استخراج سنگهای ساختمانی

با توجه به پیشرفت روزافزون صنعت و معدن و اهمیت بالای آن، امروزه بسیاری از معادن باارزش ایران به روش روباز استخراج می شوند. ایران تنوع چشمگیری از سنگهای تزیینی مختلف را در خودجای داده است، ولی متأسفانه سهم چندانی از بازارهای جهانی را کسب نکرده است. گرچه عوامل متعددی در این عدم موفقیت سهیم هستند ولی روش های نامناسب تولید، استخراج و فرآوری به ویژه برای سنگ های سخت مانند گرانیت باعث گردیده است تا نتوان از پتانسیل های معدنی ایران استفاده بهینه نمود. روش های متعدد و متنوعی برای استخراج سنگ های ساختمانی وجود دارد. استفاده از مواد منفجره، برش با جت آب، لیزر، شعله وغیره به دلایلی از قبیل هزینه تمام شده بالا، محدودیت تجهیزات، مطالعاتی بودن روش و پایین آوردن کیفیت قواره، کاربرد زیادی در استخراج سنگ های ساختمانی ندارند. روش مرسوم در اکثر معادن سنگ های ساختمانی، استفاده از سیم برش الماسه و مواد انبساطی است.

چند اصطلاح رایج در سنگ های ساختمانی :

کوپ: قطعه ای از سنگ که معمولا بیش از چند تن است و تا ۲۰ تن نیز می رسد کمترین وزن کوپ به بازار و نوع سنگ بستگی

دارد. مثلا در مورد مرمر به قطعات در حدود ۵۰۰ کیلوگرم نیز کوپ گویند .

قواره: به قطعاتی از سنگ ساختمانی که تقریبا به شکل مکعب مستطیل باشدقواره گویند. وزن قواره معمولا بیش از۱۰ تن است.

پلاک: صفحاتی از سنگ ساختمانی که در کارخانجات سنگبری از قواره یا کوپ تهیه می شوند و پس از ساب وصیقل بهقطعات موردنظر تقسیم می شوند.

سنگ لاشه: سنگهای ساختمانی که ضمن استخراج سنگ قواره یا کوپ بدست می آید و معمولا شکل هندسی خاصی ندارد وعمدتا به عنوان باطله از معدن خارج می شود.

سنگ گلدانی: به سنگهای لاشه قابل استفاده جهت تهیه اشیای زینتی گفته می شود در معادن مرمر به سنگهای کمتر از۵۰۰ کیلوگرم سنگهای گلدانی گویند.

برای استخراج سنگهای ساختمانی با روشهای مکانیزه،سنگ مورد نظر بایستی دارای شرایط ذیل باشد:

  1. آلتراسیون (تجزیه و هوازدگی) در سنگ صورت نگرفته باشد.

  2. فاقد درز و شکاف و لایه بندی ظریف باشد.

  3. فاقد شیستوزیته (لایه بندی نازک یا تورق)باشد.

  4. قابلیت برش، ساب و صیقل را داشته باشد.

  5. سختی قابل قبول داشته باشد.

  6. شرایط استخراج مناسب به منظور استفاده از روش های مکانیزه فراهم باشد.

  7. ذخیره کافی داشته و اقتصادی باشد.

عوامل موثر در انتخاب روش بهینه استخراج :

  1. ویژگی های زمین شناسی

  2. زیرساخت های اقتصادی منطقه

  3. میزان ذخیره

  4. ترکیب روش‌ها: ممکن است در یک معدن با توجه به توپوگرافی و نوع ماده معدنی و عوامل دیگر استفاده از یک یا دو روش به طور همزمان اقتصادی تر و مناسب تر باشد.

  5. امکان استفاده از باطله: با توجه به این که امروزه می توان از باطله های تولید شده در معادن در صورتی که کیفیت مناسب داشته باشند برای ساخت مصنوعات سنگی استفاده کرد. مثلا در روش حرارتی باطله تولید شده کیفیت خیلی پایینی دارد و قابل استفاده نمی باشد.

  6. قوانین و مقرارت کشوری

  7. مرغوبیت و یا نادر بودن سنگ

  8. توجیه پذیری اقتصادی

  9. نوع مصرف

روشهای استخراج سنگ های تزئینی:

  1.  استخراج با چال موازی.
  2.  استخراج با ماشین های سنگ بر (هاواژ).
  3.  استخراج هیدرومکانیکی.
  4.  استخراج به کمک حرارت.
  5.  استخراج با سیم برش فولادی.
  6.  استخراج با سیم برش الماسه.
  7.  استخراج با مواد شیمیایی منبسط شونده.

۱ـ روش استخراج با چال موازی:

روش استخراج سنگ به کمک چالهای موازی، قدیمی ترین روش استخراج سنگ از سینه کار می‌باشد. در این روش ابتدا در خط مورد نظر که بعداً ضلعی از صفحه جدا شدنی خواهد بود، تعدادی چال به فواصل معین از یکدیگر حفر می گردد. فاصله چال های یک ردیف می تواندتا چندین سانتیمتر متغیر باشد. این امر به نوع سنگ ، وزن مخصوص واستحکام سنگ بستگی دارد.هر چه چال ها به هم نزدیکتر باشند، بلوک بهتر ومطمئن تر جدا می شود. البته از نظر اقتصادی تعداد زیاد چال ها پر هزینه است و باید فاصله مناسب چال ها را برای هر نوع سنگ با آزمایشات متعدد به دست آورد. تعداد چالها در هر بلوک سنگ با افزایش طول و عرض بلوک کاهش پیدا می کند. بنابراین استخراج بلوکهایی با طول وعرض بیشتر اقتصادی تر است البته بزرگی بلوک به شرایط معدن و وسایل و ماشین آلات بستگی دارد.همچنین عمق چال به جنس سنگ و ارتفاع بلوک مورد نظر بستگی دارد . به عنوان مثال:گرانیت چهار پنجم ارتفاع بلوک، سنگ آهک یک سوم تا یک دوم ارتفاع بلوک، مرمر دو سوم ارتفاع بلوک
استخراج سنگ به کمک چال های موازی برای کانسارهایی که لایه بندی طبیعی دارند و نیاز به حفر چال های افقی ندارند نظیر معادن تراورتن با موفقیت انجام می‌گیرد.و همچنین برای معادن گرانیت با توجه به سختی سنگ روشی مناسب است.پس از حفر چال های مورد نیاز به سه روش بلوک را از توده سنگ جدا می کنند.

۱-۱-استخراج بلوک به کمک پارس و گوه: پس از حفر چال ها در هر یک، دو تیغه ی فلزی و یک گوه که از جنس فلز محکم است، قرار می گیرد.در این حالت ابتدا گوه به کمک یک چکش سبک، جا گذاری می شود. سپس با یک پتک به وزن ۱۰ کیلوگرم عمل ضربه زنی به روی گوه تا شکافتن سنگ صورت می گیرد.

۱-۲-استخراج بلوک به روش مکانیکی(پارس و گوه دستگاهی): در این روش جهت جدا کردن بلوک از توده سنگ پس از حفر چال ها از یک نوع چکش هیدرولیکی استفاده می شود. با این روش زمان استخراج کاهش می یابد و قدرت بدنی کمتری لازم است.این چکش ها قدرت زیادی دارند و با یک پمپ هیدرولیکی راه اندازی می شوند. نیروی محرکه می تواند توسط نیروی برق و یا هوای فشرده تأمین گردد. در برخی موارد، پمپ هیدرولیکی به وسیله موتور بنزینی به حرکت در می آید.

۱-۳-استخراج با مواد ناریه سبک: در معادن سنگ گرانیت معمولاً ابتدا چالهای عمودی و افقی به فواصل مناسب حفر می شوند آنگاه با استفاده از مواد ناریه مخصوص و فتیله انفجاری آتشباری صورت می گیرد وبلوک از توده سنگ جدا می شود. در این روش برای آتشباری از مواد منفجره ای که وزن مخصوص وسرعت انفجار کم دارند مانند: K – Pipechargاستفاده می شود.

۲-استخراج با ماشین های سنگ بر (هاواژ):
ماشین های سنگ بر در سنگهایی که سختی آن چندان زیاد نیست با موفقیت به کار رفته ولی در سنگهای سخت نظیرگرانیت نتیجه مطلوبی نداشته است. روش استخراج به کمک ماشین سنگ بر بدین گونه است که با ماشین صفحات از پیش تعیین شده سنگ را می برند و بلوک را از سینه کار جدا می کنند . ماشین های سنگ بر طوری به کار گرفته می شوند که صفحات پیاپی از بلوک های متعددی در طول یک خط بریده می شوند و بدین وسیله جابه جایی ماشین به حداقل می رسد.

E-04

E-03

استخراج به کمک ماشین سنگ بر

سه دسته ماشین سنگ بر وجود دارد :

۲-۱ – ماشین سنگ بر با باوزی زنجیر دار:
این دستگاه دارای بازویی است که روی آن زنجیری به سرعت حرکت می کند. ماشین میتواند به صورت عمودی یا افقی قرار گیرد. در نتیجه این ماشین قادر است شیار عمودی یا افقی در سنگایجاد نماید.

معایب استفاده از این روش نسبت به سیم برش الماسه:

  1.  ضخامت برش به وسیله ماشین سنگ بر زنجیر دار حدود ۴۰ میلی متر است.
  2.  با توجه به افزایش ضخامت برش هزینه برش سنگ با این دستگاه بیش از هزینه برش با سیم برش الماسه خواهد بود. (هزینه برش تقریباً۳۰ درصد گرانتر از برش با سیم الماسه است).
    هزینه نگهداری بیشتر
  3.  نیاز به تخصص بیشتر
  4.  عمق برش محدودتر نسبت به سیم برش الماسه.

در مقایسه با سیم برش الماسه امتیازاتی به شرح زیر دارد:

  1. سرعت برش با دستگاه سنگ برحدود ۴۰ % بیشتر از سیم برش الماسه می باشد.
  2. برش سطح عقب بلوک با این دستگاه آسان تر و سریع تر انجام می گیرد .
  3. از نظر ایمنی این دستگاه برتری دارد.
  4. کار با این دستگاه نیاز به حفر چاه ندارد و به این ترتیب با احتساب هزینه مصرف لوازم و دستمزد کارگر کوهبر و قیمت ماشین آلات حفاری، قسمتی از هزینه اضافی با این دستگاه را جبران می نماید.

۲-۲-ماشین هاواژ با دیسک برنده:
این دیسک ها کاملاً شبیه دیسک­های مورد استفاده در کارخانجات سنگبری است. با به کار بردن آلیاژهای گرانتر و یا الماس، در دندانه های دیسک، می توان سرعت برش را افزایش داد و سنگهای سخت نظیر گرانیت را نیز برید.دستگاه همزمان با برش ، در جهت برش حرکت می کند وجدولهای سنگی به طول و عرض و ارتفاع معین را جهت نصب در محوطه ساختمانها و خیابان ها وغیره مستقیماً از معادن استخراج می نماید.
۲-۳- ماشین سنگ بر با صفحه فرز:
از آنجا که با دیسک برنده، امکان تهیه بلوک های بزرگ وجود ندارد، یک نوع ماشین با صفحه فرز ابداع شده است که جهت استخراج بلوک های بزرگتر به کار می رود. در این دستگاه یک صفحه برنده به نام « فرز »، توسط چرخ دنده ای که خود به وسیله موتور دستگاه به حرکت درمی آید گردانده می شود .

۲-۴-مزایای استخراج با دستگاه هاواژ:

  1. سرعت برش این دستگاه بیشتر از سرعت برش سیم الماسه است(حدود ۴۰ درصد).

  2. نسبت به روش سیم برش الماسه، برش سطح عقب بلوک با این دستگاه آسان تر و سریع تر انجام می شود.

  3. نسبت به روش سیم برش الماسه، ایمنی بیشتری دارد (مشکل پاره شدن سیم وجود ندارد).

  4. نیازی به حفر چال نمی باشد.

  5. سر و صدای اندک

  6. کیفیت بالای بلوک برای عملیات فرآوری

۲-۵- معایب استخراج با دستگاه هاواژ:

  1. ضخامت برش نسبت به روش سیم برش الماسه، بیشتر است.

  2. هزینه ی برش بیشتر از روش سیم برش الماسه است (حدود ۳۰ درصد).

  3. در مقایسه با ماشین برش با سیم الماسه، نگهداری ماشین مشکل تر و نیاز به تخصص بیشتری دارد.

  4. عمق برش تابعی از طول بازو و محدود است.

  5. وضعیت هندسی معدن باید منظم باشد.

۳ – روش استخراج هیدرومکانیکی:
در روش استخراج هیدرومکانیکی آب به وسیله آبفشان­هایی که با موتورهای هیدرولیکی به حرکت در­می آیند، در سنگ شیار ایجاد می نماید. در این روش آب تحت فشار بسیار زیاد قرار می گیرد و جریان آب به صورت یک رشته باریک به قطر مداد معمولی از سر شیلنگ­های مخصوص و دورانی به سنگ پاشیده می شود و انرژی سینتیک آب باعث بریده شدن سنگ می گردد. در برخی از انواع آبفشان‌ها،‌آب به شکل ضربه­ای از دهانه خارج می شود. در این صورت می توان فشار آب را به تراکم زیادتری افزایش داد.

۴- روش استخراج به کمک حرارت:
در این روش به کمک شعله در عمق صفحه مورد استخراج و در سطوح مختلف شیاری به ضخامت ۷۰ تا ۱۰۰ میلی متر ایجاد می شود. در واقع برای برش سنگ از خاصیت ذوب یا خاصیت سوزاندن سنگ استفاده می شود که خودپارامتری از جنس سنگ است. حرارت لازم از گازوییل به عنوان سوخت اصلی وهوای فشرده به عنوان کمک تأمین می گردد. عمل برش توسط کارگر انجام می شود شعله ایجاد شده با حرارتی بیش از ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد به سنگ برخورد می کند. بر اثر استنباط ناشی از حرارت، پوسته ی سنگ جدا می شود و گازهای حاصله ذرات را معلق می‌سازد . مصرف ویژه سوخت در این روش به ازاء هر متر مربع از صفحه مورد برش حدود ۵۰ ـ ۴۰ لیتر است و با توجه به قیمت سوخت که در اکثر کشورها بالاست و مشکلاتی که در زمینه حفاظت کارگران در مقابل حرارت وصدای زیاد وجود دارد، این روش استخراج چندان متداول نیست و فقط در بعضی از معادن گرانیت که کاربرد سایر روشها نیز پرهزینه است، به کار می رود.

۵- روش استخراج با سیم برش فولادی:
استفاده از شیوه برش با سیم فولادی ، از یکصد سال پیش در معادن بزرگ سنگ کشورهای اروپایی نظیر ایتالیا متداول گردیده است. در این روش ابتدا چالهایی با طول بیش از۳۰ متر، که درسطوح مختلف یکدیگر را قطع می کنند، حفر می گردد.آنگاه با عبور سیم های فولادی از چالها قسمتی از سنگ محدودشده به برش آن اقدام می شود.اساس کار بر حرکت دورانی یک سیم فولادی تحت کشش است که به کمک پودر سیلیس و آب موجب برش سنگ می شود. به طوری که این سیستم برش، از یک دستگاه نیروی محرکه، تعدادی قرقره هدایت کننده، دستگاه ایجاد کشش وابزارهای کمکی وابسته، تشکیل شده است. جهت ایجاد کشش لازم، از روش آویزان کردن وزنه به ارابه ای که حاوی قرقره است، استفاده می شود. با این روش به راحتی می توان با تغییر زاویه ای که به قرقره می دهند، سطوح افقی یا عمودی را برید.

E-08   E-09

دستگاه سیم برش فولادی

 

۵-۱- مزایای روش سیم برش فولادی:

  1. بریدن سطوح وسیع (در مواردی نزدیک به ۲۰۰۰ متر مربع).

  2. امکان استفاده از آن در نقاط دوردست با افزودن بر طول سیم و قرقره‌های هادی.

  3. امکان استفاده از این روش در معادن زیرزمینی.

  4. می توان با تغیر زاویه‌ای که به قرقره داده می‌شود، سطوح افقی یا عمودی را برید.

  5. طراحی و نگهداری ساده.

  6. قابلیت تولید بلوک‌هایی با اندازه و شکل مناسب.

  7. انرژی نسبتا کم مصرفی.

  8. این روش در سنگ‌های کربناتی از جمله مرمریت کارایی خوبی داشته

۵-۲- معایب روش سیم برش فولادی:

  1. هزینه‌های پرسنلی و سرمایه‌گداری زیاد.

  2. پیچیدگی تأسیسات که مستلزم کارآموزی و تجربه کافی است.

  3. مشکلات پمپاژ آب.

  4. مشکلات تهیه پودر سیلیس.

  5. سرعت کم برش ( ۱ متر مربع در ساعت).

  6. استهلاک زیاد سیم و مواد ساینده.

  7. دست و پاگیر بودن سیم‌ها در منطقه عملیات.

  8. صرف زمان نسبتا زیادی برای نصب تأسیسات و تجهیزات.

  9. گیر کردن و یا پاره شدن سیم در اثر آزاد شدن تنش‌های کوه و انبساط سنگ.

۶- روش استخراج با سیم برش الماسه:

دستگاه سیم برش الماسه شامل سیم الماسه به طول ۲۵ تا ۴۵ متر (حداکثر ۱۵۰ متر) به وسیله یک اینچ با قرقره راهنما، در یک جهت معین به طور دایم روی سنگ بریده می­شود. برای این منظور ابتدا در سنگ دو چال عمود برهم که محدوده بلوک را تشکیل می­دهد حفر شده سیم الماس را از آن عبور داده می شود. دستگاه برش در موقع کار بر روی ریل قرار دارد و با استفاده از امکانات الکترونیکی و هیدرولیکی به طور اتوماتیک بر روی ریل جابجا می­شود و با انجام عمل برش خود را به عقب می­کشد. نیروی کشش سیم که حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ کیلوگرم است به صورت ثابت حفظ می­شود. دستگاه وینچ معمولاً در فاصله ۵ الی ۸ متری سینه کار قرار می­گیرد. بدین ترتیب حدود ۱۵ متر از سیم الماسه به طور آزاد کار می کند. مکانیزم دستگاه به گونه­ای است که می­توان با جابجایی و تغییر جهت محور وینچ از حالت افقی به عمودی سنگ را به طور افقی و یا عمودی برید.برش افقی باید زمانی صورت گیرد که برش عمودی کوه هنوز انجام نگرفته است زیرا در غیر این صورت در انتهای برش افقی امکان دارد بلوک سنگ از کوه جدا شده و سیم برش را که در حالت افقی کار می کند له نماید. حمل و نقل بلوک­های ماده معدنیپس از مرحله برش برای جدا کردن بلوک بریده شده از سینه کار، از جک­های هیدرولیک و بالشتک­های فشرده، استفاده می­گردد.

۶-۱- دستگاههای مورد استفاده در روش استخراج سیم برش الماسه :

۱ـ دستگاه برش :

اجزاء دستگاه برش عبارتند از : موتور دستگاه – قرقره ها- ریل ها

 

E-10

نمونه ای از دستگاه سیم برش الماسه در معدن سنگ ساختمانی

۳ـ سیم الماسه :

اجزا سیم الماسه عبارتند از : سگمنت الماسه( عملیات برش توسط آن انجام می شود)- فنر فولادی – رینگ فاصله (بوش)- رینگ ایمنی( به صورت صنعتی که پس از هر ۵ سگمنت یک دانه پرس شده است)- اتصالات رزوه ای – سیم بکسل فولادی

 

اجزائ متشکله سیم برش الماسه

جهت برش سنگهایی که سختی متفاوتی دارند سیم های مختلف وجود دارد سرعت حرکت سیم به سختی سنگ بستگی دارد .

معمولاً در سنگهای سخت در حدود ۲۰ تا ۳۰ متر در ثانیه و در سنگهای چینی و مرمریت در حدود ۳۰تا ۳۶ متر بر ثانیه است .

سرعت برش سنگ به جنس و کیفیت سنگ بستگی دارد در معادن مرمریت از ۴ تا ۷ متر مربع در ساعت است که در حالت خوب به ۹ متر مربع نیز می رسد. در اثر اصطکاکی که بین سیم و سنگ بوجود می آید اجزاء فلزی سیم الماسه سریعاًفرسوده می شود .

بنابراین پس از ۲۰۰ الی ۳۰۰ متر مربع برش باید قطعاتی مانند فنرها و اتصالات تعویض شود. برای جلوگیری از خطرات احتمالی و راندمان بیشتر ، کنترل هر روزه اتصالات سیم ؛ یکی از کارهای ضروریمی باشد. همچنین برای اینکه در مواقعی که سیم پاره می شود سیگمنتها و اتصالات پرتاب نشوند به ازای هر سیگمنت یک رینگ ایمنی پرس شده که در صورت پاره شدن سیم تنها حداکثر ۵ سیگمنت و فنر از کابل جدا خواهد شد.

۶-۲- پارامتر های مؤثر در کارایی استخراج با روش سیم برش الماسه:

نکته مهم دراستفاده بهینه از سیم الماسه، تولید بلوک هایی با حداقل هزینه توسط تعدیل پارامترهای مؤثر در برش مؤثر است. چندین پارامتر در عملیات برش با سیم الماسه تأثیرگذار هستند که به طور کلی به دو دسته پارامتر های غیر قابل کنترل و پارامترهای نسبتاً قابل کنترل تقسیم بندی میشوند. پارامترهای غیر قابل کنترل از جمله خصوصیات فیزیکی مکانیکی و بافتی سنگ،‌ که قبل از عملیات برش باید تعیین شود. بعد از تعیین پارامترهای غیر قابل کنترل، ‌یک فرآیند برش خوب با تعدیل پارامترهای به طور جزئی قابل کنترل، قابل دسترسی خواهد بود.این پارامترها به طور مختصر در جدول (۱) آورده شده اند .

 

جدول پارامترهای مؤثر درکارایی برش با سیم برش الماسه

پارامترهای غیرقابل کنترل

پارامترهای نسبتاً قابل کنترل

خصوصیات سنگ

خصوصیات ماشین برش

خصوصیات عملیات

سختی

مفاومت

محتوی آب

درجه دگر سانی

وضعیت ناپیوستگی ها

ترکیب کانی شناسی و بافت سنگ

قدرت ماشین

سرعت سیم

ساختار سگمنت های الماسه

ابعاد بلوک

هندسیه سیم در حین برش

ارتعاش ماشین

مصرف آب

پرسنل فنی

تکنیک های استفاده شده

با افزایش سایش سگمنت ها، نرخ برش وکارایی سیم کاهش می یابد و هزینه عملیات افزایش خواهد یافت. مهم ترین موضوع در کار با سیم برش الماسه، تعیین شرایط عملیات به طوری است که سایش به حداقل و کارایی به حداکثر برسد.

۶-۳- مزایای استخراج با سیم برش الماسه:

  1. طیف کاربری وسیع

  2. نیاز به نیروی کاری کمتر

  3. عملکرد بدون سر و صدا

  4. عدم تولید ذرات پودری شکل یا ارتعاش

  5. بازدهی بسیار بالا

  6. ضایعات کم

  7. کیفیت بسیار خوب بلوک تولید شده برای فرآوری

  8. امکان برش در ابعاد بسیار بالا

  9. عدم وجود پرتاب سنگ

۶-۴- معایب استخراج با سیم برش الماسه:

  1. نیاز به چالزنی مقدماتی

  2. تأمین منابع آب

  3. هزینه های عملیاتی نسبتاً بالا

  4. نیاز به پرسنل ماهر

۷- استخراج به کمک مواد شیمیایی منبسط شونده:

امروزه معدن‌کاری و شیوه های رایج در آن در حال تحول دائمی است و بسیاری از مراکز و مؤسسات تحقیقاتی فعال در امور معدن برای پیش‌برد اهداف معدن‌کاری دست به تولید موادی می‌زنند که بیشترین بازدهی را دارا بوده و در عین حال علاوه بر ارزانی قیمت ‌‌، با محیط زیست سازگاری داشته باشد.

یکی ازمواردی که به طور روز افزون در کارهای معدنی ایران مورد استفاده قرار می گیرد انواع پودرهای منبسط شونده است. این ماده به جای ماده ناریه، در معادن سنگ ساختمانی مورد استفاده قرار گرفته است و مصرف آن‌ها در معادن سنک ساختمانی رو به افزایش است. قدرت انفجار و تخریب این مواد نظیر باروت و دینامیت و آنفو نیست و در واقع به نوعی کار پارس و گوه را انجام می‌دهد.برای استفاده از این مواد باید چال‌های موازی در سنگ، حفر کرد. سپس ماده مورد نظر را با آب مخلوط کرده تا بصورت دوغاب درآید. دوغاب در چال‌ها ریخته شده و پس از مدتی در اثر پدیده آب‌گیری، دوغاب تا چندین برابر حجم خود افزایش حجم می‌دهد در اثر این افزایش حجم تنش فشاری بسیار زیادی به دیواره چال وارد می‌شود. این پودرها انواع مختلفی دارند مانند: فرکت، دکسپن، استامیت، کتراک و ….. که در ادامه چند نوع از این پودرها را معرفی می کنیم.

۷-۱- فرکت: محصول جدیدی از کشور ایتالیاست که استفاده از آن مزایای بسیار زیادی نسبت به کلیه روش های استخراج در سنگ های ساختمانی دارد. هزینه های این روش در حالت کلی از بقیه روش های مشابه پایین تر و نیاز به ماشین آلات سنگین ندارد. این ماده می تواند درمحدوده گسترده دمایی (اززیرصفردرجه سانتی گرادتا ۷۰درجه سانتی گراد) بنحوی عمل کند که، هیچ ماده ای تا به امروز نتوانسته است این چنین عملکردی داشته باشد. این پودر در ۶ نوع متفاوت و با توجه به درجه حرارت محیط در بازار موجود است. معادنی که در ایران از این پودر استفاده می کنند: معدن سنگ گرانیت نائین اصفهان، معدن سنگ گرانیت لواسان شمال تهران و معدن سنگ گرانیت میبد یزد می باشند.

۷-۱-۱- مزایای پودر فراکت نسبت به پودرهای دیگر:

  1.  تولید با شرایط گرمای محیط
  2. تنظیم سرعت عملکرد
  3. صرفه جویی در مصرف پودر
  4. سهولت استفاده در چال‌های افقی
  5. قابلیت پمپاژ
  6. عدم تولید گاز سمی
  7.  تولید تنش فشاری بسیار زیاد
  8.  فشار تصاعدی اعمال شده بر جداره چال
  9. ایجاد سینه کارهای بلند
  10.  عدم نیاز به حفر کامل چال
  11.  عدم نیاز به ماشین آلات سنگین و هزینه کم استخراج
  12. فاصله زیاد چال‌ها
  13.  عدم ورود به درزهای طبیعی سنگ
  14.  شکل مربع یا مستطیلی سنگ
  15.  عدم نیاز به آب خالص

۷-۲- دکسپن: این ماده در حال حاضر در ایالات متحده کاربرد زیادی در استخراج سنگ های ساختمانی دارد.

۷-۳- کتراک: کتراک ازجمله موادغیرمنفجره شیمیایی درمعادن می باشد.که با استفاده ازاعمال نیروی کشش دردیواره چال باعث شکست سنگ می گردد.کتراک به گونه ای عمل می کند که گازوحرارت بالایی تولید نکرده ولی عمل شکست راتقریبا مانند انفجار انجام می دهد. از این ماده نیز در استخراج سنگ در ایران استفاده می شود.

۷-۴- استامایت: یکی ازمواد به کار رفته در استخراج سنگ های ساختمانی و تا حدودی کمتر در کارهای عمرانی می باشد. هر چند در نگاه نخست قیمت پایین این مواد باعث استقبال ازآن می گردد، اما درنهایت هزینه های جانبی و کاهش میزان استخراج سبب بالا رفتن هزینه های تمام شده خواهد بود. استامایت ازجمله مواد منفجره شیمیایی غیرمعمول در معادن می باشد که یک ماده تخریب کننده بدون صدا و خطر می باشد. استامایت در چهارنوع مختلف و در چهار شماره در بازار موجود می باشد. که هریک از انواع آن برای سنگ ها در درجه حرارت محیطی خاص به کارمی رود. یکی از عیوب اساسی این ماده دیر عمل کردن و در برخی موارد عمل نکردن این ماده است. یکی دیگر از بزرگترین معایب این ماده عدم کارایی در برش کف می باشد.

۷-۵- مزایای استفاده از مواد شیمیایی منبسط شونده:

  1. عدم نیاز به مواد ناریه

  2. سهولت استفاده: استفاده از پودرهای منبسط شونده نیاز به نیروی متخصص ندارد وبا یک آموزش کوتاه مدت می توان از این پودرها استفاده نمو.

  3. سهولت حمل و نقل

  4. دلخواه بودن شکل برش

  5. سازگاری با محیط زیست: به طور کلی پودرهای منبسط شونده ترکیباتی از مواد معدنی طبیعی می باشند. که استفاده ازآنها مشکل خاصی را از نظر زیست محیطی به وجود نمی آورد.

۷-۶- معایب استفاده از مواد شیمیایی منبسط شونده:

  1. استاندارد نبودن تولید: بسیاری از پودرهای منبسط شونده موجود در بازار ایران توسط تولید کنندگان مختلفی تهیه میشوند و به دلیل رقابت مالی، بسیاری از این تولید کنندگان استانداردهای تولید را رعایت نمی کنند.از این رو بسیاری از محصولات تولیدی از نظر کیفیت فاقد مشخصات مطلوب هستند.

  2. شرایط آب و هوایی: بسیاری از پودرهای موجود در بازار ایران برای استفاده در شرایط آب و هوایی مختلف تولید نمی شوند. و لذا از پودر یکسانی در مناطق گرم و مناطق سرد استفاده می گردد. از این رو چون عامل گرما نقش بسیار تعیین کننده ای در فرآیند انبساط این پودرها دارد، در هوای سرد از بازدهی زمانی ومالی معدن به شدت کاسته می شود.

  3. خطر انفجار و پرتاب سنگ

  4. کوچکی ابعاد برش

  5. سلامتی: بسیاری از افرادی که از بعضی از پودرهای تولید داخل استفاده کرده اند از بروز بعضی از ناراحتی های ریوی، چشمی شکایت می کنند. اگرچه ارتباط مستقیم بروز این امراض با استفاده از این پودرها به اثبات نرسیده است ولی پایین بودن کیفیت تولید و استفاده از مواد مضربه خاطر ارزان تمام شدن قیمت تولید، می تواند باعث بروز این بیماریها شود. همچنین امکان تولید گازهای سمی در هنگام استفاده از این پودرهای غیر استاندارد وجود دارد

روش های رایج استخراج سنگ های ساختمانی در ایران:

در شرایطی که صنعت سنگ ساختمانی در جهان بیش از ۸۰ میلیارد دلار گردش مالی سالانه دارد، ایران می‌تواند با در اختیار گرفتن سهم ۱۰درصدی از این بازار همه ساله حدود ۸ میلیارد دلار صادرات داشته باشد. در ایران تا قبل از سال ۱۳۶۶ اغلب معدنکاران توجه خاصی به نحوه استخراج نداشته و توجه خود را تنها به کم کردن هزینه و افزایش تولید معطوف می داشته اند و از آنجا که معادن سنگ تزئینی سود دهی خوبی داشته اند، سرمایه گذاران زیادی به این بخش از معادن جلب گردیدند، بدون اینکه تجربه خاصی داشته باشند. درسال ۱۳۶۶ شورای هماهنگی سنگ های تزئینی تغییر روش استخراج در معادن سنگ تزئینی را از انفجاری به روش های جدید در برنامه کارخود قرار داد و در دومین سمپوزیوم معدنکاری در کرمان، بهره برداری از معادن جدید را منوط به استفاده از روشهای استخراج بدون مواد ناریه کرد. درحال حاضر استخراج ۹۰ درصد معادن سنگ تزئینی ایران با سیم برش الماسه صورت می گیرد. دیگر روش های استخراج که یا به صورت ترکیبی با روش های دیگر و یا با توجه به شرایط خاص بعضی از معادن در کشور استفاده می شوند به ترتیب عبارتند از: مواد شیمیایی منبسط شونده (کتراک)، استخراج به کمک پارس و گوه دستی و مکانیکی، دستگاه هاواژ و سیم برش فولادی می باشند. در بعضی از معادن سنگ گرانیت و یا معادنی که ضخامت لایه ها کم باشد معدنکاران از روش نعل و پارس، دستگاه هاوژ و کتراک استفاده میکنند. هرچند اکثر معادن از سیم برش استفاده می کنند ولی بدلیل استهلاک دستگاه ها، اصولی نبودن جهت سینه کار باز شده و پله ها و رعایت نشدن استانداردها ایران فاصله زیادی با کسب جایگاهی ویژه در استخراج سنگ های ساختمانی و صادرات این محصول دارد.

جدول مقایسه کیفی روش های برش اولیه

روش برش

پارامتر

مقایسه

سیم برش

سنگبر

چال موازی

ملات منبسط شونده

جت آب

جت شعله

بازودار زنجیری

نواری

آتشباری کنترل شده

روش مکانیکی

پارس و گوه

سرمایه گذاری اولیه

متوسط

نسبتاً زیاد

نسبتاً زیاد

متوسط

متوسط

کم

کم

زیاد

کم

انعطاف پذیری

نسبتاً زیاد

نسبتاً زیاد

نسبتاً زیاد

نسبتاً زیاد

نسبتاً زیاد

خیلی زیاد

زیاد

نسبتاً زیاد

زیاد

سازگاری زیست محیطی

زیاد

زیاد

خیلی زیاد

کم

نسبتاً زیاد

نسبتاً زیاد

زیاد

زیاد

خیلی کم

ناهمواری سطح برش

خیلی کم

خیلی کم

خیلی کم

نسبتاً زیاد

نسبتاً زیاد

نسبتاً زیاد

نسبتاً زیاد

متوسط

زیاد

سهولت در جابه جایی بلوک ها

نسبتاً زیاد

متوسط

متوسط

زیاد

نسبتاً زیاد

زیاد

زیاد

متوسط

زیاد

امکان توسعه در آینده

خیلی زیاد

زیاد

متوسط

متوسط

کم

متوسط

زیاد

کم

خیلی کم

نیاز به نیروی کار ماهر

نسبتاً زیاد

نسبتاً زیاد

نسبتاً زیاد

نسبتاً زیاد

کم

هیچ

کم

نسبتاً زیاد

کم

صدمه وارده به سنگ

هیچ

هیچ

هیچ

زیاد

کم

کم

خیلی کم

خیلی کم

خیلی زیاد

بازدهی انرژی

نسبتاً زیاد

نسبتاً زیاد

نسبتاً زیاد

متوسط

متوسط

کم

متوسط

متوسط

کم

منابع:

  1. فاطمی، ا.، پروین، ا.، (۱۳۸۳) ، بررسی فنی واقتصادی استفاده از سیم برش الماسه به منظور استخراج گرانیت ، اولین کنفرانس مهندسی معدن ایران ، دانشگاه تربیت مدرس.

  2. شریفی، ا.،(۱۳۶۷)، سنگهای ساختمانی ونقش آن در اقتصاد کشور ، مجموعه مقالات اولین سمینار سنگهای ساختمانی ، تزئینی وزارت معادن وفلزات تهران.

  3. بخشعلی بختیاری، س.، میرزایی، ح.،(۱۳۷۸)، راهنمای انتخاب سنگ تزئینی، مرکز تحقیقات ساختمان ومسکن.

  4. فصل نامه سنگ ایران ، پائیز و زمستان ۱۳۸۴ ، شماره های ۲۸۷ و ۲۸۶٫

  5. خدادادی، د.، (۱۳۸۱)، طراحی معدن سنگتزئینی (ساختمانی) لای بید به روش سیم برش الماسه، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، صفحه ۴۵-۲۵٫

  6. حمیدی‌انارکی، غ.، (۱۳۷۵)، روش‌های استخراج بدون مواد ناریه، سازمان زمین‌شناسی.

  7. فاضل بسطامی، ک.،(۱۳۸۵)، سنگ ساختمانی (استخراج)، انتشارات روشان روز.

  8. فهیمی فر، جمشید، ۱۳۸۱، “بررسی توان رقابتی واحدهای فرآوری سنگهای ساختمانی و تزئینی در بازارهای جهانی”، گزارش مرحله دوم و سوم، طرح تحقیقات صنعتی، آموزشی و اطلاع رسانی، وزارت صنایع و معادن.

  1. Filgueira, M., Pinatti, DG. (2005), In Situ diamond wires: diameter determination of the external cutting rope, International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, Vol. 23, PP. 85-90 Published by Elsevier Ltd.

  2. Filgueira, M., (2000), In Situ diamond wires Production. PhD thesis. State University of North Fluminense, Advanced Materials Lab.

  3. Thoreau B., (1984), Diamond impregnated wire for sawing hard abrasive stones, Ind. Diam. Rev. 2, , 94 – 95.

  4. trentec.com.

  5. Summers, D.A.and Lehnhoff, T.F. (1977), Water Jet Drilling in Sandstone and Granite, Proc. 18thSymposium on Rock Mechancis,PP.243-244.

  6. Sharma, S. (2005), Cost Effective Granite Extraction Techniques.

  7. Bhardwaj, G. S. & Sharma, S. (2010), Granite extraction and treatment techniques, Mining Engineers Journal.

  8. http://www.forum.98ia.com

  9. http://Kardolamas.com/fract-ag

  10. http://www.smtnews.i