علی سیامکی
منبع: مجله عصر مس- نشریه داخلی شرکت ملی صنایع مس ایران
یکی از چالش‌برانگیزترین مباحث معدنکاری، هزینه‌های تولید است. در چند سال اخیر غول‌های معدنکاری دنیا با بهینه‌سازی عملیات خود و استفاده از تکنولوژی‌های جدید همواره سعی در کاهش هزینه‌های تولید خود داشته‌اند. در این میان، عملیات حفاری انفجار یکی از مراحل اصلی و ابتدایی معدنکاری و فرآیند استخراج هستند که در حدود 40درصد از هزینه‌های تولید را به خود اختصاص می‌دهند. بنابراین، اجرای صحیح و بهینه‌سازی حفاری و انفجار، بر عملیات استخراج و مراحل بعدی معدنکاری تاثیر بسزایی می‌گذارد و می‌توان به کاهش قابل توجهی در هزینه‌های معدنکاری دست یافت.
در معادن کشور، عموماً توجه به سمت فرآیندهای پایین‌دستی پس از انفجار است و اهمیت نتایج انفجار بر کل عملیات معدنکاری مورد توجه کمی قرار گرفته است. انفجار تاثیر مستقیم بر هزینه‌های حمل، پایدارسازی پله‌ها و همچنین عملیات خردایش دارد. رابطۀ بین انفجار و عملیات خردایش با توجه به کاهش انرژی فرآیندهای پایین‌دستی به‌وسیلۀ انفجارهایی با طرح و مدیریت بهتر بسیار مهم است. بنابراین، با بهینه‌سازی انفجار، می‌توان به بهبود قابل توجهی در زمینۀ باطله، تولید آسیاب، نرمه و پایداری دیوار معدن دست یافت.
با استفادۀ هرچه بهتر از انرژی انفجار، می‌توان خردایش مناسب‌تری در بلوک انفجار انجام داد. همچنین، با توزیع صحیح انرژی موج در بلوک انفجاری، تعداد ریزترک‌های شکل‌گرفته در سنگ افزایش می‌یابد که خردایش بهتر در عملیات سنگ‌شکنی و آسیاب را به‌دنبال دارد. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده در شرکت اریکا امریکا، کاهش ابعاد دانه‌بندی مادۀ معدنی در حین انفجار می‌تواند تولید آسیاب را تا 40درصد افزایش دهد. بنابراین، افزایش بهره‌وری و تولید عملیات خردایش سنگ‌شکنی و آسیاب، منجر به کاهش هزینۀ سالانه تا ده‌ها میلون دلار می‌شود.
روش پاوردک به علت کاهش میزان حفاری و مادۀ منفجرۀ مورد نیاز و همچنین استفادۀ بهینه از انرژی مادۀ منفجره، مورد توجه بسیاری از شرکت‌های معدنی قرار گرفته است. در این روش، استفاده از یک ستون هوا در انتهای چال‌های انفجاری منجر به کاهش هزینۀ مادۀ منفجرۀ مصرفی، بهبود خردایش، کاهش عقب‌زدگی، کاهش لرزش زمین، کنترل بهتر دیوار پله و معدن، بهبود قابلیت برداشت ماک پایل و کاهش ایجاد بولدر یا نرمه می‌شود. لازم به ذکر است، دست‌یابی به مزایای ذکرشده در گرو اجرای صحیح روش و طراحی دقیق الگوی براساس شرایط زمین‌شناسی، وضعیت تودۀ سنگ، وضعیت درزه‌داری در بلوک انفجاری و غیره است.
روش پاوردک
طراحی الگوی انفجاری و همچین روش پر کردن چال‌های انفجاری با مادۀ منفجره، نقش مهمی در عملکرد عملیات انفجار بازی می‌کنند. به‌طور کلی روش‌های طراحی قرارگیری مادۀ منفجره در چال انفجاری را می‌توان به چال کاملاً پرشده از مادۀ منفجره و چال انفجاری با ستون هوا تقسیم‌بندی کرد. در حالت چال‌های کاملاً پرشده از مادۀ منفجره، با انفجار مادۀ منفجره انرژی موج ضربه به سنگ اعمال شده و با توجه به شدت زیاد آن، سنگ اطراف چال انفجاری خرد شده و ترک‌های بسیاری در آن تشکیل می‌شوند. به علت شدت انرژی زیاد و خردایش بیش از حد سنگ، بخشی از انرژی مادۀ منفجره در این قسمت تلف می‌شود. در مقابل، استفاده از ستون هوا در چال انفجاری، باعث می‌شود انرژی مادۀ منفجره کاهش یافته و خردایش در فاصلۀ معینی از چال انفجاری اتفاق افتد. در این روش، تغییرات فشار حاصل از انفجار به علت ورود سریع گاز حاصل از انفجار به ستون هوا و انتقال انرژی به این بخش در اثر فشرده‌کردن هواست. همچین، به علت قرار گیری ستون هوا در کف چال انفجاری، امواج ضربۀ تشکیل‌شده در راستای چال انفجاری نوسان کرده و اندرکنش آن‌ها با یکدیگر و همچنین انعکاس آن‌ها از سمت گل‌گذاری و همچنین کف چال (که محل قرارگیری ستون هواست) منجر به تشکیل میکروترک‌های بیشتر در بلوک انفجاری می‌شود.
با توجه به شکل 1-الف، در انفجارهای معمولی، طول چال انفجاری برابر با ارتفاع پله به‌علاوۀ مقدار اضافه حفاری است. اضافۀ حفاری از ایجاد پاشنه در اثر انفجار جلوگیری می‌کند. شکل 1-ب نشان‌دهندۀ موقعیت یک چال انفجاری در روش پاوردک است. در این حالت، مقدار اضافۀ حفاری چال انفجار حذف شده و تراز کف چال برابر با کف پله است. براساس طراحی‌های انجام‌شده و با استفاه از پلاک پاوردک، ستون هوا به ارتفاع تقریبی یک متر (این مقدار با توجه به شرایط زمین‌شناسی، جنس سنگ و الگوی انفجار تعیین می‌شود) در کف چال انفجار قرار می‌گیرد. بنابراین، با در نظر گرفتن یک چال انفجاری در روش پاوردک در مقایسه با انفجارهای معمولی، نه‌تنها حفاری هر چال کاهش می‌یابد، بلکه خرج مصرفی به‌ازای هر چال و همچنین خرج ویژۀ انفجار کاهش می‌یابند.
امروزه روش پاوردک (Power Deck Blasting System) در بسیاری از پروژه‌های معدنکاری در دنیا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش نه‌تنها به‌منظور کاهش حاصل از انفجار به دیوار معدن در انفجارهای کنترل‌شده استفاده می‌شود، بلکه به‌منظور کاهش میزان مادۀ منفجرۀ مصرفی تا 30درصد و در نهایت، کاهش هزینه‌های انفجار در انفجارهای تولیدی معادن نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در روش پاوردک، اندازۀ ستون هوا یکی از مهم‌ترین پارامترهای طراحی است. با انجام انفجارهای آزمایشی متعدد می‌توان طول بهینۀ ستون هوا را برای شرایط مختلف زمین‌شناسی و تودۀ سنگ‌های مختلف به‌دست آورد.
پاوردک در معادن دنیا
روش پاوردک امروزه به‌صورت گسترده در معادن مختلفی در سرتاسر دنیا مورد استفاده قرار می‌گیرد. گزارش‌های ارائه‌شده از کاربرد این روش، نشان از کاهش هزینۀ قابل توجه در هزینۀ تمام‌شدۀ مادۀ معدنی دارد. شرکت معدنی Barrick با استفاده از روش پاوردک در معدن طلای خود در نوادای شمالی، موفق شد طول چال انفجاری در باطله را از 14.5متر به 13 متر کاهش دهد. همچنین، استفاده از پلاگ‌های پاوردک باعث کاهش 1.2متری طول مادۀ منفجره می‌شود. بنابراین در کل 2.5متر از طول ماده منفجره معادل 102 کیلوگرم کاهش می‌یابد. این موضوع معادل کاهش 4000 تنی مصرف ماده منفجره در سال است. براساس ارزیابی فنی و اقتصادی، استفاده از روش پاوردک در این معدن طلا، سالانه 297،000 دلار هزینه داشته و کاهش هزینه 183،240 دلاری در حفاری و کاهش 1،080،000دلاری در مصرف مواد منفجره را به‌دنبال دارد. بنابراین، سالانه در حدود 966،240 دلار در عملیات حفاری و انفجار این معدن صرفه‌جویی می‌شود. روش پاوردک در این معدن کاهش 30درصد در مصرف مواد ناریه را بدون هیچ‌گونه تاثیر منفی بر روی عملیات بارگیری و حمل در بر دارد. همچنین، در کل 131 شیفت حفاری در سال صرفه‌جویی شد.
Frank Chiappetta، رئیس موسسۀ بین‌المللی تحلیل انفجار (Blasting Analysis International) در گزارش خود می‌نویسد روش پاوردک در مقایسه با انفجار معمولی، کاهش 33درصد لرزش زمین را در فاصلۀ 60 تا 600 متری از محل انفجار در پی داشته است. همچنین، در دیگر گزارش‌های ارائه‌شده، لرزش زمین حاصل از انفجاری بین 10درصد تا 75درصد کاهش یافته است. این موضوع افزایش ایمنی دیوار معدن و همچنین سازه‌های نزدیک به معدن را به‌دنبال دارد. از منظر خردایش، روش پاوردک بهبود 20درصد تا 25درصد ابعاد عبوری از P20 و P80 را به‌دنبال دارد. درنتیجه، کاهش انرژی مصرف‌شده در عملیات خردایش (سنگ‌شکنی و آسیاب) و همچنین کاهش استهلاک تجهیزات خردایش، از مزایای این روش هستند. در نهایت، یکی از مهم‌ترین مزایای روش پاوردک، ایجاد پله‌ای صاف و بدون پاشنه است.
