حفر نفق منجم الفحم

أنواع حفر أنفاق مناجم الفحم

هناك العديد من أنواع حفر أنفاق مناجم الفحم:

• الحفر السطحي

الحفر السطحي هو الطريقة الأساسية لحفر طبقات الفحم، وتتضمن الحفر عبر السطح للوصول إلى طبقة الفحم أسفله. تُستخدم هذه الطريقة عادةً عندما تكون طبقة الفحم بعيدة تحت السطح أو عندما توجد خصائص جيولوجية تجعل الأساليب الأخرى غير عملية. يمكن أيضًا استخدام الحفر السطحي لإنشاء ثقوب رأسيّة أو مائلة من السطح للوصول إلى طبقة الفحم من الأعلى. يشمل هذا النوع من حفر أنفاق مناجم الفحم حفر السطح المفتوح والحفر العكسيّ الهوائيّ.

• الحفر عبر طبقة الفحم

يتضمن الحفر عبر طبقة الفحم حفرًا أفقيًا عبر طبقات الصخور (الطبقات) للوصول إلى طبقات الفحم. تُستخدم هذه الطريقة عندما تكون طبقات الفحم موجودة بين طبقات الصخور الصلبة، مما يجعل من الصعب الوصول إليها من خلال الحفر الرأسيّ أو المائل. يمكن أن يقلل الحفر عبر طبقة الفحم من التأثير البيئيّ لعمليات التعدين من خلال السماح باستخراج الفحم دون إنشاء مناطق واسعة مفتوحة. يمكن أيضًا استخدام الحفر عبر طبقة الفحم لاستكشاف طبقات الفحم قبل بدء عمليات التعدين.

• الحفر تحت الأرض

وهو حفر أنفاق مناجم الفحم الذي يتضمن الحفر عبر طبقات الفحم للوصول إليها. تُستخدم هذه الطريقة عندما تكون طبقات الفحم موجودة على أعماق كبيرة، مما يجعل الحفر السطحيّ أو عبر طبقة الفحم مستحيلًا. على الرغم من أن الحفر تحت الأرض هو طريقة باهظة الثمن ومعقدة، إلا أنه يمكن استخدامه للوصول إلى طبقات الفحم بعيدة عن السطح. في بعض الحالات، قد يكون الحفر تحت الأرض هو الطريقة الوحيدة للوصول إلى احتياطيات الفحم.

• الحفر الاتجاهيّ

تتضمن تقنية حفر أنفاق مناجم الفحم هذه الحفر بزاوية أو حتى أفقيًا للوصول إلى طبقات الفحم الموجودة أسفل مناطق السطح أو ملكيات أصحاب الأراضي. يسمح الحفر الاتجاهيّ بحفر ثقوب متعددة في وقت واحد من موقع سطح واحد، مما يقلل من الحاجة إلى نقاط دخول سطح متعددة وبالتالي يقلل من الاضطراب البيئيّ. علاوة على ذلك، يمكن استخدام هذه الطريقة لاستخراج الفحم من المناطق التي يصعب الوصول إليها بسبب قيود السطح.

المواصفات والصيانة

هناك العديد من الميزات والمواصفات المتوقعة مع آلة حفر مناجم الفحم. عوامل الوزن وحجم النفق وعمق السعة وقوة الحفر وضغط نظام الهيدروليك ومواد الإطار جميعها أساسية في تحديد مدى قدرة آلة الحفر على التعامل مع مناجم الفحم وأنفاق معينة. صيانة آلات الحفر هذه أمر بالغ الأهمية. عند صيانتها بشكل صحيح، لا داعي للإنفاق الضخم لأن هناك متطلبات أقل للاستبدال.

• الوزن

  سيحدد الوزن الإجماليّ لآلة الحفر مدى سهولة تحركها عبر النفق. على سبيل المثال، الوزن الخفيف الذي لا يزيد عن 500 كجم مناسب لأنفاق أصغر، بينما الحجم الذي يبلغ 20,000 كجم مناسب لأنفاق أكثر اتساعًا لأنه أكبر وأثقل.

• حجم النفق

  تحتوي آلات الحفر على حجم معين يحدد عرض وقطر النفق الذي يمكن اجتيازه بسهولة. على سبيل المثال، قطر 1.5 متر وعرض 3.5 متر سيكونان حجمًا مناسبًا للحفر عبر نفق حيث توجد احتمالية عدم وجود أي آلات أخرى يمكن استخدامها للحفر.

• عمق السعة

  تشير سعة العمق، مثل أقصى عمق 3000 متر، لآلة الحفر إلى مدى عمق اختراق طبقة الفحم أو طبقة الصخور تحت الأرض بحيث لا تكون عملية حفر الفحم مهمة شاقة.

• قوة الحفر

  مكون رئيسي في تحديد مقدار عزم الدوران والسرعة التي يمكن توليدها، يمكن أن تتراوح قوة الحفر من 250 كيلو وات إلى 800 كيلو وات. تشير بعض المواصفات أيضًا إلى قوتها بالحصان، مثل 4000 حصان.

• ضغط نظام الهيدروليك

  عادةً ما تحتوي آلة الحفر على نظام هيدروليكيّ بضغط محرك بين 16 إلى 25 ميجا باسكال. يضمن هذا الضغط أن الأجزاء المتحركة للآلة يمكن أن تعمل بسهولة بطريقة سلسة.

• مواد الإطار

  سيحدد نوع المواد المستخدمة لصنع إطار آلة حفر الفحم مدى متانة وقوة الآلة. تُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ أو الحديد الزهر أو أي مادة سبيكة لضمان عدم انكسارها تحت الضغط أو الإجهاد.

مع وجود العديد من الأجزاء المختلفة التي تشكل آلة حفر أنفاق مناجم الفحم ككل، سيكون هناك العديد من المكونات التي ستحتاج إلى تشحيم. على سبيل المثال، يُطلَب زيت الهيدروليك لخط أنابيب الهيدروليك، ويُطلَب الشحوم للمحامل، ويُطلَب زيت المحرك لمحرك الآلة، وزيت التروس وشحوم الوقود ضرورية لصندوق التروس.

بشكل عام، تحتاج المحامل والسلاسل والحبال إلى التشحيم. في حالة عدم إجراء التشحيم، قد يكون هناك زيادة كبيرة وغير ضرورية في تآكل الآلة. في أي مكان يوجد احتكاك بين جزأين متحركين، هناك حاجة إلى التشحيم للسماح بالعمل والحركة السلسة والسهلة.
ستُقدم عمليات الفحص المنتظمة للخراطيم الهيدروليكية والسلاسل صورة واضحة لأي تلف قبل أن يصبح انهيارًا كاملاً.

سيناريوهات حفر أنفاق مناجم الفحم

بناءً على خصائص معدات حفر أنفاق مناجم الفحم، تم تطوير سيناريوهات الاستخدام التالية.

• تصريف غاز الميثان في طبقات الفحم

  من أجل تقليل مخاطر غاز مناجم الفحم، يمكن استخدام منصات حفر أنفاق مناجم الفحم لإجراء عمليات حفر مسبقة لاستخراج غاز الميثان في طبقات الفحم قبل تعدين الفحم. يساعد ذلك على استخراج غاز الميثان في مناجم الفحم، مما يقلل من مستوى الغاز في المنجم ويعزز سلامة عمليات التعدين اللاحقة.

• الوصلات المتقاطعة بين الأنفاق

  في عمليات تعدين الفحم تحت الأرض، قد تكون هناك حاجة لإنشاء روابط متقاطعة بين الأنفاق الموجودة. يمكن استخدام منصات حفر أنفاق مناجم الفحم في هذه الحالة لإنشاء الروابط المتقاطعة بين الأنفاق حسب الحاجة، مما يعزز اتصال ونفاذية نظام النفق تحت الأرض.

• الاستكشاف الجيولوجيّ

  الاستكشاف الجيولوجيّ هو جانب مهم من جوانب إدارة مناجم الفحم. يمكن استخدام منصات حفر أنفاق مناجم الفحم لإجراء عمليات حفر الاستكشاف الجيولوجيّ للحصول على معلومات جيولوجية عن منجم الفحم، بما في ذلك بنية وتكوين وظروف المياه الجوفية للطبقات، إلخ. يساعد هذا في تقييم احتياطيات الفحم والمخاطر الجيولوجية، فضلاً عن صياغة خطط تعدين مناسبة.

• حفر مجاري التهوية

  التهوية جزء أساسي من الحفاظ على سلامة العمليات في مناجم الفحم. يمكن استخدام منصات حفر أنفاق مناجم الفحم لحفر مجاري التهوية أو ثقوب التهوية. يحسن هذا تهوية منجم الفحم بأكمله، مما يضمن وجود هواء نقيّ كافٍ للقوى العاملة.

• حقن الشقوق

  عندما تحدث شقوق في الطبقات قد تؤدي إلى فقدان الماء أو عدم الاستقرار، يمكن إجراء حقن الشقوق لتعزيز استقرار الطبقات. يمكن استخدام منصات حفر أنفاق مناجم الفحم لحفر ثقوب للحقن، مما يضمن استقرار الشقوق ويقلل من مخاطر انهيار الطبقات.

• بناء هياكل الدعم

  هياكل الدعم، مثل كابلات المرساة أو الدعامات الفولاذية، ضرورية لضمان استقرار أنفاق مناجم الفحم. يمكن استخدام منصات حفر أنفاق مناجم الفحم لحفر ثقوب لتركيب هياكل الدعم هذه، مما يوفر الدعم والحماية الضرورية للأنفاق.

• تركيب أنظمة التصريف

  التصريف المناسب ضروري للسيطرة على دخول الماء والحفاظ على ظروف جافة في مناجم الفحم. يمكن استخدام منصات حفر أنفاق مناجم الفحم لتركيب أنظمة التصريف، مثل ثقوب التصريف أو أحواض التصريف، مما يسهل استخراج الماء ويمنع حدوث مخاطر مرتبطة بالماء.

• استخراج العينات الجيولوجية

  تُستخدم منصات حفر أنفاق مناجم الفحم أيضًا لاستخراج عينات جيولوجية للتحليل المختبري. يسمح ذلك بدراسة شاملة للخصائص الجيولوجية لمنجم الفحم، وتكوين الصخور والطبقات المائية الجوفية، إلخ. هذه المعلومات ضرورية لاتخاذ القرارات في إدارة واستغلال مناجم الفحم.

كيفية اختيار حفر أنفاق مناجم الفحم

عند شراء معدات حفر أنفاق مناجم الفحم، يجب دراسة ومعالجة معلمات ومواصفات وميزات الحفر بعناية قبل الشراء.

• نطاق عمق الحفر

  درس أقصى عمق حفر مُشار إليه بواسطة الآلة وتحديد ما إذا كان مناسبًا وفقًا لحالة منجم الفحم.

• نطاق قطر الحفر

  يجب أن يتناسب نطاق قطر الحفر المحدد بواسطة الآلة مع متطلبات العمل، خاصةً لعمليات الحفر والدعم اللاحقة.

• النقل المرن

  تأكد من أن نظام النقل للحفر يتمتع بمرونة جيدة وأن آلة حفر الفحم يمكنها تغيير سرعتها وعزم دورانها بسهولة للتكيف مع الظروف الجيولوجية المختلفة.

• استهلاك الطاقة

  درس استهلاك الطاقة للمعدات والطاقة التي ستستخدمها لحساب تكاليف التشغيل والتأثير البيئيّ.

• دقة الحفر

  تأكد من أن دقة الحفر المحددة بواسطة المعدات كافية لتلبية متطلبات المسح الجيولوجيّ أو استخراج الفحم.

• الأتمتة

  فكر فيما إذا كانت المعدات تحتوي على وظائف مُمكنة بواسطة الأتمتة مثل التحكم عن بُعد، وجمع البيانات، إلخ، والتي يمكن أن تُسهل إدارة المراقبة والرصد.

• جهاز الأمان

  درس ما إذا كانت المعدات مزودة بأجهزة أمان مثل التيار الزائد، والجهد الزائد، والتوقف في حالات الطوارئ، والتي توفر حماية للتشغيل الآمن في بيئة عالية المخاطر.

الأسئلة الشائعة

س1: ما هو الغرض من آلة حفر الأنفاق؟

ج1: تُستخدم آلة حفر الأنفاق (TBM) لحفر الأنفاق عبر مجموعة متنوعة من ظروف التربة والصخور. تُستخدم آلات حفر الأنفاق لحفر أنفاق مناجم الفحم، وكذلك أنواع أخرى من حفر الأنفاق.

س2: ما هي أنواع طرق حفر الأنفاق الثلاثة؟

ج2: الطرق الثلاثة هي حفر القطع والتغطية وحفر التعدين وحفر الآليّ.

س3: ما هي أنواع طرق حفر الأنفاق الخمسة؟

ج3: الطرق الخمسة هي حفر القطع والتغطية وحفر التعدين وحفر الآليّ وحفر الغمر وحفر الهجين.

س4: ما هي أكبر آلة حفر أنفاق في العالم؟

ج4: أكبر آلة حفر أنفاق في العالم هي EPB Shield. يبلغ قطرها 19.25 متر وطولها 120 متر.