Oda ve sütun madenciliği - Room and pillar mining

Oda ve sütun (göğüs çeşidi durma ), bir madencilik mayınlı malzemenin yatay bir düzlem boyunca çıkarıldığı ve yatay oda ve sütun dizileri oluşturduğu sistem. Bunu yapmak için, cevher çatıyı desteklemek için el değmemiş malzemeden "sütunlar" bırakılırken kazılır aşırı yük. Sütunların boyutunu, şeklini ve konumunu hesaplamak karmaşık bir işlemdir ve aktif bir araştırma alanıdır.[1] Teknik genellikle, belirli bir bölgeyi takip edenler gibi nispeten düz yatık birikintiler için kullanılır. tabaka. Oda ve sütun madenciliği, yüzey riskini azalttığı için avantajlı olabilir çökme diğer yeraltı madencilik tekniklerine kıyasla.[2] Ayrıca mekanize edilebildiği için avantajlıdır ve nispeten basittir. Ancak, cevherin önemli bir kısmının geride bırakılması gerekebileceğinden, geri kazanım ve karlar düşük olabilir.[1] Oda ve sütun madenciliği kullanılan en eski yöntemlerden biriydi,[3] önemli ölçüde daha fazla insan gücüne sahip olmasına rağmen.

Madencilikte oda ve dikme sistemi kullanılmaktadır kömür, alçıtaşı,[4] Demir,[5] ve uranyum[6] cevherler, özellikle şu şekilde bulunduğunda Manto veya battaniye depozitoları, taş ve kümeler, talk, soda külü ve potas.[7] Çek Cumhuriyeti'nden dünya çapında kullanılmıştır[2] Çin'e[8] ABD'ye.[4]

İşlem

Aşama 1 - keşif ve geliştirme

Oda ve sütun madenlerinin geliştirilmesine yönelik planlama, diğer madencilik yöntemleriyle aynı şekilde işliyor,[9] ve madenin sahipliğini kurmakla başlar. Bunu takiben, madenin ömrü, üretim gereksinimleri ve geliştirme ve bakım maliyeti gibi faktörleri belirleyeceği için madenin jeolojisi analiz edilmelidir.[9]

Daha sonra, havalandırma, elektrik gücü ve cevherin taşınması gibi faktörler dikkate alınması gerektiğinden maden yerleşimi belirlenmelidir.[4][9] maliyet analizinde. Tipik olarak oda ve sütun tarafından çıkarılan maden yataklarının homojen olmayan doğası nedeniyle, maden yerleşimi çok dikkatli bir şekilde haritalanmalıdır.[9] Odaların ve sütunların boyutunun ve şeklinin tutarlı tutulması arzu edilir, ancak bazı madenler, planlama ve biriktirme özelliklerinin olmaması nedeniyle bu formülden sapmıştır.[4] Maden düzeni, madenlerdeki odaların ve sütunların boyutunu içerir, ancak aynı zamanda giriş sayısı ve türü, çatı yüksekliği, havalandırma ve kesim sırası gibi faktörleri de içerir.[9]

Maden düzeni

Oda ve sütun madeninin genel yerleşimi

Oda ve sütun madenleri, aşağıdaki gibi jeolojik özellikler haricinde ızgara temelinde geliştirilir. hatalar düzenli kalıbın değiştirilmesini gerektirir. Sütunların boyutu hesaplama ile belirlenir. Çıkarılan malzemenin üzerindeki ve altındaki malzemenin yük taşıma kapasitesi ve çıkarılan malzemenin kapasitesi sütun boyutunu belirleyecektir.[9]

Rastgele maden yerleşimi havalandırma planlamasını zorlaştırır ve sütunlar çok küçükse sütun arızası riski vardır. Kömür madenlerinde, çatı sıkılarak sütunları ezdiği için sütun arızaları sıkışma olarak bilinir. Bir sütun başarısız olduğunda, bitişik sütunlar üzerindeki ağırlık artar ve sonuç, sütun arızalarının zincirleme reaksiyonudur. Bir kez başladıktan sonra, bu tür zincir reaksiyonları yavaşça yayılsalar bile durdurmak son derece zor olabilir.[10] Bunun olmasını önlemek için maden alanlara veya panellere bölünmüştür.[9] Bariyer sütunları olarak bilinen sütunlar, panelleri ayırır. Bariyer direkleri, "panel" sütunlarından önemli ölçüde daha büyüktür ve panelin önemli bir bölümünü desteklemelerine ve panel sütunlarının arızalanması durumunda madenin aşamalı olarak çökmesini önlemelerine izin verecek şekilde boyutlandırılmıştır.[9]

2. Aşama - madencilik

Geleneksel olarak, madencilik eylemi üç adımdan oluşur. İlk olarak, birikinti, cevherin bir bölümünün tabanı boyunca mümkün olduğunca derin bir yarık açıldığı "alttan kesiktir". Bu alttan kesme, sonraki aşamalarda yönetilebilir bir kaya yığını sağlar. İkinci adım, bölümün delinmesi ve patlatılmasıydı. Bu, madencilik sürecinin son adımı olan yüklenen ve madenden dışarı çekilen bir cevher yığını oluşturur.[9] Daha modern oda ve sütun madenleri, aynı anda kayayı öğütmek ve yüzeye taşımak için makine kullanan daha "sürekli" bir yöntem kullanır.[11]

Gibi diğer işlemler dolgu nerede atılır atıklar mayınlı alanlara boşaltılır,[8] kullanılabilir, ancak gerekli değildir. Geri çekilme madenciliği (aşağıda) böyle bir sürecin bir örneğidir.

Geri çekilme madenciliği

Geri çekilme madenciliği genellikle oda ve sütun madenciliğinin son aşamasıdır. Bu yöntem kullanılarak bir tortu tükendikten sonra, başlangıçta geride bırakılan sütunlar çıkarılır veya "çekilir", maden girişine doğru geri çekilir. Sütunlar kaldırıldıktan sonra, çatının (veya sırtın) maden alanının arkasına çökmesine izin verilir. Çökme zemininin dayanma gerilmeleri tarafından geri kalan sütunlara uygulanan yüksek gerilimler nedeniyle, işçilerin maruz kalacağı riskleri azaltmak için sütun kaldırma çok hassas bir sırada gerçekleştirilmelidir.

Geri çekilme madenciliği, özellikle tehlikeli bir madencilik şeklidir. Göre Maden Güvenliği ve Sağlık İdaresi (MSHA), sütun geri kazanım madenciliği, kömür madenciliği endüstrisinin sadece% 10'unu temsil etmesine rağmen, çatı veya duvarlardaki arızalardan kaynaklanan Amerikan kömür madenciliği ölümlerinin% 25'inden tarihsel olarak sorumlu olmuştur.[12] Geri çekilme madenciliği, çökmenin kabul edilemez olduğu alanlarda kullanılamaz ve karlılığı azaltır.[12]

Bazen geri çekilme madenciliği kullanılmaz ve yeraltı alanı bunun yerine iklim kontrollü depolama veya ofis alanı olarak değiştirilir.[13][14]

Aşama 3 - bakım ve iyileştirme

Pek çok oda ve sütun madenleri 100 yıldır terk edilmiş durumda.[5] Bu, uygun şekilde muhafaza edilmedikçe çökme riskini büyük ölçüde artırır,[5] ancak, bakım genellikle gerçekleşmez.[6]

Madencilik şirketleri sıklıkla "çevre yönetiminden" bahsedilir, ancak bunun nasıl yapıldığına dair hiçbir örnek bulunamaz.[9]

Tarih

1850'den kalma bir Maryland kömür madeni

Oda ve sütun madenciliği en eski madencilik yöntemlerinden biridir. Erken oda ve sütun madenleri az çok rastgele geliştirildi, sütun boyutları ampirik olarak belirlendi ve başlıklar uygun olan yöne yönlendirildi.[15]

Oda ve sütun madenciliği, 13. yüzyılın başlarında Avrupa'da kullanılıyordu.[16] ve 18. yüzyılın sonlarından beri Amerika Birleşik Devletleri. Hala ABD genelinde kullanılıyor,[11] ancak Avrupa'nın bazı bölgelerinde tamamen yavaşladı veya durdu.[16]

Amerika Birleşik Devletleri'nde kömür madenciliği, başlangıçta önemli ölçüde daha fazla insan gücüyle işletilmesine rağmen, neredeyse her zaman bir oda ve sütun düzeni ile çalışmıştır.[9]
Iowa'da oda ve sütun madenciliği 1892'den itibaren kullanıldı ve 1927'de düşük geri kazanım ve yapılan teknolojilerin geliştirilmesi nedeniyle kullanımdan kaldırıldı. Yüzey madenciliği daha pratik, güvenli ve uygun maliyetli.[4]

Modern kullanım

Modern oda ve sütun madenleri az ve çok uzak olabilir. Bunun nedeni, çökme ile bağlantılı madencilerin tehlikeleri, daha fazla mekanizasyonla diğer yöntemlerin kullanımının artması ve yüzey madenciliğinin azalan maliyeti gibi birçok faktöre bağlıdır.

Avantajları

Oda ve sütun madenciliği özellikle yatağın derinliğine bağlı değildir. Özellikle derin derinliklerde, oda ve sütun madenciliği, önemli ölçüde daha az olması nedeniyle açık madenciliğe kıyasla daha uygun maliyetli olabilir. aşırı yük kaldırılması gerekiyor.[8] Bu, günümüzde oda ve sütun madenciliğinin çoğunlukla yüksek dereceli, ancak küçük, derin yataklar için kullanıldığı anlamına gelir.

Dezavantajları

Bazı durumlarda% 40 gibi düşük bir geri kazanım oranı nedeniyle,[4] oda ve sütun madenciliği, karlılık açısından birçok modern, daha mekanize madencilik türleriyle rekabet edemez. uzun ayak veya Yüzey madenciliği.

Terk edilmiş madenlerin çökme eğilimi vardır. Uzak bölgelerde, çökmeler yaban hayatı için tehlikeli olabilir,[17] ancak terk edilmiş madenlerin çökmesi, yukarıda ve yakınlardaki altyapı için tehlikeli olabilir.[5][16]

Ayrıca bakınız

Referanslar

Not

  1. ^ a b Kim, Jong-Gwan; Ali, Mahrous A. M .; Yang, Hyung-Sik (2018-10-27). "Güvenli Oda ve Sütun Madenciliği Yöntemi için Sütun Düzenlemesinin Sağlam Tasarımı". Jeoteknik ve Jeoloji Mühendisliği. 37 (3): 1931–1942. doi:10.1007 / s10706-018-0734-1. ISSN  1573-1529.
  2. ^ a b Hudeček, V .; Šancer, J .; Zubíček, V .; Golasowski, J. (Ocak 2017). "OKD, a.s., Çek Cumhuriyeti Şirketinde Oda ve Sütun Madenciliği Metodunun Benimsenmesi Deneyimi". Madencilik Bilimi Dergisi. 53 (1): 99–108. doi:10.1134 / s1062739117011908. hdl:10084/124488. ISSN  1062-7391.
  3. ^ Croyle, Floyd D .; Kohler, Jeffrey L .; Bise, Christopher J. (Kasım 1987). "Yeraltı Kömür Madenciliğinde Maksimum Talep ve Talep Faktörleri". Endüstri Uygulamalarında IEEE İşlemleri. IA-23 (6): 1105–1111. doi:10.1109 / tia.1987.4505039. ISSN  0093-9994.
  4. ^ a b c d e f Marshall, Lawrence G. (1959). Madencilik yöntemleri ve maliyetleri, Iowa Alçı yatakları. Maden Bürosu. OCLC  680481821.
  5. ^ a b c d Grgic, Dragan; Homand, Francoise; Hoxha, Dashnor (Ekim 2003). "Fransa, Lorraine'deki demir madenlerinin çöküşünü anlamak için kısa ve uzun vadeli reolojik bir model". Bilgisayarlar ve Geoteknik. 30 (7): 557–570. doi:10.1016 / S0266-352X (03) 00074-0.
  6. ^ a b Paul, Michael, vd. "Hizmetten çıkarıldıktan yirmi yıl sonra yeraltı uranyum madenlerinde maden taşması ve su yönetimi." Proc. IMWA Konferansı. 2013.
  7. ^ Hamrin, Hans (1986). Yeraltı madenciliği yöntemleri ve uygulamaları kılavuzu. Stockholm, İsveç: Atlas Copco.
  8. ^ a b c Zhou, Nan; Li, Meng; Zhang, Jixiong; Gao, Rui (2016-11-29). "Oda ve sütun madenciliğinden kaynaklanan jeolojik tehlikeleri önlemek için karayolu dolgu yöntemi: Changxing kömür madeninde bir vaka çalışması, Çin". Doğal Tehlikeler ve Yer Sistem Bilimleri. 16 (12): 2473–2484. doi:10.5194 / nhess-16-2473-2016. ISSN  1684-9981.
  9. ^ a b c d e f g h ben j k Bise, Christopher J. Modern Amerikan kömür madenciliği: yöntemler ve uygulamalar. ISBN  9780873353953. OCLC  900441678.
  10. ^ S.O. Andros, Illinois'de Kömür Madenciliği, Illinois Coal Mining Investigations, Bülten 13, Cilt II, No 1, Illinois Üniversitesi, Eylül 1915.
  11. ^ a b Sunrise Coal LLC. "Oda ve Sütun Madenciliği: En İyi Modern Kömür Madenciliği". Gün Doğumu Kömürü.
  12. ^ a b Singh, Rajendra; Mandal, P.K .; Singh, A.K .; Kumar, Rakesh; Sinha, Amalendu (Mayıs 2011). "Derin örtüden kömür direği çıkarma: Hindistan kömür yataklarına özel referansla". Uluslararası Kömür Jeolojisi Dergisi. 86 (2–3): 276–288. doi:10.1016 / j.coal.2011.03.003. ISSN  0166-5162.
  13. ^ "Springfield Yeraltı". Alındı 23 Mayıs 2019.
  14. ^ "Louisville Yeraltı". Alındı 23 Mayıs 2019.
  15. ^ C.M. Young, Illinois Koşullarına Özel Referansla Bitümlü Kömür Çıkarma Yüzdesi, Mühendislik Deney İstasyonu Bülteni No. 100, Illinois Üniversitesi, sayfa 130.
  16. ^ a b c "Birleşik Krallık'ta Güney Galler kömür yatağında terk edilmiş madencilik nedeniyle çökme: nedenleri, mekanizmaları ve çevresel risk değerlendirmesi". Uluslararası Kaya Mekaniği ve Maden Bilimleri ve Jeomekanik Dergisi Bildiri Özetleri. 29 (3): A202. Mayıs 1992. doi:10.1016 / 0148-9062 (92) 94157-m. ISSN  0148-9062.
  17. ^ Güneş, O; Zhang, Qin; Zhao, Chaoying; Yang, Chengsheng; Güneş, Qifa; Chen, Weiran (2017). "Çin'in aşağı Liaohe ovasının güney kesimindeki arazi çökmesini çok yollu PS-InSAR tekniği ile izleme". Uzaktan Çevre Algılama. 188: 73–84. doi:10.1016 / j.rse.2016.10.037. ISSN  0034-4257.