खुली खदान खनन: ड्रिलिंग और विस्फोट से लेकर जल नियंत्रण और खदान पुनर्वास तक
खुली खदानों में खनन दूर से देखने में सरल लगता है: चट्टान को ड्रिल करें, तोड़ें, लोड करें और ले जाएं।
व्यवहार में, एक सुरक्षित और उत्पादक खुली खदान कई परस्पर जुड़ी प्रणालियों पर निर्भर करती है। खदान की संरचना ड्रिलिंग को प्रभावित करती है। ड्रिलिंग की गुणवत्ता विस्फोट को प्रभावित करती है। विस्फोट लोडिंग, ढुलाई, क्रशिंग, ढलान स्थिरता, धूल, जल निकासी और अंततः पुनर्वास की लागत को प्रभावित करता है।
किसी एक मशीन को अलग से देखने की तुलना में संपूर्ण कार्यप्रणाली को समझना अधिक उपयोगी है।
1. खुली खदानों के दो मूल प्रकार
"क्लोज्ड कंटूर" जमीन की सतह पर ओपन-पिट माइनिंग की सीमा द्वारा निर्मित क्षैतिज बंद रेखा है।
भूभाग और इस समोच्च रेखा के सापेक्ष निक्षेप की स्थिति के आधार पर, खुली खदानों को आमतौर पर दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है:
पहाड़ी ढलानों पर खुली खदानेंये खुदाई सतह के बंद समोच्च रेखा के ऊपर स्थित हैं। खुदाई ढलान के साथ-साथ की जाती है, और गुरुत्वाकर्षण कुछ जल निकासी कार्यों में सहायता कर सकता है।
अवसादग्रस्त खुली खदानेंये गड्ढे सतह के बंद समोच्च रेखा के नीचे तक फैले होते हैं। खुदाई गहरी होने के साथ-साथ इन गड्ढों में अक्सर अधिक जटिल जल नियंत्रण, परिवहन मार्ग नियोजन और ढलान प्रबंधन की आवश्यकता होती है।
यह अंतर खदान की रूपरेखा, पहुंच मार्गों, जल निकासी प्रणाली और अंतिम ढलान डिजाइन को प्रभावित करता है।
2. बेंच के तीन मूल तत्व
खुली खदान का निर्माण क्षैतिज कार्य स्तरों में किया जाता है जिन्हें बेंच कहा जाता है।
बेंच:अयस्क और चट्टान के समूह को विभाजित करने वाली क्षैतिज परत। कार्य स्तरों के बीच की ऊर्ध्वाधर दूरी को बेंच की ऊँचाई कहा जाता है।
बेंच का मुख:खनन क्षेत्र की ओर मुख किए हुए बेंच की झुकी हुई सतह। इस सतह और क्षैतिज तल के बीच का कोण बेंच-फेस कोण कहलाता है।
प्लेटफ़ॉर्म या तटबंध:बेंच के तलवे और ऊपरी भाग के बीच का क्षैतिज क्षेत्रफल। इसकी चौड़ाई ही प्लेटफॉर्म की चौड़ाई होती है।
विभिन्न प्लेटफॉर्म अलग-अलग उद्देश्यों की पूर्ति करते हैं:
यह वर्किंग प्लेटफॉर्म ड्रिलिंग, ब्लास्टिंग, लोडिंग और ढुलाई के कार्यों में सहायक है।
सुरक्षा या अवरोध बनाने वाला बांध गिरती हुई चट्टानों को रोकने में मदद करता है।
सफाई के लिए बनाया गया टीला ढीली सामग्री को हटाने के लिए जगह प्रदान करता है।
उपकरण की आवाजाही और सुरक्षित दूरी बनाए रखने के लिए कार्यक्षेत्र की चौड़ाई पर्याप्त होनी चाहिए।
बेंच का डिज़ाइन केवल उत्पादन से संबंधित मुद्दा नहीं है। यह ढलान स्थिरता और पहुंच नियंत्रण से संबंधित मुद्दा भी है।
3. मुख्य खुली खदान उत्पादन अनुक्रम
सामान्यतः मुख्य उत्पादन कार्यप्रवाह में निम्नलिखित शामिल होते हैं:
ड्रिलिंग
विस्फोट या चट्टान तोड़ना
लोडिंग और ढुलाई
अपशिष्ट-चट्टान हटाना
प्रत्येक चरण अगले चरण को प्रभावित करता है। खराब ड्रिलिंग से खराब विस्फोट हो सकता है। खराब विखंडन से उत्खनन यंत्रों और क्रशरों पर अधिक भार पड़ सकता है। कमजोर ढुलाई सड़क डिजाइन सक्षम लोडिंग उपकरणों की क्षमता को कम कर सकती है।
ड्रिलिंग
खुली खदानों में उत्पादन का पहला प्रमुख कार्य ड्रिलिंग है। यह आमतौर पर कुल उत्पादन लागत का लगभग 10% से 15% होता है।
तीन प्रकार के उपकरण व्यापक रूप से उपयोग में लाए जाते हैं।
डीटीएच ड्रिल रिग्सये ड्रिलिंग के लिए लचीले कोण, अच्छी गतिशीलता और अपेक्षाकृत कम उपकरण वजन और निवेश प्रदान करते हैं। ये छोटे और मध्यम आकार की खानों के लिए उपयोगी हैं, खासकर मध्यम कठोर चट्टानों में। झुकी हुई ड्रिलिंग अयस्क की गुणवत्ता को नियंत्रित करने, तलहटी बनने को कम करने और बड़े ब्लॉकों को सीमित करने में मदद कर सकती है।
रोटरी ब्लास्टहोल ड्रिलये उच्च उत्पादकता और उच्च स्तर की मशीनीकरण क्षमता प्रदान करते हैं। इनका व्यापक रूप से बड़े खुले खदानों में उपयोग किया जाता है और ये कठोरता की एक विस्तृत श्रृंखला में परतों को ड्रिल कर सकते हैं।
जंबो या क्रॉलर-माउंटेड रॉक-ड्रिलिंग रिग्सबूम या फ्रेम पर लगे स्वचालित फीड वाले एक या अधिक रॉक ड्रिल का उपयोग करें। इनकी गतिशीलता और यांत्रिक संचालन इन्हें विशेष या बदलते ड्रिलिंग कार्यों के लिए उपयुक्त बनाते हैं।
डीटीएच ड्रिलिंग के लिए, हैमर, बिट, रॉड, कंप्रेसर, फ्लशिंग सिस्टम और चट्टान संरचना को एक ही सिस्टम के रूप में समन्वित करना आवश्यक है। छेद का व्यास, गहराई, झुकाव और सटीकता, ये सभी अंतिम विस्फोट या चट्टान-विभाजन के परिणाम को प्रभावित करते हैं।
विस्फोट और नियंत्रित चट्टान तोड़ना
विस्फोट का उद्देश्य उत्खनन मशीनों, मालवाहक ट्रकों और प्राथमिक क्रशरों के लिए प्रबंधनीय आकार के टुकड़े तैयार करना है। कई खुली खदानों में, विस्फोट कुल उत्पादन लागत का लगभग 15% से 20% हिस्सा होता है।
सामान्य विधियों में शामिल हैं:
उथले छेदों में विस्फोट:इसमें आमतौर पर 30-75 मिमी व्यास के छोटे छेदों का उपयोग किया जाता है, जिनकी गहराई आमतौर पर 5 मीटर से कम होती है। इसका उपयोग छोटी खदानों, सुरंगों, सड़क निर्माण, द्वितीयक खुदाई और विशेष उत्खनन कार्यों में किया जाता है।
गहरे छेद वाली बेंच ब्लास्टिंग:इसमें डीटीएच या रोटरी उपकरण द्वारा खोदे गए गहरे छेदों का उपयोग किया जाता है। बेंच के डिज़ाइन और विखंडन की आवश्यकताओं के आधार पर ऊर्ध्वाधर और झुके हुए छेदों का उपयोग किया जा सकता है।
चैंबर विस्फोट:यह किसी कक्ष या भूमिगत खुले स्थान में विस्फोटक की अधिक मात्रा रखता है। इसका उपयोग आमतौर पर विशिष्ट निर्माण कार्यों या उच्च मात्रा वाले खनन स्थलों तक ही सीमित होता है।
बहु-पंक्ति मिलीसेकंड विस्फोट:इसका उपयोग तब किया जाता है जब अधिक मात्रा में उत्पादन की आवश्यकता होती है। नियंत्रित समयबद्धता एक साथ आरंभ करने की तुलना में विखंडन को बेहतर बना सकती है और कंपन को अधिक प्रभावी ढंग से नियंत्रित कर सकती है।
अंतिम ढलानों के पास, इंजीनियर मिलीसेकंड विलंब, पूर्व-विभाजन, सुचारू विस्फोट और बफर विस्फोट जैसी नियंत्रित विस्फोट विधियों का उपयोग कर सकते हैं। इसका उद्देश्य केवल अधिकतम विखंडन करने के बजाय शेष चट्टानी द्रव्यमान की रक्षा करना है।
इमारतों, रेलवे, राजमार्गों, बिजली लाइनों या अन्य संवेदनशील संपत्तियों के पास स्थित स्थलों के लिए, गैर-विस्फोटक विधि अधिक उपयुक्त हो सकती है। गेया रॉक की O2 गैस ऊर्जा चट्टान विभाजन प्रणाली फ्रैक्चरिंग ट्यूब के अंदर तरल ऑक्सीजन और एक ज्वलनशील अवशोषक का उपयोग करती है। यह एक नियंत्रित चरण-परिवर्तन प्रक्रिया है, न कि एक पारंपरिक विस्फोटक प्रणाली।
जहां कम तीव्रता वाले झटके, कम कंपन, आसान परिवहन वर्गीकरण और नियंत्रित चट्टान विखंडन महत्वपूर्ण हों, वहां ऑक्सीजन प्रणाली पर विचार किया जा सकता है। वास्तविक ड्रिलिंग, स्टेमिंग, चार्जिंग, इग्निशन, एक्सक्लूजन और आपातकालीन प्रक्रियाओं को योग्य कर्मियों द्वारा डिजाइन और पर्यवेक्षित किया जाना चाहिए।
4. लोडिंग और ढुलाई
खुली खदान उत्पादन चक्र में लोडिंग केंद्रीय कड़ी है। उत्खननकर्ता अयस्क या विस्फोटित चट्टान को निकालते हैं और उसे ढुलाई उपकरणों में लोड करते हैं या उसे निर्दिष्ट स्थान पर स्थानांतरित करते हैं।
सामान्य लोडिंग उपकरणों में निम्नलिखित शामिल हैं:
हाइड्रोलिक उत्खननकर्ता
केबल फावड़े
हाइड्रोलिक फावड़े
पहिया लोडर
लोडिंग और ढुलाई को अलग-अलग अनुकूलित नहीं किया जा सकता। यदि ट्रकों की कतारें लगी हों या ढुलाई सड़कें खराब हों तो बड़े एक्सकेवेटर का कोई खास फायदा नहीं होता।
परिवहन अवसंरचना खदान निवेश का एक बड़ा हिस्सा हो सकती है, और कुछ परिचालनों में अयस्क की ढुलाई कुल लागत और श्रम के आधे से अधिक के लिए जिम्मेदार हो सकती है।
सामान्य परिवहन प्रणालियों में शामिल हैं:
ट्रक ढुलाई
रेल परिवहन
कन्वेयर सिस्टम
झुकाव-स्किप लिफ्टिंग
संयुक्त परिवहन प्रणालियाँ
ट्रकों द्वारा माल ढुलाई अभी भी सबसे आम तरीका है क्योंकि यह लचीला है, लेकिन बड़ी खदानें तेजी से निरंतर कन्वेयर, डिस्पैच सॉफ्टवेयर और स्वचालित उपकरणों को एकीकृत कर रही हैं।
5. अपशिष्ट-पत्थर का निपटान
अपशिष्ट चट्टानों और हटाई गई ऊपरी परत को निर्दिष्ट निपटान क्षेत्रों में ले जाया जाना चाहिए।
अपशिष्ट चट्टानों के निपटान के लिए सड़क परिवहन, रेल परिवहन या कन्वेयर का उपयोग किया जा सकता है। निपटान क्षेत्रों को सिंगल-बेंच डंप, मल्टी-बेंच कवर्ड डंप या टो सपोर्टेड मल्टी-बेंच डंप के रूप में डिज़ाइन किया जा सकता है।
डंपिंग स्थल को क्षमता, जल निकासी, ढलान स्थिरता, यातायात पृथक्करण और दीर्घकालिक पुनर्वास को ध्यान में रखते हुए डिज़ाइन किया जाना चाहिए। अपशिष्ट निपटान का अनुचित प्रबंधन अस्थिरता, बहाव, धूल और भविष्य में भूमि सुधार संबंधी समस्याएं पैदा कर सकता है।
6. जल संरक्षण और जल निकासी
जल नियंत्रण खुली खदानों की सबसे महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग प्रणालियों में से एक है।
जल निकासी के सामान्य तरीकों में निम्नलिखित शामिल हैं:
पहाड़ी क्षेत्रों में स्थित खानों के लिए गुरुत्वाकर्षण जल निकासी
सीमित जल प्रवाह वाले उथले गड्ढों के लिए तल संग्रहण
अधिक जल प्रवाह वाले गहरे गड्ढों के लिए चरणबद्ध अवरोधन जल निकासी
अत्यधिक जल प्रवाह के लिए भूमिगत दीर्घाएँ और जल निकासी सुरंगें
भूभाग और भूविज्ञान के आधार पर कई प्रणालियों को संयोजित किया जा सकता है।
जलरोधक के लिए नियमित निरीक्षण भी आवश्यक है। बरसाती मौसम से पहले और भीषण मौसम के बाद जल निकासी चैनलों, अवरोधों, पंपों, लाइनरों और अन्य सुरक्षात्मक संरचनाओं की जाँच की जानी चाहिए।
7. खनन के बाद की समस्याएं
अनियमित प्रबंधन वाले खुले खदान स्थलों में गंभीर खतरे उत्पन्न हो सकते हैं:
गड्ढे में पानी का जमाव
ऊँची और अस्थिर ढलानें
भूस्खलन
आस-पास की भूमिगत खदानों पर दबाव के प्रभाव
टेलिंग-डैम की विफलता
कीचड़ के बहाव से निचले इलाकों में बसे समुदायों पर असर पड़ रहा है
अपशिष्ट पदार्थों के निर्वहन से होने वाली दीर्घकालिक पारिस्थितिक क्षति
इन जोखिमों का समाधान खदान की योजना बनाते समय ही किया जाना चाहिए, न कि उत्पादन समाप्त होने के बाद।
8. खदान पुनर्वास
आधुनिक खदान पुनर्वास आमतौर पर चार क्षेत्रों पर केंद्रित होता है।
ढलान का उपचार:अस्थिर चट्टानों को हटाएँ, अत्यधिक ढलान कोणों को कम करें, स्थिर चबूतरे बनाएँ और उपचारित क्षेत्रों में वनस्पति उगाएँ।
अपशिष्ट प्रबंधन:जहां तकनीकी और कानूनी रूप से उचित हो, वहां उपयुक्त अपशिष्ट पदार्थों का उपयोग भूमिगत भराव के रूप में करें। पुनर्संसाधन के माध्यम से मूल्यवान खनिजों को पुनर्प्राप्त करें और निर्माण सामग्री के रूप में उनके सुरक्षित उपयोगों की संभावनाओं का पता लगाएं।
मृदा उपचार:क्षतिग्रस्त मिट्टी को बदलें या उसमें सुधार करें, संदूषकों के प्रसार को सीमित करने वाले अवरोध स्थापित करें और उर्वरता बहाल करने वाले संशोधन जोड़ें।
वनस्पति पुनर्स्थापन:स्थानीय जलवायु, कम उपजाऊ मिट्टी और, जहां आवश्यक हो, भारी धातुओं के संपर्क में आने के अनुकूल पौधों का चयन करें। सीधे वनस्पति आवरण सरल और किफायती है; ऊपरी मिट्टी डालने से अक्सर पौधों की स्थापना और पुनर्प्राप्ति की गति में सुधार होता है।
सबसे कुशल खुली खदान वह नहीं है जो सबसे अधिक चट्टान निकालती है। बल्कि वह है जो ड्रिलिंग, चट्टान तोड़ने, लोडिंग, ढुलाई, जल निकासी, ढलान नियंत्रण और पुनर्वास को शुरू से ही समन्वित करती है।
