بيئة التعدين
تعريف علم البيئة وأهمية دراسته، البيئة
الجيولوجية، التعدين والبيئة، مشاكل تلوث البيئة في مدن التعدين، قوانين حماية
البيئة. الغلاف الجوي: تركيبه ، الغازات وتراكيزها في الهواء، الرطوبة فوق سطح الأرض
وفي المناجم. وحدات قياس الأحوال الجوية (الضغط، الرطوبة، المطر والحرارة). أنواع
ومصادر ملوثات الجو (ذرات التراب، غاز كربون الهايدروجين، ثاني أكسيد الكربون، أكسيد
الكبريت، أكسيد النتروجين، التعرف عليها وطرق طردها). البيئة المنجمية: طرق تنقية
المواد التعدينية من التلوث الطبيعي والصناعي باستخدام التحكم البيئي في التلوث (الاحتراق،
الفضلات، تسرب الغازات السامة).
العملي: فيلم فيديو عن التحكم البيئي في صناعة التعدين واستصلاح حفريات وأنقاض التعدين (شركة تايسن الألمانية، مقاولو تعدين).
متفجرات التعدين
أنواع
وخواص متفجرات التعدين، تخزينها نقلها، إختيار النوع المناسب من الدينميت وشعلية
للصخور المعنية، تصميم أشكال المساطب ووضع وأعماق المجسات واتجاهاتها المناسبة،
طرق الشحن والتفجير وضوابط السلامة، حركة الصخور: نظرية انتقال الموجات المتذبذبة،
ميكانيكية إحداث الشقوق في الصخور بالتفجير، ميكانيكية التفجير، الموجات الأرضية
المنبثقة من التفجير الهادي والتفجير الشديد، التضليع والتشظي بالتفجير، تشتت الصخور.
حفريات الصخور: خواص الصخور المدفونة، نوعها تركيبها وعلاقة ذلك بتفتتها وتشتتها
بالتفجير، التفجير المفتوح والتفجير في المناجم، المعدات ذات الصلة بعمليات الحفر
والتفجير سلامتها، الانفجارات الصخرية، الكوارث الناجمة من اندفاع المياه الجوفية
المحبوسة في المناجم.
طرق تعدين منجمي (تحت الأرض)
دعامة المناجم
تعاريف :
هبوط سطوح المناجم ، انفجار صخري ، أثر هبوط سطح الأرض نتيجة لحفريات المناجم ،
كيفية حدوثها وأثرها على منشآت المنجم
وعمليات التعدين ، دعامة مناجم وحفريات مكشوفة وتحت سطح الأرض . نظريات هبوط سطح
الأرض : نظرية هوسس ، نظرية فايول (الاستقرار القببي لسقف المنجم)، نظرية العمق
غير الضار في المناجم. تحديد أماكن الضعف Harmless
Depth العمق اللاضار أو غير الضار في السقوف
والجدران (بالشقوق ، الفوالق ، تساقط الحجارة وقطرات الماء). تحديد كيفية التقوية.
دعامة سقوف وجوانب فتحات المناجم: خواص خشب الدعامة وأنواعه.أنواع دعامة المناجم:
دعامة القطعة الواحدة، القطعتين ، الثلاثة، دعامة المربعات، المربعات المقوية،
الدعامة بالخرسانة المسلحة، دعامة الحديد الصلب وتسمير السقوف. الدعامة بالردم
بالصخور (استخدام النفايات الصخرية في الموقع) وصب الخرصانة في الشقوق والفوالق.
حفظ خشب الدعامة من التآكل: التآكل وأسبابه، طرق الحفظ، تجهيز الخشب للمعالجة،
الوقائيات (سيزسوت) كلوريد الزنك، كلوريد الزئبق، أملاح ولمان
ميكانيكا الصخور (2)
مراجعة:
تعاريف ومعادلات ميكانيكيا الصخور (معامل التمزق، رص المتانة، معامل الصلابة،
معامل بينج للمرونة، نسبة بويزن، استخدام دائرة موهـ ومعادلته لإيجاد (قوة
التماسك، زاوية الإحتكاك ، وزاوية الكسر) طبيعة مشاكل ميكانيكا الصخور في التعدين:
تراكيب الصخور، طريقة جمع وتقديم المعلومات الجيولوجية، الإسقاط الاستريوغرافي
لنظم تقسيم الكتل الصخرية، إستقرار سطح المنحدر الصخري. الانهيار: الدائري،
الوتري، العلوي (السقفي)، حالة الإجهاد ما قبل التعدين وبعده. نظريات مرونة ولدونة
الصخور في حالة الضغط أحادى الاتجاه في الكتل الصخرية المتماثلة. معادلات إحصاء
وحساب الوضع الأقصى لضغط الثني وأقصى قوة شد، إستخدام قوة الثني في استنباط معادلة
تصميم حجر وعمدان التعدين وكتل وخامات وحساب نسبة الخام الممكن سحبه من العمدان،
تصميم فتحات المنجم المربعة والمستطيلة والدائرية.
العملي: تمارين على دائرة موهـ، تجارب: معامل بنج للمرونة، نسبة بويزن.
تصميم وإنشاء آبار المناجم
أ )
تصميم آبار المناجم: عناصر بئر المنجم: (مقطع المدخل، مستطيل، مربع دائري اهليجي)،
حجرات البئر (نقل، تهوية). موقع ومواصفات بئر المنجم: طبوغرافية الموقع، نوع
الصخور، تراكيب الصخور في الموقع بعده من جسم الخام. العناصر: الخام(حجمه وشكله
وطبيعته وعلاقته بالصخور المضيفة). اختيار الشكل والحجم المناسب والمطلوب (عدد الحجر،
نقل، تهوية). تصميم القطاعات طولي وعرضي للفوهة والدعائم والعمق والمحطات. اختيار
دورة الحفر والتفجير والقرف والنقل ومعداتها (دورة التقويص). تحديد معدل التقدم
واحتياجاته (عامل ،طاقة ،مواد) وحساب كلفة التقدم المتري في التقويص (الحفر) معدل
انتاج العامل في الوردية .
ب) تقويص
(حفر ) البئر: معدات التقويص معدات (الحفر): الرفع( الصهريج وآلة الرفع وجردل
التحميل) جهاز كميرس، مضخات مياه جردل القرف والتفريغ. دورة التقويص (الحفر):
تثبيت فوهة المدخل، غرف ونقل الصخور إعادة الدورة بعد تصميم ووضع الدعائم
المناسبة. دعامة بئر المنجم: خشبية ، حديدية، مصبوبة خرصانة في لوحات أو حلقات
ميزات لوحات الخرصانة على الدعامة الخشبية أو الحديدية لتبطين الانفاق. العوامل
المحددة الاختيار الدعامة: التصميم، التثبيت، معدل التقدم وكلفته، معايير السلامة
في عملية التقويص (الحفر).
العملي:
مشاهدة عرض فلم فيديو لشركة تايسن الالمانية يوضح خطوات تصميم بئر منجم.
تصميم وإنشاء مداخل وممرات مناجم
مراجعة
طبيعة الصخور وحسابات المخزون (الخام-القابل للتعدين) وطبيعة توضح الخام والتراكيب
الجيولوجية المصاحبة له. إختيار المدخل: العوامل التي تحدد الاختيار: موقع وكمية
الخام القابل للتعدين – طبوغرافية الموقع ومكان الخام بالنسبة للمدخل .( بئر – نفق
– مائل – عمودى) تصميم واختيار مواصفات معدات ومواد إنشاء المدخل. تحديد دورة
إنشاء المدخل (حفر – تفجير- تنظيف – دعامة وإعادة الدورة). تصميم ممرات المنجم
(أدوار – انفاق – قواطع- واصلات – علوي – سفلي) فتحات نقل وترحيل – تهوية وسلامة
وتحديد دورة الحفر والتفجير والدعامة والنقل. اختيار معدات ومواد التعدين
(مواصفاتها – أسباب الإختيار ). تحديد نظام وطرق تنفيذ التصميم (التعدين) وبدء
التنفيذ مع تسجيل الأداء – الإنتاج – التكلفة – السلامة.
العملي: مجموعات بحث ونقاش للمواضيع التالية: طرق تعدين القرارة التفتيتية (Alluvial) أو ما يسمي الاستنبار (Placer Mining) في الذهب والرمال السوداء. طرق تعدين المرو وصناعة ألواح المرو المصنفرة لأغراض الزينة المعمارية. التعدين بلا دعائم (بالأدوار الرئيسة والفرعية ، بالحجر والعمدان).
صناعة التحجير
مقدمة –
العرض والطلب لمنتجات المحاجر – التوزيع الجغرافي للعرض والطلب بولايات السودان
(الرمل – الحصى – الجرانيت المدروش – اللايم – المونة – رمال الزجاج – أحجار
البناء والزينة( المرو – الجرانيت – السيينايت). محاجر الجبص – الاسمنت – الملاحات
–الرمال السوداء. دراسة جدوى مشاريع المحاجر: العوامل المؤثرة لقيام المشروع
(الموقع – المنتج – جيولوجيا الموقع – العرض والطلب – البئية – تكلفة الإنتاج)
تصميم وتنمية المشروع: دراسات وتحديد حجم الخام القابل للتعدين – دراسات طرق تعدين الخام وكلفته (تحجير لولبي أو حلزوني – اختيار المعدات المناسبة (إيجار أو شراء) العمالة والكلفة – خطة الإنتاج حسب عمر المحجر – برنامج الإنتاج – الدراسة الإقتصادية رأس المال المطلوب –نسبة استرداد راس المال – الربحية. العملي: يوزع الطلبة إلى مجموعات تقوم كل مجموعة بإجراء أحد الدراسات التالية: بدراسة جدوي بعض المشاريع القائمة لمعرفة ملاءمتها مع الإنشاء. بإجراء دراسة جدوى لإحدى مشروعات صناعة المحاجر الجديدة أو إمتدادت للعاملة منها. دراسة مقارنة لتصميم وتنفيذ بعض المحاجر في السودان.
ميكانيكا الصخور (1)
الأسس
الرئيسية لعلم ميكانيكا الصخور (أنواع القوى المؤثرة على الصخور الهواء، الجليد،
قوة مركزية.. (الضغط،الشد،
القص، الثني) ميكانيكا الكرة الأرضية وحركة القشرة الأرضية. خواص تركيب نسيج
الصخور المختلفة. العوامل المتحكمة في السلوك الميكانيكية للصخور –
منحنيات القوى والانفعال المثالية. مجال المقاومة للقوة في الكرة الأرضية
(الانفعال العمودي ، الأفقي، الجانبي)
أسباب نشؤ الشقوق والفوالق ثم الانهيار في سقوف المناجم: منشؤها، أنواعها وطبيعتها
والتنبؤ بحدوثها وإبطاله. هبوط السطح في المناجم: أنواعه، أسبابه وكيفية تفاديه.
حفريات التعدين وآثارها: نظرية هوس للهبوط المنجمي، نظرية فايول بثبات سقف المنجم
القببي فوق الحفرة، أسباب الهبوط وتأثيره على منشآت المنجم. الخواص الميكانيكية
لصخور المنجم: القوانين والمعادلات المستخدمة واستنباطها وحساب الخواص الميكانيكية
(الساكنة والمتحركة) للصخور (معادلات الشد، القص، معامل ينج ونسبة بويزن.
تعاريف(معامل : التمزق ، الصلابة، المرونة، نسبة يونزن).
مسح منجمي
تعريف لمصطلحات وأجهزة ومعدات وأدوات المسح المنجمي، المسح المنجمي: مقدمة – المحطات – الإضاءة – المربع البصري الجنازير والشرائط – دقة قياس الأجهزة الكهرومغناطيسية ضبطها المؤقت والدائم (الدقيق) بالتقاطع الأمامي والخلفي، نقل قراءات الإحداثيات من السطح إلى مدخل المنجم ثم المحطات وأخذ قراءات الارتفاع وزوايا الانحراف في كل محطة وتسجيلها – المنحنيات- ومقصات الدوران تصميمها وتنفيذها. الميزانية والكنتور. حساب الأبعاد والاحجام ورصدها في الخرائط الكنتورية والقطاعات وتحديد مواقع وأحجام المكامن المعدنية المعدة للتعدين والمعدنة، تحديد حدود المنجم في السطح وتحت الأرض: تحديد رخص الملكية ومواقع الخام على السطح ورصدها في الخرط الكنتورية السطحية. توضيح ارتفاعات وأحجام طبقات الصخور المغطية والحاملة للخام وإبعاد الخام والفتحات الموصلة لتعدينه في خرط المنجم العادية والكنتورية. واستتباط الأجزاء الواقعة تحت سطح الأرض على الخرط الكنتورية المقلوبة. التجارب: تجارب رقم (5) إلى (7) مسح منجمي في ربط البئر الراسية بالإحداثيات – تخريط المنجم.