تعریف استخراج روباز :

روش های که برای استخراج ان گروه از معادن که در سطح و یا نزدیک سطح زمین قرار دارند به کار برده می شوند را روش های استخراج معادن سطحی می نامند.

توضیح :

در این روش ها معمولا انقدر از سطح با طله برداری صورت می گیرد تا به ماده ی دسترسی حا صل شود و چون عملیات باطله برداری واستخراج  ما ده ی معدنی در فضای باز صورت می گیرد محدودیتی از نظر استفاده از ماشین الات عظیم الجثه با قدرت و ظرفیت زیاد وجود دارد و به همین دلیل تولید و ایمنی در این روش ها با لا بوده  و هزینه پایین خواهد بود  و چون هزینه ی استخراج پایین است امکان استخراج مواد معدنی با عیار پایین بعل اخذ در مورد ذخایر تودهای وجود دارد.

تقسیم بندی روش های استخراج معادن سطحی {بر حسب نوع ذخیره و شیوه ای استخراج}

1-     روش روباز :

استخراج با ایجاد پله صورت می گیرد و پله تا عمقی از معدن که استخراج مواد معدنی ضرر ندهد طراحی می شود این روش بیشتر برای معادن فلزی عمدتا مس و آهن وذخایری که به صورت توده ای یا انبوه هستند و از متوسط عیار کم برخوردارند به کار برده می شود در روش روباز باطله های روی مواد پس از برداشت به نقطه های دور تر از محل استخراج حمل می شوند  واین مواد در آنجا دامپ می شود  در بیش از 080/0معادن روباز سیستم بار گیری شاول ::وسیستم حمل ::کامیون و ماده ی منفجری اصلی آنفو است.

2-     روش سطح برداری (strapmining) :

برای استخراج زغال سنگ ، بوکسیت و فسفات به کار برده می شود ولی در این روش استخراج با پله صورت نمی گیرد بلکه با ایجاد برش جعبه ی گونه و یا بلوکی انجام می پذیرد که بر روی بیرون زدگی زغال ابتدا سطح را برداشته و سپس اسنخراج زغال انجام می گیرد  و در اینجا برش های بعدی به موازات برش اولیه زده می شود که این عمل خودش به دو بخش تقسیم می شود:

(الف)روش استخراج مسطحی :::که شرایط زیر را دارد :::

1. معدن در منطقه ی کم ارتفاع و مسطح قرار گرفته باشد
2. ضخامت باطله های روی لایه ی زغال سنگ کم باشد

اولین برش جعبه گونه یا بلوکی در بیرون زدگی زغال ایجاد و باطله های برداشته دامپ و برش تا استخراج کامل زغال سنگ ادامه دارد و کلی است و در نتیجه زغال سنگ قابل استخراج خواهد بود.

(ب)روش استخراج کنتوری:::که دارای شرایط زیر است :::

1. معدن در منطقه ی کو هستانی و مرتفع واقع شده است

2. ضخامت باطله ی روی زغال در بعضی از نقاط به حدی است که امکان استخراج همه ی زغال سنگ وجود ندارد که در این حالت اولین برش بر روی بیرون زدگی زغال در دامنه ی کوه ایجاد می شود و برش های بعدی به موازات برش قبلی زده می شوند و در این عملیات باطله ی هر برش در برش قبلی دامپ می شود.

3-     روش سوم استخراج معادن سطحی ::استخراج کواری است ::

که این روش برای معادن غیر فلزی مانند:گرانیت ، سنگ اهک ، ماسه سنگ به کار برده می شود که مانند روش روباز است ولی از مواد منفجره نه برای خورد کردن بلکه برای ایجاد سطح ازاد استفاده می شود در برخی از موارد از سیم برش ها هم جهت استخراج سنگ کواری نیز استفاده می شود

4-     از روش های استخراج  سطحی است به نام:::درج و یا روش هیدرولیکی:::

که برای استخراج فلزات سنگین مانند طلا ، نقره و امسال ان مورد استفاده قرار می گیرد که ارزش اقتصادی بالای دارند و بکار گیری ان بستگی به موقیت ذخیره دارد و برای استخراج فلزات قیمتی از کف دریا و دریاچه ها استفاده شده که این عمل استخراج با فشار آب انجام می شود و کلا برای فلزاتی است که وزن بیشتری داشته ودر زیر آب باقی می مانند.

ذخایری که استخراج شان با روش های سطحی امکان پذیر است

1- ذخایر توده ی طلا

2- ذخایر لایه ی و رسوبی زغال سنگ

* مراحل استخراج در روش های سطحی :

• آماده سازی سطح زمین به کمک بولدوزر وگریدر
• حفاری بر روی باطله و مواد معدنی
• انفجار باطله یا مواد معدنی
• بارگیری باطله یا مواد
• حمل باطله یا مواد
• بازسازی معدنی

و نکته ی قابل توجه مخصوص موادی از قبیل شیل ، فسفات ، نمک و حتی زغال سنگ است که در برخی از موارد نیازی به حفاری و انفجار ندارند و توسط لودر ،گریدر، بولدوزر ، و اسکریپر قابل استخراج هستند

* مزایای روش روباز نسبت به زیرزمینی :

1- یمنی بالاتر به دلیل روشنای کافی و قدرت دید بالا و عدم نیاز به سیستم نگهداری در فضای باز

2- تولید بالا به دلیل امکان استفاده از ماشین های بارگیری و حمل در ظرفیت و قدرت بالا زیادتر است

3- به دلیل تولید بالا و پایین بودن هزینه ی استخراج علیرغم بالا بودن هزینه ی اولیه ی امکان استخراج مواد معدنی با عیار پایین وجود دارد

4- ضایعات مواد معدنی در روش های روباز کمتر است

* شیب معدن :

در حال حاضر بیشتر شیب معدن بر اساس تجربه طراحی می شود و در سال های اخیر شیب ها بر اساس شرایط میکانیکی معدن و با محافظه کاری انتخاب شده اند که انتخاب شیب بالا موجب استخراج  بیشتر معادن از اعماق با عیار پایین خواهد شد که این عمل هزینه ی باطله برداری را به حداقل خواهد رساند و وقتی امکان پذیر است که اطلاعات حاصله از مطالعات ژئومکانیکی از ضریب اطمینان بالای بر خوردار باشد و امکانات موجود در افزایش پایداری شیب و تقویت اصطحکاک توده ی سنگ کافی  و مناسب باشد.

* بازده هی ماشین آلات :

معادن سطحی علیرغم پیشرفته بودن هنوز بعضا از کیفیت بالای برخوردار نیستند افزایش راندمان ماشین آلات معدنی موجب کاهش اطلاف وقت و بالا رفتن تولید و در نتیجه باعث اقتصادی شدن معادن می شود.

* محیط زیست :

روش استخراج سطحی موجب تخریب طبیعت ، آلودگی آب ، هوا همراه است که مطالعه و تحقیق بر روی بازسازی باید به طور جدی عمل شود.

* نحوه ی انتخاب روش استخراج :

1- کانسار های که در مناطق کم عمق قرار گرفته اند  و ضخامت موادی که بر روی ماده ی معدنی قرار گر فته است حداکثر0 15متر مکعب می باشد که در صورت وجود سایر شرایط مثل :حجم ، عیار با روش سطحی استخراج می شوند.

2- کانسار های که در مناطق عمیق قرار گرفته اند و به روش زیرزمینی استخراج می شوند.

* مراحل انتخاب روش ویا عواملی یه برای انتخاب روش موثرند عبارتند از :

1- خصوصیات فیزیکی وزمین شناسی کانسار :مثل شکل و ضخامت 2- شرایط میکانیکی از نظر مقاومت ماده ی معدنی دیواره های بالایی و دیواره های پایینی ماده ی معدنی که شامل: مقاومت ، تنش و ناپیوستگی 3- هزینه های عملیاتی و سرمایه گذاری 4- نرخ تولید مثل نرخ باز گشت سریع که اول با عیار بالا استخراج شروع می شود 5- دسترسی به هزینه و کارگران ماهر6- میزان تاثیرگذاری بر محیط زیست

* انتخاب روش روباز بر اساس مشخصات فنی کانسار :

1-     روش کمی آقای نیکو لاس : برای هر یک از خصوصیات فنی کانسار اعداد بین 0تا 4در نظر گرفته می شود و عدد 4 نشانه ی مناسب ترین شرایط وعدد 3 مناسب و عدد 2 کمی مناسب و 1 کمترین تاثیر را در انتخاب روش استخراج دارد و صفر به ان معنی است که در ان کانسار هیچ تاثیری در انتخاب روش ندارد.

* عوامل مهم در امتیازها :

1-     شرایط زئومتری کانسار مانند: شکل ، ضخامت ، شیب ، عمق و توضیع عیار

2-     شرایط کیفی منطقه ی کانسنگ و دیواره ی بالای و دیواره پایینی از نظر مقاومت

* زمان انتخاب روش استخراج :

یک ذخیره ی معدنی طی 5 مرحله استخراج می شود و در هر یک از این مراحل می توان اقدام به انتخاب مراحل نمود:

1. اکتشاف پیش بینی ذخایر زئومتری ذخیره

2. توسعه ی حفاری و مطالعات فنی و اقتصادی

3. طراحی

4. استخراج کانسنگ

5. پایان عمر معدن

* طراحی در معادن روباز :

توضیح: امروزه ذخایر معدنی که با روش روباز استخراج می شوند از نظر اندازه ، شکل ، جهت و موقعیت قرارگیری آنها نسبت به سطح زمین که بسیار متنوع اند این شرایط به وجود امده از یک سو به دلیل توسعه ی تکنولوزی در ماشین آلات معدنی بلاخص از نظر ظرفیت ، قدرت ، سرعت می باشد و از سوی دیگر به دلیل الگوریتم  مختلفی که در زمینه ی  بر نامه ریزی و طراحی معدن  که با استفاده از روش های ریاضی و تحقیق در عملیات و توسعه ارائه شده از گذشته تا کنون ذخایر معدنی با روش روباز به کمک یک سری سطوح افقی و مسطح  انجام می گیرد که اصطلاحا پله و یا bench می گویند  استخراج از اولین پله که در بالا ترین ارتفاع  ایجاد می شود و تا آخرین پله و یا تا آخرین افق ادامه دارد  که به ان کف پله یا پیت می گو یند و استخراج از هر پله تا آخرین محدوده ی پیت گسترش میابد و ارتباط پله ها از طریق گذرگاه انجام می گیرد که به ان ramp می گویند.

استخراج از هر پله توسط عملیات حفاری انفجار ، بارگیری و حمل انجام می گیرد لذا مشخص است که اندازه پله ها تابع مشخصات ماشین آلات معدن مانند: دریل ،کامیون و شاول باشد که در این صورت به ماشین های 1 حفاری >>دریل – 2 بارگیری >> شاول – 3 حمل >>کامیون که ماشین های اصلی معدن هستند و سایر ماشین آلات معدن مثل: لودر >>گریدر >>بلدوزر >>ماشین آبپاش >>ماشین حمل سوخت >>سنگ شکن اولیه >>ماشین حامل مواد منفجره >>ماشین آلات تعمیراتی سیار >که به اینها نیز ماشین الات ثانویه و یا کمکی گفته می شود.

* توازن مثلثی :

بین ماشین آلات اصلی معدن یک توازن از نظر ظرفیت و قطر برقرار است که به آن توازن مثلثی می گویند:

مثلا ظرفیت کامیون بین  5 تا 10 تن به ازای هر اینچ قطر دریل و ظرفیت جام شاول بین نیم تا 1 متر مکعب به ازای هر اینچ که در این حالت قطر دریل و ظرفیت کامیون باید بین 5 تا 10 تن به ازای هر متر مکعب ظرفیت جام شاول باشد

رابطه ی مثلثی:  توازن مثلثات ماشین الات معدنی

در شکل زیر فضایی که نیاز است تا عملیات  حفاری و بارگیری و حمل بر روی آن انجام می پذیرد که به ان فضای عملیاتی و یا پله ی کاری گفته می شود.

هر پله از دو سطح فوقانی و تحتانی تشکیل شده است که به فاصله ی عمودی از یکدیگر جدا شده اند  که به ان ار تفاع پله می گو یند که همان فاصله ی عمودی است که لبه ی پله را به پای پله مر تبط می کند.

ارتفاع پله بین 4 تا 20 متر متقیر است  و به عوامل متعددی بستگی دارد از میان مشخصات پله تامین ارتفاع پله جزء تصمیمات اولیه و اصلی تلقی می شود و پس از تامین ارتغاع پله سایر مشخصات پله ها را باید انتخاب کرد امروزه ارتفاع پله ها در معادن روباز  فلزی پایه و بزرگ  بین 12 تا 15 متر است و در معادن کوچک متوسط بین 4 تا 12 متر انتخاب می شود و در معادن فلزی قیمتی مانند: طلا و معادن اورانیوم  بین 6 تا 9 متر متقیر می باشد.

* عوامل ماثر در تامین ارتفاع پله عبارتند از :

1- ارتفاع برداشت سیستم بارگیری ارتفاع پله باید کمتر و یا نزدیک به ارتفاع برداشت سیستم بارگیری باشد

2- عمق چالی که دریل قادر است آن را حفر کند که با توجه به فراوانی و تنو ع سازندگان ماشین آلات حفاری این عامل از اهمیت کمتری بر خوردار است

3- نوع سنگ: {الف} برای سنگ های نرم ارتفاع پله ی پیش نهادی 4 تا 6 متر است :{ب} ودر سنگ های نیمه سخت 6 تا 8 متر است :{ج} و برای سنگ های سخت ارتفاع پله ی پیشنهادی 8 تا 20 متر است

4- شرایط جوی نیز در انتخاب پله تاثیر دارد مثلا در معادن برفگیر که احتمال یخ بندان زیاد است و در این شرایط ضخامت یخ که بر روی سطح فوقانی پله ایجاد خواهد شد منظور شده و در عملکرد ماشین بارگیری تاثیر داده می شود.