Έργα ανάπτυξης προπαρασκευής υπογείων εκμεταλλεύσεων

Transcript

1 Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών Έργα ανάπτυξης προπαρασκευής υπογείων εκμεταλλεύσεων Ανδρέας Μπενάρδος Δρ. Μηχανικός Μεταλλείων Μεταλλουργός Ε.Μ.Π.

2 Έργα προσπέλασης - ανάπτυξης Η κατασκευή των προσπελαστκών έργων αποτελεί το πρώτο βασικό στάδιο για την έναρξη λειτουργίας ενός μεταλλείου, καθώς αυτά επιτρέπουν την προσέγγιση του κοιτάσματος. Η ολοκλήρωση αυτού του σταδίου σηματοδοτεί την έναρξη της επόμενης φάσης η οποία περιλαμβάνει τα έργα ανάπτυξης και την έναρξη της παραγωγής του μεταλλείου. Τα έργα ανάπτυξης συνθέτουν ένα πολύπλοκο δίκτυο το οποίο συνδέεται με τα βασικά προσπελαστικά έργα, συνιστώντας τον σκελετό του μεταλλείου.

3 Έργα προσπέλασης Στοές (σήραγγες), Φρέατα, Κεκλιμένα, Ελικοειδή Κεκλιμένα Οι παράγοντες που επηρεάζουν την τρόπο εκμεταλλεύσεως είναι: Η γεωμετρία του κοιτάσματος, ιδιαίτερα δε η κλίση του Το βάθος στο οποίο θα γίνει η προσπέλαση του κοιτάσματος Το τοπογραφικό ανάγλυφο της περιοχής Η γεωλογική δομή της περιοχής Η αναμενόμενη παραγωγή του μεταλλείου Το κόστος κατασκευής και εκμεταλλεύσεως των έργων προσπελάσεως Η μέθοδος εκμεταλλεύσεως Η μελλοντική προοπτική του μεταλλείου

4 Έργα προσπέλασης

5 Έργα προσπέλασης

6 Έργα ανάπτυξης Ανεξάρτητα από την επιλογή των έργων προσπέλασης προσπέλασης, η εγκατάσταση οποιουδήποτε μετώπου παραγωγής, υπαίθριου ή υπόγειου, προϋποθέτει ορισμένη προπαρασκευή, που αφορά στην κατάλληλη ένταξή του μέσα σε ένα συγκεκριμένο πλαίσιο εκμετάλλευσης, που καθορίζει την πορεία και την εξέλιξή της. Εντοπίζεται το τμήμα του κοιτάσματος που θα εξορυχτεί από κάθε μέτωπο. Κατασκευάζονται τα απαραίτητα έργα για την απρόσκοπτη εκμετάλλευσή του. Εξασφαλίζονται συνδέσεις με τις κεντρικές προσπελάσεις, για την εξυπηρέτηση της αποκόμισης και του αερισμού. Έργα ανάπτυξης Υπόγειο μεταλλείο Raleigh

7 Έργα ανάπτυξης Τα έργα ανάπτυξης αποτελούνται από στοές κεκλιμένα, ράμπες και πολλές φορές φρέατα. Έχουν ως στόχο να διαχωρίσουν το κοίτασμα σε ορόφους και υποορόφους εκμετάλλευσης ώστε να εφαρμόζεται χωρίς προβλήματα η μεταλλευτική μέθοδος. Σε μια καλά οργανωμένη εκμετάλλευση χρειάζεται να υπάρχουν τουλάχιστον ένα τμήμα υπό εκμετάλλευση και ένα τμήμα υπό προπαρασκευή

8 Έργα ανάπτυξης Αν η προσπέλαση έχει γίνει με φρέαρ, τότε σε πρώτη φάση διανοίγονται οριζόντιες στοές που εκκινούν από διάφορα υψόμετρα από το φρέαρ και προσβάλλουν το κοίτασμα Στη συνέχεια διανοίγονται στοές που διατρέχουν το κοίτασμα κατά την διεύθυνση ανάπτυξης του και καλούνται διευθυντικές στοές Από τις διευθυντικές στοές εκκινούν εγκάρσιες στοές μέσα στο κοίτασμα με σκοπό την έναρξη της εκμετάλλευσης και συνιστούν τις παραγωγικές στοές Οι παραπάνω στοές συνδέονται μεταξύ τους με εσωτερικά κεκλιμένα για την μεταφορά του μεταλλεύματος (λούκια) και ράμπες για την διακίνηση του εξοπλισμού

9 Έργα ανάπτυξης Διακρίνονται οι εγκάρσιες στοές από το κύριο προσπελαστικό έργο (φρέαρ) προς τα κοιτάσματα και τα έργα ανάπτυξης (εσωτερικά φρέατα, διευθυντικές στοές).

10 Χωρισμός σε τμήματα εκμετάλλευσης Τα υπόγεια μέτωπα παραγωγής εγκαθίστανται, μόνα ή σε ομάδες, μέσα σε κατάλληλα προπαρασκευασμένα τμήματα του κοιτάσματος που η εκμετάλλευσή τους ακολουθεί συγκεκριμένη σειρά

11 Χωρισμός σε τμήματα εκμετάλλευσης Όταν το κοίτασμα παρουσιάζει σημαντική κατά την κλίση και διεύθυνση ανάπτυξη, η προπαρασκευή αυτή συνίσταται στη διαίρεσή του σε πατώματα (ορόφους) και κάθε πάτωμα σε τμήματα. Κλίση Πλάτος πατώματος (m) 60-90º º 40 50º º Πλάτος πατώματος, σε συνάρτηση με την κλίση, για στρωματοειδή ή φλεβοειδή κοιτάσματα Η εκμετάλλευση κάθε τμήματος γίνεται χωριστά με την εγκατάσταση μέσα σε αυτό του κατάλληλου μετώπου παραγωγής.

12 Χωρισμός σε τμήματα εκμετάλλευσης Η εκμετάλλευση προχωρεί συνηθέστερα βαθμιαία από τα ανώτερα πατώματα προς τα κατώτερα.

13 Χωρισμός σε τμήματα εκμετάλλευσης Η εκμετάλλευση των διαδοχικών τμημάτων αρχίζει από τα όρια του κοιτάσματος και, στις περισσότερες περιπτώσεις, συγκλίνει προς το επίπεδο αναφοράς, πάνω στο οποίο βρίσκονται οι συνδέσεις των προσπελάσεων με τις στοές που πλαισιώνουν το πάτωμα.

14 Ανάπτυξη ορόφων - υποορόφων Ένα κρίσιμο ζήτημα που επηρεάζει την παραγωγική διαδικασία και το κόστος εκμετάλλευσης είναι ο καθορισμός του ύψους των ορόφων. Το ύψος αυτό κυμαίνεται από μέτρα ενώ συνήθως επιλέγεται μεταξύ μέτρων. Η επιλογή της απόστασης ορόφων και υποορόφων επηρεάζεται από : Τη φύση και το μέγεθος (γεωμετρία) του κοιτάσματος Τα γεωτεχνικά χαρακτηριστικά μεταλλεύματος και των περιβαλλόντων πετρωμάτων Τη μέθοδος εκμετάλλευσης Τον τρόπος προσπέλασης Την πληρότητα της μεταλλευτικής έρευνας Το κόστος ανάπτυξης ενός ορόφου

15 Καθορισμός ετήσιας παραγωγής μεταλλείου Η κατασκευή των έργων ανάπτυξης είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με τον καθορισμό της ετήσιας παραγωγής του μεταλλείου. Η παραγωγή του μεταλλείου συνήθως υπολογίζεται σε ετήσια βάση και λαμβάνονται υπόψη τα αποθέματα, η εφαρμοζόμενη μέθοδος εκμετάλλευσης, ο μηχανολογικός εξοπλισμός και η επιθυμητή διάρκεια ζωής. Q = u Κα S δ 1 Κρ Q: ετήσια παραγωγή (tn) u: μέση ετήσια προχώρηση των μετώπων (m) S: μέση εκμεταλλευόμενη επιφάνεια του κοιτάσματος (m2) δ: ειδικόβάροςτουμεταλλεύματοςσετόνους(m3) Κα: συντελεστής απόληψης (0,50 ως 0,95) Κρ: ο συντελεστής ανάμιξης, (0,05 ως 0,20)

16 Μεταβολή παραγωγής Η παραγωγή που υπολογίζεται είναι δυνατόν να επανεξετασθεί και να τροποποιηθεί κατά την διάρκεια ζωής του μεταλλείου. Στα πρώτα χρόνια ζωής του η μεταλλευτική έρευνα δεν έχει ολοκληρωθεί και τα αποθέματα δεν έχουν καθοριστεί επαρκώς. Η παραγωγή μπορεί να μεταβληθεί εξαιτίας άλλων παραγόντων, όπως η ζήτηση στην διεθνή αγορά κτλ. Η επιλογή του ύψους της παραγωγής εξαρτάται άμεσα από το επιτυγχανόμενο κόστος ανά μονάδα παραγόμενου προϊόντος, το οποίο αποτελείται από το κόστος εκμετάλλευσης (80-90%) και από το κόστος των αποσβέσεων (10-20%). Αύξηση της ετήσιας παραγωγής επιφέρει μείωση του κόστους εκμετάλλευσης και αύξηση του κόστους των αποσβέσεων.

17 Ύψος παραγωγής - κόστος Συσχέτιση Κόστους - Μεγέθους Παραγωγής Μεταβλ. Κόστος 1 Μεταβλ. Κόστος 2 Αθροισμ. 1,2 Σταθερό Κόστος Συνολικό Κόστος Κόστος αποσβέσεων που αυξάνεται με την αύξηση της παραγωγής Μεταβλητό κόστος εκμετάλλευσης που μειώνεται καθώς η παραγωγή αυξάνεται Κόστος Σταθερό κόστος εκμετάλλευσης Ετήσια Παραγωγή (1000tn) Optimum περιοχή