Ανεπιθύμητα φαινόμενα ανατινάξεων

Εκτίμηση & μέτρα αντιμετώπισης

Μέρος 2ο – Θόρυβος & σκόνη 

Σε συνέχεια προηγούμενου σχετικού άρθρου για τα ανεπιθύμητα φαινόμενα των ανατινάξεων, θα αναφερθούμε στο θόρυβο & στη σκόνη.

Σε  κάθε ανατίναξη δημιουργείται ωστικό κύμα, κυρίως από την εκτόνωση της πίεσης των αερίων που προκύπτουν από την έκρηξη των υλικών.

Σύμφωνα με τους Wiss & Lineham (1978) η δημιουργία ωστικού κύματος οφείλεται σε :

• διαφυγή των αερίων της έκρηξης από το στόμιο του διατρήματος (venting) & δια μέσου της μάζας του θρυμματισμένου βράχου.

• διαφυγή αερίων από τις ασυνέχειες του πετρώματος που συναντούν τα διατρήματα.

• μετατόπιση του θραυσμένου πετρώματος κατά την ανατίναξη, όπου λόγω του μεγάλου όγκου συμπιέζει τον αέρα.

• πρόσκρουση μεταξύ των τεμαχίων του εξορυγμένου υλικού καθώς αυτά κινούνται αιωρούμενα.

• ελεύθερη έκρηξη υλικών στην επιφάνεια του εδάφους, όπως πχ όταν χρησιμοποιείται ακαριαία θρυαλλίδα για την έναυση των υπονόμων.  

Το ωστικό κύμα προκαλεί τοπική μεταβολή της πίεσης στον αέρα (υπερπίεση) η οποία και μεταδίδεται ακτινικά προς κάθε δυνατή διεύθυνση με ταχύτητα περίπου 340 m/sec. Έτσι παράγεται ένας ανεπιθύμητος κι ενοχλητικός ήχος (θόρυβος).

Επειδή η ανατίναξη διαρκεί πολύ μικρό χρονικό διάστημα (1 - 2 sec αναλόγως του πλήθους των διατρημάτων), πρακτικά θα γίνει αντιληπτή ως βροντή ή “μπουμπουνητό”, αυτό δηλαδή που συνήθως ακολουθεί μετά τις ηλεκτρικές εκκενώσεις (αστραπές & κεραυνούς) στην ατμόσφαιρα σε μια βροχερή ημέρα. 

Είναι αρκετά σύνηθες το φαινόμενο, ο θόρυβος που προκαλεί μια έκρηξη να συγχέεται με τη δόνηση. Με δεδομένο ότι τα ηχητικά κύματα ταξιδεύουν με μικρότερη ταχύτητα από τη δόνηση, θεωρείται από τους περιοίκους ότι η έκρηξη προκαλεί “διπλή δόνηση”. Η ψευδαίσθηση αυτή γίνεται ακόμη πιο έντονη από την επίδραση που έχει το ωστικό κύμα (μεταβολή στην πίεση του αέρα) στα παράθυρα των σπιτιών (κροτάλισμα).

Η υπερπίεση (sound pressure) ή ωστικό κύμα που δημιουργείται από την έκρηξη μιας ποσότητας εκρηκτικής ύλης, υπολογίζεται από την ακόλουθη σχέση (ISEE Blaster’s Handbook) :

όπου :

• P η προκαλούμενη πίεση στον ατμοσφαιρικό αέρα σε kpa (sound pressure)
• Q η ποσότητα της εκρηκτικής ύλης σε kg ανά χρόνο επιβράδυνσης
• R η απόσταση της θέσης μέτρησης από το σημείο της έκρηξης σε μέτρα
• Κ & β συντελεστές με τιμές αναλόγως των συνθηκών γόμωσης

Συνήθως όμως ως μονάδα μέτρησης της ηχητικής έντασης χρησιμοποιείται το decibel (dB), το οποίο προκύπτει από τη σύγκριση της υπερπίεσης με μια τιμή αναφοράς (P_O = 20 x 10^-9 kpa). Υπολογίζεται από τη σχέση dB = 20 x log (P/P_O).

Προφανώς η υπερπίεση (ωστικό κύμα) δεν πρέπει να ξεπερνά κάποιο όριο ώστε να μην υπάρχουν παράπονα αλλά και να μην προκαλούνται ζημιές.

Επί σειρά ετών θεωρούνταν ως ασφαλές όριο η τιμή των 140 dB. Η Υπηρεσία Μεταλλείων των ΗΠΑ (USBM) έπειτα από σχετική μελέτη του Siskind (1980) υιοθέτησε ως ανώτατη επιτρεπόμενη τιμή τα 134 dB, που πρακτικά αποτελεί το ήμισυ της προηγούμενης (λόγω λογαριθμικής κλίμακας) & ισοδυναμεί με το θόρυβο που προκαλεί άνεμος ταχύτητας 32 km/h (έντασης περίπου 5  στην κλίμακα Beaufort).

Η τιμή των 134 dB υιοθετήθηκε ως μέγιστη επιτρεπόμενη και από τον  Κανονισμό Μεταλλευτικών & Λατομικών Εργασιών (ΚΜΛΕ – Yπ. Aποφ. 2223 ΦEK 1227/14-06-2011) που εφαρμόζεται στη χώρα μας (άρθρο 88).

Εκτός από την ποσότητα των εκρηκτικών ανά χρόνο επιβράδυνσης, το ωστικό κύμα επηρεάζεται και από ατμοσφαιρικούς παράγοντες, όπως η διεύθυνση & η ταχύτητα του πνέοντος ανέμου, καθώς και τη θερμοκρασιακή αναστροφή (atmospheric inversion).

Σε κανονικές συνθήκες η θερμοκρασία του αέρα μειώνεται κατά περίπου 2 ^οC ανά 300 m ύψους. Το ίδιο συμβαίνει και με την ταχύτητα που μεταβάλλεται κατά περίπου 0,5 m/sec για κάθε αλλαγή της θερμοκρασίας κατά 1 ^οC. Η κανονική αυτή συνθήκη στρέφει τα ηχητικά κύματα προς τα πάνω μακριά από το έδαφος, με αποτέλεσμα να απορροφούνται από την ατμόσφαιρα.

Στην περίπτωση θερμοκρασιακής αναστροφής (σπάνιο φαινόμενο) η θερμοκρασία του αέρα αυξάνεται με το ύψος με αποτέλεσμα τα ηχητικά κύματα να επιστρέφουν προς το έδαφος. Έτσι αντί να έχουμε απόσβεση του θορύβου, παρατηρείται τοπικά ενίσχυση της έντασης του.  

Ο άνεμος μπορεί να επιδράσει επίσης με την ταχύτητα & τη διεύθυνση διάδοσης του. Όταν πνέει άνεμος προφανώς και θα γίνει εντονότερα αισθητός ο ήχος της έκρηξης προς την κατεύθυνση που φυσάει. Με την ένταση του δε θα συμβάλει και στην ενίσχυση της στάθμης του θορύβου στη συγκεκριμένη περιοχή.

Η ύπαρξη φυσικού αναχώματος ή άλλης μορφής προστατευτικού φραγμού μεταξύ της θέσης  ανατίναξης και του σημείου ενδιαφέροντος, μειώνει την επίδραση αυτή.

Ταυτόχρονα με τη πρόκληση θορύβου το ωστικό κύμα της ανατίναξης παρασύρει και τα μικροσκοπικά σωματίδια από το θρυμματισμένο πέτρωμα (σκόνη). Προφανώς όσο ισχυρότερο το ωστικό κύμα & η ένταση του πνέοντος ανέμου, τόσο μεγαλύτερη η διασπορά της σκόνης.

Το φαινόμενο αντιμετωπίζεται σχετικά εύκολα με διαβροχή των μετώπων εξόρυξης από ασφαλή απόσταση & πάντοτε πίσω από αυτά, για προστασία από τις εκτινάξεις θραυσμάτων πετρώματος. Εάν δε υπάρχει και δυνατότητα τηλεχειρισμού του “καταβρεχτήρα” ακόμα καλύτερα !

Οι παρεμβάσεις που μπορούν να γίνουν ώστε να μειωθεί η ένταση του ωστικού κύματος & δευτερευόντως η διασπορά σκόνης, είναι :

1. μείωση της ποσότητας εκρηκτικών Q ανά χρόνο επιβράδυνσης.
2. προσεκτική & επιμελημένη επιγόμωση (τάπα) σε μήκος τουλάχιστον 25 x d, όπου d η διάμετρος σε mm.
3. αποφυγή προσανατολισμού της διεύθυνσης έναυσης των υπονόμων προς εκείνη που θα προκληθεί όχληση (πχ προς κοντινές κατοικίες)
4. επιλογή κατάλληλων χρόνων επιβράδυνσης ώστε η βαθμιαία προχώρηση της ανατίναξης να γίνεται με ταχύτητα μικρότερη από αυτή της διάδοσης του ήχου στον αέρα.
5. αποφυγή χρήσης στην επιφάνεια του εδάφους μέσων έναυσης που προκαλούν ισχυρή έκρηξη, δηλαδή πρακτικά της ακαριαίας θρυαλλίδας.

Εάν τούτο δεν είναι εφικτό, θα πρέπει η θρυαλλίδα να καλύπτεται από στρώμα λεπτόκοκκης άμμου πάχους περίπου 10 cm. Έτσι θα περιοριστεί σημαντικά ο παραγόμενος θόρυβος, θα αυξηθεί όμως η ποσότητα της σκόνης.

Η ενδεδειγμένη λύση στο πρόβλημα είναι η χρήση “μη ηλεκτρικών καψυλλίων” (Nonel) ή/και ηλεκτρονικών καψυλλίων (electronic detonators) για την έναυση των εκρηκτικών.

Tόσο με τα “Nonel” όσο και με τα ηλεκτρονικά καψύλλια , η έκρηξη ξεκινάει από τον πυθμένα κάθε γομωμένου υπονόμου. Τα αέρια της έκρηξης παραμένουν εντός της θρυμματισμένης μάζας του πετρώματος για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα πριν διαχυθούν στην ατμόσφαιρα, συμβάλλοντας με την πίεση τους στη μετακίνηση του θρυμματισμένου βράχου από τη φυσική του θέση.

Έτσι επιτυγχάνεται καλύτερος θρυμματισμός, ενώ και ο παραγόμενος θόρυβος είναι περιορισμένος, αφού τα αέρια της έκρηξης διαχέονται στην ατμόσφαιρα με τη μικρότερη δυνατή πίεση. Το τελευταίο συνεισφέρει θετικά και στην αποτροπή διασποράς σκόνης.

Επιπρόσθετα λόγω των πολλαπλών χρόνων επιβράδυνσης, έχουμε τη δυνατότητα καλύτερου ελέγχου της ανατίναξης κι άρα ευκολότερη εφαρμογή του (4).

Με κατάλληλο σχεδιασμό, προσεκτική & επιμελημένη εργασία, αλλά και εφαρμογή όλων των κανονισμών όλα γίνονται.  

Λεωνίδας Καζάκος

Μηχανικός Μεταλλείων ΕΜΠ MSc

Τεχνικός σύμβουλος σε θέματα εφαρμογής εκρηκτικών υλών

Εκπόνηση μελετών ελεγχόμενων ανατινάξεων – μετρήσεις δονήσεων – επίβλεψη εργασιών

 

 

 Ανεπιθύμητα φαινόμενα ανατινάξεων

Εκτίμηση & μέτρα αντιμετώπισης

Μέρος 1ο – Εκτινάξεις

Στο προηγούμενο σχετικό άρθρο, αναφερθήκαμε γενικά στη  χρήση των εκρηκτικών στα τεχνικά έργα, κάνοντας γενική αναφορά στην τεχνική των ελεγχόμενων ανατινάξεων.

Στο άρθρο αυτό, καθώς και σε άλλα δύο που θα ακολουθήσουν, θα ασχοληθούμε διεξοδικότερα με τα ανεπιθύμητα φαινόμενα που πάντοτε προκαλούνται από τις ανατινάξεις, ώστε να γίνει κατανοητό γιατί εμφανίζονται, αλλά και πως αντιμετωπίζονται για να επιτύχουμε υψηλό βαθμό ασφάλειας. 

Ξεκινάμε λοιπόν με τις εκτινάξεις. 

Σε κάθε ανατίναξη έχουμε μετακίνηση του σπασμένου πετρώματος από τη φυσική του θέση (αναπέταση) λόγω της εκτόνωσης των αερίων που παράγονται κατά την έκρηξη.

Η μετακίνηση αυτή γίνεται πάντοτε εμπρός από το μέτωπο, εντός κυκλικού τομέα ακτίνας S που χαρακτηρίζεται ως “Ζώνη της ανατίναξης”. Πρακτικά πρόκειται για το ανάπτυγμα του σωρού του σπασμένου πετρώματος.

Όμως υπάρχει πάντοτε και η πιθανότητα της εκτίναξης τεμαχίων πετρώματος (flyrock) σε αποστάσεις μεγαλύτερες των αναμενόμενων. Το γεγονός αυτό εγκυμονεί τον κίνδυνο πρόκλησης σοβαρού ατυχήματος αλλά και υλικών ζημιών.

Γι’ αυτό πάντοτε αποκλείεται μια ευρύτερη περιοχή περιμετρικά του μετώπου εξόρυξης, σε ακτίνα R = SF x S, όπου SF o επιθυμητός συντελεστής ασφαλείας αναλόγως των συνθηκών (συνήθως SF = 1,5 με 2). 

Οι συνθήκες που ευνοούν την εκτόξευση τεμαχίων είναι :

·  Γεωλογικές (έντονα ρωγματωμένο πέτρωμα, σπηλαιώσεις κλπ). Η μειωμένη αντίσταση του πετρώματος κατά τη διάτρηση, υποδεικνύει τις “ύποπτες” περιοχές.  

·   Ανεπαρκές φορτίο από λάθος υπολογισμό ή/και λόγω παρέκκλισης των διατρημάτων.

·     Αστοχία της επιγόμωσης. 

·    Επιλογή του τρόπου έναυσης. Το πιο συνηθισμένο δίλλημα είναι “χρήση ακαριαίας θρυαλλίδας ή καψυλλίων Nonel” ;

Ο Roth (1979) μελετώντας το θέμα, υπολόγισε τη μέγιστη τροχιά που θα διαγράψει ένα εκτινασσόμενο τεμάχιο πετρώματος που ξεκινά από το μέτωπο της έκρηξης με βάση την κλασική μηχανική. Η αρχική ταχύτητα εκτόξευσης Vo εξαρτάται από το είδος του πετρώματος, τη γεωμετρία της ανατίναξης (διάμετρος διατρημάτων, φορτίο, κλίση κλπ), αλλά κυρίως από την ποσότητα των εκρηκτικών ανά μέτρο μήκους διατρήματος (kg/m) που χαρακτηρίζεται ως “γραμμική γόμωση”.

Στα διαγράμματα που ακολουθούν δίνεται η συσχέτιση της απόστασης διασποράς σε σχέση με τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της ανατίναξης καθώς και τη γραμμική γόμωση.

Μεταγενέστερα (1997) οι ερευνητές Chiappetta & Treleaven πρότειναν το δείκτη Scaled depth of burial (SDoB) για τον έλεγχο του σωστού σχεδιασμού ελεγχόμενων ανατινάξεων, ώστε να αποφευχθούν τα ανεπιθύμητα φαινόμενα των εκτινάξεων. 

όπου : 

§     Τ το μήκος της επιγόμωσης σε m

§     d η διάμετρος του διατρήματος σε mm

§     p το ειδικό βάρος της εκρηκτικής ύλης κύριας γόμωσης σε  gr/cm³

§   m συντελεστής με τιμή 8 για διατρήματα διαμέτρου d < 100 mm & 10 για διατρήματα διαμέτρου d > 100 mm

H ερμηνεία των τιμών του δείκτη SDoB παρουσιάζεται στην πιο κάτω εικόνα :

Πρακτικά θέλουμε SDoB > 1,44 ώστε να έχουμε απολύτως ελεγχόμενες ανατινάξεις. Ο McKenzie βασιζόμενος στην ιδέα του SDoB πρότεινε την ακόλουθη σχέση για την εκτίμηση της απόστασης διασποράς τεμαχίων πετρώματος.

Συνοψίζοντας τα ανωτέρω προκύπτουν τα ακόλουθα συμπεράσματα :

-   η ζώνη εντός της οποίας αναμένεται διασπορά τεμαχίων πετρώματος (αναπέταση) την ώρα της ανατίναξης, είναι ο κυκλικός τομέας ακτίνας S.

-   το όριο της ασφαλούς περιοχής ορίζεται από νοητό κύκλο ακτίνας R = SF x S περιμετρικά του μετώπου.

Τούτο πρακτικά σημαίνει πως :

-     ο γομωτής πρέπει να απομακρυνθεί τουλάχιστον σε απόσταση S πίσω ή δεξιά ή αριστερά από το μέτωπο, όχι όμως μπροστά από αυτό αφού προς τα εκεί αναμένεται διασπορά τεμαχίων πετρώματος. Για μεγιστοποίηση της ασφάλειας προτείνεται να υπάρχει “μεταλλικό καταφύγιο.

-    κατά τη διενέργεια κάθε ανατίναξης θα πρέπει να αποκλείεται η πρόσβαση στην περιοχή γύρω από το μέτωπο σε ακτίνα τουλάχιστον R. Επίσης θα πρέπει να απομακρύνονται κι όλα τα μηχανήματα έργου τουλάχιστον στην ίδια απόσταση.

Επιπρόσθετα, όσοι παρακολουθούν την ανατίναξη από ασφαλή απόσταση (τουλάχιστον R) δεν θα πρέπει να βρίσκονται κάτω από ηλεκτροφόρα καλώδια.

Σε περίπτωση που σπάσει κάποιος μονωτήρας στήριξης λόγω ταλάντωσης στύλου ή/και καλωδίου, από εδαφική δόνηση  ή/και χτύπημα θραυσμάτων, (πολύ μικρή πιθανότητα να συμβεί) ένα ή περισσότερα καλώδια θα βρεθούν στο έδαφος, οπότε υπάρχει κίνδυνος τραυματισμού ή/και ηλεκτροπληξίας .

Σύμφωνα με τα αναφερόμενα στην οδηγία ‘‘Best Practices for Close Proximity Blasting Operations – 2^nd Edition’’ του International Society of Explosives Engineers (ISEE), θα πρέπει να υπάρχει κάλυψη των γομωμένων διατρημάτων υπό μορφή “κουβέρτας”, με διατάξεις ικανού βάρους (περίπου 1 ton κάθε μια) φτιαγμένες από παλαιά ελαστικά οχημάτων ή πλέγμα φτιαγμένο από συρματόσχοινα (blasting mats), όταν οι εργασίες γίνονται κοντά σε κτίρια ή/και άλλες κατασκευές.  

Η χρήση των “blasting mats” πρακτικά θα εκμηδενίσει την πιθανότητα εκτίναξης τεμαχίων πετρώματος κατά τη διενέργεια ελεγχόμενων ανατινάξεων κι άρα την πρόκληση οποιασδήποτε ζημιάς.

Με κατάλληλο σχεδιασμό, προσεκτική & επιμελημένη εργασία, αλλά και εφαρμογή όλων των κανονισμών όλα γίνονται.   

Λεωνίδας Καζάκος

Μηχανικός Μεταλλείων ΕΜΠ MSc

Τεχνικός σύμβουλος σε θέματα εφαρμογής εκρηκτικών υλών

Εκπόνηση μελετών ελεγχόμενων ανατινάξεων – μετρήσεις δονήσεων – επίβλεψη εργασιών

Δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Εργοληπτικό Βήμα, τεύχος 137 Οκτ-Νοε-Δεκ 2023

gobhma.gr - ΑΝΕΠΙΘΥΜΗΤΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΑΝΑΤΙΝΑΞΕΩΝ - ΜΕΡΟΣ 1ο - ΕΚΤΙΝΑΞΕΙΣ

ΕΡΓΟΛΗΠΤΙΚΟ ΒΗΜΑ ΤΕΥΧΟΣ Νο 137

Δημοσιεύτηκε 31.01.2024 στην ιστoσελίδα  

Oryktosploutos.net - Ανεπιθύμητα φαινόμενα ανατινάξεων - Eκτίναξη τεμαχίων πετρώματος

Η ασφαλής & ελεγχόμενη χρήση των εκρηκτικών στα τεχνικά έργα

Παρουσίαση στο ERGO TEC Forum 2023

To video της παρουσιασης (απο 1:02:00 και κάτω)

Η ΧΡΗΣΗ ΤΩΝ ΕΚΡΗΚΤΙΚΩΝ ΣΤΑ ΤΕΧΝΙΚΑ ΕΡΓΑ

Αδιαμφισβήτητα τα εκρηκτικά είναι ιδιαιτέρως επικίνδυνα υλικά.

Στα χέρια όμως των κατάλληλων ανθρώπων, αποτελούν ένα από τα πιο παραγωγικά “εργαλεία” για τις εργασίες εκσκαφών, που συνήθως απαιτούνται στα μεγάλα τεχνικά έργα.

Κυριολεκτικά ο κόσμος μας θα ήταν πολύ διαφορετικός χωρίς την ύπαρξη των εκρηκτικών, αφού δεν θα ήταν δυνατό να πραγματοποιηθούν οι εκτεταμένες εκσκαφές που απαιτούνται για :

• την κατασκευή των σύγχρονων αυτοκινητοδρόμων, των οδικών σηράγγων, των υδροηλεκτρικών & αρδευτικών φραγμάτων.
• τη θεμελίωση γεφυρών αλλά και μεγάλων κτιριακών συγκροτημάτων.
• την εξόρυξη του τεράστιου όγκου αδρανών υλικών που είναι απαραίτητα σε όλα τα έργα.

Ιδιαίτερα δε, για αυτά που κατασκευάζονται σε συμπαγείς & βραχώδεις γεωλογικούς σχηματισμούς, τα εκρηκτικά
αποτελούν συνήθως τη μοναδική λύση !

Κανένα από τα μέχρι σήμερα γνωστά μηχανήματα εκσκαφής δεν μπορεί να δώσει παραγωγικότητα ανάλογη αυτής που εξασφαλίζει η εφαρμογή ελεγχόμενων ανατινάξεων.

Το κριτήριο για την επιλογή της καταλληλότερης μεθόδου είναι συνηθέστερα το κόστος. Θα πρέπει όμως κατά τον προσδιορισμό του να ληφθούν υπόψη εκτός από τα συνήθη (αξία εκρηκτικών & καψυλλίων, εργασίες διάτρησης & γόμωσης των διατρημάτων κλπ) και ζητήματα όπως (α) επικινδυνότητα & (β) διαδικασία αδειοδότησης.

Για το μεν (α) δεν χρειάζεται να γίνει ιδιαίτερη αναφορά. Όλοι γνωρίζουμε ότι η ανατίναξη είναι μια δραστηριότητα υψηλού κινδύνου, οπότε οποιαδήποτε “αστοχία” προκαλεί κατά κανόνα σοβαρά προβλήματα & ζημιές.

Άρα επιβάλλεται να γίνει με πολύ μεγάλη προσοχή από εξειδικευμένους τεχνίτες, με καλό σχεδιασμό και με λήψη αυστηρών μέτρων προστασίας.

Γι’ αυτό και αναφερόμαστε πάντα σε ελεγχόμενες ανατινάξεις, ώστε να επιτύχουμε υψηλό βαθμό ασφάλειας. :

Για να καταφέρουμε το εν λόγω εγχείρημα πρέπει απαραίτητα να γίνουν τα εξής :

• Εκπόνηση ειδικής μελέτης ελεγχόμενων ανατινάξεων από εξειδικευμένο & έμπειρο σύμβουλο μηχανικό. Σε αυτό το τεχνικό κείμενο θα περιγράφονται με λεπτομέρεια όλες οι σχετικές εργασίες, θα δίνονται τα σχέδια των γομώσεων, όπως ορίζεται σε σχετική Εθνική Τεχνική Προδιαγραφή ΕΛΟΤ. Επιπρόσθετα θα πρέπει στην τεχνική έκθεση να γίνεται αναφορά στις απαιτήσεις της νομοθεσίας και των κανονισμών, για όλες της φάσης εργασίας (αγορά, μεταφορά, αποθήκευση, διαχείριση υλικών & συσκευασιών, εφαρμογή των γομώσεων, αντιμετώπιση αφλογιστιών κλπ) ώστε να υπάρξει πλήρης συμμόρφωση. Το τελευταίο ενδεχομένως να οδηγεί σε λήψη απόφασης για τοποθέτηση οργάνων καταγραφής κρίσιμων παραμέτρων (συνηθέστερα εδαφικές δονήσεις & θόρυβος).

• Nα χρησιμοποιηθούν σύγχρονα υλικά, κατά το δυνατό φιλικότερα προς το περιβάλλον & το χρήστη. Θα πρέπει να δοθεί μεγάλη προσοχή στα μέσα έναυσης (καψύλλια & θρυαλλίδες) μια και μέσω αυτών επιτυγχάνουμε τη δημιουργία κυκλωμάτων πυροδότησης με πολλαπλούς χρόνους επιβράδυνσης. Έτσι επιτυγχάνουμε τμηματική & διαδοχική πυροδότηση περιορισμένης ποσότητας εκρηκτικών (συνηθέστερα των υλικών ανά διάτρημα) και όχι απότομη πυροδότηση όλων των υλικών. Το προσδοκώμενο αποτέλεσμα δεν είναι ο βίαιος κατακερματισμός και η εκτόξευση του πετρώματος από τη φυσική του θέση, αλλά ο τοπικός θρυμματισμός και η βαθμιαία ‘’χαλάρωση’’ από το βάθος εκσκαφής προς την επιφάνεια, ώστε να υποβοηθηθεί το μηχάνημα (τσάπα, φορτωτής κλπ) που θα χρησιμοποιηθεί για τη φόρτωση των προϊόντων της εκσκαφής (μπάζα).

• Να ελαχιστοποιηθούν οι “περιβαλλοντικές οχλήσεις”, δηλαδή οι εδαφικές δονήσεις, ο θόρυβος και η σκόνη που προκαλούνται πάντοτε σε κάθε ανατίναξη, καθώς και η εκτόξευση τεμαχίων πετρώματος.

Ο θόρυβος και η σκόνη αντιμετωπίζονται σχετικά εύκολα, χρησιμοποιώντας μέσα έναυσης που μας επιτρέπουν να ξεκινήσει η έκρηξη από τον πυθμένα των διατρημάτων. Με αυτό τον τρόπο τα αέρια που παράγονται μετά από κάθε έκρηξη παραμένουν εγκλωβισμένα εντός της μάζας του σπασμένου πετρώματος για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, βοηθώντας στη μετακίνηση του από τη φυσική του θέση. Έτσι χάνουν σημαντικό μέρος της ενέργειας που μεταφέρουν, οπότε όταν πλέον διαφεύγουν ελεύθερα στην ατμόσφαιρα έχουν μικρότερη πίεση κι άρα προκαλούν λιγότερο θόρυβο, ενώ παρασύρουν και λιγότερη σκόνη. Επιπρόσθετα ελαχιστοποιείται ο κίνδυνος της βίαιης εκτίναξης θραυσμάτων πετρώματος εκτός της αποκλεισμένης ζώνης.

Οι εδαφικές δονήσεις αποτελούν ένα πολύ σοβαρό θέμα το οποίο πρέπει να λαμβάνεται σοβαρά σε κάθε τεχνικό έργο, μια και είναι πολύ συνηθισμένο το φαινόμενο οι εργασίες εκβραχισμού να εκτελούνται κοντά σε άλλες κατασκευές (κτίσματα, αγωγούς, μνημεία αρχαιολογικού ενδιαφέροντος κλπ), ακόμα και μέσα στον αστικό ιστό !

Προφανώς και δεν πρέπει να δημιουργηθεί καμία επίπτωση στις γειτονικές κατασκευές. Γι’ αυτό και υπάρχουν αυστηρά πρότυπα που μας θέτουν όρια για τις προκαλούμενες εδαφικές δονήσεις, τα οποία προφανώς και δεν πρέπει να υπερβούμε.

Έτσι επιβάλλεται τεκμηρίωση, δηλαδή καταγραφή των εδαφικών δονήσεων από ειδικά όργανα (δονησιογράφους), αλλά και αξιολόγηση των δεδομένων.

Οι καταγραφές και οι σχετικές αναφορές αξιολόγησης, θα μας βοηθήσουν στην αντιμετώπιση τυχόν διαμαρτυριών από περιοίκους ή άλλους θιγόμενους από την εκτέλεση του έργου, κάτι που τελικά μπορεί να οδηγήσει και σε δικαστική διαμάχη.

Επίσης ζητείται από αρμόδιους φορείς (πχ Διευθύνουσα υπηρεσία, Ανεξάρτητος μηχανικός, ΥΔΟΜ, Αρχαιολογική υπηρεσία κλπ) η αποστολή των γραπτών αναφορών μετά από κάθε ανατίναξη, κάτι που συνήθως έχει μπει ως όρος στη σχετική άδεια.

Όσον αφορά την εκτόξευση θραυσμάτων, μπορούμε επίσης σχετικά εύκολα να ελαχιστοποιήσουμε μέχρι μηδενισμού την πιθανότητα εκτίναξης εκτός της αποκλεισμένης ζώνης, με κάλυψη των γομωμένων διατρημάτων από ειδικές κατασκευές (blasting mats) υπό μορφή κουβέρτας.

Είναι εύκολα αντιληπτό ότι όλα τα παραπάνω δεν θα γίνουν από τους εμπειροτέχνες “γομωτές – πυροδότες”. Δυστυχώς για μια τόσο ιδιαίτερη δραστηριότητα όπως η διαχείριση των εκρηκτικών & των γομώσεων, δεν υπάρχει καμία τεχνική σχολή όπως συμβαίνει με πληθώρα άλλων επαγγελμάτων (πχ ηλεκτροσυγκολλητές, μηχανοτεχνίτες, χειριστές μηχανημάτων κλπ) .

Συνεπώς είναι απαραίτητη η εμπλοκή του εξειδικευμένου σύμβουλου μηχανικού ανατινάξεων, και κατά την καθημερινή πρακτική, τόσο για τις μετρήσεις με τα ειδικά όργανα, όσο και για την καθοδήγηση του εμπειροτέχνη “γομωτή – πυροδότη”.

Σχετικά τώρα με το θέμα της αδειοδότησης, είναι προφανές ότι τούτο επιβάλλεται από την ιδιαίτερη φύση της δραστηριότητας.

Σύμφωνα με τα οριζόμενα στο Ν. 2168/1993 περί όπλων και εκρηκτικών, για κάθε περίπτωση εφαρμογής στα διάφορα τεχνικά έργα (αλλά και στα λατομεία & μεταλλεία όπως ορίζει ο ΚΜΛΕ), πρέπει να εκδοθεί από την οικεία Αστυνομική Διεύθυνση της περιοχής του έργου, η άδεια αγοράς – μεταφοράς & κατανάλωσης εκρηκτικών.

Αναλόγως δε των συνθηκών, οι αστυνομικές αρχές ζητούν την άποψη συναρμόδιων υπηρεσιών, μια και δεν είναι σε θέση να γνωμοδοτήσουν για αμιγώς τεχνικά θέματα.

Σχεδόν πάντοτε τον πρώτο λόγο έχει η Διευθύνουσα υπηρεσία η οποία οφείλει να ζητήσει τη μεθοδολογία εκβραχισμού με εκρηκτικά. Ανάλογα με την περίπτωση ενδεχομένως να εμπλακούν και συναρμόδιοι φορείς, όπως :

- ΥΔΟΜ σε περιπτώσεις εργασιών σε κατοικημένη περιοχή

- ΑΔΜΗΕ ή/και ΔΕΔΗΕ στην περίπτωση δικτύου μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας

- ΔΕΣΦΑ στην περίπτωση αγωγού μεταφοράς φυσικού αερίου

- Αρχαιολογική υπηρεσία όταν γίνονται εργασίες πλησίον μνημείων ή αρχαιολογικών χώρων

- Ανεξάρτητος μηχανικός σε περιπτώσεις έργων ΣΔΙΤ

Παρ’ όλες τις δυσκολίες και τους κινδύνους, η εφαρμογή των ελεγχόμενων ανατινάξεων αποτελεί επιλογή για πάρα πολλά έργα, τόσο στην Ελλάδα όσο και διεθνώς.

Με κατάλληλο σχεδιασμό, προσεκτική & επιμελημένη εργασία, εφαρμογή όλων των κανονισμών καθώς και συνεχή παρακολούθηση των εδαφικών δονήσεων όλα γίνονται.

Λεωνίδας Καζάκος
Μηχανικός Μεταλλείων ΕΜΠ MSc
Τεχνικός σύμβουλος σε θέματα εφαρμογής εκρηκτικών υλών
Εκπόνηση μελετών ελεγχόμενων ανατινάξεων – μετρήσεις δονήσεων – επίβλεψη εργασιών
lmrkazakos@gmail.com

Δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Εργοληπτικό Βήμα, τεύχος 136 Ιουλ-Αυγ-Σεπτ 2023

gobhma.gr - H XΡΗΣΗ ΤΩΝ ΕΚΡΗΚΤΙΚΩΝ ΣΤΑ ΤΕΧΝΙΚΑ ΕΡΓΑ

ΕΡΓΟΛΗΠΤΙΚΟ ΒΗΜΑ ΤΕΥΧΟΣ Νο 136

Δημοσιεύτηκε 25.12.2023 στην ιστoσελίδα

Oryktosploutos.net - Η χρήση των εκρηκτικών στα τεχνικά έργα

 

ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΕΞΟΡΥΞΗΣ

Ελαχιστοποίηση του κόστους

ή
 Μεγιστοποίηση της παραγόμενης αξίας

Πρόλογος 

Η παραδοσιακή προσέγγιση για τη βελτιστοποίηση των αποτελεσμάτων της εξόρυξης με χρήση εκρηκτικών (ανατίναξη), εστιάζει στην ελαχιστοποίηση του κόστους ανά τόνο εξορυγμένου υλικού και αγνοεί την επίδραση των αποτελεσμάτων της ανατίναξης σε διεργασίες που ακολουθούν, όπως φόρτωση & μεταφορά - θραύση & ταξινόμηση κλπ, αλλά και σε άλλες κρίσιμες παραμέτρους όπως το βαθμό αποδέσμευσης.

Επίσης, συνήθως δεν λαμβάνει υπόψη την αξία του τελικού προϊόντος.

Στο παρόν άρθρο παρουσιάζεται μια διαφορετική προσέγγιση (ολιστική) στο πρόβλημα της βελτιστοποίησης, μέσα από παρουσίαση συγκεκριμένου παραδείγματος.

Από την παρουσίαση αποδεικνύεται ότι :

• η ελαχιστοποίηση του κόστους εξόρυξης δεν οδηγεί σε βέλτιστη λύση
• για να επιτευχθεί η βέλτιστη λύση, είναι απαραίτητο να γίνει κατανοητή η επίδραση των επιμέρους διαδικασιών μεταξύ τους
• η παραδοσιακή προσέγγιση δεν μπορεί να οδηγήσει σε μεγιστοποίηση των κερδών της εκμετάλλευσης, που είναι ο κύριος στόχος κάθε μεταλλευτικής επιχείρησης, αφού δεν υπάρχει καν η ιδέα της αύξησης του κόστους μιας επιμέρους διαδικασίας ώστε να αυξηθεί η συνολική κερδοφορία
• το κόστος για ορισμένες διαδικασίες πρέπει να αυξηθεί, ώστε τελικά να μειωθεί το συνολικό κόστος ή/και να αυξηθούν τα έσοδα της εκμετάλλευσης.

Στην ολιστική προσέγγιση κάθε επιμέρους διαδικασία βελτιστοποιείται με την προσεκτική εξέταση των επιπτώσεων της τόσο στο κόστος όλων των διεργασιών που ακολουθούν, αλλά και στη συνολική κερδοφορία.

Εισαγωγή

Σε όλες τις εργασίες εξόρυξης οι γεωλογικοί σχηματισμοί υποβάλλονται σε διάφορες διαδικασίες, όπως διάτρηση – γόμωση - ανατίναξη – δευτερογενής θραύση όγκων στο μέτωπο εξόρυξης - φόρτωση – μεταφορά – θραύση – ταξινόμηση – λειοτρίβηση - εμπλουτισμός κλπ, με απώτερο στόχο την «αποδέσμευση» του χρήσιμου συστατικού (μετάλλευμα), ώστε τελικά να έχουμε ένα εμπορεύσιμο προϊόν. 

Για απλοποίηση της παρουσίασης θεωρούμε ότι οι παραπάνω διαδικασίες ομαδοποιούνται σε τρείς διακριτές φάσεις :

• την εξόρυξη και το διαχωρισμό του μεταλλεύματος από το μητρικό πέτρωμα (στείρο υλικό) στη φυσική τους θέση (in-situ)
• τη φόρτωση και μεταφορά των υλικών εξόρυξης
• τη μετατροπή των υλικών της εξόρυξης, με απλές μη χημικές μεθόδους (μηχανική προπαρασκευή & εμπλουτισμός) σ’ ένα τελικό προϊόν υψηλής αξίας, όπως πχ άνθρακας ή κάποιο μετάλλευμα. Σε ορισμένες περιπτώσεις αντί του μεταλλεύματος, ένα ενδιάμεσο προϊόν (συμπύκνωμα) μπορεί να αποτελέσει το τελικό προϊόν.

Τέλος ακολουθεί η μεταλλουργική κατεργασία (χημική ή/και θερμική) του «προϊόντος της εξορυκτικής δραστηριότητας», ώστε τελικά να προκύψει το χρήσιμο υλικό (πχ χαλκός, αλουμίνιο, χρυσός κλπ). Η τελική αυτή φάση δεν θα μας απασχολήσει στην παρούσα ανάλυση.

Είναι προφανές πως η αξία που δημιουργείται ανά τόνο εξορυγμένου μεταλλεύματος, είναι η διαφορά μεταξύ της τιμής πώλησης και των δαπανών που απαιτούνται για την παραγωγή του. Παραθέτουμε εν συντομία τη μεθοδολογία υπολογισμού της παραγόμενης αξίας, του κέρδους δηλαδή που προκύπτει από την εκμετάλλευση.

Τόσο η διάτρηση όσο και ανατίναξη αποτελούν σημαντικά βήματα σε αυτή την παραγωγική διαδικασία με σημαντική επιρροή στο τελικό αποτέλεσμα, αφού χαρακτηριστικά μεγέθη που προκύπτουν από αυτή (όπως ο θρυμματισμός, το σχήμα και η «χαλαρότητα» του σωρού των υλικών εξόρυξης κλπ) καθορίζουν το βαθμό απόδοσης των μεταγενέστερων διαδικασιών.

Ωστόσο στην παραδοσιακή προσέγγιση, λαμβάνεται υπόψη η επιρροή μόνο στις διαδικασίες της φόρτωσης και της μεταφοράς  που αποτυπώνεται στο ακόλουθο σχήμα.

Η επιρροή αυτή συνοψίζεται επιγραμματικά ως ακολούθως :

«Όσο βελτιώνεται ο θρυμματισμός (μειώνεται δηλαδή το μέγεθος των τεμαχίων που παράγονται κατά την ανατίναξη) αυξάνεται το κόστος της ανατίναξης (διάτρηση και εκρηκτικά) με ταυτόχρονη μείωση του κόστους για φόρτωση και μεταφορά των υλικών της εξόρυξης.»

Στην πράξη όμως τα αποτελέσματα των ανατινάξεων επηρεάζουν και τις υπόλοιπες διεργασίες που συνθέτουν την παραγωγική δραστηριότητα της εκμετάλλευσης του μεταλλείου ή του ορυχείου, άλλες σε μικρότερο κι άλλες σε μεγαλύτερο βαθμό.

Η γενική περιγραφή δεν είναι εφικτή σε αυτή την περίπτωση, γιατί  πρέπει να ληφθούν υπόψη και παράγοντες όπως η μέθοδος εκμετάλλευσης, το είδος και τα χαρακτηριστικά του πετρώματος που φιλοξενεί το μετάλλευμα (μητρικό πέτρωμα) καθώς επίσης το είδος και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του ίδιου του μεταλλεύματος. Σημαντικό ρόλο έχει επίσης και η τιμή πώλησης του χρήσιμου υλικού.

Είναι προφανές πως για εκμεταλλεύσεις με αντικείμενο υλικά σημαντικής αξίας (πχ χρυσός, ουράνιο κλπ) υπάρχει οικονομικό περιθώριο για βελτιώσεις που απαιτούν σημαντικές επενδύσεις, ακόμα και για διεργασίες μικρής κλίμακας.

Έτσι λοιπόν για την παρουσίαση της ολιστικής προσέγγισης στο πρόβλημα της βελτιστοποίησης  της εξόρυξης, θα χρησιμοποιήσουμε ένα παράδειγμα από εκμετάλλευση σε κοίτασμα χρυσού με μέση περιεκτικότητα 3 gr/ton.

Τα στοιχεία ελήφθησαν από το άρθρο του Sarma S. Kanchibotla,  με τίτλο «Optimum Blasting ? Is it minimum cost per broken rock or maximum value per broken rock», που παρουσιάστηκε στο περιοδικό “Fragblast : International Journal for Blasting and Fragmentation” (Volume 7 – Issue 1) που εκδίδεται από το International Society of Explosives Engineers (ISEE).

Το εν λόγω άρθρο παρουσιάζει τις μελέτες των στελεχών της εταιρείας DynoConsult, Kanchibotla (1998), Kojovic (1998), Floyd (1998), Simkus & Dance (1998), Scott & Nielsen (1999), Grundstrom (2001) σχετικά με το θέμα.

Μελέτη περίπτωσης

Η εξεταζόμενη περίπτωση αφορά επιφανειακή εκμετάλλευση χρυσοφόρου κοιτάσματος, με μέση περιεκτικότητα 3 gr/ton.

Ο γεωλογικός σχηματισμός που φιλοξενεί τον χρυσό, εξορύσσεται με ανατινάξεις σε ορθές βαθμίδες, φορτώνεται και μεταφέρεται σε συγκρότημα θραύσης – λειοτρίβησης ώστε να μειωθεί το μέγεθος των τεμαχίων προς επίτευξη κατάλληλης κοκκομετρίας.

Λόγω της φύσης του μεταλλεύματος το μέγεθος αποδέσμευσης είναι αρκετά μικρό, οπότε η επίτευξη ικανοποιητικού βαθμού ανάκτησης κατά τον εμπλουτισμό με επίπλευση και  έκπλυση, επιβάλει τη λειοτρίβηση του υλικού της εξόρυξης. 

Συνεπώς για την επίτευξη ικανοποιητικής απόδοσης στο συγκρότημα θραύσης – λειοτρίβησης, πρέπει οι ανατινάξεις να δίνουν το μικρότερο δυνατό ποσοστό τεμαχίων  μεγέθους άνω του 600 mm, καθώς και το μεγαλύτερο δυνατό ποσοστό υλικού με μέγεθος τεμαχίων μικρότερο από 10 mm.

Έτσι λοιπόν ανατέθηκε στην εταιρεία DynoConsult να παρουσιάσει εναλλακτικές προτάσεις για τις ανατινάξεις, ώστε να ικανοποιούνται οι παραπάνω απαιτήσεις και να επιτευχθεί τελικά το βέλτιστο αποτέλεσμα από την εκμετάλλευση. 

Η εφαρμοζόμενη πρακτική στο μεταλλείο, προβλέπει εξόρυξη με ανατινάξεις σε ορθές βαθμίδες ύψους 10 m, με διατρήματα μήκους 11 m και διαμέτρου Φ 200 mm, σε κάναβο 5,5 x 6,5 m, που γομώνονται με χύδην Heavy Anfo περιεκτικότητας 70 % matrix (Titan 4070).

Προτάθηκαν δύο εναλλακτικά σενάρια για τις ανατινάξεις στις βαθμίδες των 10 m, τα οποία και μελετήθηκαν^(*).

Το πρώτο σενάριο προβλέπει :

• μεγαλύτερης διαμέτρου διατρήματα Φ 229 mm (αντί Φ 200 mm)
• πυκνότερη διάτρηση σε κάναβο 4,5 x 5,5 m (αντί 5,5 x 6,5 m)
• μείωση της υποδιάτρησης σε 0,5 m (μήκος διατρήματος 10,5 m αντί για 11 m)
• γόμωση με χρήση του υπάρχοντος υλικού Titan 4070 (Heavy Anfo περιεκτικότητας 70 % matrix

Η εφαρμογή των πιο πάνω αλλαγών οδηγεί περίπου σε διπλασιασμό της ειδικής κατανάλωσης εκρηκτικής ύλης (400 από 220 gr/ton), που πρακτικά σημαίνει αύξηση του κόστους εξόρυξης (διάτρηση & γόμωση) κατά περίπου 60 % !!

Στο δεύτερο σενάριο προτάθηκε επιπρόσθετα και αλλαγή στο υλικό κύριας γόμωσης, με χρήση Heavy Anfo περιεκτικότητας 80 % matrix (Titan 4080), που έχει μεγαλύτερη ταχύτητα έκρηξης (VoD) κατά περίπου 15% από αυτό που ήδη χρησιμοποιείται, μεγαλύτερο ειδικό βάρος (1,25 αντί 1,20) καθώς επίσης και υψηλότερη τιμή αγοράς (περίπου 7% ακριβότερο).

Τούτο σημαίνει πρακτικά μεγαλύτερη ποσότητα εκρηκτικών ανά διάτρημα, που εκφράζεται σε υπερδιπλασιασμό της ειδικής κατανάλωσης εκρηκτικής ύλης (510 από 220 gr/ton).

Ο συνδυασμός όλων των παραπάνω αλλαγών του 2^ου σεναρίου, οδηγεί πρακτικά σε αύξηση του κόστους :

• των εκρηκτικών κατά 50 % !!
• εξόρυξης κατά 80% επιπλέον, δηλαδή συνολικά κατά 140 % περίπου !!    

Τα δεδομένα από την εφαρμογή των δύο εναλλακτικών σεναρίων παρουσιάζονται στον πίνακα 1 που ακολουθεί.

ΠΙΝΑΚΑΣ 1
	Εφαρμοζόμενο  σχέδιο	Σενάριο 1 (**)	Σενάριο 2 (**)
Ύψος βαθμίδας (m)	10	10	10
Διάμετρος διατρήματος (mm)	200	229 (+14%)	229
Φορτίο (m)	5,5	4,5 (-18%)	4,5
Απόσταση μεταξύ διατρημάτων (m)	6,5	5,5 (-15%)	5,5
Συνολικό μήκος διατρήματος (m)	11	10,5 (-5%)	10,5
Μήκος επιγόμωσης (m)	5,3	5 (-5%)	4,5
Μήκος υποδιάτρησης (m)	1	0,5 (-50%)	0,5
Υλικό κύριας γόμωσης	Titan 4070	Titan 4070	Titan 4080
VoD (m/sec)	5.100	5.100	6.000
Ποσότητα εκρηκτικών ανά διάτρημα (kg)	216	272 (+25%)	310 (+43%)
Κόστος εκρηκτικών (σχετικό)	100	125 (+25%)	150 (+50%)
Ειδική κατανάλωση (gr/ton)	220	400 (+82%)	510 (+132%)
Κόστος εξόρυξης (διάτρηση & γόμωση)	0,18 $/ton	0,29 $/ton  (+61%)	0,44 $/ton  (+144%)

Με την εφαρμογή του σεναρίου 1 προβλέπεται για τα υλικά της εξόρυξης (μπάζα) :

• μείωση του αναμενόμενου μέγιστου μεγέθους τεμαχίων στο 1m (από 1,5 m)
• μείωση του ποσοστού των τεμαχίων με μέγεθος άνω του 0,6 m σε μόλις 1% (από  6%)
• αύξηση του ποσοστού των τεμαχίων με μέγεθος κάτω από 10 mm (λεπτόκοκκο υλικό) σε 15% (από 9%). 

Η  αύξηση αυτή οφείλεται στη χρήση μεγαλύτερης ποσότητας εκρηκτικών.

Αντίστοιχα με την εφαρμογή του σεναρίου 2 προβλέπεται για τα υλικά της εξόρυξης (μπάζα) :

• περαιτέρω μείωση του αναμενόμενου μέγιστου μεγέθους τεμαχίων μόλις στο 0,5 m, οπότε πρακτικά μηδενίζεται το ποσοστού των τεμαχίων με μέγεθος άνω του 0,6 m
• περαιτέρω αύξηση του ποσοστού των λεπτόκοκκων σε 24%. Η επιπλέον αυτή αύξηση οφείλεται στην ισχυρότερη εκρηκτική ύλη.

Είναι προφανές πώς οι αλλαγές στην κοκκομετρία των υλικών της ανατίναξης θα οδηγήσουν στην αύξηση της παραγωγικότητας στα στάδια παραγωγής που ακολουθούν, δηλαδή φόρτωση – μεταφορά - θραύση και λειοτρίβηση, με συνακόλουθη μείωση του κόστους φυσικά.

Με τα πιο πάνω δεδομένα τροφοδοτήθηκε το υπολογιστικό μοντέλο για την εκτίμηση της απόδοσης του μύλου λειοτρίβησης, που αναπτύχθηκε από το Julius Kruttschnitt Mineral Research Center (JKMRC).

Το μοντέλο προβλέπει για το σενάριο 1 αύξηση της απόδοσης του μύλου κατά περίπου 14%, ενώ για το σενάριο 2 αύξηση 18%, συγκρινόμενα πάντα με το εφαρμοζόμενο σχέδιο.

Όλα τα ανωτέρω αποτελέσματα συνοψίζονται στον Πίνακα 2.

ΠΙΝΑΚΑΣ 2
	Εφαρμοζόμενο σχέδιο	Σενάριο 1 (**)	Σενάριο 2(**)
Μέγιστο μέγεθος τεμαχίων ανατίναξης (m)	1,5	1	0,5
Ποσοστό ευμεγέθων τεμαχίων (+600 mm)	6 %	1 %	0
Ποσοστό λεπτόκοκκων υλικών (-10 mm)	9 %	15 %	24 %
Απόδοση μύλου λειοτρίβησης (ton/h)	673	764	791
Ποσοστιαία αύξηση		+ 14 %	+ 18 %

(*) H μεταβολή του ύψους της βαθμίδας δεν είναι πρακτικά εφικτή, αφού προϋποθέτει αλλαγή στον ευρύτερο  σχεδιασμό της εκμετάλλευσης. Τέτοιου είδους επεμβάσεις προϋποθέτουν μακροχρόνιο σχεδιασμό και δεν αποτελούν αντικείμενο της παρούσας ανάλυσης.

(**) Η σύγκριση γίνεται με το εφαρμοζόμενο σχέδιο.

Έχοντας πλέον όλα τα δεδομένα, τόσο από την τρέχουσα κατάσταση όσο και από τα υπολογιστικά μοντέλα, οι μελετητές της DynoConsult προχώρησαν σε οικονομική αποτίμηση των τριών περιπτώσεων, κάνοντας τις εξής παραδοχές :

• μέση περιεκτικότητα μεταλλεύματος σε χρυσό 3 gr/ton
• τιμή πώλησης χρυσού 250 $/ουγγιά (1 ουγγιά = 28,34 gr)
• η αναλογία των σταθερού κόστους (κόστος κεφαλαίου + κόστος διοίκησης) σε σχέση με το μεταβλητό κόστος λειτουργίας, θεωρείται ως 50 : 50
• η βελτίωση της κοκκομετρίας στα υλικά των ανατινάξεων θα βελτιώσει το κόστος φόρτωσης και μεταφοράς κατά 2%
• δεν απαιτούνται επιπλέον επενδύσεις για την εφαρμογή των προτεινόμενων σεναρίων 1 & 2, αφού το συγκρότημα της επίπλευσης μπορεί να απορροφήσει την επιπλέον ποσότητα που θα προκύψει από την αύξηση της παραγωγικότητας του μύλου λειοτρίβησης
• η λειοτρίβηση είναι κρίσιμη δραστηριότητα της παραγωγικής διαδικασίας. Συνεπώς για τον υπολογισμό της ετήσιας παραγωγής της εκμετάλλευσης πρέπει να ληφθεί υπόψη ο συντελεστής διαθεσιμότητας του μύλου
• ο συντελεστής διαθεσιμότητας του μύλου λειοτρίβησης είναι 85%
• η αύξηση της ειδικής κατανάλωσης εκρηκτικών θα οδηγήσει σε βιαιότερη μετακίνηση των υλικών εξόρυξης από τη φυσική τους θέση. Συνεπώς είναι λογικό να αναμένεται ανάμιξη του μεταλλεύματος με τα στείρα υλικά, που μεταφράζεται σε αύξηση του συντελεστή αραίωσης. Εκτιμάται αύξηση του συντελεστή σε 13% από 10%
• η αυξημένη ταχύτητα έκρηξης στα εκρηκτικά του σεναρίου 2, σημαίνει και αυξημένη θραυστικότητα. Συνεπώς αναμένεται ότι θα δημιουργηθεί πλήθος μικρορωγμών στα υλικά της ανατίναξης, με αποτέλεσμα την αύξηση του βαθμού της αποδέσμευσης. Έτσι εκτιμάται αύξηση του ποσοστού  ανάκτησης κατά περίπου 0,5 %    
• η αναμενόμενη αύξηση του βαθμού ανάκτησης στο σενάριο 2, επιβάλει συχνότερο και σχολαστικότερο εργαστηριακό έλεγχο για τη διακρίβωση της μέσης περιεκτικότητας των εξορυγμένων υλικών σε χρυσό. Εκτιμάται αύξηση του κόστους των εργαστηριακών δοκιμών σε 0,6 $/ton αντί του συνήθους 0,2 $/ton
• ο σχολαστικότερος εργαστηριακός έλεγχος θα επιτρέψει την καλύτερη διαχείριση των υλικών από την εξόρυξη, οπότε και αναμένεται μείωση του συντελεστή αραίωσης. Εκτιμάται μείωση του συντελεστή σε 9% από 10%.

Τα αποτελέσματα των υπολογισμών παρουσιάζονται στον πίνακα 3.

ΠΙΝΑΚΑΣ 3
	Εφαρμοζόμενο σχέδιο	Σενάριο 1(**)	Σενάριο 2(**)
(1) Διάτρηση & ανατίναξη ($/ton)	0,18	0,29	0,44
(2) Φόρτωση & μεταφορά ($/ton)	0,85	0,83	0,83
(3) Εργαστηριακός έλεγχος Au ($/ton)	0,20	0,20	0,60
(4) Συνολικό κόστος εξόρυξης 1+2+3 ($/ton)	1,23	1,32	1,87
(5) Θραύση & λειοτρίβηση ($/ton)	2,50	2,19	1,86
(6) Παραγωγικότητα (ton/h)	670	764	791
(7) Ποσοστιαία αύξηση παραγωγικότητας		+14%	+18%
(8) Λειτουργικό κόστος 4+5 ($/ton)	3,73	3,52	3,73
(9) Κόστος κεφαλαίου & διοίκησης ($/ton)	3,73	3,27	3,16
(10) Συνολικό κόστος 8+9 ($/ton)	7,46	6,79	6,89
(11) Ποσοστό αραίωσης μεταλλεύματος	10%	13%	9%
(12) Μέση περιεκτικότητα Αu	3%	3%	3%
(13) Ποσοστό ανάκτησης	80%	80%	80,5%
(14) Τιμή πώλησης Au ($/ounce)	250	250	250
(15) Συνολικό ετήσιο κόστος ($)	37.216.597	38.604.587	40.574.684
(16) Συνολικό ετήσιο έσοδο ($)	87.497.574	97.099.077	104.845.573
(15) Ετήσιο κέρδος 16-15 ($)	50.280.977	58.494.491	64.270.889
(16) Αύξηση κερδών εκμετάλλευσης ($)		8.213.514	13.989.913
(17) Ποσοστιαία αύξηση κερδών		+ 16%	+ 28%

Από τα μεγέθη του πινάκα 3, είναι προφανές πως και οι δύο προτεινόμενες λύσεις (σενάρια 2 & 3) οδηγούν σε σημαντική βελτίωση της κερδοφορίας της εκμετάλλευσης, αν και προβλέπουν σημαντική αύξηση του κόστους εξόρυξης.

Ιδίως δε η 2^η προτεινόμενη λύση δίνει το βέλτιστο αποτέλεσμα (αύξηση κερδοφορίας κατά 28%) υιοθετώντας πρακτικές (πυκνότερη διάτρηση, ακριβότερα εκρηκτικά) που αυξάνουν το κόστος εξόρυξης κατά 140 % !!

Συμπεράσματα

Από την πιο πάνω ανάλυση είναι προφανές πως η παραδοσιακή προσέγγιση στο πρόβλημα της βελτιστοποίησης θα είχε οδηγήσει σε απόρριψη της 2^ης προτεινόμενης λύσης, που είναι με διαφορά η καλύτερη.

Θεωρούμε λοιπόν πως η ολιστική προσέγγιση είναι η πλέον κατάλληλη για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων κάθε μεταλλευτικής εκμετάλλευσης.

Η βελτίωση της διάτρησης και η χρήση καλής ποιότητας εκρηκτικών δεν θα πρέπει να αντιμετωπίζονται ως κέντρα κόστους που πρέπει να ελαχιστοποιηθούν, αλλά ως επένδυση.

Η μείωση του κόστους της εξόρυξης δεν οδηγεί κατ’ ανάγκη στο βέλτιστο αποτέλεσμα. 

Λεωνίδας Καζάκος
Μηχανικός Μεταλλείων ΕΜΠ
MSc Project Management

Δημοσιεύτηκε 14.10.2016 στην ιστοσελίδα

oryktosploutos.net - BEΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΕΞΟΡΥΞΗΣ

Δημοσιεύτηκε 19.03.2022 στην ιστοσελίδα

rawmatbub.gr - BΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΕΞΟΡΥΞΗΣ