6 طرق تفجير شائعة في التعدين المفتوح
نعلم أن عمليات التعدين المكشوف تشمل بشكل رئيسي الحفر والتفجير والتعدين والنقل والتخلص من الخام. ويُعد التفجير جزءًا بالغ الأهمية منها. وتمثل تكاليف التفجير ما بين 15% و20% من إجمالي تكلفة التعدين المكشوف. علاوة على ذلك، تؤثر جودة التفجير بشكل مباشر على كفاءة العمل والتكلفة الإجمالية لعملية التعدين. ستقدم هذه المقالة بعضًا من طرق التفجير الشائعة في التعدين المكشوف.
تصنيف طرق التفجير
في التعدين المفتوح، هناك عدة طرق تفجير شائعة الاستخدام على النحو التالي:
التصنيف حسب وقت تأخير التفجير: التفجير المتزامن، والتفجير بالميكروثانية، والتفجير بالملي ثانية.
التصنيف حسب طرق التفجير: تفجير الثقب الضحل، تفجير الثقب العميق، تفجير الغرفة، تفجير الثقب التفاضلي متعدد الصفوف، تفجير البثق التفاضلي متعدد الصفوف، التفجير الزنبركي، تفجير التطبيق الخارجي، تقنية التفجير ثقبًا تلو الآخر.
6 طرق تفجير شائعة في التعدين المفتوح
تفجير حفرة ضحلة
قطر حفرة التفجير المستخدمة في التفجير الضحل أصغر، ويتراوح عادةً بين 30 و75 ملم. عمق حفرة التفجير أقل من 5 أمتار، وقد يصل أحيانًا إلى حوالي 8 أمتار. يمكن زيادة عمق الحفرة باستخدام مثقاب صخري كبير.
المزايا:
- قدرة جيدة على المناورة والمرونة، ومجموعة واسعة من الاستخدامات؛
- بالنسبة للمناجم ذات ظروف الدفن المعقدة ومتطلبات الجودة العالية للخام المستخرج، يمكن تنفيذ التفجير المنقسم والتعدين المنقسم لتقليل معدل التخفيف؛
- تعتبر أدوات حفر الصخور بسيطة نسبيًا ويسهل إتقانها؛
- القليل من التحضير للعمل؛
- الخام المتفجر صغير الحجم ويمكنه تلبية متطلبات النقل والسحق بسهولة؛
- بالمقارنة مع تفجير الغرفة وتفجير الحفرة العميقة، فإن استهلاك المتفجرات المستخدمة صغير.
العيوب:
- لا يمكن لطريقة التفجير هذه أن تتكيف مع احتياجات الإنتاج على نطاق واسع، ومن السهل أن تحدث ثغرات في روابط الشحن والتوصيل والتفجير، مما يؤدي إلى حوادث انفجار.
طلب:
يتم استخدام التفجير الضحل للحفر بشكل أساسي في المناجم أو المحاجر المفتوحة الصغيرة الحجم، وحجر الأديت، وحفر الأنفاق، والتفجير الثانوي، ومعالجة المناجم المفتوحة الجديدة وغيرها من عمليات التفجير الخاصة.
تفجير الحفر العميقة
تفجير الثقوب العميقة هو طريقة تفجير تستخدم فيها معدات الحفر لحفر ثقوب أعمق كمساحة شحن للمتفجرات التعدينية. يُستخدم تفجير الثقوب العميقة في المناجم المفتوحة بشكل رئيسي في التفجير على المنضدة. وهو نوع من طرق التفجير يُستخدم على نطاق واسع في المناجم المفتوحة. يتراوح عمق حفرة التفجير عادةً بين 15 و20 مترًا، وتتراوح فتحة التفجير عادةً بين 75 و310 مم، بينما تتراوح الفتحة الشائعة الاستخدام بين 200 و250 مم.
سمات:
- كمية خام الصخور التي يتم تفجيرها في وقت واحد كبيرة، وعادة ما تكون من 200 ألف إلى مليون طن؛
- يمكن استخدام تقنيات التفجير المتقدمة في تفجير الثقوب العميقة، مثل التفجير التفاضلي، والتفجير بالبثق، والتفجير بالقذف، والتفجير الموجه، والتي تُستخدم في مناطق التفجير ذات المتطلبات الخاصة.
- عمليات التفجير أكثر أمانًا وسهولة في الإدارة. لا توجد متطلبات خاصة للمتفجرات باستثناء الثقوب العميقة المملوءة بالماء. كما أن طريقة التفجير أكثر مرونة.
طلب:
يُستخدم التفجير العميق على نطاق واسع في حفر الخنادق، والتكسير، والتعدين، وعمليات الإنتاج الأخرى في المناجم الكبيرة. ويمثل حجم التفجير أكثر من 901 طنًا مكعبًا وثلاثة أطنان من إجمالي حجم التفجير في المناجم الكبيرة.
تصنيف:
تُقسم الثقوب العميقة إلى ثقوب عميقة رأسية وثقوب عميقة مائلة. تُحفر الثقوب العميقة الرأسية غالبًا باستخدام مثاقب صدمية. أما الثقوب العميقة المائلة، فتُحفر غالبًا باستخدام منصات حفر دوارة أو مثاقب عميقة. تتراوح زاوية ميلها عادةً بين 75 و80 درجة.
الحفر الرأسي
المزايا:
- مناسبة للحفر والتفجير في مختلف الظروف الجيولوجية؛
- تعتبر تقنية تشغيل الحفر الرأسي أبسط من الحفر المائل؛
- سرعة الحفر أسرع.
العيوب:
- بعد التفجير، تكون نسبة الصخور الكبيرة عالية نسبيًا، وغالبًا ما يتم ترك الأساس؛
- غالبًا ما تحدث الشقوق في الجزء العلوي من الدرجات، كما أن استقرار سطح الدرجة ضعيف نسبيًا.
الحفر المائل
المزايا:
- خطوط المقاومة صغيرة وموحدة نسبيًا. ليس من السهل تكوين صخور كبيرة وجذور متبقية بعد التفجير؛
- من السهل التحكم في ارتفاع وعرض كومة الانفجار، مما يساعد على تحسين كفاءة التعدين؛
- من السهل الحفاظ على زاوية ميل المقعد وانحداره سلسين، مما يقلل من البروزات والشقوق؛
- المسافة بين معدات الحفر والخط العلوي لمنحدر الخطوة كبيرة نسبيًا، مما يجعل الأفراد والمعدات أكثر أمانًا.
العيوب:
- إن العملية الفنية لحفر الآبار العميقة المائلة معقدة نسبيًا؛
- طول الحفر أطول من طول الحفر الرأسي؛
- من السهل أن يحدث التوصيل أثناء عملية الشحن.
تفجير الغرفة
تفجير الحجرة هو وضع المتفجرات في حجرة مُثقبة مسبقًا وشحنها مركزيًا. لا توجد قواعد لكمية المتفجرات المُفجّرة في كل مرة، وبعضها يستخدم عشرات أو مئات أو آلاف الأطنان. ولأن حجم التفجير كبير في المرة الواحدة، يُسمى أيضًا تفجيرًا كبيرًا.
طلب:
تُستخدم المناجم المفتوحة فقط خلال فترة الإنشاءات الرأسمالية وفي ظل ظروف محددة. أما المحاجر، فتُستخدم عند توفر الظروف وعندما يكون الطلب على التعدين مرتفعًا.
المزايا:
- كمية أعمال التحضير أقل ويمكن إكمال كمية كبيرة من تفجير الصخور في وقت قصير؛
- هذه الطريقة مناسبة للصخور ذات الصلابة المختلفة، وخاصة في المواقع ذات التضاريس المعقدة، ولا تقتصر على ظروف البناء؛
- لا يتطلب الأمر معدات خاصة لحفر الصخور. يُستخدم عادةً مثقاب الصخور لحفر الحجرة؛
- لا توجد متطلبات خاصة للمتفجرات المستخدمة. جميع المتفجرات المستخدمة في تفجير الثقوب العميقة قابلة للاستخدام في تفجير الغرف.
العيوب:
- يعاني عمال الحفر من ظروف حفر سيئة وهناك العديد من الصخور الكبيرة بعد التفجير.
التفجير التفاضلي للثقوب متعددة الصفوف
في السنوات الأخيرة، ومع الزيادة الكبيرة في سعة دلاء الحفارات والقدرة الإنتاجية للمناجم المفتوحة، ازدادت أيضًا كمية التفجير اللازمة لها. لذلك، يجب اعتماد طريقة تفجير ذات حجم تفجير أكبر لتلبية احتياجات آلات الحفر الجديدة.
حاليًا، تُستخدم طريقتا التفجير ذات حجم التفجير الكبير في آن واحد، وهما التفجير التفاضلي متعدد الصفوف والتفجير التفاضلي متعدد الصفوف. يمكن لكلتا الطريقتين تفجير ما بين 5 و10 صفوف من ثقوب التفجير في آن واحد، ويمكن أن تصل كمية صخور الخام المتفجرة إلى 300,000 إلى 500,000 طن.
يشير التفجير التفاضلي إلى طريقة التفجير التي يتم فيها تفجير فتحات الطلقات المتجاورة على التوالي في تسلسل مصمم مسبقًا في غضون فترة زمنية قصيرة جدًا (محسوبة بالمللي ثانية).
المزايا:
- يقلل حجم التفجير الكبير في وقت واحد من عدد التفجيرات والوقت اللازم لتجنب التفجيرات، ويحسن معدل استخدام معدات المحجر؛
- تحسين جودة سحق الصخور الخام، ومعدل كتلتها الكبيرة أقل بمقدار 40% إلى 50% من معدل تفجير حفرة الصف الواحد؛
- ارتفعت كفاءة معدات الحفر بحوالي 10% إلى 15%. ويعود ذلك إلى زيادة معامل استغلال وقت العمل وانخفاض عدد معدات الحفر وعمليات ملء منطقة ما بعد التفجير.
- تتم زيادة كفاءة معدات التعدين والتحميل والنقل بحوالي 10% إلى 15%.
التفجير التفاضلي للثقوب متعددة الصفوف
يُقصد بالتفجير التفاضلي متعدد الصفوف بالثقب، أي تفجير تفاضلي متعدد الصفوف بالثقب، عندما تبقى كومة التفجير على سطح العمل. وجود أكوام الخبث يُهيئ الظروف المناسبة للتفجير التفاضلي.
من ناحية، يُطيل هذا النظام مدة فعالية التفجير، ويُحسّن كفاءة استخدام الطاقة المتفجرة وسحقها. ومن ناحية أخرى، يُتحكم في عرض كومة التفجير، مما يمنع تناثر صخور الخام.
يُفضل أن يكون زمن الفاصل التفاضلي لعملية التفجير التفاضلي متعدد الصفوف أكبر بمقدار 30% إلى 50% من زمن التفجير التفاضلي العادي. يتراوح النطاق الشائع الاستخدام في مناجم الحفر المفتوحة في بلدي بين 50 و100 مللي ثانية.
المزايا:
- يُحسّن تأثير سحق خام الصخور. ويعود ذلك أساسًا إلى وجود كتلة من كومة الخبث في المقدمة. كل صف من ثقوب الحفر، بما في ذلك الصف الأول، يُمكن أن يزيد من كمية الشحنة ويُكسر بالكامل تحت ضغط كومة الخبث.
- كومة السماد أكثر تركيزًا. في المناجم التي تستخدم النقل بالسكك الحديدية، لا يلزم تفكيك الطريق قبل التفجير، مما يُحسّن كفاءة معدات التعدين والتحميل والنقل.
العيوب:
- استهلاك كبير للمتفجرات؛
- هناك حاجة إلى منصات عمل أوسع لاستيعاب أكوام الخبث؛
- ارتفاع كومة الوحل كبير، مما قد يؤثر على سلامة عمليات الحفارة.
التفجير النابض
التفجير النابضي هو استخدام كمية صغيرة من المتفجرات في الجزء السفلي من حفرة التفجير المحفورة لتوسيع الجزء السفلي إلى تجويف، ثم تحميل المتفجرات في كيس متفجر مركّز للتفجير لتحسين تأثير التفجير وكفاءة التفجير.
طلب:
إن التفجير النابضي مناسب فقط لبناء التفجير في ظل الظروف التي يوجد فيها عدد قليل من آلات حفر الصخور، ولا يمكن للحفر والتفجير التقليديين تلبية متطلبات الإنتاج، والصخرة ليست صلبة جدًا.
المزايا:
- حجم العمل في الحفر صغير، وكمية الشحنة كبيرة، وحجم التفجير كبير في وقت واحد؛
- كفاءة تفجير عالية وتكلفة تفجير منخفضة.
العيوب:
- هناك أوقات عديدة ووقت طويل لتفجير التوسع؛
- يتركز تأثير التفجير، وهو مدمر للغاية لأرضية المنحدر ويسبب اهتزازات تفجير كبيرة؛
- من الصعب السيطرة على الصخور المتطايرة أثناء التفجير؛
- تحتوي أكوام الطين على كتل غير متساوية وكبيرة، والتي غالبًا ما تتطلب تفككًا ثانويًا وسحقًا.
بغض النظر عن طريقة التفجير المستخدمة، يجب اتباع لوائح سلامة التفجير بشكل صارم أثناء عمليات التفجير، ويجب وضع علامات تحذير السلامة، ويجب القيام بأعمال اليقظة لضمان سلامة الأفراد والممتلكات.
