खुले गड्ढे खनन का बुनियादी ज्ञान
I. अवलोकन
1. खनिज संसाधन
खनिजों या उपयोगी तत्वों के समुच्चय को संदर्भित करता है जो भूवैज्ञानिक खनिजीकरण के माध्यम से बनते हैं, प्राकृतिक रूप से क्रस्ट में या सतह पर पाए जाते हैं, भूमिगत दफन होते हैं या सतह पर उजागर होते हैं, ठोस, तरल या गैसीय रूप में होते हैं, और जिनका विकास और उपयोग मूल्य होता है। खनिज संसाधन गैर-नवीकरणीय संसाधन हैं और उनके भंडार सीमित हैं। दुनिया में 168 ज्ञात खनिज हैं, जिनमें से 80 से अधिक का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उनकी विशेषताओं और
उपयोग के अनुसार, उन्हें आम तौर पर चार श्रेणियों में विभाजित किया जाता है: 11 ऊर्जा खनिज; 59 धातु खनिज; 92 गैर-धातु खनिज; 6 जल और गैस खनिज। धातु खनिज मूल रूप से प्रकृति में ठोस रूप में मौजूद होते हैं। खनन के दृष्टिकोण से, धातु अयस्क जमा को धातु की किस्मों की परवाह किए बिना खनन किया जाता है। सोना, चांदी, तांबा, लोहा, निकल, आदि को एक ही माना जाता है; केवल अयस्क निकाय की घटना की स्थिति पर विचार करते हुए, विभिन्न खनन प्रक्रियाओं का चयन किया जाएगा।
2. खनन
आधुनिक समाज में, खनन उद्योग ने बहुत प्रगति की है और अधिक परिष्कृत और उपविभाजित हुआ है। आम तौर पर खनिजों के अन्वेषण, खनन, लाभकारीकरण, शोधन और अन्य संबंधित व्यवसायों को संदर्भित करता है। एक आधुनिक खदान के निर्माण में खनन भूविज्ञान, सर्वेक्षण, सिविल इंजीनियरिंग, खनन, खनिज प्रसंस्करण, सुरक्षा, पर्यावरण संरक्षण, इलेक्ट्रोमैकेनिकल, एचवीएसी, जल आपूर्ति और जल निकासी, स्वचालन, रसायन विज्ञान आदि में पेशेवरों की कड़ी मेहनत शामिल है।
3. खनन और लाभकारी उद्योग की विशेषताएं
सबसे पहले, श्रम वस्तु भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण द्वारा खोजी गई और स्वाभाविक रूप से होने वाली भूवैज्ञानिक अयस्क निकाय है, और खनन और प्रसंस्करण वस्तु को स्वतंत्र रूप से नहीं चुना जा सकता है;
दूसरा, खनन वस्तु, खनन उपकरण और उत्पादन कर्मियों को लगातार खनन के साथ स्थानांतरित किया जाता है, कोई निश्चित स्थान नहीं है, और औद्योगिक स्थितियां किसी भी समय बदल जाती हैं, जो सामान्य प्रसंस्करण उद्योग से अलग है;
तीसरा, खनन की भूवैज्ञानिक स्थितियां और खनिज कच्चे माल बहुत जटिल हैं, जिससे खनन परियोजनाओं को मानकीकृत करना मुश्किल हो जाता है।
साथ ही: ⒈ अयस्क जमा की घटना की स्थिति अस्थिर है; ⒉ अयस्क की ग्रेड, संरचना और संरचना बहुत भिन्न होती है; ⒊ भूवैज्ञानिक संरचना जटिल है; ⒋ अयस्क और आसपास की चट्टान के भौतिक और यांत्रिक गुण बहुत भिन्न होते हैं; ⒌ अयस्क जमा की जल सामग्री जटिल है। इसलिए, किसी भी खनन और खदान के लाभकारीकरण को पूरी तरह से दोहराया नहीं जा सकता है।
2. खुले गड्ढे खनन
1. खुले गड्ढे खनन की बुनियादी अवधारणाएँ
खुले गड्ढे खनन के लिए आवश्यक शर्त उपयुक्त अयस्क भंडार की उपस्थिति है। क्या अयस्क भंडार खुले गड्ढे खनन के लिए उपयुक्त है, इसका मूल्यांकन भूवैज्ञानिक अन्वेषण के प्रारंभिक चरण में सबसे अच्छा किया जाता है, और फिर आगे की खोज के बाद एक भूवैज्ञानिक रिपोर्ट (हाइड्रोलिक और पर्यावरणीय भूवैज्ञानिक डेटा सहित) जो खुले गड्ढे खदान डिजाइन की आवश्यकताओं को पूरा करती है, प्रस्तावित की जाती है; अनुमोदन के बाद, डिजाइन विभाग डिजाइन को अंजाम दे सकता है। सतह पर उजागर अयस्क निकाय और उथले दफन की घटना की स्थिति के कारण, एक निश्चित प्रक्रिया के अनुसार पूरे से चट्टान के खनन के सभी काम को सामूहिक रूप से खुले गड्ढे खनन इंजीनियरिंग कहा जाता है।
खुले गड्ढे वाले खनन का सार एक निश्चित सीमा के भीतर खुले स्थान में अयस्क निकाय के ऊपरी हिस्से को ढकने वाली ऊपरी मिट्टी और आसपास की चट्टानों को हटाना और अयस्क का खनन करना है। इसलिए, अयस्क का खनन करने के लिए, अपशिष्ट चट्टान का भी खनन किया जाना चाहिए।
ओपन-पिट खदान के रूप में वर्गीकृत अयस्क निकाय को ओपन-पिट खदान कहा जाता है। वह स्थान जहाँ खनन उपकरण के साथ ओपन-पिट खनन इंजीनियरिंग की जाती है, उसे ओपन-पिट खदान कहा जाता है। ओपन-पिट खदान: ओपन-पिट खनन के दौरान बनने वाले खनन गड्ढों, सीढ़ियों और ओपन-पिट खाइयों का योग।
2. खुले गड्ढे वाली खदान निर्माण और उत्पादन के लिए सामान्य चरण:
(1) ज़मीन की तैयारी। ट्रैफ़िक लाइनों और ट्रांसमिशन लाइनों को खनन क्षेत्र में लाना, और खनन क्षेत्र में प्राकृतिक और मानव निर्मित बाधाओं को हटाना या स्थानांतरित करना, जैसे कि पेड़, दलदल, गाँव, कारखाने, सड़कें, नहरें, कब्रिस्तान, आदि।
(2) खदान क्षेत्र में पानी का अलगाव और जल निकासी। खनन क्षेत्र से गुजरने वाली नदी को काट दें या उसे मोड़ दें, पानी की निकासी करें और पानी के स्तर को आवश्यक स्तर से कम करें।
(3) खान अवसंरचना इंजीनियरिंग। इसमें खाइयाँ खोदना, जमीन से खनन स्तर तक सड़कें बनाना; कार्य लाइनें स्थापित करना, खनन किए गए अयस्क निकाय को उजागर करने के लिए अवसंरचना स्ट्रिपिंग करना; परिवहन लाइनें, खराब डंप, पुल आदि स्थापित करना; जमीन पर औद्योगिक सुविधाएँ और आवश्यक नागरिक भवन बनाना शामिल है।
(4) दैनिक उत्पादन। आवश्यक खनन और स्ट्रिपिंग कार्य लाइनों को खोलने और एक निश्चित खनन क्षमता तक पहुंचने के बाद खदान बुनियादी ढांचे इंजीनियरिंग को उत्पादन के लिए सौंपा जा सकता है। आम तौर पर, डिज़ाइन की गई उत्पादन क्षमता तक पहुंचने में कुछ समय लगेगा। खनन किए गए क्षेत्रों को पुनः प्राप्त करने की आवश्यकता है।
खुले गड्ढे वाली खदानों का निर्माण और उत्पादन बहुत जटिल इंजीनियरिंग परियोजनाएं हैं। भूमि की खरीद, उपकरणों की खरीद, स्थापना और कमीशनिंग, कर्मियों का प्रशिक्षण, संगठनात्मक प्रबंधन एजेंसियों की स्थापना और भूमि का पुनर्ग्रहण आदि में कई तरह के पहलू शामिल हैं और ये एक दूसरे से निकटता से जुड़े हुए हैं।
3. खुले गड्ढे वाली खदान का विकास
केवल सड़क विकास शुरू किया गया है, तथा क्षैतिज शाफ्टों और रैम्प होइस्टों का विकास शुरू नहीं किया गया है।
(1) पहाड़ी खुले गड्ढे वाली खदानों का स्ट्रिपिंग ऑपरेशन खनन क्षेत्र के सबसे ऊंचे स्तर से शुरू होता है और परत दर परत नीचे की ओर बढ़ता है; जबकि विकास पिट लाइन एक समय में सबसे निचले से सबसे ऊंचे खनन चरणों तक बनाई जाती है। जैसे-जैसे खनन स्तर घटता है, ऊपरी विकास पिट लाइन धीरे-धीरे छोड़ दी जाती है या गायब हो जाती है, और अयस्क और चट्टान परिवहन दूरी तदनुसार कम हो जाती है।
(2) डूबे हुए खुले गड्ढे वाली खदान की सड़क विकास पिट लाइन धीरे-धीरे खनन चरणों के नीचे की ओर बढ़ने के साथ बनती है। पिट लाइन परिवर्तनों में निश्चित पिट लाइन विकास और मोबाइल पिट लाइन विकास शामिल हैं। निश्चित पिट लाइन विकास: विकास पिट लाइन खनन सीमा के भीतर अंतिम साइड दीवार पर व्यवस्थित होती है और खनन क्षेत्र की पूरी खनन प्रक्रिया के दौरान अपनी स्थिति नहीं बदलती है। इसे सीधे, वापसी और सर्पिल तरीकों से अपनाया जा सकता है। सर्पिल पिट लाइन विकास: विकास पिट लाइन खनन क्षेत्र के चारों तरफ एक सर्पिल में व्यवस्थित होती है।
निश्चित गड्ढा रेखा विकास परियोजना की विकास प्रक्रिया: जिसमें चरणों की खनन प्रक्रिया, कार्यशील दीवार की उन्नति और नए स्तर का विकास और गहरीकरण शामिल है। खुले गड्ढे वाली खदान के अंतिम किनारे पर, निर्धारित प्रवेश और निकास खाई की स्थिति, दिशा और ढलान के अनुसार, झुकी हुई प्रवेश और निकास खाई को सतह (चरण की ऊपरी सपाट प्लेट) से चरण की निचली सपाट प्लेट तक खोदा जाता है। निचली सपाट प्लेट की ऊंचाई तक पहुंचने के बाद, खनन चरण की प्रारंभिक कार्य रेखा को स्थापित करने के लिए प्रवेश और निकास खाई के अंत से एक नई क्षैतिज खंड खाई खोदी जाती है।
मोबाइल पिट लाइन विकास परियोजना की विकास प्रक्रिया: खनन क्षेत्र में अयस्क निकाय और आसपास की चट्टान के बीच संपर्क क्षेत्र के पास ऊपरी प्लेट या निचली प्लेट से प्रवेश और निकास खाई और सेक्शन ट्रेंच को क्षैतिज रूप से खोदा जाता है। जब सेक्शन ट्रेंच को एक निश्चित लंबाई तक खोदा जाता है, तो सेक्शन ट्रेंच की खुदाई की जाती है जबकि सेक्शन ट्रेंच के किनारों को स्ट्रिपिंग वर्किंग लाइन बनाने के लिए विस्तारित किया जाता है। खनन प्रक्रिया के दौरान, प्रवेश और निकास खाई एक तरफ काम करने वाली दीवार की उन्नति के साथ चलती है जब तक कि कार्य रेखा अंतिम खनन सीमा तक आगे नहीं बढ़ जाती है, और फिर इसे अंतिम तरफ तय किया जाता है।
4. खुले गड्ढे वाली खनन तकनीक
खुले गड्ढे वाली खदानों की मुख्य उत्पादन प्रक्रिया में तीन महत्वपूर्ण परियोजनाएँ शामिल हैं: ट्रेंचिंग, स्ट्रिपिंग और खनन; उत्पादन लिंक में खनन-परिवहन-निर्वहन (मिट्टी का निर्वहन, अयस्क निर्वहन) शामिल हैं। खनन वह कड़ी है जो सीधे चट्टान परत के साथ संपर्क करती है, जिसमें ड्रिलिंग, ब्लास्टिंग, खनन और लोडिंग, परिवहन लाइन स्थानांतरण और अन्य प्रक्रियाएँ शामिल हैं, और यह खुले गड्ढे वाली खदान उत्पादन में सबसे महत्वपूर्ण है; परिवहन खनन और निर्वहन के बीच की कड़ी है, और यह वह कड़ी है जो खुले गड्ढे वाली खदान उत्पादन में सबसे अधिक उपकरण, सबसे अधिक ऊर्जा और जनशक्ति का उपभोग करती है; खुले गड्ढे वाली खदानों में उत्पादित सामग्रियों के किफायती और उचित निर्वहन के लिए निर्वहन एक अपरिहार्य आवश्यकता है।
इन तीन मुख्य उत्पादन लिंकों के आसपास सहायक उत्पादन लिंकों की एक श्रृंखला भी है, जैसे उपकरण रखरखाव, बिजली आपूर्ति, जल निकासी, आदि।
खुले गड्ढे खनन प्रक्रिया प्रणालियों को निम्न में विभाजित किया जा सकता है: आंतरायिक प्रक्रिया, सतत प्रक्रिया और अर्ध-निरंतर प्रक्रिया।
(1) आंतरायिक प्रक्रिया से तात्पर्य उस प्रक्रिया से है जिसमें अयस्क और चट्टान का खनन और परिवहन तीन मुख्य उत्पादन लिंक में आंतरायिक रूप से किया जाता है। उदाहरण के लिए: एक यांत्रिक फावड़ा एक ट्रक को एक बार में एक स्कूप लोड करता है, और एक ट्रेन या कार एक बार में एक ट्रक चट्टान का परिवहन करती है। लोड किए गए प्रत्येक स्कूप या परिवहन किए गए ट्रक के लिए, उपकरण तदनुसार एक चक्र या अवधि पूरी करता है। इस प्रक्रिया को चक्रीय प्रक्रिया या आवधिक प्रक्रिया भी कहा जाता है।
(2) सतत प्रक्रिया से तात्पर्य ऐसी प्रक्रिया से है जिसमें अयस्क और चट्टान का खनन और परिवहन निरंतर किया जाता है। यह मल्टी-बकेट उत्खनन और बेल्ट कन्वेयर पर अयस्क और चट्टान प्रवाह के मामले में होता है। जब तक उपकरण सामान्य रूप से काम कर रहा है, तब तक यह अयस्क और चट्टान प्रवाह निर्बाध रूप से जारी रहेगा। इसलिए, इस प्रक्रिया को प्रवाह प्रक्रिया भी कहा जाता है।
(3) अर्ध-निरंतर प्रक्रिया वह प्रक्रिया है जिसमें कुछ उत्पादन लिंक लगातार संचालित होते हैं। उदाहरण के लिए, एक प्रक्रिया प्रणाली जिसमें एक यांत्रिक फावड़ा अयस्क और चट्टान को एक कोल्हू में लोड करता है और फिर कुचलने के बाद इसे बेल्ट कन्वेयर द्वारा परिवहन करता है, एक विशिष्ट अर्ध-निरंतर प्रक्रिया प्रणाली है।
5. व्यावसायिक शब्द
क. जब एक चरण पर खनन किया जाता है, तो अयस्क और चट्टान को ऊपर से नीचे तक एक निश्चित मोटाई की क्षैतिज परतों में विभाजित किया जाता है, और स्वतंत्र रूप से खनन किया जाता है
खनन और परिवहन उपकरण। प्रत्येक परत एक निश्चित अग्रिम संबंध बनाए रखती है, इस प्रकार एक चरण आकार बनाती है।
स्टेप निम्नलिखित तत्वों से बना होता है: ऊपरी प्लेट, निचली प्लेट, ढलान, शीर्ष रेखा, निचली रेखा, ऊँचाई और ढलान कोण। स्टेप ढलान कोण: स्टेप ढलान और क्षैतिज तल के बीच का कोण।
चरणों को इस प्रकार विभाजित किया गया है:
कार्य चरण - खनन और परिवहन उपकरण की व्यवस्था के लिए सपाट प्लेटों का कार्य करना।
गैर-कार्यशील सीढ़ियां - सुरक्षा प्लेटफार्म: गिरती चट्टानों को रोकने और ढलान के कोण को कम करने के लिए उपयोग किया जाता है।
सफाई प्लेटफार्म: गिरते हुए पत्थरों को रोकें और उन्हें सफाई उपकरणों से साफ करें।
परिवहन प्लेटफार्म: कार्यशील चरणों और पहुंच खाई परिवहन के बीच एक कनेक्शन चैनल के रूप में कार्य करते हैं।
ख. कार्य रेखा - एक अच्छी तरह से तैयार अयस्क चट्टान खंड।
सी. उत्खनन क्षेत्र: खनन के दौरान, चरणों को कई पट्टियों में विभाजित किया जाता है, जिन्हें एक-एक करके खनन किया जाता है। प्रत्येक खदान की प्रत्येक पट्टी को उत्खनन क्षेत्र कहा जाता है। चौड़ाई ... विस्फोट विधि और मापदंडों पर निर्भर करती है; इलेक्ट्रिक शावेल ... इलेक्ट्रिक शावेल की खुदाई और उतराई त्रिज्या पर निर्भर करती है।
d. खनन क्षेत्र की प्रत्येक पट्टी को कई खंडों में विभाजित किया जा सकता है और खनन के दौरान स्वतंत्र खनन और परिवहन उपकरणों से सुसज्जित किया जा सकता है। लंबाई ... एक इलेक्ट्रिक शावल द्वारा कब्जा की गई खनन कार्य रेखा की लंबाई।
च. खुले गड्ढे वाली सुरंगें: उद्देश्य के अनुसार विभाजित:
(1) प्रवेश खाई ... जमीन और कार्य स्तर के बीच और प्रत्येक कार्य स्तर के बीच परिवहन लिंक स्थापित करने के लिए खोदी गई एक झुकी हुई खाई। क्रॉस सेक्शन के आकार के अनुसार: पूरा क्रॉस सेक्शन, सिंगल साइड खाई।
(2) खुला खंड खाई...खनन कार्य लाइन को खोलने और पहली कार्य लाइन (प्रारंभिक चरण) स्थापित करने के लिए क्षैतिज खाई खोदी जाती है।
छ. खुले गड्ढे वाली खदान का वह क्षेत्र जहां खुले गड्ढे वाली खनन प्रक्रिया की गई है या की जा रही है, जो सीढ़ियों और खुले गड्ढे वाली सुरंगों से निर्मित है।
पहाड़ी खुला गड्ढा: बंद घेरे के ऊपर। अवनमन खुला गड्ढा: बंद घेरे के नीचे।
घटक तत्व:
(1) साइड दीवार: खुले गड्ढे वाली खदान के चारों ओर की समग्र सतह, जिसे निम्न में विभाजित किया जाता है: ऊपरी दीवार, निचली दीवार और अंतिम दीवार।
(2) कार्यशील दीवार: सीढ़ियों से बनी पार्श्व दीवार जिसका खनन किया जा रहा है और किया जाएगा।
(3) कार्यशील दीवार ढलान और कार्यशील दीवार ढलान कोण।
(4) अंतिम पार्श्व ढलान कोण: अंतिम दीवार ढलान और क्षैतिज तल के बीच का कोण
(5) अंतिम दीवार ढलान: गैर-कार्यशील दीवार के शीर्ष चरण की शीर्ष रेखा और निचले चरण की निचली रेखा द्वारा बनाया गया काल्पनिक झुकाव वाला विमान।
(6) खुले गड्ढे वाली खदान की अंतिम सीमा: ऊपरी और निचली अंतिम सीमा रेखाओं द्वारा परिभाषित स्थिति।
6. मुख्य तकनीकी और आर्थिक संकेतक: स्ट्रिपिंग अनुपात
खुले गड्ढे वाली खदानों का स्ट्रिपिंग अनुपात एक महत्वपूर्ण तकनीकी और आर्थिक संकेतक है, जो अयस्क खनन की मात्रा, चट्टान और मिट्टी की स्ट्रिपिंग की मात्रा और खदान के उत्पादन पैमाने, सेवा जीवन, उत्पादन लागत आदि से संबंधित है।
स्ट्रिपिंग अनुपात: खनन किये गये अयस्क की प्रति इकाई से स्ट्रिप करने के लिए आवश्यक चट्टान की मात्रा।
स्ट्रिपिंग अनुपात परिवर्तनशील है। डिज़ाइन में परिभाषित ओपन-पिट खनन सीमा केवल एक निश्चित समय अवधि में कुछ स्थितियों के तहत एक उचित सीमा है। माप इकाई m3/m3 या m3/t या t/t में व्यक्त की जाती है।
औसत स्ट्रिपिंग अनुपात: सीमा में चट्टान की कुल मात्रा और अयस्क की कुल मात्रा का अनुपात।
स्तरित स्ट्रिपिंग अनुपात: सीमा के भीतर एक निश्चित क्षैतिज परत में चट्टान की मात्रा और अयस्क की मात्रा का अनुपात।
उत्पादन स्ट्रिपिंग अनुपात: एक निश्चित अवधि में निकाली गई चट्टान की मात्रा और खनन किए गए अयस्क की मात्रा का अनुपात।
सीमा पृथक्करण अनुपात: सीमा की इकाई गहराई वृद्धि के कारण होने वाली चट्टान वृद्धि का अयस्क वृद्धि से अनुपात।
रिजर्व स्ट्रिपिंग अनुपात: स्ट्रिपिंग अनुपात की गणना भूवैज्ञानिक अन्वेषण रिपोर्ट में उपलब्ध कराए गए अयस्क और चट्टान की मात्रा के आधार पर की जाती है।
कच्चे अयस्क का स्ट्रिपिंग अनुपात: स्ट्रिपिंग अनुपात की गणना खनन के दौरान अयस्क की हानि और कमी से प्राप्त अयस्क और चट्टान की मात्रा के आधार पर की जाती है।
आर्थिक रूप से उचित स्ट्रिपिंग अनुपात: खुले गड्ढे खनन में प्रति इकाई अयस्क मात्रा में आर्थिक रूप से अनुमत अधिकतम रॉक स्ट्रिपिंग को संदर्भित करता है। खुले गड्ढे खनन सीमा से सटे अयस्क परत की खनन लागत भूमिगत खनन लागत से अधिक नहीं है।
