Table of Contents
مقدمة
إن تطوير الخلايا المتفجرة العرفية لظروف التعدين المحددة هو مسعى تقني ومتعدد التخصصات يؤثر مباشرة على كفاءة العمليات والسلامة والإدارة البيئية، وعلى عكس عوامل التفجير التي تعمل خارج القشرة، يتم تصميم التركيبات العرفية بحيث تضاهي الخصائص الجيوميكانيكية والكيميائية والهيدرولوجية الفريدة لموقع معين، وتستفيد هذه العملية من الخبرة في مجال الجيولوجيا والكيمياء وهندسة المتفجرات والشؤون التنظيمية.
فهم ظروف التعدين
إن أساس أي مزيج متفجرات عرفي هو وصف شامل لبيئة التعدين، وتشمل هذه المرحلة جمع البيانات عن الخواص الجماعية للروك، والجيولوجيا الهيكلية، وظروف المياه الجوفية، والقيود التشغيلية، وبدون فهم مفصل لهذه العوامل، فإن حتى الكيمياء الأكثر تطوراً من المتفجرات لن تحقق النتائج المثلى.
الميكانيكيون والبيانات الجيوتقنية
كما أن الخواص الميكانيكية للروك - بما في ذلك القوة المضغوطة غير المحصورة، والقوة المتشابكة، والشعار الصغير، ونسبة بوسسون - قد تستلزم متطلبات الطاقة من أجل التجزؤ الناجح، ومن ذلك مثلا أن الصخور الضخمة مثل المتفجرات المغمورة أو الغازية المكشوفة تتطلب خلايا عالية الطاقة تزيد فيها نسبة الوقود والأكسدة لتؤدي إلى التفكك الملائم.
المسح الجيولوجي وتكامل تصميم الشعارات
وتعتمد عمليات التعدين الحديثة على نماذج جيولوجية ثلاثية الأبعاد مبنية من سجلات الحفر الأساسية، والرادار المزود بالشبكة الأرضية، وعمليات التفتيش على كاميرات الحفر، وتحدد هذه النماذج الحدود الليثولوجية، ومناطق الغلط، وطبقات المياه، وعلى سبيل المثال، فإن الانتقال المفاجئ من الغرانيت المختص إلى القذف المختلط بدرجة عالية داخل نفس الكتلة الانفجارات قد يتطلب وجودا متغيرا في الطاقة على طول فتحة الانفجارات.
الهيدروجيولوجيا و مقاومة المياه
فالماء هو أحد أكثر العوامل صعوبة في تركيب المتفجرات، إذ أن فتحات التفجير المغمورة أو المجهزة بالماء تتطلب متفجرات مقاومة للماء أو عبوات خاصة لمنع التحلل، كما أن الضغط الهيدروكولوجي في العمق يزيد من تعقيد الاستقرار، وكثيرا ما تشمل الخلائط التي تولد في ظروف الرطب عوامل الغليان أو الوصل أو التكنولوجيات القائمة على الارتحال، مثلا، المواد المتفجرة من الكولورات المائية شائعة في المناجم ذات التدفق الثقيلة.
تصميم النموذج المفجّر
وبمجرد تحديد الظروف المحددة للموقع، تبدأ مرحلة التصميم الكيميائي، وتحوّل هذه الخطوة البارامترات الجيولوجية والتشغيلية إلى تركيبة متفجرة دقيقة، والمتغيرات الرئيسية هي اختيار الأكسيد والوقود والمحسسات والمثبطات، وكذلك الشكل المادي (مثلاً، الجمر، والزهور، والزهور).
الرصيد الاكسيجين ونسبة الطاقة
(ب) إنَّ مبدئياً في تصميمات التفجيرات هو رصيد الأكسجين - نسبة الأكسجين المتاح في الأوكسيدي إلى ما هو مطلوب من أجل الحرق الكامل للوقود - 5 في المائة من الأوكسجين - التراكم الحاد - النيتروز - الخليط التراكمي - النيتروز -
اعتبارات الحساسية والاستقرار
وتشير الحساسية المفتعلة إلى سهولة بدء تشغيل المركب - وتشمل العوامل الكثافة والحبس ودرجة الحرارة - وبالنسبة لتطبيقات التعدين، يجب أن يكون التكتل غير محسوس بما يكفي للبقاء على قيد الحياة في المناولة والنقل والتحميل بالثقوب دون انفجار عرضي، ومع ذلك، فإن الحساسية الكافية التي يمكن أن تُستهل من قبل مفجر أو معزز قياسي للتوترات.
المواد التعريفية والمكيفات
وبالإضافة إلى الأوكسيدي والوقود، كثيراً ما تتضمن الخلايا العرفية نماذج للأداء، ومسحوق الألومنيوم مضاف مشترك يثير حرارة التفاعل وينتج رد فعل ثانوي على الحرق بعد التفجير الأولي، ويوسع نطاق ضغط الدم.() وفي بعض الجيولوجيات، يمكن استخدام الوقود المغنزيئي المصمم على الإضافات في مجال الإطفاء تحت الماء لأنه يولد غازات مائية.
الاختبارات والتعظيم
وبعد وضع صيغة نظرية، تحقق الاختبارات الدقيقة من سلامتها وأدائها وموثوقيتها، وتأتي هذه المرحلة عادة على سلم من الحجم المتزايد: السمة المختبرية، والمحاكمات الميدانية الصغيرة النطاق، وانفجارات الإنتاج على نطاق واسع.
خصائص المختبرات
(أ) إجراء اختبارات أولية لقياس سرعة التفجير والكثافة وحرارة الانفجار والتوازن بين الأكسجين في ظروف خاضعة للرقابة؛ وجهاز مشترك هو اختبار التوسع في الأسطوانات، حيث تفجر شحنة متفجرة صغيرة داخل أنبوب النحاس؛ ويقاس معدل التوسع بكاميرات الارتداد ومنتجات الضغط؛ وينتج عن ذلك ضغط التفريغ في الغرنات والمفجرات، والمدخلات الرئيسية لتجربة الانبعاث.
المحاكمات الميدانية الصغيرة النطاق
فعندما تكون بيانات المختبر مرضية، فإن الانفجارات الصغيرة النطاق )من ٥ إلى ١٠ آبار( تجري في اختبار ينسخ الجيولوجيا المستهدفة، ويرصد المهندسون الانفجار بكاميرات عالية السرعة، ومسافات التسارع، ومصفوفات قياسية لقياس الارتفاع، والافراط في الاختراق، والتشتت، ويقاس توزيع حجم التفكك بالبرمجيات التي تضيف إلى الصور )مثلا، مثلا(.
وضع نماذج للبلاست وتكامل البيانات
كما أن مجموعة برامجيات من قبيل نظام ANSYS Autodyn، أو بلاستر، أو نظام " جي سيم بلاست " ، هي التي تحفز على التفجيرات، وتركيب الموجات الصدمية، وتشتت الصخور، وتدمج هذه النماذج الميكانيكية الخاصة بالمواقع، والتوجهات المشتركة، والخصائص الهندسية الافتراضية، وفحصها على نحو أفضل.
السلامة والامتثال
فالسلامة تدور في كل مرحلة من مراحل تطوير المزجات العرفية، بدءا من اختيار المواد الكيميائية إلى النشر الميداني، وتستلزم المخاطر الكامنة في المتفجرات التقيد الصارم بالمدونات الوطنية والدولية، وكذلك نظم إدارة السلامة الخاصة بالشركات.
الإطار التنظيمي
١-١ يجب أن تمتثل جميع المنتجات المتفجرة لأنظمة مثل إدارة النقل الأمريكية )٤٩( CFR بالنسبة للنقل، ومكتب الكحول والتبغ والأسلحة النارية والمتفجرات )الفريق( فيما يتعلق بالتخزين، وإدارة السلامة والصحة فيما يتعلق بالاستخدام تحت الأرض، وفي الاتحاد الأوروبي، يمكن أن ينطبق وضع العلامات على المواد المتفجرة في الاتحاد الأوروبي.
بروتوكولات التخزين والمناولة
ويجب فصل الخلايا العرفية المخزنة في المجلات عن طريق مجموعة التوافق، وقد يلزم، تبعاً للتركيب، فرض ضوابط خاصة على درجة الحرارة والرطوبة، كما أن المتفجرات التي تزيل، مثلاً، يمكن أن تنفجر من الناحية الأخرى إذا ما خضعت لـ 60 درجة مئوية لفترات طويلة، ويجب أن تكون الماجزين مجهزة برصد درجة الحرارة والتهوية في حالات الطوارئ، وتشمل إجراءات معالجة المنتجات المرخصة باختراقها.
النقل والتسليم في الموقع
وكثيرا ما يتم تسليم الخلايا العرفية إلى موقع الانفجار في شاحنات كبيرة متخصصة مصممة للحفاظ على السلامة الكيميائية ومنع الفصل، وبالنسبة للزجاجات والزهور، يجب أن يُعادل نظام مضخات الشاحنات ليصل إلى الارتداد الصحيح والكثافة، كما أن مراقبة الحرارة أثناء النقل أمر حاسم، وفي المناخ البارد، فإن الناقلات المسخنة تمنع بلورة حلول النيترات الأمونيوم.
التنفيذ في الميدان
وبعد الموافقة على التجارب الناجحة والسلامة، يتم نشر المزلاج العرفي في انفجارات إنتاجية روتينية، وتتطلب هذه المرحلة تعاونا وثيقا بين المورد التفجيري ومهندس تصميم التفجيرات وفريق عمليات الألغام.
Blast Hole Loading and Priming
وتبدأ عملية التسليم بالتحقق من عمق الحفر، ومقياسها، وحالتها (مثل مستوى المياه، والتجميع) وقد يكون تصميم الشحنة عموداً واحداً متواصلاً أو مثبتاً بعلامات غير مثبتة، أما بالنسبة للمزلاجات المشبوهة، فيمكن برمجة شاحنة الشحنات لتغيير الخليط الذي يُرفع أو يُخفض.
بدء العمل والرصد
ويستخدم الإنفجار الحديث أجهزة التفجير الإلكترونية التي تسمح بخفض التوقيت المحدد إلى 0.1 ملليمتر ثانوي، وتسلسل البدء مصمم لتحقيق التجزؤ والتحكم الأرضي الأمثل؛ وبالنسبة للمزلاجات العرفية، يمكن تعديل التوقيت بحيث يحسب للنسخة البطيئة أو السريعة من التلقيم، وأثناء الانفجار، تُسجل شبكة من أجهزة التنقيب الجغرافية وأجهزة قياس الأشعة السيزموغرافية بيانات تُصور أيضاً بالآلفات الضوئية العالية.
التقييم بعد انتهاء فترة السنتين والتحسين المستمر
وبعد كل انفجار، يتم تقييم كومة الماشية من أجل التجزؤ، وحفر الكفاءة، والتآكل، وتوفر التغذية من مشغلي الحمولة معلومات ذاتية ولكنها قيمة، وتصنف تحليلات الرقاقات أو تجهيز الصور الرقمية نسبة المواد التي تتضخم، وإذا لم تستوف المواصفات المتفق عليها، فإن المورد وقاعدة بيانات المولدات الملغومة يمكن أن تتطور، على سبيل المثال، على شكل مزيج ينتج عنه دقائق عالية.
خاتمة
إن تطوير الخلايا العادية للتعدين في ظروف معينة عملية متطورة تدمج علوم الأرض والهندسة الكيميائية وبروتوكولات السلامة الصارمة، إذ أن تصميم الصيغة المتفجرة على ميكانيكيي الصخور الفريدين، وعلم الهيدروجي، والقيود التشغيلية للموقع، يمكن لشركات التعدين أن تحقق تجزؤا أعلى، وتخفض الأثر البيئي، وتحافظ على أعلى معايير الأمان، والرحلة من المسح الجيولوجي عن طريق تصميم الاختبارات المختبرية، والتثبت الميداني، والارتقاء الفعلي بالتعقيدات، والتنبؤ المستمر في التكاليف