جایگاه اکتشاف ژئوفیزیکی در بهینه سازی کاوش و فناوری تولید سنگ های ساختمانی
برگرفته از مقاله حسین صادقی و احسان ترابیان در نشریه دانش سنگ، شماره 5
مقدمه
صنعت سنگ های ساختمانی رشد قابل ملاحظه ای را در سال های اخیر به نمایش گذاشته است. متوسط رشد و گردش مالی سال 2015 در بازار جهان برای سنگ های تزیینی کارنشده معادل 3997 میلیون دلار (ایران در رتبه 9 ) و برای سنگ های تزیینی کار شده معادل 15467 میلیون دلار (ایران در رتبه 16 ) می باشد. در این شرایط لازم است بهینه سازی مراحل کاوش و فناوری های تولید مورد توجه ویژه قرار گیرد. بکارگیری روش های کارآمد تر در امر اکتشاف و بهره برداری سنگ های ساختمانی، بخصوص برای معادن پنهان در زیرزمین چالشی جدی برای معدن کاران می باشد. این مقاله، اطلاعاتی کلی از شناخت جنبه های زمین شناسی و تاثیر خصوصیات فیزیکی سنگ را در افزایش ارزش اقتصادی محصول بررسی می کند. در زنجیره فرآیندهای کشف، تولید و فرآوری سنگ از معادن تا محل مصرف، چالش ها، تنگناها، محدودیت ها و مشکلات فراوان و جدی فرآوری پیش روی معدنکاران، کارخانه داران، مصرف کنندگان و تجار وجود دارد که از آن جمله می توان به عدم هماهنگی بخش صنعت و دانشگاه، عدم توجه به کیفیت در محصولات نهایی، عدم تعریف و رعایت استانداردهای مصوب در تولید و فرآوری سنگ و مشکلات فنی معادن از حیث طراحی و برآورد دقیق قیمت تمام شده و عدم استفاده از روش های مناسب کشف دقیق ذخایر برجا با هدف استخراج بهینه و کاهش قیمت تمام شده اشاره نمود.
مطالعات دانشگاهی در حوزه معادن سنگ ساختمانی
سابقه مطالعات دانشگاهی در ارتباط با معدن به کشور ایتالیا بر می گردد ولی در سه دهه اخیر تحقیقات دانشگاهی زیادی در کشورهای دیگری از جمله چین، اسپانیا و هند در زمینه هایی همچون کاوش و تخمین ذخیره، برش غیر انفجاری و جدا سازی بلوک ها و بازیافت سنگ ها گسترش یافته است. گسترش آموزش عالی در ایران رشد بسیار فزاینده را داشته بطوری که تعداد دپارتمان های مهندسی معدن در دانشگاه های ایران در سال 1384 به بیشتر از تعداد دپارتمان های مشابه در مجموع آمریکا، کانادا، انگلیس و اتریش رسیده است.
با این وجود فعالیت صنعت معدنکاری در ایران غالبا به روش های سنتی است. اکتشاف سنگ های ساختمانی در طول تاریخ بصورت تجربی و با فقدان مهارت در اکتشاف حرفه ای صورت میپذیرفته است. تا اینکه اهمیت
مطالعات زمین شناسی قبل از هرگونه تصمیم گیری در شروع استخراج از معدن مورد توجه قرار گرفت. اما این واقعیت که سرمایه گذاری در اکتشاف سنگه ای ساختمانی نمی تواند در حد و اندازه اکتشاف مخازن هیدروکربوری باشد، مانع انجام تحقیقات کافی در روش های اکتشافی و توسعه فناوری های مربوطه شده است.
حتی فاکتور زیبای ظاهری که ممکن است یک عامل حسی و ذهنی به نظر آید و تصور شود که عملا روش های اکتشافی نمی توانند ما را در این زمینه کمک کنند، حاصل از خصوصیات ذاتی سنگ است. مجموعه ای از خصوصیات فیزیکی سنگ همچون یک دستی الگوی رنگ، بافت و وجود و یا عدم وجود رگه ها و ناپیوستگی هستند که در زیبایی ظاهری نقش دارند. فاکتور مهم دیگر به ابعاد بلوک های قابل استخراج بستگی دارد که به توسط الگوی سه بعدی سامانه ناپیوستگی (فاصله و جهت گیری درزه و شکستگی) کنترل می شود. حداکثر ابعاد سنگ به ایمنی در حمل و نقل که بیشتر مربوط به وزن است بستگی دارد. بلوک های صادراتی در ابعاد 1 تا 6 متر مکعب هستند و استاندارد آن بین 2* 1* 5 تا 3* 2* 1 می باشد.
یکدست بودن سنگ از نظر بافت، رنگ و ناپیوستگی ها، پارامترهایی هستند که در کاوش های زمین شناسی به نتیجه می رسند. مطالعات زمین شناسی و روش های ژئوفیزیک می توانند به ناپیوستگی های ساختاری شکستگی ها، درزه ها، زون های تماسی و رگه نفوذی کمک کنند. تصویری از تغییرات رنگی و بافت و همچنین
ناپیوستگی های خرد و آلتراسیون و هوازدگی را می توان با جزییات در مغزه های حاصل از حفاری مطالعه کرد.
رسالت اصلی مقاله حاضر تشریح الزام استفاده از روشهای نوین و شاخص ژئوفیزیک در اکتشاف و بهرهبرداری ذخایرسنگ ساختمانی است تا با کمک این فرآیندهای اکتشافی ابهامات و مجهولات ذخیره که شامل موارد زیر می باشد مرتفع گردد:
- هدف استفاده از بررسی های اکتشافی رو سطحی و زیر سطحی (ژئوفیزیکی) در فرآیند استخراج بهینه معادن سنگی می باشد.
- تحلیل ترکیبی داده های زمین شناسی، ژئوفیزیکی جهت تعیین نواحی با بالاترین پتانسیل ذخیره و با کمترین اثرات نامطلوب (بویژه ترک ها، درزه ها، شکستگی ها و نا پیوستگی ها.
- ابعاد قابل برش از یک بلوک بسیار مهم است که با الگوی سه بعدی شکستگی ها و نا پیوستگی ها کنترل می شود لذا بهینه سازی اندازه بلوک و جهت برش مناسب بر اساس مدل های اکتشافی ژئوفیزیکی و تلفیق با سایر اطلاعات اکتشافی ممکن است. جهت برش بهینه با کانی شناسی و جهت به خط شدگی کانی ها و همچنین به خط شدگی ترک ها کنترل می شود.
- شناسایی همزمان محل آب ایستابی و شناسایی محل های با درز و شکاف بسیار بدلیل عبور گسل یا دسته درزه که در مسیر تخمین ذخیره از حجم ذخیره کسر و حذف شود.
- تحلیل ایندکس ریکاوری (بازیابی) استخراجی بر اساس تراکم درز و شکاف که پیشنهاد می شود برای طراحی ایندکس ریکاوری، تعدادی از معادن هر تیپ سنگ ساختمانی که دارای فعالیت هستند بررسی شوند تا نتیجه مطالعات با واقعیت معدنکاری کالیبره شده و برای طراحی و ارائه یک ایندکس ریکاوری از ان بهرهگیری گردد.
- متعاقب شناسایی وضعیت شکستگی ها، ارائه پلان در هر معدن برای برآورد نوع کوپ دهی (تک کوپ، 2 کوپ، 3 کوپ یا کوچکتر).
- برای معادن سنگ گرانیتی یا بعبارتی سنگ های آذرین، قبل از بررسی وضعیت شکستگی ها در معدن، استفاده از اطلاعات ژئوفیزیک هوایی برای شناسایی وضعیت توده و میزان گسترش آن در عمق (با بهرهگیری از این لایه اطلاعاتی میتوان بهترین مناطق را برای معدن کاری معرفی کرد).
بنابراین مراحل اکتشاف سنگ ساختمانی و طراحی استخراج بهینه بصورت زیر توصیه می شود. اطلاعات صحیح و کافی از این مراحل به تصمیم آگاهانه در فرآیند استخراج و افزایش بهره وری کمک می کند.
- مطالعات دفتری
- ارزیابی میدانی
- نقشه برداری دقیق
- روش های ژئوفیزیکی
- حفاری
- مدل سازی
