كيمبرليت‌ها و ذخاير الماس (Kimberlites)

كيمبرليت يك سنگ آذرين اولترامافيك غني از پتاسيم است كه بيشتر حاوي قطعاتي از سنگها و كاني‌هاي پوسته و جبه مي‌باشد. كيمبرليت‌ها اكثراً در پوسته قاره‌اي و در بخش‌هاي پايدار آن كه اصطلاحاً كراتون يا سپر ناميده مي‌شوند بوجود آمده‌اند. ماگماهاي كيمبرليتي از ذوب مواد جبه‌اي بوجود مي‌آيند. بالا بودن محتواي گازهاي Co2 و F و H2o در ماگماهاي كيمبرليتي موجب مي‌شود تا اين ماگما بيشتر حالت انفجاري داشته باشند. ماگماي كيمبرليتي در حين صعود در اعماق زياد منفجر شده و موجب پديد آمدن يك دهانه آتشفشاني انفجاري در سطح زمين مي‌شود. اين دهانه توسط يك مجراي قيفي شكل كه اصطلاحاً دياترم (Diatreme) ناميده مي‌شود به يك دايك كيمبرليتي در عمق ختم مي‌شود. مهمترين كاني‌هاي كيمبرليت‌ها عبارتند از سرپانتين، فلوگوپيت، ترموليت، كلسيت، منيتيت، آپاتيت، اليوين، پيروكسن، نفلين و الماس. با وجود اينكه الماس مهمترين كاني اقتصادي است كه از كيمبرليت‌ها استخراج مي‌شود. اما تمام كيمبرليت‌ها داراي الماس نيستند. الماس به صورت پراكنده در زمينه كيمبرليت يافت مي‌شود، اما عيار آن بسيار پايين و بين 0/1 الي 0/6 گرم در تن است. مطالعات آزمايشگاهي و مشاهدات صحرايي نشان داده كه الماس در دماي حدود 1100 درجه سانتيگراد و فشار حدود 50 كيلوبار متبلور مي‌شود. چنين شرايطي تنها در اعماق جبه حكم فرماست. بنابراين الماس در اين بخش‌هاي جبه متبلور مي‌شود. بنابراين هر ماگمايي كه از اين اعماق منشاء بگيرد مي‌تواند الماس‌ها را به سطح زمين برساند. اما شرط اصلي چنين ماگمايي اين است كه نبايد سرعت صعود آن از 70 كيلومتر در ساعت كمتر باشد. در غيراين صورت الماس‌ها فرصت مي‌يابند تا در ماگماي مذاب حل شده و به صورت گاز Co2 وارد بخش گازي ماگما شوند. به همين دليل است كه كيمبرليت‌ها واجد ذخيره الماس نيستند. از نظر زماني اكثر كيمبرليت‌ها متعلق به دوره كرتاسه هستند. مهمترين ذخاير كيمبرليت در آفريقاي جنوبي، روسيه، آمريكا و هندوستان واقع شده‌اند و نام كيمبرليت نيز از ناحيه كيمبرلي در آفريقاي جنوبي گرفته شده است

كانسارهاي دگرگوني مجاورتي (اسكارن)

اسكارن (Skarn) يك واژه سوئدي است كه معدنچيان سوئدي براي ناميدن مخلوطي از سيليكاتهاي كلسيم درشت بلور كه همراه كانه‌هاي آهن در معادن آهن اين كشور يافت مي‌شد، بكار مي‌بردند. دانشمندان در اوايل قرن گذشته اين واژه را به صورت علمي وارد تعاريف زمين‌شناسي اقتصادي نمودند. بر اساس تعريف علمي هنگامي كه يك توده نفوذي ماگمايي داغ به درون مجموعه‌اي از سنگهاي رسوبي كربناته نظير آهك، دولوميت يا شيل آهكي نفوذ نمايد ابتدا همانند تمامي سنگهاي ديگر آنها را در شعاع تأثير حرارت توده نفوذي تا چندين ده متر دچار دگرگوني مجاورتي مي‌كند. اين دگرگوني شامل افزايش ابعاد بلورهاي كلسيت و تبديل آهك به مرمر مي‌باشد. اين ناحيه دگرگون شده را هاله دگرگوني مي‌نامند. اما در اسكارن‌ها پديده دگرگوني به همين‌جا ختم نمي‌شود. محلول‌هاي كاني‌سازي كه از ماگما منشاء مي‌گيرند در دما و فشار بالاي حاكم بر اعماق از توده آذرين در حال سرد شدن به سمت هاله دگرگوني كربناته حركت نموده و به شدت با آن واكنش مي‌دهند. اين واكنش‌ها دو گروه از كاني‌هاي جديد را در هاله دگرگوني پديد مي‌آورد. يك گروه كاني‌هاي سيليكات كلسيم نظير گارنت‌هاي كلسيم‌دار، اپيدوت، آكتينوليت، هدنبوژيت، زويزيت و غيره. اين گروه از كانيها كه اصطلاحاً كاني‌هاي كالك‌ـ سيليكات ناميده مي‌شوند، كلسيم خود را از سنگهاي رسوبي كربناته (آهك يا دولوميت‌ها) گرفته و عناصري چون Fe ، Mg ‌، Si ، Na ، AL را از محلول‌هاي ماگمايي كسب مي‌كنند. گروه دوم گروه كانيهاي اكسيدي و سولفيدي كه مستقيماً از محلول‌هاي ماگمايي متبلور شده و ماده معدني اصلي كانسار را تشكيل مي‌دهند. اين كاني‌ها شامل پيريت، كالكوپريت، بورنيت، منيتيت و هماتيت هستند كه تركيب و مقدار هر كدام به تركيب محلول‌هاي ماگمايي بستگي دارد. از ويژگي‌هاي مهم اسكارن‌ها ابعاد نسبتاً درشت بلورها و مخلوط بودن كانه‌هاي مس و آهن و كاني‌هاي كالك سيليكات است.
اسكارنها مهمترين منبع تنگستن دنيا به شمار مي‌روند. مواد معدني مهمي كه از اسكارن‌ها استخراج مي‌شوند عبارتند از : مس، آهن، موليبدن، سرب و روي، همچنين كاني‌هاي صنعتي مهمي نظير گارنت‌ها، ولاستونيت، آزبست و تالك و فلوگوپيت نيز از اسكارن‌ها بدست مي‌آيند. كانسارهاي اسكارن‌ در اعصار مختلف زمين‌شناسي از پركامبرين تا دوران سوم تشكيل شده‌اند.

اسكارن‌هاي آهن

اين اسكارن‌ها علاوه بر آهن حاوي كبالت و نيكل هم هستند، ذخيره كه بين چند صد متر تا چند كيلومتر گسترش دارد در فاصله بين توده‌ي نفوذي و سنگهاي كربناته اطراف آن واقع شده است. تركيب توده نفوذي بين گابروـ ديوريت تا گرانوديوريت‌ـ كوارتز مونزونيت متغير است. سنگهاي كربناته نيز تركيبي آهكي تا دولوميتي دارند. كانيهاي مهم كالك‌ـ سيليكات اين اسكارن‌ ها عبارتند از : گارنت (با تركيب آندراديت‌ـ گرسولار) پيروكسن (با تركيب هدنبوژيت‌ـ ديوپسيد) اپيدوت كوارتز، كلسيت، كلريت، كاني‌هاي اصلي ذخيره منيتيت و بندرت هماتيت مي‌باشند. ذخيره اين كانسارها معمولاً بين 5 الي 1000 ميليون تن و عيار آهن 33 الي 55 درصد است. معادن مهم آهن اسكارن در كشورهاي شوروي، كوبا، فيليپين و ژاپن واقع شده‌اند.

اسكارن‌هاي مس

اسكارن‌هاي مس در مجاورت توده‌هاي نفوذي كالك آلكالن با تركيب گرانوديوريت تا مونزوينيت با سنگهاي كربناته يافت مبي‌شوند. اين اسكارن‌ها غالباً متعلق به دوران دوم و سوم زمين‌شناسي‌اند. كاني‌هاي اصلي كالك‌ـ سيليكات عبارتند از : گارنت (آندراديت)، ديوپسيد و سرپانتين و كاني‌هاي غيرسيليكات اصلي آن عبارتند از كالكوپريت، پيريت و مقدار كمي موليبدنيت. موليبدن مي‌تواند به عنوان محصول فرعي از اين اسكارن‌ها استحصال شود. عيار مس اين كانسارها بين 0/8 تا 3/5 درصد و ذخيره آنها بين 75 تا 1350 ميليون تن كانسنگ‌مس متغير است.

كانسارهاي رسوبي

تنوع گسترده محيط‌‌هاي رسوبي و گوناگوني سنگ‌هاي رسوبي محيط‌هاي متنوع و متعدد بسياري را براي ميزباني ذخابر معدني فراهم نموده‌اند. در محيط‌هاي رسوبي با ذخاير مختلفي از كاني‌هاي فلزي و غيرفلزي برخورد مي‌كنيم كه اغلب ساخت‌ها و بافت‌هاي رسوبي مشخصي را نشان مي‌دهند. عوامل مؤثر در رسوبگذاري موادمعدني نيز بسيار متنوعند. فاكتورهاي شيميايي، عوامل مكانيكي، محيط رسوبي، موجودات زنده، دما، PH و Eh محيط رسوبي همگي از عواملي هستند كه هر كدام به سهم خود در شكل‌گيري انواع مختلف كانسارهاي رسوبي مؤثرند. كانسارهايي مانند مس، سرب و روي، اورانيوم، طلا، آهن و آلومينيوم از جمله كانسارهايي هستند كه بخش قابل توجهي از ذخاير رسوبي شناخته را تشكيل مي‌دهند.

كانسارهاي اورانيوم ماسه‌سنگي

مهمترين ذخاير اورانيوم در ماسه سنگهايي تشكيل شده كه منشاء رودخانه‌اي داشته‌اند. حدود 45% ذخاير اورانيوم كشف شده كشورهاي غربي و 95% ذخاير اورانيوم آمريكا از نوع ماسه‌سنگي است. اين كانسارها در آفريقاي جنوبي از كربونيفر تا ترياس و در غرب آمريكا و شرق اروپا در دوران دوم و در استراليا در دوران سوم تشكيل شده‌اند. سنگ ميزبان كاني‌سازي از نوع ماسه‌سنگ، آركوز و يا توف است كه در محيط رودخانه يا حوضچه‌هاي كم‌عمق تشكيل شده‌اند. اورانيوم اوليه موجود در پگماتيت‌ها، توف‌هاي آتشفشاني اسيدي و يا گرانيت‌هاي منطقه توسط آبهاي سطحي اكسيژن‌دار اكسيد شده و به اين صورت محلول حمل مي‌شود. پس از فرورفتن به درون زمين به شكل آبهاي زيرزميني غني از اورانيوم در جهت شيب توپوگرافي، در لايه‌هاي متخلخل ماسه‌سنگ حركت نموده و ضمن تغيير شرايط اكسيدان محيط و با عبور از كنار بقاياي مواد آلي موجود در ماسه سنگ به شكل كاني اورانينيت در فضاهاي تخلل ماسه‌سنگ رسوب مي‌نمايد. فاكتورهاي مهم و مؤثر در تمركز اورانيوم عبارتند از : نفوذپذيري بالاي سنگ ميزبان، وجود مواد جذب‌كننده اورانيوم نظير زغال‌سنگ، اكسيدهاي آهن و منگنز و كاني‌هاي رسي، شرايط احياء‌كننده حاصل از وجود مواد آلي و سولفيدها. كاني‌هاي مهم اورانيوم در اين ذخاير عبارتند از كارنوتيت، اورانيتيت، پيچبلند و كمپلكس‌هاي آلي اورانيوم‌دار. عيار متوسط U3O8 اين كانسارها بين 1/0 الي 35/0 درصد است. ميزان ذخيره هر كانسار بين 25 تا 30 هزار تن است.

كانسارهاي پلاسر (Placer)

در طبيعت كاني‌هايي وجود دارند كه در مرحله اول تشكيل‌شان به دليل پايين بودن عيارشان در سنگ مادر اوليه فاقد ارزش اقتصادي هستند. به عنوان مثال زيركن به عنوان يك كاني فرعي در گرانيت‌ها متبلور مي‌شود اما عيار آن در سنگ گرانيت آنقدر پايين است كه ارزش استخراج ندارد. مسلماً تعداد اين كاني‌ها در طبيعت بسيار است، اما تنها تعداد محدودي از اين كاني‌ها از مقاومت مكانيكي و شيميايي كافي برخوردارند تا پس از هوازده‌شدن سنگ مادر، توسط آب، باد و گاهي اوقات يخچال‌ها حمل شده و در محيط‌هاي مناسب ثانويه بستر رودخانه‌ها، صحراها يا رسوبات يخچالي متمركز گرديده و تشكيل ذخاير نوع پلاسر را بدهند. كاني‌هاي داراي مقاومت شيميايي و مكانيكي بالا نظير طلا، پلاتين، ايلمنتيت، الماس، زيركن، كاسيتويت و گارنت‌ها به صورت آواري توسط آب حمل شده و بر اساس وزن مخصوص، شكل و اندازه ذرات در محل‌هاي مناسب رسوب نموده . برجا نمي‌مانند. مهمترين شرايط لازم جهت تشكيل ذخاير پلاسر عبارتند از : سنگ مادر مناسب، آب و هواي گرم و مرطوب كه موجب هوازدگي سنگ و آزاد شدن كانيهاي مقاوم از متن سنگ گردد، و بالاخره شيب توپوگرافي نسبتاً هموار و كم‌شيب. نوع سنگ مادر سازنده كانيهاي يك پلاسر است. به عنوان مثال پلاسر الماس از كيمبرليت‌ها، پلاسر قلع از گرانيت‌ها و پلاسر گارنت از گارنت شيست‌ها منشاء مي‌گيرد. حدود 95 درصد قلع توليد شده توسط كشورهاي مالزي، تايلند و اندونزي از پلاسرهاي قلع اواخر دوران سوم بدست مي‌آيد. كاستريت (SnO2) موجود در گرانيت‌ها و پگماتيت‌ها پس از هوازده شدن سنگ آزاد شده و سپس توسط آب حمل شده و در بستر رودخانه در محل‌هاي مناسب تشكيل پلاسرهاي قلع را مي‌دهند.

كانسارهاي بوكسيت (Bauxite)

بوكسيت سنگي غني از آلومينيوم است كه عمدتاً از هيدروكسيدهاي آلومينيوم و مقدار ناچيزي كانيهاي رسي و كوارتز تشكيل شده است. تركيب كاني‌شناسي بوكسيت تا حدودي متغير بوده و تابع سنگ مادراوليه آن است. حدود 96% آلومينيوم جهان از ذخاير بوكسيتي اين عنصر تأمين مي‌شود. ميانگين آلومينيوم سنگهاي پوسته زمين 8/13% است در حالي كه براي يك ذخيره اقتصادي آلومينيوم حداقل عيار قابل استخراج 30% Al2o3 است. در ميان سنگهاي آذرين نفلين سينيت با 21/3% Al2o3 و در بين سنگهاي رسوبي شيل‌ها با 14/7% Al2o3 بالاترين مقدار آلومينيوم را در سنگهاي پوسته دارا هستند، كه به مراتب كمتر از حداقل عيار قابل‌ بهره‌برداري آلومينيوم مي‌باشند. در صورتي كه سنگهاي داراي محتواي Al بالا و Sio2 پايين تحت هوازدگي شيميايي حاصل از بارندگي متناوب و اصطلاحاً هيدروليز (آب‌شويي) قرار گيرند عناصر k، Na ، Mg ، Ca ، Si سنگ به صورت محلول درآمده و توسط آبهاي سطحي و زيرزمين از منطقه خارج مي‌شوند. آنچه باقي مي‌ماند Al2O3 و اندكي Fe2O3است كه موجب مي‌شود تا لايه ضخيم خاك حاصل از هوازدگي كه روي سنگ مادراوليه تشكيل شده سرخ رنگ ديده شود. فاكتورهاي مهمي كه در تشكيل ذخايز بوكسيت نقش اساسي دارند عبارتند از : 1- تركيب شيميايي و كاني شناختي سنگ مادر. 2- نفوذپذيري بالا. 3- ميزان نزولات جوي و دما. 4- توپوگرافي مناسب و زهكشي بالا.
نفلين سينيت، شيل، آهك‌هاي رسي و بازالت سنگهايي هستند كه از نظر محتواي كافي جهت تشكيل بوكسيت برخوردارند. سنگ‌هاي مناسب براي تبديل شدن به بوكسيت بايد در آب‌وهواي گرم و مرطوب مناطق حاره قرار بگيرند. ميزان بارش ساليانه 1200 الي 1400 ميليمتر و دماي متوسط 26 درجه سانتيگراد همراه با توپوگرافي ملايم و كم‌شيب موجب حداكثر فرسايش شيميايي و حداقل فرسايش مكانيكي مي‌شود. در شرايط PH بين 7 تا 8 آبهاي سطحي اين نواحي سيليكاتها تجزيه شده و تمامي عناصر آنها شسته شده و به صورت محلول حمل مي‌شوند. تنها هيدروكسيدهاي آلومينيوم هستند كه به شكل كاني‌هايي نظير گيبسيت، بوهميت و دياسپور نامحلول باقي مانده و رسوب مي‌كنند. كانسارهاي مهم بوكسيت در برزيل، استراليا، گينه بيسائو و جامائيكا واقع شده‌اند. عيار Al2O3 در ذخاير بوكسيت بين 35 الي 55 درصد و ذخيره آنها بين 1 الي 700 ميليون تن مي‌باشد.

عوامل موثر در اقتصادي شدن مواد معدني

ارزش ماده معدني: که مهم ترين عامل تعيين کننده اقتصادي بودن يک ماده معدني است و تابع عواملي چون عرضه، تقاضا و مسائل سياسي مي باشد.
عوامل مؤثر در پيشرفت در زمينه اکتشاف ماده معدني به شرح ذيل مي باشد:
الف – پيشرفت در زمينه اکتشاف که بدين وسيله منشاء محيط و چگونگي تشکيل ماده معدني شرح داده مي شود.
ب- مطالعات علمي پيرامون کشف ذخاير اقتصادي.
ج- استفاده از متدهاي پيشرفته ژئوفيزيکي و ژئوشيميايي که بدين وسيله مواد معدني بخشهاي عميق زمين نيز به خوبي شناسايي مي شوند.

د- پيشرفت در زمينه صنعت تغليظ و تصفيه که باعث استفاده بهينه از مواد معدني موجود مي باشد.
بعنوان مثال امروزه با توجه به پيشرفت علم و انقلاب تکنولوژيک در صدد هستند که با استفاده از باکتريها، از باطله معادن فلزات را بازيافت نمايند.
عيار ذخيره و توناژ آن:در زمين شناسي اقتصادي بررسي هاي لازم بر روي عيار و توناژ يک ذخيره انجام مي شود تا مشخص شود که آيا بهره برداري از اين ماده معدني اقتصادي مي باشد يا خير
بعنوان مثال ذخاير رگه اي داراي عيار بالاتري نسبت به ذخاير پورفيري هستند اما چون در اعماق زياد مي باشند، استخراج آنها به صورت زيرزميني بوده و هزينه زيادي دارد در حالي که در ذخاير پورفيري، استخراج به صورت روباز و با هزينه کمتري انجام مي گيرد.
شکل ذخيره:شکل ذخيره ارتباط مستقيم با روش استخراج ماده معدني دارد.
چنانچه ذخاير رگه اي در اعماق زياد، با روش استخراج زيرزميني و داراي عيار و توناژ بالا و هزينه استخراج بالاست اما ذخاير پورفيري در نزديکي سطح زمين و در اعماق کم به صورت استخراج روباز Open pit بوده و عيار نسبتا پائين و توناژ بالايي دارد.
تغليظ و تصفيه مواد معدني:که ارتباط مستقيم با عوامل چون شکل، اندازه، رابطه نسبي کاني هاي مفيد و باطله و نوع کاني هاي مفيد و باطله دارد.

فاصله معادن تا بازار مصرف و يا کارخانه و پالايشگاه ارتباط مسقيم با قيمت تمام شده ماده معدني دارد.
نيروي متخصص و هزينه هاي پرسنلي : که ارتباط مستقيم با ميزان توليد و قيمت تمام شده ماده معدني دارد.
پيشرفت انقلاب تکنولوژيک و استفاده از ماشين آلات جديد : در اکتشاف، استخراج، تغليظ و تصفيه باعث کاهش هزينه هاي استخراجي مي شود.
اين عوامل در طي يک پروژه بررسي شده و شرايط به خوبي سنجيده مي شود و سپس اکتشاف و استخراج انجام مي شود.

اتوماسيون درمعادن

اتوماسيون يعني خودکارشدن عمليات ، اتوماسيون فاز پيشرفته اي نسبت به مکانيزاسيون تلقي مي شود ضمن آنکه به مکانيزاسيون وابسته است اما مکانيزاسيون نيست. از سوي ديگر Robotic توصيف کننده دو کلمه Robot و Action است. امروزه مکانيزاسيون در معادن به مرحله اي رسيده است که به منظور بهبود در ميزان توليد ، از ماشين آلات با ظرفيت توليد بالا و در عين حال فوق العاده گرانقيمت و پيچيده استفاده مي شود.اين ماشين آلات که از تکنولوژي پيچيده و پيشرفته اي برخوردار ند نياز به اپراتورهاي ماهر دارند اين در شرايطي است که عمق معادن زياد و موقعيت ذخاير معدني قابل استخراج بسيار دشوار و غير قابل تصور حتي با 10 سال قبل است. اخيرا محققيني در استراليا مشغول مطالعه بر طرحي از معدن روبازند که داراي عمق 1000متر است.اين مشکلات تنها در مورد معادن سطحي وجود ندارد بلکه در معادن زيرزميني به دليل توليد کم و ناامن بودن موقعيت عمليات معدنکاري در قياس با روش هاي استخراج معادن سطحي ار حساسيت بيشتري برخوردار است. مجموعه اين عوامل ، مشکلات و موانع قانوني و اخلاقي را در پيش روي طراحان و مهندسين معدن قرار داده است. انتخاب مجموعه اي از گرانقيمت از ماشين آلات و نيروي انساني براي موقعيت کاري به شدت دشوار دغدغه هاي امروزي مسئولان معادن را تلقي مي شود
اتوماسيون (Automation) ترکيبي است از دو کلمه "automatic" و "operation" و به معني عمل کردن بدون عامل خارجي 0( انسان) يا با کمترين تاثير عامل خارجي است. به عبارت ديگر اتوماسيون يعني خودکارشدن عمليات ، اتوماسيون فاز پيشرفته اي نسبت به مکانيزاسيون تلقي مي شود ضمن آنکه به مکانيزاسيون وابسته است اما مکانيزاسيون نيست. از سوي ديگر Robotic توصيف کننده دو کلمه Robot و Action است. امروزه مکانيزاسيون در معادن به مرحله اي رسيده است که به منظور بهبود در ميزان توليد ، از ماشين آلات با ظرفيت توليد بالا و در عين حال فوق العاده گرانقيمت و پيچيده استفاده مي شود.اين ماشين آلات که از تکنولوژي پيچيده و پيشرفته اي برخوردار ند نياز به اپراتورهاي ماهر دارند اين در شرايطي است که عمق معادن زياد و موقعيت ذخاير معدني قابل استخراج بسيار دشوار و غير قابل تصور حتي با 10 سال قبل است. اخيرا محققيني در استراليا مشغول مطالعه بر طرحي از معدن روبازند که داراي عمق 1000متر است.اين مشکلات تنها در مورد معادن سطحي وجود ندارد بلکه در معادن زيرزميني به دليل توليد کم و ناامن بودن موقعيت عمليات معدنکاري در قياس با روش هاي استخراج معادن سطحي ار حساسيت بيشتري برخوردار است. مجموعه اين عوامل ، مشکلات و موانع قانوني و اخلاقي را در پيش روي طراحان و مهندسين معدن قرار داده است. انتخاب مجموعه اي از گرانقيمت از ماشين آلات و نيروي انساني براي موقعيت کاري به شدت دشوار دغدغه هاي امروزي مسئولان معادن را تلقي مي شود.

? ارتباط بين مکانيزاسيون ، کنترل و اتوماسيون

در دو دهه گذشته ساير صنايع موفق آميزي، از اتوماسيون براي بهبود بهره وري خود استفاده کرده اند اما تجربيات اوليه در معادن بالاخص در سوئد و آمريکاي شمالي نتايج مشابهي را در بر نداشته است. دليل اين امر آن است که در عمليات معدنکاري همبستگي و يکپارچگي وجود ندارد. معدنکاري در محيطي انجام مي گيرد که شرايط زمين شناسي آن غيرقابل پيش بيني و به شدت متغيير است. در نتيجه براي موفقيت سيستم معدنکاري هوشمند مثل اتوماسيون نياز به تخصص بالا در شناخت عوامل زمين شناسي غيرقابل پيش بيني و غير قطعي وجود دارد.
بر مبناي پيشرفت هاي گذشته ، اختراعات و ابداعات اخير و نشانه هاي آينده مي توان اين گونه اظهار نظر کرد که صنعت معدنکاري در زمينه مکانيزاسيون پيشرفت هاي خوبي داشته ، در زمينه کنترل از راه دور و اتوماسيون کارهايي انجام داده و تجاربي اندوخته است ، ولي تا استفاده از رباتها هنوز راه درازي پيش رو دارد. در صورتي که اين ارزيابي صحيح باشد ، معدنکاري به شکل تاسفباري از ساير صنايع عقب مانده است.
ريشه يابي و پي بردن به کنه دلايل اين امر مشکل است. به طور کلي عدم تناسب افزايش توان توليد در مقابل هزينه هايي که پرداخت مي شود را دليل عمده مکانيزاسيون و اتوماسيون در معدنکاري ذکر کرده اند. ولي حتي اگر دليل قانع کننده تري نيز براي اين مساله بر مي شمردند ، نياز ضروري به بهبود اساسي در ايمني فعاليت هاي معدنکاري که بدترين سابقه را از نظر مسائل ايمني در ميان کليه صنايع دارد ، رو آوردن به مکانيزاسيون و اتوماسيون را ايجاب مي کرد. اتوماسيون مانند روش حفر سريع جزء روش هاي خاص معدنکاري نيست ولي مي توانند اصلاحات و تغييراتي حتي در حد يک انقلاب در صنعت معدنکاري بوجود آورند.

? کنترل از راه دور

کنترل ازراه دور امکان کنترل فعاليت ماشين را از فاصله دورتر از محل کار ماشين فراهم مي آورد. کنترل از راه دور هم مي تواند به صورت خودکار و هم غير خودکار (توسط نيروي انساني) انجام شود. در معدنکاري کنترل از راه دور تقريبا هميشه به صورت دستي انجام شده است بنابراين متصدي دستگاه مي تواند در فاصله اي دورتر از ماشين مستقر شود. به جرات مي توان گفت که توان توليد و صرفه جويي در هزينه هايي نيز ناشي از بهبود وضعيت ايمني متصدي دستگاه حاصل مي شود. اين بهبود ايمني در زمينه هاي مختلفي صورت مي گيرد که مي توان به کاهش احتمال ريزش زمين ، کاهش تمرکز و جمع شدن گرد و غبار و گاز ، کمتر شدن سر و صدا و کاهش خطرات ناشي از تصادم با ماشين آلات اشاره کرد.
تجربه اي که تاکنون از کار با ماشين هاي استخراج پيوسته مجهز به کنترل از راه دور يعني قديمي ترين و معمول ترين کاربرد کنترل از راه دور در معادن زير زميني حاصل شده است نشان مي دهد که اين سيستم ها چندان مورد استقبال قرار نگرفته اند. Murphy(1985) تخمين مي زند که از 700 ماشين استخراجي مجهز به کنترل از راه دور که تا سال 1985 در ايالات متحده راه اندازي شده اند ، کمتر از 200 ماشين به طور منظم مورد استفاده قرار گرفته اند. وي دلايل زير را به عنوان عمده عدم پذيرش و مقبوليت آنها ذکر کرده است.
1- کاهش دريافت هاي حسي متصديان ماشين هاي استخراج پيوسته اي که با ابزار کنترل از راه دور کار مي کنند.
2- مشکلات موجود در تعمير و نگهداري يا دسترسي به دستگاه هاي کنترل از راه دور
3- مخالفت و مقاومت سازمان هاي وضع کننده مقررات ايمني و حفاظتي در برابر استفاده از دستگاه هاي کنترل از راه دور که فاقد معيارهاي ايمني و حفاظتي مورد نظرشان مي باشند.
جالب توجه است که اولين دليل بزرگترين مانع در به کارگيري دستگاه هاي کنترل از راه دور مي باشد. در بررسي هاي به عمل آمده متصديان ماشين هاي استخراج پيوسته حس هاي لامسه و شنوايي و بينايي را به ترتيب در کارکرد ماشين مهم و موثر دانسته اند. در نتيجه متصديان دستگاه ها هدايت ماشين را بيشتر تحت تاثير حالت هاي ارتعاشي و شنوايي دريافتي از ماشين انجام مي دهند وتاثير حس بينايي کمتر است. وقتي از دستگاه هاي کنترل از راه دور استفاده مي شود ، متصدي دستگاه تمامي دريافت هاي حسي ارتعاشي يا لمسي و بخش عمده شنوايي (دو حالتي که از بهبود کارکرد ماشين مي توانند نقش موثرتري داشته باشند) را از دست مي دهند. آموزش هاي خاص براي متصديان در اين زمينه مفيد خواهد بود ، ولي ممکن است مستلزم پيشرفت ها يا ظرافت هاي بيشتري (براي مثال تجهيزات اضافي) در دستگاه هاي کنترلي باشد تا بتواند جبران از دست دادن دريافت هاي حسي متصدي را بنمايد.
مشکلات مربوط به تعمير و نگهداري و يا تامين و دسترسي يعني دومين عيب استفاده از سيستم هاي کنترل از راه دور ، همچنان به عنوان مانعي در راه به کارگيري از آنها وجود دارند. عدم سازگاري اجرايي و فني ماشين ها و سيستم هاي کنترل از راه دور و تنوع انواعي که در حال حاضر در بازار وجود دارند ، يک مشکل عمومي است. دستگاه هاي کنترل از راه دور بايد با ما ماشين هايي که به آن ها منضم مي شود سازگاري داشته باشند.
سومين دليل عدم استقبال از سيستم هاي کنترل از راه دور به جنبه هاي ايمني مربوط است.کشمکش هاي اندکي ميان شرکت هاي معدني و سازمان هاي کنترل کننده (ضوابط و استانداردهاي ايمني) در مواردي نظير وسعت سپري که حفاظت متصدي را تامين مي کند ، تعداد دفعات کنترل گاز در سينه کار ، وسعت محل يا سکوي استقرار متصدي ، عمق برش و غيره در گرفته است. البته به طور عمده اين عدم توفق ها از طريق مذاکره حل و فصل شده است.
بعد از ماشين هاي استخراج پيوسته ، معمول ترين کاربرد کنترل از راه دور در معدنکاري به زغالتراش هاي جبهه کار بلند ، ماشين هاي LHD و قطار هاي تعلق دارد. به طور خاص در جاهايي که صرفه جويي در هزينه هاي مربوط به نيروي انساني به عنوان يکي از خط مشي هاي اصلي فعاليت در نظر گرفته مي شود ، مزاياي ايمني از راه دور مي تواند آن را به صورت يکي از راهکارهاي الزامي در دستيابي به هدف مذکور در کليه فعاليت ها و عمليات هاي معدنکاري در آورد.

? اتوماسيون

بر سر راه اتوماسيون در صنايع به طور کلي عبارتند از :مشکلات عدم پذيرش از سوي کارگران و همان مشکلاتي که موجب عدم استقبال از کنترل از راه دور مي شد ، ولي با شدت و گستردگي بسيار بيشتر. eRous و Morris (1985) با قاطعيت اظهار داشتند آنچه پذيرش يا عدم پذيرش اتوماسيون را از سوي کارگران تعيين مي کند سطح دانش آنها از اتوماسيون است. اين دو پيشنهاد کرده اند که قبل از اقدام به هر گونه تغييري ، يک برنامه آموزشي براي کسب حمايت کارگران و تعيين سطح پذيرش اتوماسيون برگزار شود.
از جنبه تاثير گذاري بر زندگي بشر ، فناوري برخي اوقات تاثيرات مطلوب و زمان هايي تاثير نامطلوب داشته است. در ابتدا ماشين هايي اختراع شدند که مي توانستند کارهايي ساده را به طور خودکار يا مستقل انجام دهند. آنها تا جايي پيشرفت کردند که جايگزين انسان ها دربرخي کارهايخاص شدند. اتوماسيون که در آغاز به عنوان يک فناوري در جهت کمک به انسان مطرح شده بود ، به سرعت به عنوان يک جانشين براي انسان سربر آورد. دشمني طبقه کارگر با اتوماسيون نتيجه طبيعي اين فرآيند مي باشد.
با اين وجود ما سطوح پيچيده اتوماسيون را در زندگي روزمره خود پذيرفته ايم. خانه هايمان را با ترموستات ها سرد و گرم مي کنيم ، با کمک کليدهاي خودکار در مسافت هاي طولاني تماس تلفني برقرار مي نماييم ، با آسانسورهاي خودکار جابجا مي شويم ، با اتومبيل هاي مجهز به جعبه دنده خودکار و کنترل سرعت اتوماتيک رانندگي مي کنيم و با خطوط هوايي مجهز به سيستم هاي هدايت خودکار پرواز مي نماييم. مسلم است که اين سطوح يا ميزان از اتوماسيون براي بخش اعظم جامعه بشري به طور کامل مورد پذيرش قرار گرفته است.
به طور کلي در اتوماسيون پنج عمل اساسي انجام مي شود. اين اعمال همراه با توضيح و ذکر مثال هايي در مورد آنها در ادامه آورده شده اند. در اين ميان احتمالا کمترين پيشرفت ها به عمل تصميم گيري مربوط مي باشند ، زيرا کامپيوترها براي در ميان گزينه ها بايد (توسط انسان) برنامه ريزي شوند. به همين ترتيب عمل ساخت و تجزيه و تحليل خودکار مستلزم تعبير و تفسير توسط متخصصين حرفه اي و با آموزش هاي عالي است.
صنعت معدنکاري صرفنظر از کاربردهاي بسيار زياد اتوماسيون در کانه آرايي در مراحل بسيار اوليه قرار دارد. اجراي بهتر ، بهبود ايمني و اقتصادي ، انعطاف پذيري بيشتر در استفاده از تجهيزات و فضا و افزايش کنترل سازمان يافته ، برخي از جنبه هاي جذاب اتوماسيون هستند. بيکاري نيروي انساني ، بد عمل کردن سيستم ، پيچيدگي و سرمايه گذاري بالا از معايب اتوماسيون به شمار مي روند.
ماشين هاي معدني مختلف مجهز به سيستم کنترل از راه دور يا اتوماسيون در معادن ايالات متحده در زمينه در زمينه رفتارنگاري کيفيت هواي معدن است که طبق گزارش ها در حال حاضر 42 سيستم کامپيوتري از اين نوع مورد استفاده قرار مي گيرد.
ماشين حفر دويل مخصوص سنگ هاي سخت مجهز به سيستم کنترل از راه دور و خودکار که اين فعاليت هاي نيمه خودکار را با خودکار را با کامپيوتر کنترل مي کند و نمايش مي دهد.
ماشين حفر بازويي خودکارمورد استفاده در معادن پتاس و زغال سنگ ، دو بازوي برش دهنده به حسگرهاي الکترونيکي براي تشخيص باطله از ماده معدني مجهز مي باشند و بوسيله کامپيوتر کنترل و با ليزر هدايت مي شوند.

? استفاده از رباتها

رباتها و استفاده ار آنها شکل پيشرفته اي از اتوماسيون مي باشد که در آنها ماشين هاي خاص برنامه ريزي شده با کنترل از راه دور ، وظايف خود را از طريق بازوها يا اهرم هاي مکانيکي و يا رباتها انجام مي دهند.کاربرد ربات ها در صنايع در حال حاضر بسيار محدود است و در خطوط مونتاﮊ کارخانه ها براي انجام کارهاي تکراري و مداوميا در محيط هاي کاري بسيار خطرناک يا فوق العاده تميز براي کارهاي ساده مختلف استفاده شده اند. قابليت به کارگيري آنها در معدنکاري اکنون تحت بررسي قرار دارد. گزارش هايي مبني بر استفاده از يک ماشين معدني روسي که با ربات کار مي کند و همچنين انجام مطالعاتي در ايالات متحده در زمينه مناسب بودن استفاده از رباتها در عمليات تکراري و يکسان (مانند نصب پيچ سنگ ها) ، وجود دارد. منضم کردن ريزپردازنده هايي با قيمت پايين به بازوها يا اهرمهايي مکانيکي ، امکان مناسبي را براي افزايش ايمني و بهبود توان توليد در صنايعي همچون صنعت معدنکاري فراهم آورده است.
? مزايا:
? توان توليد بالاتر
? هزينه هاي عملياتي کمتر
? بهبود ايمني کاري
? اجراي بهتر عمليات
? استفاده انعطاف پذيرتر از تجهيزات و فضا
? کنترل و پيوستگي سازمان يافته تر
? کارکرد بهتر ماشين
? معايب:
? هزينه سرمايه اي بالاتر
? قابليت دسترسي کمتر سيستم و نرخ خرابي زياد
? آمادگي خراب شدن دستگاه هاي الکترونيکي در محيط زمخت و خشن معدن
? بيکاري کارگران يا عدم استخدام ، اعتراض و مخالفت سنديکاها و اتحاديه هاي کارگري
? کاهش کنترل حسي متصدي دستگاه در صورت کنترل از راه دور
? اعتراض و مخالفت هاي سازمان هاي کنترل کننده(ضوابط و استانداردهاي ايمني و حفاظتي) مبني بر اعمال سيستم هاي حفاظتي بيشتر
? کاهش کارايي به دليل تغييرپذيري شرايط ﮊئومکانيکي و جابجايي محل فعاليت هاي معدني

? موفقيت هاي محدود در معدن کاري

? سيستم رفتارنگار خودکار متان که براي تشخيص گاز تقويت سيستم هاي هشدار دهنده و متوقف کردن ماشين استخراج پيوسته در سينه کار زغال سنگ مورد استفاده قرار گرفته است.
ادامه دارد.....
/خ