جستجو در تالارهای گفتگو

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