التوقف


التعدين بالاستخراج هو عملية استخراج الخام المطلوب أو أي معدن آخر من منجم تحت الأرض ، تاركًا وراءه مساحة مفتوحة تُعرف باسم " المنجم" . [ 1 ] يُستخدم التعدين بالاستخراج بالاستخراج عندما تكون الصخور المحيطة قوية بما يكفي لعدم الانهيار في المنجم، على الرغم من أنه في معظم الحالات يتم توفير دعامات اصطناعية أيضًا.
كانت أقدم طرق استخراج المعادن تتم باستخدام الأدوات اليدوية أو عن طريق إشعال النار ، ثم استُخدم البارود لاحقًا . ومنذ القرن التاسع عشر فصاعدًا، شاع استخدام أنواع أخرى من المتفجرات والأدوات الكهربائية والآلات. ومع تطور عمليات التعدين، غالبًا ما تُملأ الحفرة بمخلفات التعدين ، أو عند الحاجة لزيادة المتانة، بمزيج من مخلفات التعدين والأسمنت. وفي المناجم القديمة، تنهار الحفر في كثير من الأحيان لاحقًا، تاركةً حفرًا أو ومضات على السطح. وتشكل هذه الحفر خطرًا غير متوقع عندما تُفقد سجلات التعدين تحت الأرض مع مرور الزمن.
يُعتبر استخراج المعادن "عملاً إنتاجياً"، ويُقابله "العمل الخامل"، وهو العمل المطلوب فقط للوصول إلى رواسب المعادن، مثل حفر الآبار والفتحات ، ونحت المداخل والأنفاق والمستويات، وإنشاء التهوية والنقل. [ 2 ]
ملخص
يمكن إنشاء نفق التعدين بطرق متنوعة. وتعتمد الطريقة المُحددة على عدد من الاعتبارات، الفنية والاقتصادية، والتي تستند بشكل كبير إلى جيولوجية جسم الخام المُستخرج. وتشمل هذه الاعتبارات ميل الرواسب (سواء كانت مسطحة أو مائلة أو رأسية)، وعرض الرواسب، ودرجة تركيز الخام، وصلابة وقوة الصخور المحيطة، وتكلفة مواد الدعامات. [ 3 ]
من الشائع حفر أعمدة عمودية لأسفل للوصول إلى جسم الخام، ثم حفر مستويات أفقية عبره. بعد ذلك، يتم استخراج الخام من هذه المستويات.
عندما يكون جسم الخام أفقيًا تقريبًا، يمكن استخدام أشكال مختلفة من التعدين، مثل التعدين بالغرف والأعمدة ، والتعدين بالقطع والردم ، [ 4 ] أو التعدين بالجدران الطويلة . أما في أجسام الخام شديدة الانحدار، مثل عروق القصدير ، فتصبح الحفر مساحات طويلة ضيقة شبه عمودية، تُعرف عند الوصول إلى السطح باسم " غونيس" أو "غوفن". [ 1 ] ومن الطرق الشائعة لتعدين هذه الأجسام الرأسية طريقة التعدين بالأعمدة، كما هو موضح أدناه.
أنظمة الإيقاف المفتوح

ينقسم التعدين السطحي عمومًا إلى نوعين أساسيين بناءً على الاتجاه: التعدين العلوي والتعدين السفلي، ويشيران إلى إزالة الخام من أعلى أو أسفل مستوى السطح، على التوالي. كما يمكن الجمع بين النوعين في عملية واحدة.
التوقف من الأسفل
يُعرف التعدين السفلي، أو التعدين السفلي الأفقي، أو التعدين السفلي المُكسِّر، بأنه استخراج الخام من الأعلى إلى الأسفل. ومثل التعدين بالانكماش، يُعد التعدين السفلي الأنسب لتكوينات الخام شديدة الانحدار. [ 5 ] ونظرًا للميزة الميكانيكية التي يوفرها، حيث تُضرب الأدوات اليدوية إلى الأسفل (بدلاً من الأعلى، عكس الجاذبية)، فقد كانت هذه الطريقة هي السائدة قبل اختراع تفجير الصخور والأدوات الآلية. [ 6 ]
التوقف العلوي
في طريقة التعدين العلوي، يُستخرج الخام من الأسفل إلى الأعلى، عكس طريقة التعدين السفلي. ومع ظهور تقنيات تفجير الصخور والحفارات الكهربائية، أصبحت هذه الطريقة هي السائدة في التعدين. [ 3 ]
التوقف المشترك
في عملية التعدين المدمجة، يتم العمل على الرواسب في وقت واحد من الأسفل إلى الأعلى ومن الأعلى إلى الأسفل، مما يجمع بين تقنيات التعدين العلوي والسفلي في نهج واحد.
إيقاف الثدي
يُعدّ التعدين بالقطع العرضي طريقةً تُستخدم في أجسام الخام الأفقية أو شبه الأفقية، حيث لا يُمكن الاستفادة من الجاذبية لتحريك الخام. [ 7 ] يفتقر التعدين بالقطع العرضي إلى "الخطوات" المميزة للتعدين بالقطع السفلي أو العلوي، إذ يُستخرج الخام في قطعٍ واحد. ويُعدّ التعدين بالقطع العرضي باستخدام الغرف والأعمدة نوعًا من أنواع التعدين بالقطع العرضي.
أنظمة قطع الأخشاب
إيقاف السكتة
يُعدّ التعدين باستخدام الدعامات الخشبية أحد أساليب التعدين المستخدمة في استخراج الصخور الصلبة ، حيث تُستخدم فيه دعامات خشبية منتظمة أو عشوائية تُوضع بين الجدار السفلي والجدار العلوي للعرق. تتطلب هذه الطريقة أن يكون الجدار العلوي، وغالبًا الجدار السفلي أيضًا، من صخور متماسكة، إذ تُشكّل الدعامات الخشبية الدعم الاصطناعي الوحيد. وقد استُخدم هذا النوع من التعدين حتى عمق 1077 مترًا (3500 قدم) وعلى مسافات تصل إلى 3.7 متر (12 قدمًا). [ 8 ] وقد نجمت كارثة التعدين التي وقعت عام 1893 في منجم دولكواث في كورنوال عن انهيار الدعامات الخشبية التي كانت تحمل وزنًا هائلًا من الصخور المُهدرة. [ 9 ]
إيقاف مربع الشكل
تم اختراع نظام الأخشاب المربعة في كومستوك لود ، فيرجينيا سيتي، نيفادا في ستينيات القرن التاسع عشر.
يُعدّ التعدين باستخدام الألواح المربعة طريقة تاريخية تعتمد على تثبيت ألواح خشبية متشابكة في مكانها لتشكيل شبكة، مثبتة بإحكام على الصخر. ومع تقدم عملية التعدين، عادةً نحو الأعلى، تُضاف مجموعات جديدة من الألواح الخشبية لملء الفراغات. يُسكب الخام عبر هذه المجموعات بحرية أو يُغذى إلى قنوات، ثم يُحمّل في عربات نقل الخام أو يُنقل منها.
بحسب طبيعة الصخور والاعتبارات الفنية الأخرى، بمجرد وصول الحفرة إلى ارتفاعها الهندسي المطلوب، قد تُترك مفتوحة أو تُردم لدعمها. كانت إحدى الطرق التاريخية الشائعة للردم الهيدروليكي تتضمن إلقاء الصخور المُهدرة في حفرة مُكتملة، ثم إضافة خليط من رمل الطحن والماء. يتسرب الماء تاركًا الرمل ليثبت الردم في مكانه. أما طرق الردم الهيدروليكي الأخرى التي تستخدم الأسمنت ورمل الطحن، مثل الردم بالعجين، فهي طرق حديثة للحفر، ومن غير المرجح استخدامها مع طريقة التثبيت الخشبية المربعة القديمة.
إيقاف الانكماش

يُعدّ التعدين بالانكماش الأنسب لخامات المعادن شديدة الميل (70°–90°). في هذا النوع من التعدين، يبدأ التعدين من الأسفل إلى الأعلى، على شكل شرائح أفقية (على غرار التعدين بالقطع والردم)، مع ترك الخام المكسّر في مكانه ليتمكن عمال المناجم من العمل عليه. ولأن الصخور المتفجرة تشغل حجمًا أكبر من الصخور الموجودة في مكانها (بسبب عامل التمدد )، يجب إزالة جزء من الخام المتفجر (حوالي 40%) لتوفير مساحة عمل للشريحة التالية. بمجرد الوصول إلى قمة المنجم، يُزال كل الخام منه. ويمكن إعادة ردم المنجم أو تركه فارغًا، وذلك حسب طبيعة الصخور. [ 10 ]
سد الثقوب الطويلة
تعتمد تقنية التعدين بالثقوب الطويلة، كما يوحي اسمها، على حفر ثقوب بواسطة حفارة إنتاجية وفق نمط محدد مسبقًا يصممه مهندس التعدين. [ 11 ] تُعدّ هذه التقنية طريقة تعدين انتقائية وعالية الإنتاجية، وتناسب سماكات الخامات المختلفة وزوايا ميلها (من 0 إلى 90 درجة). وتختلف عن الطرق اليدوية، مثل التعدين بالأخشاب والتعدين بالانكماش، إذ لا يمكن للعاملين الوصول إلى منطقة التفجير بمجرد بدء عملية التعدين. لذا، يُصمّم الصخر المتفجر ليسقط في نقطة سحب مدعومة أو يُزال بواسطة آلة تحميل ونقل وتفريغ يتم التحكم بها عن بُعد .
أكبر عائق في هذه الطريقة هو طول الثقوب التي يمكن حفرها بدقة بواسطة مثقاب الإنتاج، حيث يمكن أن تصل دقة الثقوب ذات القطر الأكبر باستخدام مثاقب المطرقة داخل الثقب إلى أكثر من 100 متر في الطول، بينما تقتصر حفارات المطرقة ذات الذراع العائم على حوالي 30 مترًا.
الفتحة – فراغ أولي
تُحفر الثقوب تحت الأرض عادةً بشكل عمودي، بنمط شعاعي حول المنجم. ولضمان استخراج الخام بنجاح، يجب أن تتمكن هذه الثقوب من الوصول إلى فراغ أمامي. ويتطلب كل منجم وجود فتحة لتوفير هذا الفراغ الأولي. غالبًا ما تكون هذه الفتحة أصعب مكونات التعدين وأكثرها تكلفةً ومخاطرةً. وبحسب شكل الفتحة وارتفاعها وعوامل أخرى، يمكن استخدام طرق مختلفة لإنشائها، مثل:
- الحفر الصاعد هو حفر عمود دائري من الأسفل إلى الأعلى باستخدام بكرات ميكانيكية لتشكيل شكل العمود. هذه الطريقة فعالة في المناجم الكبيرة، ولكنها تتطلب الوصول إلى أعلى وأسفل كتلة التعدين. وتكون الحفر الصاعدة أكثر فعالية عند زاوية تتراوح بين 45 و90 درجة.
- تقنية التفجير بالثقوب الطويلة، وهي عبارة عن نمط من ثقوب التفجير المتقاربة وفواصل التوسيع (ثقوب فارغة بدون شحنة)، تشبه عملية الحرق في جولة التطوير. يمكن تنفيذها إما بالتفجير من أسفل البئر على مراحل متعددة (ارتفاع 15 مترًا على 3 مراحل، كل مرحلة 5 أمتار، لتقليل احتمالية فشل التفجير)، أو بالتفجير من أعلى البئر في عملية واحدة. هذه الطريقة فعالة للثقوب القصيرة التي تتراوح زاوية ميلها بين 45 و90 درجة، إلا أنها عرضة للتجمد وقد تتطلب حفرًا تصحيحيًا لاستخراج الثقب إلى ارتفاعه الكامل.
- رفع الأرجل الهوائية، باستخدام آلة رفع الأرجل الهوائية (جاكلج) لإنشاء ارتفاع شبه رأسي في كتلة التعدين. تتميز هذه الطريقة بميزة تزويد الفرق الجيولوجية والجيوتقنية بتحليل إضافي لكتلة التعدين قبل بدء عمليات التعدين.
- يُستخدم حفر الثقوب الصندوقية، وهو مشابه للحفر الرأسي ولكنه أقل إنتاجية حيث يتم استخراج المواد المكسورة من نفس موقع الحفر، للحفر عموديًا دون الحاجة إلى الوصول إلى السطح. (حمزة، 2016)
مراجع
- 1 2 "مسرد تقني مختصر لمصطلحات التعدين في كورنوال" . تراث التعدين في كورنوال العالمي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 مايو 2009 .
- ↑ كولينز، جيه إتش (1874). مبادئ تعدين المعادن . مدينة نيويورك: جي بي بوتنام وأولاده. ص 34 .
- 1 2 هوفر، هربرت (1909). مبادئ التعدين . نيويورك: ماكجرو هيل. ص 94 .
- ↑ "الثقة في الذهب - الإنتاج - أساليب التعدين" . مجلس الذهب العالمي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 مايو 2009 .
- ↑ قاموس مصطلحات التعدين والمعادن وما يتصل بها، مؤرشف بتاريخ 16 يناير 2003 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) .
- ↑ هوفر، هربرت (1909). مبادئ التعدين . نيويورك: ماكجرو هيل. ص 96-97 .
- ↑ فاي، ألبرت هـ. (1920). معجم صناعة التعدين والمعادن . واشنطن العاصمة: وزارة الداخلية الأمريكية، مكتب المناجم.
- ↑ دليل هندسة التعدين للمؤسسات الصغيرة والمتوسطة ، المجلد 1
- ↑ فيفيان، جون (1970). "عندما انهار قاع دولكواث". حكايات عمال مناجم كورنيش . سانت أوستيل: إتش إي وارن المحدودة. ص 38-40 .
- ↑ بوهاكا، تولا (1997). دليل الحفر والتحميل تحت الأرض . فنلندا: شركة تامروك. ص 126-127 .
- ↑ "دليل المبتدئين للتعدين في مواقع التعدين" . anundergroundminer.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 ديسمبر 2024 .
- التعدين تحت الأرض
