Εκμετάλλευση Μεταλλείων
Υπαίθριες Εκμεταλλεύσεις
Οι υπαίθριες εκμεταλλεύσεις έχουν ως αντικείμενο τον ορθολογικό σχεδιασμό των υπαιθρίων εκμεταλλεύσεων των ορυκτών πρώτων υλών υπό το πρίσμα τεχνικών, οικονομικών και περιβαλλοντικών κριτηρίων και της ασφάλειας των εργασιών.
Το Εργαστήριο Μεταλλευτικής Τεχνολογίας και Περιβαλλοντικής Μεταλλευτικής ασχολείται με το σχεδιασμό των υπαιθρίων εκμεταλλεύσεων (εκμετάλλευση – αποκατάσταση) συμπεριλαμβανομένου του σχεδιασμού με χρήση εξειδικευμένου λογισμικού, την οικονομοτεχνική αξιολόγηση των σχεδίων εκμετάλλευσης, το χρονικό προγραμματισμό της εκμετάλλευσης, τη βελτιστοποίηση της περιβαλλοντικής απόδοσης / συμβατότητας των επιφανειακών εκμεταλλεύσεων.
Σχετικά μαθήματα του Προγράμματος Προπτυχιακών Σπουδών της Σχολής Μηχανικών Μεταλλείων – Μεταλλουργών του Ε.Μ.Π.:
- Σχεδιασμός Υπαιθρίων Εκμεταλλεύσεων (9ο εξάμ.)
- Μάρμαρα και Βιομηχανικά Ορυκτά (8ο εξάμ.)
- Περιβαλλοντική Μεταλλευτική και Λατοµική Τεχνολογία (8ο εξάμ.).
Στρατηγικός σχεδιασμός λατόμευσης Δυτικής Αττικής – Εκτίμηση αποθεμάτων
Αντικείμενο του Ερευνητικού Έργου αποτέλεσε η ανάπτυξη ενός πρότυπου σχεδίου λατόμευσης της Δυτικής Αττικής, στις εγκεκριμένες λατομικές περιοχές, με στόχο τον προσδιορισμό των αποθεμάτων αδρανών υλικών του Νομού. Στο πλαίσιο αυτό πραγματοποιήθηκε επανασχεδιασμός των εκμεταλλεύσεων υπό το πρίσμα τεχνικών, οικονομικών και περιβαλλοντικών κριτηρίων.
Προσδιορισμός των αναγκών της Αττικής σε αδρανή υλικά μέσω εξειδικευμένης έρευνας αγοράς
Ο στρατηγικός σχεδιασμός της λατομικής δραστηριότητας, αυτής της σημαντικής βιομηχανικής δραστηριότητας, απαιτεί τον σχετικά ακριβή προσδιορισμό των αναγκών μιας περιοχής σε βάθος χρόνου τουλάχιστον 30 ετών. Μια μεθοδολογία για τον εντοπισμό των αναγκών αυτών δεν υπάρχει, σε διεθνές επίπεδο. Αντικείμενο του Ερευνητικού Έργου αποτέλεσε η
διαμόρφωση μιας τέτοιας μεθοδολογίας για τον προσδιορισμό των αναγκών της Αττικής σε αδρανή υλικά και για χρονικό ορίζοντα 30 ετών. Η μεθοδολογία αυτή στηρίχθηκε, τόσο σε πρωτογενείς όσο και σε δευτερογενείς πηγές πληροφόρησης, όχι μόνο για τα αδρανή υλικά αλλά και
για τους συναφείς οικονομικούς κλάδους (π.χ. ιδιωτική και δημόσια οικοδομική και κατασκευαστική δραστηριότητα, μονάδες παραγωγής σκυροδέματος, κ.λπ.), αφού ο υπολογισμός 
των
αναγκών εκτιμήθηκε και μέσω της παραγωγής αλλά και μέσω της κατανάλωσης. Στη βάση αυτή αναπτύχθηκαν μοντέλα πρόβλεψης των αναγκών για τον χρονικό ορίζοντα που έχει τεθεί, τα οποία έλαβαν υπόψη και τα μακροοικονομικά μεγέθη (π.χ. Ακαθάριστο Εγχώριο Προϊόν, Ακαθάριστες Επενδύσεις Πάγιου Κεφαλαίου κατά Δραστηριότητα, κ.λπ.), αφού έχει αποδειχθεί ότι η κατανάλωση αδρανών υλικών συνδέεται στενά με κάποιες από τις παραμέτρους αυτές.
των
αναγκών εκτιμήθηκε και μέσω της παραγωγής αλλά και μέσω της κατανάλωσης. Στη βάση αυτή αναπτύχθηκαν μοντέλα πρόβλεψης των αναγκών για τον χρονικό ορίζοντα που έχει τεθεί, τα οποία έλαβαν υπόψη και τα μακροοικονομικά μεγέθη (π.χ. Ακαθάριστο Εγχώριο Προϊόν, Ακαθάριστες Επενδύσεις Πάγιου Κεφαλαίου κατά Δραστηριότητα, κ.λπ.), αφού έχει αποδειχθεί ότι η κατανάλωση αδρανών υλικών συνδέεται στενά με κάποιες από τις παραμέτρους αυτές. Υπόγειες Εκμεταλλεύσεις
1. Γενικά – Εισαγωγή στις μεθόδους υπόγειας εκμετάλλευσης
Η ανάπτυξη κοιτασμάτων σε μεγάλα βάθη κυρίως βάθη για τα οποία η εκμετάλλευσή τους από την επιφάνεια δε μπορεί να γίνει με θετικό οικονομικό αποτέλεσμα οδηγεί στη διερεύνηση της εκμεταλλευσιμότητάς τους με υπόγειες μεθόδους. Οι υπόγειες μέθοδοι εκμετάλλευσης ουσιαστικά επιτυγχάνουν την πρόσβαση στο χώρο ανάπτυξης του κοιτάσματος μέσω έργων προσπελάσεως (στοές, φρέατα, κεκλιμένα και ελικοειδή κεκλιμένα) και την προσβολή και απόσπαση του μεταλλεύματος χωρίς να απαιτείται η μαζική μετακίνηση των υπερκείμενων στείρων πετρωμάτων (Σχήμα 1).
Σχήμα 1. Υπόγεια εκμετάλλευση στο κοίτασμα Bingo (Καναδάς). Διακρίνονται οι υπόγειες στοές προσπέλασης και τα τμήματα του κοιτάσματος προς εκμετάλλευση (πηγή: Golden Band Resources Inc.)
Βασικοί στόχοι μιας υπόγειας μεθόδου εκμετάλλευσης είναι η απόσπαση του κοιτάσματος από το περιβάλλον μητρικό πέτρωμα με τρόπο ώστε να εξασφαλίζεται:
- η μέγιστη δυνατή ασφάλεια του προσωπικού και του έργου,
- η βελτιστοποίηση της απόληψης (του ποσοστού του κοιτάσματος που μπορεί να αποσπαστεί) και
- η ελαχιστοποίηση του κόστους των εργασιών.
- με κενά μέτωπα (open stopes), στις οποίες ο χώρος που απομένει μένει μετά την απόσπαση του μεταλλεύματος διατηρείται κενός με συνηθέστερα με φυσική υποστήριξη, δηλαδή η υποστήριξη παρέχεται κυρίως από το πέτρωμα,
- με γομούμενα μέτωπα (filling stopes), στις οποίες ο χώρος του κοιτάσματος που εκμεταλλεύεται πληρώνεται στη συνέχεια με τεχνητό τρόπο συνήθως από στείρα υλικά,
- με κατακρημνιζόμενα μέτωπα (caving stopes), στις οποίες ο χώρος που έχει πραγματοποιηθεί η απόσπαση του μεταλλεύματος πληρώνεται με υλικά μέσω της κατακρήμνισης της οροφής του κοιτάσματος.
Σχήμα 2. Διάκριση των βασικών μεθόδων εκμετάλλευσης.
Η επιλογή της μεθόδου εκμετάλλευσης ενός κοιτάσματος επηρεάζεται από συγκεκριμένους παράγοντες όπως:
- Τη θέση του κοιτάσματος στον χώρο και τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του (σχήμα, μέγεθος, κλίση).
- Τα φυσικά και μηχανικά χαρακτηριστικά του κοιτάσματος και των περιβαλλόντων πετρωμάτων.
- Την ποιότητα και την αξία του μεταλλεύματος.
- Τους επιθυμητούς ρυθμούς παραγωγής.
- Το κόστος του παραγόμενου προϊόντος.
- Την προστασία του περιβάλλοντος.
Η εκμετάλλευση ενός κοιτάσματος πραγματοποιείται σε τρεις βασικές φάσεις:
Προσπέλαση: Πρόκειται για το πρώτο στάδιο, κατά το οποίο διανοίγονται οδοί πρόσβασης στην περιοχή ανάπτυξης του κοιτάσματος.
Περιχάραξη: Αφορά στα προπαρασκευαστικά έργα εντοπισμού/επιβεβαίωσης των ορίων του κοιτάσματος καθώς και στην ανάπτυξη των υποστηρικτικών έργων (στοές, κεκλιμένα, κ.λπ.) που θα χρησιμοποιηθούν για την απόσπαση του κοιτάσματος από το μητρικό πέτρωμα. Μπορεί να γίνεται εντός και εκτός του χώρου ανάπτυξης του κοιτάσματος.
Εξόφληση: Αποτελεί την τρίτη και πλέον αποδοτική φάση, κατά την οποία γίνεται η εκμετάλλευση της μάζας του κοιτάσματος, σύμφωνα με τις προδιαγραφές και πραδοχές της εκάστοτε ακολουθούμενης μεθόδου.
Οι εργασίες εκμετάλλευσης (σε οποιαδήποτε φάση και αν ανήκει αυτή) γίνονται ως επί το πλείστον με τη χρήση εκρηκτικών υλών με τη μέθοδο διάτρησης – ανατίναξης (drill-and-blast). Ουσιαστικά, εισάγονται εκρηκτικές ύλες εντός της μάζας του πετρώματος, η ανατίναξη των οποίων θραύει το πέτρωμα. Πρόκειται για ένα κύκλο παραγωγής, ο οποίος επαναλαμβάνεται συνεχώς μέχρι το πέρας του έργου. Τα βασικά στάδια του κύκλου εργασιών με τη μέθοδο διάτρησης ανατίναξης είναι τα ακόλουθα (Σχήμα 3):
Σχήμα 3. Κύκλος εργασιών για την εξόρυξη.
Διάτρηση: Η όρυξη διατρημάτων (οπών) με τη βοήθεια ενός διατρητικού φορείου υπογείων από το μέτωπο εκσκαφής εντός της μάζας του πετρώματος ώστε να τοποθετηθούν εκρηκτικά.
Γόμωση: Η διαδικασία τοποθέτησης εκρηκτικών υλών στα διατρήματα.
Πυροδότηση: Η ανατίναξη των εκρηκτικών υλών ώστε να επιτευχθεί η διάρρηξη της συνοχής του πετρώματος.
Αερισμός: Η απαγωγή των αερίων της ανατίναξης και του αεροφερόμενου κονιορτού (σκόνης) και η βελτίωση της ποιότητας αέρα στην περιοχή του μετώπου εκσκαφής.
Αποκομιδή (μεταφορά): Η διαδικασία απομάκρυνσης των προϊόντων της ανατίναξης (θραυσμένου υλικού) από την περιοχή του μετώπου προς την επιφάνεια.
Ξεσκάρωμα: Η διαδικασία εκούσιας και ελεγχόμενης απόσπασης επισφαλών και ασταθών τμημάτων/όγκων της οροφής ώστε να αποφευχθεί η μη ελεγχόμενη πτώση τους στο μέλλον.
Υποστήριξη: Η διαδικασία κατά την οποία εφαρμόζονται τεχνητά μέτρα ενίσχυσης της αντοχής του πετρώματος και κυρίως της οροφής. Γίνεται κυρίως είτε με την κοχλίωση της οροφής (εισαγωγή μεταλλικών ράβδων εντός διατρημάτων) είτε με την εφαρμογή ξύλινων ή μεταλλικών πλαισίων που υποστηρίζουν την διατομή του υπογείου έργου.
Βιομηχανικά Ορυκτά
Στην Ελλάδα ο κλάδος των βιομηχανικών ορυκτών αντιπροσωπεύει το 75% της αξίας των προϊόντων που προέρχονται από τη μεταλλευτική δραστηριότητα. Χαρακτηρίζεται από εξαιρετική ευρύτητα μεγεθών και μορφών. Περιλαμβάνει υλικά με ακραίες διαφορές σε χαρακτηριστικά τους, για παράδειγμα στην τιμή τους ή στις ποσότητες που εξορύσσονται.Το Εργαστήριο Μεταλλευτικής Τεχνολογίας και Περιβαλλοντικής Μεταλλευτικής ασχολείται, εδώ και δύο δεκαετίες, σε επίπεδο εφαρμοσμένης έρευνας με την αντικατάσταση των αποξεστικών μέσων αμμοβολής από τα αποκαμινεύματα των μεταλλουργικών διεργασιών, με βιομηχανικά ορυκτά, φιλικά προς το περιβάλλον και τον άνθρωπο. Αποτέλεσμα της συστηματικής ενασχόλησης με το αντικείμενο είναι οι αποδείξεις καταλληλότητας δύο τουλάχιστον Bιομηχανικών Oρυκτών (Δολομίτης Στεφάνης και Γρανατίτης Ξάνθης) σε ημι-βιομηχανικό επίπεδο (pilot-plant scale).
Επίσης, σημαντικό ερευνητικό πεδίο του Εργαστηρίου αποτελεί και η αξιοποίηση των παραπροϊόντων και απορριμμάτων που προκύπτουν από την εκμετάλλευση και την κατεργασία ορυκτών και πετρωμάτων, σε χρήσεις Βιομηχανικών Ορυκτών υψηλής προστιθέμενης αξίας, κύρια ως πληρωτικά (στα χρώματα, στα πλαστικά, στα ελαστικά, στη χαρτοβιομηχανία, κ.λπ.), αλλά και σε άλλες χρήσεις.
“Inventory and Evaluation of the Current Situation of Blast-Cleaning/Coating Operations in Greece” - LIFE-ENVIRONMENT
Το έργο αποτέλεσε την πρώτη συστηματική επιστημονική προσπάθεια καταγραφής, αξιολόγησης και βελτίωσης του κλάδου αμμοβολής/βαφής στην Ελλάδα, προσδοκώντας να συμβάλλει στην επίλυση των προβλημάτων της ναυπηγοεπισκευαστικής βιομηχανίας όχι μόνο σε ελληνικό αλλά και σε Ευρωπαϊκό επίπεδο. Βασικός στόχος ήταν η μεγαλύτερη δυνατή μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων της ανοικτής αμμοβολής. Διαβάστε περισσότερα...