این مقاله با نگاه ویژه به نحوه کاربرد سیم برش الماسه در معدن تراورتن صوفی آباد ماکو و با توجه به گزارش بهره برداری آن معدن نوشته مهندس اردوان پویان، تنظیم شده است.هم چنین در مواردی از مقاله مطالعه سنگ­های تزیینی با نگاهی به تراورتن ها نوشته مهندس مجید پور مقدم استفاده شده است.

دستگاه سیم برش الماسه شامل سیم الماسه به طول 25 تا 45 متر (حداکثر 150 متر) به وسیله یک اینچ با قرقره راهنما، در یک جهت معین به طور دایم روی سنگ بریده می­شود. برای این منظور ابتدا در سنگ دو چال عمود برهم که محدوده بلوک را تشکیل می­دهد حفر شده سیم الماس را از آن عبور داده می شود. دستگاه برش در موقع کار بر روی ریل قرار دارد و با استفاده از امکانات الکترونیکی و هیدرولیکی به طور اتوماتیک بر روی ریل جابجا می­شود و با انجام عمل برش خود را به عقب می­کشد. نیروی کشش سیم که حدود 100 تا 150 کیلوگرم است به صورت ثابت حفظ می­شود. دستگاه وینچ معمولاً در فاصله 5 الی 8 متری سینه کار قرار می­گیرد. بدین ترتیب حدود 15 متر از سیم الماسه به طور آزاد کار می کند. مکانیزم دستگاه به گونه­ای است که می­توان با جابجایی و تغییر جهت محور وینچ از حالت افقی به عمودی سنگ را به طور افقی و یا عمودی برید.

به منظور خنک کردن سیم الماسه باید پیوسته آب وارد شیار سنگ شود. حداقل آب مورد نیاز 6 تا 8 لیتر در ده دقیقه است که توسط پمپ آب پیش بینی شده در معدن و از مخازن آب تأمین خواهد شد. سیم الماسه حامل سیگمنت­های الماسی به صورت حلقه­هایی به قطر 10 تا 11 میلی متر است که روی سیم کابل فولادی به قطر 5 میلی متر قرار می­گیرد و در فواصل بین سیگمنت­ها سیم فنرهای فولادی و اتصالات ایمنی قرار دارد. تعداد سیگمنت­ها در هر متر طول سیم الماسه به حدود 33 عدد است که به فواصل 25 تا 32 میلی متر از یکدیگر قرار می­گیرند. در روش برش سنگ با سیم برش الماسه پس از آمادگی ابتدایی طول در صورتی که سه سطح آزاد وجود داشته باشد، جهت استخراج بلوک کافی است یک حفاری عمودی از سطح بالای سینه کار تا کف سینه کار (نقطه B) و با عمق مورد نظر و سپس در حفاری افقی از نقاط A و C تا نقطهB (طول های DA و DC قبلاً با توجه به شرایط طول انتخاب شده­اند) صورت پذیرد.

سیم الماسه از داخل چال­های عمودی و افقی عبور کرده (BA و B و A)و سپس دور یک چرخ بسته شده که چرخ نیز توسط محرک دیزلی یا الکتریکی به حرکت در می­اید. در این وضعیت قسمت فوقانی تحت کشش بوده که باعث برش سنگ شده در حالی که قسمت پایین سیم تحت کشش نمی­باشد. برش افقی باید زمانی صورت گیرد که برش عمودی کوه هنوز انجام نگرفته است زیرا در غیر این صورت در انتهای برش افقی امکان دارد بلوک سنگ از کوه جدا شده و سیم برش را که در حالت افقی کار می کند له نماید. حمل و نقل بلوک­های ماده معدنیپس از مرحله برش برای جدا کردن بلوک بریده شده از سینه کار، از جک­های هیدرولیک و بالشتک­های فشرده، استفاده می­گردد. جک­های هیدرولیکی توسط یک پمپ هیدرولیکی راه­اندازی می­شود. این جک قدرت زیادی دارند به طوری که با دو عدد از آن­ها می­توان بلوک­های سنگ را تا وزن 350 تن حرکت داد. بالشتک­های هوای فشرده از الیاف مصنوعی و لاستیک مقاوم ساخته شده و ابعاد آن­ها حدود 4 * 60 * 60 سانتی­متر است. ابتدا بالشتک­ها را وارد شیار حاصل از برش نموده آنگاه شیر هوای فشرده کمپرسور را باز می­کنند. هوای فشرده با فشار 7 اتمسفر وارد بالشتک می­شود. در نهایت بالشتک با فشاری معادل 500 آتمسفر به سنگ جانبی فشار وارد می­کند که در اثر آن بلوک سنگ به حرکت در آمده و از سینه کار دور می­شود تا در کامیون بارگیری گردد.

در معادن سنگ تزیینی معمولی که در استان آذربایجان غربی رواج بیشتری دارند، دستگاه سیم برش الماسه در یک معدن معمولا با دستگاههای جانبی چون یک دستگاه قواره ساز (مینی برش)، یک دستگاه پمپ آب، یک دستگاه حفاری (راسول) و یک دستگاه ژنراتور وجود دارد. یکی از مواردی که در بکارگیری سیم برش الماسه باید در نظر داشت توجه سیستم درزه ها وشیب آنها و ویژگی های لایه ها می باشد.

◄   مراحل مختلف کاری روش استخراج مکانیزه با سیم برش الماسه به شرح زیر است:

الف- انتخاب محل:

انتخاب محل در این روش بسیار مهم است. یکی از دلایل این اهمیت اینست که قیمت تمام شده سنگ قواره این سیستم درمقایسه با سیستمهای دیگر بالاست. از این رو محل بکارگیری سیستم برش باید از هر نظر دارای سنگ سالم، یکدست و خوشرنگ بوده و نیز باید دقت شود که سنگ محل مورد نظر تحت تاثیر عوامل تکتونیکی خورده نشده باشد.

ب- مختصات پله:

در این انتخاب باید عواملی چون عدم وجود احتمال پلرگی سیم، کم بودن اتلاف انرژی، راحت بودن استقرار دستگاههای برش و حفاری و بارکننده بستگی دارد.

پ- ابعاد کوپ

ت- جهت سینه کار:

بهترین جهت سینه کار عمود بر محور اصلی شکستگی های موجود است تا بتوان بهترین راندمان ممکن را از سیستم برش گرفت.

ث- حفاری:

این مرحله مهمترین مرحله در کاربرد سیم برش الماسه است و لذا دقت وافری را طلب می نماید. مهمترین کار در این قسمت تعیین محل حفر، ارتباط چالها با یکدیگر، تعیین محل چال با توجه به درزه ها و شکستگی ها و سطوح موجود در سنگ و نیز با توجه به گونیا بودن سنگ صورت می پذیرد. جهت و میزان حفاری با توجه به سطوح آزاد سنگ (جبهه آزاد) مشخص می گردد. . در نخستین مرحله کار حفر ،چال قائمی به فاصله معین از سطح آزاد سنگ (جبهه آزاد) حفر می گردد. این فاصله به میزان ارتفاع پله وابعاد کوپ بستگی دارد. عمق چال بایستی کمی بیش از ارتفاع پله باشد. سپس در افق کف کارگاه دو چال که کاملا در یک افق قرار دارند و نسبت به هم عمودند، عمود بر چال قائم حفر می شوند که در نتیجه این سه چال بصورت یک کنج قائم همدیگر را قطع می کنند. همانگونه که مشخص است این کار دقت بسیار بالایی را طلب می نماید و کوچکترین لغزش در انتخاب زاویه حفر هر یک از چالها سبب می گردد که آنها در نهایت در یک کنج به هم نرسند و عملیات منتفی گردد. به همین دلیل برای اینکه بتوان در عملیات دقت بیشتری لحاظ نمود از ابزاری همچون دوربین و نیز در حالتی عملی تر از شمشه و تراز و شاقول و نقاط کمکی استفاده می شود. حفر چالها به کمک دستگاهی که راسول نامیده می شود انجام می پذیرد.

ج- ارتباط چالها در سینه کار با دو جبهه آزاد:

ابتدا چال قائمی به شیوه پیش گفته حفر می شود و سپس به کمک شمشه و ترازو و شاقول دو نقطه در کف کارگاه مشخص می گردد که همان نقاطی است که باید از آنها دو چال افقی عمود بر هم و عمود بر چال قائم حفر گردد. این چالها چال قائم حفر شده را در یک نقطه قطع می نمایند. اما اگر این قطع شدگی به صورت دقیق انجام نگیرد، یعنی محل تقاطع آنها در یک افق کامل قرار نگیرد، سبب می شود که عبور سیم الماسه با مشکل مواجه گردد. هم چنین به دلیل زوایایی که در محل تقاطع چالها بوجود می اید، لازم است که سیم را با دست در داخل چالها حرکت دهیم تا هنگام شروع به کار، دستگاه به راحتی راه اندازی گردد.

چ- ارتباط چالها در سینه کار با یک جبهه آزاد:

برای ایجاد سطح آزاد لازم برای برش ابتدا سه نقطه در روی خطی که در فاصله حدود سه متر از سطح آزاد قرار دارد انتخاب نموده و از دو نقطه اول و دوم دو چال بطور موازی و عمود بر بلوک انتخاب شده حفر می گردد. واضح است که عمق چال اول باید بیش از ارتفاع جبهه کار باشد. عمق چال دوم تقریبا معادل یا کمی بیش از ارتفاع سینه کار می باشد. سپس با استفاده از خواص مثلث، محل و شیب چال مورب را طوری محاسبه می کنیم که محل برخورد چال مورب و چال دوم در کف کارگاه قرار گیرد. حفر چال مورب را ادامه می دهیم تا چال اول را در افق کف کارگاه قطع نماید. پس از اینکه این سه چال در افق کف کارگاه به هم رسیدند دو چال افقی دیگر نیز حفر می شود به طوری که قرینه دو چال افقی پیشین باشند و این چالها را در افق کف کارگاه قطع نماید. بدیهی است بدین ترتیب چال دوم، چال مورب را نیز در افق کف کارگاه قطع خواهد نمود. با توجه به در اختیار بودن این چالهای ارتباط یافته به هم، میتوان چهار سطح بلوک مورد نظر را برش داده و از سینه کار جدا نمود و سطح آزادی برای برشهای بعدی بوجود آورد.

ح-ارتباط چالها در برش قوه ای:

روش دیگر برای ایجاد سطح آزاد در بلوک از برش گوه ای استفاده می شود. در این روش ابتدا یک چال عمودی با فاصله حدود سه متر از جبهه آزاد سینه کار حفر می شود و در افق کف کارگاه نیز دو چال افقی در راستای چال حفر شده قبلی حفر می شود بطوریکه سه چال یهمدیگر را در یک نقطه قطع نمایند.

◄   برش با استفاده از سیم برش الماسه:

پس از انجام عملیات حفر چالها، سیم الماسه از چالهایی که بهم ارتباط یافته اند عبور داده می شود. سپس دستگاه برش برای انجام عمل برش در مکان مناسبی مستقر می گردد. نکات زیر باید برای برش در نظر گرفته شوند:

الف- تعیین اولویت سطوح برش:

برای تعییین اولویت سطوح در برش باید نکات زیر را مدنظر قرار داد:

- در صورتی که سنگ سالم و بدون شکستگی باشد بهتر است اول سطوح جانبی و سپس کف بلوک بریده شود.

- در صورتی که بلوک دارای شکستگی باشد و این احتمال وجود داشته باشد که بلوک بر روی سیم تکیه نماید، بهتر است نخست برش افقی کف را انجام داد و سپس سطوح جانبی را برش داد.

- در برش برای ایجاد سطح آزاد (روش سه چال در یک سطح)، اولین سطحی که مورد برش قرار می گیرد سطح پشتی است. در این حالت برای روان حرکت کردن سیم الماسه بهتر است یک رشته سیم بگسل با قطر و مقاومت بیشتر از چالها، چند بار بوسیله افراد در داخل مسیر حرکت داده شود تا شروع حرکت سیم الماسه روانتر گردد.

ب- برش افقی:

ریل و پایه های دستگاه برش باید کاملا تراز و حتی الامکان نزدیک به افق کف کارگاه تنظیم گردد، در غیر اینصورت در سطوح بریده شده انحناهایی بوجود آمده و در کف کارگاه نیز دندانه هایی ایجاد خواهد شد.

ج- برش عمودی:

هنگام تنظیم دستگاه در برشهای عمودی باید در نظر داشت که در یک سطح نبودن پولیهای دستگاه برش با چالهای ارتباطی باعث ایجاد انحنا در سطوح برش و کارگاه خواهد گردید.

د- زاویه برش:

در صورتیکه زاویه سطح برش بسته باشد، باعث ایجاد اشکال در شروع حرکت سیم الماسه و یا پارگی در سیم می گردد. لذا پیش از شروع برش بایستی چند مرتبه سیم مذبور را بوسیله افراد در همان مسیر حرکت داد تا گردش ابتدایی سیم روانتر گردد. در صورتیکه زاویه سطح برش باز باشد باید به کمک نصب پولیهای کمکی در مسیر سیم الماسه، از فشار به سیم و دستگاه کاست تا سیم دچار پارگی نگردد.

برای کاهش دندانه های بوجود آمده در کف کارگاه نیز می توان موارد زیر را در نظر داشت:

- حتی المقدور طول چالهای افقی را افزایش داد.

- چالهای افقی را کاملا در افق کف کارگاه حفر نمود.

- تا جایی که ممکن است دستگاه برش را در کف کارگاه تنظیم نمود.

ه- جهت گردش سیم الماسه:

در مورد جهت گردش سیم الماسه درنظرداشتن موارد زیر ضروری است:

- گردش باید طوری باشد که دهانه های سیگمنت الماسه همیشه با با آب تماس داشته، خنک شود. به عبارت دیگر جریان آب در مسیر سیم حرکت کند.

- در صورت امکان در برش های عمودی جهت حرکت سیم از پایین به بالا یا مخاف عقربه های ساعت حرکت کند و اب در پایین چال باشد.

در برشهای افقی، حتما جریان آب باید در امتداد شروع برش وموافق جهت گردش سیم قرار گیرد و در هنگام اتصال دو سر سیم الماسه باید به ازای هر متر طول سیم آنرا 3 الی 4 دور پیچ داد تا در زمان برش سیم علاوه بر حرکت دورانی در چال بدور خود نیز چرخش داشته باشد و باعث خورده شدن دهانه های سگمنت در یک سطح نشود.