دانلود تحقیق آشنایی با معدن

مقدمه
کاربرد مواد معدنی در صنایع بویژه بعد از جنگ جهانی دوم رشد سریع پیدا کرده است.امروزه تعداد زیادی از انواع گوناگون سنگ و کانی و ترکیبت آنها در صنایع به کار برده می شودکه بین آنها ذغال سنگ جایگاه مخصوص به خود را دارد،که در حال حاضر حیات بسیاری از صنایع در گرو این ماده معدنی است.

در کشور ما که اقتصادی وابسته به نفت داشته و دارد،بیشتر نگاهها معطوف به صنعت نفت بوده است و صنایع دیگر معدنی رشد چندانی ننموده ویا به طور ناقص از این صنایع بهره برداری گردیده است.

در حال حاضر به دلایل زیادی نمی توان به صنایع غیر نفتی فقط به عنوان منابع اشتغال زا نگریست و جایگاه این صنایع اکنون پررنگ تر به نظر می رسند، پس باید با نگرشی درست و مدیریتی استوار این منابع را جایگزین نفت نمود.

ذغال سنگ نیز به عنوان یکی از منابع مهم معدنی غیر نفتی نیز جایگاه خود را باید پیدا کند.

معادن ذغال سنگ طبس که در کویر مرکزی ایران قرار گرفته اند با دارا بودن ذخیره بیکران خود و همچنین نزدیکی به بازار مصرف یکی از با ارزش ترین معادن ایران است که می تواند نقش مهمی در صنایع غیر نفتی کشور را ایفا کند.

تلاش برای اکتشاف و بهره برداری این معادن همچنان ادامه دارد.

در این پروژه سعی شده است با تحلیل چند منطقه در حال پیشروی از لحاظ خواص ژئو مکانیکی سنگ(RMR) و ارتباط دادن زمان مخصوص برای حفاری هر منطقه به این خواص (RMR) ارتباطی بین سرعت حفاری و خواص ژئومکانیکی سنگ بدست آوریم.

و سپس از روی رابطه بدست آمده نتیجه گیریمان را انجام دهیم.

1-1- موقعیت جغرافیایی و آب و هوا
ناحیه‌پروده با وسعتی در حدود 1200 کیلومتر مربع در 75 کیلومتری جنوب شهرستان طبس در محدوده عرض جغرافیایی َ50 ْ 32 تا َ 05 ْ 33و طول جغرافیایی َ 45 ْ 56 تا َ15 ْ57 قرار گرفته است .

شکل های 1-1 و 1-2 موقعیت جغرافیایی پروده را نشان می دهد .

ارتفاع متوسط ناحیه ‌زغالدار پروژه از سطح دریا 850 متر می باشد که مرتفع ترین نقطه آن در غرب 1047+ متر و پست ترین آن در شرق730+ متر قرار گرفته است .

ناحیه پروده جزء مناطق کویری با آب و هوای خشک و قاره‌ای محسوب می شود که نوسانات درجه حرارت شبانه روزی و ماهیانه آن زیاد است .

حداکثر درجه حرارت شهر طبس در تابستان به 45+ درجه ودر زمستان حداقل درجه حرارت به 5- درجه می رسد .

اغلب ماههای سال خشک و یا کم باران بوده و معمولاً‌در فصل زمستان و اوایل بهار باران نسبتاً کم می بارد .

درمنطقه مورد مطالعه رودخانه های دارای جریان دائمی نداریم و رودخانه‌های متعدد فصلی که معمولاً جریان آب در آنها به هنگام بارندگی بصورت سیلاب می باشد.

ناحیه زغالدار پروده عاری از پوشش گیاهی بوده و تنها بوته های خار بصورت پراکنده به چشم می خورد .

1-2- تاریخچه مطالعات
بررسی مناطق زغالدار طبس برای اولین بار در سال 1347 توسط اکیپ اعزامی از واحد کرمان آغاز شد .

به دنبال آن در سال 1349 کارشناسان روسی شرکت ذوب آهن ایران به منظور تعیین کیفیت ، از لایه های زغالی ناحیه نایبند نمونه برداری کردند .سپس در سالهای 1352 و 1353 به منظور مطالعات جامعتر گروه هایی از کارشناسان روسی و ایرانی به مناطق زغالدار اعزام گردیدند و در ارتباط با زغالخیزی رسوبات تریاس ، ژرواسیک و کیفیت لایه‌ای زغالی مطالعاتی را انجام دادند .

بر اساس مطالعات یاد شده حدود گسترش رسوبات زغالدار ایران (‌متریالیس ژرواسیک) در حوضه زغالدار طبس مشخص گردید و وجود زغالهای کک شو در نواحی شرق حوضچه (پروده – نایبند ) و زغالهای حرارتی در ناحیه غربی ( مزینو) مورد توجه قرار گرفت .

1-3-تکتونیک و ساختمان زمین شناسی حوضه طبس
حوضه طبس بلوکی است نوری شکل که بین گسلهای نایبند –کلمردنائین واقع شده است .

مشخصات اجمالی این گسلها عبارتند از :

1-3-1- گسل نایبند :
گسل نایبند با امتداد شمالی جنوبی از شرق حوضه عبور میکند.

این گسل 500 کیلومتر طول داشته و از نوع راستگرد می باشد .

شیب گسل بطرف شرق بوده و با عملکردی از نوع معکوس بلوک غرب را بالا برده است .

گسل نائینی به موازات گسل کلمردو با عملکردی عکس آن قرار گرفته است .

در حد فاصل گسلهای اصلی نایبند و در جهتی تقریباً عمود بر آنها گسلهائی وجود دارند که معمولاًدر نزدیکی گسلهای اصلی به طرف جنوب چرخشی می نمایند .

این گسلها از شمال به طرف جنوب عبارتند از : گسل پرورده (‌رستم )، گسل زنوغان ، گسل توری چای و گسل قدیر ، شیب تمامی این گسلها به طرف جنوب بوده و به صورت رورانده عمل کرده اند .

سه ناحیه زغالی مجزا در حوضه‌طبس وجود دارند که عبارتند از مزینو، نایبند و پروده 1-3-2-ناحیه زغالی مزینو: این ناحیه در غرب دشت آبرفتی طبق واقع گردیده است، این ناحیه از طرف شرق تسوط گسل نامرئی با روند شمالی جنوبی از ناحیه پروده جدا شده و از طرف غرب به گسلهای کلمرد و نائینی محدود می شود .

لایه های زغالی این ناحیه سن ژوراسیک پایینی داشته اند و از نوع آنتراسیت و حرارتی می باشد .

در حال حاضر ناحیه زغالی فرینو به وسعت 8800 کیلومتر مربع مرحله اکتشافی مقدماتی را گذرانده است .

1-3-3- ناحیه‌زغالی نایبند : این ناحیه دارای وضعیتی برابر 4500 کیلومتر مربع می باشد و ناحیه‌ زغالدار نایبند در جنوب گسل قوری چای واقع شده است .

در این ناحیه رسوبات تریاس فوقانی و ژوراسیک تحتانی دارای لایه های زغالی قابل کار از نوع کک شو می باشد .

1-3-4- ناحیه زغالی پروده : ناحیه زغالدار پروده با وسعتی برابر 6400 کیلومتر مربع یکی از بزرگترین نواحی زغالدار حوضه می باشد .

در اولین مرحله که در سال 1360 آغاز گردید بررسی کیفی و کمی زغالهای کک شو در وسعت حدود 400 کیلومتر مربع انجام گردید ودرمرحله دوم مناطق دارای پتانسیل مثبت مورد اکتشاف مقدماتی قرار گرفت .

ضمن بررسی های پی جوئی مرحله‌اول ناحیه پروده به در بخش شمالی و جنوبی در طرفین گسل رستم تقسیم شد که مناطق پروده به وسعت 1200 کیلومتر مربع در حد فاصل گسلهای رستم و قوری چای واقع شده و نهشته های تریاس بالائی در آن دارای لایه های زغالی قابل کار از نوع کک شود می باشد .

شکل شماره 1-3 نقشه شماتیک نواحی سه گانه مذکور را نشان می دهد .

گسلهای رستم و قوری چای که ناشی از گسلهای بزرگ نایبند وکلمردمی باشند بر فرم ساختمانی و تکنونیکی ناحیه تأثیر گذاشت و با ایجاد گسیختگیهائی کوچک با روند شمال غربی‌، جنوب شرقی مناطق جدا از هم را به وجود آورده اند .

ناحیه زغالدار پروده بر اساس گسلهای اخیر به محدوده های کوچکتری تقسیم شده است که این مناطق از شرق به غرب عبارتند از IV,III,II,I پروده شرقی ، علاوه بر این مناطق دارای ویژگیهایی می باشند که آن را از سایر مناطق زغال دار ایران متمایز ساخته که بعضی از این ویژگیها عبارتند از : 1-3-5- ساختمان زمین شناسی ساختمان زمین شناسی ناحیه‌پروده نسبت به سایر مناطق زغالی ایران پیچیده نبوده و در این رابطه دو فاکتور شیب و عدم شکستگیهای مکرر بسیار قابل توجه می باشند .تغییرات شیب و تکرار شکستگیها از عمده موانعی هستند که جریان استخراج و تولید زغالسنگ دچار مشکل می سازد.

در ناحیه پروده شیب کم و یکنواخت لایه ها و همچنین کم بودن تعداد شکستگیها باعث گردیده که بلوکهای معدنی جهت استخراج شرایط ایده آل داشته باشند که این شرایط بر سهولت استخراج زغال تأثیر بسزائی دارد.

1-3-6- وسعت منطقه ناحیه زغالدار پروده با وسعتی حدود 1200 کیلومتر مربع اگرچه در نتیجه عملکرد چندین گسل و همچنین ساختمانهای زمین شناسی به بلوکهای متعدد تقسیم شده ولی در عین حال محدوده‌ای است بهم پیوسته بطوریکه که رخنمون لایه های زغالی از غرب به شرق در طول 40 کیلومتر تداوم داشته و تغییرات کمی وکیفی آنها از روند مشخصی پیروی می کنند .

علاوه بر این به لحاظ شرایط و ویژگیهای رسوبگذاری ، برخی خصوصیات زمین شناسی و حتی پاره‌ای از مشخصات کیفی و تکنولوژی ، لایه های زغالی در کل ناحیه مشابه بوده و تغییرات ، دارای قانونمندی و روند نسبتاً مشخص می باشد .

و امکان طراحی معدن های متعددی در مجاورت یکدیگر فراهم میگردد .

قطعاً طراحی معدن در مجاورت یکدیگر هزینه های زیر بنائی هر معدن را بسیار کاهش میدهد و میزان نیروی انسانی و سایر امکانات مورد نیاز کاهش می یابد .

1-3-7- ضخامت لایه های زغالی در ناحیه پروده ،5 لایه زغال اصلی و قابل کار وجود دارند که از پایین به بالا عبارتند از D,C2,C1,B2,B1، ضخامت کل این پنج لایه از کمر پایین B1 تا کمر بالای D بطور متوسط 80 متر می باشد و عمدتاً از تناوب لایه های زغال ، زغال آرژیل،آرژلیت ، سیلت و ماسه سنگ تشکیل شده است.

سه لایه زغالی B1,B2,C1 بعلت اینکه ضخامت آنها بیش از یک متر است اقتصادی تر محسوب می شوند.

و از آن میان لایه‌زغالی C1 در بخشهای وسیعی از منطقه بین 5/1 تا 2 متر دارد .

چهار لایه C2,C1,B2,B1 در طول چهار کیلومتر دارای رخنمون می باشند .

با توجه به وسعت زیاد پرورده لایه های زغالی به لحاظ پارامترهای کیفی و کمی و تغییرات قابل توجهی نشان می دهند .

بطور کلی ضخامت لایه ها از غرب به شرق تدریجاً کاهش می‌یابد.

1-3-8- ذخیره بر اساس مطالعات انجام شده تاکنون یک میلیارد تن زغال سنگ در ناحیه پروده به ثبت رسیده است .

این مقدار ذخیره به لایه های زغالی از سطح زمین تا اعماق 600 متری مربوط می شود .

قابل ذکر است که 20% این ذخایریعنی 200 میلیون تن آنها در افقهای نزدیکی از سطح زمین قرار گرفته است و دستیابی به این ذخایر با توجه به حجم عملیات اکتشافی و شناسایی دقیق لایه ها ، بخش اعظم ذخایر پروده در کاتاگوری قطعی قرار می گیرد و این بدان معناست که در ارتباط با سرمایه گذاری به منظور بهره برداری هیچگونه ریسکی وجود نخواهد داشت .

1-4- عملیات اکتشافی 1-4-1- نقشه برداری تهیه نقشه های توپوگرافی به مقیاس5000/1 ، این نقشه ها در دو مرحله توسط سازمان نقشه برداری کشور در سال 1361 و شرکت نقشه برداری کارتک در سال 67 با عکسهای هوائی 20000/1 سال 1348 و بطریق فتوگرامتری تهیه شده است فواصل منحنی های میزان آن 5 متر ، مبنای ارتفاعات سطح متوسط آب خلیج فارس ، مبنای مسطحات اروپایی و در سیستم تصویر UTM انجام گرفته و دقت پلیگونها خوب ، خطای آنها از حد مجاز کمتر است .

1-4-2- عملیات حفاری با توجه به برداشتهای مرحله پی‌جوئی که بیشتر از رخنمون لایه های زغالی بدست آورده اند که در این مرحله با ایجاد حفر ترانشه عمود بر امتداد لایه ها و حفر اکلون های در داخل لایه‌زغالی از رخنمون تا جائی که از زون اکسیده آن عبور کنند حفر شده است که در برداشت ترانشه ها و امتداد لایه ها با مشخصات کمر بالا وکمر پایین آن ، ابتدا با توجه به پیچیدگی لایه زغال که در مرحله‌ی پی جوئی حاصل شده است شبکه حفاری ( مستطیل ،‌مربع ، لوزی )‌طراحی کرده اند و از آنها حفاری صورت می گیرد .

البته در ابتدا فاصله شبکه ما بیشتر و هرچه مطالعات دقیق تر و بیشتر مورد نیاز باشد بالطبع فاصله گمانه ها کمتر خواهد شد.

در ناحیه‌پروده ومناطق همجوار تاکنون تعداد 646 حلقه چاه به متراژ برابر 223785 متر حفر گردیده است .

هدف از مطالعات ژئوفیزیکی : تعیین خواص فیزیکی سنگها (‌مقاومت الکتریکی ، رادیو اکتیویته طبیعی ، عکس العملهای سنگ در برابر تشعشعات رادیو اکتیو ) تعیین عمق ، ضخامت و توصیف لیتولوژی طبقات سنگی تعیین عمق ، ضخامت و استروکتورلایه های زغالی مشخص نمودن محل گسلها و وزن های دارای شکستگی و خرد شدگی اندازه گیری قطر چاه تعیین گرادیان حرارتی اندازه گیری مقدار و آزیموت انحراف چاه نمونه برداری از لایه های زغالی به روش گرانتانوس نمونه برداری از لایه های زغالی پی بردن به ساختمان زمین شناسی رسوبات زغالدار ( شکستگی ها ، گسل ها ، تغییرات رخساره‌ای ، تغییرات ضخامت لایه ها ) روش الکتریکی برداشتهای الکتریکی شامل برداشتهای گرادیان ، پتانسیل K,T,B (‌جریان متمرکز جانبی ) می‌باشند که به وسیله سوندهای مخصوص اندازه گیری می‌گردد.

برداشتهای گرادیان و پتانسیل در مقیاس 200/1 درکلیه چاهها حفر شده و در سرتاسر چاه صورت گرفته در صورتیکه برداشت B,T,K در مقیاس 50/1 چاههای که لایه های زغالی را گرفته اند و تنها در محل لایه های زغالی انجام پذیرفته است .

در روشهای الکتریکی مقاومت الکتریکی طبقات مختلف و لایه های زغالی در چاهها اندازه گیری شده است .

نتایج حاصله از این اندازه گیری ها که در کلیه‌چاههای منطقه بررسی گردیده است ، بصورت جداول زیر نشان داده شده است .

جدول 1-1[3] جدول 1-2[3] با توجه به مطالعات انجام شده در بین لایه های زغالی ، لایهC1 دارای بیشترین مقاومت الکتریکی و لایه F کمترین مقدار را داراست .

همچنین در بین طبقات ، آهک های ماسه‌ای دارای مقاومت الکتریکی حداکثر آهک بادامور کوارتزیت ، دارای حداقل مقاومت می باشند .

مقاومت الکتریکی دو لایه های زغالی با میزان درصد خاکستر در لایه های زغالی نسبت عکس دارد 1-4-3-مشخصات لایه های زغال منطقه پروده ویژگی هایی از لایه های زغالی که در استخراج آنها تأثیر دارند شامل پیوستگی ، ضخامت شیب و تغییرات لایه ها می باشد.

در منطقه‌پروده بر اساس اطلاعات زمین شناسی حاصل از گمانه ها ، نقشه برداری سطحی ، ترانشه زنی وتونل های اکتشافی متعدد ، 5 لایه زغال در مقاطع قائم به اثبات رسیده است .

با استفاده از اطلاعات حاصل از برنامه های حفاری اکتشافی ، نقشه های هم ارزش متعددی از لایه های زغال تهیه شده است که با توجه به نتایج حاصله توصیف عمومی لایه های زغال به صورت زیر است : لایه ها در یک ساختار پیوسته قرار دارند.

گسل های مشاهده شده سطحی در عمق نیز توسط حفاری هایی انجام شده به اثبات رسیده اند .

شیب لایه ها در قسمت اصلی ذخایر نسبتاً‌آرام است هر 5 لایه فوق دارای درصدزغال و خاکستر متفاوت می باشد.

ضخامت کلی این لایه ها از کمر پایین لایه B تا کمر بالای لایه‌D بطور متوسط 80 متر و عمدتاً از تناوب لایه های زغال ، زغال آرژلیت ، آرژلیت ، سلیت و ماسه سنگ تشکیل شده است.

5 لایه زغالی از پایین به بالا عبارتند از : D,C2,C1,B2,B1، که با توجه به گمانه ها وحفاری های انجام شده در لایه D, C2 اکثر جاها ضخامت کمتر از 40CM و غیر قابل کار می باشند.

سه لایه C1,B2 عمدتاً ضخامت بیش از یک متر داشته و از این میان در بخش های وسیعی از منطقه ضخامتی ما بین 5/1 تا 2 متر ( متوسط 86/1 متر ) دارد .

این ضخامت 2 تا 3 برابر ضخامت برخی لایه های زغالی است که هم اکنون در سایر معادن کشور استخراج می شوند.

با توجه به اهمیت سه لایه C1,B2,B1 خصوصیات این لایه ها را بیشتر شرح می دهیم : لایه‌C1: بطور متوسط در فاصله 9/12 متری زیر لایه C2قرار دارد .تغییرات ضخامت ساختمان و پارامترهای کیفی این لایه در این محدوده نسبتاً کم است وبا ثبات ترین لایه بشمار می رود لایه زغالی C1 ، لایه‌ای است که مرکب و غالباً‌از دو تا سه شعبه زغالی تشکیل شده که عمدتاً به وسیله شعبات غیر زغالی از جنس آرژیلیت از یکدیگر تفکیک می شوند.

شعبات غیر زغالی که بطور متوسط 15 درصد بخش قابل کار لایه را تشکیل می دهند ، حداکثر و حداقل ضخامت برابر 51/2 و 09/1 متر دارد.

لایه‌B2: به طور متوسط در 9/23 متری زیر لایه قرار دارد .

لایه B2 لایه‌ای است مرکب که بخش قابل کار آن از یک تا دو شعبه زغالی تشکیل یافته است.

حداقل و حداکثر ضخامت آن بین 45/0 تا 90/1 متر متغیر است ونوسانات زیادی دارد کمر بالا و کمر پایین عمدتاً از جنس آرژیلیت میباشد .

لایه‌B1: به طور متوسط در 5/16 متری زیر لایه قرار گرفته است و پس از لایه C1 در درجه دوم اهمیت قرار گرفته است تداوم وپیوستگی لایه B2 قابل توجه است این لایه غالباً از یک تا دو شعبه زغالی تشکیل شده که به وسیله یک شعبه غیر زغالی از جنس آرژیلیت یا زغال آرژیل از یکدیگر تفکیک می شوند.

این شعبه غیر زغالی که 5 درصد ضخامت قابل کار لایه را تشکیل می دهد ضخامتی بین 5 تا 15 سانتیمتر دارد .

جنس کمر بالا آرژیلیت وکمر پایین زغال آرژیل یا سیلت می باشد .

1-4-4- گاز خیزی منطقه آزمایش های تعیین میزان گاز در لایه های زغالی پروده I و سنگ های دربرگیرنده آن انجام شده است .

این آزمایش ها نشان می دهند که میزان این گاز تا عمق 300- 250 متر به شدت افزایش یافته و تا حد 19 متر مکعب در تن نیز رسیده است.

و پس از آن ثابت شده است.

میزان گاز موجود در لایه های اطراف تا عمق 500M در محدوده 5-3 متر مکعب در تن افزایش مییابد .جدول شماره 1-3 تغییرات گاز خیزی لایه ها در محدوده یال شمالی نسبت به ازاء یک تن سوخت جامد (‌زغال ) را نشان میدهد .

گاز مذکور ترکیبی از هیدروکربورها ، نیتروژن ؛ دی اکسید کربن و متان به عنوان عنصر غالب می باشد .

با افزایش عمق میزان هیدروکربورها افزایش یافته و از میزان نیتروژن و دی اکسید کربن کاسته می شود.

تأثیر افزایش هیدروکربن ها ، گسترش محدوده قابل انفجار مخلوط گازی است .

جدول شماره 1-3- تغییرات گاز خیزی لایه های یال شمالی نسبت به عمق [3] 1-4-5- مشخصات کیفی زغالسنگ نتایج حاصل از آزمایشهای کیفی دقیق انجام شده برروی سه لایه C1,B2,B1 نشانگر زغالی با خواص کک شوندگی متالوژی در حد خوب است .

جدول شماره 1-4 برخی خواص مربوط به لایه هی C1,B2,B1 را نشان می دهد .

برروی دو لایه C2 و D آزمایشات کیفی کمتری انجام شده و نتایج حاصل نشانگر درصد خاکستر بالا در این لایه ها بوده است .

1-4-6- میزان ذخایر پس از ترسیم لاگ گمانه ها ونقشه های هیسومتری لایه ها ، ذخایر آنها محاسبه گردیده است که طبق جدول 1-4 نشان داد آشنایی با معادن مکانیزه زغال طبس: فرایند تولید فولاد در کارخانه ذوب آهن اصفهان به گونه ای است که به ازای هر تن فولاد تولیدی حدودا" به 9/0 تن کنسانتره زغال سنگ کک شو نیاز می باشد.

بدین لحاظ از زمان شروع احداث این کارخانه مطالعات گسترده ای در زمینه اکتشاف معادن زغال سنگ کک شو به عنوان ماده اصلی و مورد نیاز برای تولید فولاد آغاز گردید.

حوزه زغالدار طبس در سه ناحیه نایبند ، مزینو و پروده با وسعتی حدود 000/30 کیلومتر مربع بین استانهای خراسان ، کرمان و یزد قرار گرفته است .

بیشترین عملیات اکتشافی در ناحیه پروده که اغلب ذخایر زغالسنگ کک شو را دارد متمرکز گردیده است .

در این ناحیه از سال 1356 حدود 700 حلقه حفاری زغال با متراژ حدود 230 کیلومتر اجرا و مطالعات گسترده ی زمین شناسی ، آبشناسی و آزمایشگاهی صورت گرفته است .

شکل 2-1عملیات اکتشافی مجموع کل ذخایر زمین شناسی معادن زغال سنگ کک شو در منطقه پروده حدود 1100 میلیون تن برآورد گردیده است که در 5 لایه با ضخامت 8/0 الی 2 متر و تا افق 300+ متر و در وسعتی حدود 1200 کیلومتر مربع پراکنده می باشد.

طرح تجهیز معادن زغال سنگ طبس با هدف خودکفایی کشور در تامین کنسانتره زغال سنگ کک شو ، از سال 1370 وارد مرحله اجرایی گردیده است.

مطالعات اولیه و بررسی های فنی و اقتصادی برای ظرفیت تولیدی 4/2 میلیون تن زغال سنگ استخراجی معدن مرکزی و معدن یک و پروده 4 انجام پذیرفته که به علت محدودیت های اعتباری ، اجرای طرح به دو فاز 1 و 2 تقسیم که در فاز اول اجرایی می بایستی 750 هزار تن و در فاز دوم 450 هزار تن کنسانتره زغال سنگ کک شو برای بخشی از نیازهای کارخانه ذوب آهن اصفهان تولید گردد.

معادن شماره یک و مرکزی پروده طبس نخستین معادن تمام مکانیزه زغال سنگ کشور جهت تولید 5/1 میلیون تن زغال سنگ خام در فاز یک با 27 کارگاه استخراجی به روش Long Wall و 5 زون به روش Room & Pillar طراحی و استخراج آن آغاز گردیده است.

شکل 2-2دستگاه road header بر اساس طراحی صورت پذیرفته حدود 25/1 میلیون تن از روش Long Wall و 250 هزار تن از روش Room & Pillar ظرفیتهای استخراج معادن در سال می باشد.

در طراحی معدن یک روش استخراج جبهه کار طولانی که دارای بازیابی زیاد ، پیوستگی و سرعت در تولید می باشد، به صورت کاملا" مکانیزه درنظر گرفته شده و در انتخاب تجهیزات حداکثر راندمان تولید و ایمنی مدنظر قرار داشته است.

عملیات آماده سازی جهت استخراج به روش Long Wall با حفر دو راهرو به موازات هم در طرفین بلوک زغال سنگ صورت می گیرد که فاصله این دو راهرو در معدن یک پروده بین 220-170 متر میباشد.

سپس این دو راهرو توسط Face Line که در داخل زغال سنگ حفر می گردد به یکدیگر متصل می شوند.

این فضای ارتباطی کارگاه استخراج اولیه را تشکیل می دهد که عملیات استخراج از آن آغاز می گردد.

شکل2-3 دستگاه shearer در معدن یک از شیرر دوطبلکه با بازوهای متحرک که متداول ترین و پیشرفته ترین نوع شیرر می باشد جهت برش زغال سنگ استفاده شده است.

زغال سنگ برش خورده بر روی ناو زره دار انعطاف پذیر (AFC) ریخته می شود و باربری داخل کارگاه توسط این سیستم انجام می پذیرد.

شکل2-4 نوار نقاله سیستم نگهداری کارگاه از نوع شیلد دو پایه می باشد که علاوه بر نگهداری سقف عملیات انتقال ناو زره دار (AFC) توسط این سیستم انجام می پذیرد.

شکل 2-5 نگهداری قدرتی به طور کلی بکارگیری شیرر ، ناو زره دار و شیلد به عنوان سیستم های استخراج ، باربری و نگهداری می تواند پیوستگی دائم و مکانیزاسیون کامل عملیات را در داخل کارگاه استخراج تحقق بخشد.

شکل 2-6 نگهداری قدرتی نصب شده بخش دیگر سیستم باربری که در افق پایین کارگاه استخراج قرار می گیرد سیستم Stage Loader می باشد که به صورت متقاطع با (AFC) قرار گرفته و زغال کارگاه را با همپوشانی لازم در انتهای مسیر خود بر روی نوار نقاله می ریزد که زغال سنگ پس از عبور از نوارنقاله های زیرزمینی نهایتا" به سطح انتقال می یابد.

زغال استخراجی که مخلوطی از باطله و زغال سنگ می باشد جهت فرآوری به کارخانه زغال شویی انتقال می یابد و پس از عبور از مسیر سرندها خوراک بخش های محیط سنگین و فلوتاسیون را تامین می نماید.

محصول نهایی کارخانه کنسانتره زغال سنگ با خاکستر 5/10 درصد و رطوبت 8 درصد می باشد که پس از انتقال به سیلو توسط واگن از طریق مسیر ریلی به کارخانه ذوب آهن اصفهان ارسال می گردد تا در فرآیند تولید فولاد مصرف شود.

فصل دوم طبقه بندی ها 2-1 طبقه بندی توده های سنگی : در خلال بررسی امکان پذیری طراحی های معدنی و عمرانی دانستن اطلاعات جزئی از وضعیت توده ی سنگ و پیش بینی فشار وارد بر وسایل نگهداری اهمیت ویژه ای دارد .

به همین منظور طبقه بندی هایی برای توده ی سنگ ها ارائه شده است .

این طبقه بندی ها ممکن است به عنوان یک چک لیست اطلاعات قابل اطمینان درباره ی سنگ مورد استفاده قرار گیرد یا می تواند یک تصویر از وضعیت توده ی سنگ پدید آورد که برای پیش بینی های اولیه وسایل نگهداری قابل ملاحظه هستند .

همچنین می توان میزان مقاومت و تغییر شکل توده ی سنگ را نیز تخمین زد .

بیشتر تونل هایی که اکنون ساخته می شوند از چند سیستم طبقه بندی استفاده می کنند .

مشهورترین طبقه بندی های توده سنگ ، طبقه بندی های ترزاقی ( 1946 ) و RMR می باشند .

در جدول2-1 طبقه بندی های مشهور مورد استفاده در طراحی سازه های زیرزمینی ارائه شده است .

جدول 2-1 : طبقه بندی های مهم در سنگ ها 2-2 طبقه بندی سنگ ترزاقی : ترزاقی در سال 1946 اولین سیستم طبقه بندی را برای سنگ ها ارائه داد که در تخمین بار وارده بر سیستم نگهداری تونل توسط قاب های فولادی ،‌ مورد استفاده قرار می گیرد .

برای این منظئر ترزاقی انواع مختلف شرایط زمین را با استفاده از تجربیات خود تعریف نمود .

به نظر ترزاقی ، گزارش زمین شتاسی باید شامل بیان معایب و عوارض مشاهده شده در سنگ باشد زیرا گاهی اوقات دانستن معایب سنگ ، مهم تر از نوع سنگ می باشد .

بر همین اساس ترزاقی به منظور طبقه بندی معایب و عوارض در سنگ ، اصطلاحاتی را به شرح زیر تعریف نمود : سنگ بکر : سنگ فاقد درزه و ترک مویی است و در صورت شکستن از میان ، بصورت سالم خواهد شکست .

ضربه ی ناشی از آتشکاری ممکن است بعد از ساعت ها و یا روزها باعث فرو ریزش سقف شود .

این حالت به عنوان وضعیت پوسته پوسته شدن موسوم است .سنگ بکر ممکن است با ترکیدگی خودبه خود مواجه و از سقف یا اطراف تونل جدا شود .

سنگ لایه لایه ( مطبق ) : مرکب از طبقات منفرد با مقاومت پایین در برابر جدایش در امتداد مرز بین لایه ها که ممکن است توسط درزه های متقاطع تضعیف شوند .

در چنین سنگ هایی پوسته پوسته شدن امری عادی است .

سنگ نسبتا درزه دار : شامل درزه و ترک های مویی است اما بلوک های بین درزه ها به طور محلی در یکدیگر فرو ریخته و یا آنقدر از نزدیک در یکدیگر قفل شده اند که دیواره های عمودی احتیاجی به نگهداری ندارند .

در این گونه سنگ ها هر دو حالت تکه شدن و ترکیدن سنگ ممکن است اتفاق بیافتد .

سنگ بلوکی و لایه دار : قطعات و خرده سنگ های شیمیایی بکر و تقریبا یکپارچه که بطور کامل از یکدیگر جدا شده و بطور ناقص در یکدیگر قفل شده اند .

در چنین سنگ هایی ، دیواره ها ممکن است نیاز به نگهداری جانبی داشته باشند .

سنگ خرد شده : شبیه سنگ خرد شده در سنگ شکن است ولی از نظر شیمیایی یکدست و بکر می باشد .

در صورتی که بیشتر ذرات سنگ آنقدر کوچک باشند که مانند دانه های ماسه های ریز بوده و هیچ گونه سمانتاسیونی در آنها صورت نگرفته باشد ، در زیر سطح آب زیرزمینی خواص ماسه ی آب دار را از خود نشان می دهند .

سنگ فشارنده یا لهیده : سنگی است که به آهستگی به داخل تونل پیشروی می کند بدون آنکه افزایش حجم مخصوصی داشته باشد .

شرط لازم برای حالت لهیدگی ، وجود درصد بالایی از مواد میکروسکوپی و زیر میکروسکوپی و کانی های رسی با ظرفیت تورمی کم می باشد .

سنگ تورمی : این نوع سنگ عمدتا به علت انبساط و متورم شدن به داخل تونل پیشروی می کند .

به نظر می رسد ظرفیت تورمی سنگ ها محدود به سنگ هایی باشد که دارای کانی های رسی از قبیل مونت موریلونیت ،‌با ظرفیت تورمی زیاد هستند .

مفهوم مطرح شده توسط ترزاقی در تخمین بار سنگی که باید توسط سیستم های حائل های قوسی تحمل شوند بصورت شکل 2-1 نمایش داده شده است .

شکل 2-1 طرح ترزاقی در تخمین بار سنگی به هنگام حفر تونل در توده ی سنگ ، در بالا و اطراف تونل ، رهایی تنش و جابه جایی رخ خواهد داد .

از این حرکت توسط نیروهای اصطکاکی در امتداد مرزهای جانبی ac ، ad ، ممانعت می شود و این نیروهای اصطکاکی بخش اصلی وزن بار W را به روی مواد و یا اطراف تونل انتقال می دهند .

سقف و اطراف تونل فقط احتیاج به تکیه گاهی متناسب با نیروی وارده با ارتفاع دارند .

پهنای ناحیه ی سنگ در اثر حرکت توده ی سنگ سست شده ، به وجود می آید که به مشخصات توده ی سنگ و ابعاد تونل ( و B ) بستگی دارد .

جدول 2-2:‌طبقه بندی بارسنگ ترزاقی 1946 2-3 طبقه بندی لوفر – پاخر : طبقه بندی ترزاقی توسط مهندسین اتریشی مخصوصا پاخر ( 1974 ) کامل تر شد که به روش NATM معروف می باشد .

لوفر بیان داشت که زمان پابرجایی برای هر دهانه ی فعال بدون نگهداری ( که عبارتست از عرض تونل با فاصله ی جبهه کار تا آخرین تکیه گاه در صورتی که این فاصله از عرض تونل بیشتر باشد ) ،‌معادل زمانی است که تونل بعد از حفر می تواند طی آن مدت بدون نگهداری پایدار بماند و پس از این زمان فرو می ریزد .

لوفر رابطه ی زمان خود پایداری با مقدار دهانه ی فعال را مرتبط با خصوصیات توده ی سنگ دانسته و آن را مطابق با 2-3 پیشنهاد نموده است .

در این شکل A ،‌ سنگ خیلی پایدار می باشد که معادل سنگ بکر در طبقه بندی ترزاقی است .

همچنین G معادل سنگ خیلی ضعیف و نا مساعد است که در طبقه بندی ترزاقی تقریبا مترادف سنگ لهیده یا سنگ تورمی در نظر گرفته می شود .

شکل 2-3 نمودار اندازه دهانه - زمان خود پایداری 2-4 شاخص کیفیت سنگ ( RQD ) : شاخص کیفیت سنگ ( RQD ) توسط آقای‏ دی.

یو .دیر در سال 1964 بعنوان شاخصی‏ برای‏ ارزیابی‏ کمی‏ کیفیت سنگ معرفی‏ شد .

این شاخص بیشتر مبتنی‏ بر کیفیت مغزه تا مغزه بازیافتی‏ می‏ باشد .

RQD درصد تعدیل یافته ای‏ از بازیافت مغزه است که فقط قطعات سالمی‏ از سنگ را که دارای‏ طول 100 میلیمتر ( 4 اینچ ) یا بیشتر در امتداد محور مغزه می‏ باشند را شامل می‏ شود .

در زیر روش های‏ تعیین RQD آورده می‏ شوند .

2-4-1 روش مستقیم : برای‏ تعیین RQD ، جامعه بین المللی‏ مکانیک سنگ ( ISRM ) اندازه حداقل مغزه را NX ( اندازه 54.7 میلی‏ متر ) پیشنهاد کرده است که توسط کربارل دو جداره با استفاده از یک سر مته الماسی‏ حفاری‏ شده است .

شکستگی‏ های‏ مصنوعی‏ می‏ توانند توسط انطباق نزدیک مغزه ها و سطوح فاقد مواد پوششی‏ شناسایی‏ شوند .

هنگام محاسبه طول مغزه ها برای‏ RQD ، از کلیه شکستگی‏ های‏ مصنوعی‏ صرف نظر می‏ شود .

سرعت کمتر حفاری‏ ، RQD بهتری‏ را بدست می‏ دهد .

ارتباط بب‏ن RQD و کیفیت مهندسی‏ توده سنگ که توسط دیر ( 1968 ) پیشنهاد شده در جدول 2-3 آورده شده است .

جدول 2-3 : شاخص کیفی سنگ RQD ( بنیاوسکی ، 1979 ) روش صحیح اندازه گیری‏ RQD در شکل 2-4 نشان داده شده است .

احتمالا RQD معمول ترین روش مورد استفاده برای‏ شناسایی‏ درجه درزه داری‏ در مغزه های‏ گمانه است .

اگر چه این پارامتر می‏ تواند بطور ضمنی‏ شامل دیگر مشخصه های‏ توده سنگ از جمله هوازدگی‏ و نبود مغزه باشد .