آشنایی با معدن کرومیت خواجه جمالی نی‌ریز

باز کردن معدن در حال کار این معدن با استفاده از حفریات افقی (تونلی) صورت گرفته است. پیشروی در جبهه کارهای دسترسی و آماده‌سازی در همه بخش‌ها به کمک چالزنی و آتشباری پیش‌بینی شده است. روش استخراج این کانسار روش کندن و پرکردن است

 

نمای معدن خواجه جمالی از گوگل ارت

 

آب و هوا و موقعیت جغرافیایی

ناحیه معدنی مورد بحث در مناطق شمال شرقی استان فارس، در فاصله مستقیم ۱۲۵ کیلومتری شرق ـ شمال شرق شیراز واقع شده است. نزدیکترین آبادی های مجاور ناحیه اکتشافی مورد نظر عبارتست از بخش آباده طشک و روستای خواجه جمالی که روستای اخیر تقریباً در جنوب شرقی آن قرار گرفته است.

منطقه مورد بحث از سمت جنوب به سواحل نمکی دریاچه طشک مشرف می‌گردد. آاین بخش از طریق راه آسفالته‌ای به طول حدود ۶۰ کیلومتر به ارسنجان متصل می‌گردد. روستای خواجه جمالی نیز که از طریق جاده آسفالته ۱۳ کیلومتری به بخش آباده طشک وصل می‌گردد.

هوای این ناحیه معتدل رو به گرم بوده و تابستان‌های طولانی دارد، اما در مناطق معدنی که عمدتاً در ارتفاعات واقع شده‌اند، هوا در بیشتر فصول سال مطلوب می‌باشد. میزان بارندگی در حد متوسط و بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ میلیمتر در سال می‌باشد.

نقشه راه‌های ارتباطی با معدن کرومیت خواجه جمالی و تنگ حنا

 

زمین شناسی منطقه معدن خواجه جمالی

ناحیه معدنی خواجه جمالی بخشی از زون افیولیتی نی‌ریز را شامل می‌گردد که در یک نوار ۱۰۰ کیلومتری و با عرض متوسط ۱۵ کیلومتر از شمال نی‌ریز تا شمال شرقی کوه دالنشین با روند NW-SE گسترش دارد. افیولیت‌های نی‌ریز را که در جنوب غربی روراندگی بزرگ زاگرس قرار دارد،

به همراه افیولیت‌ها باختران (کرمانشاه)، جزئی از یک کمربند افیولیتی می‌دانند که عموماً به نام هلال افیولیتی پیرامون عربستان معروف است. این مجموعه افیولیتی احتمالاً در کرتاسه بالایی) ۷۵ میلیون سال پیش (بر روی سرزمین‌های برجا رانده شده است. در این ناحیه به غیر از افیولیت‌ها، سنگ‌های آهکی و تبخیری زون زاگرس نیز دیده می‌شوند که می‌توان آنها را برجا دانست.

گسترش قابل توجهی از رسوبات سیلیسی و رادیولاریت به همراه مارن‌های رنگین، توربیدایت‌های مختلف، مقداری گدازه آتشفشانی و اندکی سنگ‌های دگرگونی هم در این ناحیه و در ارتباط با افیولیت‌ها قابل شناسایی است که مجموعه اخیر را آمیزه رنگین می‌نامند. سه مجموعه فوق (افیولیت‌ها، سنگ‌های رسوبی واحد زاگرس و آمیزه رنگین) تقریباً در همه نقاط با کنتاکت تکتونیکی در مجاورت یکدیگر قرار گرفته‌اند و مرز بین آنها کاملاً مشخص می‌باشد.

 

ژنز کرومیت و عناصر کمیاب در معدن کرومیت خواجه جمالی

از نظر چینه‌شناسی نیز بین دو کوه مرتفع، دالنشین (گروه بنگستان) در غرب و روشن کوه (آسماری جهرم) در شمال شرق قرار دارند. مطالعات صحرایی: هدف از این مطالعات دست یافتن به شواهد ژنز معادن خواجه جمالی می‌باشد که به ترتیب هفت مرحله پیشنهاد شده عبارتند از:

• الف- عدسی های پریدوتیتی با امتداد کلی NW- SE
• ب- همبری گابروی دولریتی زون انتقالی با پریدوتیت در دوتویی، کشتک و نی پیک
• ج- وضعیت قرارگیری انبانه‌ها از قائم در حسین خانی تا نیمه موازی در نی پیک و موازی در چشمه بید
• د- غلاف‌های دونیتی عدسی شکل
• ه- وجود فولیاسیون های مشخص در کرومیت و سنگ میزبان ناشی از سیلان پلاستیکی در گوشته
• و- وجود گسل خوردگی‌ها و درزه‌های فراوان در اولترابازیک و تورق یافتگی در آنها در مرز همبری گروه بنگستان و  افیولیت‌ها که شاهد فرا رانش اولترابازیک‌ها بر روی منطقه است (ریکو 1976، نجم الدینی 1374).

 

پتروگرافی:

سنگ‌هایی که مورد مطالعه میکروسکوپی قرار گرفتند شامل عدسی‌های پریدوتیتی، هارزبورژیت و دونیت میزبان کرومیت، گابروی دولریتی زون انتقالی و دونیت واجد کرومیت‌های پراکنده می‌باشد. هدف از مطالعه این سنگ‌ها اثبات وجود پدیده‌های ذوب بخشی، سیلان پلاستیکی و واکنش میان مواد مذاب و تبلور کرومیت، بوده است. وجود بافت کومولایی در تمامی این سنگ‌ها دال بر وجود پدیده ذوب بخشی در آنها است.

همچنین دگر شکلی پلاستیکی در الیوین و ارتو پیروکسن دونیت‌ها و هارزبورژیت، شاهد میکروسکوپی مهمی مبنی بر وجود سیلان پلاستیکی است. از طرفی وجود ارتو پیروکسن‌هایی با اینتر فرانس خاکستری سری اول تنها در مجاورت و درون دانه‌های پراکنده کرومیت حاکی از وجود واکنش شیمیایی میان مذاب‌ها و تبلور کرومیت است.

 

بافت و ساخت اولیه کرومیت:

بافت و ساخت‌های اولیه موجود در کرومیت های معادن خواجه جمالی بیانگر مراحل تبلور کرومیت در آشیانه ماگمایی است که به ترتیب مراحل تبلور کرومیت عبارتند از: بافت مشبک، بافت افشان، بافت و ساخت نودولار، ساخت نواری، ساخت چینه سان با ناپیوستگی مشخص و در نهایت بافت و ساخت توده ای متراکم.

ژئوشیمی سنگ میزبان و کرومیت: بر اساس دیاگرام‌های TiO2% در مقابل +Mg/ Fe2 (دیکی 1975) و Cr2O3% در مقابل TiO2% (بوناویا 1993)، تیپ معادن کرومیت خواجه جمالی آلپی است. ترکیب شیمیایی کرومیت و سنگ میزبان نیز بر اساس نسبت Mg/(Mg+ Fe+2 در مقابل نسبت( Cr/ (Cr+ Ai (الویوپولوس 1993 و پروئنزا و همکاران 1997) مشابه کمپلکس افیولیتی ورینوس وپیندوس یونان، و موا (ناحیه مایاری) کوبا است.

گابروهای دولریتی مجاور انبانه های کرومیت طبق دیاگرام پیشنهادی ایروین و براگر (1977) و مولن (1983) تولئیتی و جزء تیپ MORB است. سنگ میزبان کرومیت (دونیت و هارزبورژیت) نیز بر اساس نمودار ارائه شده توسط آرائی (1992) و جیارامیتال (1998) جزء سری بونینیتی است.

 

مدل ژنز کرومیت‌های خواجه جمالی:

با توجه به شواهد صحرایی، میکروسکوپی و ژئو شیمیایی منطقه و بر اساس مطالعات پاکتونک (1990) و ژو و همکاران (1997)، مدل زایشی منطقه به صورت زیر می‌باشد:

1. تولید مذاب‌های بخشی در اعماق گوشته و بالا آمدگی پلاستیکی آنها (عدسی‌های پریدوتیتی منطقه)
2. ذوب مجدد بازماندیها از مراحل ذوب پیشین به شکل مذاب‌های بونینیتی (قرارگیری سنگ میزبان در محدوده ترکیب بونینیتی).
3. مخلوط شدگی مذاب‌های بونینیتی با مذاب‌های MORB (گابروی دولریتی زون انتقالی)
4. ورود انباشت‌های کرومیت به درون دونیت دیر گداز احاطه کننده، به شکل مجرای بالا برنده ماگما (انبانه‌های قائم معدن حسین خانی)
5. تجمع انباشت‌های کرومیت در انبانه‌های حاصل از فشار همه جانبه (غلاف‌های دونیتی عدسی شکل موجود در نی پیک)
6. ادامه بالا آمدگی انبانه‌ها و قرارگیری آنها به شکل نیمه موازی در نی پیک و موازی در چشمه بید، نسبت به هارزبورژیت
7. جایگیری سنگ میزبان و انبانه‌ها در سنومانین (درزه‌ها و گسل خوردگی‌های فراوان در آنها و وجود تورق یافتگی در مرز همبری اولترابازیک‌ها با گروه بنگستان).

 

عناصر کمیاب همراه کرومیت:

جهت مطالعه عناصر کمیاب موجود در کرومیت‌ها، فاز سولفیدی همراه آنها مورد مطالعه قرار گرفت. مطالعات ریز کاو الکترونی بر روی نمونه‌های کرومیت با استفاده از دستگاه ریز کاو الکترونی مدل JEOL Super Prob. 733 سازمان زمین شناسی و اکتشافات مواد معدنی حاکی از وجود عناصری همچون Ni, Cu, Co, V, Zn, Os, Ir, REE, As, Hg می‌باشد.

در مطالعات بعدی با استفاده از روش فعال‌سازی نوترونی در مرکز تکنولوژی هسته‌ای اصفهان وجود عناصری نظیر Ni, Co, V, Zn, Ir, As, Hg, REE در حد ppm و Au در حد ppb معین گردید. که این عناصر به استثناء Ni, REE با افزایش عیار کرومیت، روند مثبتی را نشان می‌دهند.

به عقیده نالدرت و همکاران (1984)، بر اساس دیاگرام MgO% در مقابل Ni، هر چه میزان نیکل سنگ‌های مافیک و اولترامافیک پایین باشد، احتمال آنکه نیکل در فاز سولفیدی قرار داشته باشد بیشتر است. اما بر اساس این دیاگرام، سنگ میزبان کرومیت‌های خواجه جمالی واجد مقادیر بالایی از نیکل می‌باشند.

در مورد عناصر کمیاب خاکی نیز باید گفت که، مقادیر نرمالیز شده این عناصر نسبت به کندریت (مک لنان 1985) حاکی از غنی شدگی و تهی شدگی این عناصر نسبت به مقادیر آنها در شخانه کندریتی است.

 

ساختمان زمین شناسی خاص معدن

این محدوده از نظر واحدهای زمین ساختی ایران، از شمال شرق به جنوب غرب شامل زون زاگرس خرد شده، پهنه افیولیتی و پهنه توربیدایتی- رادیولاریتی می‌باشد که قسمت عمده منطقه را محدوده افیولیتی و تا حدودی پهنه رادیوریتی تشکیل می‌دهد.

مطالعات قبلی انجام شده بر روی این منطقه همراه با مطالعات افیولیت‌های ناحیه نیریز بوده است‌. این منطقه به دلیل وجود معادن کرومیت از دیرباز مورد توجه قرار داشته و مطالعات گسترده‌ای در آن انجام شده است. براساس مطالعه افیولیت‌ها، بیشتر توده‌های افیولیتی ایران در امتداد گسل‌های بزرگ دیده می‌شوند و در سه کمربند اصلی جای می‌گیرند:

الف: کمربند ایران مرکزی
ب: کمربند مکران – زاهدان
ج: کمربند زاگرس – عمان

بر این اساس توده‌های افیولیتی واقع در ناحیه نیریز و خواجه‌جمالی در کمربند افیولیتی زاگرس – عمان قرار می-گیرند در زاگرس افیولیت‌ها و رادیولاریت‌ها به صورت نوارهایی به موازات خط راندگی زاگرس قرار گرفته‌اند، به همین دلیل به آن نوار افیولیت – رادیولاریت زاگرس گفته می‌شود.‌

نوار افیولیت – رادیولاریت زاگرس در دو منطقه زون خرد شده و جنوب غربی راندگی اصلی در منطقه کرمانشاه و دیگری در منطقه نیریز دیده می‌شود که هر دو منطقه در دو قوس محدب بزرگ رشته کوه‌های زاگرس یعنی قوس پشتکوه و قوس فارس قرار دارند. از نظر لیتولوژی و ساختمانی این دو توده شباهت زیادی با مجموعه افیولیتی – رادیولاریتی عمان دارند و بخشی از مجموعه هلال افیولیتی حاشیه عربستان را تشکیل می‌دهند.

افیولیت‌های این ناحیه در زون ساختاری زاگرس مرتفع یا زاگرس خرد شده قرار می‌گیرند.‌ در ناحیه نی‌ریز سه مجموعه افیولیتی در یک راستا، شمال غرب – جنوب شرق به طول ۱۰۰ کیلومتر به موازات رشته کوه‌های زاگرس وجود دارد که عبارتند از:

الف: توده نیریز
ب : توده خواجه‌جمالی
ج : توده ارسنجان

این مجموعه با فاصله تقریبا ۲۰ کیلومتر از محل تراست زاگرس در حد فاصل بین زون زاگرس چین و زون دگرگونی سنندج – سیرجان در امتداد شمال غرب – جنوب شرق واقع شده و از توده‌های مختلف تشکیل شده که اکثراً توسط گسل‌های کوچک و بزرگ هم امتداد با امتداد عمودی‌تر است زاگرس و به صورت قطعات جابجا شده و رورانده در کنار هم قرار گرفته‌اند.

مجموعه افیولیتی خواجه‌جمالی شامل توده‌های چشمه بید، دوتویی، نی پیک، سیاه قلعه و توده‌های کوچک و پراکنده تلوده گاوک، وسط گردنه و توتک می‌باشد. مجموعه افیولیتی خواجه‌جمالی نشانگر سری‌های کامل سنگ‌شناسی یک مجموعه افیولیتی نمی‌باشد و تنها بخش اولترابازیک سری افیولیتی در منطقه مشاهده می‌گردد.

مجموعه بازیک دایک‌های گابرویی در منطقه در پیوست با توده اولترابازیک مشاهده نمی‌شود هر چند که در فواصل دورتر از این توده و در خارج از محدوده واحد مذکور به شکل پراکنده مشاهده شده است.‌ بر این اساس در محدوده نقشه حاضر، تعیین ترتیب سکانس افیولیتی در روی زمین ممکن نمی‌باشد.

 

اکتشاف

سوابق اکتشافی در منطقه و در افیولیت‌های خواجه جمالی نشان می‌دهد که سنگ میزبان کرومیت در این منطقه سنگ‌های الترامافیکی دونیتی می‌باشند. در معادن انجیرک، دوتویی در مناطق مجاور محدوده اکتشافی، و معدن چشمه بید واقع در داخل محدوده اکتشاف که در حال حاضر فعال است،

کرومیت از رگه‌های کرومیتی واقع در سنگ‌های دونیتی استخراج شده که این رگه‌ها به شکل دانه تسبیحی بوده و در بعضی از قسمت‌های رگه، ضخامت رگه کاهش و در بخشی دیگر افزایش می‌یابد به صورتی که گاهی رگه به صورت منقطع در می‌آید.

بررسی های انجام شده در طی عملیات صحرایی در منطقه نیز حاکی از این مطلب است که کرومیت های عیار بالا در سنگ‌های دونیتی و یا در مرز این سنگ‌ها با سنگ‌های هارزبورژیتی تشکیل شده‌اند.‌ لذا مشخص نمودن توده‌های دونیت اولین گام جهت اکتشاف کرومیت است.

امتداد این سنگ‌ها نیز روند و راستای ادامه رگه‌های کرومیتی را نشان می‌دهد.‌ امتدادهای اندازه‌گیری شده برای سنگ‌های دونیتی و یا در واقع عدسی‌های دونیتی راستای شمال غرب – جنوب شرق را نشان می‌دهند که بین (N30W تا N10W) تغییر می‌کند.

تعداد دیگری از این عدسی‌ها در راستاهای دیگر هستند اما امتداد غالب همان شمال غرب – جنوب شرق است. علاوه بر آن حفاری‌های قدیمی موجود در منطقه که به منظور استخراج کرومیت حفر شده‌اند، عموماً در راستای شمال – جنوب ، شمال غرب – جنوب شرق و شمال شرق – جنوب شرق می‌باشند.

ـ سنگ آهک
ـ هارزبورژیت

در تغییر است.‌ لذا امتداد رگه‌های کرومیت را می‌توان همان شمال غرب N30E تا N30W و راستای آنها از جنوب شرق و شمال – جنوب در نظر گرفت. بیشترین گسترش سنگ‌های دونیتی در جنوب منطقه مشاهده می‌شود همان طورکه در نقشه ۱:۲۰۰۰۰ در معدن حسین‌خانی و معدن نی‌پیک، در شمال در معدن چشمه بید است.

لذا ادامه اکتشاف در ابن سه منطقه متمرکز شد و نقشه ۱:۵۰۰۰ از این مناطق تهیه شد تا واحدهای دونیتی با دقت بیشتری تفکیک شده محدوده یک در شمال منطقه قرار داشته و معدن چشمه بید و تونل‌های آن را در بر می‌گیرد محدوده دو در جنوب غرب منطقه قرار داشته و معدن نی پیک را در بر می‌گیرد و محدوده سه در جنوب شرق منطقه قرار داشته و معدن حسین‌خانی را در بر می‌گیرد.

سپس با توجه به سوابق اکتشاف و استخراج و تعداد حفاری‌ها، لیتولوژی مناسب (حضور سنگ دونیتی) رخنمون‌های مشاهده شده رگه‌های کرومیتی درطی عملیات صحرایی، امتداد و وسعت سنگ‌های دونیتی، به منظور اکتشاف کرومیت محدوده معادن چشمه بید، نی پیک، حسین‌خانی در اولویت اول اکتشاف قرار گرفتند، و از این مناطق تعداد ۷۷ نمونه برداشته شده است.

 

 اکتشاف در معدن چشمه بید

تونل اکتشافی شماره ۹ جهت اکتشاف کرومیت در نزدیکی تونل شماره ۸ و در ارتفاع پایین‌تر از آن در نظر گرفته شد .‌این تونل به طول ۶۹۰ متر در جهت جنوب غرب – شمال شرق با شیب متوسط ۶ درصد احداث شد و ۷۲ متر پایین‌تر از تونل ۸ است.‌

ارتفاع متوسط تونل ۲۱۰ سانتی‌متر و عرض آن برابر ۳۵۰ سانتی‌متر است. لذا با در نظر گرفتن یک استوانه با مقطع عرضی مستطیل حجم حفاری برابر 5071/5 متر مکعب است ۶۶۹ متر از طول تونل ریل گذاری و ۸۱۰ متر لوله کشی هوای فشرده شد و دویل تهویه به طول ۱۰۸متر از تونل ۹ به تونل ۸ احداث شده است.

 

نمونه‌گیری و تجزیه شیمی

در حین اجرای عملیات اکتشافی و آماده سازی کارگاه استخراج مرتبا از ماده معدنی در بخش‌های مختلف نمونه گیری شده و مورد تجزیه شیمیایی قرار گرفته است.‌ نتیجه این آنالیزها بطور خلاصه در جدول زیر نشان داده شده است.

جدول ۳-۱: نتیجه آنالیز ماده معدنی در بخش های مختلف

شرح نمونه و محل برداشت	Cr۲O۳	Fe	Sio۲	Al۲O۳	MgO	Cr/Fe
کلوخه و خاکه تونل ۹	50/523	10/87	4/00	11/25	14/46	3/02

 

تخمین و ارزیابی ذخیره معدنی در تونل ۹

عدسی کرومیتی ظاهر شده در تونل ۹ در واقع ادامه عدسی کرومیت تونل ۸ است که در عمقی پایین تر از تونل ۸ ظاهر شده است. برای محاسبه ذخیره این عدسی کرومیتی می‌توان توده معدنی را به شکل یک منشور در نظر گرفت که یک سطح مقطع آن در تونل ۸ و دیگری در تونل ۹ ظاهر شده است.‌

مساحت سطح مقطع این منشورکه در تونل ۸ رخنمون دارد برابر ۲۷۶ متر مربع است و مساحت سطح مقطع دیگر که در تونل ۹ رخنمون دارد برابر ۱۹۰ متر مربع است. اختلاف سطح ماده معدنی در دو تونل در راستای قائم برابر ۷۲ متر و فاصله افقی برابر ۹ متر است بنابراین مقدار زاویه ای که ماده معدنی با سطح افق می سازد برابر است: tga=72/9، ۸۲ ° a= راستای توده معدنی با سطح افق زاویه ۸۲ درجه دارد بنابراین حجم منشور برابر:

V=((A8+A9)/2)*(h/Sina)
V=((276+190)/2)*(72/Sin82)
V=16945 m3

که با در نظر گرفتن چگالی کرومیت برابر 4/5 تن بر مترمکعب وزن کرومیت حاصل از این رگه برابر می‌شود با:

m=16945*4.5=76252 ton

مقدار ۷۶۲۵۲ تن ذخیره اندازه‌گیری شده است با توجه به ادامه داشتن کرومیت در سطح پایین تر از تونل ۹ مقدار ذخیره کرومیت در ۳۶ متر در راستا ی قائم برابر با ذخیره استدلالی خواهد بود. طول یا کشیدگی عدسی کرومیت در راستای افق در تونل ۸ برابر ۱۲۸ متر است که در تونل ۹ این مقدار به ۱۰۲ متر کاهش می‌یابد. که به طور متوسط 0/36 متر کاهش طول در هر متر عمق را نشان می دهد. با فرض اینکه در ۷۲ متر زیر تونل ۹ نیز همین نرخ کاهش ادامه یابد طول رگه در ۳۶ متر زیر سطح تونل ۹ برابر ۸۹ متر خواهد بود و با فرض ضخامت ۲ متر برای عدسی کرومیت (با توجه به مساحت و طول و عرض عدسی در تونل‌های ۸ و ۹) مساحت عدسی در این عمق برابر خواهد بود با ۱۷۸ متر مربع.

V=((A9+A-36m)/2)*(h/Sina)
V=((190+178)/2*(36/Sin82)
V=6690 m3
m=6690*4.5=30105 ton

بنابراین مقدار ذخیره استدلالی کرومیت برابر ۳۰۱۰۵ تن است.
برای محاسبه ذخیره استنباطی نیز به طریق فوق عمل نموده و در این حالت مساحت در عمق ۷۲ متر زیر تونل ۹ برابر ۱۵۲ متر مربع خواهد بود.

V= ((A-36m+A-72m)/2)*(h/Sina)
V=((178+152)/2*(36/Sin 82)
V=6000 m3
M=6000*4.5=27000 ton

بنابراین مقدار ذخیره استنباطی کرومیت برابر ۲۷۰۰۰ تن است. مجموع ذخیره برای کرومیت با رند کردن اعداد به دست آمده برابر ۱۳۳۰۰۰ تن خواهد بود.

جدول ۴-۱: میزان ذخیره

	اندازه گیری شده (تن)	استدلالی (تن)	استنباطی
ذخیره	۷۶۰۰۰	۳۰۰۰۰	۲۷۰۰۰
مجموع	۱۳۳۰۰۰

 

میزان استخراج سالیانه و عمر معدن

مقدار استخراج سالیانه از معدن بر اساس نیازمندی کشور در بخش تامین خوراک کارخانه ماسه ریخته‌گری در حدود ۵۰۰۰ تن در سال برآورد می‌گردد که به همین میزان نیز استخراج کرومیت در برنامه سالیانه معدن قرار دارد. در این حال بر اساس میزان ذخایر قطعی و استدلالی مقدار استخراج سالیانه و با فرض در نظر گرفتن حدود ۹۵ درصد ذخیره قابل استحصال، عمر معدن به طریق زیر قابل محاسبه است:

سا ل ۲۰: ۵۰۰۰: ۱۰۶۰۰۰

 

روش‌های استخراج

کانسارهای فلزی پر‌شیب را با روش‌های متنوعی استخراج می‌نمایند که دو روش انباره‌ای و کندن و پر کردن معمول‌ترین آنهاست. البته وضعیت مکانیکی ماده معدنی و سنگ درونگیر آن و نیز وجود کانی‌های خود سوز یا رسی در سنگ معدنی در انتخاب یکی از این روش‌ها تاثیر عمده دارد.

 

روش استخراج انباره‌ای

در روش انباره‌ای پس از تعیین وضعیت ماده معدنی، یک تونل در پایین‌ترین افق قابل دسترسی آن و تونل دیگری در افق بالایی حفر می‌شود. سپس این دو تونل توسط دو دویل (و یا در صورت نیاز، بیشتر) از طریق کمرپایین کانسار به هم مرتبط می‌گردند.

تونل زیرین طوری طراحی می‌گردد که بتوان از آن به عنوان تونل باربری استفاده کرد، در این شرایط تهویه کارگاه از طریق یکی از دویل‌ها انجام گرفته و از دویل دیگر به عنوان مسیر رفت وآمد کارگران استفاده می‌شود. پس از آماده شدن کارگاه به این روش، در افق ۳ تا ۵ متری بالای باربری (بسته به مقاومت ماده معدنی و سنگ درونگیر) یک طبقه فرعی به آن حفر می‌گردد که طبقه قیف‌ها نامیده می‌شود.‌

در کف این طبقه به فواصل ۸ تا ۱۲ متر ی قیف‌هایی حفر می‌شود که از طریق مجرایی به ابعاد ۱*۱ به تونل باربری راه پیدا می‌کند. در انتهای این مجرا دریچه‌ای نصب می‌گردد که نحوه خروج مواد معدنی استخراج شده را کنترل می‌نماید.

پس از آماده شدن کارگاه استخراج با این روش طی برنامه منظمی نسبت به حفر چال و اتشکاری در سقف طبقه قیف‌ها اقدام می‌گردد. به این ترتیب ماده معدنی کنده شده از سقف این طبقه، به کف و به داخل قیف‌ها سقوط می‌کند.‌ عملیات پیشروی از یک سمت به سمت دیگر آن ادامه یافته و با بالا رفتن سقف کف، کارگاه نیز در اثر انباشته شدن مواد استخراج شده بالا می‌آید.

با استفاده از دریچه‌ها خروج مواد معدنی در تونل باربری، مرتبا مقداری از ماده استخراج شده تخلیه می‌گردد و ترتیب می‌توان فاصله سقف و کف کارگاه را کنترل نمود.

این وضعیت تا کنده شدن همه ماده معدنی موجود بین طبقه قیف‌ها و طبقه بالایی ادامه یافته و پس از پر شدن انباره از مواد استخراج شده، نسبت به تخلیه کل ذخیره از طریق تونل باربری اقدام می‌گردد. اصولاً مهندسین معدن در شرایط زیر روش استخراج انباره‌ای را بهترین روش استخراج می‌دانند:

1. سنگ‌های معدنی و دیواره‌ها به حد کافی پایدار بوده و در مساحت زیادی بدون پوشش مقاومت نمایند.
2. زاویه شیب کانسار بیشتر از زاویه شیب طبیعی سنگ شکسته شد (۴۵ درجه) باشد، تا سنگ شکسته شده به آسانی روی کف کارگاه تحت تاثیر نیروی ثقل حرکت نماید.
3. کانه حتی الامکان کمتر با کانگ اختلاط داشته باشد، زیرا امکان سنگ‌جوری در کارگاه انباره‌ای وجود ندارد.
4. سنگ شکسته شده خاصیت چسبندگی و متراکم شدن نداشته باشد.
5. ماده معدنی فاقد کانی‌های خودسوز یارسی باشد.

 

روش کندن و پر کردن

کندن و پر کردن روشی است که در آن عملیات نگهداری از طریق پر نمودن فضای استخراج توسط سنگ و خاک باطله صورت می‌گیرد که این عمل جزئی از سیکل استخراجی جبهه کار به شمار می‌رود. محل استخراج شده را به دو طریق می‌توان پر نمود:

1. همزمان با پیشروی جبهه کار
2. پس از اتمام استخراج تکه یا بلوک معین

عموماً روش کندن و پر کردن برای کانسارهایی که سنگ معدن از ارزش بالایی برخوردار بوده و لازم است که افت و اختلاط آن با سنگ باطله درحد کمتری باشد، بکار رود. این روش بیشتر برای کانسارهای رگه‌ای پر شیب با ضخامت متوسط توصیه می‌شود. (شیب رگه کروم بالای ۶۰ درجه می باشد).

در روش کندن و پر کردن نیز مانند روش انباره‌ای، ابتدا تونل‌های موازی رگه در پایین ترین و بالاترین افق‌های قابل دسترسی کانسار حفر می‌گردد. تونل پایینی در اینجا نیز به عنوان تونل باربری طراحی و اجرا می‌گردد. این دو تونل در مراحل بعدی توسط دو دویل در دو طرف پهنه کانسار به هم متصل می‌گردند،

که این دو دویل‌ها شرایط تهویه و رفت و آمد را تامین می‌نمایند. پس از بجا گذاردن ضخامت قابل اطمینانی در بالای تونل باربری، طبقه قیف ها حفر می گردد و در این طبقه بونکرها به فواصل ۱۰ـ ۶ متر از هم ایجاد می‌گردند. پس از فراهم آمدن این شرایط می‌توان اولین برش را شروع کرده و استخراج نمود.

در این جا نیز پرفراتورها در سقف کارگاه و در ماده معدنی چالزنی می‌کنند، که این چال‌ها بعداً آتشکاری شده و ماده‌ معدنی کنده شده را در کف کارگاه می‌ریزد. ماده معدنی استخراج شده توسط کارگران و یا اسکریپرها به داخل بونکرها هدایت شده و از تونل باربری تخلیه می‌‌گردد. پس از تخلیه ماده معدنی فضای خالی ایجاد شده، توسط باطله پر شده و فاصله سقف تا کف همیشه تنظیم می‌گردد.‌

در حین پر کردن کف کارگاه دیوارهای بونکرها نیز چوب بست شده و بالا می‌آید. بعد از تسطیح و تنظیم کف کارگاه، مجدداً سقف چالزنی شده و استخراج می‌گردد. مواد پرکننده را می‌توان از حفاری‌های زیرزمینی و سنگ‌های باطله راهروها بدست آورده و مورد استفاده قرار داد.‌

جهت اجتناب از دست رفتن سنگ معدنی در فضای پر شده و با اختلاط ان با سنگ باطله، سطح استخراج هر برش با تخته بندی محکم بصورت یک کف مسطح در می‌آورند تا سنگ معدنی بر روی آن قرار گرفته و حمل شود، قبل از پر کردن کف توسط باطله، این تخته بندی برداشته می‌شود. دو روش مذکور تفاوت‌هایی با هم دارند که کاربرد هر کدام در شرایط ویژه ای معین می‌شود.

در روش انباره‌ای ماده معدنی بایستی تا انتها استخراج شده و در انباره بماند. در این روش تنها پس از اتمام کامل استخراج (که ممکن است حتی تا چند سال طول بکشد، می‌توان نسبت به تخلیه و حمل ماده معدنی اقدام نمود). مزیت اصلی این این روش،کم بودن هزینه های آن می‌باشد.

اما در عوض امکان بجا ماندن بخش‌هایی از ماده معدنی در کارگاه استخراج و از دست رفتن آن وجود دارد همچنین در معادنی که آب زیرزمینی وجود داشته باشد، با توجه به فاصله زمانی شروع کار تا انتهای استخراج، عموما پدیده به هم چسبیدن و سیمانی شدن ماده استخراج شده (بوسیله خاکه ها) پیش می‌آید،

که دشواری‌های در امر استخراج پیش می‌آورد. ولی در روش کنده و پر کردن، به علت آنکه تخلیه و حمل مواد معدنی همگام با استخراج صورت می‌گیرد، امکان بجاما ندن سنگ معدنی در کارگاه تقریبا وجود ندارد. معایب این روش در هزینه‌های تهیه سنگ باطله جهت پر کردن (از طریق حفر دستک‌ها) و چوب بست نمودن بونکرها تا بالاترین نقطه کارگاه می‌باشد.

در معدن چشمه بید، شکل ماده معدنی و ویژگی‌های فیزیکی آن طوری است که انتخاب یکی از دو روش را برای استخراج دشوار می سازد.اما با در نطر گرفتن کلیه شرایط از جمله عیار بالای سنگ معدنی، قابلیت خرد شوندگی زیاد آن، و وجود آب در معدن و پله ای بودن لنز کرومیتی در جهت بزرگترین شیب آن، این مسئله را توجیه می‌نماید که با وجود دشواری‌های نسبی در اجرای عملیات، این کانسار به روش کندن و پر کردن، مورد بهره برداری قرار گیرد.

 

 کارگاه استخراج

شرایط آب و هوایی منطقه به گونه‌ای است که امکان کار در تمام مدت سال وجود داشته باشد و بر این اساس تعداد روزهای کاری سال با در نظر گرفتن روزهای تعطیلی ۳۰۰ روز می‌باشد، به این ترتیب مقدار استخراج متوسط سنگ کرومیت پر عیار در یک روز ۷۲ ن خواهد بود.

با عنایت به اینکه نسبت حجم سنگ باطله‌ای که جهت پر نمودن فضای داخل کارگاه استخراج بکار برده می‌شود به حجم ماده معدنی استخراج شده تقریباً ۱ – ۸ درصد است و همچنین با توجه به مقدار باطله‌ای که برای آماده سازی کارگاه استخراج جهت حفر بونکر، دویل، و چاه بدست می‌آید مجموع عملیات استخراج و باطله برداری در طول سال ۸۰۰۰ تن برآورد می‌گردد.

 

حفاری

اولین مرحله از سیکل عملیات استخراج حفاری استخراجی است که در بخش‌های مختلف معدن توسط چکش کوهبری از نوع دستی (پرفراتورها) انجام می‌شود.

 

حفاری در کارگاه استخراج

• ماده معدنی

حفاری در کارگاه استخراج توسط پرفراتورهای (‌آبی ـ با دی) ۱۸ کیلویی و مته‌هایی که قطر آنها ۲۲ میلی‌متر می-باشد، انجام می‌گیرد. قطر مفید این چال‌ها ۳۰۰ میلی‌متر بوده و در هر شیفت کاری به طور متوسط تعداد ۴ عدد در سقف کارگاه حفر می‌گردند.

این چال‌ها توسط مته‌های ۱۲۰ سانتی‌متری حفر شده و با توجه به وجود دو سطح آزاد در محل حفاری ضریب بهره دهی آنها،۸۰ درصد خواهد بود. به این ترتیب عمق مفید این چال‌ها ۰.۹۶ متر می‌باشد که توان مقدار پیشروی روزانه در کارگاه استخراج را نیز همین مقدار دانست. حفاری ویژه در کارگاه استخراج به طریق طریق زیر قابل محاسبه است:

متر مکعب حجم ماده معدنی استخراج شده در یک روز m3 0.96 × ۴ =۳/۸۴
تن ماده معدنی استخراج شده ۳/۸ ۴× ۴/۵ =۱۷ ton
سانتیمتر طول حفاری در یک روز cm 8 × ۱۲۰ =۹۶۰

• سنگ باطله

حفاری در سنگ باطله نیز توسط پرفراتورهای ۱۸ کیلویی (آبی –بادی) صورت می‌گیرد. قطر مته این پرفراتورها ۲۲ میلی‌متر و طول آنها 2/1 متر است و در هر شیفت ۸ تا ۱۰ عدد در سنگ باطله حفر می‌شوند، در صورتی که ضریب بهره دهی چال‌ها ۸۵ درصد در نظر گرفته شود، عمق چال‌ها ۱۰۲ سانتی‌متر خواهد بود. حفاری ویژه و طول کل حفاری سنگ باطله به طریق زیر قابل محاسبه است.

متر مکعب حجم باطله کنده شده در یک روز m3 =3/2 1/0 ×۳/۱۴
تن باطله کنده شده ۳/۲ × ۳/۱۲۵ = ۱۰ ton
سانتیمتر طول حفاری در یک روز ۹ ×۱۲۰ =۱۰۸۰ cm
متر مکعب سنگ باطله کنده شده در یک سال m3 3000 : 3/12 =960

بنابراین طول کل حفاری در هر کارگاه استخراج برای یک سال ۴۲۰۰ متر خواهد بود.

 

آتشکاری

عملیات آتشکاری در سقف کارگاه استخراج پس از حفر چال‌های مورد نیاز و خرجگذاری آنها انجام می گیرد. معمولاً برای محاسبه خرج ویژه در فرایند آتشکاری از فرمول‌های پروتودیاکنوف و بوگومولوف (دانشمندان روسی) استفاده می‌شود. برای محاسبه وزن ماده منفجره مربوط به هر چال نیز از فرمول زیر می‌توان استفاده نمود:

C= 0.785d2 lrw

در این فرمول ، عمق چا ل l ، قطر لوله ماده منفجره d ، مقدار ماده منفجره مربوط به هر چال c ، نسبت طول خرجگذاری شده به طول چال,r وزن مخصوص ماده منفجره w است. پس از بدست امدن C بوسیله فرمول زیر تعدا چال های لازم برای یک نوبت اتشکاری را می توان حساب کرد:

مقدار ماده منفجره برای هر نوبت آتشکاری است و از طریق زیر محاسبه می‌شود:

Qدر این رابطه برابر است با: Q= q.v

در فرمول فوق حجم سنگ کنده شده در هر نوبت آتشکاری vو خرج ویژه q می‌باشد.

 

آتشکاری در کارگاه استخراج

در معادن زیر زمینی ایران عمدتاً از دینامیت به عنوان خرج اصلی و از چاشنی معمولی به عنوان پرایمر (شروع کننده انفجار) استفاده می‌شود. تجربیا ت گذشته در زمینه استخراج معادن کرومیت منطقه و دیگر مناطق مشابه نشان می‌دهد که نسبت طول خرج‌گذاری به طول چال در سنگ معدنی 0/313 و در سنگ باطله 0/417 است که با این حساب مقدار خرج اصلی مورد استفاده در هر چال از رابطه زیر محاسبه می گردد:

•  ماده معدنی

C = 0.785d2 lrw
C= 0.785 (0.022) 2 (1200) (0.313) 1.3
مقدار دینامیت در هر چال معدنیC=0.125 Kg

• سنگ باطله

C = 0.785d2 lrw
C= 0.785 (0.022) 2 (1200) (0.417) 1.3
مقدار دینامیت هر چال در سنگ باطله C=0.25 Kg

با توجه به اینکه در هر چال از یک چاشنی استفاده می‌گردد لذا تعداد چاشنی‌های مورد نیاز برای چال‌ها در یک سال ۳۹۰۰ عدد می‎باشد همچنین با در نظر داشتن ۲ متر فتیله باروتی برای هر چال طول کل فتیله باروتی موردنیاز در یک سال ۷۸۰۰ متر برآورد می‌گردد.

 

 تهویه

در حال حاضر با پایان یافتن عملیات احداث دویل تهویه به طول ۱۰۸ متر از انتهای تونل ۹ به انتهای تونل ۸، تهویه این تونل به صورت طبیعی انجام می‌یرد.

 

مصارف هوای فشرده

در حال حاضر تنها بخشی که نیاز به هوای فشرده دارد عملیات حفاری است. عملیات چالزنی در جبهه کارهای استخراجی و اکتشافی توسط پرفراتورهای ۱۸ و ۲۴ کیلوگرمی اجرا می‌گردد.؛ که میزان مصرف هوای فشرده هر کدام به قرار زیر است:

• میزان مصرف هوای فشرده پرفراتورهای ۲۴ کیلوگرمی : ۳/۳ متر مکعب دردقیقه cƒm89
• میزان مصرف هوای فشرده پرفراتورهای ۱۸ کیلوگرمی : ۲/۲ متر مکعب در دقیقه cƒm60
• به مقادیر فوق باید ضریب نشت و ضریب تصحیح ارتفاعی را نیز افزود:
• مصرف پرفراتورهای ۲۴ کیلوگرمی ۸۹ × ۱/۱ × ۱/۲۵ =۱۲۲ cƒm
• مصرف پرفراتورهای ۱۸ کیلوگرمی ۶۰ × ۱/۱ × ۱/۲۵=۸۳ cƒm

 

روشنایی معدن

جهت روشنایی محیط استخراج معدن نیاز به ۴۸ عدد چراغ انفرادی الکتریکی می‌باشد استفاده از چراغ‌های فوق در معدن باعث افزایش راندمان شاغلین در کارگاه‌های استخراج می‌گردد.