Μέθοδοι εκμετάλλευσης

Υπόγεια εκμετάλλευση πολυμεταλλικών κοιτασμάτων

Posted in Μέθοδοι εκμετάλλευσης

(μικτών θειούχων - αργύρου - χρυσού - χαλκού)

Η εκμετάλλευση των πολυμεταλλικών κοιτασμάτων και ιδιαιτέρως των κοιτασμάτων αργύρου και χρυσού μπορούν να δώσουν μια νέα διάσταση στις παραγωγικές δυνατότητες της χώρας. Μπορούν να διακριθούν δύο σημαντικά μεταλλευτικά κέντρα, αυτό της Χαλκιδικής (περιοχή Κασσάνδρας) και αυτό στην περιοχή της Θράκης (περιοχή Περάματος και Σαππών).

Στην περιοχή της Χαλκιδικής λειτουργεί το μεταλλείο των Μαύρων Πετρών, ενώ βρίσκονται υπό μελέτη/ανάπτυξη τα μεταλλεία της Ολυμπιάδας και των Σκουριών. Στο μεταλλείο των Μαύρων Πετρών η εκμετάλλευση γίνεται υπόγεια, ενώ επίσης υπόγεια προτείνεται να γίνει και η εκμετάλλευση του κοιτάσματος Ολυμπιάδας. Για την περίπτωση του κοιτάσματος Σκουριών, το μεταλλοφόρο κοίτασμα που βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια προτείνεται να εκμεταλλευθεί επιφανειακά ενώ σε βαθύτερους ορίζοντες θα πραγματοποιηθεί υπόγεια μέθοδος εκμετάλλευσης.

Στην περιοχή της Θράκης, το έργο του Περάματος (Ν. Έβρου) το μεταλλείο βρίσκεται στο τελικό καθεστώς αδειοδότησης. Η εκμετάλλευσή του θα γίνει με επιφανειακή εκσκαφή. Στην περιοχή των Σαππών (Ν. Ροδόπης) έχουν εντοπιστεί δύο κοιτάσματα (Οχιάς και Αγίου Δημητρίου). Το κοίτασμα της Οχιάς προτείνεται να εκμεταλλευτεί με υπόγεια μέθοδο εκμετάλλευσης ενώ το κοίτασμα του Αγ. Δημητρίου θα εκμεταλλευτεί με την δημιουργία υπαίθριας εκμετάλλευσης.

Για όλες σχεδόν τις περιπτώσεις που η εκμετάλλευση των κοιτασμάτων θα γίνει υπόγεια η επιλεχθείσα μέθοδος εκμετάλλευσης θα είναι αυτή των εναλλασσόμενων κοπών και λιθογομώσεων (Μαύρες Πέτρες, Ολυμπιάδα, Οχιά). Ακόμη όμως και στην περίπτωση του κοιτάσματος Σκουριών έχει επιλεχθεί μια παραλλαγή της μεθόδου των διαδοχικών ορόφων με κενά μέτωπα, η οποία προβλέπει την μετέπειτα πλήρωση των κενών που δημιουργούνται με υλικό λιθογόμωσης.

1Σχήμα 1. Ανερχόμενη (overhand) και κατερχόμενη (underhand) λιθογόμωση.

Μέθοδος εναλλασσόμενων κοπών και λιθογομώσεων

Το βασικό χαρακτηριστικό της μεθόδου με λιθογόμωση είναι η αντικατάσταση του μεταλλοφόρου πετρώματος, που αποσπάται κατά την εκμετάλλευση, με νέο φερτό υλικό χαμηλής αξίας (π.χ. στείρα από εργοστάσιο εμπλουτισμού) που γεμίζει τα κενά που δημιουργούνται.

Η μέθοδος επιδέχεται μεγάλης εκμηχάνισης αλλά και της χρησιμοποίησης διαφόρων τύπων υλικών λιθογόμωσης, από στείρα υλικά έως «πάστες» λιθογόμωσης (υλικά με προσθήκη τσιμέντου). Αντίστοιχα, μπορεί να λάβει χώρα προς τα πάνω ή προς τα κάτω (ανερχόμενη ή κατερχόμενη λιθογόμωση) (Σχήμα 1) ώστε να μπορεί να αντιμετωπίσει ποικίλα χαρακτηριστικά πετρωμάτων και μεταλλεύματος όσον αφορά στις μηχανικές ιδιότητές τους.

Στην πιο απλή μορφή της εκμετάλλευσης, την ανερχόμενη λιθογόμωση, το μετάλλευμα εξορύσσεται σε οριζόντιες λωρίδες, ύψους 2-6 m (ορυσσόμενο σε μια ή περισσότερες φάσεις), αρχίζοντας από το χαμηλότερο σημείο του πατώματος και προχωρώντας προς τα πάνω. Έτσι, η τυπική εφαρμογή της μεθόδου περιλαμβάνει την αφαίρεση μιας στρώσης από την οροφή του μετώπου και καθώς το μετάλλευμα πέφτει στο δάπεδο, γίνεται η αποκομιδή του και εν συνεχεία η υποστήριξη της οροφής. Μετά το πέρας της εκμετάλλευσης της λωρίδας, η περιοχή γεμίζεται με υλικό λιθογόμωσης (συνήθως στείρο υλικό). Το υλικό αυτό αποτελεί ουσιαστικά το νέο δάπεδο εργασίας για να αρχίσει ένας νέος κύκλος εκμετάλλευσης στην νέα ανώτερη υψομετρικά λωρίδα.

Στην περίπτωση της κατερχόμενης λιθογόμωσης, πραγματοποιείται η αντίστοιχη διαδικασία μόνο που πλέον η φορά εκμετάλλευσης είναι προς τα κάτω. Αυτό σημαίνει ότι μετά την λιθογόμωση της λωρίδας εκμετάλλευσης, η νέα εκμετάλλευση αρχίζει κάτω από την λιθογομωμένη περιοχή. Συνεπώς υπάρχουν ιδιαίτερες απαιτήσεις στο υλικό της λιθογόμωσης, καθώς πλέον πρέπει να φέρει τις τάσεις που δημιουργούνται στην οροφή, από την διάνοιξη της στοάς εκμετάλλευσης. Στις περιπτώσεις αυτές συνήθως προστίθεται ένα ποσοστό τσιμέντου (4%-15%) στο υλικό ώστε να μπορεί να αποκτήσει την απαιτούμενη αντοχή.

Η χρήση αυτοκινούμενου εξοπλισμού επιβάλλει την ανάπτυξη ελικοειδών κεκλιμένων (ραμπών) από όπου και γίνεται η τελική προσβολή του κοιτάσματος. Έτσι με σημείο εκκίνησης την ράμπα γίνεται η ανάπτυξη διαδοχικών κεκλιμένων (συνήθως 4-5, κλίσης 15%) έως ότου συναντηθεί το κοίτασμα (Σχήμα 2). Η αρχή γίνεται από το κατώτερο και μετά το πέρας της εκμετάλλευσης της κατώτερης πλάκας γίνεται η λιθογόμωσή της και ακολουθεί η όρυξη του επόμενου υψομετρικά κεκλιμένου από το οποίο γίνεται εκ νέου η προσβολή του κοιτάσματος και η λιθογόμωση.

2Σχήμα 2. Άποψη της εκμετάλλευσης και του σχεδιασμού της ράμπας προσβολής για τη μέθοδο εναλλασσόμενων κοπών και λιθογομώσεων (ανερχόμενη)

Βασικά πλεονεκτήματα των μεθόδων με λιθογόμωση είναι η εξασφάλιση της μέγιστης δυνατής ασφάλειας έναντι προβλημάτων επιφανειακών καθιζήσεων. Επίσης, η μείωση της ρηγμάτωσης των περιβαλλόντων πετρωμάτων αλλά και το γέμισμα των μετώπων με αδρανές συμπυκνωμένο υλικό ή ακόμα και με στερεοποιημένο υλικό με χρήση τσιμέντου μειώνει δραστικά την κίνηση των υπογείων υδάτων και την αποστράγγισή του μέσα από την περιοχή της μεταλλοφορίας, ελαχιστοποιώντας την οξείδωσή του αλλά και την εμφάνιση προβλημάτων όξινης απορροής.

Σημαντικό επίσης πλεονέκτημα είναι η επίτευξη πολύ υψηλών συντελεστών απόληψης του κοιτάσματος της τάξης του 90-95%, αλλά και η μείωση του ποσοστού αραίωσης (ποσοστό στείρου υλικού που λαμβάνεται κατά την εκμετάλλευση). Ταυτόχρονα, δε μπορεί να γίνεται και η υπόγεια διάθεση των απορριμμάτων του εμπλουτισμού αντί να αποτίθενται σε επιφανειακές εκτάσεις.

Το βασικό μειονέκτημα της μεθόδου είναι το υψηλό κόστος που παρουσιάζει το οποίο οφείλεται τόσο στην ανάγκη μεταφοράς του υλικού από την επιφάνεια στα υπόγεια μέτωπα όσο και στην εισαγωγή ακόμα μιας φάσης εργασίας (φάση λιθογόμωσης) που απαιτεί τη χρήση επιπλέον πόρων για το σκοπό αυτό αλλά και μειώνει την παραγωγικότητα της μεθόδου.

3Σχήμα 3. Γενική άποψη της υπόγειας εκμετάλλευσης στο μεταλλείο των Μαύρων - Πετρών.



Υπόγεια εκμετάλλευση στο μεταλλείο Μαύρων Πετρών.

Το μεταλλείο των Μαύρων πετρών έχει μια ιστορία πάνω από 100 ετών.

Συνολικά, τα μεταλλευτικά αποθέματα του μεταλλείου ανέρχονται σε 1,64 εκατ. τόνους μετάλλευμα με περιεκτικότητα 8,3% ψευδάργυρο (Zn), 6,0% μόλυβδο (Pb), και 170 γραμμάρια ανά τόνο άργυρο (Ag) (Πίνακας 1).

Η εκμετάλλευση γίνεται υπόγεια και πλέον βρίσκεται σε πλήρη ανάπτυξη (Σχήμα 3).

 

 

Πίνακας 1. Υπολογισμός μεταλλευτικών αποθεμάτων μεταλλείου Μαύρων Πετρών

Κατηγορία αποθέματος Mt Ag (g/t) Ag (Moz) Pb (%) Pb (kt) Zn (%) Zn (kt)
Βέβαια 1,34 170 7,35 5,97 80 8,3 111,22
Πιθανά 0,3 170 1,65 5,97 17,91 8,3 24,9
Σύνολο 1,64 170 8,99 5,97 97,91 8,3 136,12


Για την εκμετάλλευση του μεταλλείου Μαύρων Πετρών εφαρμόζεται η ανερχόμενη μέθοδος εναλλασσομένων κοπών και λιθογομώσεων υπό συνθήκες συνήθους διαστάσεων στοάς. Το κοίτασμα χωρίζεται σε ορόφους ύψους έως 6 m και η εκμετάλλευση αρχίζει από τον κατώτερο και επεκτείνεται διαδοχικώς προς τους ανώτερους υψομετρικά ορόφους.

Το μετάλλευμα που αντιστοιχεί σε κάθε όροφο περιχαράσσεται αρχικά με διευθυντική στοά στη στρώση του κοιτάσματος. Από την διευθυντική στοά εκκινούν εγκάρσιες και σχεδόν παράλληλες στοές, μέχρι να εντοπισθούν τα όρια της μεταλλοφορίας προς την οροφή του κοιτάσματος.

Μετά την απόληψη του μεταλλεύματος, η στοά λιθογομώνεται. Η πλήρης λιθογόμωση του εξοφλημένου ορόφου γίνεται από τη στοά περιχάραξης του υπερκείμενου ορόφου με χρήση κατάλληλου πολφού λιθογόμωσης (υδραυλική λιθογόμωση) με την προσθήκη τσιμέντου. Δημιουργείται ανάχωμα στην αφετηρία της στοάς και εισαγωγή εντός της φραγμένης στοάς πολφού λιθογόμωσης με στόχο την απόλυτη πλήρωσή της. Όσον αφορά στην σύνθεση του μίγματος της λιθογόμωσης, η μέση αναλογία του υλικού λιθογόμωσης είναι τσιμέντο 10%, αδρομερή απόβλητα εμπλουτισμού 70% και νερό 20%.

4Σχήμα 4. Κάτοψη διαμήκους εκμετάλλευσης σε μικρού πάχους κοίτασμα.

Σημειώνεται ότι στο τσιμεντοκονίαμα το περιεχόμενο νερό βρίσκεται σε περίσσεια κυρίως για ελάττωση του ιξώδους και διευκόλυνση της υδραυλικής μεταφοράς του. Μετά την εναπόθεσή του, ο πολφός έχει τάση να αποβάλει την περίσσεια του νερού.

Μετά από την πάροδο εύλογου χρονικού διαστήματος από την ολοκλήρωση της λιθογόμωσης, ο οποίος απαιτείται για να στερεοποιηθεί το υλικό λιθογόμωσης, το υλικό αυτό αποτελεί το δάπεδο εργασίας για την εκμετάλλευση του μεταλλεύματος από τον υπερκείμενο όροφο.

Σε κάθε όροφο, η εκμετάλλευση διενεργείται ανάλογα με το πάχος του κοιτάσματος είτε με διαμήκεις, κατά την διεύθυνση του κοιτάσματος, στοές εκμετάλλευσης (Σχήμα 4) για περιπτώσεις όπου το κοίτασμα έχει μικρό πάχος, είτε με εγκάρσιες στοές εκμετάλλευσης (Σχήμα 5), οι οποίες εκκινούν από τις στοές βάσης του κοιτάσματος και αναπτύσσονται μέχρι τα όρια της οροφής, για κοιτάσματα μεγάλου πάχους. Στα τμήματα του κοιτάσματος όπου το πάχος είναι μεγαλύτερο των 30 m, η εκμετάλλευση διενεργείται με όρυξη εγκαρσίων στοών, ενώ στα τμήματα όπου το πάχος είναι μικρότερο των 30 m, η εκμετάλλευση διενεργείται με την όρυξη διαμήκων στοών.

5Σχήμα 5. Κάτοψη εγκάρσιας εκμετάλλευσης σε μεγάλου πάχους κοίτασμα.

Οι διαμήκεις στοές ορύσσονται παράλληλα μεταξύ τους και σε αξονικές αποστάσεις μεγαλύτερες των 12 m, εφόσον καθίσταται δυνατό για το εκάστοτε πάχος του κοιτάσματος, αφενός προς εξασφάλιση των συνθηκών ευστάθειας και αφετέρου ώστε να παρέχεται περιθώριο παρέλευσης ικανού χρόνου απαραίτητου για την απόκτηση της απαιτούμενης αντοχής στο υλικό λιθογόμωσης. Εάν το πάχος του κοιτάσματος είναι σημαντικά μικρότερο, τότε οι διαμήκεις στοές εκμετάλλευσης ορύσσονται παράλληλα και εν επαφή.

Στις εν λόγω περιπτώσεις, μετά την ολοκλήρωση της εξόρυξης σε κάθε διαμήκη στοά διενεργείται λιθογόμωση και μετά από την παρέλευση ικανού χρονικού διαστήματος (28 ημερών), ώστε να αποκτήσει την απαιτούμενη αντοχή το υλικό λιθογόμωσης, διενεργείται εξόρυξη στην αμέσως επόμενη στοά εκμετάλλευσης.

Η εκμετάλλευση γίνεται με τη χρήση εκρηκτικών υλών. Η όρυξη των διατρημάτων γίνεται με ειδικό φορείο (jumbo διάτρησης) ενώ χρησιμοποιείται εκρηκτικό γαλάκτωμα και ηλεκτρικά καψύλια για την έναυση. Η υποστήριξη της οροφής γίνεται με τη χρήση αγκυρίων, τύπου Swellex, μήκους από 1,8 έως 4 m, σε κάνναβο 2 x 2 m σε πεσσοειδή διάταξη.

Επιπλέον όπου απαιτείται γίνεται χρήση εκτοξευόμενου σκυροδέματος πάχους 10 cm περίπου και εγκατάσταση δομικού πλέγματος. Ακόμα, σε ιδιαίτερα δυσμενείς συνθήκες μπορεί να γίνει η τοποθέτηση μεταλλικών πλαισίων ή και ξύλινων υποστυλωμάτων.

 

Πηγές:

Μπενάρδος, Α., 2014. Μέθοδοι Υπόγειας Εκμετάλλευσης  – Ελληνικές Εκμεταλλεύσεις, Ε.Μ.Π., Σημειώσεις μαθήματος, Αθήνα.
Τερεζόπουλος, Ν.,  2003. Υπόγειες Εκμεταλλεύσεις, Σημειώσεις μαθήματος, Ε.Μ.Π., Αθήνα.

Υπόγειες εκμεταλλεύσεις ελληνικών βωξιτικών κοιτασμάτων

Posted in Μέθοδοι εκμετάλλευσης

Οι υπόγειες μέθοδοι εκμετάλλευσης που χρησιμοποιούνται στα βωξιτικά κοιτάσματα του Ελλαδικού χώρου είναι κατά κύριο λόγο η μέθοδος των «θαλάμων και στύλων» (room-and-pillar mining) με διάφορες παραλλαγές, καθώς και η μέθοδος «κατακρήμνισης της οροφής με διαδοχικούς υποορόφους» (sublevel caving).

1. Μέθοδος των θαλάμων και στύλων

Η μέθοδος θαλάμων και στύλων (room and pillar) ανήκει στην κατηγορία των μεθόδων εκμετάλλευσης με κενά μέτωπα (open stopes), δηλαδή χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι ο κενός χώρος που δημιουργείται από τις εργασίες εκσκαφής, διατηρείται ανοικτός με τη βοήθεια της φυσικής υποστήριξης που παρέχεται από το πέτρωμα. Το πεδίο εφαρμογής της μεθόδου είναι τα οριζόντια ως μέτριας κλίσης στρωσιγενή κοιτάσματα ικανοποιητικής αντοχής, μικρού ή μεγάλου πάχους, τα οποία εντοπίζονται σε μικρό ως μέσο βάθος τα οποία έχουν ανθεκτική οροφή. Συγκεκριμένα, η κλίση των στρωμάτων πρέπει να είναι μικρότερη των 30ο, το δε πάχος φθάνει συνήθως τα 10 m περίπου. Σε περίπτωση που το πάχος του βωξίτη είναι μεγαλύτερο των 10 m τότε χρησιμοποιείται η μέθοδος θαλάμων και στύλων σε συνδυασμό με ξηρή λιθογόμωση.

Η προσπέλαση των κοιτασμάτων γίνεται μέσω δύο τουλάχιστον στοών ή φρεάτων ή οποιουδήποτε συνδυασμού αυτών με σκοπό τόσο την εξυπηρέτηση της μεταφοράς του μεταλλεύματος όσο και την δημιουργία κατάλληλου κυκλώματος αερισμού. Στα περισσότερα βωξιτικά κοιτάσματα του Ελλαδικού χώρου συνήθως οι προσπελάσεις γίνονται με δύο στοές. Η πρώτη από αυτές βρίσκεται στο χαμηλότερο υψομετρικό επίπεδο ανάπτυξης του κοιτάσματος και από αυτή γίνεται και η αποκομιδή του μεταλλεύματος προς την επιφάνεια (στοά βάσης). Η δεύτερη τοποθετείται σε υψηλότερο υψομετρικό επίπεδο και συνήθως χρησιμοποιείται για την τοποθέτηση των εγκαταστάσεων αερισμού του μεταλλείου.

Για την περιχάραξη και την ανάπτυξη της εκμετάλλευσης, αρχικά ορύσσονται ορισμένες στοές για την επικοινωνία του τμήματος εκμετάλλευσης με τις στοές βάσης με σκοπό την εξυπηρέτηση στην μεταφορά του μεταλλεύματος, αλλά στην συνέχεια το ρόλο αυτό εξυπηρετούν οι θάλαμοι που ορύσσονται κατά την εκμετάλλευση.

Στη γενική εφαρμογή της μεθόδου θαλάμων και στύλων, το πέτρωμα εξορύσσεται μέσω ενός συστήματος παράλληλων στοών που οι άξονές τους ισαπέχουν. Στη συνέχεια ορύσσονται νέες στοές κάθετα ή με κάποια κλίση ως προς τις πρώτες. Με αυτό τον τρόπο δημιουργούνται στύλοι πετρώματος που στηρίζουν την οροφή (Σχήμα 1). Η ευστάθεια δηλαδή των θαλάμων επιτυγχάνεται χάρη στους στύλους και συγκεκριμένα χάρη στην εκμετάλλευση της φέρουσας ικανότητας αυτών.

1Σχήμα 1. Σχηματική απεικόνιση της μεθόδου θαλάμων και στύλων (πηγή: Atlas Copco).

Στην μέθοδο των θαλάμων και στύλων το μετάλλευμα εξορύσσεται αφήνοντας συγχρόνως τμήματα υπό μορφή στύλων για την υποστήριξη της οροφής. Οι διαστάσεις των ανοιγμάτων και των στύλων εξαρτώνται από τις εξής παραμέτρους:

  • Το πάχος του κοιτάσματος (και ύψος του χώρου).
  • Τις μηχανικές ιδιότητες του υπερκειμένου σχηματισμού (οροφής).
  • Τις μηχανικές ιδιότητες του μεταλλεύματος.
  • Το εντατικό πεδίο της ευρύτερης περιοχής.

Τόσο η διάταξη των στύλων στο χώρο, όσο και η διατομή τους μπορεί να είναι κανονική (τετραγωνική ή ορθογωνική) ή ακανόνιστη ή μπορούν σε ειδικές περιπτώσεις να εκτείνονται πλευρικά σε μεγάλη έκταση υπό την μορφή τοιχείων (στύλοι φράχτες – barrier pillars), οι οποίοι συνήθως χρησιμοποιούνται για τον διαχωρισμό και προστασία τμημάτων της εκμετάλλευσης. Συνηθέστερα, η μορφή των στύλων αλλά κυριότερα η θέση τους δεν είναι ομοιόμορφη, επιδιώκοντας την τοποθέτησή τους κατά το δυνατόν σε θέσεις όπου υπάρχουν τα πιο «φτωχά» σε περιεκτικότητα μεταλλεύματος σημεία του κοιτάσματος.

Η ύπαρξη στύλων από το ίδιο το κοίτασμα αποτελεί απώλεια χρήσιμου υλικού. Για το λόγο αυτό, συχνά γίνεται η μείωση των διαστάσεων των στύλων στην τελική φάση της εκμετάλλευσης (φάση εξόφλησης), με σκοπό τη μεγιστοποίηση του συντελεστή απόληψης.

Για την υλοποίηση της μεθόδου των θαλάμων και στύλων στα βωξιτικά κοιτάσματα διακρίνονται τρία διαφορετικά συστήματα ανάπτυξης:

  1. Εκμετάλλευση σε οριζόντιο ή σχεδόν οριζόντιο κοίτασμα.
  2. Εκμετάλλευση σε κεκλιμένα κοιτάσματα (20ο- 30ο).
  3. Εκμετάλλευση κοιτάσματος μεγάλου πάχους

 

Εκμετάλλευση σε οριζόντια ή σχεδόν οριζόντια κοιτάσματα

Στην εκμετάλλευση οριζόντιων ή παραοριζόντιων κοιτασμάτων δεν απαιτούνται πολλά προπαρασκευαστικά έργα. Συνήθως αυτά γίνονται εντός του κοιτάσματος, ακολουθώντας την επαφή του βωξίτη με την οροφή των υπερκειμένων ασβεστολίθων, παράλληλα με την προχώρηση των εργασιών για την δημιουργία των θαλάμων.

Η εκμετάλλευση γίνεται με την όρυξη αρχικά στύλων μεγάλων διαστάσεων, οι οποίοι στη συνέχεια μειώνονται σε πάχος μέχρι να λάβουν τις τελικές διαστάσεις τους. Πολλές φορές οι άξονες των στοών μπορεί να σχηματίζει γωνία 45ο με την κύρια στοά μεταφοράς για την βελτίωση των συνθηκών μεταφοράς και διευκόλυνσης του εξοπλισμού. Κατά το πέρας της εκμετάλλευσης, υπάρχει η δυνατότητα περαιτέρω μείωσης της διατομής τους και αντίστοιχα αύξησης της απόληψης βωξιτικού υλικού.

Αρχικά γίνεται η όρυξη (οριζοντίων και κάθετων) στοών πλάτους 4-5m, σε απόσταση 12-13m μεταξύ τους αφήνοντας στύλους πετρώματος πλάτους 8m. Στη συνέχεια γίνεται η μείωση της διατομής των στύλων στην τελική τους μορφή (πλάτος 5m) και αυξάνονται οι διαστάσεις των θαλάμων σε 7-8m. Στο Σχήμα 2 δίνεται μια χαρακτηριστική άποψη της εκμετάλλευσης με τη μέθοδο θαλάμων και στύλων.

3Σχήμα 2. Στάδια εκμετάλλευσης βωξιτικού κοιτάσματος με τη μέθοδο θαλάμων και στύλων.

Σε κοιτάσματα μέτριου πάχους (5m - 10m), εφαρμόζεται πολύ συχνά η μέθοδος θαλάμων και στύλων με βαθμίδες (Βλ. Σχήμα 4). Δηλαδή γίνεται πρώτα η όρυξη του ανώτερου τμήματος του βωξιτικού θαλάμου και στη συνέχεια πραγματοποιείται η εκμετάλλευση του κατώτερου τμήματος είτε με τη μέθοδο των ορθών βαθμίδων είτε με οριζόντια διάτρηση (διάτρηση στρώσεων). Η μέθοδος αυτή εφαρμόζεται σε περιπτώσεις όπου η οροφή είναι ανθεκτικότερη από το κοίτασμα.

Στην περίπτωση όπου το μετάλλευμα είναι ανθεκτικότερο από την οροφή τότε εφαρμόζεται η μέθοδος των ανεστραμμένων βαθμίδων. Στην περίπτωση αυτή γίνεται πρώτα η όρυξη του κατώτερου τμήματος του κοιτάσματος και εν συνεχεία η όρυξη του ανώτερου τμήματος γίνεται με διατρήματα που τοποθετούνται από κάτω προς τα πάνω (ανιούσα διάτρηση).

Υπάρχει ακόμα η περίπτωση σε τμήματα κοιτάσματος μεγάλου πάχους να απαιτείται η δημιουργία προσωρινής ράμπας που διαμορφώνεται από σωρό θραυσμένο μετάλλευμα.

 

Εκμετάλλευση σε κεκλιμένα κοιτάσματα

4Σχήμα 3. Εφαρμογή μεθόδου θαλάμων και στύλων σε κεκλιμένο επίπεδο με βαθμίδες. (πηγή: Atlas Copco).

Στην περίπτωση κεκλιμένων κοιτασμάτων εφαρμόζεται η μέθοδος εκμετάλλευσης, πάνω όμως στο κεκλιμένο επίπεδο, το οποίο επιτρέπει την λειτουργία αυτοκινούμενου εξοπλισμού στα μέτωπα εργασίας.

Για τον σκοπό αυτό, από τη βάση ορύσσονται ανωφερικές «διαγώνιες» στοές μέχρι το ανώτατο σημείο του τμήματος εκμετάλλευσης.

Στη συνέχεια, με σημεία εκκίνησης θέσεις της κεντρικής στοάς γίνεται η όρυξη διευθυντικών στοών (παράλληλα με την διεύθυνση του κοιτάσματος) από όπου και γίνεται η σταδιακή δημιουργία των στύλων, μέχρι τελικά να φτάσουν στις τελικές τους διαστάσεις (Σχήμα 3).

Η εκμετάλλευση προχωρεί από το ανώτερο στο κατώτερο σημείο του τμήματος όπου βρίσκεται η κύρια στοά μεταφοράς και γίνεται η αποκομιδή του προϊόντος.

 

 

Εκμετάλλευση κοιτασμάτων μεγάλου πάχους

Αυτή η παραλλαγή της μεθόδου των θαλάμων και στύλων εφαρμόζεται σε περιπτώσεις όπου το βωξιτικό κοίτασμα έχει πάχος που ξεπερνά τα 10m. Στις περιπτώσεις αυτές η εκμετάλλευση αρχίζει από τα βαθύτερα σημεία του κοιτάσματος (πάτωμα) και συνεχίζει σταδιακά προς τα πάνω μέχρι τη συνάντηση της ασβεστολιθικής οροφής. Πραγματοποιείται η αρχική διαμόρφωση των στύλων, ενώ στη συνέχεια γεμίζεται ο χώρος (λιθογόμωση) με στείρο υλικό δημιουργώντας ένα νέο πάτωμα εργασίας με μεγαλύτερο υψομετρικό επίπεδο (Σχήμα 4). Η φάση της λιθογόμωσης γίνεται είτε παράλληλα με την διεύρυνση του θαλάμου είτε μετά την ολοκλήρωση της διεύρυνσης.

5Σχήμα 4. Εκμετάλλευση κοιτάσματος μεγάλου πάχους με την μέθοδο θαλάμων και στύλων. Διακρίνονται στα κατώτερα τμήματα οι περιοχές λιθογόμωσης (διακεκομμένες γραμμές). (πηγή: Atlas Copco).

Πιο αναλυτικά, ορύσσονται οι θάλαμοι με ύψος περίπου 6m, ακολουθεί η πλευρική διεύρυνσή τους – και η αντίστοιχη μείωση των διαστάσεών των στύλων – και τέλος γίνεται μερική λιθογόμωση σε τέτοιο ύψος ώστε να μπορούν να κινηθούν άνετα τα μηχανήματα εξόρυξης. Έπειτα με όρυξη διατρημάτων στην οροφή επιτυγχάνεται η άνοδος της εκμετάλλευσης καθώς χρησιμοποιείται ως πάτωμα η λιθογόμωση. Το μήκος της εκμετάλλευσης και το πάχος του βωξίτη που λαμβάνεται κάθε φορά είναι περίπου 2m - 2,5m.

Η διαδικασία αυτή συνεχίζεται μέχρι να συναντηθεί η επαφή του βωξίτη με τον υπερκείμενο ασβεστόλιθο, οπότε είτε εφαρμόζεται η μέθοδος στην τυπική της μορφή αφήνοντας δηλαδή τους στύλους ελεύθερους είτε συνεχίζεται η λιθογόμωση μέχρι την οροφή για καλύτερη προστασία της.

Η λιθογόμωση γίνεται συνήθως με τους συνήθεις φορτωτές υπογείων που διαθέτει το μεταλλείο. Στα πλαίσια όμως της περαιτέρω μηχανοποίησης των εργασιών μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ειδικό μηχάνημα μεταφοράς και εκτόξευσης του υλικού λιθογόμωσης. Τέλος ως υλικό λιθογόμωσης στα ελληνικά βωξιτικά κοιτάσματα χρησιμοποιείται το στείρο προϊόν της εξόρυξης (ασβεστόλιθος). Μπορεί να χρησιμοποιηθούν ακόμα βέβαια και υλικά από το εργοστάσιο εμπλουτισμού.


2. Μέθοδος διαδοχικών υποορόφων με κατακρήμνιση οροφής

Για τα κοιτάσματα βωξίτη των οποίων η κλίση υπερβαίνει τις 60ο, εφαρμόζεται η μέθοδος των διαδοχικών υποορόφων με κατακρήμνιση της οροφής, που αφορά όμως πολύ μικρό αριθμό εκμεταλλεύσεων.

Κατά τη συγκεκριμένη μέθοδο η εξόρυξη πραγματοποιείται μέσα σε διαδοχικούς ορόφους, με το κατώτερο τμήμα να αποσπάται με χρήση εκρηκτικών υλών, ενώ το ανώτερο να κατακρημνίζεται (Σχήμα 5). Τα πλεονεκτήματα της μεθόδου αυτής είναι κυρίως το χαμηλό κόστος παραγωγής και η ελαχιστοποίηση των έργων προπαρασκευής που απαιτούνται. Ο βαθμός απολήψεως με την μέθοδο των διαδοχικών ορόφων είναι της τάξεως του 70-75%, όμως η εφαρμογή αυτής της μεθόδου έχει το πρόβλημα της αραίωσης του βωξίτη (μόλυνση μεταλλεύματος από στείρα ασβεστολιθικά υλικά που κατακρημνίζονται) κατά την φάση της εξόφλησης.

Η προσπέλαση γίνεται με οριζόντιες ή κεκλιμένες στοές ανάλογα με την μορφολογία της περιοχής όπου βρίσκεται το κοίτασμα. Από τις στοές προσπελάσεως ορύσσονται οι στοές παραγωγής τραπεζοειδούς μορφής με εμβαδόν 14m2 (4m περίπου πλάτος και 3-3,5m ύψος) στην διεύθυνση της παρατάξεως (διευθύνσεως) του κοιτάσματος και συνήθως στην επαφή με τους ασβεστόλιθους της οροφής. Οι στοές αυτές υποστηρίζονται με ξυλεία, όπου αυτό απαιτείται. Σxηματίζονται έτσι σταδιακά οι υποόροφοι, οι οποίοι απέχουν μεταξύ τους περί τα 10-12 m.

6Σχήμα 6. Ανάπτυξη της μεθόδου εκμετάλλευσης διαδοχικών ορόφων με κατακρήμνιση οροφής σε βωξιτικά κοιτάσματα.

Η εξόφληση των ορόφων αρχίζει από τα άκρα και οπισθοχωρεί προς το σημείο της κεντρικής προσπέλασης. Γίνεται η όρυξη διατρημάτων στην οροφή των στοών παραγωγής, υπό μορφή “βεντάλιας”, και εν συνεχεία γίνεται η γόμωση (πλήρωση με εκρηκτικά) και ανατίναξή τους, με σκοπό την κατακρήμνιση της οροφής.

Τα διατρήματα που γίνονται στην οροφή έχουν κλίσεις 75ο-85ο και ορύσσονται μέχρι αποστάσεως 1-1,5m από από το δάπεδο του ανώτερου ορόφου έτσι ώστε να διατηρηθεί προσωρινά ένα μικρό πάχος οροφής από βωξίτη για να μειωθεί η αραίωση (μόλυνση) του μεταλλεύματος με στείρα υλικά της κατακρήμνισης.

 

 

 

 

Πηγές:

Μπενάρδος, Α., 2014. Μέθοδοι Υπόγειας Εκμετάλλευσης  – Ελληνικές Εκμεταλλεύσεις, Ε.Μ.Π., Σημειώσεις μαθήματος, Αθήνα.
Τερεζόπουλος, Ν.,  2003. Υπόγειες Εκμεταλλεύσεις, Σημειώσεις μαθήματος, Ε.Μ.Π., Αθήνα.

Επιφανειακή εκμετάλλευση λατομικών ορυκτών

Posted in Μέθοδοι εκμετάλλευσης

Η μέθοδος της επιφανειακής εκμετάλλευσης με ανοιχτές βαθμίδες είναι η πλέον χρησιμοποιούμενη μέθοδος εκμετάλλευσης κοιτασμάτων στην Ελλάδα, ειδικά όσον αφορά στα μάρμαρα και στα αδρανή υλικά. Η μορφή του λατομείου προσαρμόζεται στις εκάστοτε γεωμορφολογικές συνθήκες και στις ιδιαιτερότητες του κοιτάσματος.

Η εξόρυξη γίνεται με χρήση εκρηκτικών υλών για τις εκμεταλλεύσεις αδρανών υλικών ή βιομηχανικών ορυκτών που απαντούν σε σκληρούς σχηματισμούς, ενώ η εκμετάλλευση των κοιτασμάτων μαρμάρου πραγματοποιείται ειδικά τα τελευταία χρόνια σχεδόν αποκλειστικά με μηχανική εξόρυξη (κυρίως συρματοκοπή).

Βιομηχανικά ορυκτά

rippers    Λατομείο εξόρυξης μπεντονίτη: ΑΓΓΕΡΙΑ ΜΗΛΟΥ (S&B Βιομηχανικά Ορυκτά)

Η εκμετάλλευση βιομηχανικών ορυκτών γίνεται ως επί το πλείστον με επιφανειακές μεθόδους και πιο συγκεκριμένα με την μέθοδο των ορθών βαθμίδων. Η εξόρυξη γίνεται και στην συγκεκριμένη περίπτωση είτε με τη χρήση εκρηκτικών υλών είτε συνηθέστερα με την χρήση μηχανικών μέσων, σε περιπτώσεις όπου τα κοιτάσματα είναι χαμηλής αντοχής. Το ύψος των βαθμίδων κυμαίνεται από 3-8 m, ενώ το πλάτος τους είναι περί τα 6 m.

Χαρακτηριστική εικόνα τέτοιας εκμετάλλευσης είναι το ορυχείο μπεντονίτη στην περιοχή της Αγγεριάς στη νήσο Μήλο, ένα από τα μεγαλύτερα σε διεθνές επίπεδο με παραγωγή περί τους 800.000 tn κατ΄ έτος. Η εκμετάλλευση γίνεται με τη χρήση μηχανικών μέσων (rippers) με τα οποία γίνεται η χαλάρωση και εκσκαφή του κοιτάσματος. Στο σχήμα δίνεται μια χαρακτηριστική άποψη του χώρου του ορυχείου.

 


Αδρανή υλικά

latomeio xalyps   Χαρακτηριστική εικόνα εκμετάλλευσης λατομείου αδρανών
   (πηγή: Χάλυψ Δομικά Υλικά Α.Ε.)

Οι εκμεταλλεύσεις αδρανών (λατομεία) μπορούν να βρεθούν σχεδόν σε όλες τις περιοχές του Ελλαδικού χώρου, καθώς η ακτίνα εμπορίας των υλικών είναι περιορισμένη για λόγους κόστους. Πλέον έχουν χωροθετηθεί ειδικές περιοχές εκμετάλλευσης, οι λατομικές περιοχές. Βασικό χαρακτηριστικό των εκμεταλλεύσεων αδρανών είναι η μηδενική ουσιαστικά αποκάλυψη του κοιτάσματος, καθώς τις περισσότερες φορές η εκκαφή γίνεται ευθύς εξ' αρχής επί του (ασβεστολιθικού συνήθως) κοιτάματος.

Τα λατομεία αναπτύσσονται με την σταδιακή απόληψη του κοιτάσματος σε βαθμίδες. Ουσιαστικά δηλαδή γίνεται η απόληψη κάθε φορά μιας "φέτας" κοιτάσματος μέχρις ότου φτάσει η εκμετάλλευση στο κατώτερο σημείο της. Οι βαθμίδες κυμαίνονται από 10-15 m σε ύψος, με πλάτος 10 m περίπου κατά τη φάση της λειτουργίας, και 6 m κατά την τελική τους διαμόρφωση. Συνήθως ορύσσονται με μια μικρή κλίση ως προς την κατακόρυφο, έχοντας γωνία περί τις 75-80ο. Το τελικό πρανές που δημιουργείται σηνήθως έχει τελική κλίση άνω των 60ο.

 

Μάρμαρα

1

Οι εκμεταλλεύσεις μαρμαροφόρων κοιτασμάτων γίνονται τόσο με επιφανειακές όσο και με υπόγειες μεθόδους. Στην χώρα μας η πλέον διαδεδομένη είναι η επιφανειακή εκμετάλλευση, ενώ υπόγεια εκμετάλλευση γίνεται μόνο στην περιοχή του Διονύσου Αττικής.
Οι υπαίθριες εκμεταλλεύσεις των λατομείων μαρμάρου πραγματοποιούνται με τη μέθοδο των ορθών βαθμίδων.

Η εξόρυξη πραγματοποιείται κατά βάση με χρήση συστήματος συρματοκοπής για την αποκοπή των «πάγκων» μεγάλων διαστάσεων από το μητρικό πέτρωμα, οι οποίοι στη συνέχεια τεμαχίζονται σε όγκους εμπορεύσιμων διαστάσεων. Η κοπή ουσιαστικά του πετρώματος από την αρχική του θέση δημιουργεί χαρακτηριστικές γεωμετρικές δομές.

Η εξόρυξη του μαρμαροφόρου όγκου περιλαμβάνει τα ακόλουθα στάδια:
1. αρχική κοπή (κοπή όγκων μεγάλων διαστάσεων από τη βαθμίδα)
2. αποκόλληση και μετακίνηση (ανατροπή) των όγκων, χωρισμός σε μικρότερους όγκους, φόρτωση, μεταφορά και τελικά κατεργασία.

 

23

  4  

5

Τα ογκομάρμαρα αποτελούν το κύριο προϊόν της εκμετάλλευσης των κοιτασμάτων μαρμάρου. Τα ογκομάρμαρα είναι οι ορθογωνισμένοι όγκοι μαρμάρου (σχήμα ορθογώνιου παραλληλεπιπέδου), σε αντίθεση με το ακανόνοστο σχήμα των αδιαμόρφωτων όγκων («ξοφάρια» ή «ογκοξόφαρα») και προορίζονται, κυρίως, για κοπή σε πλάκες και, στη συνέχεια, για παραγωγή τελικών προϊόντων από φυσικούς λίθους. Το ορθογωνισμένο σχήμα τους επιβάλλεται από την ανάγκη περιορισμού των απωλειών (φύρας) κατά την επεξεργασία των όγκων στα σχιστήρια για την παραγωγή πλακών.

Οι διαστάσεις τους (μήκος x πλάτος x ύψος) ποικίλουν, ανάλογα με το κοίτασμα, φτάνοντας μέχρι τα 320 x 180 x 180 και πλέον εκατοστά. Πρόκειται, δηλαδή, για ορθογωνισμένους όγκους κυβισμού μέχρι 10 και πλέον κυβικά μέτρα και βάρους μέχρι 28 και πλέον τόνους.

Κατά τη διαμόρφωση των ογκομαρμάρων στα λατομεία επιδιώκεται αυτά να είναι «υγιή», δηλαδή, απαλλαγμένα από εσωτερικά ελαττώματα (φυσικές ή τεχνητές ρωγμές, οπές κ.ά.) και οι διαστάσεις τους να είναι οι μεγαλύτερες δυνατές, αφού η τιμή πώλησης ενός υλικού σε μεγάλους ορθογωνισμένους όγκους είναι υψηλότερη από την τιμή σε όγκους μικρών διαστάσεων.

 

6    7

8

Παράλληλα με τα ογκομάρμαρα παράγονται σε ένα λατομείο μαρμάρου δύο ακόμα υποπροϊόντα, τα ξωφάρια και οι λατύπες. Τα ξωφάρια είναι όγκοι ακανόνιστου σχήματος, σχετικά μεγάλων διαστάσεων, από τους οποίους είναι δυνατή η παραγωγή πλακών. Λόγω όμως του ακανόνιστου σχήματός τους, οι πλάκες που παράγονται από τα ξωφάρια εμφανίζουν μεγάλο ποσοστό απωλειών, και συνήθως είναι μικρότερων διαστάσεων και επομένως μικρότερης αξίας ανά m².

Οι λατύπες, όπως και τα ξωφάρια, είναι κομμάτια μαρμάρου ακανόνιστου σχήματος, πολύ μικρών όμως διαστάσεων, έτσι ώστε να μην επιτρέπουν την παραγωγή πλακών. Οι λατύπες  χρησιμοποιούνται μόνο για την παραγωγή υποπροϊόντων του λατομείου, δηλαδή για την παραγωγή μαρμαροψηφίδων, μαρμαρόσκονης και άλλων.

 

 

 

apospasi-marmarou-syrmatokopiΕργασίες συρματοκοπής για την απόσπαση ογκομαρμάρων από το μητρικό πέτρωμα     tetragonismosΣυρματοκοπή για τον τετραγωνισμό όγκων στην πλατεία του λατομείου

 

Υπόγεια εκμετάλλευση μαρμάρων

latomeio-marmarou-dionysou-pentelis   Φωτογραφία 1. Άποψη των εισόδων της υπόγειας εκμετάλλευσης
   μαρμάρων της εταιρείας Λατομείων Μαρμάρου
   Διονύσου - Πεντέλης AEBE

Η υπόγεια εκμετάλλευση μαρμάρου δίνει τη δυνατότητα να βελτιστοποιηθεί η αξιοποίηση των κοιτασμάτων για τα οποία η επιφανειακή τους εκμετάλλευση δεν μπορεί να γίνει είτε για οικονομικούς λόγους είτε για λόγους προστασίας του περιβάλλοντος.

Η υπόγεια εκμετάλλευση μαρμαροφόρων κοιτασμάτων έχει τις ρίζες της στα αρχαία χρόνια με προεξέχουσα την υπόγεια εκμετάλλευση του "Λυχνίτη" στην περιοχή του οικισμού Μαράθι της Πάρου. Τα υπόγεια λατομεία εκεί λειτούργησαν για πρώτη φορά κατά τη πρωτοκυκλαδική εποχή, ενώ έφτασαν στην ακμή τους τον 5ο αιώνα π.Χ. Προσπάθειες, αναβίωσης των υπόγειων εκμεταλλεύσεων εκεί έγιναν και κατά τα τέλη του 19ου αιώνα.

Σήμερα, στην Ελλάδα οι υπόγειες εκμεταλλεύσεις μαρμάρου είναι δύο. Η πρώτη βρίσκεται στην περιοχή της Πεντέλης, στο χώρο της εκμετάλλευσης των "Μαρμάρων Διονύσου", η οποία άρχισε την δεκαετία του ’90 και λειτουργεί έως και σήμερα. Η δεύτερη βρίσκεται στην περιοχή του Νευροκοπίου Δράμας, όπου και η εκμετάλλευση βρίσκεται στα αρχικά στάδια ανάπτυξης. Και στις δύο αυτές περιπτώσεις, η υπόγεια εκμετάλλευση αρχίζει από υφιστάμενα μέτωπα εξόρυξης, όπως χαρακτηριστικά φαίνεται στην (φωτογραφία 1). Συνεπώς, πρόκειται για επέκταση της επιφανειακής εκμετάλλευσης και το μετασχηματισμό της σε υπόγεια.

 

ypogeia-ekmetalleysi-marmarouΦωτογραφία 2. Άποψη εσωτερικού υπόγειας εκμετάλλευσης μαρμάρου. Διακρίνονται οι στύλοι του πετρώματος που έχουν αφεθεί και οι προηγούμενες ανώτερες βαθμίδες εκμετάλλευσης.Στις χώρες του Ευρωπαϊκού Νότου η ανάπτυξη υπόγειων εκμεταλλεύσεων μαρμάρου έχει επίσης μεγάλη ιστορία αλλά και ένα δυναμικό παρόν. Τις πλέον σημαντικές και μεγάλες σε αριθμό εκμεταλλεύσεις έχει η Ιταλία. Ακολουθούν κατά σειρά η Ισπανία, η Κροατία και η Πορτογαλία. Ακόμα, σημαντικές εκμεταλλεύσεις υπάρχουν και σε άλλες χώρες της Ευρώπης και Αμερικής.

Η υπόγεια εκμετάλλευση γίνεται με την εφαρμογή της μεθόδου θαλάμων και στύλων. Συνηθέστερα η εκμετάλλευση αρχίζει με την κατά μέτωπο προσβολή του κοιτάσματος (όρυξη του θαλάμου) και εν συνεχεία η εκμετάλλευση επεκτείνεται κατά βάθος με την δημιουργία ορθών βαθμίδων, έως ότου συναντηθεί το πέρας του κοιτάσματος (Φωτογραφία 2).

Είναι αρκετά σύνηθες οι στύλοι να μην έχουν «κανονική» μορφή διατομής (π.χ. τετραγωνική) αλλά να είναι ακανόνιστοι και να ορίζονται από τα εκάστοτε χαρακτηριστικά του μαρμαροφόρου κοιτάσματος. Έτσι, αν και οι θέσεις και διαστάσεις είναι εξ’ αρχής ορισμένες, μπορούν να γίνουν τροποποιήσεις στο μέγεθος και στη θέση των στύλων ώστε να βελτιστοποιηθεί η απόληψη των όγκων.

Η εκμετάλλευση του κοιτάσματος γίνεται με τη χρήση συρματοκοπών ή αλισοπρίονων τα οποία αποτελούν τα βασικά μηχανήματα εξορύξεως του ογκομαρμάρου από τη φυσική του θέση (Φωτογραφία 3).

Η υποστήριξη των ανοιγμάτων γίνεται κυρίως με τη χρήση κοχλιών ώστε να μπορούν να συγκρατούνται οι επισφαλείς όγκοι (σφήνες) που δημιουργούνται από τα υφιστάμενα επίπεδα ασυνεχειών.

 

 

exoryxi-egkomarmaronΦωτογραφία 3. Εργασίες υπόγειας εξόρυξης ογκομαρμάρων.

Το κόστος εκμετάλλευσης είναι αυξημένο σε σχέση με τις επιφανειακές εκμεταλλεύσεις. Παρά το γεγονός αυτό όμως, η υπόγεια εκμετάλλευση έχει να προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα που μπορούν να λειτουργήσουν αντισταθμιστικά του αυξημένου κόστους. Αυτά αφορούν στην σημαντικότατη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων, στην επίτευξη αυξημένης απόληψης ογκομαρμάρων καθώς και στη βελτίωση της ποιότητάς τους. Τέλος, μπορεί να γίνει η αξιοποίηση του χώρου για άλλες χρήσεις μετά το πέρας της εκμετάλλευσης.

 

 

Επιφανειακή εκμετάλλευση ενεργειακών ορυκτών

Posted in Μέθοδοι εκμετάλλευσης

Εκμετάλλευση ενεργειακών ορυκτών

1Άποψη των λιγνιτικών κοιτασμάτων Μεγαλόπολης.

Η μέθοδος εκμετάλλευσης που εφαρμόζεται στα πολυστρωματικά λιγνιτικά κοιτάσματα του ελληνικού χώρου είναι η συνεχής μέθοδος εκμετάλλευσης με συστήματα πολλών βαθμίδων.

Η μέθοδος εφαρμόζεται σε πολυστρωματικά κοιτάσματα μεγάλης οριζόντιας εξάπλωσης και μεγάλου πάχους που καλύπτονται από γεωλογικά νεότερους και μεγάλου πάχους υπερκείμενους σχηματισμούς, χαλαρά συνδεδεμένους, έτσι ώστε να είναι δυνατή η εξόρυξή τους με μηχανικά μέσα και η μεταφορά τους με ταινιόδρομους, δηλαδή μεταφορικές ταινίες με ιμάντες. Στις περιπτώσεις αυτές τα άγονα υλικά, υπερκείμενα και ενδιάμεσα, μεταφέρονται και αποτίθενται είτε σε εξωτερικό χώρο (εξωτερική απόθεση) κατά τα πρώτα χρόνια λειτουργίας του ορυχείου ή στον εξοφλημένο κενό χώρο του ορυχείου.

Η μέθοδος αυτή συνδυάζει τη χρησιμοποίηση ηλεκτροκίνητων μηχανημάτων μεγάλης δυναμικότητας και συνεχούς λειτουργίας κατά την εκσκαφή – καδοφόροι εκσκαφείς (Bucket Wheel Excavators- ΒWE), τη μεταφορά (ταινιόδρομοι) και την απόθεση (αποθέτες) τόσο του λιγνίτη όσο και των αγόνων (υπερκειμένων και λιγνιτικών ενδιάμεσων αγόνων ενστρώσεων).

Η μέθοδος εφαρμόζεται με επιτυχία για περισσότερα από 50 έτη στη λειτουργία των περισσότερων ορυχείων της Ελλάδας και από την εφαρμογή της έχει αποκτηθεί σημαντική εμπειρία. Η μέθοδος αυτή εφαρμόζεται, επίσης, συστηματικά και σε ευρεία κλίμακα, στις εκμεταλλεύσεις λιγνιτών της Γερμανίας, αλλά και άλλων χωρών της Ευρώπης.

2Εκμετάλλευση λιγνιτικού κοιτάσματος με καδοφόρο εκσκαφέα 3Επιφανειακή εκμετάλλευση με βαθμίδες για κοιτάσματα μεγάλης οριζόντιας εξάπλωσης


Για την εφαρμογή της μεθόδου είναι απαραίτητη η διάνοιξη τάφρου εκμεταλλεύσεως από τα όρια του κοιτάσματος η οποία θα κινηθεί στροφικά ή παράλληλα προς τον εαυτό της και θα "σαρώσει" το κοίτασμα μέχρι την εξόφλησή του.

4Ενδεικτική διάταξη εξοπλισμού για την εκμετάλλευση κοιτασμάτων μεγάλης οριζόντιας εξάπλωσης με τη μέθοδο επιφανειακής εκμετάλλευσης συνεχούς εξόρυξης και απόθεσης με σύστημα πολλαπλών βαθμίδων – Τομή

Το κύριο χαρακτηριστικό της τάφρου είναι η ανάπτυξη από την πλευρά της προχώρησης συστήματος βαθμίδων που συνήθως καλούνται "τομές", επί των οποίων εγκαθίσταται και λειτουργεί ο μηχανικός εξοπλισμός εκσκαφής και φόρτωσης, ενώ από την απέναντι πλευρά ο εξοπλισμός απόθεσης των αγόνων είναι και αυτός εγκατεστημένος και λειτουργεί σε ανάλογες βαθμίδες.

Ο εξοπλισμός εκσκαφής και φόρτωσης συνδέεται με τον αντίστοιχο εξοπλισμό της απόθεσης μέσω συστήματος ταινιοδρόμων.

Για την εξόρυξη των σκληρών υπερκείμενων σχηματισμών που απαντώνται σε ορισμένες περιοχές και καθιστούν την εκμετάλλευση του λιγνίτη με τη μέθοδο της συνεχούς λειτουργίας δυσχερή ή/και αδύνατη, εφαρμόζονται μέθοδοι ασυνεχούς λειτουργίας, με τη χρήση συμβατικού εξοπλισμού (φορτωτών, μηχανικών ή υδραυλικών πτύων (shovels), φορτηγών αυτοκινήτων, ανατρεπόμενων οχημάτων (dumpers) κλπ., με την χρήση ή μη ή μη εκρηκτικών υλών.

Eπιφανειακή εκμετάλλευση μεταλλευτικών ορυκτών

Posted in Μέθοδοι εκμετάλλευσης

Εκμετάλλευση βωξίτη

1Επιφανειακή εκμετάλλευση βωξίτη: μέθοδος ορθών βαθμίδωνΗ επιφανειακή εκμετάλλευση των κοιτασμάτων βωξίτη γίνεται με τη μέθοδο των ορθών βαθμίδων ανοικτού τύπου. Όπως και σε κάθε τύπο επιφανειακής εκμετάλλευσης γίνεται πρώτα η αποκάλυψη του κοιτάσματος και εν συνεχεία η εκμετάλλευση του μεταλλεύματος.

Οι εργασίες και η απόσπαση του στείρου υλικού καθώς και του βωξιτικού κοιτάσματος γίνονται με χρήση εκρηκτικών υλών όπου οι μηχανικές ιδιότητες του πετρώματος το απαιτούν. Πιο συγκεκριμένα, όταν ο βωξίτης είναι πολύ μαλακός και εύθρυπτος η εξόρυξη γίνεται με αναμόχλευση του μεταλλεύματος από προωθητή και η φόρτωση με φορτωτές πλευρικής εκκενώσεως ή τσάπες. Στην περίπτωση των κοιτασμάτων του ανώτερου βωξιτικού ορίζοντα, όπου ο βωξίτης είναι συνήθως πάρα πολύ σκληρός, απαιτείται για την εξόρυξή του χρήση εκρηκτικών. Σε αυτές τις περιπτώσεις χρησιμοποιούνται για τη διάνοιξη των διατρημάτων ερπυστριοφόρα κρουστικά – περιστροφικά διατρητικά μηχανήματα πεπιεσμένου αέρα, ή ντιζελοϋδραυλικά. Οι χρησιμοποιούμενες εκρηκτικές ύλες είναι συνήθως ζελατοδυναμίτιδα, αμμωνίτης και ANFO.

Μετά την ανατίναξη του υλικού πραγματοποιείται η φόρτωσή του και η μεταφορά του προς περαιτέρω επεξεργασία.

2Όρυξη διατρημάτων με ερπυστριoφόρο κρουστικοπεριστροφικό διατρητικό μηχάνημα 3Εργασία γόμωσης διατρήματος με εκρηκτικές ύλες


Εκμετάλλευση σιδηρονικελίου

Η εκμετάλλευση νικελιούχων λατεριτικών κοιτασμάτων γίνεται στην Ελλάδα από την εταιρεία ΛΑΡΚΟ για την παραγωγή σιδηρονικελίου. Το πρώτο μεταλλευτικό συγκρότημα της εταιρείας αναπτύχθηκε στο χώρο του Αγ. Ιωάννη για την υπόγεια εκμετάλλευση του ομώνυμου κοιτάσματος. Σήμερα, οι εκμεταλλεύσεις των κοιτασμάτων γίνονται με επιφανειακές εκσκαφές στην ευρύτερη περιοχή του Αγ. Ιωάννη, στην Καστοριάς, καθώς και στην Εύβοια.

Τα μεταλλεία της Εύβοιας είναι τα πλέον σημαντικά με ετήσια παραγωγή που αγγίζει τους 1,5 εκ. tn (1,0%-1,03% Ni), ενώ ακλουθούν σε παραγωγή τα μεταλλεία του Αγ. Ιωάννη με 700.000 tn (1,2%-1,3% Ni) και της Καστοριάς με παραγωγή 250.000 tn (1,3% Ni).

1   Επιφανειακή εκμετάλλευση
   στο μεταλλείο Μαγούλας (κλειστή εκσκαφή)

Η εκμετάλλευση διενεργείται με εφαρμογή της μεθόδου των ορθών βαθμίδων με ανοικτή και κλειστή εκσκαφή. Η αποκάλυψη του μεταλλεύματος γίνεται με απομάκρυνση του υπερκειμένου του μεταλλεύματος στείρου υλικού (κρητιδικού ασβεστόλιθου). Το ύψος των βαθμίδων κυμαίνεται από 10 μέχρι 12 m. Το πλάτος των βαθμίδων φτάνει μέχρι τα 30 m, όταν είναι εν ενεργεία και μειώνεται στα 12 m όταν φτάσουν στο όριο της εξόφλησης. Η τελική κλίση της εκσκαφής είναι 45o για τον ανωκρητιδικό ασβεστόλιθο και 25o για τους οφιολιθικούς σχηματισμούς του δαπέδου. Όσον αφορά στα στείρα, η εξόρυξη του υπερκείμενου ασβεστολίθου διενεργείται με εκρηκτικές ύλες ενώ η εξόρυξη του μεταλλεύματος διενεργείται είτε με εκρηκτικές ύλες ή ακόμα και με μηχανικά μέσα ανάλογα με την συνεκτικότητά του.

Η εξόρυξη διενεργείται με τη χρήση εκρηκτικών υλών σύμφωνα με τον κάτωθι κύκλο εργασίας: όρυξη διατρημάτων, γόμωση, πυροδότηση και φόρτωσης-μεταφοράς του εξορυγμένου υλικού.

2Όρυξη διατρημάτων με τη χρήση διατρητικού φορείου.

Η όρυξη των διατρημάτων γίνεται με ειδικά ντιζελοκίνητα διατρητικά φορεία. Τα διατρήματα ορύσσονται με κλίση 70°-75° με μήκη 13-17m. Η διάμετρός τους είναι 4-6,5 ίντσες , ενώ η διεύθυνσή τους παράλληλη με του μετώπου της βαθμίδας.

Η γόμωση (δηλαδή το γέμισμα των διατρημάτων με εκρηκτικά και με μέσα πυροδότησής τους) ακολουθεί στη συνέχεια. Χρησιμοποιείται η εκρηκτική ύλη ANFO παράλληλα με τη χρήση αμμωνίτιδας.

Η πυροδότηση των διατρημάτων και συνεπώς η ανατίναξη και απόσπαση του μεταλλεύματος γίνεται με καψύλλια (ηλεκτρικά ή μη), τα οποία ενάυονται με ειδικό δυναμοεκρηκτήρα από απόσταση.

Μετά την ανατίναξη γίνεται η φόρτωση του εξορυγμένου υλικού με τη χρήση ελαστιχοφόρων φορτωτών σε ειδικά χωματουργικά φορτηγά, τα οποία και μεταφέρουν το υλικό είτε προς απόρριψη αν είναι στείρο ή προς περαιτέρω επεξεργασία αν πρόκειται για μετάλλευμα.

3Φόρτωση εξορυγμένου υλικού 4Μεταφορά εξορυγμένου υλικού με χωματουργικό αυτοκίνητο.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Εκμετάλλευση λευκόλιθου

Η εκμετάλλευση του λευκόλιθου γίνεται με τη μέθοδο των ορθών βαθμίδων. Το ύψος των βαθμίδων κυμαίνεται από 8-15 m και η κλίση των βαθμίδων είναι 75ο. Η εξόρυξη γίνεται με τη χρήση εκρηκτικών. 

Ο κύκλος των εργασιών εξόρυξης είναι ο ακόλουθος: Διάτρηση – Γόμωση - Επιγόμωση – Πυροδότηση – Φόρτωση - Μεταφορά.

Ως κύρια εκρηκτική ύλη χρησιμοποείται ANFO, μίγμα, δηλαδή, κοκκώδους νιτρικού αμμωνίου και πετρελαίου.

4  5
 Ορυχείο λευκόλιθου στο Δήμο Κηρέως στην Εύβοια  Μεταλλεία λευκόλιθου Γερακινής, στη Χαλκιδική