دانلود مقاله منابع ذغال سنگ و معادن زیرزمینی

پیشگفتار

تمام معدن های زیرزمینی باید بطور مؤثری تهویه شوند اولاً برای تأمین اکسیژن کافی برای تنفس افراد، ثانیاً برای ایجاد شرایط کاری راحت برای کارکنان تا با حداکثر کارایی فعالیت کنند. ثالثاً برای رقیق کردن و خارج کردن گازها و گرد و غبار از معدن که در غیر این صورت جو معدن را آلوده می کنند.

در اصل با عبور دادن حجم کافی از هوای کثیف که از چاه خروج هوا خارج می شود به تمام اهداف بالا می توان رسید. برای ایجاد چنین جریان هوایی یک اختلاف فشار برای غلبه بر مقاومت معدن در برابر جریان هوا باید ایجاد شود. در معدنهای کوچک کاهی این امر به کمک تهویه طبیعی انجام می شود.

اما در بیشتر معدنهای امروزی اختلاف فشار کافی به صورت مؤثری با نصب یک پنکه مکنده در بالای دهانه چاه خروج هوا ایجاد می شود که بوسیله پنکه‌های کمکی نصب شده در مدار اصلی تهوی و در نقاط پیش بینی شده تقویت می شود. در تمام این حالتها حفاریهای معدنی باید چنان طراحی شوند که حداقل مقاومت را در برابر جریان هوا بوجود بیاورند.

علاوه بر مشکلات حرارت و رطوبت زیاد، گازها و گرد و غبار زیان آور مختلفی نیز در معدن تولید می شود. آنها شامل گازهای منوکسید کربن، متان، اکسید نیتروژن و سولفید هیدروژن برای هر کدام از این گارها حدود مجازی برای حداکثر سطوح تعیین شده است.

به این ترتیب هم از بروز مشکلات فیزیولوژیکی خطرناک و هم از تشکیل مخلوط های انفجار آور در هوا مانند متان در بیشتر معدنهای زیرزمینی دیگر جلوگیری می شود. وقتی تمرکز متان در هوا بین 5 تا 14 باشد در اثر یک شعله باز یک انفجار شدید می تواند رخ دهد. تمرکز بیش از یک درصد متان در عمل مجاز نیست.

مقدمه:

قبل از دهه 1990 ذغال سنگ مهمترین منبع سوختی اکثر کشورهای صنعتی جهان به ویژه آمریکا را تشکیل می داده و در حدود 90 درصد از نیاز انرژی آنها را تأمین نموده است. بعد از آن به دلیل تغییراتی که در وضعیت نفت خام و گاز طبیعی در بازارهای بین المللی صورت گرفت اهمیت ذغال سنگ کاهش یافت. با این وجود در حال حاضر ذغال سنگ منبع اولیه سوخت جهت تولید الکتریسیته می باشد زیرا بسیار ارزانتر از سوختهای فسیلی دیگر و در بسیاری از کشورها فراوانتر از آنهاست. در آمریکا، به عنوان مهمترین کشور صنعتی جهان، در سال 2000 میزان مصرف ذغال سنگ برای تولید برق حدود 83 میلیون تن (91 درصد از کل مصرف آن) بوده است که با این میزان بیش از نصف برق مصرفی آمذیکا تولید گریدید.

قبل از دهه 1970 گاز طبیعی ارزانترین سوخت مصرفی برای تولید الکتریسیته بوده است. در سال 1970 میانگین قیمت تمام شده برای هر میلیون Btu انرژی از گاز طبیعی 28 سنت، از ذغال سنگ 31 سنت و از نفت 42 سنت بوده است. از سال 1976 ذغالسنگ به ارزانترین سوخت برای تولید الکتریسته تبدیل شد. در حالیکه در همین سال نفت با 56/2 و ذغال سنگ با22/1 در درجات بعدی بوده اند. اگرچه هزینه تولید برق از ذغال سنگ افزایش یافته است با این وجود بسیار پایین تر از گاز طبیعی و نفت است.

قیمت میانگین ذغالسنگ تحویل شده برای تولید الکتریسیته در سال 2000 به ازاء هر تن (Short tonne) 28/24 دلار بوده است. نوسانات قیمت ذغال سنگ در بازار آمریکا از سال 1990 تا 1999 به صورت جدول شماره (1) بوده است. سیر نزولی قیمت آن به خوبی مشخص است.

کاربرد مهم دیگر ذغال سنگ تولید کک از آن است که برای ذوب کانه آهن و تولید فولاد به کار می رود قیمت میانگین ذغال سنگ های ویژه یای که برای ساختن کک استفاده می شود، در اوایل سال 1950 کاهش یافته است. از سال 1993 تا 2000 از 44/47 دلار در تن تا 45/44 دلار در تن کاهش یافته است. همانگونه که از جدول(1) مشخص است قیمت ذغال سنگ استخراجی در معدن در سال 1995 حدود 1 دلار پایین تر از سال 1998 بوده است. این در حالی است که این کاهش در 17 سال متمادی ادامه داشته است.

از آنجائی که ذغال سنگ دارای فراوانی زیادی است . برای مدت های طولانی قیمت آن پایین مانده است، بنابراین در بسیاری از طرحهای تولید برق در آمریکا از آن استفاده می کنند(ارقامی که در بالا آنها اشاره گردید از اطلاعات موجود در پایگاه اینترنتی eia.doe.gov مربوط به اطلاعات انرژی (Energy information sheet) استخراج گردیده اند.

ار کاربردهای دیگر زغال سنگ، بویژه لیگنت، کاربرد ویژه آن جهت تولید نفت و گاز است. از این ذغال سنگ تا حدود 38 گالن در تن نفت بدست آمده است. ذغال سنگهای نوغ لیگنیت به دلیل مقدار مواد فرار بالا، نسبت به ذغال سنگ های رده بالا دارای پتانسیل بیشتری در این زمینه هستند. ذغال سنگ دارای کاربردهای دیگری در صنایع دیگر از جمله نساجی، سیمان، قند و غیره است.

این مواد اگرچه عمدتاً در افقهای زمانی اواخر پالئوزوئیک و مزوزوئیک دیده می شوند، اما ذغال سنگهای ترشیاری نیز ذخایر عظیمی را در سرتا سر دنیا تشکیل می دهند و مزیت نسبی آنها وضعیت آنها برای فعالیتهای معدنکاری آسانتر است و ذغال سنگهای ترشیاری در بسیاری از کشورها دارای کاربردهای زیادی برای تولید الکتریسیته هستند.

بنابراین اجرای عملیات اکتشافی جهت پی جوئی ذغال سنگ در این منطقه نه تنها توجیه توسعه صنایع تولید برق و صنایع دیگر در منطقه می شود، محدودیت منابع نفت و گاز و دوری منطقه مورد مطالعه از این منابع توجیهی بر اکتشاف منابع دیگر انرژی در منطقه هستند.

مختصری در مورد ذخایر ذغال سنگ در حوزه کرمان:

رسوبات ذغال دار در حوزه کرمان با میانگین ضخامت 4870 متر از شمال خاوری(2520 متر) به جنوب باختری(7400 متر) تغییر ضخامت می دهند. تعداد لایه های ذغالی کارپذیر و غیرکارپذیر آن 94 لایه است که 63 لایه آن با ضخامت حداکثر 3/0 تا 4/0متر هستند. ذغال خیزی اصلی در بخشهای دهرود، داربید خون، ظغراجه قرار دارد و بخشهای نیزار، باب نیزو و دشت خاک فاقد ذغالخیزی است و فقط در بعضی از مناطق آن لایه های نازک و عدسی ذغال سنگ وجود دارد. ضریب ذغالخیزی کلی این حوزه 8/0 درصد و ضریب ذغالخیزی کارپذیر آن 24/0 درصد است. برشهای ذغالدار حوزه کرمان به 7 افق A،B، B1، ‍C، C1، D، E تفکیک شده اند. افق های ذغالدار بوسیله فواصل غیر ذغالی به ضخامت 120 تا 440 متر از همدیگر جدا می شوند و در داخل هر افق ذغالدار، لایه های ذغالی نزدیک به هم (با فاصله 15 تا 20 متر از همدیگر) هستند. ضخامت لایه های ذغالی معمولاً کمتر از یک متر است، در بعضی مناطق ضخامت لایه ذغالی به 8 تا 9 متر می رسد. ذغالخیزی اصلی صنعتی در افق D قرار دارد و ضریب ذغالخیزی کلی آن 2/6 درصد و ذغالخیزی صنعتی آن 6/3 درصد است. لایه های ذغالی از جوانب محو می‌وند و در بعضی نقاط به آرژیلیت ذغالدار و آرژیلیت تبدیل می شوند.

افق A مربوط به تریاس بالا و با ضخامت 60 تا 80 متر است و دارای 7 لایه ذغال می باشد. در قسمت های شمال باختری و مرکزی ناحیه ذغالدار برونزد دارند و ضریب ذغالخیزی کلی این افق 67/1 درصد است و در آن لایه های کارپذیر دیده نمی شود.

افق B مربوط به تریاس استو در 150 متری بالای افق A قرار دارد ضخامت برش آن 100 تا 120 متر است و تا 8 لایه ذغالی که ضخامت هر یک 4/0 متر است وجود دارند. لایه های  و  آن در مناطق باب نیزو جنوبی،اشکلی و اسدآباد دارای ضخامت کارپذیر هستدند. ضریب ذغالخیزی کلی افق B در ناحیه کرمان 64/2 درصد و بیشترین آن در منطقه باب نیزو 16/4 است. ضریب ذغالخیزی کارپذیر آن 6/0 تا 84/0 درصد است.

افق B1 در 250 متری بالای افق B قرار دارد و در منطقه ذغالدار داربید خون شمالی دیده می شود. چهار لایه ذغالی در آن مشخص شده اند که تنها یک لایه آن با ضخامت 5/0 تا 2/1 متر کارپذیر است. ضریب ذغالخیزی کلی این افق در داربید خون شمالی 21/1 و ضریب ذغالخیزی صنعتی آن 01/0 درصد است.

افق C در زیر بخش طغراجه (ژوراسیک زیرین) و در 160 متری بالای افق B1 قرار دارد. ضخامت این افق 120 متر است و تا 17 لایه ذغالسنگی دارد. لایه های ذغالی کارپذیر ،  و  در قسمت مرکزی برش بخش پایین طغراجه قرار گرفته اند. در بعضی نقاط لایه های ، ، ،  و  نیز کارپذیر هستند. ضریب ذغالخیزی کلی افق C، 72/3 درصد و ضریب ذغالخیزی صنعتی آن 88/1 درصداست.

افق C1 در 310 متری بالای افق C قرار دارد و دارای ذغالخیزی ضعیف است. دارای 7 لایه ذغالی با ضخامت کلی 5/1 متر و فاقد لایه ذغالی کارپذیر است. میانگین ضخامت این افق 310 متر و ضریب دغالخیزی کلی آن 5/0 درصت است. ضخامت لایه های ذغال آن 1/0 تا 3/0 متر است.

افق D مربوط به ژوراسیک میانی بوده و ضخامت آن 170 متر است و قسمت بزرگ ذغالخیزی صنعتی ناحیه کرمان در افق D قرار دارد. در حدود 30 لایه با مجموع ضخامت 24/11 متر وجود دارد که ضریب ذغالخیزی کلی آن 94/1 تا 94/7 درصد (میانگین 28/6) می باشد. بیشترین ذغالخیزی صنعتی در سه منطقه جنوب شرقی(هجدک باب نیزو)، مرکزی (دره گر سراپرده)، شمال باختری(پابدانا خمرود) وجود دارد.

افق E مربوط به ژوراسیک میانی است و در 120 متری بالای افق D واقع است. ضخامت آن از 110 تا 230 متر با میانگین 180 متر متغیر است. تا 13 لایه ذغالی در آن مشخص شده است که ضخامت کلی آنها 6/4 متر است. ضریب ذغالخیزی کلی آن 16/3 درصد و ذغالخیزی صنعتی آن 96/1 درصد است. 5 لایه  آن کارپذیر هستند.

از نظر کیفی ذغالسنگ های ناحیه کرمان از نوع هومیک هستند و ذغالهای ساپروپلیک در آنها وجود ندارد و ترکیب پتروگرافی آنها از کلارین درخشان تا دورین مات متفاوت است. مارکهای گازی تا آنتراسیت بصورت پیاپی وجود دارد و در فاصله میان آنها مارکهای کک شو، کک شو چرب و گازی چرب و به مقدار کمتر چرب وجود دارد.

ذغال سنگ های ناحیه کرمان اغلب از ماسرال های گروه ویترینت تشکیل شده‌اند (در افق C، 45 تا 55 درصد و در لایه های بالای افق D، 96 تا 98 درصد) مقدار سمی ویترینت از 2 تا 26 درصد در نوسان است و از افق C به افق E کاهش می یابد. مقدار فوزینیت ها از 5 تا 27 درصد متغیر است. کیپتینیت ها به مقدار کم (1 تا 2 درصد) وجود دارند.