آشنایی با معدن زغال سنگ طبس

حوضه زغال دار طبس

حوضه زغال دار طبس با وسعت 45 هزار کیلومتر مربع به شکل دوکی و ذخیره اکتشافی 2/75 میلیارد تن زغال سنگ کک شو و حرارتی، غنی‌ترین و بزرگترین ناحیه زغالی ایران محسوب می‎گردد. ناحیه پروده با وسعت ۱۲۰۰ کیلومتر مربع و ذخیره زمین شناسی ۱/۱ میلیارد تن زغال‌سنگ کک شو، یکی از چهار ناحیه زغالی طبس و بزرگترین حوضه زغال سنگ کک شو ایران محسوب می‌گردد، که محور بلند آن با نصف النهار 57 درجه طول شرقی تطبیق می‌نماید.

 

 

این حوضه از شرق بوسیله گسل نایبند و از غرب با گسل‌های کلمرد و نایین محصور می‌شود. بخش شمالی این حوضه وسیع بر اساس پارامترهای زمین شناسی به سه ناحیه زغالی به نام‌های پروده، نایبند و مزینو تقسیم کرده است.

• ناحیه پروده: این ناحیه با وسعت 1200 کیلومتر مربع در حد فاصل گسل‌های رستم و قوری چای واقع شده و نهشت‌های تریاس بالایی در آن دارای لایه های زغالی قابل کاراز نوع کک شو می‌باشد. ناحیه پروده خود به چند منطقه شامل پروده شرقی و پروده I و پروده II و پروده III و پروئده IV تقسیم‌‌بندی می‌شود. که حد فاصل این مناطق بر اساس گسل‌های کوچکتری است که به موازات یکدیگر بوجود آمده است.
• ناحیه نایبند: این ناحیه در جنوب گسل قوری چای واقع شده است در این ناحیه رسوبات تریاس فوقانی و ژوراسیک تحتانی دارای لایه‌های زغالی قابل کار از نوع کک شو می‌باشد.
• ناحیه مزینو: ناحیه زغالدار مزینو در غرب دشت آبرفتی طبس واقع گردیده است این ناحیه از طرف شرق توسط گسل نامرئی با روند شمالی – جنوبی از ناحیه پروده جدا شده و از طرف غرب به گسل‌های کلمرد و نائینی محدود می‌شود. لایه های زغالی این ناحیه از ژوراسیک پایینی بوده و از نوع آنتراسیت و حرارتی می‌باشد.

 

خلاصه وضعیت ذخایر زغال سنگ طبس:

ردیف	نام منطقه	ذخیره اکتشاف شده (میلیون تن)	ذخیره تخمینی (میلیون تن)	نوع زغال سنگ
1	پروده	1100	2000	کک شو
2	مزینو	1400	3000	حرارتی (آنتراسیت)
3	نای بند	250	350	کک شو
4	آبدوغی	20	500	حرارتی (آنتراسیت)

 

ساختمان زمین شناسی حوضه زغالدار طبس

در شرق حوضه طبس رسوبات رشته کوه شتری بر روی بلوک بالا رفته گسل‌های نایبند امتدادی شمالی – جنوبی دارند ولی در ناحیه پروده و به طرف جنوب تا نایبند امتداد‌های تقریبا با روند شرقی – غربی مشاهده می‌شود. شمالی‌ترین چین خوردگی تاقدیس پروده I و تاقدیس‌های شرق آن با رسوبات تریاس – ژوراسیک می‌باشد.

این مجموعه چین‌های شرقی – غربی نایبند ادامه دارد که در این منطقه بی سنگ پریکامبرین را ظاهر نموده است. این سنگ‌ها دارای پوششی پالئوزوئیک فوقانی و تریاس می‌باشند. در شمال تاقدیس پروده I یک گسل به نام گسل رستم واقع شده که بعد از آن رسوبات نئوژن و کوارترنر طبس قرار دارد.

گسل رستم دارای شیبی به طرف جنوب بوده و در گسترش طولی خود به طرف غرب انحرافی به سمت جنوب غربی یافته و به طرف (مگو) (منطقه در غرب شهرستان طبس) ادامه می‌یابد و در آنجا تبدیل به یکی از اجزای سیستم گسل‌هایی با جابجایی افقی می‌گردد. گسل رستم در گسترش خود به طرف شرق بوسیله توده مکانیک با سن نئوژن قطع می‌گردد. که سن قبل از نئوژن آنرا تائید می‌کند.

 

وجود چشمه‌های آب گرم در امتداذ گسل رستم موید عمق زیاد این گسل می‌باشد.

گزر از یک سیستم ساختمانی به سیستم دیگر بین ناحیه پروده و منطقه هم جوار آن در غرب کاملا ناگهانی می‌باشد. هرچند که هیچگونه عارضه شمالی – جنوبی بین این دو روند ساختمانی مشاهده نمی‌شود. با وجود این شواهد می‌بایستی یک گسل با سن تریاس – ژوراسیک بین این دو ناحیه وجود داشته باشد.

وجود رخسارهای یکسانی که در سنگ‌های این دو محدوده دیده می‌شود. ضخامت آنها متفاوت می‌باشد. به عنوان مثال ضخامت رسوبات سازند نایبند در غرب شامل چندده متر بوده در حالی که در پروده ضخامت رسوبات مزبور به 1700 متر می‌رسد.

 

سازندهای تشکیل‌دهنده زغال‌های طبس

رسوباتی که در ناحیه پروده دارای رخنمون می‌باشد. به تریاس پسین و ژوراسیک پیشین و میانی تعلق داشته و سازندهای تشکیل دهنده آن از قدیم به جدید عبارتند از:

• سازند نایبند: درمنطقه پروده رسوبات تریاس فوقانی بیشتر دریایی بوده که با پیشروی خود همراه با یک ناپیوستگی ملایم منطقه را پوشانده است. این رسوبات عمدتا شیل و ماسه‌ای بوده و به همراه تداخل لایه‌های کربناتی با تغییرات رخساره‌ای اندک در بخش‌های مختلف منطقه بر جا گذاشته شده است.
  تداخل چند لایه اصلی حاوی آمونوئید و دوکفه‌ای حاکی از وجود دریای باز در زمان رسوب گذاری است. ضخامت این رسوبات در حدود 1800 متر در ناحیه پروده اندازه‌گیری شده که بیانگر یک نشست فعال حوضه رسوبی است. سازند نایبند از پنج بخش (گلکان) بیدستان، حوض شیخ، حوض خان، و قدیر تشکیل شده و ضخامت کلی آن در تیپ 2740 متر می‌باشد.
• سازند آب حاجی: در ناحیه پروده این سازند با نبود چینه شناسی بر روی رسوبات بخش قدیر قرار گرفته است. قسمت‌های تحتانی این سازند را سنگ کوارتزی دانه متوسط به رنگ خاکستری روشن تا سفید تشکیل داده که ضخامت آن به 10 تا 20 متر می‌رسد.
  در کمر پایین این ماسه سنگ ها چند باند ماسه سنگ دانه درشت یا ضخامت متغیر وجود دارد که می‌توان آن را میکرو کنگلومرا نامید. در ناحیه پروده این افق مرز تزیاس ژوراسیک در نظر گرفته شد و بنام گراولیت نامگذاری شده است. سازند آب حاجی به طور کلی از یک سری طبقات ماسه سنگی -کوارتزی، سیلتی – رسی- شیل و لایه‌های نازک زغالی به ضخامت متوسط 72 متر تشکیل شده است.
• سازند پروده: در محدوده زون ساختمانی – رخساره‌ای طبس سازند پروده اولین بار در سال 1364 مورد بررسی قرار گرفت و بر اساس آن این سازند با ضخامتی حدود 70 متر معادل استراتیگرافی سازند مزینو بوده و به دو بخش تحتانی و فوقانی تقسیم می‌شود.

بخش تحتانی به عنوان یک واحد استراتیگرافی مشخص در تمام محدوده پروده گسترش نداشته و عموما از سه لایه آهکی نازک به ضخامت 0/3 و 0/4  متر تشکیل شده است. که توسط آرژیل‌هایی با ضخامت 2-1 متر از یکدیگر جدا شده‌اند.

بخش فوقانی شامل قشری از طبقات ماسه سنگی ، ماسه کربناته و سیلتی – رسی است که در سطح به رنگ خاکستری روشن متمایل به تیره جلوه گر می‌باشد. همچنین لایه‌های نازکی از آمل‌های ماسه‌ای و رسی در این بخش وجود دارد که حاوی آثار و بقایای صدف‌های درشت می‌باشد. سن سازند پروده توارسیون – باژوسین تعیین گردیده است.

• سازند بغمشاه: رسو بات سازند بغمشاه که جوانترین روسوبات ناحیه پروده است با یک لایه کم ضخامت از آهک‌های رسی شروع می‌شود سازند بغمشاه را در ناحیه پروده می‌توان به دو بخش تحتانی و فوقانی تفکیک کرد.

بخش تحتانی خود به سه بخش تقسیم می‌شود:

• اولین بخش که آغاز سیکل جدید و رسوب‌گذاری در ناحیه پروده محسوب می‌شود از لایه کم ضخامتی از اهک‌های رسی تشکیل شده است.
• دومین بخش از قشر یکنواختی از آرژیلیت‌های سبز رنگ به ضخامت 10 متر تشکیل یافته است
• بخش سوم آهک سیاه رنگی است که به نام آهک تنور نامگذاری شده است. ضخامت این اهک‌ها که دارای مرفولوژی گنبدی شکل است. به 15 متر می‌رسد و به عنوان یک لایه بیولیتومارکز در تمام ناحیه پروده مشاهده می‌شود.

بخش فوقانی که رسوبات ضخیمی‌از جنس شیل های درمانی سبز رنگ سیلت و ماسه سنگهای دانه ریز همراه بالایه های نازک ژیپس تشکیل گردیده و ضخامت آن به بیش از 300 متر می‌رسد.

 

زغال خیزی منطقه پروده

تشکیل رسوبات زغالدار ناحیه پروده از تریاس فوقانی شروع و تا ژوراسیک تحتانی ادامه داشته است. ضخامت این رسوبات به حدود 580 متر بالغ می‌گردد که قسمت اعظم آن در بخش قدیر از سازند نایبند قرار گرفته و قسمت فوقانی آن سازند (آب حاجی) را تشکیل می‌دهد در طول این مدت رسوباتی از جنس ماسه سنگ ، سیلت، آرژیل و لایه های زغال به صورت متناوب در این حوض بر جای گذاشته است.

احتمال دارد که این وضعیت رسوب گذاری با اثرات فاز کوهزایی Earky Kimeran که در تریاس پسین بوقوع پیوسته و در ایران مرکزی به صورت حرکات اپی روژنیک نمایان شده است هماهنگی دارد. آثار این فاز درناحیه با بالا آمدن و پایین رفتن های حوضه رسوبی پروده همراه بوده که در نهایت شکل گیری مردابهای کنار ساحلی را موجب می‌شود.

با توجه به مطالعاتی که تا این مرحله صورت پذیزفته و چنین به نظر می‌رسد که این مردابها در جهت شرق و جنوب دریا متصل می‌گردیده زیرا به طرف شمال و غرب رسوبات بین لایه های زغالی عموما دانه درشت تر و زغالها با ناخالصی های بیشتر همراه است. ولی به طرف جنوب و شرق ناحیه یعنی از پروده I و پروده II پروده III و پروده IV و مشرق شعبات زغالی لایه ها حذف و در نتیجه لایه های زغالی خالصتر و ضخامت آنجا کمتر می‌شود این پدیده احتمالا نشان دهنده  عمیق تر شدن حوضه در جهت جنوب و شرق بوده و تدریجی بودن تغییرات مید آرام بودن محیط رسوب گذاری می‌باشد.

 

گسترش زغال‌های زون اصلی

به جهت همین زون اصلی زغالهای پروده در این گزارش تنها به تشریح زون اصلی می‌پردازیم و از بررسی زونهای دیگر صرفه نظر می‌کینیم.

زون اصلی مرکب از پنج لایه زغالی لست که 4 لایه آن یعنی لایه های B₁,B₂,C₁,C₂ در طول 40کیلومتر دارای رخنمون می‌باشد. با توجه به وسعت زیاد ناحیه پروده لایه های زغالی به لحاظ پارامترهای کمی‌و کیفی تغیرات قابل توجهی را نشان می‌دهد به طور کلی ضخامت لایه ها از غرب به شرق تدریجاً کاهش پیدا کرده که این کاهش توام با حذف شعبات غیر زغالی و تبدیل آنها از لایه های مرکب به لایه های ساده می‌باشد. خاکستر لایه های زغالی نیز در همین جهت کاهش پیدا می‌کند که یکی از علل این کاهش حذف شعبات غیر زغالی داخلی لایه ها است. مقدار گوگرد موجود در لایه های زغالی در این جهت افزایش می‌یابد.

تکتونیک و ساختمان زمین شناسی ناحیه نیز تغییرات قابل توجهی را بر لایه های زغال تحمیل نموده و بخشهای نسبتاً وسیعی از ناحیه پروده را تحت تأثیر قرارداده است. این پدیده در مناطق پروده II و پروده III و یال شمالی آنتی کلین پروده I بیشتر به چشم می‌خورد.

علاوه بر مناطق یاد شده، بلوک‌هایی که در مجاورت گسل‌های بزرگ قرار گرفته‌اند به شدت تکتونیزه شده و یا تبدیل به ساختمان‌های پیچیده زمین شناسی شده‌اند در عین حال محدوده‌های نسبتاً وسیعی از ناحیه پروده مانند یال جنوبی آنتی کلین پروده I بخش‌هایی از پروده IV و شرقی و همچنین چند بلوک کوچکتر در بخش‌هایی از مناطق پروده II و III دارای ویژگی‌هایی است که آنرا از سایر مناطق زغالدار ایران متمایز کرده است. این ویژگی‌ها عبارتند از عدم وجود پیچیدگی‌های ساختمانی و تکتونیکی، شیب کم و یکنواخت، و بالاخره ضخامت ثابت لایه‌های زغالی در محدوده‌های یاد شده.

 

مشخصات لایه های زغالی

لایه زغالی B1

پایین‌ترین لایه زغالی قابل کار ناحیه پروده تحت عنوان لایه زغالی B₁  نامگذاری شده این لایه اغلب دارای ساختمان مرکب 4-1 شعبه‌ای بوده و ضخامت آن در بخش‌های قابل کار بین 0/4 تا 1/55 متر در نوسان می‌باشد. لایه B₁ بیشترین ضخامت خود را در مناطق پروده I و پروده II داشته و به سمت شرق ضخامت آن کاهش پیدا می‌کند بطوری که در پروده شرقی محو می‌گردد.

لایه زغالی B₂

لایه B₂  به طور متوسط در 15-10 متری بالای لایه B₁ قرار گرفته است. استرکتور آن خصوصا در منطقه پروده I کاملا مرکب بوده و تعداد شعبات آن گاهی به 5 شعبه نیزمی‌رسد. ضخامت لایه B₂ در بخشهای قابل کار 1/75 – 0/4 متر نوسان پیدا می‌کند.

لایه B₂ از نظر ضخامت و کیفیت در مناطق پروده II و پروده III و پروده IV نسبت به سایر مناطق از شرایط نسبی بهتری برخوردار است و خاکستر این لایه از 45 درصد در پروده I به ترتیب 35 درصد ،32 درصد ، 28 درصد، در مناطق پروده II، پروده III. پروده هر کاهش پیدا می‌کند.

ضخامت لایه B₂ نیز به سمت پروده شرقی کاهش یافته و به تدریج به زغال آرژیل تبدیل و بالاخره محومی‌گردد.

لایه زغالی C1

این لایه به طور متوسط در 26 متری لایه B₂ قرار گرفته و در مقایسه با سایر لایه از اثبات و یکنواختی بیشتری برخوردار می‌باشد. ضخامت لایه C₁ نیز همچون سایر لایه ها از غرب به شرق کاهش پیدا می‌کند ولی ضخامت قابل کار آن در کل ناحیه پروده حفظ شده است.

ضخامت کل این لایه بین 2/20 – 0/5 متر نوسان دارد وضخامت متوسط آن در مناطق پروده I.II.III.IV و شرقی به ترتیب عبارتند از : 1/38 متر و 1/52 متر و 0/92 متر و 0/88 متر. 0/59 متر.

لایه C₁ اگر چه در محدوده پروده I لایه ایست مرکب از 4-2 شعبه ولی در منطقه پروده II از 2-1 شعبه و درمناطق پروده III و IV و شرقی عمدتا از یک شعبه زغالی تشکیل شده است خاکستر لایه C₁ به طور قابل ملاحظه‌ای از غرب به شرق کاهش پیدا می‌کند.

 

متوسط مقدار خاکستر آن در مناطق مختلف پروده تغییراتی به شرح زیر دارد.

پروده I  35%                 پروده II       20%

پروده III    19%            پروده IV      17%

 

لایه‌های زغالی C₂, D

این دو لایه به ترتیب 10و 50 متری بالای لایه C₁ قرار گرفته اند لایه ای C₂ و D جزو لایه‌های ناپایدار محسوب شده و در محدوده وسیعی از ناحیه پروده ضخامت قابل کار خود را از دست می‌دهند. ضخامت این دولایه در بخش‌های قابل بین 0/7 و 0/40 متر در نوسان بوده و غالبا از 2-1 شعبه زغالی تشکیل شده اند.

این دولایه تنها در بخش‌هایی از پروده I.II و پروده III دارای ضخامت قابل کار می‌باشد. و به طرف شرق ناحیه ضخامت آن شدیدا کاهش یافته و در پروده شرقی به طور کامل محو می‌شود.

در حال حاضر در مجتمع طبس تنها برروی لایه C₁ مناطق پروده کار می‌شود. در طرح استخراجی آینده فعلا لایه C₁ مورد بهره برداری قرار می‌گیرد.

 

کیفیت لایه‌های زغالی پروده

کیفیت لایه های زغالی پروده تا کنون بر پایه تعداد 68000 نمونه که بصورت تفکیکی، دیفرانسیلی و یا نمونه بزرگ در چاه های حفاری ، آکلون ها و همچنین حفریات معدنی گرفته شده ، مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است.

بر اساس مطالعات انجام شده تشکیل باتلاق تورب برای هر لایه زغال از بخش غربی هدف شروع و تدریجاً به سمت شرق گسترش می‌یافته است. به همین دلیل ضخامت لایه های زغالی از غرب به شرق کاهش یافته و تعدادی از آنها کاملاً محو می‌شوند. همچنین تعداد شعبات و میزان ناخالصی لایه های زغالی در غرب منطقه نسبت به شرق زیادتر بوده و لذا میزان خاکستر لایه‌ها در همین جهت کاهش پیدا می‌کند لایه‌های زغال ناحیه پروده از زغال‌های سیاه‌رنگ و دارای بافت لایه‌ای می‌باشد.

قسمت اعظم مواد اصلی زغال را میکرو کمپوتنت‌ها و ویترینیت تشکیل می‌دهند و تعداد آنها بطور متوسط بین 90-80 درصد اندازه گیری شده است. مواد غیر قابل پخت آنها بطور متوسط بین 10- 7 درصد در نوسان می‌باشد. ناخالصی های میزالی زغال‌های پروده را بیشتر مواد آواری ـ رسی تشکیل می‌دهند ـ این مواد به صورت رشته‌های نازک و یا لنز های پراکنده در ویترنیت دیده می‌شود. البته این مواد Alogemc می‌باشد (در محل‌های دیگر تشکیل شده است)

دیگر ناخالصی های موجود در زغال پروده کربناتهای کلسیم و آهن هستند که درصد کمی‌از ناخالصی های میزالی را تشکیل می‌دهند و بیشتر در درز و شکاف های ویترنیت مشاهده شده اند.

تامورنیسم لایه‌های زغالی پروده بر اساس پارامترهای قابلیت انعکاس ویترنیت درصد مواد فرار پلاستیسیته مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است که بر اساس این مطالعات متامورنیسم زغال‌های ناحیه پروده از شرق به غرب گسترش پیدا می‌کند.

بر اساس طبقه بندی صنعتی زغال‌های ایران مارک زغال‌های ناحیه پروده عموماً ж ،K  ، ж K  تعیین گردیده که بر پایه تقسیمات اروپایی از نوع بیتومینه با تعداد مواد فرار کم تا متوسط می‌باشد. زغال‌های پروده از نظر قابلیت تغلیظ پذیری عموماً در کاتاگوری مشکل و خیلی مشکل قرار می‌گیرد و با توجه به بالا بودن میزان خاکستر (که در بخش‌های غربی بیشتر می‌باشد) تغلیظ زغال توأم با هدر رفتگی نسبتاً زیاد بوده که در نتیجه میزان بازیافت کاهش پیدا می‌کند.

نتایج حاصل از کک دهی نشان می‌دهد که زغال‌های ناحیه پروده از کیفیت کک‌دهی خوبی برخوردار بوده و مقاومت کک‌دهی حاصله بسیار مناسب می‌باشد.

زغال‌های ناحیه پروده در بخش‌های وسیعی از نظر مقدار خاکستر در گروه زغال‌های با خاکستر زیاد از نظر گوگرد در گروه زغال‌های دارای گوگرد متوسط تا گوگرد دار قرار می‌گیرند. تغییرات خاکستر دارای روند مشخصی بوده و مقدار آن از غرب به شرق کاهش می‌یابد ولی تغییرات گوگرد از روند مشخصی تبعیت نمی‌کند.

 

طرح استخراج معادن پروده II و III

از کلیه مناطق پروده تا کنون فقط معادن پروده II و III و به مقدار کمی‌در معادن پروده I (مرکزی) کار استخراجی انجام شده است. در معدن مرکزی تونلی به عرض 4 و ارتفاع 3 متر حفر گردیده است ضخامت لایه زغال در معدن مرکزی در حدود 2.5 متر می‌باشد. و به لحاظ دارا بودن شرایط مناسب قرار است در آینده به صورت مکانیزه بهره برداری گردد.

در معدن پروده II در مرحله اکتشاف تفصیلی در تونل آزمایشی حفر شده که بعداً در استخراج معدن یکی از تونلها جهت تهویه و دیگری به منظور ترابری مورد بهره برداری قرار گرفت. این دو تونل با زاویه 30-28 درجه حفر شده و پس از دو افق در در داخل لایه زغال حفر شده که این دو افق در فواصل 100 متری توسط دویل به یکدیگر متصل و تشکیل یک کارگاه را می‌دهند.

همزمان با حفر این تونل‌ها یک تونل در غرب منطقه حفر شده است که فاصله چندانی با تونل‌های آزمایشی ندارد که این تونل اول در شیب ظاهری حفر می‌شد، ولی بعلت اینکه اطلاعات زیادی در دست نبود بعد مشخص شد که شیب لایه تغییر کرده (ازدیاد شیب) و تونل در شیب مطلق جلو رفت و در طول 145 متری به بعد تونل در سنگ حفر گردید که شیب آن تقریباً 38 درجه می‌باشد و این تونل به موازات 2 تونل I و II نیست، به این علت که در مسیر یک گسل قرار گرفته. تونل را به موازات گسل پیشروی کردند و به زودی افق یک و دو معدن آزمایشی به تونل III (تونل مذکور) متصل خواهد شد و کارگاه‌های استخراج از دو طرف و به صورت پیشرو با تخریب کمر بالا شروع خواهد شد.

در محل اتصال افق یک به اکلون III مشکل چندانی وجود ندارد چون افق I در لایه زغال حفر شد و به اکلون III وصل می‌شود ولی در محل اتصال افق II به اکلون III ارتفاع کمر پایین زغال تا کف تونل 6 متر می‌باشد که باید به گونه ای این افق با پایین ارتباط پیدا کند که از لحاظ باربری و حمل و نقل با مشکل مواجه نشویم و به همین خاطر در محل ارتباط افق با اکلون از سمت چپ اکلون عملیات حفر را انجام می‌دهد و با یک شیب ملایم از زیر اکلون III این افق به اکلون III متصل می‌شود و اگر می‌خواستیم از همان سمت راست به افق متصل کنیم باید از فاصله بالاتری از اکلون شروع می‌کردیم تا شیب زیاد نباشد.

به همین دلیل مقدار زیادی از لایه زغال باقی می‌ماند که آن را نمی‌توانیم برداشت کنیم و علاوه بر این تنش در قسمت باقیمانده زیاد می‌شد و امکان ریزش قرار داشت و به علت اینکه فاصله دو افق از اکلون III برای حمل و نقل زیاد است نمی‌توان توسط وینچ جلو اکلون I و II واگن را به محل سینه کار رساند و باید توسط دو نفر کارگر این کار را انجام داد که مستلزم وقت زیادی می‌باشد و راندمان کاری پایین می‌آید و به همین دلیل در امتداد افق I بعد از دریل استخراجی به مقدار 20 متر جا گذاشته‌اند و توسط یک ترانشه افق I را توسط ترانشه انجام دادند با همین مشکل حمل و نقل مواجه شدند که ادامه این افق را باید از اکلون III شروع کنند که در همین دوره کارآموزی ما این کار را شروع کردند که الان در بین افق یک و دو یک دریل حفر کرده‌اند که بعنوان شروع کارگاه استخراج می‌باشد که به طریقه پسرو توسط شرکت خصوصی تکادو استخراج می‌شود. طریقه استخراج بصورت جبهه کار طولانی می‌باشد و بدین صورت استخراج می‌کنند که سینه کار را به چند قسمت تقسیم می‌کنند و یکی در میان در هر شیفت کاری استخراج می‌کنند.

بدین صورت که قسمتی که استخراج نمی‌شود به عنوان لنگه آن شیفت می‌باشد و در شیفت بعدی قسمتی که بعنوان لنگه بوده استخراج می‌شود و مقداری از شیفت قبلی بیشتر استخراج می‌کنند که تا آن قسمت به صورت لنگه در آید و این سیکل کاری ادامه می‌یابد و در پروده II به علت اینکه لایه به صورت شیب دار می‌باشد و در محل استخراج از ناو ثابت استفاده می‌کنند و طول این لنگه زغالی حدوداً 2 متر می‌باشد و از داخل ناو در اثر نیروی ثقل خود وارد بونکر شده از آنجا وارد واگن می‌شود و لوکوموتیو واگن‌ها را به محل پذیرگاه می‌برد و بعلت اینکه وینچ قدرت کشش واگن زیادی را ندارد از محل پذیرگاه دو واگن، دو واگن توسط وینچ بالا کشیده می‌شود. البته یک وینچ با قدرت کشش زیاد در حال احداث است که تا موقع آماده شدن آن از این وینچ کوچک استفاده می‌کنند.

طول کارگاه در حدود 100 متر با عرض برش 9/0 متر در نظر گرفته شده است. نگهداری کارگاه‌ها بوسیله ستون‌های چوبی با قطر 20-15 سانتی متر و فاصله یک متر از یکدیگر و کلاهک چوبی به قطر 10-7 سانتی متر خواهد شد.

این کارگاه استخراج بین افق I و II بود که افق I برای تهویه و افق II بعنوان افق باربری می‌باشد که در آینده افق III را حفر خواهند کرد و به اکلون III متصل کنند که افق II بعنوان تهویه باشد و افق III بعنوان افق باربری می‌باشد.

معدن پروده IV دارای ذخیره زمین شناسی 826 هزار تن می‌باشد و ذخیره قابل معدن شدن 750 هزار تن و ذخیره قابل استحصال آن 650 هزار تن می‌باشد که 190 هزار تن آن بعنوان لنگه یا قسمتهای نگهداری با توجه به ذخیره قابل معدن شدن باقی می‌ماند.

معدن اولیه پروده  III  با مساحت حدود 2 میلیون متر مربع و با داشتن دو لایه زغالی قابل کار ذخیره‌ای در حدود دو میلیون تن دارد لایه های قابل کارآن B₂ وc₁ بوده که ضخامت آنها به ترتیب 70 و 100 سانتی متر می‌باشد گرچه ضخامت لایه B₂ کمتر از C₁ است ولی گستردگی لایه B₂ بیشتر است. شیب لایه ها در ابتدای رخنمون حدود 15 درجه و در انتها حدود 3-2 درجه می‌باشد.

درصد گوگرد و خاکستر پروده III نسبت به پروده II خیلی کمتر است. مقدار آن به ترتیب 2% و 20% است. همچنین میزان گازخیزی پروده III نسبت به پروده II خیلی کمتر است. جنس کمر بالای زغال از سیلتسون و بسیار مقاومتر از کمر بالای زغال پروده II می‌باشد. و جنس زغال پروده III  سخت تر از پروده II می‌باشد و به همین لحاظ گوگرد زغال کمتر دارد ولی پروده II جنس زغال آن نرم است، گر چه برای حفر آن راحت تر است ولی گوگرد زغال بیشتری دارد بطوری که ایمنی پروده III بیشتر از پروده II می‌باشد.

طرح آماده سازی معدن اولیه پروده III از بهمن ماه 74 شروع شده و تا کنون ادامه دارد. طرح اولیه آن توسط مهندس ناصرنیا ارائه شده است. طبق این طرح کل معدن اولیه به هشت زون تقسیم‌بندی شده که هر زون را با حفر سه الکون که در نهایت به هم متصل می‌شوند و در کارگاه‌ها را تشکیل می‌دهند استخراج می‌کنند طول کارگاه‌ها در حدود 100 متر عرض و برش یک متر و درارتفاع کارگاه ها 80 سانتی متر می‌باشد.

این طرح تنها زون I به اجرا در آمده است. که پس از آماده شدن کارگاه توسط شرکت تکادو به بهره برداری رسید. عیب این روش آن است که اکلون باربری آن دارای دهانه کوچک می‌باشد و نمی‌توان برای باربری از نوار نقاله استفاده کرد.

پس از اجرای طرح فوق در زون I شرکت کاوشگران طرح جدیدی را ارائه داد که از نظر اقتصادی از طرح مهندس ناصرنیا مقرون به صرفه تر است.

طبق طرح ارائه شده کل معدن اولیه پروده III به سوزن غربی، I و شرقی تقسیم بندی شده و در هر زون دو تونل موازی یکی در سنگ و دیگری در زغال حفر می‌شود و نهایتاً با حفر شش افق در داخل لایه زغال و تشکیل چهار کارگاه استخراج معدن انجام می‌شود.

این طرح در حال حاضر در زون شرقی معدن در حال اجرا است که تا کنون یکی از تونل ها حفر شده و در حال پیشروی در دو انشعاب از تونل اصلی هستند که در این زون طول الکون زغالی m 400 طول الکون سنگی می‌بایست 305 متر حفر شود متراژ کل پیشرویها m 2758 کل حفاری که باید انجام گیرد m3 2350 کل حفاری انجام شد.m3 2950 و ذخیره کل زغال ton 229600 می‌باشد.

 

تهویه

یکی از عملیات مهم معدنکاری ، تهویه معدن است. اهمیت تهویه ازاین نظر است که بر خلاف بسیاری از عملیات معدنی نظیر آتشباری ، حفاری ، حمل و نقل و… که با تاخیر افتادن آنها سبب تاخیر عملیات معدن می‌شود. به هیچ وجه تاخیر و یا تعطیل بردار نیست. و همواره در تمام مراحل عملیات بایستی تهویه صحیح و مطلوب در معدن بر قرار باشد.

حتی در مواقع بروز سوانح و حوادث نقش تهویه از مواقع عادی حساس تر و مهمتر است. از سوی دیگر ویژگی جالب تهویه در معادن ایران آنست که گرچه برای انجام صحیح و ایده آل بسیاری از عملیات معدنی نیاز به بسیاری تاسیسات و ماشین آلات است که تهیه تمامی‌ آنها در کشور میسر نیست ولی در مورد تهویه با بررسی دقیق وضعیت معدن و طراحی مناسب و حاسبه صحیح شبکه تهویه میتوان جدیدترین روش‌های تهویه را درمعدن بکار گرفت.

 

مشخصات هوای معدن

1)فشار هوای معدن: فشار هوا یکی از مهمترین ویژگیهای هوای معدن است و کنترل آن در تمام مراحل تهویه ضروری است. و برحسب کیلوگرم بر سانتی متر مربع یا نیوتن بر مترمربع (پاسکال)بیان می‌شود. علاوه بر این برای بیان فشار هوا از ارتفاع نظیر فشار نیز استفاده می‌شود. گرچه در حالت کلی ارتفاع نظیر فشار هوا برحسب سانتی متر یا میلی متر جیوه بیان می‌شود اما از آنجا که اختلاف فشار را بر حسب میلی متر آب بیان می‌کنند در بررسی فشار هوای معدن از دو تعریف فشار استاتیکی و فشار دینامیکی استفاده می‌شود.

2) فشار استاتیکی: فشار استاتیکی یا فشار مطلق هوا را می‌توان به عنوان نیرویی که هوای ساکن در هر نقطه بر واحد سطح اعمال می‌کند در نظر گرفت عامل فشار استاتیکی هوا ضربه های ناشی از برخورد مولکولهای آن بر سطح است به همین جهت در مواردی که تعداد مولکول‌های هوا زیاد شود و یا سرعت مولکولها افزایش یابد فشار استاتیکی هوا اضافه می‌شود.

3)فشار دینامیکی: بر اساس آنچه در مکانیک سیالات بیان می‌شود فشار دینامیکی هوا عبارت است از حاصلضرب ارتفاع نظیر سرعت یا ارتفاع نظیر فشار دینامیکی و وزن مخصوص هوا باشد.

اندازه گیری فشار هوای معدن معمولا به کمک فشار سنجهای فلزی صورت می‌گیرد زیرا محل حمل و نقل این فشار سنج‌ها ساده است. فشار سنج‌های مخصوص معدن معمولا برای اندازه گیری فشار از 600 تا 790میلی متر جیوه مدرج می‌شوند.

 

سرعت هوای معدن

 سرعت هوا در قسمت‌های مختلف معدن یکی از مشخصات مهم در امر تهویه است و همواره باید به طور دقیق اندازه گیری شود. سرعت هوا از حدود معینی نبایستی بیشتر یا کمتر باشد. سرعت مجاز قسمت‌های مختلف معدن به شرح زیر است:

شرح	سرعت مجاز m/s
حداقل سرعت هوا	25/0
حداکثر سرعت مجاز در قسمتهای داخلی	4
حداکثر سرعت مجاز در چاه یا تونل اصلی	8
حداکثر سرعت مجاز در تونل تهویه	10

 

بدین ترتیب سرعت‌های کم را در نقاط پیشروی تونل‌ها و سرعت‌های متوسط را در چاه یا تونل‌های اصلی و بالاخره سرعتهای زیاد را در تونل‌های تهویه و هوای بادبزن‌ها می‌توان مشاهده کرد.

برای اندازه گیری سرعت هوا در نقاط مختلف وسایل متنوعی وجود دارد که متداول‌ترین آنها عبارتند از :

• الف) بادسنج یا آنمومتر
• ب) سرعت سنج
• ج) لوله پیتو

با توجه به اینکه در معادن زغالسنگ طبس جهت اندازه گیری سرعت هوا از آنومتر استفاده می‌شود در این گزارش تنها تشریح نحوه کار و استفاده از همین دستگاه می‌پردازیم.

این دستگاه آنومتر از نوع دیجیتالی می‌باشد که شامل یک پره که در برابر جریان هوا قرار می‌گیرد و یک منحنی مانیتور که اندازه‌ها بر روی آن نشان داده می‌شود میباشد. دستگاه دارای یک کلید چهار وضعیتی به شرح زیر می‌باشد:

• وضعیت off (در حالتی که دستگاه خاموش است)
• وضعیت velaciti (حالتی که سرعت هوا را نشان می‌دهد)
• وضعیت velume (حالتی که دبی هوا را نشان می‌دهد)
• وضعیت olreo (حالتی که سطح مقطع را نشان می‌دهد)

برای اندازه گیری سرعت هوا دستگاه را در وضعیت velaciti قرار داده و دستگاه را در سطح مقطع کار معدنی جابجا می‌کنیم. دستگاه در هر 5 ثانیه متوسط سرعت هوا را به ما می‌دهد.برای اندازه گیری دبی هوا لازم نیست دستگاه را مجدداً در سطح مقطع جابجا کنیم، بلکه با قرار دادن کلید دستگاه در وضعیت velume دستگاه مقدار دبی را نشان می‌دهد.

 

شدت جریان هوا

برای محاسبه شدت جریان هوای معدن در یک کار معدنی بایستی ابتدا سرعت متوسط هوا را در سطح مقطع کار معدنی محاسبه کرد و آنگاه با ضرب آن در سطح مقطع شدت جریان هوا را بدست آورد. شدت جریان هوا را معمولاً بر حسب متر مکعب در ثانیه با دقت بیان می‌کند.

 

شبکه تهویه

در معادنی که میزان گاز زغال آنها قابل توجه است تنها به کمک تهویه قوی می‌توان گاز زغال را تا حد مجاز رقیق و معدن را استخراج کرد. و این امر مستلزم یک شبکه ایده آل و مناسب جهت تهویه می‌باشد. جهت طراحی شبکه تهویه بایستی مسائلی نظیر : میزان هوای لازم ، سطح مقطع کار معدنی ، گازهای وجود در هوای معدن ، میزان استخراج روزانه و گرد و غبار حاصل از استخراج ، تعداد آتشباری ها و… را در نظر گرفت. و بر اساس آن نوع و قدرت  بادبزن یا بادبزنهای لازم را انتخاب و نهایتاً شبکه تهویه را طراحی نمود.

در معدن پروده II که توسط دو تونل با سطح در ارتباط است. تونل شماره II را به عنوان تونل تهویه مورد استفاده قرار داده اند. در دهانه تونل II فن مکشی نصب شده که یکی از آنها در حال کار است و هوای داخل معدن را به بیرون هدایت می‌کند. در اثر این مکش هوای سالم از تونل شماره I به داخل معدن به حرکت در می‌آید.

جهت برقراری تهویه در انتها و سینه کار و جلوگیری از بوجود آمدن نقطه های کور از فنهای دهشی فرعی استفاده شده که هوای سالم را به سینه کار افق منتقل می‌کند. طرح شبکه تهویه معدن پروده II به صورت شماتیک در شکل زیر نشان داده شده است.

در این شبکه تهویه در دهانه شماره II دو عدد در تهویه تعبیه شده که برای عبور و مرور افراد و همچنین تنظیم قطع و وصل جریان هوا از آن استفاده می‌شود. درها از نقطه نظر نشت هوا تاثیر بسزایی در تهویه دارند و اگر خوب هوا بندی نشده باشد به خصوص در مواقعی که اختلاف فشار بین طرفین در زیاد باشد سبب نشت حجم قابل توجهی از هوا می‌شود.

لوله‌های تهویه معدن از نوع برزنتی می‌باشد که حمل و نقل و نصب آن نسبت به انواع دیگر آسانتر است. در معدن پروده III در زون I تهویه بوسیله یک فن مکشی انجام می‌شود. بدین صورت که اکلون غربی برای ورود هوا و در اکلون مرکزی یک فن مکشی نسب شده که هوای داخل معدن را به بیرون هدایت می‌کند و در زون V که در حالت کار است جهت ایجاد شبکه تهویه یک چاه قائم تونل اصلی را به سطح زیر مرتبط ساخته که در دهانه این چاه یک فن مکشی نصب شده که هوای معدن را با خارج مکش می‌کند.

در اثر این مکش هوا از تونل دهانه وارد معدن می‌شود. همچنین توسط یک فن فرعی که بصورت دهشی کار می‌کند هوا را به سینه کار افق هدایت می‌کند. در این شبکه نیز همانند معدن پروده II از لوله های برزنتی استفاده می‌شود. البته در افقی که به اکلون شرقی زون I وصل می‌شود به علت اینکه در آن محل تعطیل شده در مسیر هوا یک مانع قرار داده اند که هوای زیادی به آن محل نرود و بیشترین هوا به افقی برود که در آنجا کار می‌کنند.

 

نگهداری

طراحی سیستم‌های نگهداری در معادن اساسی ترین وظیفه مهندسین معدن و اولین گام در این راه کنترل موثر سقف است. نوع سیستم نگهداری به عواملی نظیر عمر معدن ، فشار طبقات و استحکام کمر بالایی ، ماده معدنی و… بستگی دارد.

گرچه نگهدارنده‌های چوبی در بعضی از کشور ها منسوخ شده اند اما برای مناطقی که امکان استفاده از فولاد وجود ندارد هنوز یک ماده نگهدارنده اساسی است و مصرف آن در معادن زغال سنگ کوچک کماکان رایج است. از جمله مزایای چوب سبک بودن و قابلیت حمل و نقل آسان آن است. اگر چه چوب 11 بار از فولاد سبکتر است اما فقط 2 بار از آن ضعیف تر است.

به هر حال امروزه فولاد در معادن جای چوب را گرفته و خصوصیات آن به عنوان مصالحی در سیستمهای نگهداری باعث شده است که این ماده در بیشتر معادن جایگزین چوب شود. بویژه در معادن زغال سنگ بزرگ با راهروهای باربری و تهویه برای مدت طولانی حدود 10 سال نگهداری می‌شوند.

در معادن زغال سنگ طبس نیز بیشتر از نگهداری فلزی استفاده می‌شده و تنها در زون I معادن پروده III از سیستم چوبی استفاده شده است. نگهداری کارگاههای استخراج نیز بوسیله سیستم چوبی انجام خواهد شد همچنین برای بستن پشت قابهای نگهداری از لارده های چوبی استفاده می‌شود.

در معادن طبس از دو نوع نگهدارنده فولادی استفاده شده است. یک نوع آن که در تونلهای اصلی معدن پروده II و افق1 همین معدن مورد استفاده قرار گرفته است. که از تیر آهن و در محل معدن ساخته می‌شود. این قابها از دو ستون و یک کلاهک تشکیل شده که هر کدام از یک زوج تیر آهن که به یکدیگر متصل شده اند ساخته میشود. ستونها راطوری می‌سازند که کلاهک به راحتی روی آنها ثابت شود. و بر روی همدیگر نلغزند پس از نصب قابها پشت آنرا توسط لارده های چوب پر می‌کنند.

نوع دیگر قابهای مورد استفاده قابهای کشوی هستند که از سه قسمت تشکیل شده است این قطعات به صورت ناودونی شکل هستند که قسمت فوقانی (کلاهک) بین دوقسمت کناری (ستونها) می‌لغزد ومی‌توان آنرا به اندازه ابعاد کار معدنی تنظیم نموده و به وسیله بستهای فلزی و پیچ و مهره ثابت نمود.

هر مدت یک بار بایستی اتصالات را شل کرد تا قابها در یکدیگر بلغزند و بدین ترتیب ضمن جمع شدن آنها تنشهای وارده به آنها وارد شده و تغییر شکل دائم در اعضای سیستم بوجود نمی‌آید.

از این قابها در زون شرقی معدن پروده III و افق 2 معدن پروده II استفاده شده است.

در یکی از افقهای معدن پروده II برای اولین بار در ایران از پیچ سنگ به طور آزمایشی استفاده شد. این سیستم از یک لوله U شکل تشکیل شده که یک سر آن بسته است پس از قرار دادن لوله در داخل چال از سر دیگر لوله هوای فشرده وارد آن می‌کنند. لوله در اثر فشار هوا از هم باز شده و به دیواره چال می‌چسبد و بدین ترتیب کمر بالا را به لایه های بالاتر می‌دوزند و استحکام انرا افزایش می‌دهند. اما این سیستم در معدن پروده II به علت سست بودن لایه های کمر بالا نتیجه خوبی نداشت و پس از مدتی سقف ریزش کرد ولی در معدن اولیه پروده III به دلیل مقاومت بالای سقف کارمعدنی از این روش می‌توان استفاده کرد.

درمعدن اولیه با توجه به مقاوم بودن کمر بالا پس از هر 4 متر پیشروی آن را نگهداری میکنند اما در معدن پروده II نظر به اینکه کمر بالا سست و ریزشی است پس هر یک متر پیشروی بلافاصله بایستی نگهداری انجام شود.

 

بارگیری و باربری 

در پروده II بین افق 1 و 2 دریلی حفر شد که از آن محل کارگاه استخراج توسط شرکت خصوصی تکادو شروع شده است و کارگران توسط پیکور زغال را حفر می‌کنند. نحوه کار بدین صورت که هر قسمت جداگانه توسط دو کارگر حفر می‌شود که یک کارگر پیکور می‌زند و کارگر دوم زغال کنده شده را داخل ناو ثابت می‌ریزد و چون کارگاه دارای شیب می‌باشد زغال داخل ناو در اثر نیروی ثقل خود به طرف پایین حرکت می‌کند و داخل بونکر جمع می‌شود و در آنجا یکی از کارگران که در جلو درب بونکر قرار دارد واگون‌ها را در زیر بونکر قرار می‌دهد و با باز کردن درب بونکر زغال داخل واگن می‌ریزد.

بعد از اینکه چند واگن پر شد لکوموتیو واگن‌ها را به طرف پذیرگاه می‌برد و از محل پذیرگاه همانطوریکه قبلاً گفته شد توسط وینچ بالا برده می‌شود، البته چون که وینچ قدرت کشش واگن زیادی را ندارد تا زمان آماده شدن وینچ اصلی این وینچ دو واگن، دو واگن زغال را به بالا می‌کشد و بعد از اینکه به بالا رسید توسط یک کارگر دیگر زغال به محل تخلیه برده می‌شود و زغال را تخلیه می‌کنند که این زغال بعد از اینکه به حد زیادی رسید توسط کامیونها به کارخانه زغالشویی شاهرود برده می‌شود.

ولی در زون V پروده III به علت اینکه در سنگ حفر می‌شود و دارای شیب 38 درجه می‌باشد کار بسیار مشکل می‌باشد. کارگران باید با پیکور سنگ را حفر کرده و با بیل سنگها را داخل واگن ریخته که کاری سخت و طاقت فرسا می‌باشد. در این محل به علت شیب نمی‌توان از خاک برسر استفاده کرد و بعد از بارگیری توسط بیل کارگر با زدن دو بوق از داخل تونل، کسی که در بالا و پای وینچ قرار دارد واگن را به طرف بالا می‌کشد.

بعد از اینکه به بالا رسید واگن را خالی می‌کند و دوباره با اعلام اینکه واگن به طرف پایین می‌آید توسط سه بوق واگن را به طرف پایین می‌فرستد و این سیکل کاری همچنان ادامه دارد. لازم به ذکر است که علائم اخباری در معدن بدین صورت است که دو بوق حرکت به طرف بالا و سه بوق حرکت به طرف پایین، یک بوق ایست کامل ، دو بوق ممتد حرکت واگن بصورت آهسته بطرف بالا ممتد حرکت واگن بصورت آهسته به طرف پایین می‌باشد.

 

پروده 3

در پروده III  در زون I در کارگاه استخراج پروده II هر قسمت مشخص که به عهده دو کارگر است یکی از آنها عمل حفر را انجام می‌دهد و دیگر داخل ناو می‌ریزد ولی یک فرق کلی با پروده II دارد و آن این است که کارگاه استخراج پروده III بصورت افقی و دارای ارتفاع کم می‌باشد و ناو باربری آن ناو زنجیری می‌باشد