde genellikle birincil ve ikincil durdurma sistemi kullanılır. Dolgu katılaştıktan sonra yan bölmeler önceden planlanmış sırayla çıkarılacaktır.

Toplu madencilik yöntemleri

  • Blok mağaracılık , yüksek gevrekliğe sahip büyük ve dik daldırma cevher kütlelerini (tipik olarak düşük tenörlü) çıkarmak için kullanılır . Nakil erişimi olan bir alt oyuk, cevher gövdesinin altına sürülür, nakliye seviyesinin üstü ile alt otun altı arasında "çekmeler" kazılır. Çekme çanları, kayaların içine düşeceği bir yer görevi görür. Cevher gövdesi, alt kesimin üzerinde delinir ve patlatılır ve cevher, nakliye erişimi yoluyla çıkarılır. Cevher gövdesinin gevrekliği nedeniyle, ilk patlamanın üzerindeki cevher mağaralar ve çekmecelere düşer. Cevher, çekmecelerden çıkarıldığında, cevher gövdesi mağaralara girerek sabit bir cevher akışı sağlar. Mağaracılık durur ve çeki demirlerinden cevherin çıkarılması devam ederse, büyük bir boşluk oluşabilir ve bu da ani ve büyük bir çökme potansiyeline ve maden boyunca potansiyel olarak felakete yol açabilecek bir rüzgar esmesine neden olabilir . Göçertme devam etmez yerlerde, zemin yüzey böyle olanlar gibi bir yüzey depresyon içine çökebilir Klimaks ve Henderson molibden madenlerinde de Colorado . Böyle bir konfigürasyon, madencilerin "zafer deliği" terimini uyguladığı birkaç konfigürasyondan biridir.

Kolayca çökmeyen cevher kütleleri bazen hidrolik kırma , patlatma veya her ikisinin bir kombinasyonu ile ön koşullandırılır . Kömür uzun ayak panelleri üzerinde güçlü çatı kayasının ön koşullandırılmasına ve hem kömür hem de sert kaya madenlerinde oyulmaya neden olmak için hidrolik kırma uygulanmıştır .

  • Oda ve sütun madenciliği  : Oda ve sütun madenciliği genellikle düz veya hafif daldırma tabakalı cevher kütlelerinde yapılır. Odalar çıkarılırken sütunlar düzenli bir şekilde yerinde bırakılır. Birçok oda ve sütun madeninde, sütunlar, durdurma erişiminden en uzak noktadan başlayarak çatının çökmesine ve durdurmayı doldurmasına izin verilir. Bu, sütunlarda daha az cevher kaldığından daha fazla geri kazanıma izin verir.

cevher çıkarma

Kaba cevherin çıkarılması için lastik tekerlekli ekipman kullanan madenlerde , cevher (veya "çöp"), merkez mafsallı araçlar (boggers veya LHD olarak adlandırılır ) kullanılarak stoptan ("çırpılmış " veya " bataklanmış" olarak anılır) çıkarılır. Yükleme, Çekme, Boşaltma makinesi) ). Bu ekipman parçaları dizel motorlar veya elektrik motorları kullanılarak çalışabilir ve düşük profilli bir ön uç yükleyiciye benzeyebilir . Elektrikle çalıştırılan LHD , esnek olan ve bir makara üzerinde uzatılabilen veya geri çekilebilen arka kabloları kullanır.

Cevher daha sonra yüzeye çekilmek üzere bir kamyona boşaltılır (daha sığ madenlerde). Daha derin madenlerde, cevher, bir toplama seviyesine düştüğü bir cevher geçidinden (dikey veya dikeye yakın bir kazı) aşağı boşaltılır. Toplama seviyesinde, çeneli veya konik kırıcı veya kaya kırıcı yoluyla birincil kırma alabilir . Cevher daha sonra hareket ettirilen konveyör bantları , kamyon ya da zaman zaman trenler için şaft kova veya yüzeye çekilir için atlama yüzey altındaki kutuları içine boşaltılmış Headframe için taşıma değirmene.

Bazı durumlarda, yeraltı birincil kırıcı, cevheri eğimli bir şaft aracılığıyla doğrudan yüzeye ileten eğimli bir konveyör bandı besler. Madencilik ekipmanlarının cevher gövdesine yüzeyden iniş yoluyla erişmesiyle, cevher cevher geçitlerinden beslenir.

En derin madenler

  • Dünyanın en derin madenleri , şu anda 3.900 m'yi (12.800 ft) aşan derinliklerde çalışan Güney Afrika'nın Witwatersrand bölgesindeki Mponeng ve TauTona (Batı Derin Seviyeleri) altın madenleridir .
  • Asya'da en derin inaktif benimdir Kolar içinde Karnataka bölgesinde Hindistan . 2001 yılında kapatılan ana şaft, 10.560 ft (3.220 m) derinliğe ulaşmıştı.
  • Bu bölge aynı zamanda 45 °C'ye (113 °F) varan hava sıcaklıkları ile sert kaya madenciliği için en zorlu koşulların bulunduğu yerdir. Bununla birlikte, sıcaklığı yaklaşık 28 °C'ye (82 °F) düşürmek için büyük soğutma tesisleri kullanılır.
  • Kuzey Amerika'daki en derin aktif olmayan sert kaya madeni Grass Valley California'daki Empire madenidir . 1956 yılında kapatılan ana şaft 11.007 ft (3.355 m) bir eğim derinliğine ulaşmıştı. Tüm şaftların toplam uzunluğu 367 mil (591 km)'dir.
  • En derin aktif hard rock mayın Kuzey Amerika'da ise Kidd Mine yılında Kanada'da madenleri, çinko ve bakır içinde Timmins , Ontario . 9,889 fit (3.014 m) maksimum derinlikte bu maden, dünyadaki en derin ana metal madenidir ve düşük yüzey yüksekliği, madenin dibinin dünyadaki en derin erişilebilir deniz dışı noktası olduğu anlamına gelir.
  • LaRonde'nin Penna şaftının (3. şaft) Batı Yarımküre'deki en derin tek kaldırma şaftı olduğuna inanılıyor. Yeni 4. şaft, 2.840 m (9.320 ft) aşağı iniyor. LaRonde maden genişletmesi, dünyanın en derin uzun delikli açık durakları olan 3.008 m (9.869 ft) derinlikte Haziran 2016'da tamamlandı.
  • Avrasya ve Asya'nın en derin aktif mayın ait Skalisty Maden olan Nornickel bulunan Talnah . Eylül 2018'de yüzeyin altında 2.056 m (6,745 ft) derinliğe ulaşır.
  • Avrupa'nın en derin madeni , Çek Cumhuriyeti , Příbram'daki uranyum madenlerinin 1.838 m (6,030 ft) 16. kuyusudur.
  • En derin sert kaya madenler Avustralya olan bakır ve çinko kurşun mayın Mount Isa , Queensland 1,800 m (5900 ft) de.
  • En derin platin - paladyum dünyada mayınlar Hangi Merensky Reef içinde, Güney Afrika 203 milyon bir kaynakla, troy ons anda yaklaşık 2.200 m (7.200 ft) derinliğe çalıştı.
  • En derin sondaj olduğunu Kola derin sondajı içinde Murmansk Oblast , Rusya . 12.262 m'de (40.230 ft), Dünya'nın en derin yapay uç noktasıdır .

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

  • Brown, Ronald C. Hard Rock Madenciler: InterMountain West, 1860-1920 (2000)
  • de la Vergne, Jack. Hard Rock Miner's Handbook (2003) Tempe/North Bay: McIntosh Engineering. s. 2. ISBN  0-9687006-1-6 .
  • McElfish Jr., James M. Hard Rock Madencilik: Çevre Korumaya Devlet Yaklaşımları (1996)
  • Wyman, Mark. Hard Rock Epic: Batılı Madenciler ve Sanayi Devrimi, 1860-1910 (1989)