1- مقدمه

از نظر علمی، سنگ عبارتست از انبوهی از کانیهای با ترکیب شیمیایی معین و تاحدی ثابت که تشکیل یک مجموعه را می دهند . [ 1 ]

سنگهای ساختمانی به کلیه سنگهایی که در بنای ساختمان بکار می رود و سنگهایی که بصورت پلاک یا قواره استخراج می شوند اطلاق میگردد. همچنین همه سنگهایی که برای کارهای عادی بنایی بکار میرود و سنگهای تزئینی و نما و غیره را شامل میشود. سنگهای ساختمانی از تمامی سنگهای موجود رسوبی، آذرین و دگرگونی تهیه میشوند. سنگ تزئینی در ایران اصولاً به دو گروه اصلی گرانیتی و آهکی تقسیم می شوند. گروه آهکی شامل معادن تراورتن، مرمر و مرمریت می باشند. سنگ چینی وکریستال نیز جزو گروه مرمریت ها محسوب می شوند . [ 2 ]

بدلیل مزایایی که سنگهای ساختمانی طبیعی در مقابل مصالح مصنوعی مشابه، از قبیل موزائیک ها، سرامیک ها و غیره دارا می باشند، مصرف آنها در دنیا رشد روزافزونی پیدا کرده است. درگذشته به دلیل نبود امکانات، استخراج سنگ تزئینی خیلی وقتگیرو خسته کننده بود و کارایی خیلی پایینی داشت. بتدریج بکار گیری مواد ناریه مانند باروت، دینامیت و آنفو در استخراج سنگ تزئینی متداول شد. استفاده از مواد ناریه به فرایند استخراج سنگ سرعت بخشید اما مشکلاتی نیز در پی آورد. از مهمترین معایب آن می توان صدمه خوردن سنگ و اتلاف بخش قابل توجهی از آن، خطرات کار جدید تشویق کرد. با پیشرفت علم و تکنولوژی، روش های متنوعی برای استخراج سنگ تزئینی ابداع شد. از بین انواع روش های استخراج، روش برش با سیم برش الماسه مطلوب تر از بقیه شناخته شده و در اکثر معادن سنگ تزئینی جا باز کرده است.

2- لزوم رسیدگی بیشتر به معادن سنگ تزئینی

ایران به لحاظ کیفیت و میزان ذخایر سنگهای تزئینی و نما، جزء 10 کشور دارنده معادن مرغوب سنگ در جهان است. در این خصوص میزان ذخایر شناخته شده در حدود 7/3  میلیارد تن است که 3/3 میلیارد تن آن به عنوان ذخیره قطعی و بقیه به عنوان ذخیره احتمالی تلقی می گردد[ 3]. تولید سالانه سنگ تزئینی در ایران طی سال های اخیر رو به افزونی گذاشته و به میزان 7 میلیون تن بلوک استخراجی رسیده که صد البته رقم چشمگیری است. این میزان تولید به تنهایی کافی است تا ایران را به لحاظ تولید کمی ماده ی خام، همراه با دو کشور دیگر یعنی چین وایتالیا در شمار سه تولید کننده بزرگ سنگ در جهان قرار دهد و این کشور را در مقامی حتی برتر از کشورهایی نظیراسپانیا، هند یا برزیل بنشاند. طبق اطلاعات واصله از داده های آماری سالهای 80 و81، کل صادرات سنگ از ایران در حدود 200 هزار تن در سال است که کمتر از 3% کل تولید سنگهای تزئینی را شامل میشود.

یکی از مهمترین عوامل تعیین کننده در بازدهی اقتصادی سنگهای تزئینی، روشها و تکنولوژی استخراج است.کشورهایی که در بازارهای جهانی از سهم عمده ای بهره مند هستند، در استخراج از تکنولوژی بالایی برخوردار میباشند. در ایران تا قبل از سال 1366 اغلب پیمانکاران توجه خاصی به نحوه استخراج نداشته و توجه خود را تنها به کم کردن هزینه و افزایش تولید معطوف می داشته اند و از آنجا که معادن سنگ تزئینی سود دهی خوبی داشته اند، سرمایه گذاران زیادی به این بخش از معادن جلب گردیدند، بدون اینکه تجربه خاصی داشته باشند. درسال 1366 شورای هماهنگی سنگهای تزئینی تغییر روش استخراج در معادن سنگ تزئینی را از انفجاری به روشهای جدید در برنامه کارخود قرار داد و در دومین سمپوزیوم معدنکاری در کرمان، بهره برداری از معادن جدید را منوط به استفاده از روشهای استخراج بدون مواد ناریه کرد . [ 4 ]

امروزه کارشناسان اقتصادی بر این اعتقاد هستند که برای تحکیم پایه های مطمئن در کشور، کاهش اتکا به درآمد ارزی حاصل از صادرات نفت و رشد صادرات غیر نفتی، از کارهای حیاتی و ضروری در این برهه زمان از تاریخ کشور است . [ 5 ]

رشد روز افزون مصرف و نیاز کشور به پشتوانه های ارزی بغیر از نفت ایجاب می کند که بر میزان استخراج سنگهای ساختمانی افزوده شود و البته این استخراج باید به گونه ای صورت پذیرد که کمترین لطمه و خسارت به سنگ وارد آمده،‌تولید با حداقل هزینه و بیشترین بازده همراه باشد . [ 6 ]

روش استخراج با توجه به خصوصیات فیزیکی، مکانیکی و بافت شناسی سنگ، ساختـــار زمین شناسی سنگ، قابلیت استخراج بلوک، مقدارتولید و غیره تعیین میشود. درحال حاضر استخراج 80 درصد معادن سنگ تزئینی مرمریت ایران با سیم برش الماسه صورت می گیرد . [ 7 ]

با توجه به حجم وسیع کاربرد سیم برش الماسه و از طرفی آمار حوادث و مشکلات در معادن سنگ تزئینی، مطالعه و تحقیق پیرامون افزایش ایمنی و راندمان سیم برش الماسه ضروری است.

3- بررسی موضوعی استخراج به روش سیم برش الماسه

در این روش ابتدا در امتداد اضلاع مکعب مستطیلی که بلوک مورد نظر را تشکیل می دهد، ‌چالهای عمودی و افقی با قطر 3 الی 8 اینچ، متناسب با سطحی که قرار است بریده شود، عبود داده میشود [ 8 ] .سپس دو سر سیم در داخل دستگاه برش به یکدیگر متصل شده و با چرخش سیم، فرایند برش صورت میگیرد.

در عملیات برش، برای جلوگیری از اثر نیروی جاذبه، ابتدا زیر بری صورت میگیرد و سپس برش عمودی انجام می شود. اولین گام برای برش عمودی، حفر دوگمانه است که همدیگر را با زاویه 90 درجه قطع کنند. سپس سیم الماسه از این گمانه ها رد شده ودور پولی بسته می شود به طوری که یک حلقه بسته تشکیل می دهد. ماشین برش سیم الماسه روی یک ریل نصب میشود به طوریکه با پیشرفت عمل برش، ماشین عقب رفته و کشش لازم برای سیم ایجاد میشود. آب در جهت چرخش سیم جریان دارد و وظیفه خنک کردن سیم وهمچنین خروج مرده های سنگ از شکاف را بر عهده دارد. به طور ساده سیم الماسه یک کابل فولادی است که سگمنت های کوچک حاوی مواد ساینده از جنس الماسی صنعتی روی آن نصب شده اند و در بین سگمنت ها فنر و برش قرار گرفته است.

قطر کابل فولادی معمولاً 5 میلی متر است و سگمنت نیز دارای قطر خارجی 10 میلی متر و طول 6 میلی متر هستند در حالیکه فاصله بین سگمنت ها 20 میلی متر است. استفاده از تکنولوژی سیم برش الماسه به دلیل مزیت های آن نسبت به دیگر روشها در سرتاسر جهان توسعه یافته است . [ 9 ]

4- پارامتر های مؤثر در کارایی استخراج با روش سیم برش الماسه:

نکته مهم دراستفاده بهینه از سیم الماسه، تولید بلوکهایی با حداقل هزینه توسط تعدیل پارامترهای مؤثر در برش مؤثر است. چندین پارامتر در عملیات برش با سیم الماسه تأثیرگذار هستند که به طور کلی به دو دسته پارامتر های غیر قابل کنترل و پارامترهای نسبتاً قابل کنترل تقسیم بندی میشوند. پارامترهای غیر قابل کنترل از جمله خصوصیات فیزیکی مکانیکی و بافتی سنگ،‌ قبل از عملیات برش باید تعیین شود. بعد از تعیین پارامترهای غیر قابل کنترل، ‌یک فرآیند برش خوب با تعدیل پارامترهای به طور جزئی قابل کنترل، قابل دسترسی خواهد بود.این پارامترها به طور مختصر در جدول (1 ) آورده شده اند .

جدول1- پارامترهای مؤثر درکارایی برش با سیم برش الماسه

با افزایش سایش سگمنت ها، نرخ برش وکارایی سیم کاهش می یابد و هزینه عملیات افزایش خواهد یافت. مهمترین موضوع در کار با سیم برش الماسه، تعیین شرایط عملیات به طوری است که سایش به حداقل و کارایی به حداکثر برسد . [ 11 ]

5- روش تحلیل ریسک در ارزیابی ایمنی

ریسک بعنوان بزرگی یا اندازه خطر یا حادثه، تعریف میشود. اگربتوانیم ریسک را کم کنیم، در آن صورت خواهیم توانست خطر را ارزیابی کرده و خطرهای موجود را بر حسب اهمیت و اندازه آنها درجه بندی کنیم. با انجام این کار، ‌خواهیم توانست که خطرات جزئی را تشخیص دهیم، آنها را قبول کنیم و در نهایت ریسک های مختلف را بر حسب اندازه آنها درجه بندی کنیم. برای محاسبه میزان ریسک یک حادثه، ارزیابی شانس (یا احتمال) بروز حادثه و نتایج آن در صورت بروز چنین حادثه ای، لازم است. نتایج حاصل از بروز یک حادثه، میزان خسارتی است که در نتیجه بروز آن وارد میشود. بنابراین ترکیب احتمال و نتیجه حادثه،‌نشان دهنده میزان ریسک است. برای بدست آوردن نتایج یک حادثه، شخص مسئول ابتدا باید بتواند بروز آن حادثه را تصور کند و سپس صدمات یا نتایج ناشی از بروز آن را تخمین بزند. برای ارزیابی میزان ریسک، محاسبه احتمالات با روشهای آماری ضروری نیست. در اکثر حالات قادر به محاسبه احتمال آماری نیستیم چون تعداد بیش از حدی متغیر وجود دارد. در اکثر کاربردهای معدنی، آنچه که مهم است وضعیت احتمال نسبی است زیرا که در بیشتر موارد، مقایسه ریسک های مختلف مورد سئوال است نه محاسبه کمی آنها. حذف کامل ریسک در معدن ممکن نیست لذا باید آن را کنترل کرد. این کار بوسیله تشخیص پرخطرترین کارها و کاستن از میزان ریسک آنها تا حد قابل قبول انجام میشود با این ترتیب، پیشرفت های تدریجی در ایمنی معدن، امکان پذیر می شود . [ 12 ]

6- بهره گیری از تحلیل ریسک در ایمنی معادن سنگ تزئینی

6-1- توصیف معدن

 معادن سنگ تزئینی بازدید شده اکثراً سنگ نرم از نوع مرمریت، تراورتن و چینی بوده و استخراج در این معادن به کمک سیم برش الماسه و جابجائی بلوک سنگها و حمل آنها به کمک بولدوزر و لودر و تریلی و بازکردن سینه کار جدید بصورت آتشباری کنترل شده انجام میشود.برای بارگیری کوپ سنگهای استخراج شده، سکوهایی ساخته میشود که به آن سدّه بارگیری میگویند، و بارگیری بصورت هل دادن بلوک سنگ بر روی تریلی به کمک بولدوزر انجام میشود.در مواقعی که عمق معدن افزایش پیدا کرده، بارگیری از طریق ساخت سده، اقتصادی و مناسب نبوده و از جرثقیل معدنی استفاده میشود.

در جدول شماره (2)، عنوان و شرح حوادث رخ داده در معادن سنگ تزئینی بازدید شده آورده شده است. سپس در دو جدول جداگانه، میزان ریسک و راهکار تعدیل ریسک بیان شده است.

جدول 2- ثبت لیست حوادث

6-2- روش محاسبه ریسک

میزان ریسک به طور معمول از رابطه زیرمحاسبه میشود

_n

T_x=∑W_iP_i

_i=1

میزان ریسک، W_i ضریب وزنی مربوط به هر پیشامد خاص یا میزان خسارت (0-100)،P_i  احتمال وقوع هر پیشامد ( 0-1 ) البته شرط زیر باید برقرار باشد :                                                                

_n                      

∑W_i = 100

_i=1                    

6-3- محدودیت های تحقیق

به دلیل نبودن اطلاعات آماری دقیق، احتمال ها و تعیین میزان خسارت صرفاً نتیجه پرسش از پرسنل معادن سنگ تزئینی بازدید شده است.

جدول3-  ثبت ریسک

جدول 4- تعدیل ریسک

7- نتیجه گیری

با توجه به کیفیت و میزان ذخائر سنگهای تزئینی و نما و همچنین تولید سالانه سنگهای تزئینی در ایران، لزوم رسیدگی بیشتر به معادن سنگ تزئینی از اهمیت زیادی برخوردار است. یکی از مهمترین عوامل تعین کننده در بازدهی اقتصادی سنگهای تزئینی، روشها و تکنولوژی استخراج است. روش استخراج با توجه به خصوصیات فیزیکی، مکانیکی و بافت شناسی سنگ، ساختار زمین شناسی سنگ، قابلیت استخراج بلوک، مقدار تولید و غیره تعیین می شود. پارامترهای موثر در استخراج با سیم برش الماسه به دو دسته پارامترهای غیرقابل کنترل که مربوط به خصوصیات سنگ می شود و پارامترهای نسبتا قابل کنترل تقسیم می گردد که در ارتباط با خصوصیات ماشین برش و خصوصیات عملیات است. در بهره گیری از تحلیل ریسک در ایمنی معادن سنگ تزئینی، پس از تعیین میزان احتمال و خسارت و درنتیجه به دست آوردن میزان ریسک، مناطق و عملیات پرخطر شناسایی شد. از طریق اجرا و برخورد منطقی و نظامدار برای تشخیص شرایط خطرناک، پیش بینی نتایج حوادث تا حدود معقول دقت، امکان پذیر است و این حدود به عنوان یک راهنما برای مدیریت و کنترل ایمنی در معادن کافی است. از طرفی میزان ریسک به نوعی حوادث را الویت بندی می کند بنابراین محاسبه میزان ریسک بسیار حائذ اهمیت می باشد. همانطور که ملاحظه شد پس از ارائه راهکارهای تعدیل ریسک، از میزان ریسک حوادث کاسته شد و بدین ترتیب، پیشرفتهای تدریجی در ایمنی معدن امکان پذیر شد.

8- تقدیر و تشکر

نویسندگان مراتب تشکرو قدردانی خود را از مسئولین و کارشناسان محترم مجتمع معادن دهبید، نی ریز، لایبید، محلات، قدمگاه(چینی سیرجان) و شرکت سنگ تریمو و کلیه عزیزانی که به نحوی در روند تحقیق و تهیه مقاله یاری نمودند اعلام می دارند

منابع و ماخذ: 

1- حجازی، مجتبی، 1374، "شناخت سنگ تزئینی"،‌چاپ اول، نشر آینه کتاب، 534 ص

 2-توکلی راد، اکبر و ابراهیمی، خسرو، 1381،"مطالعات مقدماتی ایجاد شهرک فرآوری سنگهای تزئینی در استان خراسان"،‌طرح تحقیقات صنعتی، آموزشی و اطلاع رسانی، وزارت صنایع و معادن.

 3- فهیمی فر، جمشید، 1376،" بازار جهانی سنگهای تزئینی و سهم صادرات ایران"، مؤسسه مطالعات و پژوهش های بازرگانی.

 4- فهیمی فر، جمشید، 1381، "بررسی توان رقابتی واحدهای فرآوری سنگهای ساختمانی و تزئینی در بازارهای جهانی"، گزارش مرحله دوم و سوم، طرح تحقیقات صنعتی، آموزشی و اطلاع رسانی، وزارت صنایع و معادن، ‌ص.

 5- گشتاسبی، کامران و فضلیان، عباس، 1383، "تعیین خواص فیزیکی و مکانیکی سنگهای تزئینی نرم و رقابت پذیر در ایران"، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده فنی، گروه مهندسی معدن.

 6- صفائی، سعید، 1367، "بررسی امکان استفاده بهتر از مواد منفجره در معادن سنگ تزئینی"، مجموعه مقالات اولین سمینار سنگهای ساختمانی، تهران،‌ص.

 7- کاتالوگ شرکت الماس برش آریا، 1384 .

  8- تبیان، احمد و همکاران، 1370،"سنگهای تزئینی و نما"، چاپ اول، وزارت معادن و فلزات، معاونت اکتشافی و معدنی،‌ص.

 9- Filgueira, M., Pinatti, D.G., 2005,” In situ diamond wires:

 Diameter determination of the external cutting rope” Int. J. Rock Mech, Min. sci, 23:85-20 pp.

 10-www.trentec.com

 11- ozcelik, Y., Pola, E., Bayram, F., Ay, A.M., 2004, “investigation of the effects of tentural properties of marble cutting with Diamond wire”, Int. J. Rock Mech, Min. sci, 41:1-7 pp.

 12-  مدنی، حسن و همکاران، 1373، "بازرسی در معادن"، چاپ اول، موسسه آموزشی پژوهشی وزارت معادن و فلزات، 74ص

سنگ - مجله روشان روز -

میثم مختاری –محمد کاظمیان فر –محمد حسین خسروی