اتوماسیون یعنی خودکارشدن عملیات ، اتوماسیون فاز پیشرفته ای نسبت به مکانیزاسیون تلقی می شود ضمن آنکه به مکانیزاسیون وابسته است اما مکانیزاسیون نیست. از سوی دیگر Robotic توصیف کننده دو کلمه Robot و Action است. امروزه مکانیزاسیون در معادن به مرحله ای رسیده است که به منظور بهبود در میزان تولید ، از ماشین آلات با ظرفیت تولید بالا و در عین حال فوق العاده گرانقیمت و پیچیده استفاده می شود.این ماشین آلات که از تکنولوژی پیچیده و پیشرفته ای برخوردار ند نیاز به اپراتورهای ماهر دارند این در شرایطی است که عمق معادن زیاد و موقعیت ذخایر معدنی قابل استخراج بسیار دشوار و غیر قابل تصور حتی با ۱۰ سال قبل است. اخیرا محققینی در استرالیا مشغول مطالعه بر طرحی از معدن روبازند که دارای عمق ۱۰۰۰متر است.این مشکلات تنها در مورد معادن سطحی وجود ندارد بلکه در معادن زیرزمینی به دلیل تولید کم و ناامن بودن موقعیت عملیات معدنکاری در قیاس با روش های استخراج معادن سطحی ار حساسیت بیشتری برخوردار است. مجموعه این عوامل ، مشکلات و موانع قانونی و اخلاقی را در پیش روی طراحان و مهندسین معدن قرار داده است. انتخاب مجموعه ای از گرانقیمت از ماشین آلات و نیروی انسانی برای موقعیت کاری به شدت دشوار دغدغه های امروزی مسئولان معادن را تلقی می شود

مقدمه:

اتوماسیون (Automation) ترکیبی است از دو کلمه "automatic" و "operation" و به معنی عمل کردن بدون عامل خارجی ( انسان) یا با کمترین تاثیر عامل خارجی است. به عبارت دیگر اتوماسیون یعنی خودکارشدن عملیات ، اتوماسیون فاز پیشرفته ای نسبت به مکانیزاسیون تلقی می شود ضمن آنکه به مکانیزاسیون وابسته است اما مکانیزاسیون نیست. از سوی دیگر Robotic توصیف کننده دو کلمه Robot و Action است. امروزه مکانیزاسیون در معادن به مرحله ای رسیده است که به منظور بهبود در میزان تولید ، از ماشین آلات با ظرفیت تولید بالا و در عین حال فوق العاده گرانقیمت و پیچیده استفاده می شود.این ماشین آلات که از تکنولوژی پیچیده و پیشرفته ای برخوردار ند نیاز به اپراتورهای ماهر دارند این در شرایطی است که عمق معادن زیاد و موقعیت ذخایر معدنی قابل استخراج بسیار دشوار و غیر قابل تصور حتی با ۱۰ سال قبل است. اخیرا محققینی در استرالیا مشغول مطالعه بر طرحی از معدن روبازند که دارای عمق ۱۰۰۰متر است.این مشکلات تنها در مورد معادن سطحی وجود ندارد بلکه در معادن زیرزمینی به دلیل تولید کم و ناامن بودن موقعیت عملیات معدنکاری در قیاس با روش های استخراج معادن سطحی ار حساسیت بیشتری برخوردار است. مجموعه این عوامل ، مشکلات و موانع قانونی و اخلاقی را در پیش روی طراحان و مهندسین معدن قرار داده است. انتخاب مجموعه ای از گرانقیمت از ماشین آلات و نیروی انسانی برای موقعیت کاری به شدت دشوار دغدغه های امروزی مسئولان معادن را تلقی می شود.

ارتباط بین مکانیزاسیون ، کنترل و اتوماسیون

در دو دهه گذشته سایر صنایع موفق آمیزی، از اتوماسیون برای بهبود بهره وری خود استفاده کرده اند اما تجربیات اولیه در معادن بالاخص در سوئد و آمریکای شمالی نتایج مشابهی را در بر نداشته است. دلیل این امر آن است که در عملیات معدنکاری همبستگی و یکپارچگی وجود ندارد. معدنکاری در محیطی انجام می گیرد که شرایط زمین شناسی آن غیرقابل پیش بینی و به شدت متغییر است. در نتیجه برای موفقیت سیستم معدنکاری هوشمند مثل اتوماسیون نیاز به تخصص بالا در شناخت عوامل زمین شناسی غیرقابل پیش بینی و غیر قطعی وجود دارد.

بر مبنای پیشرفت های گذشته ، اختراعات و ابداعات اخیر و نشانه های آینده می توان این گونه اظهار نظر کرد که صنعت معدنکاری در زمینه مکانیزاسیون پیشرفت های خوبی داشته ، در زمینه کنترل از راه دور و اتوماسیون کارهایی انجام داده و تجاربی اندوخته است ، ولی تا استفاده از رباتها هنوز راه درازی پیش رو دارد. در صورتی که این ارزیابی صحیح باشد ، معدنکاری به شکل تاسفباری از سایر صنایع عقب مانده است.

ریشه یابی و پی بردن به کنه دلایل این امر مشکل است. به طور کلی عدم تناسب افزایش توان تولید در مقابل هزینه هایی که پرداخت می شود را دلیل عمده مکانیزاسیون و اتوماسیون در معدنکاری ذکر کرده اند. ولی حتی اگر دلیل قانع کننده تری نیز برای این مساله بر می شمردند ، نیاز ضروری به بهبود اساسی در ایمنی فعالیت های معدنکاری که بدترین سابقه را از نظر مسائل ایمنی در میان کلیه صنایع دارد ، رو آوردن به مکانیزاسیون و اتوماسیون را ایجاب می کرد. اتوماسیون مانند روش حفر سریع جزء روش های خاص معدنکاری نیست ولی می توانند اصلاحات و تغییراتی حتی در حد یک انقلاب در صنعت معدنکاری بوجود آورند.

کنترل از راه دور

کنترل ازراه دور امکان کنترل فعالیت ماشین را از فاصله دورتر از محل کار ماشین فراهم می آورد. کنترل از راه دور هم می تواند به صورت خودکار و هم غیر خودکار (توسط نیروی انسانی) انجام شود. در معدنکاری کنترل از راه دور تقریبا همیشه به صورت دستی انجام شده است بنابراین متصدی دستگاه می تواند در فاصله ای دورتر از ماشین مستقر شود. به جرات می توان گفت که توان تولید و صرفه جویی در هزینه هایی نیز ناشی از بهبود وضعیت ایمنی متصدی دستگاه حاصل می شود. این بهبود ایمنی در زمینه های مختلفی صورت می گیرد که می توان به کاهش احتمال ریزش زمین ، کاهش تمرکز و جمع شدن گرد و غبار و گاز ، کمتر شدن سر و صدا و کاهش خطرات ناشی از تصادم با ماشین آلات اشاره کرد.

تجربه ای که تاکنون از کار با ماشین های استخراج پیوسته مجهز به کنترل از راه دور یعنی قدیمی ترین و معمول ترین کاربرد کنترل از راه دور در معادن زیر زمینی حاصل شده است نشان می دهد که این سیستم ها چندان مورد استقبال قرار نگرفته اند. Murphy(۱٩٨٥) تخمین می زند که از ۷۰۰ ماشین استخراجی مجهز به کنترل از راه دور که تا سال ۱٩٨٥ در ایالات متحده راه اندازی شده اند ، کمتر از ۲۰۰ ماشین به طور منظم مورد استفاده قرار گرفته اند. وی دلایل زیر را به عنوان عمده عدم پذیرش و مقبولیت آنها ذکر کرده است.

۱) کاهش دریافت های حسی متصدیان ماشین های استخراج پیوسته ای که با ابزار کنترل از راه دور کار می کنند.

۲) مشکلات موجود در تعمیر و نگهداری یا دسترسی به دستگاه های کنترل از راه دور

۳) مخالفت و مقاومت سازمان های وضع کننده مقررات ایمنی و حفاظتی در برابر استفاده از دستگاه های کنترل از راه دور که فاقد معیارهای ایمنی و حفاظتی مورد نظرشان می باشند.

جالب توجه است که اولین دلیل بزرگترین مانع در به کارگیری دستگاه های کنترل از راه دور می باشد. در بررسی های به عمل آمده متصدیان ماشین های استخراج پیوسته حس های لامسه و شنوایی و بینایی را به ترتیب در کارکرد ماشین مهم و موثر دانسته اند. در نتیجه متصدیان دستگاه ها هدایت ماشین را بیشتر تحت تاثیر حالت های ارتعاشی و شنوایی دریافتی از ماشین انجام می دهند وتاثیر حس بینایی کمتر است. وقتی از دستگاه های کنترل از راه دور استفاده می شود ، متصدی دستگاه تمامی دریافت های حسی ارتعاشی یا لمسی و بخش عمده شنوایی (دو حالتی که از بهبود کارکرد ماشین می توانند نقش موثرتری داشته باشند) را از دست می دهند. آموزش های خاص برای متصدیان در این زمینه مفید خواهد بود ، ولی ممکن است مستلزم پیشرفت ها یا ظرافت های بیشتری (برای مثال تجهیزات اضافی) در دستگاه های کنترلی باشد تا بتواند جبران از دست دادن دریافت های حسی متصدی را بنماید.

مشکلات مربوط به تعمیر و نگهداری و یا تامین و دسترسی یعنی دومین عیب استفاده از سیستم های کنترل از راه دور ، همچنان به عنوان مانعی در راه به کارگیری از آنها وجود دارند. عدم سازگاری اجرایی و فنی ماشین ها و سیستم های کنترل از راه دور و تنوع انواعی که در حال حاضر در بازار وجود دارند ، یک مشکل عمومی است. دستگاه های کنترل از راه دور باید با ما ماشین هایی که به آن ها منضم می شود سازگاری داشته باشند.

سومین دلیل عدم استقبال از سیستم های کنترل از راه دور به جنبه های ایمنی مربوط است.کشمکش های اندکی میان شرکت های معدنی و سازمان های کنترل کننده (ضوابط و استانداردهای ایمنی) در مواردی نظیر وسعت سپری که حفاظت متصدی را تامین می کند ، تعداد دفعات کنترل گاز در سینه کار ، وسعت محل یا سکوی استقرار متصدی ، عمق برش و غیره در گرفته است. البته به طور عمده این عدم توفق ها از طریق مذاکره حل و فصل شده است.

بعد از ماشین های استخراج پیوسته ، معمول ترین کاربرد کنترل از راه دور در معدنکاری به زغالتراش های جبهه کار بلند ، ماشین های LHD و قطار های تعلق دارد. به طور خاص در جاهایی که صرفه جویی در هزینه های مربوط به نیروی انسانی به عنوان یکی از خط مشی های اصلی فعالیت در نظر گرفته می شود ، مزایای ایمنی از راه دور می تواند آن را به صورت یکی از راهکارهای الزامی در دستیابی به هدف مذکور در کلیه فعالیت ها و عملیات های معدنکاری در آورد.

اتوماسیون

بر سر راه اتوماسیون در صنایع به طور کلی عبارتند از :مشکلات عدم پذیرش از سوی کارگران و همان مشکلاتی که موجب عدم استقبال از کنترل از راه دور می شد ، ولی با شدت و گستردگی بسیار بیشتر. eRous و Morris (۱۹۸۵) با قاطعیت اظهار داشتند آنچه پذیرش یا عدم پذیرش اتوماسیون را از سوی کارگران تعیین می کند سطح دانش آنها از اتوماسیون است. این دو پیشنهاد کرده اند که قبل از اقدام به هر گونه تغییری ، یک برنامه آموزشی برای کسب حمایت کارگران و تعیین سطح پذیرش اتوماسیون برگزار شود.

از جنبه تاثیر گذاری بر زندگی بشر ، فناوری برخی اوقات تاثیرات مطلوب و زمان هایی تاثیر نامطلوب داشته است. در ابتدا ماشین هایی اختراع شدند که می توانستند کارهایی ساده را به طور خودکار یا مستقل انجام دهند. آنها تا جایی پیشرفت کردند که جایگزین انسان ها دربرخی کارهایخاص شدند. اتوماسیون که در آغاز به عنوان یک فناوری در جهت کمک به انسان مطرح شده بود ، به سرعت به عنوان یک جانشین برای انسان سربر آورد. دشمنی طبقه کارگر با اتوماسیون نتیجه طبیعی این فرآیند می باشد.

با این وجود ما سطوح پیچیده اتوماسیون را در زندگی روزمره خود پذیرفته ایم. خانه هایمان را با ترموستات ها سرد و گرم می کنیم ، با کمک کلیدهای خودکار در مسافت های طولانی تماس تلفنی برقرار می نماییم ، با آسانسورهای خودکار جابجا می شویم ، با اتومبیل های مجهز به جعبه دنده خودکار و کنترل سرعت اتوماتیک رانندگی می کنیم و با خطوط هوایی مجهز به سیستم های هدایت خودکار پرواز می نماییم. مسلم است که این سطوح یا میزان از اتوماسیون برای بخش اعظم جامعه بشری به طور کامل مورد پذیرش قرار گرفته است.

به طور کلی در اتوماسیون پنج عمل اساسی انجام می شود. این اعمال همراه با توضیح و ذکر مثال هایی در مورد آنها در ادامه آورده شده اند. در این میان احتمالا کمترین پیشرفت ها به عمل تصمیم گیری مربوط می باشند ، زیرا کامپیوترها برای در میان گزینه ها باید (توسط انسان) برنامه ریزی شوند. به همین ترتیب عمل ساخت و تجزیه و تحلیل خودکار مستلزم تعبیر و تفسیر توسط متخصصین حرفه ای و با آموزش های عالی است.

صنعت معدنکاری صرفنظر از کاربردهای بسیار زیاد اتوماسیون در کانه آرایی در مراحل بسیار اولیه قرار دارد. اجرای بهتر ، بهبود ایمنی و اقتصادی ، انعطاف پذیری بیشتر در استفاده از تجهیزات و فضا و افزایش کنترل سازمان یافته ، برخی از جنبه های جذاب اتوماسیون هستند. بیکاری نیروی انسانی ، بد عمل کردن سیستم ، پیچیدگی و سرمایه گذاری بالا از معایب اتوماسیون به شمار می روند.

ماشین های معدنی مختلف مجهز به سیستم کنترل از راه دور یا اتوماسیون در معادن ایالات متحده در زمینه در زمینه رفتارنگاری کیفیت هوای معدن است که طبق گزارش ها در حال حاضر ٤٢ سیستم کامپیوتری از این نوع مورد استفاده قرار می گیرد.

ماشین حفر دویل مخصوص سنگ های سخت مجهز به سیستم کنترل از راه دور و خودکار که این فعالیت های نیمه خودکار را با خودکار را با کامپیوتر کنترل می کند و نمایش می دهد.

ماشین حفر بازویی خودکارمورد استفاده در معادن پتاس و زغال سنگ ، دو بازوی برش دهنده به حسگرهای الکترونیکی برای تشخیص باطله از ماده معدنی مجهز می باشند و بوسیله کامپیوتر کنترل و با لیزر هدایت می شوند.

استفاده از رباتها

رباتها و استفاده ار آنها شکل پیشرفته ای از اتوماسیون می باشد که در آنها ماشین های خاص برنامه ریزی شده با کنترل از راه دور ، وظایف خود را از طریق بازوها یا اهرم های مکانیکی و یا رباتها انجام می دهند.کاربرد ربات ها در صنایع در حال حاضر بسیار محدود است و در خطوط مونتا۶۴۳۹۴; کارخانه ها برای انجام کارهای تکراری و مداومیا در محیط های کاری بسیار خطرناک یا فوق العاده تمیز برای کارهای ساده مختلف استفاده شده اند. قابلیت به کارگیری آنها در معدنکاری اکنون تحت بررسی قرار دارد. گزارش هایی مبنی بر استفاده از یک ماشین معدنی روسی که با ربات کار می کند و همچنین انجام مطالعاتی در ایالات متحده در زمینه مناسب بودن استفاده از رباتها در عملیات تکراری و یکسان (مانند نصب پیچ سنگ ها) ، وجود دارد. منضم کردن ریزپردازنده هایی با قیمت پایین به بازوها یا اهرمهایی مکانیکی ، امکان مناسبی را برای افزایش ایمنی و بهبود توان تولید در صنایعی همچون صنعت معدنکاری فراهم آورده است.

مزایا:

توان تولید بالاتر

هزینه های عملیاتی کمتر

بهبود ایمنی کاری

اجرای بهتر عملیات

استفاده انعطاف پذیرتر از تجهیزات و فضا

کنترل و پیوستگی سازمان یافته تر

کارکرد بهتر ماشین

معایب:

هزینه سرمایه ای بالاتر

قابلیت دسترسی کمتر سیستم و نرخ خرابی زیاد

آمادگی خراب شدن دستگاه های الکترونیکی در محیط زمخت و خشن معدن

بیکاری کارگران یا عدم استخدام ، اعتراض و مخالفت سندیکاها و اتحادیه های کارگری

کاهش کنترل حسی متصدی دستگاه در صورت کنترل از راه دور

اعتراض و مخالفت های سازمان های کنترل کننده (ضوابط و استانداردهای ایمنی و حفاظتی) مبنی بر اعمال سیستم های حفاظتی بیشتر

کاهش کارایی به دلیل تغییرپذیری شرایط ۶۴۳۹۴;ئومکانیکی و جابجایی محل فعالیت های معدنی

موفقیت های محدود در معدنکاری

سیستم رفتارنگار خودکار متان که برای تشخیص گاز تقویت سیستم های هشدار دهنده و متوقف کردن ماشین استخراج پیوسته در سینه کار زغال سنگ مورد استفاده قرار گرفته است.

روش تونلسازی اتریشی (NATM)، در فاصله سالهای ۱۹۵۷ تا ۱۹۶۵ در اتریش ابداع گردید. نام این روش در سال ۱۹۶۲ در سالزبورگ و جهت تمیز از روش قدیمی تونملسازی اتریشی اعطا گردید. نخستین ارائه دهندگان این روش Ladislaus von Rabcewicz, Leopold Mller و Franz Pacher بودند. ایده نخستین این روش عبارت است از استفاده از فشارهای زمین شناسی در برگیرنده توده سنگ جهت مقاوم سازی ونگهداری تونل.

باید گفت که امروزه مطالعات گسترده ای از سوی متخصصین علم مکانیک سنگ در ارائه طرحی مطمئن برای نگهداری فضاهای زیرزمینی صورت می گیرد که بتواند سیستم نگهداری را به گونه ای طراحی کند که علاوه بر ایمن بودن، از نظر اقتصادی نیز معقول باشد. نتایج این مطالعات بر ضرورت بکارگیری روشهای مشاهده ای همچون NATM در تونلسازی تاکید دارد.

ناتم روشی است مبتنی بر تابع نگاری رفتار توده های سنگ تحت بار و مونیتورینگ عملیات ساختمان زیرزمینی سنگ. واقعیت اینست که ناتم به عنوان یک مرحله از حفاری و نیز تکنیک های نگهداری مطرح نیست.

ناتم بر هفت ویژگی استوار است:

۱) بسیج مقاومت توده سنگ: این متد بر مقاومت ذاتی توده سنگ پیرامون به عنوان یک جز اصلی نگهداری شده در تونل، تکیه می کند. تکیه گاه اولیه طوری هدایت می شود که سنگ را قاد رسازد تا بر خودش تکیه کند.

۲) حمایت شاتکریت: سست کردن و نیز تغییر شکل بی اندازه سنگ می بایست به حداقل برسد. این امر با مهیا کردن لایه های نازک شاتکریت بلافاصله پس از پیشروی جبهه کار حاصل می اید.

۳) اندازه گیری: هرگونه تغییر شکل ناشی از حفاری باید اندازه گرفته شود. ناتم به نصب تجهیزات اندازه گیری در سطح بالایی نیاز دارد. این در آستر، زمین و گمانه ها جاسازی می شود.

۴) تکیه گاه انعطاف پذیر: آسترگیری اولیه نازک است و شرایط لایه بندی اخیر را بازتاب می دهد. این مدل به کارگیری، نسبت به تکیه گاه مجهول سریعتر به کار می اید و موثر می شود. مقاوم سازی با یک آستر بتنی ضخیم به دست نمی اید بلکه با یک ترکیب منعطف از پیچ سنگ، سیم تنیده و شیارهای فولادی حاصل می گردد.

۵) بستن وارونگی: بستن سریع وارونگی و ایجاد حلقه حامل بار دارای اهمیت است. این امر در تونلهای حفر شده در زمینهای نرم بسیار وخیم است، جایی که هیچ مقطعی از تونل نباید بطور موقت رها شود.

۶) ترتیب قراردادی: دانش ناتم بر اساس اندازه گیری مونیتورینگ پایه ریزی شده است. تغییر در متد تکیه گاه و ساختمان امکان پذیر است. این تنها در شرایطی ممکن است که سیستم قراردادی فادر به تغییرات باشد.

۷) اندازه گیری پشتیبانی رده بندی توده سنگ: رده های اصلی سنگ برای تونل و پشتیبانی متناظر آن موجود است. اینها برای هدایت در زمینه تقویت تونل بکار می روند.

اصول کلی ناتم:

تونلزنی به روش جدید اتریشی در خاکهای سست تا سنگ های سخت و مقاوم و در اعماق کم (در جهت به حداقل رساندن نشست سطح) تا اعماق زیاد و بیش از ۱۰۰۰ متر تحت میدانهای تنش ناشی از عملیات معدنکاری انجام گرفته است.

بنابراین اصول زیر به طور کلی قابل اعمال می باشند. این اصول در مقاله آقای دکتر فکر به ترتیب زیر آورده شده است:

عنصر اصلی باربری یک تونل، توده سنگ پیرامونی آن می باشد.

بنابراین یکی از اصول عبارت می باشد از:

حفظ مقاومت اولیه سنگ تا آنجایی که امکان داشته باشد.

اتساع یا جابجایی ها باید به حداقل رسانده شود زیرا موجب پایین آوردن مقاومت می گردد.

وضعیت تنش تک محوری یا دو محوری، شرایط نامناسب برای تونل بوده و باید از آن اجتناب گردد.

دگرشکلی ها باید به طرزی تحت کنترل دراید که توده سنگ پیرامون تشکیل یک حلقه باربر حول تونل را بدهد. به گونه ای که از دست رفتن مقاومت به وسیله اتساع در سطحی قابل قبول نگهداشته شود. با اجرای خوب این کنترل، ایمنی واقتصاد افزایش می یابد.

برای رسیدن به این منظور، تکیه گاه اولیه می باست در زمان درست نصب گردد.

عامل زمان ویژه سیستم ترگیبی سنگ به اضافه تکیه گاه اولیه، باید به صحت کافی تخمین زده شود.

تخمین عامل زمان بستگی دارد به الف:

آزمونهای آزمایشگاهی ب: آزمونهای برجا ج: رده بندی توده سنگ

از این سه نرخ دگرشکلی و زمان پابرجایی می تواند استنتاج شده و با رفتار واقعی تونل در حین ساختمان تطبیق و کنترل گردد.

هرجا که دگرشکلی ها زیاد بود و یا سست شدن توده سنگ انتظار می رود، می بایست از تماس کامل تکیه گاه اولیه با جدار تونل در محل برخورد اطمینان حاصل اید. این امر با بکار گرفتن شاتکریت به بهترین نحو حاصل می گردد.

تکیه گاه اولیه باید نازک و دارای صلبیت خمشی پایین باشد، از این رو گشتاورهای خمشی پایین آورده و وقوع شکستگی ها در اثر خمش به حداقل می رسد.

افزایش نگهداری با شبکه توری اضافی، قابهای فولادی، سیمهای فولادی، سیم مهارها یا میل مهارها حاصل می اید نه با آسترگیری ضخیمتر.

ی نوع و مقدار تکیه گاه و زمان نصب، از نتایج اندازه گیری دگرشکلی ها تعیین می گردد.

از نظر استاتیکی تونل را می توان لوله ای ضخیم (یا حلقه ای دوبعدی) که از توده، سنگ و آسترگیری تشکیل یافته در نظر گرفت.

از آنجا که یک لوله مساعدترین ویژگی پایداری را بدون آنکاه درز داشته باشد داراست، بستن همزمان کف تونل در هنگامیکه سنگ دارای مقاومت کافی نباشد دارای اهمیت است.

رفتار توده سنگ با بستن به موقع کف تونل تعیین می گردد. پیشروی های زیاد در طاق منجر به دیر بسته شدن کف و آنهم منجر به تشکیل لوله نیمه آسترگیری اولیه گردیده که نتیجه آن بروز گشتاورهای بزرگ خمشی در جهت محور تونل می باشد که منجر به ایجاد تمرکز تنش زیاد در سنگ، در پای دیواره های جانبی می گردد.

حفاری پیشانی کامل، بهترین روش برای دستیابی یک توزیع یکنواخت تنش است. هر چند که در سنگهای سست، حفاری بخش بخش، برای پایداری در حین ساختمان ممکن است لزوم پیدا کند.

روند حفاری و نگهداری برای پایداری مهم می باشد. زیرا آنها عامل زمان توده سنگ را تحت تاثیر قرار می دهند.

تغییر در طول دوره حفاری، زمان بستن کف، طول پیشروی طاق، مقاومت و زمان نصب تکیه گاه تماما به طور سیستماتیک برای کنترل فرایند توزیع مجدد تنش و پایدارسازی به کار گرفته میشوند.

در موارد آستربندی مضاعف، آستربندی نهایی باید همچنان نازک باشد. تنش عمود می باید بر روی تمام سطح تماس بین آستربندی ها منتقل گردیده و تنش برشی در سطح برخورد می باید پایین باشد.

کل سیستم، توده سنگ به اضافه پوشش می بایست با نگهداری اولیه پایدار گردند.

در صورت خورنده بودن آبهای زیرزمینی آستربندی نهایی می بایست قادر به پایدار سازی توده سنگ به تنهایی باشد. سیم مهارها تنها می توانند به عنوان یک نگهدارنده دائمی تلقی گردند، البته در صورتی که از گزند خورندگی در محیطهای خاص در امان باشند.

برای کنترل ایمنی سازه تونل، اندازه گیری تنش بتن و تنش برخورد در مرز بین سنگ و آستربندی ضرورت دارد. اندازه گیری دگرشکلی ها همچنان ادامه پیدا می کند.

فشار ایستایی آب بر روی پوشش و فشار جریان در توده سنگ با زهکشی مناسب پایین آورده می شود.

به طوری که از این اصول دریافت می شود، ناتم روند و دستور کاری نیست که با دنبال کردن آن به نتیجه مورد نظر رسید بلکه عبارت است از مجموعه ای از ایده ها که به ویژگی های زمین شناسی منطقه توجه ویژه ای دارد. این روش در نتیجه تجربیات متعدد در کار تونلزنی به دست آمده است و برای به دست آوردن هر یک از این ایده ها و نیز جمعبندی آنها به عنوان یک روش سالهای زیادی وقت صرف شده است. نوآوری اساسی این ایده، یک فن ساختمانی یا یک روش خاص محاسباتی نمی باشد، اما برای ساختمان تونل در توده سنگ و چگونگی برخورد با آن ارائه طریق می نماید.

یکی از اصول موفقیت زای این روش گردآوری موضوعات متعدد از مهندسی عمران و مکانیک سنگ می باشد که شامل موضوعات نظری و عملی است.

با اینکه هنوز هیچ پشتوانه نظری حقیقی برای ناتم وجود ندارد اما عواملی وجود دارند که منجر به موفقیت این روش می گردند که عبارتند از:

۱) بتن پاشی به عنوان سازنده سازه ترکیبی قوس سنگ که به حلقه حمال سنگ موسوم بوده و حفره را احاطه می کند.

۲) بتن پاشی به مراتب قدیمی تر از ناتم می باشد اما ویژگی های عالی آن از نظر مقاومت و لغزش، این روش را به عنوان یکی از ابزارهای غالب نگهداری در تونلسازی به روش ناتم گردانیده است. بیشترین اهمیت آن امکان اجرای سریع برای پوشانیدن سطح تازه حفاری شده سنگ می باشد. مزیت دیگر آن دستیابی به یک مقاومت نسبی بالادر مدت زمان کوتاه، حدود ۵ نیوتن بر میلی مترمربع (مگاپاسکال) در ۶ ساعت می باشد.

شاتکریت در تونلسازی دارای اثر مضاعف است: محافظت سنگ در اثر هوازدگی و فرسایش: با بستن ترک ها تمرکز تنش در اطراف تونل کاهش یافته، همچنین ضخامت زیاد شاتکریت به عنوان یک قوس نگهدارنده عمل می کند. در تمام موارد اتصال اتصال تنگاتنگ با سنگ مهم می باشد. زیرا این عمل موجب می گردد سنگ بارها را مشترک حمل نموده و ساختاری مرکب با سنگ تشکیل دهد. شاتکریت مناسب، نیاز به یک تکیه گاه نیمه صلب را برآورده می سازد، زیرا دگرشکلی شعاعی زیادی را بدون شکستگی امکان پذیر می سازد. با دگرشکلی های بزرگ تونل، شاتکریت می شکند. اما در صورت مسلح شدن به توری سیمی یا رشته های فولادی، قطعات برش یافته شاتکریت خطری آنی برای خدمه ایجاد نخواهد کرد.

۳) وسیله دیگر برای ساختن طاق بیرونی، قابهای فولادی می باشد. این قابها در توده های سنگ فشرده شده و بسیار خردشونده به کار گرفته شده و تکیه گاهی سریع و موثر برای سنگ به شمار می ایند. در چند سال اخیر کاربرد قوسهای پروفیلی به میزان زیاد افزایش یافته است. این قوس ها نسبت به قابهای فولادی مزایای بیشتری دارند و نیز به دلیل سبک وزن بودن، نصب آنها آسانتر می باشد.

۴) در تونلسازی هوراه با مفاهیم ناتم، نصب میل مهارها جایگاه ویژه ای دارد و اهمیت آنها به همان اندازه اهمیت شاتکریت می باشد. این میل ها نیز مثل شاتکریت در صورت نصب موجب تشکیل حلقه حمال در اطراف توده سنگ می گردند. میل مهارها در برابر دگرشکلی شعاعی مقاومت کرده از اینرو ایجاد دگرشکلی کنترل شده می نماید که شکل ژئومتریک تونل را حفظ می نماید. همچنین میل مهارها از آنرو که تاثیر ناهمسانی و ناهمگونی را کاهش می دهند، تشکیل صفحات برشی و لغزشی را مشکل تر ساخته و سبب ایجاد مقاومت ماندگار بالا حتی در توده های سنگ به شدت دستخورده می گردد که این نیز به نوبه خود سبب بهسازی کیفیت سنگ می گردد. تنش مماسی در حلقه سنگ حمال موجب افزایش چسبندگی مهاری ها می گردد. طاقهای ثانویه ایجاد شده بین تکیه گاهها، در برابر تمایل توده سنگ نسبت به جابجایی به داخل تونل مقاومت ایجاد می نماید که این مقاومت به نزدیکی مهاری ها بستگی دارد. در صورتیکه طاق تونل تحت تنش زیاد در اثر فرایندهای تجدید آرایش دوباره قرار گیرد، یا اگر سیستم سنگ در معرض شکستگی قرار داشته باشد، تونل نیاز به بهسازی با بتن پاشی به سطح خواهد داشت.

بنابراین به طور خلاصه مواد پایدار کننده در ناتم عبارتست از: شاتکریت، میل مهارها، قوس های فولادی یا پروفیلی، صفحات فولادی و....

هدف اصلی ناتم ایجاد یک قوس نیمه صلب خارجی بلافاصله پس از حفاری با وسایل نگهداری از قبیل شاتکریت، کوه پیچ و غیره می باشد. این امر موجب تنظیم تنش در محدوده اطراف تونل گردیده از سست شدگی مخرب جلوگیری به عمل می آورد و این همان چیزی است که ناتم را از روش های تونلزنی محافظه کارانه تمیز می دهد. زیرا اصولا در شیوه های سنتی تونلسازی، بار سنگ می بایست تماما بوسیله تجهیزات نگهداری تحمل شود که این کار نیز مستلزم صرف هزینه های زیاد می باشد.

روش ناتم بیشتر در نتیجه تجربه عملی بوجود آمده و مانند دیگر روشهایی که در حال تکمیل و تکوین می باشند، دستخوش تغییر و تحولات و مشکلات متعددی گردیده تا به شکل کنونی در آمده است. این روش از انعطاف پذیری قابل توجهی در شرایط مواجهه با وضعیت های متفاوت توده سنگی برخوردار است.

بطور کلی ضروری می باشد که مطالعات و بررسی دقیقی به منظور بررسی ظرایط زمین ساختاری بویژه در زمیسن های نامناسب انجام گرفته، بین هزینه های مطالعات و اجرای عملیات رابطه ای منطقی ایجاد گردد.

تهیه مواد و مصالح مورد نیاز ناتم و طریقه ریختن بتن در فضاها، حتی در طرح های کوچک تونلسازی با ناتم نیاز به ساماندهی مناسب و کارآمد دارد که خود ناشی از تجربه ومهارت بالای معدنچی ها و اجراکاران دارد. اهمیت نصب شعاعی مهاریها به طور سیستماتیک در سنگ های سست، به منظور تامین توزیع مناسب تنش های بوجود آمده در قوس های دایره ای شکل سنگی، فوق العاده مناسب تشخیص داده شده است.

موفقیت در روش ناتم نیاز به آموزش های تئوریک و عملی همزمان در محل عملیات دارد زیرا تنها در ارتباط بودن نزدیک و دقیق مهندسان با مسائل و مشکلات در محل کار می تواند آنها را به اعمال راهنمایی های خاص و دقیق قادر سازد.

یک بخش مهم و جدایی ناپذیر در این روش مشاهده رفتار تنش کرنش سنگ با فنون اندازه گیری می باشد.

منابع:

مجله بلور (دانشکده معدن و متالوژی دانشگاه تهران)

وفائیان.م. بررسی پیشرفت مبانی طرح سابرت و اجرای تونل، مجموعه سخنرانی های سومین سمینار توونلسازی. خرداد ۱۳۶۶

انصاری، ع. مطالب ارائه شده در جزوه درسی.

طاهری، ع. مطالب ارائه شده در جزوه درسی.

کدیور، م.ح. طراحی تونل بوسیله ناتم از دیدگاه مطالعات آماری

نویسنده: رسول جعفری ( دانشجوی مهندسی معدن دانشگاه ارومیه )

پژوهش های صورت گرفته نشان می دهد گازهای موجود در معدن می تواند صدمات جبران ناپذیری را به کارگران وارد کنند . ریه، پوست و چشم ها ازآسیب پذیرترین اعضای بدن هستند که از گازهای سمی موجود در معدن آسیب می بینند . انواع سرطان ها و بیماری ها ی پوستی ازجمله مواردی هستند که در این پژوهش ها مورد بررسی قرار گرفته اند.معادن سرشار از گازهای سرطان زایی هستند که محیط را آلوده می کنند ومتاسفانه فقدان آگاهی در این زمینه باعث می شود کارگران سال های متمادی درمعرض بیماری های گوناگون باشند و هیچگونه تدبیری برای مصونیت آنها اندیشه نشود.

از سوی دیگر محققان بارها و بارها اعلام کرده اند که دود حاصل از دیزل ها از عوامل سرطان زا هستند که پس از تلفیق با مواد شیمیایی ، گازهای بیماری زا را تشکیل می دهند. حداقل آسیب حاصل از مجاورت با این گازها ، ایجاد بیماری های پوستی، خارش چشم، سردرد، حالت تهوع و تنگی نفس است .

تحقیقات انجام شده در این رابطه نشان می دهد که خطر حاصل از به کارگیری دیزل ها درزیر زمین ۱۰۰ برابر بیشتر از به کارگیری آن در روی زمین، کارگران را تهدید می کند. این در حالی است که با گذشت زمان بر محبوبیت دیزل ها افزوده شده و بر میزان به کارگیری آنها در معادن اضافه می شود.

استخراج و انتقال ذغال سنگ در معادن گرد وغبار بسیاری را به وجود می آورد و ذرات ذغال سنگ به واسطه این گرد و خاک در هوا منتشرمی شوند.استنشاق این گاز کارگران معادن ذغال سنگ را دچار بیماری های ریوی می کند، این در حالی است که در معادن فلزی و سنگ های قیمتی، میزان سیلیس موجود در هوا کارگران را بیمار می کند .

محققان با بررسی میزان سیلیس موجود در هوا اعلام کردند که با افزایش کار در معادن روز به روز بر میزان بیماری های ریوی افزوده می شود و کارفرما ها موظف هستند که با به کارگیری تکنولوژی های جدید از کارگران محافظت کنند.

از دیگر بیماری هایی که بر اثر کار مداوم در معادن ایجاد می شود می توان به بیماری های استخوان اشاره کرد . بیشترین ناهنجاری های استخوانی که منجر به زانو درد و پا درد می شوند ریشه در کار مداوم معدن دارند .

تحقیقات انجام شده در این رابطه نشان می دهد که کارگر ان معادن بیش از کارگران سایر صنایع به بیماری های کمر به ویژه دیسک کمر مبتلا می شوند . سالانه ده ها میلیون دلار در آمریکا صرف درمان بیماری های مربوط به کمر می شود و بی تردید کمک به حذف عوامل بیماری زا می تواند نقش بسزایی در کاهش هزینه ها و تضمین سلامتی نیروهای کار داشته باشد .

پژوهش های صورت گرفته در این رابطه بر اهمیت اطلاع رسانی تاکید می کرد. قوانین جدیدی که در آمریکا وضع شده از کسانی که به تازگی وارد کار معدن می شوند دعوت می کند تا آموزش های لازم را در رابطه با کار و تامین سلامت خود پشت سربگذارند این گونه است که نیروهای تازه کار هشت ساعت از روز را در کلاس هایی می گذرانند که با هدف آموزش نکات مربوط به حفظ سلامتی برگزار شود.

محققان از روش های مختلفی برای ارتقای سطح آموزش استفاده می کنند تا بر میزان یادگیری افراد افزوده شود.تنها نگاهی به آمار مرگ و میر در معادن کافی است تا دریابیم چهارمین دلیل مرگ و میر هنگام کار کارگران مربوط به برق گرفتگی است .۹۰ درصد از کارگرانی که دچار برق گرفتگی می شوند، جان خود را از دست می دهند و ۱۰درصد برجای مانده نیز دچار سوختگی شدید می شوند .محققان اعلام کردند که تماس تجهیزات متحرک با سیم های برق در درون معادن یکی از دلایلی است که به برق گرفتگی منجر می شود.

گزارش های جدید حاکی از این است که در حال حاضر بالغ بر ۶۵۰ معدن ذغال سنگ زیر زمینی و ۲۴۰ معدن فلزی غیرفلزی در آمریکا فعال هستند، این در حالی است که ۲۳۶ تیم نجات در آمریکا به فعالیت می پردازند . اعضایی که در این تیم ها به فعالیت می پردازند، باید از جدیدترین علوم مربوط به نجات مصدومین مطلع باشند و از فیزیک خوبی برخوردار باشند. تمامی این عوامل کافی است تا مشکل دیگری را به مشکلات کارگران معدن بیافزایید و این امر چیزی نیست جز استرس مربوط به کار.

تجربه کار در معادن ثابت کرده است که میزان امنیت کارگران در این محیط بسیار اندک است و آمار های جدید نشان می دهد یک چهارم از کارگران اعتقاد دارند که کارشان بزرگترین عامل ایجاد استرس در زندگی شان است .

رفتارهای عصبی نخستین عکس العملی است که کارگران در برابر کار سخت روزانه در محیطی نا امن از خود نشان می دهند.

ورود ماشین ها به دنیای معدن باعث شد که تا حد زیادی ازکار دستی کاسته و بر میزان تولیدات افزوده شود با این وجود همین تجهیزات آسیب های بسیاری را به کارگران وارد می کنند و گه گاه موجبات مرگ آنها را فراهم می کند . معدنکاران در خلال کارشان ارتباط تنگاتنگی با این ماشین ها دارند و بی تردید ارتقای ماشین های موجود می تواند نقش بسزایی در بهبود شرایط موجود برجای بگذارد.

در سال های اخیر پیشرفت های بسیاری در تکنولوژی های معدن صورت گرفته است که از آن جمله می توان به ارتقای سیستم های کنترل از راه دور و تجهیزات خودکار اشاره کرد . در سال های اخیر تلاش های بسیاری برای جلوگیری از انفجار در معادن ذغال سنگ صورت گرفته است با این وجود سالانه انفجارهای معادن جان بسیاری از کارگران را می گیرد.

کارگران در خلال این انفجارها یا جان خود را از دست می دهند و یا اینکه در قسمتی از معدن به دام می افتند و از آنجایی که راه گریز ندارند، گازهای سمی را استنشاق کرده و جانشان را از دست می دهند . همانگونه که اشاره شد با حذف گازهای آتشگیر و کاهش متان می توان از میزان انفجار کاست و در این بین استفاده از دستگاه های تهویه می تواند ضریب امنیت کارگران را افزایش دهد .

در طول سالیان متمادی انفجارها نقش مهمی درعملکرد معادن داشته اند چرا که به کارگیری مواد منفجره کار را تسهیل می کردند .

در طول سال های ۱۹۷۸و ۲۰۰۰، ۱۰۶ معدنکار جان خود را از دست دادند و یک هزار و ۵۰ نفر نیز به شدت آسیب دیدند. عملکرد دولت، معدنکاران ومراکز پژوهشی باعث شد که این آمار کاهش چشمگیری داشته باشند به طوری که در سال ۲۰۰۱ تنها ۷ تن از کارگران براثر انفجار درمعادن آسیب دیدند در حالی که آمار مذکور در سال ۱۹۷۸ بالغ بر ۱۴۰ نفر بود.

گزارش های موجود نشان می دهد که به هنگام استفاده از مواد منفجره برخی از کارگران بیش از اندازه به نقطه انفجار نزدیک هستند و یا اینکه صخره های خرد شده به طرفشان پرتاب می شود.

از سوی دیگر نگاهی به آمار مرگ ومیر و تلفات معدن مبین این حقیقت است که کار در معادن زیر زمینی با خطر سقوط صخره همراه است . میزان مرگ ومیر کارگرانی که زیر زمین کارمی کنند پنج برابر افرادی است که در صنایع دیگر به فعالیت می پردازند . بین سالهای ۱۹۹۶ و ۱۹۹۸ نیمی از نیروهای کار معادن زیرزمینی بر اثر سقوط صخره و سقف معدن جان خود را از دست دادند . این در حالی است که سالانه ۵۰۰ تا ۶۰۰ نفر نیز بر اثر سقوط سنگ مجروح می شوند . در این میان استفاده از سیستم هایی که سقوط سنگ ها را هشدار می دهند، می تواند به نسبت زیادی از این خسارات بکاهد .نکته دیگری که در خلال تحقیقات پیرامون کار در معدن به دست آمد این حقیقت بود که کارگران معدن عمدتا افرادی هستند که در سنین میانسالی به سرمی برند .

آمار به دست آمده توسط سازمان ملی معدن آمریکا حاکی از این است که نیمی از نیروهای کار معادن

زیر زمینی در شرف بازنشستگی هستند و مدت زمان ۵ تا ۷ سال به طول می انجامد تا نیروهای جدید بتوانند جایگزین این کارگران شود .

آمارگیری که در سال ۲۰۰۴ توسط اداره کار آمریکا صورت گرفت نشان داد که متوسط سن معدنکاران ۴۵ سال و نه ماه است این در شرایطی است که متوسط سن کارگران صنایع دیگر ۴۰ سال و ۵ ماه است . این حقیقت دو نگرانی را به وجود می آورد . یکی اینکه چگونه می توان اطلاعات و تجربیات کارگران میانسال را به نیروهای جوان منتقل کرد و دوم اینکه با توجه به بالا رفتن سن نیروهای کار و تحلیل رفتن قوای آنها ، چگونه می توان سلامتی شان را در سال های آینده تامین کرد.

ظرافت های موجود درکار معدن و صنایع معدنی به گونه ایست که به یک باره نمی توان چاره ای برای تمامی مشکلات یافت اما انجام تحقیقات وپژوهش های متنوع می تواند راهگشای دست یابی به فردایی باشد که درآن بهره وری بهینه می شود و فضایی امن برای کار و فعالیت کارگران تامین می شود .

منبع: دنیای اقتصاد

تعاریف واژگان عمومی و کلیات رشته ی مهندسی معدن

ماده معدنی (کانی)(Mineral)

هر ماده یا ترکیب طبیعی که به صورت جامد یا گاز یا مایع و یا محلول در آب در اثر تحولات زمین شناسی به وجود آمده باشد. .

کانه (Ore Mineral)

مواد معدنی یا کانی های موجود در کانسار که دارای ارزش اقتصادی است.

ذخیره معدنی (کانسار)( Ore Deposit)

تمرکز و یا انباشت طبیعی یک یا چند ماده معدنی در زیر یا روی زمین و یا محلول در آب می باشد. بطور کلی کانسار به بخشی از پوسته زمین اطلاق می شود که تحت شرایط خاص زمین شناسی ماده معینی در آن متمرکز شده که از نظر اقتصادی ارزش داشته باشد؛ مقدار ، کیفیت ، محل جغرافیایی و بازار مصرف تعیین کننده ی ارزش اقتصادی کانسار هستند. برای هر کانسار معدنی با توجه به ارزش کانی های موجود در آن، کانی های همراه، باطله های مفید یا مزاحم، از نظر اقتصادی آستانه ای وجود دارد و برای شروع عملیات استخراجی هر ماده معدنی باید این آستانه در ارزیابی ذخیره برآورد شود.

معدن (Mine)

ذخیره معدنی است که بهره برداری از آن مقرون به صرفه باشد.

اکتشاف (Exploration)

تجسس اداری به منظور یافتن کانسار است که شامل عملیاتی از جمله موارد زیر می باشد:

۱) آثاریابی و نمونه برداری و آزمایشات کمی و کیفی.

۲) بررسی های زمین شناسی ژئوفیزیکی و ژئوشیمیایی و مانند آن ها و انجام اموری که برای این گونه بررسی ها لازم باشد.

۳) حفاری روباز و زیرزمینی.

۴) تعیین شکل و کیفیت و کمیت ذخیره معدنی و تهیه نقشه های مربوطه.

کانه آرایی (Ore Dressing)

عبارت است از کلیه عملیات فیزیکی شیمیایی و یا فیزیکوشیمیایی که به منظور جدا کردن قسمتی از مواد باطله از کانه و یا تفکیک کانه ها از یکدیگر انجام می گیرد.

پروانه اکتشاف

مجوزی است که برای انجام عملیات اکتشافی مواد معدنی در محدوده مشخص از سوی وزارت معادن و فلزات صادر می شود.

گواهی کشف

تأییدیه ای که توسط وزارت معادن و فلزات پس از اتمام عملیات اکتشافی و کشف کانه به نام دارنده پروانه اکتشاف صادر می شود.

بهره برداری

مجموعه عملیاتی است که به منظور استخراج و کانه آرایی و به دست آوردن مواد معدنی قابل فروش انجام می گیرد.

بهره بردار

شخص حقیقی یا حقوقی اعم از دولتی تعاونی و خصوصی است که دارای پروانه بهره برداری از وزارت معادن و فلزات باشد.

استخراج ( Exploitation)

مجموعه عملیاتی است که به منظور جدا کردن کانه از کانسار و انتقال آن به محل انباشت مواد انجام می گیرد.

اجازه برداشت

مجوزی است که از سوی وزارت معادن و فلزات برای تأمین مصالح ساختمانی مورد نیاز طرح های عمرانی و برداشت واریزه ها(مواد قابل استفاده معدنی تجمع یافته در مکانی خاص) و ذخایر محدود و جزئی و نیز عملیات آزمایشگاهی صادر می شود.

حقوق دولتی

عبارت است از درآمد دولت ناشی از استخراج بهره برداری و برداشت هر واحد از ماده یا مواد معدنی.

فرآوری

شامل کلیه عملیاتی است که بر روی مواد خام معدنی یا کانه آرایی شده آن ها انجام و در نتیجه موجب تولید مواد اولیه صنعتی می شود.

محل انباشت مواد

محلی است خارج از کارگاههای استخراج و تونلها و چاهها که مواد استخراج شده در آنجا انباشته می شود.

مواد باطله

عبارت است از موادی که در نتیجه استخراج یا کانه آرایی از کانه جدا می گردد.

شن و ماسه معمولی

شن و ماسه ای که حاوی کانی های با ارزش نبوده و یا تفکیک آن ها مقرون به صرفه نباشد و عمدتاً در کارهای ساختمانی راه سازی بتن ریزی و نظایر آن استفاده می گردد.

خاک رس معمولی

خاکی است که برای ساختن خشت و آجر معمولی (غیرنسوز) به کار می رود و نیز در عملیات ساختمانی و راه سازی و کشاورزی از آن استفاده می شود.

خاک صنعتی

خاکی است که به علت داشتن خواص فیزیکی و شیمیایی خاص مصارف صنعتی مختلف دارد.

سنگ لاشه و ساختمانی

سنگهای مختلف موجود در طبیعت که حاوی کانه قابل تفکیک در شرایط کنونی نبوده و عمل آوری آن رایج و معمول و یا مقرون به صرفه نباشد و بنا به تشخیص وزارت معادن و فلزات سنگ تزئینی نیست و عموماً در پی یا دیوارچینی ساختمانها راه سازی و دیواره سازی و امور نظیر آن به کار می رود.

مهندسی معدن( Mining Engineering)

مهندسی معدن مجموعه علوم و فنونی است که از اکتشاف یک کانسار (ذخیره معدنی با ارزش اقتصادی) آغاز و تا فرآوری آن ادامه می یابد. این رشته قدیمی ترین رشته مهندسی دانشگاهی است و در انگلستان پایه گذارده شده است. به علت شرایط سخت کاری، یکی از ۱۰ حرفه دشوار جهان شناخته می شود. مهندسی معدن دارای ۲ گرایش اصلی اکتشاف و استخراج است.

اکتشاف:

این رشته شامل علومی ازقبیل شناخت انواع مختلف کانی ها، مواد معدنی،نحوه شکل گیری مواد معدنی،محل پیدایش انواع مختلف مواد معدنی و علوم و فنون اکتشاف کانسارهای مختلف می باشد.مهمترین علومی که مهندسن اکتشاف با آن درگیرند عبارتند از کانی شناسی،سنگ شناسی(Petrology)،زمین شناسی اقتصادی(Economic Geology)،ژئوفیزیک(Geophysics)،ژئوشیمی(Geochemistry)،ارزیابی ذخایر معدنی و اخیرا دورسنجی(Remote Sensing) که کمک شایانی به مهندسین اکتشاف در رابطه با شناسایی مناطق امید بخش در مراحل اول کار می نماید.

استخراج:

این رشته مجموعه علومی را در بر می گیرد به استخراج ماده معدنی از معدن می انجامد به طور کلی برای استخراج انواع مختلف مواد معدنی در کانسار های گونا گون دو روش استخراج زیرزمینی و روباز وجود دارد که مهندسین استخراج باید قادر باشند با در نظر داشتن فاکتورهای از قبیل نوع کانسار،عمق ماده معدنی و تکنولوژی استخراج و... نوع روش را انتخاب نمایند

علاوه بر دو گرایش پیش گفته و دو گرایش دیگر فرآوری مواد معدنی و مکانیک سنگ نیز از جمله ۴ گرایش تخصصی این رشته محسوب می شود:

۱) اکتشاف

۲) استخراج

۳) فراوری:

این رشته شامل مجموعه عملیاتی است که بر روی ماده معدنی ، پس از استخراج انجام می شود تا آن ماده را قابل مصرف کند. هر ماده معدنی که بطور اقتصادی قابل بهره برداری باشد کانه (ore) نامیده می شود. هر کانه متشکل از تعدادی کانی است که حداقل یکی از آنها کانی با ارزش موجود در ماده معدنی است و در حقیقت ماده معدنی برای دستیابی به آن کانی استخراج می شود، سایر کانیهای متشکله ماده معدنی را گانگ می نامند.به طور کلی برای دستیابی به این مهم یعنی جدایش کانه از باطله مهندسین فراوری چهار مرحله خردایش،جدایش ماده معدنی،انواع روش های آبگیری و سد باطله را مدیریت می کنند.

۴) مکانیک سنگ:

این رشته در حقیقت رشته ای است بین مهندسی معدن و مهندسی عمران که هم اکنون در همه جای دنیا به عنوان یکی از گرایشهای مهندسی معدن شناخته شده است. مهندسین این رشته قادرند فضا های بزرگ زیر زمینی را چه در معادن و چه در مکان های دیگر حفر نموده و آنها را نگهداری نمایند آنها همچنین قادرند در زمینه طراحی سد های مختلف با مهندسین عمران همکاری نمایند. این مهندسین با شناخت کلیه خواص سنگ ها، کلیه عملیات و پرژه هایی که به نحوی در ارتباط با سنگ می باشند را مدیریت می نمایند.

مراحل اکتشاف و استخراج

برای پیدا کردن انواع مختلف مواد معدنی و استخراج آن ها و قابل استفاده نمودن آن مواد مراحل زیر طی می شود:

ـ پی جویی (Demonstrate survey )

ـ اکتشاف

ـ استخراج

ـ فرآوری

اکتشاف کانسارها شامل اکتشاف مقدماتی، نیمه تفصیلی و تفصیلی است با پایان هر مرحله از اکتشاف مهندسان اکتشاف با توجه به افزایش و یا کاهش احتمالات کشف و برآورد هزینه های انجام شده و قابل پیش بینی در مورد ادامه اکتشاف تصمیم می گیرند. هر چند این دانش یکی از دشوارترین دانش ها به لحاظ کاربرد است، اما به علت ارتباط نزدیک با طبیعت و در عین حال بهره گیری از فنون مهندسی از جذابترین علوم است.

استخراج معادن با توجه به فاکتورهای بسیاری نظیر شرایط اقتصادی و فنی و قابلیت دسترسی به کانسار و... به دو صورت کلی روباز و زیر زمینی انجام می گیرد. معدن کاری روباز تا زمانی ادامه پیدا می کند که دیگر استخراج به صورت روباز به صرفه نباشد و پس از آن استخراج به روش زیر زمینی صورت می گیرد.

آن جه که در پی می آید مجموعه ای از عناوین مقالات مجله ی آشنایی با مفاهیم مهندسی نفت، ویژه ی خبرنگاران سیاستی و سیاست پژوهان در بخش مهندسی معدن است که در آینده ارسال خواهد شد.

این مقالات به همت مجموعه ای از دانشجویان کارشناسی ارشد مهندسی مدن دانشگاه ههای تهران در سرویس مسائل راهبردی دفتر مطالعات ایسنا در دست تدوین است.

خواننده با مطالعه ی این مقالات تا حدودی می تواند درک کند که در مراحل مختلف مدیریت یک پروژه ی معدنی به چه فناوری هایی نیاز است. در واقع مجموعه ی این مقالات با ادبیاتی غیرفنی مفاهیمی فنی را برای خواننده توضیح می دهند که با استفاده از آن تا حدودی می توان به ارزیابی عملکرد مدیریت بخش معدن پرداخت. پدید آمدن این امکان برای خبرنگار یا سیاست پژوه، توانایی ارزیابی و پرسش گری بالاتر و دقیق تری را در بررسی کلی سیاست ها و ظرفیت های توسعه ی معادن ایران ایجاد می کند.

تعریف ساده واژه های تخصصی ، قبل از استفاده از آن ها در هر مقاله امکان درک مطلب را برای هر خواننده ای با هر تخصص و دانشی فراهم می کند. توصیه می شود خوانندگان گرامی قبل از مطالعه هر مقاله شماره های پیشین مجموعه را مطالعه کنند.

سرویس مسائل راهبردی ایران، آشنایی با مفاهیم تخصصی و فنی در هر حوزه را مقدمه ی ایجاد یک عرصه عمومی برای گفت وگوی دانشگاهیان و حرفه مندان با مدیران و سیاست گزاران درباره ی سیاست ها و استراتژی ها و برنامه ها در آن حوزه می داند و برای آشنایی خبرنگاران و دانشجویان سیاست پژوه در حوزه های تخصصی، اقدام به تدوین و ارائه ی این متون آموزشی در این باره می کند.

سرویس مسائل راهبردی ایران rahbord.isna@gmail.com آمادگی خود را برای دریافت پیشنهادات و مقالات دانشجویان، پژوهشگران، حرفه مندان، مدیران و سیاست گذاران محترم در این باره اعلام می کند و اظهار امیدواری می کند ایجاد یک عرصه عمومی برای گفت وگوی دانشگاهیان و حرفه مندان با مدیران و سیاست گذاران ضمن مستندسازی تاریخ سیاست گذاری و نظارت عمومی بیشتر بر فرآیند سیاست گذاری عمومی، موجب طرح دیدگاه های جدید و ارتقای کیفیت فرآیند سیاست گذاری در هر حوزه شود.

سرویس مسائل راهبردی خبرگزاری دانشجویان ایران از همکاری دانشجویان و متخصصان مهندسی نفت برای تکمیل عناوین و یا ویرایش و تکمیل هر یک از مقالات ارسال شده استقبال می کند.

تدوین:

مهندس علی حمیدی ـ فارغ‌التحصیل مهندسی اکتشاف معدن ـ دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی نفت دانشکده فنی دانشگاه تهران ـ خبرنگار مهندسی معدن سرویس مسائل راهبردی ایران