جستجو در تالارهای گفتگو

1. مقدمه: از آنجايي كه معادن در توليد و اقتصاد هركشوري نقش مهم و اساسي در درآمد ناخالص ملي و ‌صرفه‌جويي‌هاي اقتصادي براي كشور به همراه دارند نقش موادمعدني در اقتصاد هر كشور انكارناپذير است. از سوي ديگر سرمايه‌گذاري براي معدن و امور مربوطه اعم از اكتشاف ـ استخراج و فرآوري مواد معدني نيازمند سرمايه‌گذاري زياد هستند و لازمه اين سرمايه‌گذاري‌ها بازگشت سرمايه اوليه همراه با سود آن است. از اين بابت است كه ميزان امنيت معادن بايد مورد توجه جدي قرار گيرد. با توجه به اينكه ايران كشوري با پهنه لرزه‌خيزي بسيار بالا و روي كمربند آلپ واقع شده است اين موضوع اهميت خود را براي بررسي اين پديده و ايمن‌سازي و مقاوم‌سازي و روش‌هاي مقابله با اين پديده در اثر وقوع زلزله آشكار مي‌سازد. هنگامي متوجه اهميت بيشتر اين بررسي مي‌شويم كه نقشه پراكندگي مناطق فعاليت‌هاي معدني ايران را با نقشه پهنه‌بندي خطر زمين لرزه ايران در كنار هم قرار دهيم و نقاط همسان را با هم مقايسه كنيم. با توجه به نقشه‌هايي كه در شكل يك مشاهده مي‌شود[8] اين دو با هم در بيش از 70 درصد همپوشاني دارند كه اين اطلاعات باعث مي‌شود هرچه بيشتر به بررسي تاثير زلزله‌ها بر معادن بپردازيم. با توجه به اينكه در پروژه‌هاي معدني با معادن روباز و زيرزميني روبه‌رو هستيم در اين قسمت هر دو بخش مختصرا بررسي مي‌شود. در بخش اول كه مربوط به معادن روباز است، روي تاثير زلزله بر معادن روباز و در بخش دوم كه مربوط به معادن زيرزميني مي‌شود، روي تاثير زلزله بر تونل‌ها متمركز مي‌شويم و تونل‌ها را به عنوان شاخصي از تاثير زلزله بر روي معادن زيرزميني بررسي مي‌كنيم. البته دراين تجزيه و تحليل تونل‌هاي معدني را به عنوان زيرمجموعه‌اي از تونل‌ها بحث كرده و در انتها به ذكر تفاوت عملكردي آن مي‌پردازيم.

در کشور ما گران ترین بخش اکتشاف، حفاری است و گاه قیمت اکتشاف در کشور ما، از کشورهای غربی گران تر تمام می شود. علت این مسئله این است که ماشین آلات حفاری، همگی تولید خارج است و معمولا در کشور تولید نمی شود. با این حال به نظر می رسد که مسایلی چون وقت کشی در هنگام حفاری ، نبود تجربه کافی و تجربه اندک کاردانان و کارشناسان حفاری، نقش بیشتری در افزایش هزینه حفاری داشته باشد. در زمینه اکتشاف، از نظر نیروی متخصص و تحصیل کرده و پژوهشگر در بخش زمین شناسی و اکتشاف مشکل اساسی وجود ندارد و تقریبا تمامی روش ها و مدل های جدید اکتشافی را متخصصان و پژوهشگران این بخش به خوبی فرا گرفته اند و به صورت نظری در دانشگاه ها تدریس می شود. اما آنچه که امروزه در این بخش در ارتباط با علم روز کمبود داریم، نبود نقشه های فلز زایی است که خطوط کلی اکتشاف را مشخص می کند و نبود یک مرکز سازمان یافته از پژوهشگرانی که مسایل کلی اکتشاف را طراحی کرده و نقاط ضعف و قوت آن را نقد و ارزیابی کنند و همچنین نبود بانک اطلاعات معدنی و زمین شناسی که همه اطلاعات موجود را در یک مرکز جمع آوری کند. همچنین ابزارهای اکتشاف شامل نرم افزارها و سخت افزارهای جدید اکتشافی و نیز به روش ماهواره ای، تجهیزات رایانه ای، ژئوفیزیکی و نیز دستگاه های آزمایشگاهی برای تجزیه نمونه های معدنی و نیز وجود نیروی متخصص و ماهر برای استفاده از دستگاه های خریداری شده، از نیازهای ضروری ایران است که از این لحاظ، با کشورهای معدنی دنیا فاصله زیادی دارد. در همین راستا، دانش وضعیت تولید فروکروم، فرومنگنز و فرومولیبدن موجود است. در ایران با توجه به ان که بسیاری از ذخایر فلزی دیگر مانند تیتانیم ، کروم، آنتیموان و ... وجود دارد، هنوز دانش فنی و صنعت استحصال آنها در کشور وجود ندارد و یا بین نسبت تولید و میزان ذخایر ارتباط منطقی دیده نمی شود. همراه با پیشرفت های فناوری، عیار اقتصادی بهره برداری در حال پائین رفتن است. دانش ما با جایگزین کردن مواد، تغییر در حالت تبلور، بالا بردن ویژگی های فیزیکی از بار مصرف مواد خام به شدت کاسته می شود. گذر از لامپ و خازن به ic، ریز پردازشگر و پس از آن مواد هوشمند و یا علم سرامیک و رشد بلورها، همه نشان دهنده تلاشی در راه ناهمسان کرده رشد فناوری و مصرف مواد دارند. اغلب کالای معدنی، اکنون در مقایسه با تورم جهانی بسیار ارزان تر از هر زمان دیگر به فروش می رسد. به طور کلی طی سالهای متمادی، بهای بیشتر مواد معدنی با تورم پیش نرفته است. تنها بهای گاز طبیعی، طلا ، کبالت ، الماس ، گوهرها، ورمیکولیت ، احتمالا نیکل ، منگنز و آرسنیک بین سالهای 1960 تا 1995 از تورم پیشی گرفته اند. در حقیقت، قیمت کالای معدنی تابعی از تغییرات کوتاه مدت عرضه و تقاضا بوده و غالبا از آن به عنوان تقاضا بوده و غالبا از آن به عنوان تقاضای حاشیه ای یاد می شود. اثرات کوتاه مدت می تواند ناشی از اتفاقات می باشد که باعث جایگزینی مصرف مواد در یک کاربرد مهم شده و یا در نتیجه تغییر دولت در یک کشور عمده تولید کننده باشد. همین روندهای دراز مدت، این واقعیت ها را از نظر پنهان می کند. به طور کلی، کانسارهایی که تا ژرفای حدود 200 – 100 متری قرار دارند، با توجه به نوع کانسار و میزان ذخیره و دیگر ویژگی های معدنی به روش روباز و کانسارهای موجود در ژرفای بیشتر، با روش های زیرزمینی استخراج می شود. کانسار هایی که در آنها کانه و باطله مخلوط است، با استفاده از روش های کلی، ولی مناطق غنی از کانه، غالبا با روش های گزینشی استخراج می شود. در روش های روباز به طور معمول فرصت استفاده از روش های انتخابی کمتر پیش می آید. به طور کلی، هر چه ژرفای معدن کاری بیشتر شود، هزینه ها و دشواری آن افزایش می یابد. به طور کلی در شرایط کنونی، حجم تولید روزانه از عوامل مهم اقتصادی می باشد. برای بالا رفتن مقدار تولید، معدن کاری روباز توسعه می یابد. در ایران ، معادن آهن (چغارت، چادر ملو، سنگان و ...) اغلب معادن بزرگ و فعال سرب و روی (انگوران، کوشک، ایران کوه، عمارت و...)، معادن مس پورفیری و همچنین بسیاری از معادن دیگر و همه ذخایر غیرفلزی، به روش روباز استخراج می شود و اغلب معادن کوچک فلزی و زغال سنگ کشور، به روش زیرزمینی استخراج می گردند و معدن کاران ایرانی، تجربه خوبی در استخراج معدن روباز و زیرزمینی دارند

مقاله‌اي كه در ادامه مي‌خوانيد از مجموعه مقالات ارائه شده به پنجمين كنفرانس دانشجويي مهندسي معدن است كه در دانشگاه صنعتي اصفهان برگزار شد. چكيده براي بالا بردن مواد معدني از عمق به سطح زمين روش‌هاي مختلف پيوسته و غيرپيوسته مورد استفاده قرار مي‌گيرند. اين روش‌ها با توجه به سابقه كاربرد به ترتيب عبارتند از اسكيپ در چاه‌هاي قائم، نوار نقاله در تونل‌هاي مورب، كاميون‌هاي بزرگ در تونل‌هاي مارپيچ و نقاله‌هاي شيب زياد (Steep Angle Conveyors) در چاه‌هاي قائم. اين نقاله‌ها شامل نوار نقاله‌هاي ديواره‌دار (Side_Wall Belt Conveyors) نوار نقاله‌هاي صندوقه‌دار (Pocket Belt Conveyors) و نقاله‌هاي بسيار جديد كابلي صندوقه‌دار (Pocket Rope Conveyors) هستند. براي انجام مقايسه با توجه به محدوده كاربرد تجهيزات سه عمق 100 متر، 300 متر و 1000 متر در نظر گرفته شده است. در سه مرحله مطالعه، در عمق حدود 100 متري نوار نقاله معمولي ـ نوار نقاله ديواره‌دار، در عمق 300 متري نوار نقاله صندوقه‌دار ـ اسكيپ ـ كاميون و در عمق 1000 متري نقاله كابلي صندوقه‌دار ـ اسكيپ ـ كاميون با يكديگر مقايسه شده‌اند. در مطالعه دوم نيز كمترين هزينه سرمايه‌گذاري و عملياتي مربوطه به نوار نقاله صندوقه‌دار بوده است و در مطالعه سوم با احتساب هزينه‌ها در طول عمر پروژه در مجموع بهترين گزينه باز هم باربري پيوسته است و اسكيپ و كاميون در رده‌هاي بعدي قرار مي‌گيرند. با توجه به مزاياي فني و اقتصادي سيستم‌هاي پيوسته در چاه‌هاي قائم توجه به عميق شدن تدريجي معادن زيرزميني ايران توصيه مي‌شود كه براي بالا بردن در چاه‌هاي جديد استفاده از اين گزينه‌ها مدنظر قرار گيرد. مقدمه اولين روش بالابري مواد معدني در معادن زيرزميني استفاده از اسكيپ و قفس در چاه‌هاي قائم و مايل بوده است. به تدريج با توجه به مزاياي باربري پيوسته با نوار نقاله استفاده از تونل‌هاي مورب با شيب حداكثر ˚20ـ18 در اعماق كم مورد توجه قرار گرفته است و امروزه يكي از روش‌هاي مطلوب باربري به حساب مي‌آيد. در عوض باربري در چاه‌هاي مايل به‌ويژه در شيب‌هاي زياد، كمتر مورد استفاده قرار مي‌گيرد. احداث تونل‌هاي مارپيچ با شيب 13ـ12 درصد و باربري با كاميون‌هاي معدني نيز روش نسبتا جديدي است كه به‌ويژه در معادن فلزي با موفقيت همراه بوده است. در اعماق مختلف از روش‌هاي پيوسته ديگري نيز استفاده شده است كه به‌ترتيب مي‌توان نوار نقاله‌هاي ديواره‌دار براي اعماق كم، نوار نقاله‌هاي صندوقه‌دار براي اعماق متوسط و نقاله‌هاي بسيار جديد كابلي صندوقه‌دار را براي اعماق زياد ذكر كرد. مزاياي اصلي اين سيستم‌ها ظرفيت بالا و نياز به حفريات با سطح مقطع كوچك است. نوار نقاله‌ ديواره‌دار اين نوع نقاله‌ها اسامي تجاري زيادي دارند اما به عنوان نقاله‌هاي ديواره‌دار شناخته مي‌شوند. اين نقاله‌ها مسائل باربري مواد را در موارد متعدد مانند چاه‌هاي معدني، تخليه كشتي و بسياري موارد در شيب‌هاي افقي تا ˚90 حل كرده‌اند. اين سيستم‌هاي باربري همچنين مي‌توانند، براي بالابري مواد از افق‌هاي پايين‌تر به سيستم‌هاي موجود در معدن اضافه شوند. براي اين منظور يك ريز (raise) كوچك مي‌تواند جوابگو باشد. نوار نقاله‌هاي ديواره‌دار از سه قسمت نوار پايه (Base belt) تقويت شده، ديواره‌هاي كركره‌اي و پره‌هاي متقاطع تشكيل شده‌اند. شكل كركره‌اي ديواره‌ها انعطاف‌پذيري لازم را فراهم كرده و باعث مي‌شود كه ديواره‌ها به‌طور كامل روي طبلك‌هاي سر و دنباله، طلبك‌هاي خمش (Deflection pulleys) يا چرخ‌هاي خمش (Deflection wheels) قرار گرفته و تحت هر زاويه‌اي هدايت شوند. در چاه‌هاي قائم نوار به‌طور آزاد بين دهانه چاه و افق پاييني قرار گرفته و به ساختمان مياني، قطعات مكانيكي و يا قرقره نياز ندارد و قرقره‌هاي نگهدارنده تنها در ابتدا و انتهاي نوار نصب مي‌شوند. با توجه به اينكه قطعات مكانيكي بين ايستگاه محركه و ايستگاه انتهايي وجود ندارد افت‌هاي مكانيكي اصطكاكي بسيار پايين است. اين نوارها در اعماق بيش از 200 متر مورد استفاده قرار گرفته‌اند. نوار نقاله صندوقه‌دار استفاده از سيستم نقاله صندوقه‌دار بالابري در اعماقي امكان‌پذير است كه با هيچ‌يك از سيستم‌هاي باربري پيوسته ديگر امكان‌پذير نيست. اما نياز به بالابري در اعماق باز هم بيشتر، باعث شده كه مطالعات گسترده‌اي براي توسعه بيشتر نقاله صندوقه‌دار انجام شود. طراحي‌هاي جديد براساس مقاومت كششي بالا و اعضاي كششي سبك انجام شده است. در نتيجه رشته‌هاي آراميد (Aramid) به‌عنوان اعضاي كششي انتخاب شده‌اند. آراميد نام اختصاري پلي‌ آميدهاي آروماتيك است. رشته‌هاي آراميد نوع نسبتا جديدي از مواد پليمري هستند كه بسياري معايب رشته‌هاي فولادي مانند وزن زياد، مقاومت كم در مقابل خوردگي و غيره را ندارند. مقاومت كششي تقريبا مساوي سيم‌هاي فولادي دارند اما كشيدگي (Elongation) آنها بيشتر بوده و وزن سبك‌تر دارند و در مقابل خوردگي كاملا مقاوم هستند. وزن رشته‌هاي آراميد در مقاومت يكسان يك پنجم سيم‌هاي فولادي است. بعد از آزمايشات بسيار زياد بر روي تجهيزات، تحت شرايط بارگذاري مشابه شرايط عملي نرمال، سيستم نقاله كابلي صندوقه‌دار متشكل از رشته‌هاي موازي آراميد با اتصالات پيوسته و گيره‌هايي براي نگه‌ داشتن صندوقه‌ها طراحي شده است. اين تجهيزات طوري طراحي شده‌اند كه گيره‌ها هنگام عبور از روي چرخ‌ها ايجاد لرزش و ضربه نمي‌كنند. تجربيات عملي نشان مي‌دهد سرعت حداكثر نقاله m/s4 است. اتصالات لولايي مخصوص بين ميله‌هاي صندوقه‌ها و رشته‌هاي آراميد به رشته‌ها اجازه ˚180 دوران را مي‌دهد طوري كه جهت صندوقه‌ها در رشته‌هاي بالا رونده و بازگشت حفظ شود. در نتيجه، اتصال بين رشته‌ها و شيارهاي چرخ‌ها در انحناي مقعر و محدب يكسان است. مقايسه روش‌هاي مختلف بالابري مواد براي مقايسه روش‌هاي مختلف بالابري سه عمق حدود 300، 100 و 1000 متر در نظر گرفته شده است. مقايسه دو سيستم نوار نقاله معمولي و نوار نقاله ديواره‌دار در عمق حدود 100 متر در اين مطالعه حمل مقدار t/h2000 زغال از عمق 113 متري در نظر گرفته شده است. شكل‌هاي 7 و 8 طرح كلي سيستم باربري نوار نقاله معمولي و نوار نقاله ديواره‌دار را نشان مي‌دهند. تونل مورب به شكل مربع با عرض 6/3 متر، شيب ˚17 و طول 387 متر و چاه قائم با قطر 27/4 متر است. هزينه‌هاي سرمايه‌اي به صورت هزينه واحد محاسبه شده و در جدول 1 آورده شده است. هزينه‌هاي عملياتي نيز به‌صورت مقايسه‌اي ذكر شده است. زمان نصب نوار نقاله ديواره‌دار 5/2 ماه و نوار نقاله معمولي 11 ماه است. مقايسه نقاله صندوقه‌دار، اسكيپ و كاميون‌هاي سنگين براي عمق 300 متر در اين مطالعه نقاله صندوقه‌دار در حال كار با يك سيستم بالابري با اسكيپ و همچنين باربري با كاميون‌هاي سنگين از نظر هزينه‌هاي سرمايه‌گذاري و عملياتي مقايسه شده است. وزن مخصوص ماده معدني t/m32/2، ظرفيت روزانه (دو شيفت كاري در روز) t/d 28800 و جريان مواد (t/h1800) m3/h818 است. براي سيستم نقاله صندوقه‌دار چاهي با قطر 25/4 متر فضاي كافي براي سيستم را فراهم مي‌كند. هزينه حفر هر متر چاه 4000 يورو در نظر گرفته شده است. براي بالابري منقطع با اسكيپ به چاهي با قطر 15/9 متر نياز داريم. هزينه حفر هر متر چاه 6000 يورو در نظر گرفته شده است. طول مسير باربري براي كاميون‌هاي سنگين در يك جاده باربري مارپيچ با اختلاف ارتفاع 300 متر و شيب 13 درصد حدود 2300 متر و هزينه حفر آن 1500 يورو است. براي محاسبه تعداد كاميون‌ها سرعت متوسط km/h10 فرض شده است. براي ظرفيت t/h1800 تعداد 17 كاميون 55 تني محاسبه شده است. در نتيجه 33 راننده با دستمزد ماهيانه 2800 يورو لازم است. قيمت هر كاميون 450 هزار يورو است. مقايسه نقاله كابلي صندوقه‌دار، اسكيپ و كاميون‌هاي سنگين در عمق 1000 متري در اين مطالعه وزن مخصوص مواد t/m32، جريان مواد (t/h650)m3/h325 و اختلاف ارتفاع 1000 متر است. براي سيستم نقاله كابلي صندوقه‌دار چاهي با قطر 3/4 متر فضاي كافي براي سيستم را فراهم مي‌كند اما سيستم اسكيپ به چاهي با قطر 15/9 متر نياز دارد. براي كاميون طول مسير 7760 متر شده است. براي ظرفيت t/h650 تعداد 20 كاميون 55 تني محاسبه شده است. سطح مقطع تونل m220 و هزينه حفر هر متر از آن 1500 يورو در نظر گرفته شده است. قيمت كاميون نيز 450 هزار يورو است. نتايج نتايج حاصل از 3 مورد مطالعه در رابطه با بالابري در اعماق حدود 100 متر، 300 متر و 1000 متر به اين شرح است: * در عمق حدود 100 متري نوار نقاله معمولي به سرمايه‌گذاري كمتري نياز دارد. اما در عوض هزينه حفر تونل مورب سه برابر چاه قائم است و در مجموع هزينه‌ سرمايه‌گذاري براي سيستم نوار نقاله معمولي بيشتر است. ميزان برق مصرفي و هزينه‌هاي نگهداري نيز بالاتر است در نتيجه استفاده از نوار نقاله‌هاي ديواره‌دار از نظر اقتصادي مطلوب‌تر است. در شرايط نامساعد زمين‌شناسي نيز اين سيستم توصيه مي‌شود. * در عمق 300 متري هزينه سرمايه‌گذاري و هزينه عملياتي سيستم نقاله صندوقه‌دار از دو سيستم اسكيپ و كاميون پايين‌تر بوده و در نتيجه از نظر اقتصادي ارجحيت دارد. * در عمق 1000 متري هر چند سيستم كاميون كمترين هزينه سرمايه‌گذاري را به خود اختصاص مي‌دهد اما با در نظر گرفتن مدت 20 ساله براي عمر پروژه در مجموع باز هم سيستم نقاله كابلي صندوقه‌دار مطلوبيت بيشتري مي‌يابد. بحث و نتيجه‌گيري با توجه به مزاياي فني و اقتصادي سيستم‌هاي پيوسته در چاه‌هاي قائم و با توجه به عميق شدن تدريجي معادن زيرزميني ايران توصيه مي‌شود كه براي بالابري در چاه‌هاي جديد استفاده از اين‌ گزينه‌ها مدنظر قرار گيرد. همان‌گونه كه بيان شد مطالعات انجام شده براساس اطلاعات در برخي از كشورهاي ديگر صورت گرفته و نتايح حاصله براساس اين اطلاعات اوليه است و با توجه به شرايطي كه در ايران وجود دارد امكان دارد نتايج متفاوتي حاصل شود از جمله اين موارد مي‌توان امكان ساخت نوار نقاله‌هاي معمولي در داخل كشور يا تفاوت اساسي در قيمت سوخت و دستمزدها را ذكر كرد. محسن طاهري‌مقدر / عضو هيات علمي دانشگاه شهيد باهنر كرمان، دانشكده صنعت و معدن زرند

مقدمه همراه با تهويه معدن، كنترل زمين بيش از ساير عوامل بر توليد مؤثر است. نه تنها به علت تأخيرهاي ناشي از نصب تجهيزات نگهداري ، بلكه به علت حوادث افت زيادي در توليد پديد مي آيد. اساسا" حفريات موازي معدني با قراردادن ستون ها يا بلوك هايي براي مقابله با فشارهاي عمده روباره قرار داده ميشود، اين فشارها حدود 7584 پاسكال به ازاء هر متر عمق برآورد گرديده است. براي احتراز از تنش هاي مخرب در بالا فواصل اين ستون ها بايد محدود شود تا بار و فشار روباره بالاي محل استخراج به ستون ها منتقل گردد. اين فاصله محدود 1/6متري همراه با ستونهايي با اندازه مناسب و كافي كليد كنترل سقف محسوب مي شوند. اما از آنجاييكه سقف بلافاصله بالاي محل حفريات آنقدر ضعيف باشد كه هرگونه ثبات و پايداري را در هر فاصله نفي نمايد، نياز به نصب نگهداري هاي مصنوعي مي باشد. روشن است كه كنترل زمين يك فرايند سه بخشي است: متناسب كردن حيطه عمليات معدنياندازه مناسب ستون هايي كه نگهدارنده طبيعي محسوب مي شوند انتخاب نگهداري هاي مصنوعي مناسب(سازه هاي تقويت شده) حفـريـات: حفريات معدن محدود است به عرض 1/6متر با روش نگهداري مصنوعي ولي مي تواند تا 1/9متر با دو نگهداري مصنوعي نيز باشد. در حاليكه حفريات باريك تر پايدارترند، ولي عملا" محدوديت بيشتري را بخاطر تردد تجهيزات كه حدود 7/3متر حاشيه ضروري است، اعمال مي كند. بنابراين حفريات معدن بين 7/3 تا 1/6متر متغير است كه اولي براي اعماق بيشتر و دومي براي اعماق كم مي باشد. ستـون ها: ابعاد ستون ها تا حد زيادي بستگي به آن چيزي دارد كه از آنها انتظار مي رود و همچنين طول زماني كه آنها بايد پايدار باقي بمانند. هنگامي كه يك حفره اي باز مي شود، بار روباره اي كه در روي آن قرار دارد به صورت يك كمان به كناره هاي حفره يا ستون منتقل مي شود. بسته به نسبت بين ارتفاع و عرض و هندسه حفره، در محيط ستون تنش بالايي وجود خواهد داشت. اگر اين تنش زير حد توان نهايي ارتجاعي زغال باشد، تمركز فشار 5 تا 7 روي محيط حفره نامتحمل نخواهد بود. اين تمركز فشار بسيار محلي و در فاصله 1 تا 2/1ستون متمركز است كه به مقادير نرمال نزديك مي شود. اما اگر زغال در معرض تسليم واقع شود و اين تنش بيش از مقاومت تسليم زغال باشد، در دامنه و انتقال پيك تنش در ستون كاهشي پديد خواهد آمد. بنابراين براي اهداف طراحي ، روي هم قرار گرفتن تنش مطلوب نمي باشد، نياز به ستوني بزرگتر از 3W خواهد بود. روابط و نسبت هاي روشني وجود دارد: عمق لايه، ميزان حفريات و مقاومت فشاري زغال در ستون ها. نگهداري ها : نگهداري هاي مصنوعي دو وظيفه دارند: (1) نگهداري سقف بلافاصله حفريات (2)تقويت ساختمان اصلي تا به صورتي خود نگهدار درآيد. انتخاب مناسب نگهداري نياز به در نظر گرفتن عوامل زياد و پاسخ قانع كننده به يك سري سؤالات مرتبط دارد: دامنه و نوع نيروهايي كه پس از نصب نگهداري ها روي آنها انتظار مي رود. ميزان نزديكي پيش بيني شده در محل نصب نگهداري ها.عمر اين حفريات (و نگهداري ها).شرايط محيطي كه نگهداري در معرض آن قرار مي گيرد.عوامل اقتصادي سازگار با ايمني.روش هاي معدن زيرزمينيهمه طبقه بندي ها درون يك گروه ميزان يكساني از پرداخت ها را دريافت مي كنند و هر طبقه بندي پرداخت به زير گروههاي بيشتري تقسيم مي شود. كه عنوانهاي آنها نشان داده نشده است. تعداد عنوانهاي كارهاي هر گروه از يك (براي اپراتورهاي مداوم معنچي و براي اولين طبقه جوشكارها) تا 73(براي كارگرهاي غير ماهر)تغيير مي كند.ارزش كلي يك نگهداري مي تواند بوسيله روشهاي طراحي ارزش مؤثر استاندارد به حداقل برسد. شكست نگهداري يا نگه دارنده ممكن است منجر به از بين رفتن توليدات و به مخاطره انداختن ايمني شود. توجهات مهندسي در انتخاب آخرين نگهداري شامل: محكمي، قدر و دوام، ارزش نسبي و متحركي آن است. به مخاطره انداختي ايمني را نمي توان تحمل . يك سيستم نگهداري راضي كنندة اين هدف حداقل خطر براي از بين رفتن توليدات را طلب مي كند. تئوري فشار قوسي(كاني) استفاده مي شود تا شرح دهد تغيير بار سقف را (از پايه هاي انعطاف پذير به پي كناري). بنابراين، وزن بار اضافي حمل شده توسط زغالسنگ غيرمعدني قبل از اينكه حفره ايجاد شود به كناره هاي ستون بوسيله فشار كماني منتقل مي شود. اگر عرض (پهناي) حفره به طور زيادي افزايش پيدا كنند، فشار كماني زيادتر مي شود تا زماني كه سرانجام باعث شكست سقف مي شود و بنابراين وزن زياد لايه به كناره هاي حفره منتقل نمي شود(پي كناره اي). پهناي حفره تا كوتاهي اين حفره مي تواند ناميده شود. فشار ماكزيمم قوسي – آن مي تواند پيدا شود كه تئوري فشار قوسي نگه مي دارد. يك گروه از حفره هاي متوازي اگر ستونهاي مياني خيلي كوچك باشند كه آنها انعطاف پذير هستند و بنابراين اجازه مي دهد به تغيير لايه سقفي بالاي حفره بوسيله كارهاي قوسي به كناره پي كناره اي. مشاهدة بسياري از معدنها در انگلستان نتيجه مي دهد كه يك نمايش غير عملي از قوس ماكزيمم براي عمق هاي بين 122 تا 610متر (400 تا 2000فوت))واحدهاي W=0.15D + 18.3 (st(واحدهاي انگليسي)W=0.15D + 60 W هست پهنا حداقل مشاهده شده از حداكثر فشار قوسي برحسب متر يا فوت و D هست عمق لايه برحسب متر يا فوت.ستونهاي انعطاف پذير: معيار طراحي براي مشخص كردن اندازه ستونهاي انعطاف پذير درون قوس بطور كامل مورد استفاده قرار نمي گيرد. عمق ستون انعطاف پذير متفاوت است با پهناي حفاري و ضخامت و عمق لايه و پهناي پانل اما نمودار 4 ممكن است مقداري راهنمايي را فراهم آورد.همانطوريكه مي توان مشاهده كرد عرض ستون انعطاف پذير نسبت به حفاري باتوجه به عمق افزايش پيدا مي كند بدون شك، در اين منطقه نياز به بيشترين كار مي باشد تا تئوري فشار ستوني به صورت قابل اعتمادتري درآيد.ستون هاي بين استخراج و گالري(پايه آب بند)از آنجاييكه فشار كناره اي نشان داده شده در پاية ستون خيلي بالا باشد، ستون هاي بين استخراج و گالري مورد نياز خواهد بود. توصيه مي شود كه عرض ستون هاي پايه آب بند نبايد كمتر از عرض پانل وروديهاي متوازي و عرض ماكزيمم فشار قوسي باشد. طرحي نمونه از تئوري فشار قوسي: يك مثال مخصوص نشان داده خواهد شد با استفاده از تئوري فشار قوي. فرض كنيد كه لازم است تا طراحي كنيم هفت راه ورودي به سطح زمين در 244متر(800فوت) در 21متر يا (7فوت) ضخامت لايه زغال سنگ استفاده در دهانه 6/4متر(15فوت) عرض يا پهناي حداكثر قوس هست:)فوت59.9m (180 = W=0.15 D + 18.29 = 0.15(244) + 18.29توصيه مي شود كه عرض پانل از ¾فشار تئوري قوسي نبايد زيادتر باشد.بناربراين عرض از يك پي كناره به پي كنارة ديگر خواهد بود.(فوت54/9 = 41/2m (135 × W = ¾انتخاب حد بالايي براي ستون انعطاف پذير از نمودار 4 يك عرض براي ستون انعطاف پذير 0/11متر (36فوت) انتخاب خواهد شد. عرض يا پهناي بعدي ستون آب بند حساب شده است. راهنمايي براي عرض ستونهاي انعطاف پذير[TABLE] [TR] [TD=colspan: 2]عرض ستون انعطاف پذير متر(فوت)[/TD] [TD]عرض حفره حفاري متر(فوت)[/TD] [TD=width: 85]ضخامت لايه متر(فوت)[/TD] [TD=width: 92]عمق لايه متر(فوت)[/TD] [/TR] [TR] [TD=width: 134]حد بالاتر[/TD] [TD=width: 134]حد پايين تر[/TD] [/TR] [TR] [TD=width: 134](36)11[/TD] [TD=width: 134](18)5/5[/TD] [TD=width: 123](15)6/4[/TD] [TD=width: 85](½7)3/2[/TD] [TD=width: 92](800)244[/TD] [/TR] [TR] [TD=width: 134](45)7/13[/TD] [TD=width: 134](45)7/13[/TD] [TD=width: 123](15)6/4[/TD] [TD=width: 85](½7)3/2[/TD] [TD=width: 92](1100)335[/TD] [/TR] [TR] [TD=width: 134](54)4/16[/TD] [TD=width: 134](24)3/7[/TD] [TD=width: 123](15)6/4[/TD] [TD=width: 85](½7)3/2[/TD] [TD=width: 92](427)1400[/TD] [/TR] [TR] [TD=width: 134](63)2/19[/TD] [TD=width: 134](30)1/9[/TD] [TD=width: 123](15)6/4[/TD] [TD=width: 85](½7)3/2[/TD] [TD=width: 92](2000)610[/TD] [/TR] [/TABLE] از آنجاييكه هفت راه ورودي به سطح زمين با ستونهاي انعطاف پذير مياني فزوني مي يابد بر فشار ماكزيمم قوسي، دوستون بزرگ به كار برده شده است. همانطوريكه نشان داده شده اندازه گيري مي شود تا بعنوان ستون پايه آب بند و ستونهاي كناره اي در درون پانل عمل كند.نگهداري هاي مصنوعيبسياري از چيزهاي غيرمحسوسي كه قادرند باعث طرح ريزي يك سيتم معدني بي اساس و بي پايه شوند وجود دارند. بنابراين يك نگهداري مصنوعي لازم است تا حفاظت كند از حفاري ها. در حقيقت بخاطر اينكه شرايط سقف مي تواند خيلي سريع تغيير كند لازم است كه قانوني وضع شو كه بگويد هيچكس نبايد زير سقف غير نگهداري شده برود. بطور واضح مستند است كه بسياري از جراحتها و مرگها زير سقفها اتفاق مي افتد. بخاطر اينكه افراد توجه مناسب را بكار نبرده اند. نگهداري هاي چوبي قديمي ترين نگهداري در معدن هاي زغال سنگ بود. يك حائل ساده با تكه هاي كلاهي مسطح و گوه نصب مي شود بطور محكم و مكررا" و اين تمام چيز مورد نياز بود. يك الگوي نگهداري از 2/1×2/1 (فوت 4×4) رايج و معمول بود. به هر حال اگر سر ضعيف و شكننده باشد سقف فرو خواهد ريخت بين پايه ها و بنابراين نگهدارندة سربزرگتري ممكن است بكار رود. روي جاده ها جاييكه دهانه 4/2متر (8فوت) لازم است براي مانور دادن نگهداريها سه تكه اي بكار مي رود. زمانيكه نگهداريهاي چوبي استفاده مي شود تيرهاي فولادي و كانالهاي آهني نيز تا حدي استفاده مي شود. پس از مدت كوتاهي از جنگ جهاني دوم استفاده از پيچ هاي سقف بطور گستره اي رايج شد. پيچهاي سقف ريشه و منشأ مي گيرند از كمربند سربي در وسطs30 . در آنجا 54/2سانتيمتر(4 اينج) گوه الماس لنگر مي اندازد روي ميل هايي كه استفاده مي شود تا حفاظت كند از كانالهاي آهني يا ظروف مسطح كه نگه داشته مي شود بوسيله مهره هاي 2/45سانتيمتر(1 اينچ) اما وقتي كه سيستم گسترش مي يابد به درون معادن زغال سنگ و استفاده مي شود كه جايگزين پايه هاي چوبي در سيستم معدني شود توليد انبوه ميل سقف افزايش پيدا مي كند.با يك سر واحد روي پايانه ديگري و بوسيله يك ريسمان به هم وصل مي شود تا به لنگر مكانيكي برسد. يك حفره درون سقف حفر مي شود كه در آن يك پيچ به اندازه (اينچ ¼×6×6)m،64/0×2/15×2/15 جا داده مي شود و يك صفحه مونتاژ شده زير سر و يك لنگر وصل شده به سوي ديگر و جود دارد. اين مجموعه گذاشته مي شود در درون حفره و روي قسمت چرخشي سر و يك مانع حركت را كُند مي كند به داخل لنگر و افزايش مي دهد شاخه هايي كه چنگ مي زند به اطراف گودال و بنابراين فشاري را بر پايه ايجاد مي كند.اين نقطة ارتباط بارگيري منجر به فساد و خرابي صخره در محلهاي لنگر در صخره هاي نرم افقي و از بين رفتن بار مي شود. لنگرهاي پخش شده بكار گرفته مي شود يا به حالت مكانيكي [از طريق scoltS "spiltset"] و يا به وسيله استفاده از پايه هاي دوغابي حالت دوم اجرا مي شود خيلي خوب در معادن زغال سنگ اما قيمت آن گران مي باشد.كانالهاي آهني مي تواند بكار رود در عرض پايه در عرض پايه ها تا از پوسته شدن سقف بين آنها جلوگيري بعمل آورد.يك تجزيه [هر سقف خميده] نشان مي دهد كه چرا پيچهاي سقف موفق تر از پايه ها مي باشند. اگر يك مدول ضعيف حفاظتي مانند نگهداري ها چوبي گذاشته شود در حفره، لايه ها ممكن است هنوز منحرف شوند به طرف پايين و جدا شوند. اين لايه هاي مورد توجه، بايد عمل كنند بعنوان تيرهاي بندي، فشارهاي ماكزيمم گذاشته شود روي تير بالاي پي كناره اي)يك كسر W2 و تناسب معكوس t3o يا ضخامت تير مي باشد. ما قبلا" به اثر دهانه اشاره كرده ايم واهميت بيشتر به حد كمتر در معادن مكانيزه شده است بنابراين ممكن است برگرديم به t. اگر چه ضخامت تير (ستون)بنا مي شود براساس طبيعت و مشخص مي شود بوسيله فضاي صفحه هاي لايه بندي و ضخامت مؤثر ممكن است بزرگتر شود اگر لايه (طبقة)خصوصي اجازه داده نشود كه مجزا شود و بنابراين لايه رويي عمل مي كنند بعنوان تير تك سنگ. پيچهاي سقف كه از فولاد هستند داراي مدول بالا مي باشند و اگر آنها فورا" گذاشته شوند در سقف با تنش كششي مناسب قبل از اينكه طبقه ها مجزا شوند، يك تير تك سنگ در ضخامت مساوي طول تير بنا خواهد شد و اين ايجاد خواهد كر ساختار قويتري را. به همين دليل، پيچهاي سقف مي تواند مورد توجه قرار گيرد بعنوان يك نگهداري فعالي جاييكه نگهداري ها چوبي غير فعال هستند ( يعني آنها جلوگيري نمي كنند از شكست اما به سادگي حفاظت مي كند از مواد شكسته شده). پايه هاي هيدروليكي اخيرا" بعنوان نگهداري مورد توجه واقع شده اند. اين پايه هاي هيدروليكي علاوه بر اينكه قادرند فراهم بياورند بارهاي جاگيري شده را، آنها به خوبي محكم هستند و مي توانند فراهم بياورند. دو راه فرعي روي سوياب توليدي تا از خود خرابي جلوگيري كنند. سرانجام ، در سيستم جبهة كار طولاني ، آنها(پايه هاي هيدروليكي) مي تواند عمليات دو پله فشرده شدن براي پيشرفت خودي انجام دهند. درسيستم استخراج اتاق و پايه ، پايه هاي هيدروليكي به آساني مي تواند از يك فاصله برداشته شود. روشهاي ديگر نگهداري استفاده مي شوند به حالت و درجه هاي متفاوتي. يك چوب بست ساخته شده است از پايه هاي چوبي و تيرهايي كه گذاشته مي شود در پايين. تركيب توده اي و بنابراين قدرت زيادي دارد اما حالت سيار و متحرك ندارد. چوب بست هاي سقف مطابقت دارد با پيچهاي سقف جاييكه پيچها گذاشته مي شود روي پايه ها. بوسيله قلابها، يك تسمه محكم مي شود تا ايجاد كند نيروهاي فشرده اي در سقف كه باعث خنثي نمودن فشارهاي كششي در مواد سقف مي شوند. در حاليكه اين چوب بست ها مي تواند خيلي مؤثر باشد، هزينه هاي نصب آن خيلي بالاست و بنابراين از استفاده وسيع آن جلوگيري بعمل مي آيد.ديوارهاي بتوني با تيرهاي پولادي در عرض رأسها بطور مكرر در روي باربري مخصوصا" در محلهاي جداشدن استفاده مي شود، سرانجام قوسها و كمانهاي توليدي استفاده مي شوند در زمينهاي تزريقي كه بايد مدت طولاني نگه داشته شود و بنابراين مي تواند ارزش و قيمت زياد اوليه را توجيه كند.(آنها بطور وسيعي در معدنهاي زغال سنگ اروپايي استفاده مي شوند).توجهات بيشتر نگهداري هاي زيرزمينيكاربردي براي طرح بهتر روشهاي زير زميني دقت و توجه بيشتر به فشار در حفاريهاي صخره اي مانند حفاري هاي در پايه ها و اثرات آنها منجر به يك طرح منطقي تر خواهد شد. كمبود وسايل مناسب زيرزميني تخفيف داده شده در برابر تركيب و يا رد تئوريهاي نگهداري زميني.دو فلسفه اصلي با توجه به كنترل سقف زيرزميني وجود دارد. فلسفه اول توسعه يك سيستم هشدار دهنده است كه قبل از اينكه حادثه رخ دهد آن سيستم هشدار دهد و فسلفه ديگر اين است كه همة سقفها بعنوان خطر در نظر گرفته شود و بنابراين نگهداري براي آن فراهم كرد. هر چند تحقيقات قابل توجهي در مورد سيستم هشدار دهنده وجود دارد اما نتايج دلسرد كننده مي باشد، بخاطر تعداد زيادي از تغييرات، آن سؤال بوجود مي آيد كه آيا يك سيستم كامل قابل اعتماد هشدار دهنده مي توان پيشرفت پيدا كند. استفاده از نگهداري يك راه و روش مبتني است براي جلوگيري از حوادث سقف. هر چند حفاظهاي موجود بايد بهبود پيداكند از نظر مؤثر بودن د تكنيكهاي جديد بايد توسعه پيدا كند با نمودارهاي معدني.در حال حاضر مقدار زيادي از توليدات از بين مي رود در مكاني كه تغييرات لازمه با توجه به نمودار طرحهاي نگهداري امروزه در نيامده است. روشها بايد توسعه داده شود تا اجازه دهد به يك معدنچي تا در يك مكان باقي بماند تا وقتي كه يك آسانسور معدن از 0/3 تا 4/6متر در حال حاضر بكار برده شود. بعضي از تركيبات ماشين موج با نگهداري موقتي و پيچهاي سقف واحد و تركيب شدن با عمليات برداشتي بايد اجازه داده شود براي نگهداري همزمان و يك افزايش در دسترسي ماشين، بنابراين برا افزايش و بهبودي در توليدات.مفاهيم مختلف در ارتباط با بهبود ستون(پايه)در حاليكه توصيفات قبلي بينش خوبي را در مورد مشكلات و توليد هر دو سيستم مداوم و قراردادي داد اما هنوز چند عامل ديگر و جود دارد كه مورد توجه قرار گيرد در طرح معدن. مطمئنا" مشكل كامل ستون و اندازة اتاق مانند نگهداري سقف يكي از مواردي است كه بايد مورد مطالعه قرار گيرد. در ارتباط با ملاك طرح شده كه اساسي است در بخش طراحي حتي آژانسهاي فدرال مشخص مي كند همه عوامل درون شبكة محكم راه چگونگي ارتباط اين عوامل با بهبود منابع و فرونشيني سطح و روشهاي سطح و روشهاي گوناگون در ستونها مورد بهبود واقع شده، در بخش بعدي بررسي خواهد شد.طرح خطوط ستون و (اشكال بهبود داده شده است) :روشهاي استخراج پاره سنگ يا پاره سنگهاي مربع يا مربعي بطور وسيع قابل قبول است در طراحي ستونها. يك فايده پاره سنگها مربع زغال سنگ اين است كه يك اختيار را فراهم مي آورد كه كدام طرف بايد اول برداشته شود.اين فايده را دارد كه اگر شرايط فيزيكي يك طرف از طرف ديگر بيشتر باشد. به هر حال برش رشته هاي ستوني كه معمولا" به روش مربعي دلالت دارد بعنوان مؤثرترين تغييرات مداوم مكان معدني مورد نظر واقع مي شود. وقتي كه بارگيري دستي رايج است در صنعت آن بود يك تمرين رايج تا داشته باشد خطوط ستوني طولاني به منظور اينكه فراهم بياورد مكانهاي كاري زيادي كه براي نگهداري ظرفيت مورد لزوم احتياج است. لزوما"، پاره سنگهاي مربع ستوني بكارگرفته مي شد در يك حالت زاويه اي. يك ستون(راد) 78/0 رادنان يا 45درجه بهينة از اين نوع معدن بود.زمان استفاده كردن از تجهيزات معدن قراردادي براي خط ستوني، همين موقعيت مي توان با درجة كمتري درست باشد. لازم است كه فراهم بياوريم مكانهاي كاري براي هر قطعه از تجهيزات در واحد معدن قراردادي. بنابراين تعدادي از پاره سنگهاي مربعي بايد بطور همزمان بكار برده شود و دوباره نياز دارد به خط ستوني روي يك زاويه به هرحال، هنگاميكه از معدنچي مداوم براي استخراج ستون استفاده مي شود، آن معمولا" امكان دارد كه محدود كنيم معدن فعال را به يك يا دو پاره سنگ مربعي.تغيير و اصلاح طرحهاي اوليه (كه بطور كامل در ماشين هاي معدني مداوم مورد استفاده واقع مي شد) منجر به مكانهاي كوچكتر و خطوط ستوني كوتاه مي شد. بنابراين لازم نيست كه كار كنيم روي خطوط ستوني به حالت زاويه، زيرا تمرين هاي مدرن معدن توجه به خطوط مسطح تر را دارد.اغلب يك خط ستوني كه بطور كامل بكار برده مي شود بطور مسطح فقط با پاره سنگ سربي از خط ستوني در حالت پيشرفته در پاره سنگهاي باقيمانده (ببينيد تصوير 5) در يك معدن پيشرفته، آن خيلي مهم است ايمني و مؤثر بودن پاره سنگهاي مربع ستوني كه بطور منظم و طرح ريزي شده انجام شود. به اين دليل، امروزه بسياري از كمپاني هاي معدن براي افراد فراهم مي آورند طرحهايي كه نشان مي دهد دوال استخراج زغال سنگ مانند يك كمك طرح امروزي. هنر معدن زغال سنگ نسبت به علوم بيشتر حالت ظاهري دارد زمانيكه در معدن ستوني بكار گرفته مي شود. زمانيكه كنده هاي كوچك زغال سنگ بايد در مكان باقي بماند براي كمك كردن به نگهداري لايه فوقاني مي شود. وقتي اين حالت اتفاق مي افتد، وزن بار اضافي به پاره سنگهاي مربعي زغال سنگ منتقل مي شود. اينها فشار مي آورند. روي پاره سنگهاي مربعي زغال سنگ و سپس مشكل و خطرناك است كار كردن روي سقف و باعث شكست سقف مي شود. اگر چنين شرايطي ادامه داشته باشد اثر ميگذارد روي يك بخش كامل و گفته مي شود كه اين بخش تزريقي يا پمپي است. بر شرايط و حالت مناسب پمپي مي تواند غلبه كرد با فراهم نگهداري سقف اضافي و مراقبتهاي بيش از حد در بيرون آوردن تعداد كمي از پاره سنگهاي تميز از معدن، بنابراين اجازه مي دهد به سقف كه فرو ريزد و متوقف شود وزن لايه هاي فوقاني از سوار بودن. به هر حال، در حالت شرايط پمپي خيلي شديد ، اغلب لازم مي شود كه رها كنيم خط ستون يا پايه راد حركت دهيم تجهيزات بخش را چند صد فوت به منظور اينك خط فرعي را در آن نقطه بنا كنيم. وقتي اين عمل انجام مي شود با ارزش ترين زغال سنگ از دست مي رود به منظور اينكه متوقف كند حالت پمپي را.