Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών Σύγκριση μέθοδων υπόγειας εκμετάλλευσης Ανδρέας Μπενάρδος Δρ. Μηχανικός Μεταλλείων Μεταλλουργός Ε.Μ.Π.
Μέθοδοι Υπόγειας Εκμετάλλευσης Μέθοδοι Υπόγειας Εκμετάλλευσης Με Υποστήριξη Χωρίς Υποστήριξη Φυσική υποστήριξη Τεχνητή υποστήριξη Θάλαμοι Στύλοι Διαδοχικοί όροφοι Μέθοδος βαθμίδων Άλλες μέθοδοι Γομούμενα μέτωπα Συμπυσσόμενο μέτωπο Ξύλινα πλαίσια Κατακρήμνιση πατώματος Κατακρήμνιση διαδοχικών ορόφων Επίμηκες μέτωπο http://www.swellex.com/websites/rde/website.nsf/vindexlookup/applications&&underground_mining?open
Παράμετροι Σχεδιασμού Υπόγειων Μεταλλευτικών Έργων Γεωμετρικά χαρακτηριστικά κοιτάσματος: Διαστάσεις, οριζόντια εξάπλωση και πάχος κοιτάσματος Κλίση του κοιτάσματος Βάθος από επιφάνεια Μηχανικά χαρακτηριστικά του μεταλλεύματος και των περιβαλλόντων πετρωμάτων Τασικό πεδίο Τεκτονική, υδρογεωλογία και υδρολογία της περιοχής Περιεκτικότητα, συνέχεια, ομοιομορφία κατανομή, μεταλλοφορίας Μορφολογία περιοχής Απαιτούμενος ρυθμός παραγωγής Άλλοι παράγοντες: Εξωτερικό οικονομικό περιβάλλον Επιφανειακές χρήσεις γης Περιβαλλοντικοί περιορισμοί, κ.ά.
Μέθοδοι Υπόγειας Εκμετάλλευσης Εκμετάλλευση με κενά μέτωπα (open stopes method) Απόληψη: 70-85%, Συντ. Αραίωσης: 5-15% Εκμετάλλευση με κατακρήμνιση οροφής (caving method) Απόληψη: 65-80%, Συντ. Αραίωσης: 10-20% Εκμετάλλευση με λιθογόμωση (filling method) Απόληψη: 90-95%, Συντ. Αραίωσης: <5%
ΜΕΘΟΔΟΣ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Διαδοχικών Υποορόφων με Κατοκρήμνιση Οροφής (Sublevel Caving) Υψηλός βαθμός μηχανοποίησης Καλή εκλεκτικότητα Υψηλή παραγωγικότητα Υψηλήαρχικήεπένδυση Υψηλή αραίωση (παραοριζόντια κοιτάσματα) Κατακρήμνισης Πατώματος (Block Caving) Θαλάμων και Στύλων (Room and Pillar) Υποχωρούντος Μετώπου Κατακόρυφου Κρατήρα (Vertical Crater Retreat) Οικονομικά αποδεκτή Υψηλή παραγωγικότητα Έλεγχος ποιότητας Υψηλός βαθμός μηχανοποίησης Ευέλικτη και ασφαλής Καλός έλεγχος εδάφους Εύκολη μηχανοποίηση Υψηλή παραγωγικότητα Μεγάλα μηχανήματα Καθίζηση εδάφους Μεγάλα έργα ανάπτυξης Υψηλό κόστος κεφαλαίου Υψηλό κόστος κεφαλαίου Στύλοι από μετάλλευμα Υψηλό κόστος κεφαλαίου Δύσκολος έλεγχος εδάφους Μέτρα υποστήριξης Συμπτυσσομένου Μετώπου (Shrinkage Stoping) Εξόρυξη μικρών ανοιγμάτων Χαμηλό κόστος ανάπτυξης Εύκολη διάτρηση Χρήση εξορυγμένου μεταλλεύματος για υποστήριξη Δύσκολος έλεγχος πετρώματος Χαμηλή παραγωγικότητα Κοπής και Λιθογόμωσης (Cut and Fill) Ξύλινων Πλαισίων (Timbered Stoping) Ελάχιστη μετακίνηση εδάφους Έλεγχος αραίωσης Ανταγωνιστική στις μη γομούμενες μεθόδους Εξαίρετος έλεγχος πετρώματος Μεγιστοποίηση εξορυσσόμενου μεταλλεύματος Εφαρμόσιμη σε προβληματικά κοιτάσματα Απαίτηση σε εργατικό δυναμικό Δυσκολίες αερισμού Υψηλό κόστος εκμετάλλευσης Υλικά γόμωσης Υψηλό κόστος Απαίτηση εξειδίκευσης Ακατάλληλη σε μεγάλα βάθη Χαμηλή παραγωγικότητα Απαίτηση σε ξυλεία
ΜΕΘΟΔΟΣ ΣΧΕΤΙΚΟ ΚΟΣΤΟΣ Block Caving 1,0 Room and Pillar 1,2 Sublevel Stoping 1,3 Sublevel Caving 1,5 Vertical Crater Retreat 4,3 Μηχαν. Cut and Fill 4,5 Shrinkage Stoping 6,7 Συμβατ. Cut and Fill 9,7 Σχετικά κόστη παραγωγής σε συνάρτηση με την επιλεχθείσα μέθοδο εκμετάλλευσης
ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ tn / εργάτη / βάρδια Συνήθεις τιμές Υψηλές τιμές Θαλάμων και Στύλων (Room and Pillar) 30-50 50-70 Διαδοχικών υποορόφων με κατακρήμνιση οροφής (Sublevel Caving) 20-40 40-50 Κατακρήμνισης πατώματος (Block Caving) 15-40 40-50 Διαδοχικών υποορόφων με κενά μέτωπα (Sub level Stoping) 15-30 30-40 Κοπής και Λιθογόμωσης (Cut and Fill) 10-20 30-40 Συμπτυσσομένου μετώπου (Shrinkage Stoping) 5-10 10-15 Ξύλινων Πλαισίων (Timbered Sloping) 1-3 - Συνήθεις τιμές παραγωγικότητας σε συνάρτηση με την επιλεχθείσα μέθοδο εκμετάλλευσης
ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΜΕΤΑΛ0Φ0ΡΊΑΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ Αντοχή κοιτάσματος Αντοχή περιβαλλόντων πετρωμάτων Σχήμα κοιτάσματος Κλίση κοιτάσματος Μέγεθος κοιτάσματος Περιεκτικότητα μεταλλεύματος Ομοιομορφία μεταλλοφορίας Βάθος κοιτάσματος Α - το υποστηριζόμενες μέθοδοι Θάλαμοι και χαμηλή/ Στύλοι (Room-and-Pilar) / επίπεδη/ μικρή μικρό πάχος/ εξάπλωση στρωματοειδές ομοιόμορφη μικρό/ Κενά μέτωπα με Σποραδική Εγκατάλειψη Στύλων (Breast stopping) / αψηλή / στρωματοειδές μικρή/ οποιοδήποτε χαμηλή/ μεταβλητή μικρό/ Συμπτυσσόμενο μέτωπο (Shrinkage Stoping) στρωματοειδές/ φακοειδές μικρό/ πάχος ομοιόμορφη μικρό/ Διαδοχικοί υποόροφοι με κενά μέτωπα (Subkvel Stoping) / μεγάλο/ πάχος στρωματοειδές ομοιόμορφη Τεχνητά υποστηριζόμενες μέθοδοι Κοπή και λιθογόμωση (Cut-and-Fill Stoping) / χαμηλή στρωματοειδές/ ακανόνιστο μικρό/ πάχος μεταβλητή / μεγάλο Ξύλινα πρισματικά πλαίσια (Square-Set Timbering) χαμηλή χαμηλή οποιοδήποτε οποιαδήποτε συνήθως μικρό χαμηλή/ επίπεδη/ μικρή μικρό πάχος/ εξάπλωση μεταβλητή μεγάλο Μέθοδοι κατακρήμρισης Επίμηκες μέτωπο οποιαδήποτε (Lonngwall Mining) στρωματοειδές ομοιόμορφη / μεγάλο Διαδοχικοί υποόροφοι Sub level Caving) Κατακρήμνιση πατώματος (Block Caving) / χαμηλή/ χαμηλή χαμηλή/ μεγάλο πάχος μεγάλο πάχος μεγάλο πάχος χαμηλή στρωματοειδές ομοιόμορφη Πεδίο εφαρμογής μεθόδων υπόγειας εκμετάλλευσης σε σχέση με βασικά χαρακτηριστικά μεταλλοφορίας
ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΣ ΣΧΗΜΑ ΚΛΙΣΗ ΠΑΧΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΑΝΤΟΧΗ ΜΕΤΑΛΛΕΥΜΑΤΟΣ ΠΕΤΡΩΜΑΤΟΣ ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ Μικρό Θάλαμοι και Στύλοι Επίμηκες μέτωπο Μικρή Μεγάλο Θάλαμοι και Στύλοι Συμπτυσσόμενο μέτωπο, Διαδοχικοί υποόροφοι με κενά μέτωπα Στρωματοειδές Μικρό Κοπή και Λιθογόμωση, Ξύλινα Πλαίσια Συμπτυσσόμενο μέτωπο, Διαδοχικοί υποόροφοι με κενά μέτωπα Μεγάλη Μεγάλο Κοπή και Λιθογόμωση, Κατακρήμνιση οροφής, Ξύλινα Πλαίσια Κατακρήμνιση οροφής, Κατακρήμνιση πατώματος, Ξύλινα Πλαίσια Κατακρήμνιση οροφής, Κατακρήμνιση πατώματος, Ξύλινα πλαίσια Σωρός Συμπτυσσόμενο μέτωπο, Διαδοχικοί υποόροφοι με κενά μέτωπα Κατακρήμνιση οροφής, Κατακρήμνιση πατώματος, Ξύλινα πλαίσια Κριτήρια επιλογής της κατάλληλης μεθόδου εκμετάλλευσης με βάση τα χαρακτηριστικά του κοιτάσματος και των περιβαλλόντων πετρωμάτων
Επιλογή της κατάλληλης μεθόδου εκμετάλλευσης, σύμφωνα με τα βασικά χαρακτηριστικά του κοιτάσματος