भविष्य के खनन में 6 प्रमुख रुझान जिन्हें नज़रअंदाज़ नहीं किया जा सकता
उद्योग के विकास के साथ-साथ खनिज संसाधनों की माँग लगातार बढ़ रही है। वर्तमान में, विकसित और विकासशील दोनों ही देश संसाधनों के स्वामित्व और विकास को रणनीतिक उपाय मानते हैं। परिणामस्वरूप, खनन विकास में अनेक कुशल, सुरक्षित और कम लागत वाली खनन तकनीकों और विधियों का उदय हुआ है। संसाधनों के प्रभावी विकास के लिए उन्नत तकनीकों के साथ तालमेल बनाए रखना आवश्यक है।
(I) भूमिगत खदानों में खुफिया जानकारी
वर्तमान में, दुनिया भर में भूमिगत खदानें दक्षता और सुरक्षा को बढ़ावा दे रही हैं, जिससे मशीनीकरण और स्वचालन के स्तर में निरंतर सुधार हो रहा है। स्वीडन की किरुना आयरन माइन को ही उदाहरण के तौर पर लें। किरुना आयरन माइन उच्च-श्रेणी के लौह अयस्क (70% से अधिक लौह अंश के साथ) के उत्पादन के लिए प्रसिद्ध है और दुनिया की सबसे बड़ी लौह खदानों में से एक है। इसके लौह अयस्क निष्कर्षण का इतिहास 70 वर्षों से भी अधिक पुराना है, जो खुले गड्ढों से भूमिगत खनन में परिवर्तित होता रहा है। किरुना आयरन माइन की बुद्धिमत्ता मुख्य रूप से बड़े पैमाने के यांत्रिक उपकरणों, बुद्धिमान रिमोट कंट्रोल प्रणालियों और आधुनिक प्रबंधन प्रणालियों के उपयोग से लाभान्वित होती है। अत्यधिक स्वचालित और बुद्धिमान खनन प्रणालियाँ और उपकरण सुरक्षित और कुशल निष्कर्षण सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं।
विकास। किरुना लौह खदान एक संयुक्त शाफ्ट और रैंप विकास प्रणाली का उपयोग करती है। खदान में वेंटिलेशन, अयस्क और अपशिष्ट चट्टानों को उठाने के लिए तीन शाफ्ट हैं। कर्मियों, उपकरणों और सामग्रियों का परिवहन मुख्यतः ट्रैकलेस उपकरणों का उपयोग करके रैंप के माध्यम से किया जाता है। मुख्य उठाने वाला शाफ्ट अयस्क निकाय की तलहटी पर स्थित है। आज तक, खनन मुख और मुख्य परिवहन प्रणाली को छह बार नीचे उतारा जा चुका है, और वर्तमान मुख्य परिवहन स्तर 1045 मीटर है।
ड्रिलिंग, चार्जिंग और ब्लास्टिंग। सुरंग निर्माण में सटीक छेद स्थिति निर्धारण के लिए त्रि-आयामी इलेक्ट्रॉनिक माप उपकरणों से सुसज्जित जंबो ड्रिल का उपयोग किया जाता है। स्टॉप ड्रिलिंग में स्वीडन की एटलस कोप्को द्वारा निर्मित सिम्बा W469 रिमोट-नियंत्रित ड्रिल रिग का उपयोग किया जाता है, जिसका छेद व्यास 150 मिमी और अधिकतम छेद गहराई 55 मीटर है। यह रिग सटीक स्थिति निर्धारण के लिए एक लेज़र प्रणाली का उपयोग करता है, मानव रहित है, और 24 घंटे निरंतर चक्रों में संचालित हो सकता है। वार्षिक अयस्क विस्फोटन मात्रा 3 मिलियन टन तक पहुँच सकती है।
दूरस्थ अयस्क लदान, परिवहन और उत्थापन। किरुना लौह खदान के स्टॉप्स में ड्रिलिंग, लदान, परिवहन और उत्थापन, सभी कार्य कुशलता और स्वचालन द्वारा संपन्न हैं, जहाँ ड्रिल रिग और लोडर मानवरहित रूप से संचालित होते हैं। अयस्क लदान के लिए टोरो 2500E रिमोट-नियंत्रित लोडर का उपयोग किया जाता है, जिसकी एकल-इकाई दक्षता 500 टन/घंटा है। भूमिगत परिवहन प्रणाली में बेल्ट कन्वेयंस और स्वचालित रेल परिवहन शामिल हैं। स्वचालित रेल परिवहन में आमतौर पर 8 अयस्क गाड़ियाँ होती हैं, जो निरंतर लदान और उतराई के लिए स्वचालित बॉटम-डंप गाड़ियाँ होती हैं। बेल्ट कन्वेयर अयस्क को क्रशिंग स्टेशन से मापन उपकरण तक स्वचालित रूप से पहुँचाते हैं, और शाफ्ट स्किप के साथ लदान और उतराई का कार्य रिमोट कंट्रोल के तहत पूरा करते हैं।
रिमोट-नियंत्रित कंक्रीट छिड़काव तकनीक और सहायक सुदृढ़ीकरण तकनीक। सुरंग समर्थन में शॉटक्रीट, रॉक बोल्ट और जाली का संयोजन उपयोग किया जाता है। यह रिमोट-नियंत्रित कंक्रीट स्प्रेयर द्वारा पूरा किया जाता है, जिसमें बोल्टिंग रिग का उपयोग करके रॉक बोल्ट और स्टील की जाली लगाई जाती है।
(द्वितीय) लीचिंग प्रौद्योगिकी का बढ़ता व्यापक अनुप्रयोग
वर्तमान में, निम्न-श्रेणी के तांबे, स्वर्ण अयस्कों, यूरेनियम अयस्कों आदि की पुनर्प्राप्ति में निक्षालन तकनीक का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। निक्षालन तकनीकों में इन-सीटू निक्षालन, हीप निक्षालन और इन-सीटू ब्लास्टिंग निक्षालन शामिल हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका, कनाडा और ऑस्ट्रेलिया जैसे देश आमतौर पर 0.15%-0.45% निम्न-श्रेणी के तांबे के अयस्कों, 2% से अधिक तांबे के ऑक्साइड अयस्कों और 0.02%-0.1% यूरेनियम अयस्कों की पुनर्प्राप्ति के लिए हीप निक्षालन और इन-सीटू ब्लास्टिंग निक्षालन का उपयोग करते हैं।
संयुक्त राज्य अमेरिका का उदाहरण लें, तो तांबे के लिए 20 से ज़्यादा खदानें इन-सीटू ब्लास्टिंग लीचिंग का इस्तेमाल करती हैं। उदाहरण के लिए, नेवादा की माइक माइन और एरिज़ोना की ज़ोनिया कॉपर माइन, प्रत्येक प्रतिदिन 2.2 टन से ज़्यादा तांबा उत्पादित करती हैं। मोंटाना की बट माइन और कॉपर क्वीन ब्रांच माइन प्रतिदिन 10.9-14.97 टन तांबा धातु का उत्पादन करती हैं। अमेरिका में, कुल उत्पादन में तांबे की लीचिंग का योगदान 20% से ज़्यादा है, सोना 30% से ज़्यादा है, और यूरेनियम उत्पादन का अधिकांश हिस्सा लीचिंग खनन से आता है।
(तृतीय) डीप शाफ्ट माइनिंग टेक्नोलॉजी
जैसे-जैसे संसाधनों की मात्रा घटती जा रही है, खनन की गहराई बढ़ती जा रही है, अक्सर 1000 मीटर से भी ज़्यादा। इससे कई कठिनाइयाँ और समस्याएँ आती हैं जो उथले खनन में नहीं आतीं, जैसे कि ज़मीन का दबाव बढ़ना, चट्टानों का तापमान बढ़ना, और उत्थापन, जल निकासी, सहारा और वायु-संचार में बड़ी चुनौतियाँ।
गहरी शाफ्ट खदानों में आम मुद्दे:
उत्थापन क्षमता। जैसे-जैसे खनन की गहराई बढ़ती है, सबसे पहले खदान की उत्थापन क्षमता का मुद्दा सामने आता है। वर्तमान उत्थापक अधिकतम 2000 मीटर से अधिक एकल उत्थापन ऊँचाई प्राप्त कर सकते हैं, जैसे कि एक कनाडाई खदान जिसकी सबसे गहरी एकल उत्थापन ऊँचाई 2172 मीटर है, और एक दक्षिण अफ़्रीकी सोने की खदान जिसकी शाफ्ट गहराई 2310.4 मीटर है। उत्थापन उपकरण की क्षमताएँ बड़ी गहरी शाफ्ट खदानों की आवश्यकताओं को पूरी तरह से पूरा करती हैं।
चट्टान का तापमान और वेंटिलेशन कूलिंग। जैसे-जैसे खनन की गहराई बढ़ती है, चट्टान का तापमान भी उसी के अनुसार बढ़ता है। उदाहरण के लिए, जापान की टोयोहा कॉपर-जिंक खदान में -600 मीटर (सतह से लगभग 1200 मीटर) की गहराई पर, चट्टान का तापमान 100°C से अधिक होता है, लेकिन कई देशों में यह नियम है कि भूमिगत तापमान 28°C से अधिक नहीं हो सकता। गहरी शाफ्ट खदानें आमतौर पर भूमिगत वेंटिलेशन की मात्रा बढ़ाती हैं और वायु शीतलन और जल शीतलन विधियों का उपयोग करके हवा को ठंडा करती हैं। एक या दोनों का चयन करते समय, तापमान कम करने के अलावा, भूमिगत यांत्रिक उपकरणों, डीजल उपकरणों और प्रशीतन उपकरणों से निकलने वाले ताप अपव्यय को कम करने पर भी ध्यान देना चाहिए।
भू-दाब प्रबंधन और खनन विधियाँ। गहरी खदानों में आमतौर पर एक पूर्ण भू-दाब मापन और निगरानी प्रणाली स्थापित की जाती है, जो सीधे तौर पर खनन उत्पादन के सुचारू संचालन और उत्पादन लागत के स्तर को प्रभावित करती है। गहरी खदानों में चट्टानों का फटना एक प्रमुख समस्या है। चट्टानों के फटने की भविष्यवाणी करने के लिए, कई खदानें भूमिगत सूक्ष्म भूकंपीय निगरानी उपकरण लगाती हैं, जैसे कि यूएस सनशाइन सिल्वर माइन, जिसने 24 घंटे निगरानी के लिए 2254 मीटर के स्तर पर सूक्ष्म भूकंपीय निगरानी उपकरण लगाए हैं।
स्वतः दहन और विस्फोट। गहरे शाफ्ट खनन में भी उच्च अयस्क तापमान के कारण सल्फाइड अयस्कों का स्वतः दहन हो सकता है और विस्फोटक चार्जिंग के दौरान स्वतः विस्फोट हो सकता है, जिस पर पर्याप्त ध्यान देने की आवश्यकता होती है।
वर्तमान में, चीन में गैर-कोयला खदानों की खनन गहराई आम तौर पर 700-800 मीटर से अधिक नहीं होती है, लेकिन हाल के वर्षों में, लगभग 1000 मीटर की गहराई पर दबे कुछ अयस्क भंडारों का विकास किया जा रहा है, जिसमें टोंगलिंग नॉनफेरस मेटल्स कंपनी के तहत डोंगगुआशान कॉपर माइन और जिनचुआन नंबर 2 खनन क्षेत्र शामिल हैं।
(चतुर्थ) खान पर्यावरण संरक्षण कार्य
विदेशों में, विशेष रूप से विकसित देशों में, खदान पर्यावरण प्रबंधन के लिए व्यापक उपाय अपनाए जाते हैं। खदानों से निकलने वाले अपशिष्ट जल, निकास गैसों, स्लैग, धूल, शोर आदि पर कड़े तकनीकी मानक लागू होते हैं। अत्यधिक पर्यावरणीय उपचार लागत के कारण कई निम्न-श्रेणी की खदानों का निर्माण या उत्पादन शुरू नहीं किया जा सकता है।
वर्तमान में, विदेशों में अपशिष्ट-मुक्त और स्वच्छ खदानें स्थापित करने पर ज़ोर दिया जा रहा है। जर्मनी की रुहर औद्योगिक क्षेत्र स्थित वाल्सम कोयला खदान इसका एक सफल उदाहरण है। इसमें कोयला धुलाई संयंत्र से निकले कोयले के अवशेष, कोयले से चलने वाली बिजली उत्पादन से निकली राख, और सीमेंट के साथ मिश्रित भूमिगत अपशिष्ट चट्टानों का उपयोग किया जाता है, उन्हें सक्रिय और मिश्रित किया जाता है, फिर रिक्त स्थानों को भरने के लिए एक पीएम पंप से भूमिगत पंप किया जाता है। खदान से कोई ठोस अपशिष्ट बाहर नहीं निकलता।
(V) भराव खनन प्रौद्योगिकी
विभिन्न स्थितियों के आधार पर विभिन्न भराव सामग्रियों का उपयोग किया जाता है:
क्षेत्रीय समर्थन: लोचदार आयतन बंद करने और चट्टान के फटने के खतरों को कम करने के लिए उच्च गुणवत्ता वाली कठोर भराव सामग्री की आवश्यकता होती है।
शैल स्तर नियंत्रण। भराव सामग्री की गुणवत्ता की आवश्यकताएं सख्त नहीं हैं, लेकिन बड़े पैमाने पर भराव की आवश्यकता होती है, और भराव को प्लेसमेंट के बाद सिकुड़ना नहीं चाहिए।
बहु-शिरा खनन। चट्टान के विरूपण और विस्थापन को न्यूनतम करने के लिए भराव सामग्री को कम तनाव की स्थिति में कठोरता की आवश्यकता होती है।
पर्यावरण नियंत्रण। यह सुनिश्चित करने के लिए कि लटकती दीवार को सील कर दिया गया है ताकि खनन क्षेत्र में हवा का प्रवाह न हो, भराव सामग्री सिकुड़नी नहीं चाहिए, और बड़े क्षेत्र में भराव की आवश्यकता है।
अपशिष्ट चट्टान उत्थापन में कमी लाना। सामग्री भरने के लिए भूमिगत अपशिष्ट चट्टान को तैयार करना और कुचलना, जिससे दक्षता में सुधार होता है।
भरने के लिए वर्तमान विचार:
व्यावहारिक और विश्वसनीय प्रणालियाँ बनाने पर ध्यान केंद्रित करें। खनन चक्रों के साथ भराव कार्यों को एकीकृत करने के लिए प्रभावी भराव तकनीकों पर शोध और विकास करें। भराव प्रणालियों के प्रबंधन पर ज़ोर दें।
मौजूदा प्रणालियों को अनुकूलित करने के लिए प्रौद्योगिकियों पर अनुसंधान, जिसमें उच्च गुणवत्ता वाली भराई सामग्री के लिए कण आकार वितरण, हाइड्रोसाइक्लोन और क्रशिंग में बेहतर भराई सामग्री तैयार करने की प्रक्रिया, और दबाव हानि, घिसाव, संक्षारण और समग्र भराई प्रणाली डिजाइन जैसी अनुकूलित संवहन प्रौद्योगिकियां शामिल हैं।
सुरक्षित, स्थिर और कुशल खनन की नींव रखने के लिए भराव सामग्री की तैयारी, संवहन, स्थान निर्धारण और भार विरूपण प्रक्रियाओं की मात्रात्मक समझ को सुदृढ़ करें। अंतरराष्ट्रीय स्तर पर प्रयुक्त भराव प्रक्रियाओं में हाइड्रोलिक रेत भराव, शुष्क भराव, उच्च-जल ठोस भराव और सीमेंटेड भराव शामिल हैं। सीमेंटेड भराव को आगे निम्न श्रेणियों में विभाजित किया गया है: खंडित टेलिंग हाइड्रोलिक भराव (उच्च-सांद्रता गुरुत्वाकर्षण संवहन), अन्य भराव सामग्री हाइड्रोलिक भराव (उच्च-सांद्रता गुरुत्वाकर्षण संवहन), पूर्ण टेलिंग पेस्ट गुरुत्वाकर्षण भराव, और पूर्ण टेलिंग पेस्ट पम्पिंग भराव। अंतरराष्ट्रीय स्तर पर अनुशंसित विधि पूर्ण टेलिंग पेस्ट पम्पिंग भराव है।
वर्तमान में, कनाडा में 12 खदानें उच्च-सांद्रता वाले पेस्ट फिलिंग का उपयोग कर रही हैं, और दक्षिण अफ्रीका और ऑस्ट्रेलिया में भी नई पेस्ट फिलिंग प्रणालियाँ कार्यरत हैं। नई फिलिंग प्रक्रियाएँ संसाधन संरक्षण, पर्यावरण संरक्षण, दक्षता सुधार और खदान विकास की आवश्यकताओं को बेहतर ढंग से पूरा करेंगी। 21वीं सदी के खनन उद्योग में फिलिंग माइनिंग की व्यापक संभावनाएँ होंगी।
(छठी) महासागरीय पॉलीमेटेलिक नोड्यूल खनन
बहुधात्विक पिंड समुद्र तल पर लगभग 3000-5000 मीटर की गहराई पर पाए जाते हैं। इनका खनन करने के लिए, व्यवहार्य खनन विधियाँ आवश्यक हैं। इसलिए, दुनिया भर के देश विश्वसनीय खनन विधियों के विकास को प्राथमिकता देते हैं और व्यापक प्रयोगात्मक अनुसंधान कर चुके हैं, कुछ ने तो मध्यम स्तर के गहरे समुद्र में खनन परीक्षण भी किए हैं। 1960 के दशक के उत्तरार्ध से लेकर अब तक, अंतरराष्ट्रीय स्तर पर विकसित और परीक्षित समुद्री खनन विधियाँ मुख्यतः तीन श्रेणियों में आती हैं: सतत लाइन बकेट (सीएलबी) खनन, समुद्र तल रिमोट-नियंत्रित वाहन खनन, और द्रव उत्थापक खनन।
सतत लाइन बकेट (सीएलबी) खनन विधि। यह विधि 1967 में जापानियों द्वारा प्रस्तावित की गई थी। यह अपेक्षाकृत सरल है, जिसमें मुख्य रूप से एक खनन जहाज, टो केबल, बाल्टियाँ और एक टोइंग जहाज शामिल हैं। बाल्टियों को निश्चित अंतराल पर टो केबल से जोड़ा जाता है और समुद्र तल पर उतारा जाता है। टोइंग जहाज द्वारा संचालित टो केबल, बाल्टियों को नीचे, स्कूप और ऊपर की ओर ले जाती है। यह चरणहीन रस्सी चक्रीय संचालन एक सतत संग्रह लूप बनाता है। सीएलबी की मुख्य विशेषता इसकी गहराई में परिवर्तन के अनुकूल होने और सामान्य संचालन बनाए रखने की क्षमता है। हालाँकि, सीएलबी का उत्पादन केवल 100 टन/दिन तक ही होता है, जो औद्योगिक खनन आवश्यकताओं से बहुत कम है। इस प्रकार, 1970 के दशक के अंत में सीएलबी खनन विधि को छोड़ दिया गया।
समुद्र तल पर रिमोट-नियंत्रित वाहन खनन विधि। यह विधि मुख्य रूप से फ्रांसीसियों द्वारा प्रस्तावित की गई थी। समुद्र तल पर रिमोट-नियंत्रित वाहन एक मानवरहित पनडुब्बी खनन वाहन है, जो मुख्यतः चार प्रणालियों से बना है: अयस्क संग्रहण, स्व-प्रणोदन, उत्प्लावन नियंत्रण और गिट्टी। सतह पर स्थित मातृ जहाज की निगरानी में, खनन वाहन नोड्यूल्स एकत्र करने के लिए दिए गए आदेशों के अनुसार समुद्र तल में गोता लगाता है। एक बार भर जाने पर, यह सतह पर आता है और नोड्यूल्स को मातृ जहाज के रिसीविंग बिन में उतार देता है। सतह पर स्थित मातृ जहाज आमतौर पर एक साथ कई खनन वाहनों को नियंत्रित कर सकता है। इस खनन प्रणाली के लिए महत्वपूर्ण निवेश की आवश्यकता होती है, और कम उत्पाद मूल्य और दशकों तक कोई आर्थिक लाभ न होने के कारण, फ्रांसीसी महासागरीय नोड्यूल अनुसंधान एवं विकास संघ ने 1983 में अनुसंधान बंद कर दिया। हालाँकि, इस खनन वाहन के संग्रहण और परिवहन सिद्धांतों को आशाजनक माना जाता है।
द्रव उत्थापक खनन विधि। वर्तमान में, अंतरराष्ट्रीय स्तर पर मान्यता प्राप्त विधि, जिसमें औद्योगिक अनुप्रयोग की सबसे अधिक संभावना है, द्रव उत्थापक खनन है। जब खनन जहाज खनन क्षेत्र में पहुँचता है, तो संग्राहक और उत्थापक पाइप को जोड़कर धीरे-धीरे समुद्र में उतारा जाता है। संग्राहक समुद्र तल की तलछट से पिंडों को इकट्ठा करता है और प्रारंभिक प्रसंस्करण करता है। हाइड्रोलिक या वायवीय उत्थापन का उपयोग करते हुए, पाइप में पानी पर्याप्त गति से ऊपर की ओर बढ़ता है ताकि पिंडों को सतह पर स्थित खनन जहाज तक पहुँचाया जा सके।
21वीं सदी में मानव द्वारा महासागरीय विकास और उपयोग के आगमन के साथ, महासागरीय खनन तकनीक विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो गई है। आधुनिक उच्च तकनीक के विकास ने महासागरीय संसाधनों के दोहन का मार्ग प्रशस्त किया है, और इसके निर्माण और विकास का विश्व महासागरीय अर्थव्यवस्था, संस्कृति और मानव महासागरीय जागरूकता पर सकारात्मक और दूरगामी प्रभाव पड़ेगा।
