دانلود مقاله آتشکاری و استخراج

مقدمه: همانطور که می دانیم سالهاست که رشد فراینده بخش سنگ هم از لحاظ اقتصادی و هم از بعد فن آوری ، از سایر مواد مطرح در بخش کانی ها بیشتر بوده است، لذا روش های استخراج و کندن این سنگ ها نیز از اهمیت خاصی برخوردار است.

تحلیل و بررسی استخراج هر چند که بیشتر به چگونگی و نحوه استخراج در توده سنگ می پردازد ، اما از آنجا که بایستی کلیه پارامترهای مربوط به توده سنگ را در نظر گرفت و دانست که از لحاظ اقتصادی کدام روش مقرون به صرفه تر است لذا در این میان سعی بر این است که بتوانیم با دید کافی از نحوه استخراج و کاربرد هر یک از این روش های استخراج سنگ ساختمانی آشنا شویم .

در ابتدا به تمام روش های مربوط به استخراج سنگ ساختمان اشاره شده که عبارت اند از : استخراج به کمک چال موازی که خود به دوروش: الف- پارس و گوه: ب- شیوه مکانیکی پارس و گوه تقسیم می شود 2- استخراج با استفاده از برش دهنده یا هاواژ: این روش با توجه به نوع برش به ماشین هاواژ با بازوی زنجیردار،ماشین برش با دیسک برنده و ماشین برش با صفحه فرز تقسیم می شود .

3- روش های خاص: که شامل روش های دیگری مانند روش جت آب ، شعله برش،روش قوس الکتریکی ،روش کاویستاسیون وروش لیزری می باشد .

4- استخراج با سیستم برش الماسه 5- برش گرهای زنجیری پس از توضیحاتی مختصر در مورد هر یک از روش ها به علت اهمیت آتشکاری کنترل شده به توضیح این روش به تفضیل پرداخته خواهد شد.

برش سنگ با مواد منفجره در تمام معادن دنیا مرسوم بوده است و امروزه در اروپا برای معادن گرانیت بعلت حجم زیاد سنگ حاصله، سهولت عملیات و بطور کلی هزینه کم سرمایه گذاری استفاده می شود .

لطمه ندیدن توده سنگ باقیمانده همیشه یکی از اهداف آتشکاری بوده و طبیعی است که هر چه تاثیر انفجار به توده سنگ باقیمانده کمتر باشد امید به پایداری سازه به وجود آمده بیشتر و هزینه های بعدی کمتر خواهد بود، برای کاهش لطمه های انفجار به توده سنگ باقیمانده از روش های آتشکاری کنترل شده یا مهار شده استفاده می شود .

از آنجا که در استخراج سنگ های ساختمانی هدف خرد کردن سنگ نیست و می بایستکمترین صدمه ممکن به سنگ وارد شود، بایستی به طریقی میزان درزه های حاصل از انفجار ماده منفجره را تحت کنترل در آورد که این کار با استفاده از تکنیک های ]آتشکاری کنترل شده خاص معادن سنگ ساختمانی صورت می گیرد .

آتشکاری کنترل شده شامل روشهای زیر است: آتشکاری آرام ، آتشکاری تشکی ، آتشکاری بالشی ،چال خالی،پیش شکافی ، کنترل شکاف ، کتراک وراکتن تقسیم می شود .

اهداف اصلی آتشکاری مهار شده به شرح زیر است : پایداری توده سنگ باقیمانده ( درجا) یکنواختی و زیبایی سطح به وجود آمده کاهش ارزش هزینه مرمت و صاف کردن تونل ها پایداری دیوارهای نگهدارنده در معادن زیر زمینی .

در این مجموعه طی 4 فصل ابتدا به توضیح مختصر تمام روش های استخراج سنگ ساختمانی پرداخته و طی فصل جداگانه ای روشهای آتشکاری کنترل شده را که یکی از روش های استخراج ساختمانی می باشد، تشریح می شود که در این فصل به جداولی نیز جهت مقایسه روش ها اشاره شده است.

در فصل بعد به توضیح تمام روش های موجود در آتشکاری کنترل شده پرداخته خواهد شد و در فصل آخر یا فصل (جمع بندی و نتیجه گیری) از تمام روش های آتشکاری کنترل شده یک نتیجه گیری کلی به دست می آید و تمام خصوصیات هر روش در جداول جدا گانه ای، مختصر توضیح داده شده است.

فصل اول: روش های استخراج سنگ های ساختمانی تحلیل روش های استخراج هر چند که بیشتر به چگونگی و نحوه استخراج در توده سنگ می پردازد، اما بایستی کلیه پارامترهای مربوط به توده سنگ را در نظر گرفت همچنین آشنایی کامل با تجهیزات تمامی روش ها داشت و دانست که با توجه به خصوصیات فیزیکی سنگ مورد نظر کدام روش مناسب تر و مقرون به صرفه است و اینکه نهایتاً فاکتورهایی چون : الف – خصوصیات کانسار و نوع سنگ ساختمانی ب- میزان تولید ج- قیمت بلوک د- نوع کارگاه استخراج ه- دسترسی به ماشین آلات برق و آب و- آشنایی با ماشین آلات جابجایی بلوک سنگی و میزان کارآیی هر کدام.

در این میان سعی بر این است بتوانیم با دید کافی از نحوه استخراج و کاربرد هر یک از این روش های استخراج سنگ ساختمانی با توجه به شرایط و خواص فیزیکی سنگ مورد نظر و امکانات دسترسی و ...

آشنا شویم.

] 2[ ) استخراج به کمک چال های موازی : استخراج سنگ با استفاده از این روش بیشتر در سنگ های سختی چون گرانیت کاربرد دارد، هر چند که اجرای آن در سنگ هایی با سختی کمتر کاربرد بهتری دارد، اما با پیشرفت تکنولوژی جدید مثل سیم برش الماسه، سیم فولادی، استفاده از شعله لیزر، جت حرارتی و جت آب برای سنگ های نرم تر این روش چندان پسندیده نیست مگر در صورتی که به هیچ نحو امکان دسترسی به این نوع تکنولوژی یا امکانات اصلی چون آب و برق و نیروی متخصص را نداشته باشیم.

] 2[ اما در خصوص روش چال های موازی باید گفت روشی است که گاهی اوقات مستلزم عملیات بعدی مثل استفاده از موادناریه، پارس و گوه و چکش ها خواهد شد، زیرا حفاری چال های موازی در هر حالت ( افقی یا عمودی ) در یک کانسار به تنهایی جداکننده بلوک سنگی از سینه کار نخواهد بود مگر اینکه حفاری چال ها آنقدر زیاد باشد که هم پوشانی داشته باشند که این خود هزینه بسیار بالایی دارد.

]2[ پس بهتر است بگوییم برای شروع و جداسازی یک بلوک سنگی که بعداً به تکه های قابل حمل تقسیم می شود، کاربرد دارد، که هدف اصلی در اینجا توضیحات بیشتر در زمینه جداسازی سنگ از سینه کار با استفاده از چال های موازی است برای این منظور مختصری در این زمینه توضیح خواهیم داد.

]2[ از آنجا که در استخراج سنگ های تزئینی بدست آوردن بلوک های بزرگ بدون ضایع کردن سنگ هدف اصلی است، لذا در استخراج با استفاده از روش چال موازی حفر تعداد قابل ملاحظه ای چال یکی از مهمترین اقدامات بشمار می رود قبلاً این حفاری ها به وسیله چال دستی انجام می شد که امروزه این کار توسط ابزار مکانیکی ( چکش یا چال موازی) صورت می گیرد، فاصله چال ها در یک ردیف بسته به شرایط سنگ از نوع بافت، وزن مخصوص، وضعیت درزه ها و استحکام آن می تواند به چند سانتیمتریا چند دسی متر محدود شود، هر چه این چال ها به یکدیگر نزدیک تر باشد بلوک بهتر و مطمئنتر جدا می شود ولی چون هدف تقلیل هزینه است افزایش تعداد چال ها به هزینه عملیات می افزاید.

]2[ شکستگی های طبیعی موجود در سنگ یکی از خصوصیات عمده ای است که در کاهش حفر چال جهت جداسازی بلوک سنگی به شمار می رود، به طور مثال اگر در یک حالت خاص کانسار دارای درزه و شکاف های طبیعی باشد به نحوی که آن را به لایه بندی های منظم تقسیم کرده باشد در این صورت می توان تنها با حفر یکسری چال های موازی در حالت قائم بلوک مورد نظر را از سینه کار جدا ساخت.

که این بهترین حالت ممکن برای این روش است زیرا در این صورت احتیاجی به حفر چال در امتداد افقی نیست.

اما در صورتی که این خاصیت در سنگ وجود نداشته باشد بایستی هم در امتداد قائم و هم در امتداد افقی چال موازی حفر کرد و سپس توسط یکی از روش های معمول مانند پارس و گوه، مواد ناریه سبک و غیره عمل جداسازی را انجام داد.

در حفر چال های قائم باید دقت کرد که چال ها از سطح چال های افقی عمیق تر حفر نشوند و حتی انتهای چال های قائم ( 15 – 10 ) سانتی متر بالاتر از سطح چال های افقی باشد .]2[ چال هایی که عمیق تر حفر می شوند و یا دارای شیب و امتداد ناخواسته باشند در موقع انفجار تا چند متر در سنگ اثرات نامطلوبی ببار می آورند، همچنین انتهای چال های افقی که جهت استخراج بلوک اولیه حفر می شوند بطور معمول سانتیمتر(15-10) از سطح چال های قائم فاصله دارند و شیب این چال ها در حالت قائم (5-7) درجه به سمت عقب و چال های افقی یا کاملاً افقی و یا با شیبی بین (3-1) درجه نسبت به سطح افق حفر می گردد.

]2[ عمق چال در روش چال های موازی به جنس سنگ و ارتفاع بلوک بستگی دارد مثلاً : گرانیت : 8/0 برابر ارتفاع بلوک، سنگ آهک : 5/0تا 33/0 ارتفاع بلوک، مرمر 66/0 برابر ارتفاع بلوک می باشد حفر چال در این روش توسط چکش های کوهبری 24 کیلویی با قطر 45 -32 میلی متر انجام می گیرد بعضا 2 تا 4 تای آنها بر روی یک شاسی نصب و روی ریلی مستقر می گردند تا همزمان با فواصل معین چال مورد نیاز را حفر نمایند.

]2[ در اصل روش چال های موازی بعلت نیاز به یکسری وسایل جداسازی به سه روش زیر تقسیم می شود : - پارس و گوه - شیوه مکانیکی ( چکش هیدرولیکی) پارس و گوه مکانیکی - آتشکاری 1-1-1) استخراج و قواره کردن به کمک پارس و گوه : همانطوری که ذکر گردید این روش ( چال های موازی ) با روش استخراج پارس و گوه مکمل یکدیگرند .

چال های موازی به روش ذکر شده حفاری می شوند و برای جدایش سنگ از سه تیغه فلزی بعنوان پارس و گوه استفاده می شود، در یک چال دو تیغه فلزی دارای بدنه های منحنی قرار می دهند و بین این دو تیغه یک گوه قرار می دهند، بدیهی است پارس ها بیشتر حکم تکیه گاه را برای گوه خواهند داشت و فشار لازم را به بدنه چال منتقل می کنند، حال با زدن ضربه های اولیه سبک بر روی گو ه ها آنها را در جای خود محکم می کنند و سپس ضربه های سنگین تر با پتک روی زده می شود تا یک شکاف در زمین یا بین دو چال موازی مجاور ایجاد گردد و سنگ از تکیه گاه خود جدا شود .

همانطوری که ذکر گردید این روش ( چال های موازی ) با روش استخراج پارس و گوه مکمل یکدیگرند .

]2[ جدول (1-1) : اندازه گوه های مختلف بسته به عمق چال مورد استفاده]2[ شکل شماره (1-1): پارس و گوه ]2[ شکل شماره (1-2) : نحوه قرار گرفتن پارس و گوه ]2[ 1-1-2) پارس و گوه مکانیکی : در این روش جهت جداکردن بلوک1 استفاده می شود با این شیوه راندمان استخراج افزایش و معایب روش دستی مرتفع می گردد.

در این دستگاهها کمپرسور با پمپ فشار روغن فشاری حدود 5000 بار تولید و امکان اتصال 6 چکش نصب شده در چال به دستگاه می باشد که هر چکش نیرویی معادل 225 تن را به دیواره وارد می کند .

در این چکش کار گوه توسط یک سیلندر و پیستون انجام می گیرد بدین ترتیب که تیغه فشار دهنده در چال قرار گرفته و با حرکت پیستون عمل نفوذ و باز شدن تیغه صورت می گیرد و فشار لازم توسط نیروی هیدرولیک به جداره چال وارد می شود.

]2[ آتشکاری : در فصل های بعدی توضیح داده خواهد شد .

1-2) استخراج با استفاده از برش دهنده 2یا هاواژ ها : ماشین ها واژ در سنگ هایی که سختی آن چندان زیاد نباشه با موفقیت به کار گرفته می شود ولی در سنگ های سخت نظیر گرانیت نتیجه مطلوب را نداشته است.

]2[ روش استخراج به کمک ماشین هاواژ بدینگونه است که با این ماشین صفحات از پیش تعیین شده از سنگ را می برند و بلوک را از کوه جدا می کنند.

]2[ ماشین هاواژ طوری به کار گرفته می شود که صفحات پیاپی از بلوک های متعددی در طول یک خط بریده می شود و بدین وسیله جابجایی ماشین به حداقل می رسد .

از دیدگاه ماشین سازی سه دسته ماشین هاواژ ساخته و به کار گرفته شده است: الف – ماشین هاواژ با بازوی زنجیری ب- ماشین هاواژ با دیسک برنده ج – ماشین هاواژ با صفحه فرز 1-2-1) ماشین هاواژ با بازوی زنجیر دار : این دستگاه دارای بازویی است که روی آن زنجیری به سرعت حرکت می کند و در نتیجه گردش زنجیر و حرکت بازوی شیاری به ضخامت 4 سانتیمتر در سنگ ایجاد می شود .

]2[ دستگاه هاواژ بر روی ریل قرار می گیرد، حرکت دستگاه در جهت مورد نیاز به طور هیدرولیکی انجام می شود و موازی ریل عمود بر سطحی که ریل بر روی آن قرار دارد شکافی ایجاد می نماید.

با جابجا کردن دستگاه، شکاف هایی عمود بر شکاف قبلی نیز پدید می آیند.

]2[ با قرار دادن دستگاه در کف پله و تغییر وضعیت دستگاه شیار افقی ایجاد می کند و به ترتیب بلوک های مورد نظر در سینه کار آزاد می شوند.

انتقال دستگاه از محلی به محل دیگر و همچنین تغییر جهت آن توسط جرثقیل و یا لودر انجام می گیرد.

موتورهای حرکتی دستگاه اکثراً الکتریکی بوده که یکی جهت حرکت زنجیر به قدرت 30 الی 40 کیلو وات ساخته شده و دیگری برای حرکت دستگاه روی ریل به قدرت 2 تا 3 کیلو وات ساخته شده است.

جهت سرد کردن زنجیر از جریان 6 تا 8 لیتر در دقیقه آب استفاده می شود.

این دستگاه ها به عنوان مکمل دستگاه های سیم برش جهت ایجاد برش در سطح پشت بلوک مورد استفاده قرار می گیرند و اکثراً برش های قائم توسط این دستگاه می باشد و برش های افقی نیزتوسط دستگاه سیم برش خواهد بود طول بازوی دستگاه ها از یک متر تا 5/3متر با سیکل تغییرات 25 سانتیمتر می باشد که با توجه به حدود زاویه شیب بازوی 70 درجه که جهت اعمال نیروی وزن بر روی بازو می باشد و حد اکثر تا عمق 2/3 متر می توان برش داد.

]2[ (1-3): برش انجام شده توسط یک برشگر زنجیری (مرمریت ناتو گیونا) ]3[ 1-2-2) ماشین های برش با دیسک برنده یا ماشین های دیسکی : این دستگاه شامل موتورهای دیزلی یا برقی می باشد که می تواند دیسکی به قطر 8/0 تا 3 متر را به چرخش در آورده و امکان برش را به وجود آورد.

دیسک مزبور دارای دندانه هایی از نوع کربو تنگستن بوده که قابل تعویض می باشد.

]2[ دیسک ها اکثراً بصورت قائم بوده و برش قائم ایجاد می نمایند و بعضاً امکان برش افقی را نیز دارند.

ابعاد بلوک بریده شده به قطر دیسک بستگی دارد بطوریکه عمق برش بین 25/0 تا 4/0 قطرنیز می رسد.

]2[ 1-2-3) ماشین برش با صفحه فرز : از آنجا که با دیسک برنده امکان تهیه بلوک های بزرگ وجود ندارد یک نوع ماشین با صفحه فرز ابداع شده است که جهت استخراج بلو ک های بزرگ تر به کار می رود .

در این دستگاه یک صفحه برنده به نام فرز توسط چرخ دنده ای به حرکت در می آید .

عمق برش با صفحه فرز به اندازهd 7/0 می باشد .بدین ترتیب با توسل به این دستگاه می توان از حد اکثر قطر صفحه برش دهنده استفاده کرد.

]2[ 1-3) روش های خاص : روش های دیگری به غیر از روش های مطرح شده وجود دارند که بعضاً از خواص فیزیکی، شیمیایی و یا مکانیکی سنگ استفاده کرده و برش را ایجاد می نماید .

این روش ها بعضاً درحد آزمایشگاهی محدود شده و بعضی از آنها مثل جت آب و روش شعله امروز مورد استفاده قرار می گیرند، انواع روش های قابل تعریف در این زمینه عبارتند از : روش جت آب شعله برش یا استفاده از حرارت روش قوس الکتریکی و پلاسما روش کاویستاسیونی روش لیزری ]2[ 1-3-1) استخراج به وسیله جت شعله : این روش بر عبور حرارت از میان سنگ و ایجاد شکستگی پایه گذاری شده است که این شکستگی اکثراً ناشی از تجزیه شیمیایی اجزاء تشکیل دهنده سنگ، انبساط گاز و رطوبت ، تغییر فاز کانی ها و اختلاف انبسط حرارتی کانی ها می باشد .

در سنگ های سیلیسی که برش به روش های دیگر مشکل و هزینه براست نیز از این روش استفاده می شود.

]2[ این روش ابتدا در آمریکا ابداع و به کار گرفته شد، در این روش برش به وسیله قابلیت انعطاف زیاد مشعل می تواند هم به صورت افقی و هم به صورت عمودی انجام گیرد ، درعین حال مشعل با دست جابجا می شود و سنگینی وزن آن با فشار روبه بالای ترکیبات گازی خارج شده از مشعل خنثی می شود .

]2[ شکل 1-3) استفاده از برشگر شعله جت برای ایجاد یک برش عمودی اولیه در یک معدن گرانیت صورتی ساردینیا]3[ اساس کاردراین روش براحتراق یک ماده سوختنی استوار می باشد، اصول کار در انواع مختلف دستگاه ها یکی است وتفاوت فقط در نوع سوخت مصرفی و قطر مشعل می باشد ، سوخت مصرفی ( گازوئیل و بنزین ، ازت و گاز طبیعی ) از طریق شیلنگی به مشعل وارد شده و پس از اختلاط با هوا محترق می شود، شعله حاصل با سرعتی معادل 5 برابر سرعت صوت و درجه حرارتی نزدیک به 1500 تا 2000 درجه سانتیگراد از دهانه مشعل خارج می شود، این حرارت باعث شکستن و ذوب بلورهای سنگ شده و یادر هر مرتبه که از روی سنگ عبور می کند ، ضخامتی حدود 76 میلیمتر از سنگ را ذوب می کند.

]2[ سرعت برش بر حسب نوع سنگ از یک متر مربع تا پنج متر مربع در ساعت متفاوت است، عرض شیار ایجاد شده 8 تا 10 سانتی متر و عمق آن بسته به طول لوله فولادی انتقال سوخت به 6 تا 8 متر می رسد .

حرکت مشعل با زاویه حدود 70 درجه نسبت به سطح سنگ صورت می گیرد، میزان بلوک دهی این روش در مقایسه با روش حفاری و انفجار 5/1 تا 2 برابر می باشد و کیفیت بلوک ها نیز در این روش بهتر و هزینه کارگر نیز کمتر است، معایب این روش را می توان، سرو صدای زیاد گرما، دود، گردو غبارمضر و زیاد بودن محدوده منطقه آسیب دیده را نام برد.

]2[ 1-3-2) استخراج هیدرومکانیکی یا استخراج بااستفاده از جت آب : در این روش آب پرفشار ( 2500 اتمسفر ) خارج شده از نازل عامل برش می باشد و بعضاً جهت افزایش میزان برش مخصوصاً در سنگ سخت تر به همراه آب مواد ساینده نیز به سطح سنگ برخورد می نماید این دستگاه دردو نوع دستی و ماشینی سا خته شده است.

]2[ الف – جت آب دستی یا آب فشان های دستی: این دستگاه جهت شستشو ، پاک کردن و برش استفاده می شوند و توسط نفر جابجا می شود .

کاربا این دستگاه تا فشار 4000 کیلوگرم بر سانتی متر مربع امکان پذیر می باشد.

در صورتیکه این نوع جت آب با فشار 700 کیلوگرم بر سانتی متر مربع راه اندازی شوددر حدود 40 لیتر آب در دقیقه مصرف می نماید.

با جت های دستی به علت عدم امکان ثبات و نگهداری، عمق زیادی را نمی توان برش داد و سرعت نیز بالا نخواهد بود.

]2[ ب- برش با ماشین های جت آب: تا قبل از استفاده از روش های خاص مثل شعله و جت آب، روش ها محدود بودند به چال های موازی، پارس گوه وآتشکاری کنترل شده.

در سال 1960 از روش شعله استفاده می شد که به علت معایب آن مثل سر و صدای زیاد (حدود 165 تا 190 دسی بل ) اشتعال لباس و..

پیشرفت چندانی نداشت، لذا در سال 1975 دکتر وانگ سی در چال زنی در گرانیت با استفاده از روش جت آب موفق شد.

در سال 1978 لیسولد اولین واحد برش با آب را در دنور بکار گرفت.

]2[ شکل (1-4) : عملکرد برشگر جت آب روی یک نمونه گرانیت در آزمایشگاه ]3[ اولین سیستم کامل جت آب در سال 1984 شروع به کار نمود که دستگاه از یک سیستم شتابدهنده اینگرسول – راند همراه با دو پمپ متصل به هم تشکیل شده بود که 75 اسب بخار قدرت داشت.

دستگاه دارای لوله فلزی بود که نازل به آن وصل می شد و ماسورۀ خارج از مرکزی که باعث چرخش لوله می شود.

دستگاه دهنده ای نوسانی دارد که از هر طرف 24 درجه می چرخد.

آب با فشار 3000کیلوگرم بر سانتیمتر مربع خارج می شود که این انرژی قادر است سنگ گرانیت را ببرد.

مصرف دستگاه در هر دقیقه 5/7 لیتر آب می باشد و دهنده نوسانی دستگاه قادر است برش هایی به عرض حدود 8/3 تا 5/4 سانتیمتر را حفر کند.

با این دستگاه می توان برش های افقی و قائم و طویل حفر نمود.

]2[ تقریبا روزانه یک نازل مصرف می شود.

دستگاه بر روی ریل فولادی سوار بوده و دارای وزن حدود 5 تن می باشد و توسط لودر یا جرثقیل های معدنی جابجا می شود .

]2[ سرو صدای دستگاه حدود 100 دسی بل بوده و دستگاه با یک اپراتور قابل هدایت است و امکان کاربرد آن تنها در ماسه سنگ ها و گرانیت دانه ریز سیاه رنگ وجود ندارد.

]2[ مزایای دستگاه عبارتند از : _ کارایی بالا هزینه نسبتاً کم ضایعات کم سنگ سرو صدای نسبتاً کم ظرفیت تولید بالا 1-4) حفاری با سیم برش الما سه : مبنای عملیات کلی دستگا ههای برش سیم الماسه که متکی بر مفهوم نوین سیم های برش مارپیچ است، عبارت است از «قاچ دادن» سنگ بارانش یک سیستم ساینده بر روی آن عنصر برش دهنده در چنین دستگاهی همانطور که از نام آن بر می آید یک سیستم الماسه است که در حلقه ای بسته پیرامون بخشی که باید برش داده شود قرار داده شده و به وسیله آب در طول عملیات خنک نگاه داشته می شود.

]3[ این حلقه بسته از طریق ایجاد دو سوارخ متقاطع و عبوردادن سیم از داخل ان امکان پذیر می شود و بدین شکل یک مدار بسته به وجود می آید.

در طول عملیات برش، دستگاه با حرکت بر روی ریل از سینه سنگ دور می شود و سیم تحت کشش دائم باقی می ماند.

یک دستگاه برش می تواند در تمام زوایا و به روش های گوناگون نسبت به نوع برشی که قرار است ایجاد شود عمل کند.

]3[ برش گرها و فن آوری سیم الماسه هر دو شایان توجه هستند، چرا که کاربرد آنها به واسطۀ افزایش چشمگیر بهره وری باعث آغاز دورانی جدید در عرصۀ استخراج شده، بیش از هر دستگاه یا تجهیزات دیگری روند صنعتی شدن این حوزه را تحت تاثیر قرار داده است.

]3[ کاربرد برش گرهای سیم الماسه : سیستم های برش سیم الماسه از اواخر دهه 1970 به معادن راه یافتند و امروزه جزوه مهمترین ماشین آلات به شمار می آیند که در عملیاتی مانند برش اولیه، شکل دهی و قواره کردن برای مرمریت و سنگ های وابسته به کار می روند.

]3[ شکل (1-5) : به کار گیری یک سیستم برش سیم الماسه بر روی بخش فوقانی کناره ]3[ کاربرد برش گرهای الماسه به همراه فن آوری متعارفتر حفاری در معادن گرانیت روبه گسترش است.

امروزه در معادن گرانیت استفاده از برش گرهای سیم الماسه در مراحل اولیه برش – به ویژه برای ایجاد برش های عمود بر سینه فعال معدن – مقرون به صرفه است، در حالیکه استفاده از آنها در عملیات شکل دهی و قواره کردن همیشه آسان نیست.

نوع معدن گرانیت به شکل چشمگیری امکان پذیر بودن یا نبودن استفاده مقرون به صرفه از سیم الماسه را تحت تاثیر قرار می دهد.

از دیدگاه عملیاتی، به طور معمول یک برشی به شرح زیر ایجاد می شود : ایجاد برش های حلقه ای عمودی ( بالا یا پایین) ایجاد برش های حلقه ای افقی ایجاد برش های عمودی زنجیر – معکوس روش به کارگیری برش گر سیم الماسه در هر یک از این مراحل، بسته به اندازه برش و تجهیزات به کار رفته برای پشتیبانی عملیات برش با سیم الماسه به ویژه ( برش گرهای زنجیری) متفاوت است.

همانطور که قبلاً ذکر شد، برش و جداسازی بخش هایی از سنگ با استفاده از سیم الماسه از طریق ایجاد دو سوارخ متقاطع که سیم از داخل آنها عبور می کند انجام می شود.

سوارخ های مزبور با استفاده از ریل های کوچکی که قادر به ایجاد سوراخ هایی به قطر 60 الی 205 میلیمتر در تمام جهات هستند به وجود می آیند.

]3[ در میان مهمترین عواملی که برای سنجش عملکرد سیم الماسه به کار می روند، باید به دو عامل توجه خاصی معطوف کرد: بهره وری ( یا بازده ) که بر حسب متر مربع از سنگ تولید شده در هر ساعت بیان می شود (متر مربع بر ساعت) دوام یا طول عمر موثر سیم که بر حسب متر مربع از سنگ برش داده شده به ازای هر متر استفاده شده بیان می شود (متر) تنها با در نظر گرفتن توام این دو عامل می توان به ارزیابی دستی از نسبت هزینه به عملکرد تاثیر اقتصادی استفاده از برش گر سیم الماسه و امکان استفاده پایدار از آن به عنوان فن آوری اصلی نائل شد.

]3[ محاسن و اشکلات برش گرهای سیم الماسه : محاسن : طیف کاربردی وسیع نیاز به تعداد کم کارگر اثرات محیطی و عملکرد بدون سرو صدا و بدون ایجاد ذرات پودری شکل یا ارتعاشی بازدهی مطلق بسیار بالا ضایعات کمتر کیفیت بسیار خوب بلوک جهت پردازش کیفیت بلوک در مورد گرانیت ، این تنها روش قابل استفاده برای کار بر روی جایگاههای دچار شکستگی است ( برش با استفاده از شعله به هیچ وجه کافی نیست ).

]3[ اشکالات : نیاز به حفاری مقدماتی نیاز به تامین آب هزینه های عملیاتی نسبتاً بالا نیاز به پرسنل ماه]3[ جدول شماره )1-2) : مقایسه روش های استخراج سنگ های ساختمانی]2[ فصل دوم: آتشکاری مهارشده (آتشکاری کنترل شده) در تئوری انفجار و شکستن سنگ بوسیله مواد منفجره دیدیم که همواج حاصل از انفجار یک چال به صورت استوانه به اطراف چال پخش می شوند و سنگ های نواحی اطراف چال را تحت تاثیر قرار می دهند گرچه تاثیر امواج در امتداد کمترین مقاومت بیش از سایر امتدادها می باشد، با این حال نباید انتظار داشت که تاثیر امواج حاصل از انفجار در سایر نواحی اطراف چال قابل چشم پوشی باشد.]1[ می بایست سطح به وجود آمده بر حسب نیاز باید برای مدتی دوام داشته باشد اگر این سطح پله در حال کار یک معدن روبازمی باست مدت پایداری مورد نیاز بر اساس طرح تهیه شده تا چند ماه باشد .

بعلاوه این پله باید فاقد عقب زدگی1بوده تا حفاری و انفجار ردیف های بعدی را با اشکال مواجه نکند و اگر پله ای است که بعدها به صورت دیواره نهایی معدن یا تاسیسات دیگر می شود باید علاوه بر پایداری دائمی در بسیاری موارد با بتن یا دیواره نهایی یا بتون مسلح اندود و صاف کاری کرد .

همین امر در مورد ترانشه های راه و راه آهن ،تونل های معدن یا تونل های سدها و نظایر آن صادق است .

لطمه ندیدن توده سنگ باقیمانده همیشه یکی از اهداف آتشکاری را تشکیل می دهد.

برای کاهش لطمه های انفجار از روش های آتشکاری کنترل شده یا مهار شده استفاده می شود .

]1[ ب – آتشکاری معمولی الف- آتشکاری کنترل شده شکل(2-1) : تفاوت ظاهری یک پله معدن روباز و یک تونل در صورت اجرای آتشکاری مهار شده ]1[ یکی از اهداف آتشکاری کنترل شده کاهش عقب زدگی می باشد .

عقب زدگی معایب زیر را به وجود می آورد : ناپایداری دیواره پله به وجود آمده خطر سقوط نابهنگام و نیاز به آتشکاری ثانویه حمل سنگ به مقداری بیش از طرح ایجاد اشکال در طرح حفاری و آتشکاری ردیف های بعدی چال در پله های معادن مصرف بیش از اندازه مصالح ساختمانی برای استحکام و ساختن پله برای رساندن به مرز مورد نیاز در تاسیسات - با حفر چال های شیبدار میزان عقب زدگی به مقدار زیادی کاسته خواهد شد، در صورتی که با رعایت دقیق موارد فوق هنوز عقب زدگی در دیواره نهایی حل نشده باشد تنها راه باقیمانده جهت جهت حل این مشکل استفاده از یکی از تکنیک های مختلف کنترل آتشکاری است .

کنترل آتشکاری را می توان کنترل فاصله چال ها، فاصله ردیف ها و خرج گذاری چال ها نزدیک به محدوده استخراج ، جهت به وجود اوردن یک سطح صاف و محکم در اطراف سنگ های استخراجی تعریف نمود .

شکل (2-2) : محل چا ل های باعلامت (o) مشخص شده است پس از انفجار می بایست شکستگی توده سنگ مطابق مسیر --------------) باشد اما به علت عقب زدگی شکستگی دردرون توده سنگ باقیمانده نیز نفوذ کرده است .

]1[ چال های حفر شده در یک عملیات آتشکاری به سه دسته تقسیم می گردد: چال های مربوط به آتشکاری مهار شده که چال های کنترل نامیده می شود (چال های کناری ) سایر چال های موجود در سینه کار که در اینجا چال اصلی یا چال تولید نامیده می شود .

آخرین ردیف چال تولید که چال ضربه گیر نام دارد و نزدیک چال های کنترل قرار دارد .

بر حسب شرایط سنگ و هدف از اجرای آتشکاری با تغییرات مختصری که در آرایش خرج گذاری و انفجار چال های دسته اول داده می شود انواع روش های آتشکاری مهار شده اجرا می گردد.

گرچه این روش ها با اسامی مختلف و طریقه اجرای متفاوت با یکدیگر هستند اما دارای ویژگیهای مشترکی به شرح زیر می باشند.

: - چال های آتشکاری مهارشده در پیرامون ( محیط ) محدوده مورد نظر حفر می شوند - فاصله چال ها از هم کمتر از فاصله چال های تولید از یکدیگر است - دقت در حفاری از مواد بسیار مهم جهت کنترل آتشکاری بخصوص در روش های کنترل آتشکاری است در صورتیکه انحرافی در چال های حفر شده بوجود آید نتیجه آن عقب زدگی در پای پله و کنگره دار شدن دیواره حاصله خواهد بود .

- معمولاً قطر چال (φh) بیش از قطر خرج (φc) است .

- تا آنجا که ممکن است انفجار فوری است والا کم تاخیری خواهد بود .

- چال های آتشکاری مهارشده همگی با هم قبل یا بعد از چال های تولید آتش می شوند - معمولاً خرج در تمام طول چال توزیع می شود .

- توصیه می شود برای جلوگیری از سکو درست شدن در کف پله از خرج ته چال استفاده شود .

- از آنجا که قطر خرج نصف قطر چال است یعنی ضریب جفت شدگی تقریباً برابر 2 می باشد ضریب η2 برابر 18/0 خواهد بود .

η2 : انرژی منتقل شده به سنگ φh : قطر چال φc : قطر خرج η2 = کم بودن ضریب(2η)به معنی پایین بودن میزان انرژی منتقل شده به سنگ است، به عبارت دیگر برای جبران آن باید مصرف ماده منفجره را بالا برد .

درشت بودن سنگ حاصله از انفجار تا حدودی از مصرف می کاهداما به هر صورت برای اینکه فضای کافی برای جا دادن مواد منفجره به وجود آید لازم است که تعداد چال ها زیاد شود و لذا فاصله چال ها در ردیف (s) کمتر از ضخامت بازم بار سنگ (B) خواهد بود .