ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ Ι

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ Ι"

Έχω Αργυριάδης
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ Ι Όρυξη Στοών. Καλιαµπάκος Επίκουρος Καθηγητής

2 Όρυξη Στοών Η όρυξη στοών πραγµατοποιείται γενικά κατά παρόµοιο τρόπο µε τα φρέατα. Η µορφή και το µέγεθος διατοµής ποικίλουν και εξαρτώνται από τα πετρώµατα εντός των οποίων διανοίγεται η στοά, την µέθοδο εκµετάλλευσης και τον µηχανολογικό εξοπλισµό που αναµένεται να χρησιµοποιηθεί. Έτσι από πλευράς µορφής διατοµής έχουµε, τραπεζοειδείς, πεταλοειδείς και κυκλικές, µε τις τελευταίες να παρουσιάζουν την καλύτερη συµπεριφορά στον χρόνο και να απαιτούν λιγότερη υποστήριξη.

3 Όρυξη Στοών Μπορούν να διακριθούν οι παρακάτω κατηγορίες µε βάση το µέγεθος διατοµής τους: Στοές µικρού µεγέθους (<10 m 2 ) Στοές µέσου µεγέθους (µεταξύ 10 και 25 m 2 ) Στοές µεγάλου µεγέθους (>25 m 2 ) Οι τελευταίες επιλέγονται στην περίπτωση όπου το µεταλλείο έχει µεγάλη ετήσια παραγωγή και διακινείται ογκώδης και «βαρύς» µηχανολογικός εξοπλισµός.

4 ς Ανατίναξης (Drill and Blast) Η διάνοιξη έργων µε τη µέθοδο διάτρησης αποτελεί την κλασική µέθοδο όρυξης. Αποτελείται από επιµέρους διακριτές, φάσεις οι οποίες εκτελούνται διαδοχικά και στο σύνολό τους δοµούν τον κύκλο εργασιών µεθόδου. Ο κύκλος εργασιών µεθόδου αυτής αποτελείται από τα εξής στάδια: Όρυξη διατρηµάτων Γόµωση µε εκρηκτικές ύλες και καψύλλια Ανατίναξη Αερισµός Ξεσκάρωµα Αποκοµιδή - Μεταφορά υλικού

5 ς Ανατίναξης (Drill and Blast) Παρουσίαση του κύκλου εργασιών

6 ς Ανατίναξης (Drill and Blast) Κύκλοι εργασίας σε υπόγειο µεταλλείο

7 Η όρυξη των διατρηµάτων µπορεί να γίνει µε τις παρακάτω τεχνικές: Χειρωνακτικά µε τη χρήση αερόσφυρας Με τη χρήση διατρητικού φορείου (Jumbo διάτρησης) Εξέλιξη απόδοσης διάτρησης

8 Παλαιότερα, η διάτρηση γίνονταν µε αερόσφυρες. Σήµερα αυτές χρησιµοποιούνται για όρυξη ειδικών έργων (π.χ. µικρών κεκλιµένων) ιατρητική αερόσφυρα, µε υποστάτη

10 Σήµερα, χρησιµοποιούνται διατρητικά φορεία (jumbo drill). Η συνήθης προχώρηση είναι 2-5 m, ενώ το κάθε φορείο έχει 2-4 µπούµες.

11 Για το σχεδιασµό των διατρηµάτων χρειάζεται να υπολογιστούν τα εξής: Μήκος ( 2,5-3,5 m ) ιάµετρος ( 32 45mm) Κλίση Πλήθος ( 1-2,5 διατρήµατα/m² ) Σηµαντικό στοιχείο είναι επίσης ο τρόπος που τα διατρήµατα κατανέµονται τοποθετούνται στην διατοµή στοάς (drill pattern)

12 Παραδείγµατα τοποθέτησης διατρηµάτων

14 Το µήκος διατρήµατος υπολογίζεται από τον εµπειρικό τύπο: µ= (ε-1) λ + 0,5, όπου: µ = µήκος διατρήµατος ε = διατοµή λ = συντελεστής που ισούται µε: o 0,10» d = mm o 0,18» d = mm o 0,20» d = mm

Γόµωση Το γέµισµα των διατρηµάτων γίνεται κατά 70-80 % του µήκους του διατρήµατος µε εκρηκτική ύλη (Ε.Υ.

15 Γόµωση Το γέµισµα των διατρηµάτων γίνεται κατά % του µήκους του διατρήµατος µε εκρηκτική ύλη (Ε.Υ.) Οι Ε.Υ. που χρησιµοποιούνται κατά την όρυξη των διατρηµάτων είναι: ΑNFO Ζελατινοδυναµίτιδες Αµµωνίτες Γαλακτώµατα

Γόµωση Το γέµισµα των διατρηµάτων γίνεται κατά 70-80 % του µήκους του διατρήµατος µε Ε.Υ.

16 Γόµωση Το γέµισµα των διατρηµάτων γίνεται κατά % του µήκους του διατρήµατος µε Ε.Υ. Οι διάφοροι τύποι καψυλλίων χωρίζονται σε: Half second delay caps Millisecond delay caps Υπερευαίσθητα καψύλλια NONEL

17 Γόµωση H κατανάλωση εκρηκτικών υπολογίζεται από τον εµπειρικό τύπο: όπου: Q= κ µ³ Q= κατανάλωση εκρηκτικών µ = µήκος διατρήµατος κ = συντελεστής µε τιµές από 0,08 (για εύκολα πετρώµατα) έως 0,25.

18 Η φόρτωση και µεταφορά πραγµατοποιείται µε ελαστιχοφόρους φορτωτές υπογείων (LHD - Load Haul Dump) και µε τη χρήση φορτηγών υπογείων. Σπανιότερα χρησιµοποιούνται ακόµη µεταφορικοί συρµοί.

19 Ξεσκάρωµα Ξεσκάρωµα Κατά τη συγκεκριµένη φάση στόχος είναι η απόσπαση των επισφαλών όγκων που έχουν παραµείνει από την ανατίναξη και µπορούν να δηµιουργήσουν πρόβληµα ασφαλείας. Η συγκεκριµένη φάση µπορεί να προηγείται µεταφοράς αν κάτι τέτοιο καταστεί αναγκαίο.

20 Για την υποστήριξη στοάς χρησιµοποιούνται ξύλινα ή µεταλλικά πλαίσια, µεταλλικό πλέγµα, κοχλίωση οροφής, εκτοξευοµένο σκυρόδεµα ή ακόµα και έγχυτο σκυρόδεµα.

21 Για την εκτίµηση του χρόνου αυτο του ανοίγµατος και για την επιλογή των µέτρων µια καλή αρχική εκτίµηση µπορεί να γίνει µε τη χρήση των γεωτεχνικών ταξινοµήσεων Εκτίµηση αυτο (RMR) Εκτίµηση µέτρων (Q-index)

22 επισφαλούς όγκου µε κοχλίωση οροφής

23 Η κοχλίωση πραγµατοποιείται µε ειδικά φορεία (bolting jumbos). Στα πιο σύγχρονα από αυτά η όρυξη και η τοποθέτηση του κοχλία στο διάτρηµα γίνεται αυτόµατα.

24 ς στοάς (κοχλίες + εκτοξευόµενο σκυρόδεµα)

25 ς στοάς (µεταλλικά πλαίσια)

26 ς στοάς (έκτοξευόµενο σκυρόδεµα)

27 ς στοάς (έκτοξευόµενο σκυρόδεµα)

28 Αερισµός Αερισµός

29 Αερισµός Αερισµός

30 Γεωλογία υδρογεωλογία Σηµαντικό ρόλο κατά τον σχεδιασµό και την όρυξη των στοών παίζουν οι γεωλογικές και υδρογεωλογικές συνθήκες. Π.χ. η επίδραση διεύθυνσης των στρωµάτων σε σχέση µε τον άξονα στοάς:

31 Γεωλογία υδρογεωλογία Αναλυτικότερα οι παράγοντες που επηρεάζουν την όρυξη των στοών είναι: Τα µηχανικά χαρακτηριστικά του πετρώµατος ή των πετρωµάτων που θα συναντηθούν Η διεύθυνση και κλίση των στρωµάτων ως προς τον άξονα στοάς Ο βαθµός κερµατισµού του πετρώµατος Η τοποθέτηση στοάς σε σχέση µε γεωλογικές δοµές, όπως σύγκλινα ή αντίκλινα Ειδικοί παράγοντες (καρστ, διογκούµενοι σχηµατισµοί, ευδιάλυτοι σχηµατισµοί κτλ.)

32 Γεωλογία υδρογεωλογία Από πλευράς υδρογεωλογίας είναι ιδιαίτερα κρίσιµο να είναι γνωστό εκ των προτέρων η ποσότητα (παροχή, πίεση) και η ποιότητα (χηµική σύσταση) των υπογείων υδάτων που θα συναντηθούν. Πάγια επιδίωξη κατά τον σχεδιασµό είναι η στοά να έχει µια ελαφρά κλίση προς την έξοδο ώστε να επιτυγχάνεται η απαγωγή των υδάτων µε φυσική ροή. Κάποιες ειδικές συνθήκες που πιθανόν να δηµιουργήσουν προβλήµατα είναι η έκλυση επικίνδυνων αερίων και οι θερµοκρασίες που θα συναντηθούν σε µεγάλα βάθη.

33 Γεωλογία υδρογεωλογία Η σειρά των γεωλογικών εργασιών οι οποίες απαιτούνται προκειµένου η όρυξη να γίνει κατά τον πλέον ορθολογικό τρόπο έχει ως εξής: Έρευνα µορφολογίας, πετρογραφίας, υδρολογίας και στρωµατογραφίας περιοχής Λεπτοµερής γεωτεχνική έρευνα του υπεδάφους, διενεργούµενη παράλληλα µε την σχεδίαση στοάς και πριν την έναρξη κατασκευής Συνεχιζόµενη έρευνα καθ όλη την διάρκεια κατασκευής στοάς, µε σκοπό τον συσχετισµό και έλεγχο των επί τόπου λαµβανοµένων στοιχείων µε τα αντίστοιχα αρχικά

34 Γεωλογία υδρογεωλογία Ηφύση στρωµατώσεως, καθώς επίσης και η διεύθυνση και η κλίση των στρωµάτων του πετρώµατος είναι υψίσ σηµασίας. Εάν ο διαµήκης άξονας στοάς είναι κάθετος προς την διεύθυνση των στρωµάτων η όρυξη είναι δυνατόν να επιτευχθεί υπό ευνοϊκές συνθήκες πιέσεων. Αντίθετα, αυξηµένες πιέσεις πρέπει να αναµένονται εάν η στοά βαίνει παράλληλα προς τα πετρώµατα.

35 Γεωλογία υδρογεωλογία Οριζόντια στρωµάτωση, µε στρώµατα µεγάλου πάχους παρουσιάζεται ευνοϊκή για την διάνοιξη στοών στοών µικρού πλάτους (3-4 m) Σε περίπτωση λεπτοστρωµατώδους πετρώµατος η όρυξη εκσκαφών µεγάλου πλάτους (8-12 m) καθίσταται οπωσδήποτε δυσχερής,

36 Γεωλογία υδρογεωλογία Ιδιαίτερα αν συνυπάρχουν ρωγµατώσεις είναι αναγκαίο να προτιµηθεί διατοµή µε µορφή κώδωνος ή αψίδας. Σε ελαφρώς κεκλιµένα (5-10 ) και ρωγµατισµένα πετρώµατα η όρυξη είναι όχι µόνο δυσχερής αλλά και επικίνδυνη, καθώς τεµάχια πετρώµατος αποσπώνται από την οροφή.

37 Γεωλογία υδρογεωλογία εντός πτυχωµένων διαπλάσεων που σχηµατίζουν σύγκλινά ή αντίκλινα πρέπει να αντιµετωπίζεται µε µεγάλη προσοχή. Εάν η στοά πρέπει να ακολουθήσει την διεύθυνση των στρωµάτων είναι προτιµότερο να ορυχθή εντός του αντικλίνου, καθώς στο σύγκλινο πρέπει να αναµένεται µεγαλύτερη υδροφορία και ισχυρότερες πιέσεις.

38 Οσχεδιασµός οποιασδήποτε υπόγειας εκσκαφής πρέπει να περιλαµβάνει την διερεύνηση των εντατικών καταστάσεων κάτω από τις οποίες θα λάβει χώρα η όρυξη. Από πλευράς τάσεων µπορούν να διακριθούν δύο κυρίως κατηγορίες, οι γεωστατικές τάσεις, οι οποίες οφείλονται στο βάρος των υπερκείµενων στρωµάτων και τις τάσεις που προέρχονται από τεκτονικά φαινόµενα όπως ρήγµατα, σύγκλινα κτλ. Η γνώση των παραπάνω θα οδηγήσει στον σωστό και ασφαλή σχεδιασµό στοάς.

39 Οποιαδήποτε υπόγειο άνοιγµα µεταβάλλει την εντατική κατάσταση στην γύρω περιοχή. Αυτό συνεπάγεται ότι κάποιες περιοχές θα δεχθούν ιδιαίτερα αυξηµένες τάσεις ενώ σε κάποιες άλλες οι αρχικές τάσεις θα µειωθούν ή θα αντιστρέψουν το πρόσηµό τους (οι θλιπτικές θα γίνουν εφελκυστικές).

40 Το αποτέλεσµα είναι να δηµιουργηθεί µια ζώνη γύρω από την εκσκαφή όπου το πέτρωµα έχει πλαστικοποιηθεί και επέρχεται η χαλάρωση, η οποία εκδηλώνεται µε την µορφή µετακίνησης προς το εσωτερικό του ανοίγµατος. Αν το περιβάλλον πέτρωµα έχει µεγάλη αντοχή, τότε η όλη κατάσταση σταθεροποιείται µε τον σχηµατισµό µιας µορφήςαψίδαςστηνοροφή. Σε διαφορετική περίπτωση πρέπει να τοποθετηθεί η απαραίτητη υποστήριξη για να επανέλθει η ισορροπία.

41 Σε γενικές γραµµές η παρουσία ακµών στο σχήµα διατοµής έχει δυσµενείς επιπτώσεις στην συµπεριφορά ενώ καλύτερη συµπεριφορά παρουσιάζουν οι πεταλοειδείς και οι κυκλικές διατοµές.

42 Για τον σχεδιασµό υπολογίζονται µε βάση διάφορες θεωρίες οι ασκούµενες τάσεις και τα αναµενόµενα φορτία και αναλόγως του συντελεστή ασφαλείας επιλέγονται τα αντίστοιχα µέτρα. Στην συνέχεια είναι δυνατόν να παρακολουθείται η εξέλιξη διατοµής µε µετρήσεις πιέσεων και συγκλίσεων ώστε αν απαιτηθεί να ενισχυθεί η υποστήριξη.

43 Η όρυξη στοών µπορεί να πραγµατοποιηθεί και µε διαχωρισµό διατοµής σε τµήµατα και την όρυξη σε δύο ή περισσότερες φάσεις. Η τεχνική αυτή εφαρµόζεται όταν οι γεωτεχνικές συνθήκες δεν επιτρέπουν την προσβολή διατοµής σε όλη την επιφάνεια ή όταν η διατοµή έχει µεγάλη επιφάνεια.

45 Τέλος η διάνοιξη στοών µπορεί να γίνει και µε µηχανές ολοµέτωπου κοπής (ΤΒΜ) ή σηµειακής κοπής (Roadheader) όπως θα αναλυθεί σε επόµενο κεφάλαιο.

47 Όρυξη Στοών Χαρακτηριστικές διατοµές στοών προσπέλασης.

Σχετικά έγγραφα

ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ Ι

ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ Ι Παράδειγµα επιλογής και µεταλλείου (II). Καλιαµπάκος Επίκουρος Καθηγητής Παράδειγµα (ΙΙ) Να εξετασθούν και αναλυθούν τα κύρια έργα και (θέσεις, τύπος, κατασκευή, διαστασιολόγηση,