ماشین آلات مختلفی در معدنکاری فرآیند اکتشاف و استخراج، جابجایی و فرآوری مواد معدنی را بر عهده دارد. هر مرحله از کار معدن به تجهیزات خاصی نیاز دارد و همانطور که در فرهنگ عامه شناخته شده است،‌ محیط کاری معدن سخت و خطرناک است و تجهیزات و ابزار نیز بایستی دوام و قدرت زیادی داشته باشد.

زمین شناس‌ها با بررسی نقشه‌های زمین شناسی، عکسهای ماهواره‌ای و داده‌هایی در دسترس مناطق مختلفی را برای اکتشاف مواد معدنی مشخص میکنند. نمونه برداری سطحی ارزشمندی احتمالی سنگ و رسوبات خاک آن ناحیه را محک زده و وجود فلزات یا مواد غیرفلزی را مشخص میکند.

نتایج امیدوارکننده‌ی مرحله‌ی قبل به ورود تخصصی‌تر خواهد انجامید. در این مرحله تجهیزات ژئوفیزیکی و ژئوشیمیایی وارد عمل میشود. دستگاه‌هایی که با ارسال امواج صوتی، الکتریکی و مغناطیسی ویژگی‌های زیر سطح را بررسی کرده و نقشه‌ی آن را تهیه میکند. نقشه‌ی تهیه شده ترکیب سنگ‌ها، چگالی و رسانایی آن را مشخص میکند. پس از شناسایی محل تجمع مواد معدنی حفاری اکتشافی آغاز خواهد شد.

 

در حفاری اکتشافی حفاری کم عمق و نمونه‌برداری عمیق ترکیب لایه‌های مختلف زمین را برملا خواهد کرد. مغزه‌گیری از جمله روشهای اصلی حفاری اکتشافی است که در جریان آن دستگاه حفاری استوانه‌ای باریک از سنگ را از اعماق زمین خارج کرده و برای بررسی بیشتر به آزمایشگاه ارسال میکند. اگر ارزش اقتصادی ذخیره‌ی معدنی محل با بررسی داده‌های آزمایشگاهی هم تایید شود، محل دقیق برای حفاری استخراجی تعیین شده و نقشه‌ای سه‌بعدی از لایه‌ها، مسیرهای دسترسی و حتی عیار مواد معدنی طراحی میشود.

 

ماشین آلات حفاری از جمله دریل‌ هیدرولیک و پنوماتیک، شاول برقی و بیل مکانیکی سنگ‌ها را شکسته و چال‌ها و گودالهای لازم را ایجاد میکنند. در معادن روباز و سطحی شاولهای هیدرولیکی و بیلهای مکانیکی کاربرد بیشتری داشته و حجم زیادی از خاک و سنگ را در مدت کوتاهی جابجا میکنند. پس از حفاری، بارگیری و حمل مواد استخراجی آغاز میشود.

 

دامپ تراک‌ها کامیون‌های عظیم معدنی است که سنگ‌ها را از محل استخراج تا محل فرآوری و واحد ذخیره‌سازی حمل میکند. همانطور که در تصاویر معدنهای زیرزمینی که محیطهای پرخطرتری هم دارند مشاهده کرده ایم، تونلهای زیرزمینی باریک و پرپیچ و خم بوده و برای جابجایی در این اماکن از لوکوموتیوهای دیزلی یا کامیونهای ویژه‌ای استفاده میشود.

سنگ‌شکن‌ها سنگهای بزرگ را خرد میکند. سنگ‌شکنها در انواع فکی، مخروطی و ضربه‌ای از پرکاربردترین انواع این تجهیزات است. عملیات بعدی اصطلاحا خردایش نامیده میشود که فارسی اصطلاح گرایندینگ انگلیسی است خردایش یا گرایندینگ به معنای خرد کردن ذرات ماده معدنی پس از استخراج است. به زبان ساده تر، در عملیات خردایش مواد درشت معدنی به مواد کوچکتر خرد می شوند. پس از خردایش مواد معدنی وارد آسیاب شده و به ذراتی ریزتر هم تبدیل میشود. از جمله شناخته شده ترین اقسام آسیاب میتوان به آسیاب گلوله‌ای و میله ای اشاره کرد.

ادامه‌ی فرآوری و پس از آسیاب، تفکیک و جداسازی ناخالصی هاست. تجهیزات این مرحله از جمله عبارتند از سانتریفیوژ که با چرخش ذرات سبک و سنگین را تفکیک میکند، جداکننده مغناطیسی و دستگاه‌های فلوتاسیون.

در معادن زیرزمینی تامین هوای ماشین آلات بادی، تهویه و حتی روشنایی به جریان هوای پیوسته نیازمند است. فن‌های صنعتی بزرگ و کمپرسورهای هوا در کنار سیستم‌های مقاوم به گرد، غبار و رطوبت برای این منظور استفاده میشود. همچنین کمپرسورهای هوا و بخصوص کمپرسور پرتابل دیزلی در کنار حفاران سطحی، یعنی دریلهای هیدرولیک و پنوماتیک نیز نقش ایفا کرده و برای مثال توان دریل بادی یا هوای مورد نیاز برای پاکسازی چال و گودال از براده را فراهم میاورد.

در کنار موارد گفته شده، ماشین آلاتی پشتیبانی عملیاتی را بر عهده دارند که کمتر جلوه‌ی دریلهای سنگ، کمپرسورهای عظیم و دامپ تراک‌های غول آسا را دارد. لودر، بولدوزر، گریدر و ماشین‌آلات آب پاشی مسیر را آماده کرده، گرد و غبار را مدیریت کرده و ایمنی محیطی را تامین میکند. همچنین تجهیزات حمل و نقل و جابجایی مانند نوار نقاله و پمپ‌ هیدرولیک چاه را تخلیه کرده و ژنراتورهای دیزلی و سیستم‌های کنترلی در عملیات معدنی نوین نقش محوری ایفا میکند.

حفاری و انفجار از بخش‌های مهم فعالیت‌های معدنی هستند. در این مطلب به معرفی سه روش حفاری سنگ خواهیم پرداخت: که به ترتیب عبارتند از: حفاری روتاری، حفاری Down The Hole یا به اختصار DTH و حفاری تاپ هامر. هرکدام از این روش‌ها برای عملیات حفاری متفاوتی مناسب هستند و انتخاب غلط به هدررفت منابع خواهد انجامید.

در حفاری روتاری، دکل خود فشار محوری و گشتاور دورانی کافی را برای عملیات فرآهم میسازد. در این عملیات مته بر روی سنگ چرخش و حفاری را توامان پیش می برد که این به اعمال فشار دینامیک و استاتیک بر سنگ می انجامد. مته‌ها به طور پیوسته در کف چال دوران کرده و می سابند تا سنگ ترک برداشته و بشکافد. نازل نیز در فشار و دبی معینی هوای فشرده را به داخل حفره‌ می دمد تا براده‌های حفاری شده را به طور پیوسته از کف چال، در مسیر دورانی هول راد و دیواره به بالا بفرستد.

در حفاری دان د هول چکش پشت مته‌ی حفاری قرار گرفته و با حرکت راد حفاری به حرکت واداشته می شود. به واقع در حفاری دان د هول به ترتیب بر روی دکل روتیشن، راد، چکش و مته را خواهیم داشت. این ترتیب در حفاری تاپ هامر متفاوت بوده و به ترتیب چکش، راد و مته را خواهیم داشت. در حفاری دان د هول (پایین چال) پیستون یا چکش مستقیما بر مته ضربه وارد می کند، همزمان سیلندر خارجی چکش نیز جهت مته‌ی حفاری را تنظیم می کند. در نتیجه‌ی این نوع عملکرد مقدار کمتری از انرژی کوبشی در اتصالات هدر می رود و امکان حفاری کوبشی عمیق‌تر وجود خواهد داشت.

علاوه بر این‌ها، اثر نیروی ضربه مستقیما بر روی سنگ، در کف چال، وارد می شود که بازدهی را بالاتر می برد و ضربه نیز دقیقتر از سایر روش‌های حفاری خواهد بود. همچنین DTH برای چال‌های بزرگ حفاری‌های سنگ سخت، بالاخص سنگ‌هایی با سختی بیش از ۲۰۰ مگاپاسکال، مناسب است. لیکن باید در نظر داشت که برای سنگ‌هایی با سختی کمتر از ۲۰۰ مگاپاسکال، بهره‌گیری از حفاری دان د هول نه تنها به هدررفت انرژی خواهد انجامید، بلکه به بازدهی پایین حفاری و خوردگی مته‌ها خواهد انجامید؛ این رخداد از آن روست که سنگ نرم قابلیت جذب ضربات چکش را ندارد.

در ماشین‌آلات حفاری تاپ هامر نیروی کوبشی توسط پیستون پنوماتیک یا هیدرولیک نصب شده بر روی دکل تولید شده و از طریق اداپتور راد و لوله‌ی مته به مته منتقل می شود. در همین حال، سیستم کوبشی سیستم روتیشن (چرخشی) حفاری را نیز به حرکت وامیدارد. به محض ارسال موج تنش به مته‌ی حفاری، این انرژی به شکل نفوذ مته در سنگ نمایان می شود. در حفاری تاپ همر کمپرسور هوا نقش پاکسازی مسیر با دمیدن و تخلیه‌ی براده‌ها را دارد.

در ماشین‌آلات دریفتر، انرژی ضربه با فرکانس ضربه تلفیق شده و خروجی کوبشی دستگاه را تشکیل می دهد. می بایست مدنظر قرار گیرد که روش تاپ هامر عموما برای حفاری با قطر ماکسیمم ۱۲۷ میلیمتر و بیشینه‌ی حفاری عمقی ۲۰ متر مورد استفاده قرار میگیرد.

در نگارش از ویکی پدیا و جهان کمپرسور استفاده شده است.