كتب extraction methods

الطريقة الأكثر اقتصادا لاستخراج الفحم من طبقات الفحم تعتمد على عمق ونوعية طبقات والجيولوجيا والعوامل البيئية. وتختلف عمليات استخراج الفحم عما إذا كانت تعمل على السطح أو تحت الأرض، العديد من الفحم المستخرج من المناجم السطحية وتحت الأرض يتطلب الغسيل في مصنع لإعداد الفحم. يتم تقييم الجدوى الفنية والاقتصادية على أساس ما يلي: الظروف الجيولوجية الإقليمية؛ الخصائص المفرطة؛ الفحم التماس الاستمرارية، سمك، هيكل، الجودة، وعمق؛ قوة المواد فوق وتحت السطح وظروف الأرض والتضاريس (وخاصة الارتفاع والمنحدر)؛ مناخ؛ ملكية الأراضي لأنها تؤثر على توافر الأراضي للتعدين والوصول؛ أنماط الصرف السطحية؛ ظروف المياه الجوفية؛ توافر العمالة والمواد؛ متطلبات المشترين الفحم من حيث الحمولة والجودة والوجهة؛ ومتطلبات الاستثمار الرأسمالي .

التعدين السطحي والتعدين العميق تحت الأرض هما الطريقتان الأساسيتان للتعدين. ويعتمد اختيار طريقة التعدين أساسا على عمق وكثافة والرسوبيات التي فوقها وسمك طبقة الفحم طبقات قريبة نسبيا من السطح في أعماق أقل من حوالي 180 قدم (50 م) وعادة ما تكون سطح المنجم.

والفحم الذي يحدث على عمق يتراوح بين 180 و 300 قدم (50 إلى 100 متر) عادة ما يكون تعدين عميقا، ولكن في بعض الحالات يمكن استخدام تقنيات التعدين السطحية على سبيل المثال يتم استخراج بعض فحم غرب الولايات المتحدة التي تحدث في أعماق تزيد على 200 قدم (60 م) بواسطة طرق حفرة مفتوحة وذلك بسبب سمك التماس 60-90 قدم (20-30 م). وعادة ما يكون الفحم الذي يقل عن 300 قدم (100 متر) منجم عميق. ومع ذلك، هناك عمليات التعدين حفرة مفتوحة تعمل على طبقات الفحم تصل إلى 1000-1500 قدم (300-450 م) تحت مستوى سطح الأرض، على سبيل المثال تاجباو هامباش في ألمانيا.

التعدين السطحي

وعندما تكون طبقات الفحم قريبة من السطح وقد يكون من المستبعد استخراج الفحم باستخدام قطع مفتوحة (يشار إليها أيضا بطرق التعدين المصبوبة أو الحفرة المفتوحة أو إزالة سطح الجبل أو الشريط). ويستخرج الفحم عن طريق التعدين السطحى بنسبة أكبر من رواسب الفحم من الطرق تحت الأرض حيث يمكن استغلال المزيد من طبقات الفحم في الطبقات. ويمكن أن تشمل هذه المعدات ما يلي: دراغلينس التي تعمل عن طريق إزالة عبوات، ومضخات السلطة، والشاحنات الكبيرة التي النقل الروسب التي تعلو الفحم، حفارات، والناقلات. وفي طريقة التعدين هذه تستخدم المتفجرات أولا من أجل اختراق السطح أو الاوفربردن في منطقة التعدين ثم يتم إزالة العبء الزائد عن طريق السحب أو المجرفة والشاحنة مرة واحدة يتم الكشف عن طبقة الفحم ويتم حفرها وكسر واستخراجها بدقة في شرائط ثم يتم تحميل الفحم على شاحنات كبيرة أو ناقلات لنقل إما إلى مصنع لإعداد الفحم أو مباشرة إلى حيث سيتم استخدامها.

.معظم المناجم المفتوحة في الولايات المتحدة تستخرج الفحم الحجرى. في كندا واستراليا وجنوب أفريقيا يستخدم التعدين السطحى لكل من الفحم الحرارية والمعدنية وفي نيو ساوث ويلز التعدين السطحى لاستخراج فحم الأنثراسايت ويشكل التعدين السطحي حوالي 80 في المئة من الإنتاج في أستراليا في حين أنه يستخدم في الولايات المتحدة لنحو 67 في المئة من الإنتاج وعلى الصعيد العالمي حوالي 40 في المئة من إنتاج الفحم ينطوي على التعدين السطح.

قطاع التعدين

قطاع التعدين يكشف الفحم عن طريق إزالة الأرض فوق كل طبقات الفحم. ويشار إلى هذه الأرض على أنها أثقل ويتم إزالتها في شرائط طويلة وتودع تلك الوراسب من الشريط الأول في منطقة خارج منطقة التعدين المخطط لها ويشار إليها بالإغراق خارج الحفرة وتودع العبء الثقيل من الشرائط اللاحقة في الفراغ الأيسر من تعدين الفحم وأثقل من الشريط السابق ويشار إلى ذلك بالإغراق في الحفرة.

وكثيرا ما يكون من الضروري تفتيت تلك الأثقل باستخدام المتفجرات ويتم ذلك من خلال حفر ثقوب في الأثقل وملء الثقوب بالمتفجرات وتفجير المتفجرات ثم يتم إزالة تلك الأثقل وذلك باستخدام معدات كبيرة تتحرك الأرض مثل جر، مجرفة والشاحنات، حفارة وشاحنات، أو دلو عجلات والناقلات ويتم وضع هذه الأثقل في الشريط المستخرجه سابقا (والآن فارغة) الشريط. عندما تتم إزالة كل الأثقل سيتم عرض التماسطبقة الفحم الأساسية ("كتلة" الفحم). ويمكن حفر هذه الكتلة من الفحم وتنظيفها (إذا كانت صلبة) أو تحميلها على شاحنات أو ناقلات لنقلها إلى مصنع إعداد الفحم (أو غسله) مرة واحدة هذا الشريط هو فارغ من الفحم وتكرر هذه العملية مع قطاع جديد يجري إنشاؤها بجانبه، وهذه الطريقة هي الأكثر ملاءمة للمناطق ذات التضاريس المسطحة.

تعتمد المعدات الواجب استخدامها على الظروف الجيولوجية وعلى سبيل المثال لإزالة الأثقال التي هي غير ملتصقة أو موحدة . حفارة ذات العجلات دلو قد تكون الأكثر إنتاجية وقد تكون حياة بعض المناجم في المنطقة أكثر من 50 عاما.

التعدين الكنتورى

تتكون طريقة الكنتورفى التعدين في إزالة الأثقل عن طبقة الفحم في نمط يتبع الملامح على طول التلال أو حول التلال وهذا الأسلوب هو الأكثر شيوعا في المناطق مع المتداول إلى التضاريس شديدة الانحدار وكان من الشائع مرة واحدة أن يودع الإفساد على الجانب المنحدر من مقاعد البدلاء وبالتالي خلق ولكن هذا الأسلوب من التخلص من التلف استهلكت الكثير من الأراضي الإضافية وخلق الانهيارات الأرضية الشديدة والتآكل وللتخفيف من حدة هذه المشاكل تم وضع مجموعة متنوعة من الأساليب لاستخدام العبء الطازج المقطوع لإعادة ملء المناطق الملغومة. وعادة ما تتكون طرق النقل الخلفي أو الجانبي هذه من قطع أولي مع التفسد المفسد أو في بعض المواقع الأخرى وتفسد من القطع الثاني إعادة تعبئة الأول. وغالبا ما يتم ترك الحافة من المواد الطبيعية دون عائق 15 إلى 20 قدم (5-6 م) واسعة عمدا على الحافة الخارجية للمنطقة التعدينية وهذا الحاجز يضيف الاستقرار إلى المنحدر المستصلحة عن طريق منع الإفساد من الانحدار أو الانزلاق إلى أسفل.

القيود على التعدين الكنتورى على حد سواء الاقتصادية والتقنية وعندما تصل العملية إلى نسبة تجريد محددة سلفا (طن من العبء الثقيل / طن من الفحم)، فإنه ليس من المربح أن يستمر اعتمادا على المعدات المتاحة وقد لا يكون من الممكن تقنيا تجاوز ارتفاع معين من الهايوال عند هذه النقطة فمن الممكن لإنتاج المزيد من الفحم مع طريقة أوجيرينغ حيث حفر مثاقب تتحمل الأنفاق إلى جدار مرتفع أفقيا من المقاعد لاستخراج الفحم دون إزالة العبء الثقيل.

ازالة قمم الجبال للتعدين

يعد تعدين الفحم على سطح الجبل ممارسة تعدين سطحية تنطوي على إزالة قمم الجبال لكشف طبقات الفحم، والتخلص من التعدين المرتبط بها الذي يثقل كاهلها في "وادي الوادي" المجاور وتملأ الوادي في تضاريس شديدة الانحدار حيث توجد بدائل محدودة للتخلص منها.

إزالة قمم الجبال يجمع بين المساحة وطرق التعدين الكنتورى في المناطق ذات التضاريس المتساقطة أو شديدة الانحدار مع طبقة الفحم الذي تقع بالقرب من قمة التلال أو التل وتتم إزالة الجزء العلوي بأكمله في سلسلة من التخفيضات المتوازية. توضع الأثقال في الوديان المجاورة والأجواف هذه الطريقة عادة ما تترك التلال كهضبة بالارض. وهذه العملية مثيرة للجدل إلى حد كبير للتغيرات الجذرية في الطوبوغرافيا وممارسة إنشاء رأس الجوف أو ملء الوديان مع الحطام التعدين وتغطية تيارات وتعطيل النظم الإيكولوجية.

يتم وضع النفايات على رأس وادي ضيق حاد من جانب أو جوفاء واستعدادا لملء هذه المنطقة تتم إزالة الغطاء النباتي والتربة واستنزاف الصخور التي شيدت في منتصف المنطقة المراد شغلها حيث كانت توجد دورة تصريف طبيعية موجودة سابقا عند اكتمال التعبئة سوف يشكل هذا النقص نظام جريان مياه مستمر من الطرف العلوي من الوادي إلى الطرف الأدنى من التعبئة وتصنف الحشوات النموذجية ذات الرأس المجوف وتتدرج لإنشاء منحدرات مستقرة بشكل دائم. [6].

تعدين تحت الارض

معظم طبقات الفحم عميقة جدا تحت الأرض للتعدين السطحى وتتطلب التعدين تحت الأرض وهي الطريقة التي تمثل حاليا نحو 60 في المئة من إنتاج الفحم في العالم. في التعدين العميق الغرفة والركيزة أو بورد وطريقة عمود تقدم على طول الطبقة في حين تركت الأعمدة والأخشاب واقفا لدعم سقف المنجم وبمجرد أن تطورت المناجم أدت بالأعمدة إلى نقطة توقف (تقتصر على الجيولوجيا أو التهوية أو الاقتصاد) بدأت عادة نسخة تكميلية من التعدين في الغرف والأعمدة يطلق عليها التعدين الثاني أو التراجع ويقوم عمال المناجم بإزالة الفحم في الأركان وبالتالي يتعافى قدر الإمكان من الفحم من طبقة الفحم وتسمى منطقة العمل التي تنطوي على الاستخراج عمود.

تستخدم أقسام العمود الحديثة المعدات التي يتم التحكم فيها عن بعد بما في ذلك المساند الكبيرة للهاتف المتحرك الهيدروليكي والتي يمكن أن تمنع الكهوف حتى يترك عمال المناجم ومعداتهم منطقة عمل ودعم سقف المحمول مماثلة لجدول كبير كغرفة الطعام ولكن مع الرافعات الهيدروليكية للساقين وبعد أن تم استخلاص أعمدة الفحم الكبيرة بعيدا تقصير أرجل دعم السقف المتحرك وتسحب إلى منطقة آمنة وينهار سقف المنجم عادة عندما يدعم سقف المحمول ترك منطقة.

وهناك ست طرق رئيسية للتعدين تحت الأرض:

• ويمثل التعدين في الجدران الطويلة حوالي 50 في المائة من الإنتاج تحت الأرض وإن ماكينة القص الطويلة لونغوال لها وجه 1000 قدم (300 متر) أو أكثر بل هو آلة متطورة مع طبل الدورية التي تتحرك ميكانيكيا ذهابا وإيابا عبر التماس الفحم واسعة ويسقط الفحم المخفف على ناقل سلسلة مدرعة أو خط عموم يأخذ الفحم إلى الحزام الناقل لإزالته من منطقة العمل وأنظمة لونغوال لها دعم سقف الهيدروليكية الخاصة التي تقدم مع الجهاز كما تقدم التعدين. كما تتحرك معدات التعدين لونغوال إلى الأمام ويسمح الصخور المغمورة التي لم يعد يدعمها الفحم لتخلف وراء العملية بطريقة تسيطر عليها. الدعم يجعل من الممكن مستويات عالية من الإنتاج والسلامة. وتكشف أجهزة الستشعار عن مدى بقاء الفحم في التماس بينما تعزز الضوابط اإلنسانية الكفاءة وتتيح أنظمة لونغوال معدل استرداد الفحم من 60 إلى 100 في المائة عندما تسمح الجيولوجيا المحيطة باستخدامها مرة واحدة يتم إزالة الفحم، وعادة 75 في المئة من القسم، ويسمح سقف الانهيار بطريقة آمنة.
• التعدين المستمر يستخدم آلة التعدين المستمر مع طبل صلب دورية كبيرة مجهزة كربيد التنغستن يختار أن كشط الفحم من الطبقة تعمل في "غرفة وعمود" (المعروف أيضا باسم "بورد وعمود") النظام حيث ينقسم المنجم إلى سلسلة من 20 إلى 30 قدم (5-10 متر) "غرف" أو مناطق العمل مقطعة إلى الفحم يمكن ان نستخرج ما يصل إلى 14 طنا من الفحم في الدقيقة أكثر من الألغام غير الميكانيكي من 1920s سوف تنتج في يوم كامل. ويمثل عمال المناجم المستمرون نحو 45 في المائة من إنتاج الفحم تحت الأرض ناقلات نقل الفحم إزالة من التماس ويستخدم عمال المناجم المستمرون عن بعد في العمل في مجموعة متنوعة من الطبقات والظروف الصعبة وأصبحت النسخ الروبوتية التي تسيطر عليها الحواسيب شائعة على نحو متزايد والتعدين المستمر هو تسمية خاطئة حيث أن تعدين الفحم في الغرف والركائز دائري جدا وفي الولايات المتحدة يمكن للمرء أن قطع عموما 20 قدم أو 6 أمتار (أو أكثر قليلا مع تصريح مشا ) 12 مترا أو ما يقرب من 40 قدم في جنوب أفريقيا قبل أن يذهب منجم المستمر والسقف هو معتمد من قبل بولتر سقف) والوجه يجب أن يتم خدمتها قبل أن يمكن أن تقدم مرة أخرى أثناء الخدمة ويتحرك عامل التعدين "المستمر" إلى وجه آخر ويمكن لبعض عمال المناجم المتواصلين أن يرسبوا وجهه (مكونان رئيسيان للخدمة) أثناء قطع الفحم، في حين أن الطاقم المدرب قد يكون قادرا على النهوض بالتهوية، لكي يكسب حقا التسمية "المستمرة" ومع ذلك فإن عدد قليل جدا من الألغام قادر على تحقيق ذلك. معظم آلات التعدين المستمر في الاستخدام في الولايات المتحدة تفتقر إلى القدرة على الترباس والغبار وقد يرجع ذلك جزئيا إلى أن دمج المسمار يجعل الآلات أوسع، وبالتالي أقل قدرة على المناورة.
• ويتكون التعدين في الغرف والأعمدة من رواسب الفحم التي يتم استخلاصها عن طريق قطع شبكة من الغرف في التماس الفحم. ركائز الفحم تركت وراءها من أجل الحفاظ على السقف ويمكن أن تشكل الركائز ما يصل إلى أربعين في المئة من مجموع الفحم في التماس، ولكن حيثما كان هناك مساحة لمغادرة الفحم في الرأس والأرض هناك أدلة من الحفريات الزهر المفتوحة الأخيرة أن مشغلي القرن ال 18 استخدموا مجموعة متنوعة من تقنيات الغرف والأعمدة لإزالة 92 في المئة من الفحم في الموقع ومع ذلك يمكن استخراج هذا في مرحلة لاحقة (انظر التعدين تراجع).
• التعدين النفجارى أو التعدين التقليدي وهو ممارسة قديمة تستخدم المتفجرات مثل الديناميت لتفريق التماس الفحم وبعد ذلك يتم جمع الفحم وتحميلها على السيارات المكوكية أو الناقلات لإزالتها إلى منطقة التحميل المركزية وتتكون هذه العملية من سلسلة من العمليات التي تبدأ ب "قطع" الفحم بحيث يمكن كسره بسهولة عندما ينفجر بالمتفجرات هذا النوع من التعدين يمثل أقل من 5 في المئة من إجمالي الإنتاج تحت الأرض في الولايات المتحدة اليوم.
• التعدين في الجدران القصيرة وهي طريقة حاليا تمثل أقل من 1 في المئة من إنتاج الفحم العميق وينطوي على استخدام آلة التعدين المستمر مع دعم سقف المنقولة على غرار لونغوال أما المقصات المستمرة للفحم فتتراوح بين 150 و 200 قدم (40 إلى 60 مترا)، وأكثر من نصف ميل (1 كم) مع مراعاة عوامل مثل الطبقات الجيولوجية.
• التراجع في التعدين هو الطريقة التي يتم فيها استخلاص الأعمدة أو أضلاع الفحم التي تستخدم لتثبيت سطح المنجم مما يسمح لسقف المنجم بالانهيار حيث يعمل التعدين مرة أخرى نحو المدخل وهذا هو واحد من أخطر أشكال التعدين بسبب عدم القدرة على التنبؤ تماما عندما ينهار السقف وربما سحق أو فخ العمال في المنجم.